(57)【要約】【課題】  分散状態の優れたＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末の混合物を提供し、ひいては結晶組織の微細なセラミックス焼結体を製造することを目的とする。【解決手段】  Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む原料混合物を用意し、この原料混合物にマイクロ波を照射することにより、Ａｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末を得ることを特徴とする混合粉末の製造方法である。本発明において、マイクロ波の照射により、原料混合物のＣが選択的に加熱される。したがって、Ａｌ2Ｏ3はＣの加熱に伴って加熱されるにすぎないため、粒成長が生じるほどの昇温を免れる結果、粒成長が抑制される。また、原料のＣとしてアセチレンブラックのように数十ｎｍという微細な粉末を用いることができるため、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末も微細なものとすることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む原料混合物を用意し、
前記原料混合物にマイクロ波を照射することにより、Ａｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末を得ることを特徴とする混合粉末の製造方法。
【請求項２】
前記マイクロ波の照射により、前記原料混合物のＣが選択的に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の混合粉末の製造方法。
【請求項３】
前記原料混合物は、Ａｌ2Ｏ3粉末及び／又はＣ粉末を含む溶媒に対してチタンアルコキシドを添加した後に加水分解を行って得られることを特徴とする請求項１又は２に記載の混合粉末の製造方法。
【請求項４】
前記混合粉末におけるＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混合粉末の製造方法。
【請求項５】
前記原料混合物にＡｌ2Ｏ3粉末が含まれ、このＡｌ2Ｏ3粉末の粒径が前記マイクロ波照射後も実質的に維持されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の混合粉末の製造方法。
【請求項６】
前記混合粉末におけるＡｌ2Ｏ3粉末の平均粒径が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の混合粉末の製造方法。
【請求項７】
周波数が９ＧＨｚ以上のマイクロ波を照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の混合粉末の製造方法。
【請求項８】
Ａｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末であって、
Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径が４００nｍ以下、
ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする混合粉末。
【請求項９】
Ａｌ2Ｏ3粉末中に、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末が均一に分散していることを特徴とする請求項８に記載の混合粉末の製造方法。
【請求項１０】
Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む原料混合物にマイクロ波を照射することによりＡｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末を作製し、
前記混合粉末を焼結することを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
【請求項１１】
ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載のセラミックス焼結体の製造方法。
【請求項１２】
Ａｌ2Ｏ3結晶粒を主相とし、
平均粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒及び／又はＴｉＣＮ結晶粒が分散したことを特徴とするセラミックス焼結体。
【請求項１３】
ＴｉＣ結晶粒及び／又はＴｉＣＮ結晶粒の平均粒径が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のセラミックス焼結体。                              
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド用基板材料に好適なセラミックス焼結体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダは、１９７９年に始めてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に搭載されたが、このときのヘッドスライダは一般にミニスライダ（１００％スライダ）と称されている。その後、ヘッドスライダのサイズはミニスライダの約７０％の大きさのナノスライダ（５０％スライダ）へと小型化が進められてきた。
【０００３】
このようなヘッドスライダにおいて、ＣＳＳ（Contact Start and Stop）特性を満足することが要求されていた。すなわち、記録媒体であるハードディスクの記録面に対向するＡＢＳ（Air Bearing Surface）面とハードディスクとが、記録及び／又は再生を行う度に接触を繰り返すために、この繰り返しの接触に対する耐久性がヘッドスライダに要求されていた。このような耐久性を確保するため、従来のヘッドスライダでは、例えば特許文献１に示される酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）と炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分とするセラミックス焼結体（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ焼結体）が磁気ヘッド用基板材料として用いられていた。
【０００４】
ヘッドスライダのサイズはさらに小型化し、現在ではミニスライダの約３０％程度の大きさのピコスライダ（３０％スライダ）と呼ばれるヘッドスライダが主流となっており、今後、ＨＤＤの小型化、低コスト化に伴ってヘッドスライダは更に小型化され、将来的にはミニスライダの約１０％の大きさのフェムトスライダ（２０％スライダ）へと移行することが予想されている。
【０００５】
このようなヘッドスライダの小型化に伴って、従来とは異なる特性がヘッドスライダに要求されるようになってきた。ピコスライダのようにサイズが小さくなると、ハードディスクとの接触面積がミニスライダと比べると小さくなるため、ＣＳＳ特性がそれほど重要でなくなる一方で、基板に対しイオンミリングや反応性イオンエッチング等を施したときの表面平滑性を向上することが重要となっている。
【０００６】
このような技術課題に対して、成分面からの検討がなされている。例えば、特許文献２及び特許文献３は、２４〜７５ｍｏｌ％のα−Ａｌ2 Ｏ3 と残部７６〜２５ｍｏｌ％がＮａＣｌ型の結晶構造を有するＴｉＣX ＯY ＮZ あるいはＴｉＣX ＯY ＮZ と微量成分とからなる磁気ヘッド用基板材料を提案している。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−８２１７２号公報
【特許文献２】特開平８−３４６６２号公報
【特許文献３】特開平８−３４６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
イオンミリングや反応性イオンエッチング等を施したときの表面平滑性を向上するためは、特許文献２及び３のような成分面からの検討の他に、セラミックス焼結体の結晶組織を微細化することが考えられる。ちなみに、特許文献２及び３で得られたセラミックス焼結体の平均結晶粒径は０．３〜１．５μｍ程度であるが、より微細な結晶組織とすることが望まれる。そのためには、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ焼結体を得るための原料であるＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を微細化する必要がある。特に、後述する理由により、ＴｉＣ粉末を微細化することが重要である。また、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末の各々を微細化できたとしても、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を分散状態よく混合することが非常に難しい。そして、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末の分散が悪い状態で作製されたセラミックス焼結体は、ＴｉＣが偏析し、所望する特性を得ることができない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、分散状態の優れたＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末の混合物を提供することを目的とする。加えて本発明は、この混合物に含まれるＴｉＣ粉末を微細化することを目的とする。また本発明は、このような混合物を用いて結晶組織の微細なセラミックス焼結体を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記目的を達成するにあたり、出発の原料をＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を用いるのではなく、複数種の原料粉末の混合物を用い、この混合物に所定の合成処理を施すことによりＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を含む混合粉末を得ることを検討した。分散状態の優れた混合粉末を得ることができると考えたためである。具体的には、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを原料とし、これを加熱することにより、ＴｉＯ2とＣを反応させてＴｉＣを合成することにより、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を得ることを検討した。しかし、この合成処理のための加熱温度が高いと、Ａｌ2Ｏ3粉末及び／又はＴｉＣ粉末が焼結し、粗大化するおそれがある。したがって、極力低温で合成処理がなされる必要がある。
【００１０】
そこで本発明者等は、マイクロ波を照射することによる合成を検討した。その結果、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む混合物を原料としてマイクロ波照射を行ったところ、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を含む分散状態の優れた混合粉末を得ることができた。しかも、この混合粉末におけるＴｉＣ粉末は非常に微細なものとすることができる。すなわち本発明は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む原料混合物を用意し、この原料混合物にマイクロ波を照射することにより、Ａｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末を得ることを特徴とする混合粉末の製造方法である。なお、本発明において、ＴｉＣのみならず、ＴｉＣＮも生成することができる。マイクロ波が照射される雰囲気によって生成される物質は相違するが、この点については後述する。また、本発明において、ＴｉＣＮは、Ｔｉ、Ｃ及びＮの比率が１：１：１であることを特定しておらず、炭窒化チタンを広く包含する語として用いている。
【００１１】
本発明の混合粉末の製造方法において、マイクロ波の照射により、原料混合物のＣが選択的に加熱される。加熱の際にＣはＴｉＯ2と反応し、ＴｉＣを生成するが、Ａｌ2Ｏ3とは反応しない。したがって、Ａｌ2Ｏ3はＣの加熱に伴って加熱されるにすぎないため、粒成長が生じるほどの昇温を免れる。
【００１２】
本発明において、ＴｉＯ2はゾルゲル法で生成されたものであることが好ましい。つまり、本発明による原料混合物は、Ａｌ2Ｏ3粉末及び／又はＣ粉末を含む溶媒に対してチタンアルコキシドを添加した後に加水分解を行って得られるものであることが好ましい。この手法により２０〜５０ｎｍの微細なＴｉＯ2粒子がＡｌ2Ｏ3粉末をコーティングする組織を得ることが可能となり、Ｃとの反応で生成するＴｉＣの高分散が可能となる。本発明により得られる混合粉末において、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径を１００ｎｍ以下とすることができる。
【００１３】
また、本発明では、原料混合物中のＣが選択的に加熱される結果として、原料混合物にＡｌ2Ｏ3粉末が含まれる場合、このＡｌ2Ｏ3粉末の粒径はマイクロ波照射後も実質的に維持される。そして、Ａｌ2Ｏ3粉末は、マイクロ波照射後もその形態を維持し、Ａｌ2Ｏ3粉末のままで存在する。このときの混合粉末におけるＡｌ2Ｏ3粉末の平均粒径は、４００ｎｍ以下とすることができる。
【００１４】
本発明において、周波数が９ＧＨｚ以上のマイクロ波を照射することが好ましい。原料混合物のＣ粉末を均一に加熱するために有利である。
【００１５】
以上の本発明によって、Ａｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末であって、Ａｌ2Ｏ3粉末の平均粒径が４００nｍ以下、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする混合粉末を得ることができる。そして、本発明によるこの混合粉末は、Ａｌ2Ｏ3粉末中に、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末を均一に分散することができる。
【００１６】
本発明は、セラミックス焼結体の製造方法に適用することができる。すなわち本発明は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを含む原料混合物にマイクロ波を照射することによりＡｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末とを含む混合粉末を作製し、この混合粉末を焼結することを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法を提供する。この製造方法において、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の平均粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
以上のセラミックス焼結体の製造方法により得られるセラミックス焼結体は、Ａｌ2Ｏ3結晶粒を主相とし、この主相に平均粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒及び／又はＴｉＣＮ結晶粒が分散したことを特徴とする。このＴｉＣ結晶粒及び／又はＴｉＣＮ結晶粒の平均粒径が１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
ここで、Ｔｉ粉末を原料としマイクロ波照射により窒化チタン（ＴｉＮ）を生成する方法は、特許文献４に開示されているが、これはマイクロ波照射による交番磁界にチタン原料を曝すことにより、空気中の窒素成分と反応させることを要旨としている。しかし、特許文献４は、ＴｉＣの合成を開示しておらず、特にＡｌ2Ｏ3粉末及びＴｉＣ粉末を含む混合粉末の合成を示唆していない。
【００１９】
【特許文献４】特開２０００−１０３６０８号公報
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、分散状態の優れたＡｌ2Ｏ3粉末と、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の混合物を提供することができる。しかも、このＴｉＣ粉末の粒径を非常に微細なものとすることができる。このような混合物を用いて製造されたセラミックス焼結体は、ＴｉＣ結晶粒及び／又はＴｉＣＮ結晶粒が微細で、かつ焼結体中に均一に分散している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本発明は、原料としてＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを使用する。そして、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣからなる原料にマイクロ波を照射する。マイクロ波の照射により、前記原料の中で、Ｃのみがマイクロ波を吸収し、その結果としてＣが選択的に加熱される。このＣの加熱により、ＴｉＯ2とＣとが反応してＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮが合成される。このときの反応は明らかとなっていないが、以下の式（１）又は式（２）のいずれかと解される。なお、Ａｌ2Ｏ3とＣの反応は生じない。
【００２２】
ＴｉＯ2＋２Ｃ→ＴｉＣ＋ＣＯ2…（１）
ＴｉＯ2＋３Ｃ→ＴｉＣ＋２ＣＯ…（２）
【００２３】
以上のように、本発明は混合状態にあるＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを原料として使用するために、分散状態に優れたＡｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末を含む混合物を得ることができる。そして、マイクロ波の照射によって原料の中でＣが選択的に加熱されるため、Ａｌ2Ｏ3の粒成長を抑制することができる。したがって、分散状態に優れ、かつ微細なＡｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末を含む混合物を得ることができる。
【００２４】
マイクロ波は周知のように、電子レンジの加熱方式に用いられている。この場合の加熱は、誘電加熱を利用している。つまり、誘電体を電界中に置くと、誘電体を構成している電気双極子は各々外部から加わる電界の向きに応じて向きを揃えようとする。しかし、マイクロ波を照射した場合、交番電界の変移に追従できなくなり、激しく振動、回転し、分子間の内部摩擦のために誘電体自体が発熱する。本発明は、この誘電加熱を利用するものではなく、ジュール熱加熱が主となる。
【００２５】
マイクロ波とは、一般に波長が１ｍ（周波数：３００ＭＨｚ）〜１ｍｍ（周波数：３００ＧＨｚ）の電磁波をいう。一般的に加熱に用いられている周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、波長が約１２ｃｍと長いために、マイクロ波の分布を均一にすることが容易でないため、均質な生成物を得にくい。これに対して、例えば、周波数が２８ＧＨｚのマイクロ波は、波長が約１ｃｍと短いために、マイクロ波の分布を均一にすることができる。そのため、均一な加熱により均質な生成物を得ることができる。したがって、法令の許す限り、本発明では波長が数十ミリ以下の領域の比較的波長の短いマイクロ波を用いることが好ましい。２８ＧＨｚのマイクロ波以外に使用することができるものとして、周波数が９．１５ＧＨｚのマイクロ波があり、本発明では９ＧＨｚ以上の周波数のマイクロ波を使用することを推奨する。
【００２６】
マイクロ波発生のためには、マグネトロン式及びジャイラトロン式のマイクロ波加熱装置を用いることができる。これらのマイクロ波加熱装置は、０．５〜５ｋｗの出力とすることが好ましく、０．５〜３ｋｗの出力とすることがより望ましい。
【００２７】
本発明は、前述したように、原料としてＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びＣを使用する。この原料としては、Ａｌ2Ｏ3粉末、ＴｉＯ2粉末及びＣ粉末を各々用意して機械的に混合することができる。しかし、本発明においては、ゾルゲル法を用いることが好ましい。このゾルゲル法は、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＣ粉末を含む溶液にチタンの金属アルコキシドを加え、次いで加水分解することによりＴｉＯ2を生成するものである。より具体的な方法として、はじめに、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＣ粉末を無水エタノール中で撹拌する。次いで、Ａｌ2Ｏ3粉末及びＣ粉末を含む溶液に、チタンアルコキシドを無水エタノールとともに加える。さらに、無水エタノールで希釈した水を加えて加水分解する。その後、撹拌しながら所定時間熟成する。あるいはＡｌ2Ｏ3粉末を無水エタノール中で撹拌し、次いでＡｌ2Ｏ3粉末を含む溶液にチタンアルコキシドを無水エタノールとともに加え、さらにＣ粉末を添加し、攪拌することもできる。なお、加水分解によるＴｉＯ2の生成は下記の式（３）及び式（４）に基づいている。
【００２８】
Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4＋４Ｈ2Ｏ→Ｔｉ（ＯＨ）4＋４Ｃ3Ｈ7−ＯＨ…（３）
Ｔｉ（ＯＨ）4→ＴｉＯ2＋２Ｈ2Ｏ…（４）
【００２９】
以上の方法によれば、Ａｌ2Ｏ3粒子、Ｃ粒子の周囲に微細なＴｉＯ2が析出した混合物を得ることができるか、少なくとも極めて微細なＴｉＯ2粒子がＡｌ2Ｏ3粒子及びＣ粒子中に分散した混合物を得ることができる。ＴｉＯ2粒子の粒径は、平均で５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３０】
原料として用いるＡｌ2Ｏ3粉末としては微細であることが好ましいことは言うまでもない。工業的に生産されている微細なＡｌ2Ｏ3粉末としては、平均粒径が４００ｎｍ以下のものが存在するので、そのような微細なＡｌ2Ｏ3粉末を用いることが好ましい。より好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下のＡｌ2Ｏ3粉末を用いる。ただし、本発明で用いることのできるＡｌ2Ｏ3粉末の粒径はこれに限定されない。
【００３１】
また、本発明のＣ粉末としては、カーボンブラックを用いることができ、特に粒径が微細で純度の高いアセチレンブラックを用いることが好ましい。アセチレンブラックとしては、１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下の平均粒径のものが市販されており、この程度の粒径のものを用いるのが好ましい。
【００３２】
以上のようにして得られたＡｌ2Ｏ3粉末、ＴｉＯ2粉末及びＣ粉末からなる混合物に対して、マイクロ波を照射する時間は、処理する量、マイクロ波加熱装置の出力にもよるが１０分以下でよい。このような短い処理時間でＡｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の混合物を得ることができる点が、マイクロ波を用いる本発明の効果の１つである。本発明によれば、マイクロ波の照射時間は、５分以下、さらには２分以下とすることができる。
【００３３】
本発明において、原料として微細なＣ粉末及びＴｉＯ2粉末を用いることができるので、ＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮの生成を短時間で終了する上で有効である。ＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮの生成を短時間で終了するためには、マイクロ波加熱装置の出力を大きくすればよい。マイクロ波照射による加熱温度は、１３００℃以下、好ましくは１２００℃以下、さらに好ましくは１１００℃以下とする。
【００３４】
マイクロ波を照射する雰囲気は限定されない。大気、不活性ガス雰囲気及び真空等の任意の雰囲気でマイクロ波を照射することができる。ただし、雰囲気によって生成される物質が相違する。ＴｉＣを得たい場合には、窒素を含まない雰囲気、例えばアルゴンガス雰囲気又は真空中でマイクロ波を照射する。窒素を含む雰囲気、例えば大気又は窒素ガス雰囲気中でマイクロ波照射処理を行うと、ＴｉＣＮが生成される。雰囲気中のＮ量、原料に含まれるＣ粉末の量を調整することにより、ＴｉＣＮ中のＣ（炭素）及びＮ（窒素）の比を変動させることができる。
【００３５】
以上のようにして得られた混合物におけるＡｌ2Ｏ3粉末の粒径は、マイクロ波照射によってもほとんど粒成長を起こさず、平均粒径が４００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下となる。また、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の粒径は、平均で１００ｎｍ以下となる。
【００３６】
以上のようにして得られたＡｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＣＮ粉末の混合物を焼結することにより本発明のセラミックス焼結体を得ることができる。セラミックス焼結体を製造するには従来公知の手法を採用すればよい。
例えば、前記混合物を、スプレー造粒する。スプレー造粒は、例えば、酸素をほとんど含まない窒素やアルゴン等の不活性ガスの、６０〜２００℃程度の温風中で噴霧乾燥すればよい。必要に応じて溶剤等を添加して造粒粉の液体含有量の調節を行い、０．１〜１０重量％程度、造粒物中に溶剤が含まれるようにする。
【００３７】
次に、この造粒物を所定の型内に充填し、冷間プレスにより一次成形を行って成形体を得る。例えば、金属製あるいはカーボン製の型内に造粒物を充填し、５〜１５ＭＰａ（５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ2）程度の圧力で冷間プレスすればよい。一次成形された成形体をホットプレスし焼結体を得る。ここで、例えば、焼成温度を１２００〜１７００℃、圧力を１０〜５０ＭＰａ（１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2）、雰囲気を真空、窒素、アルゴン中とすることが好ましい。なお、非酸化性雰囲気とするのは、ＴｉＣの酸化を防ぐためである。また、カーボン製の型を用いることが好ましい。焼結時間は１〜３時間程度とすればよい。また、ホットプレスの他にＨＩＰ（Hot Isostatic Press：熱間静水圧プレス）を用いて焼結体を得ることもできる。
【００３８】
本発明により得られるセラミックス焼結体は、Ａｌ2Ｏ3と、ＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮを含んでいる。このセラミックス焼結体において、Ａｌ2Ｏ3は１０〜９０ｗｔ％を含むことが好ましい。    １０ｗｔ％未満では焼結が困難となるからであり、９０ｗｔ％を超えると強度が低下するからである。Ａｌ2Ｏ3は好ましくは２０〜８０ｗｔ％、より好ましくは３０〜７０ｗｔ％である。残部は実質的にＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮからなる。
【００３９】
本発明により得られるセラミックス焼結体は、結晶組織が極めて微細である。特に、ＴｉＣ又はＴｉＣＮの平均結晶粒径が２００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下である。Ａｌ2Ｏ3とＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮを含むセラミックス焼結体をイオンミリングや反応性イオンエッチング等を施したときの面は、一般的にＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮの結晶粒に該当する部分が凸に、Ａｌ2Ｏ3の結晶粒に該当する部分が凹になる傾向がある。よって、ＴｉＣ及び／又はＴｉＣＮの結晶粒径を小さくすることにより、イオンミリングや反応性イオンエッチング等を施したときの面の平滑性を向上することができる。したがって、ＴｉＣ又はＴｉＣＮの平均結晶粒径が微細な本発明によるセラミックス焼結体は、イオンミリングや反応性イオンエッチング等を施したときの表面平滑性に優れている。
【００４０】
本発明により得られるセラミックス焼結体は、Ａｌ2Ｏ3の平均結晶粒径は０．８μｍ以下であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3の平均結晶粒径が０．８μｍを超えると、ＴｉＣ又はＴｉＣＮの結晶粒径を微細化したとしても、表面平滑性が劣ってくるからである。好ましいＡｌ2Ｏ3の平均結晶粒径は０．６μｍ以下、さらに好ましいＡｌ2Ｏ3の平均結晶粒径は０．５μｍ以下である。
【実施例１】
【００４１】
以下本発明を実施例に基づいて説明する。
平均粒径（ｄ５０）が０．３２μｍ（３２０ｎｍ）のＡｌ2Ｏ3粉末：８１．５ｇ及び平均粒径（ｄ５０）が０．０３５μｍ（３５ｎｍ）のアセチレンブラック：４．３ｇを用意し、Ａｌ2Ｏ3粉末が９５ｗｔ％、アセチレンブラックが５ｗｔ％の比率の混合物を得た。この混合物を１０００ｍｌの無水エタノールに添加、撹拌した。十分に撹拌を行った後に、チタンアルコキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4）：５０．６ｇを５００ｍｌの無水エタノールとともに加えた。次いで、５００ｍｌの無水エタノールで希釈した水：１２．８ｇを加えて加水分解した。その後、撹拌しながら１６時間熟成を行い、得られた混合物を乾燥した。
なお、実施例１は、この混合物におけるＡｌ2Ｏ3、Ｃ及びＴｉＯ2の比率が以下のように設定されている。
Ａｌ2Ｏ3：Ｃ：ＴｉＯ2＝８１．５ｗｔ％：４．３ｗｔ％：１４．２ｗｔ％
【００４２】
得られた混合物に、大気中でマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射条件は、周波数：２８ＧＨｚ、出力：２ｋｗであり、混合物を１０００℃まで昇温した。なお、１０００℃までの昇温時間は５４秒であった。
得られた混合物の中にＴｉＣＮ粉末が含まれていることがＸ線回折（ＸＲＤ）及びＦＥ−ＳＥＭ（Field Emission Scanning Electron Microscope）により確認された。この混合物は、ＴｉＣＮ粉末の他の大部分がＡｌ2Ｏ3粉末であるが、若干のＴｉＯ2を含んでいることも確認された。また、平均粒径が８０ｎｍ程度のＴｉＣＮ粒子が、平均粒径が３２０ｎｍ程度のＡｌ2Ｏ3粉末の中に均一に分散していることが確認された。
【００４３】
次に、この混合物を真空中、１５００℃で２時間保持するホットプレス焼結を行った。焼結時の加圧力は２００ｋｇｆ／ｃｍ2である。
得られた焼結体の組織を観察したところ、Ａｌ2Ｏ3を主相とし、かつこの主相上にＴｉＣＮが分散し、このＴｉＣＮ結晶粒は平均粒径が１００ｎｍであることが確認された。しかも、このＴｉＣＮ結晶粒は、焼結体中に均一に分散している。また、Ａｌ2Ｏ3の結晶粒は、平均粒径が５００ｎｍであった。
【実施例２】
【００４４】
平均粒径（ｄ５０）が０．１５μｍ（１５０ｎｍ）のＡｌ2Ｏ3粉末：３２ｇ及び平均粒径（ｄ５０）が０．０３５μｍ（３５ｎｍ）のアセチレンブラック：７．２ｇを用意した。
Ａｌ2Ｏ3粉末を３００ｍｌの無水エタノールに添加、撹拌した。十分に撹拌を行った後に、チタンアルコキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4）：８５．３ｇを加えた。次いで、２００ｍｌの無水エタノールで希釈した水：２１．６ｇを加えて加水分解した。その後、アセチレンブラックと分散剤（マレイン酸ポリアニオン）を加え、ボールミルで４８時間混合、撹拌した。得られた混合物を乾燥した。
なお、実施例２は、この混合物におけるＡｌ2Ｏ3、Ｃ及びＴｉＯ2の比率は以下の通りであり、実施例１に比べてマイクロ波照射により生成されるＴｉＣＮの比率が高くなるように設定している。
Ａｌ2Ｏ3：Ｃ：ＴｉＯ2＝５０．６ｗｔ％：１１．４ｗｔ％：３８．０ｗｔ％
【００４５】
得られた混合物に、大気中でマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射条件は、波長：２８ＧＨｚ、出力：２ｋｗであり、混合物を１０００℃まで昇温した。なお、１０００℃までの昇温時間は２５秒であった。
マイクロ波が照射された混合物の中にＴｉＣＮ粉末が含まれていることがＸ線回折（ＸＲＤ）及びＦＥ−ＳＥＭにより確認された。この混合物は、ＴｉＣＮ粉末の他の大部分がＡｌ2Ｏ3粉末であるが、若干のＴｉＯ2を含んでいることが確認された。また、平均粒径が８０ｎｍ程度のＴｉＣＮ粒子が、平均粒径が１５０ｎｍ程度のＡｌ2Ｏ3粉末の中に均一に分散していることが確認された。
【００４６】
次に、この混合物を真空中、１５００℃で２時間保持するホットプレス焼結を行った。焼結時の加圧力は２００ｋｇｆ／ｃｍ2である。
得られた焼結体の組織を観察したところ、Ａｌ2Ｏ3を主相とし、かつこの主相上にＴｉＣＮが分散し、このＴｉＣＮ結晶粒は平均粒径が１２０ｎｍであることが確認された。しかも、このＴｉＣＮ結晶粒は、焼結体中に均一に分散している。また、Ａｌ2Ｏ3の結晶粒は、平均粒径が４００ｎｍであった。
【実施例３】
【００４７】
実施例１と同様にして得られた混合物に対して、アルゴンガス中でマイクロ波を照射した以外は、実施例１と同様にしてマイクロ波の照射を行った。
マイクロ波が照射された混合物の中にＴｉＣ粉末が含まれていることがＸ線回折（ＸＲＤ）及びＦＥ−ＳＥＭにより確認された。また、この混合物は、ＴｉＣ粉末の他の大部分がＡｌ2Ｏ3粉末であるが、若干のＴｉＯ2を含んでいることが確認された。また、平均粒径が８０ｎｍ程度のＴｉＣ粒子が、平均粒径が３２０ｎｍ程度のＡｌ2Ｏ3粉末の中に均一に分散していることが確認された。
【００４８】
次に、この混合物を真空中、１５００℃で２時間保持するホットプレス焼結を行った。焼結時の加圧力は２００ｋｇｆ／ｃｍ2である。
得られた焼結体の組織を観察したところ、Ａｌ2Ｏ3を主相とし、かつこの主相上にＴｉＣが分散し、このＴｉＣ結晶粒は平均粒径が１００ｎｍであることが確認された。しかも、このＴｉＣ結晶粒は、均一に母相中に分散している。また、Ａｌ2Ｏ3の結晶粒は、平均粒径が５００ｎｍであった。