(57)【要約】【課題】本発明は、耐熱衝撃性が優れながらも、繰り返しの使用において強度の低下が小さいアルミナ・ジルコニア質焼結体を提供する。【解決手段】アルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ｘ線回折で定義される正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と、単斜晶ジルコニア結晶相を併せ持つことを特徴とする。アルミナ粒子内に、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂を有し、該亀裂の総延長の割合がアルミナ粒子面積に対して０．３％〜３．０％であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と単斜晶ジルコニア結晶相とを併せ持つアルミナ・ジルコニア質焼結体。
【請求項２】
以下（式１）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．０２〜０．６０であり、かつ以下（式２）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．００３〜０．７５であることを特徴とする請求項１に記載のアルミナ・ジルコニア質焼結体。
（式1）…Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度／{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度｝
（式2）…Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度/{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア（１１１）のピーク強度}
【請求項３】
気孔率が１０％〜４０％である請求項１又は２に記載のアルミナ・ジルコニア質焼結体。
【請求項４】
Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上と、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上とで安定化したジルコニアを含む請求項１〜３のいずれかに記載のアルミナ・ジルコニア焼結体。
【請求項５】
Ａｌ２Ｏ３が６０質量％〜９８質量％、Ｙ２Ｏ3、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上の元素が０．０５質量％〜１．９５質量％、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上の元素が０．０５質量％〜１．３質量％、残りがＺｒＯ２で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルミナ・ジルコニア焼結体。
【請求項６】
アルミナ粒子をジルコニア結晶相で結合したアルミナ・ジルコニア質焼結体であって、アルミナ粒子内に、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂を有し、該亀裂の総延長の割合がアルミナ粒子面積に対して０．３％〜３．０％であることを特徴とした請求項１〜５のいずれかに記載のアルミナ・ジルコニア質焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ・ジルコニア質焼結体に関し、特に、誘電体、積層コンデンサ、サーミスタ、バリスタ、チップインダクター等の電子部品を焼成する焼成用治具に適したアルミナ・ジルコニア質焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ・ジルコニア質焼結体は、強度や耐熱衝撃性などに優れており、様々な分野で利用されている。
例えば、積層コンデンサ、サーミスタ、バリスタ、チップインダクター等の電子部品を焼成する焼成用治具に利用され、下記特許文献１には、原料構成が、平均粒径３０〜５００μｍの粗粒アルミナ及び平均粒径０．１〜２０μｍの微粒アルミナから成るアルミナ粒子と、ジルコニア粒子とから成るアルミナ・ジルコニア質焼成用治具であって、アルミナ・ジルコニア部分溶融相からの冷却により、粗粒アルミナを結合するアルミナ質中にジルコニア粒子を微細分散させたことを特徴とする耐熱衝撃性アルミナ・ジルコニア質焼成用治具が開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、平均粒径が３０〜２００μｍの粗粒アルミナを２０〜７０ｗｔ％と、平均粒径が１〜５μｍの微粒アルミナを２０〜７０ｗｔ％と、平均粒径が５〜３０μｍのジルコニア粒子を５〜３０ｗｔ％とを混合して成形体を形成し、該成形体を焼成して、粗粒アルミナを結合するアルミナ質中にジルコニア粒子を微細分散させたことを特徴とする耐熱衝撃性アルミナ・ジルコニア質焼成用治具の製造方法が開示されている。
【０００４】
他には、下記特許文献３には、切断工具、ダイス、ノズル、ベアリング等の構造部材用途や装飾品に利用され、イットリアを２〜４モル％含むジルコニア５０〜９５重量％とアルミナ５〜５０重量％とからなるジルコニア−アルミナ複合焼結体であり、該ジルコニア−アルミナ複合焼結体の相対密度が９８％以上、ジルコニア結晶粒子とアルミナ結晶粒子からなる混合粒子の平均粒径が０．４μｍ以下、ジルコニア結晶相の正方晶率が８３重量％以上、かつ、２０個以上のアルミナ結晶粒子からなる粗大アルミナ多結晶粒子の個数が、電界放出形走査型電子顕微鏡による２４０μｍ×１８０μｍの視野中に１個以下であるジルコニア−アルミナ複合焼結体が開示され、これは耐水熱劣化性に優れたものである。
【０００５】
他には、半導体基板に利用され、下記特許文献４には、Ａｌ2 Ｏ3 粉末とＺｒＯ2 粉末とＹ2 Ｏ3 粉末との混合物、又はＡｌ2 Ｏ3 粉末とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 粉末との混合物からなり、焼結助剤が添加されていない原料組成物を、焼成することによって得られた、ＺｒＯ2 ：２〜１５重量％、Ｙ2 Ｏ3 ：０．０１〜１重量％及びＡｌ2 Ｏ3 ：残部からなる焼結体にて構成され、Ａｌ2 Ｏ3 の平均結晶粒子径が２μｍよりも大きく、７μｍ以下であると共に、Ａｌ2 Ｏ3 粒子同士が直接に接触している粒界長さが粒界総長さの６０％以上であって、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり且つ曲げ強度が５００ＭＰａ以上である特性を有していることを特徴とする半導体装置用アルミナジルコニア焼結基板が開示され、これは強度や熱伝導性に優れたものである。
【０００６】
他には、構造部品の素材として利用され、下記特許文献５には、酸化ジルコニウムと酸化アルミニウムの複合構造を持つセラミックス焼結体において、酸化ジルコニウムとその安定化剤から構成される多結晶である酸化ジルコニウム粒子群の領域と、酸化ジルコニウムと酸化アルミニウムと場合によっては安定化剤から構成される多結晶である酸化アルミニウム／酸化ジルコニウム粒子群の領域を有する複合構造を持ち、二次元断面より求めた等価円直径で表わされる平均径が１０μｍ以上１００μｍ以下の酸化アルミニウム／酸化ジルコニウム粒子群が酸化ジルコニウム粒子群のマトリックス中に分散した微構造を有することを特徴とする酸化ジルコニウム／酸化アルミニウム複合セラミックス焼結体が開示され、これは高強度でかつ高靱性に加えてさらに優れた破壊進展抵抗を有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９４９９５１号公報
【特許文献２】特許第３９４９９５０号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３９１２３号公報
【特許文献４】特開２０１３−３２２６５号公報
【特許文献５】特開平８−６７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１又は２に示されたように、粗粒アルミナを結合するアルミナ質中にジルコニア粒子を分散させ、また、粗粒アルミナと微粒アルミナとを組み合わせて気孔を設けて熱応力を緩和させることにより、耐熱衝撃性を向上させた焼成治具用のアルミナ・ジルコニア質焼結体が開発されている。
しかし、アルミナ・ジルコニア質焼結体は、耐熱衝撃性に優れていても、繰り返しの使用において強度が低下し、破損してしまうことがあり、この点を改善する必要があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、耐熱衝撃性が優れながらも、繰り返しの使用において強度の低下が小さいアルミナ・ジルコニア質焼結体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と、単斜晶ジルコニア結晶相を併せ持つことを特徴とする。
【００１１】
上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、以下（式１）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．０２〜０．６０であり、かつ以下（式２）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．００３〜０．７５であることが好ましい。
（式1）…Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度/{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度}
（式2）…Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度/{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア（１１１）のピーク強度}
【００１２】
また、上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、アルミナ粒子をジルコニア結晶相で結合したアルミナ・ジルコニア質焼結体であって、アルミナ粒子内に、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂を有し、該亀裂の総延長をアルミナ粒子面積で除した値が０．３％〜３．０％であることが好ましい。
【００１３】
上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、気孔率が１０％〜４０％であることが好ましい。
【００１４】
上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上と、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上とで安定化したジルコニアを含むことが好ましい。
【００１５】
上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ａｌ２Ｏ３が６０質量％〜９８質量％、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上の元素が０．０５質量％〜１．９５質量％、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上の元素が０．０５質量％〜１．３質量％、残りがＺｒＯ２で構成されていることが好ましい。
【００１６】
上記形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、耐熱衝撃性が優れながら、繰り返しの使用において強度の低下が小さいものである。これは、正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相が繰り返しの使用による強度の低下を防ぎ、単斜晶ジルコニア結晶相が耐熱衝撃性の向上を図ることができるためであると考察される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体の結晶組織を示した参考電子顕微鏡写真である。
【図２】実施例５のアルミナ・ジルコニア焼結体のＸ線回析図である。
【図３】比較例２のアルミナ・ジルコニア焼結体のＸ線回析図である。
【図４】比較例５のアルミナ・ジルコニア焼結体のＸ線回析図である。
【図５】実施例８の結晶組織を５００倍にて撮影した電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例２の結晶組織を５００倍にて撮影した電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例８の結晶組織を５００倍にて撮影した電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体を説明する。なお、本発明の範囲は、この実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の一実施形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ｘ線回折で定義される正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と、単斜晶ジルコニア結晶相とを併せ持つことを特徴とする。
このような結晶構造を併せ持つことにより、耐熱衝撃性が向上しつつ、繰り返しの使用における強度劣化が少なくなる。
Ｘ線回析は、例えば、電子回析法や中性子回析法などで行うことができる。
【００２０】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、以下（式１）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．０２〜０．６０であることが好ましい。０．０２以上の高い値であることにより、優れた耐熱衝撃性を維持しながら繰り返しの使用における強度劣化を抑制することができるようになる。一方、０．６０より大きくなると、ジルコニアの添加量が多量になってしまい、コストの面から好ましくない。このピーク強度比は０．０５〜０．６０がより好ましく、０．０９〜０．６０がさらに好ましい。
（式１）…Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度/{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度}
【００２１】
なお、本発明において、Ｉ１〜Ｉ3は、ジルコニア結晶相の回折強度を示す。
【００２２】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、以下（式２）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．００３〜０．７５あることが好ましい。０．００３より大きい値であることにより、繰り返し使用における強度劣化を抑制しながら耐熱衝撃性を向上させることができる。一方、０．７５より大きくなるとジルコニアの添加量が多量になってしまい、コストの面から好ましくない。このピーク強度比は０．０１〜０．７５がより好ましく、０．０５〜０．７５がさらに好ましい。
（式２）…Ｉ３2θが２８°付近の単斜晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度/{Ｉ１αアルミナ相（１１６）ピーク強度＋Ｉ２立方晶あるいは正方晶ジルコニア相（１１１）のピーク強度＋Ｉ３２θが２８°付近の単斜晶ジルコニア（１１１）のピーク強度}
【００２３】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ａｌ２Ｏ３が６０質量％〜９８質量％、Ｙ２Ｏ3、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上の元素が０．０５質量％〜１．９５質量％、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上の元素が０．０５質量％〜１．３質量％、残りがＺｒＯ２で構成されることが好ましい。このような構成にすることにより優れた耐熱衝撃性を有し繰り返しの使用における強度劣化の少ない材質を得ることができる。なお、微量の不純物は含むものである。
Ａｌ２Ｏ３は６０質量％〜９７質量％がより好ましく、７５質量％〜９５質量％がさらに好ましい。
【００２４】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、気孔率が１０％〜４０％であることが好ましい。この範囲であることにより優れた耐熱衝撃性を付与することが可能になる。気孔率は、１０％〜３５％がより好ましく、１３．５％〜３５％がさらに好ましい。
気孔率は、例えば、アルキメデス法で測定することができる。
【００２５】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上と、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上とで安定化したジルコニアを用いることが好ましい。
これらで安定化したジルコニアを選択することにより、優れた耐熱衝撃性を有し繰り返しの使用における強度劣化の少ない材質を得ることができる。上記の安定化剤のうち、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上はジルコニアの安定化に寄与し、ジルコニアの安定化とともにＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上は、アルミナ粒子内の、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂の起点となるものである。特に、Ｙ２Ｏ３とＣａＯ、ＭｇＯとで安定化したジルコニアを選択するのが好ましい。
Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上の元素で安定化されたジルコニアは本焼結体中に０．５質量％〜２０質量％がより好ましく、１質量％〜１０質量％がさらに好ましい。ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上の元素で安定化されたジルコニアは本焼結体中に０．０５質量％〜２５質量％がより好ましく、０．１質量％〜２０質量％がさらに好ましい。
【００２６】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、結晶組織を観察すると、アルミナ粒子をジルコニア結晶相で結合したアルミナ・ジルコニア質焼結体であり、アルミナ粒子内に、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂を有し、該亀裂の総延長をアルミナ粒子面積で除した値が０．３％〜３．０％である。
正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と単斜晶ジルコニア結晶相との体積膨張率の違いにより、ジルコニア結晶相と隣接したアルミナ粒子の粒界からアルミナ粒子内に亀裂が発生するものと考えられる。
【００２７】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、亀裂の総延長が、１１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。この範囲であることにより優れた耐熱衝撃性を得ることが可能になる。亀裂の総延長は１５０μｍ〜１０００μｍがより好ましく、２００μｍ〜９５０μｍがさらに好ましい。
【００２８】
本発明でいう亀裂は、アルミナ粒子内に走るものであり、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ、つまり、アルミナ粒子を縦断又は横断するものである。亀裂は途中で他の亀裂と合流してもよく、また、途中で複数に分岐してもよい。亀裂が途中で途切れ始端部又は終端部がアルミナ粒子内である亀裂や始端部及び終端部がともに気孔との粒界である亀裂は含まない。例えば、図１に矢印で示したように、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は気孔との粒界までを結ぶ亀裂が該当するものである。なお、図１中の白色の箇所はジルコニア結晶相、白色細線で囲まれた箇所は気孔、残部はアルミナ粒子である。
亀裂の総延長は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて測定することができ、具体的には、以下の実施例に示すように測定できる。
【００２９】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、アルミナ粒子の面積に対する亀裂の総延長（亀裂割合）が０．３％〜３．０％であることが好ましい。この範囲であることにより、優れた耐熱衝撃性を得ることが可能になる。亀裂割合が、０．５％〜２．５％がより好ましく、０．８５％〜２．４％がさらに好ましい。
【００３０】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、例えば、以下の製造方法で製造することができる。以下、シート状の焼結体を製造する方法を示すが、これに限定されるものではない。
原料のアルミナとして、平均粒径３０μｍ〜３００μｍの粗粒アルミナ３０質量％〜９０質量％と、平均粒径０．１μｍ〜５μｍの微粒アルミナ５質量％〜６０質量％とを配合したものを用いることができる。このように粗粒アルミナと微粒アルミナとを用いることにより、気孔率を調整することができ、耐熱衝撃性が向上する。
粗粒アルミナは、平均粒径４０μｍ〜２５０μｍがより好ましく、平均粒径５０μｍ〜２００μｍがさらに好ましい。また、３５質量％〜８５質量％がより好ましく、４０質量％〜８０質量％がさらに好ましい。
微粒アルミナは、平均粒径０．５μｍ〜４μｍが特に好ましく、平均粒径１μｍ〜３μｍがさらに好ましい。また、７質量％〜５５質量％がより好ましく、１０質量％〜５０質量％がさらに好ましい。
【００３１】
原料のジルコニアとして、平均粒径０．１μｍ〜１００μｍのジルコニア３質量％〜４０質量％を用いることができる。このジルコニアは、未安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、安定化ジルコニアの何れを用いてもよいが、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上で安定化したジルコニアが好ましく、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３から選ばれた少なくとも1種類以上と、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上とで安定化したジルコニアがより好ましい。
原料のジルコニアは、平均粒径０．５μｍ〜５０μｍが好ましく、平均粒径１μｍ〜３０μｍがより好ましい。また、４質量％〜３０質量％がより好ましく、５質量％〜２５質量％がさらに好ましい。
なお、原料のアルミナ及びジルコニアの平均粒径は、例えば、レーザー回析法により測定することができる。
【００３２】
また、添加元素として、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣｅＯ２、ＢａＯの中から選ばれた少なくとも１種以上を、ジルコニアの原料に対して５．０質量％〜１０．５質量％を配合してもよい。この添加元素は、５．３質量％〜１０質量％配合するのがより好ましく、５．５質量％〜１０質量％配合するのがさらに好ましい。
【００３３】
メトローズ、デキストリン、メチルセルロース、グリセリン等のバインダーを、アルミナ及びジルコニアに対して３質量％〜１５質量％配合し、さらに、適量の水を加え、高速ミキサーなどを用いて撹拌混合する。
【００３４】
次に、撹拌混合した原料を、３本ロールなどを用いて均一に分散・混合する。これらの配合物を、押し出し成形機などを用いてシート状などに成形、乾燥する。これらのシートを、１４００℃〜１８５０℃で０．５時間〜２４時間焼成し、本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体を製造することができる。
焼成は、１５００℃〜１８００℃がより好ましく、１５５０℃〜１８００℃がさらに好ましい。また、１時間〜２０時間がより好ましく、２時間〜１５時間がさらに好ましい
【００３５】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、耐熱衝撃性がΔＴ５００℃〜９００℃であり、８０サイクル後の強度劣化率が０〜３５％であり、耐熱衝撃性に優れ、繰り返しの使用により強度が低下しにくいものである。耐熱衝撃性及び８０サイクル後の強度劣化率の測定方法は、下記実施例に示したとおりである。耐熱衝撃性は、ΔＴ６５０℃〜８００℃がより好ましい。また、強度劣化率は、０％〜２９％がより好ましく、０％〜１４％がさらに好ましい。
【００３６】
本形態のアルミナ・ジルコニア質焼結体は、様々な分野に用いることができるが、特に、誘電体、積層コンデンサ、サーミスタ、バリスタ、チップインダクター等の電子部品を焼成する焼成用治具に適したものである。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の一実施例のアルミナ・ジルコニア質焼結体を説明する。なお、本発明の範囲は、この実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例、比較例の作製）
実施例１〜１２及び比較例１〜７のアルミナ・ジルコニア質焼結体を作製した。
各アルミナ・ジルコニア質焼結体は、原料として粗粒アルミナ、微粒アルミナ、ジルコニアを用いた。これらの平均粒径、配合割合などは、下記表１の配合組成に示すとおりである。なお、平均粒径はレーザー回析法により測定した。
また、これにＹ２Ｏ３、ＣａＯなどの添加元素を下記表１に示す割合で配合した。
これらの原料に、メトローズ、デキストリン、メチルセルロース、グリセリン等のバインダー及び水を加えて高速ミキサーで撹拌混合した。
次に、これを３本ロールを用いて均一に分散・混合し、この配合物を、押し出し成形機を用いて厚さ３ｍｍのシート状に成形、乾燥した。このシートを１７００℃で８時間焼成し、各アルミナ・ジルコニア質焼結体を得た。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
（物性値）
各アルミナ・ジルコニア質焼結体の各物性値を測定した。
【００４１】
（気孔率）
各アルミナ・ジルコニア質焼結体の気孔率は、アルキメデス法で測定した。
その結果を上記表１に示す
【００４２】
（ピーク強度）
各アルミナ・ジルコニア質焼結体のピーク強度を測定するためＸ線回折を行った。このときのＸ線回折の測定はXD-D1（島津製作所社製）で行い、測定条件は、Ｘ線源にＣｕＫα（λ＝１．５４１Å）を用い、電圧；４０ｋＶ，電流；３０ｍＡで、スキャンスピード４°／ｍｉｎ、サンプリング幅０．０２°、発散スリット１°、発散縦スリット１０ｍｍ、受光スリット０．３ｍｍとした。参考に実施例５、比較例２、比較例５のＸ線回折図を図２〜４に示す。
これらＸ線回析図から算出した各ピーク強度及びピーク強度比を上記表１に示す。
【００４３】
（亀裂割合）
各アルミナ・ジルコニア質焼結体の亀裂割合は、走査型電子顕微鏡（JEOL社製  ＪＳＭ-６３８０Ａ）により、５００倍の顕微鏡写真を撮影して、下記方法によりアルミナ粒子の面積を測定した。また、亀裂総延長は、目視にて観察できる亀裂の長さを合算して算出し、アルミナ粒子中の亀裂割合（％）を下記式３により測定した。参考に実施例８、比較例２、比較例８の各顕微鏡写真を図５〜７に示す。これら値を用いて、亀裂の総延長をアルミナ粒子面積で除して亀裂割合を算出した。その結果を上記表１の「アルミナ粒子中の亀裂割合」に示す。
アルミナ粒子の面積計算方法：ＳＥＭ観察時の任意の倍率における視野面積をS（μm2）と規定し、電子顕微鏡（ＳＥＭ）において一直線をなす２本の対角線を規定して、対角線の長さをＬ（μｍ）とし、その2本の対角線上に存在するアルミナ粒子長さをＬ1（μｍ）、Ｌ2（μｍ）とした時、任意の倍率における視野中のアルミナ粒子比率（％）は（Ｌ1＋Ｌ2）／（２×Ｌ）と規定し、アルミナ粒子の面積Ｓａ（μｍ2）をＳ×（Ｌ1＋Ｌ2）／（２×Ｌ）と規定した。
顕微鏡写真においてアルミナ結晶粒子内に存在する、ジルコニア結晶相との粒界から他のジルコニア結晶相又は空隙までを結ぶ亀裂の長さは、亀裂の起点と終点を直線的に結んだ和Lcと規定する。
「アルミナ粒子中の亀裂割合（％）」＝Ｌｃ／Ｓａ×100    (式３)
【００４４】
（試験）
実施例１〜１２及び比較例１〜７のアルミナ・ジルコニア質焼結体を用いて、耐熱衝撃性試験及び曲げ強度試験を行った。
【００４５】
（耐熱衝撃性試験）
耐熱衝撃試験は、各アルミナ・ジルコニア質焼成体を、９０ｍｍ□×厚み２．５ｍｍに加工したものを４枚作成し、これらをセラミックス台板上に、長さ１０ｍｍ×幅５ｍｍ×高さ５ｍｍの支柱を４点に配置しながら４段積みにした。次に、電気炉を所定の温度に昇温して３０分保持した後、上記試験体を炉内に投入した。その温度で３０分保持後、試験体を炉外に取り出し放冷し、試験体に割れがないか目視にて確認した。以上の操作を、３００℃より１０℃ずつ温度を昇温させて行い、割れの生じない温度の上限を、耐熱衝撃性ΔＴとした。その結果を上記表１に示す。
【００４６】
（曲げ強度試験）
曲げ強度試験は、ＪＩＳ Ｒ１６０１に基づき、３点曲げ試験によって行った。また、この試験片を、６００℃から昇温速度２００℃／ｈｒで１４００℃に加熱し、１４００℃で３時間キープし、６００℃まで降温速度２００℃／ｈｒで冷却する条件下にて８０サイクル行った後、同様に曲げ強度を測定した。それら値から８０サイクル後の強度劣化率を算出した。その結果を上記表１に示す。なお、サイクル１回目の６００℃までの昇温速度は２００℃／ｈｒとし、サイクル終了後の６００℃から室温までの冷却速度は自然冷却とした。
【００４７】
（結果）
耐熱衝撃性試験において、ΔＴが５００℃以上、かつ、曲げ強度試験において８０サイクル後の強度劣化率が３５％以下を優良なものとした。
実施例１〜１２は、いずれも、耐熱衝撃性ΔＴが５００℃以上、かつ、８０サイクル後の強度劣化率が３５％以下であり、耐熱衝撃性に優れ、繰り返しの使用における強度低下が小さいものであった。ここで、（式１）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．０２〜０．６０の範囲内にある実施例１〜１２については、８０サイクル後の強度劣化率が最大でも３５％であり、熱サイクル後の強度に特に優れていた。またさらに、これらは（式２）にて定義されるＸ線回折ピーク強度比が０．００３〜０．７５である。
実施例１〜１０と１２については、ΔＴにおいて何れも６５０℃以上であり、耐熱衝撃性に特に優れた特性を具備していることが分かった。
これに対し、比較例１、３、５、６は、８０サイクル後の強度劣化率が８５％を超えており、耐熱衝撃性には優れるものの、繰り返しの使用における強度低下が大きいものであった。特に、正方晶ＺｒＯ２を含有しない比較例１、３、６において、８０サイクル後の強度劣化率が９６％又は９７％と著しく劣る結果となった。また、気孔率が４２％と高い比較例５も同様に８０サイクル後の強度劣化率が８８％と低い値を示した。
比較例２、４、７は、耐熱衝撃性ΔＴが５００℃未満であり、繰り返しの使用における強度低下は小さいものの、耐熱衝撃性が劣るものであった。
【００４８】
これら結果から、正方晶或いは立方晶ジルコニア結晶相と、単斜晶ジルコニア結晶相を併せ持つアルミナ・ジルコニア質焼結体は、耐熱衝撃性に優れ、繰り返しの使用における曲げ強度低下が小さいものであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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