(57)【要約】【課題】短時間で必要量のスラリーを製造しうるスラリーの製造方法を提供する。【解決手段】破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程（１）と、貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程（２）と、を有するスラリーの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して前記原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程（１）と、
前記貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、前記第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程（２）と、
を有するスラリーの製造方法。
【請求項２】
単位時間あたりの粘度の変化量が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下である前記スラリーを得る請求項１に記載のスラリーの製造方法。
【請求項３】
前記湿式ジェットミル処理が、
前記貯蔵スラリーを、耐圧容器内に密封状態で配置されたノズルへ圧送するとともに分流させ、
分流された前記貯蔵スラリーを相互に衝突及び合流させる処理である請求項１又は２に記載のスラリーの製造方法。
【請求項４】
前記第二の破砕粉末の表面状態が、前記原料粉末の表面状態と同等である請求項１〜３のいずれか一項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスラリーの製造方法によって製造されたスラリー。
【請求項６】
単位時間あたりの粘度の変化量が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下である請求項５に記載のスラリー。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のスラリーを乾燥して得られる粉末。
【請求項８】
請求項５又は６に記載のスラリーを鋳込み成形して得られる、相対密度が６５〜７４％である粉末成形体。
【請求項９】
請求項８に記載の粉末成形体を焼成して得られる、密度が９５％以上及び線収縮率が１２％以下である焼成体。
【請求項１０】
ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定された強度が、５７０ＭＰａ以上である請求項９に記載の焼成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は実用的運用化可能なスラリーの製造方法及びそれにより製造されるスラリー、スラリーの乾燥粉末、スラリーを用いた粉末成形体、及びその焼成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料粉末を所定の形状に成形して得られた粉末成形体を焼成し製品とする粉末焼成プロセスは、複雑な形状の製品を高効率かつ安価に製造可能であるというメリットを有することから、諸産業分野において広く用いられている。
【０００３】
粉末焼成プロセスにおいては、焼成前の粉末成形体により、得られる製品の品質、形状、及び精度に大きく影響が生じる。例えば、粉末成形体の密度が低い場合には、焼成時に粉末成形体を構成する物質の収縮が大きくなり、製品の形状や精度を制御することが困難になる。粉末成形体中に空隙が残存する場合には、製品の品質が著しく低下する。また、粉末成形体の密度にムラがある場合には、部分的に収縮率に違いが生じ、焼成時に製品に不均一な収縮や亀裂が生じる。そのため、良好な製品を得るためには、高密度で均一な密度分布を有する粉末成形体の製造が極めて重要である。
【０００４】
粉末成形体の成形方法は種々知られており、大別すると乾式プロセスと湿式プロセスがある。乾式プロセスには、例えば、原料粉末に高温及び高圧を印加して成形するプレス等の手法がある。しかしながら、微粒子を用いて高密度粉末成形体を得る場合、乾式プロセスは高温及び高圧を必要とすることから、装置が大型化し、コストが高くなる。また、近年の産業技術の発展に伴う材料・部材への高機能化及び高性能化の要求により、原料粉末の微細化が進んでいるが、これは同時に作業性の低下、粉末爆発等の危険性の増大、作業環境の悪化、及び押出プロセス等の問題を生じる。一方、湿式プロセスには、例えば、原料粉末と溶媒を混合しスラリーを製造後、多孔質型に鋳込む泥しょう鋳込みプロセス、及び金型に高圧で射出する射出プロセス等がある。湿式プロセスは、特別で高価な装置を必要とせず、大型の複雑形状品を製造できる。
【０００５】
しかし、より複雑な部品をより高精度に製造しようというネットシェイプ化と、粉末成形体の更なる高密度化が求められている。粉末成形体の高密度化を図る方法としては、成形プロセスに起因する方法と、成形に用いるスラリーに起因する方法とがある。成形プロセスに起因する方法には、例えば、成形時に外力を印加する加圧鋳込み成形、遠心力を加える遠心成形、及び振動を加える振動成形等がある（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、成形プロセスに起因する方法の改良は、一般に、装置が大型化し、型及び装置等の消耗が激しくなる。また、期待しうるだけの粉末成形体の高密度化は達成されない場合がある。
【０００６】
成形に用いるスラリーに起因する方法には、例えば、原料粉末の粒度分布幅を大きくする方法並びにスラリーの溶媒、ｐＨ、及び分散剤量等を調整する方法等がある（例えば、特許文献３，４参照）。スラリーの溶媒、ｐＨ、及び分散剤量等を調整する方法は、若干の密度上昇効果が得られるが、望ましい高密度の粉末成形体を得ることは困難である。これは、スラリー製造工程において、スラリーの粘性の増加及び粒子の再凝集等のスラリーの不安定性が一因に挙げられる。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−９９３０６号公報
【特許文献２】特開平２−１４１４５５号公報
【特許文献３】特開２０００−１２８６２５号公報
【特許文献４】特開平３−１６９５０６号公報
【特許文献５】特開平１１−１１３５４４号公報
【特許文献６】特開平１１−１４７７１４号公報
【特許文献７】特開２００６−２４８８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、スラリーは原料粉末と溶媒を混合し、メディアと呼ばれる破砕媒体を用いたボールミル処理を行うことで製造している。この製造方法を採用している理由は、大量の処理作業が可能であり、かつ低コストでスラリーを製造できるからである。しかし、ボールミル処理を行った場合には、大きな質量を有するメディアとの衝突により、原料粉末の結晶構造及び表面状態が損傷し、表面エネルギーの増大による原料粉末の凝集が起こる。原料粉末の凝集はスラリー粘度を増加し、経時的に凝集を引き起こしていくため、貯蔵したスラリーを使用することは好ましくない。従来、スラリーの製造はバッチ毎に行い、未使用のスラリーは廃棄していた。また、製造工程においては、数時間から数日を必要とした。そのため、従来の製造方法では時間的、経済的、及び環境的な点で問題を有している。
【０００９】
また、メディア同士の衝突等により、メディアの磨耗粉が不純物としてスラリー中に混入する。不純物の混入量は多いと１ｗｔ％に達する場合もある。このような不純物は焼成の妨げになり、得られる製品の特性を低下する原因となる。それゆえ、貯蔵したスラリーを、使用時に再分散化するために再度ボールミル処理等の破砕媒体処理を行うことは、スラリー中の不純物の増加につながり好ましくない。
【００１０】
さて、湿式ジェットミル処理に関して、食料品産業で適用可能な発明が開示されている（例えば、特許文献５参照）。また、セラミックス粉末や金属粉末等の原料粉末を微細化することを主眼に置いた湿式ジェットミル処理の発明も開示されている（例えば、特許文献６参照）。湿式ジェットミル処理で作製したスラリーは、低粘度と低い再凝集性を有することから、湿式ジェットミル処理で作製したスラリー並びにその製造方法、その高密度成形体、及びその高強度焼結体に関する発明が開示されている（例えば、特許文献７参照）。
【００１１】
しかしながら、湿式ジェットミル処理を行うスラリーの製造方法は、大量製造に関して処理能力の点から好ましくはない。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、短時間で必要量のスラリーを製造しうるスラリー製造方法を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、低い再凝集性を有するスラリーを提供することにある。更に、本発明の課題とするところは、高密度の粉末成形体を製造可能な粉末を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、欠陥の少ない焼成体を製造可能な粉末成形体を提供することにある。更に、本発明の課題とするところは、欠陥の少ない焼成体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、大量製造可能なメディア等の破砕媒体を用いて貯蔵スラリーを製造し、必要量の貯蔵スラリーを適時湿式ジェットミル処理しスラリーを製造することで、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、本発明によれば、以下に示すスラリーの製造方法、スラリー、粉末、粉末成形体、及び焼成体が提供される。
【００１５】
［１］破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して前記原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程（１）と、前記貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、前記第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程（２）と、を有するスラリーの製造方法。
【００１６】
［２］単位時間あたりの粘度の変化量が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下である前記スラリーを得る［１］に記載のスラリーの製造方法。
【００１７】
［３］前記湿式ジェットミル処理が、前記貯蔵スラリーを、耐圧容器内に密封状態で配置されたノズルへ圧送するとともに分流させ、分流された前記貯蔵スラリーを相互に衝突及び合流させる処理である［１］又は［２］に記載のスラリーの製造方法。
【００１８】
［４］前記第二の破砕粉末の表面状態が、前記原料粉末の表面状態と同等である［１］〜［３］のいずれかに記載のスラリーの製造方法
【００１９】
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載のスラリーの製造方法によって製造されたスラリー。
【００２０】
［６］単位時間あたりの粘度の変化量が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下である［５］に記載のスラリー。
【００２１】
［７］［５］又は［６］に記載のスラリーを乾燥して得られる粉末。
【００２２】
［８］［５］又は［６］に記載のスラリーを鋳込み成形して得られる、相対密度が６５〜７４％である粉末成形体。
【００２３】
［９］［８］に記載の粉末成形体を焼成して得られる、密度が９５％以上及び線収縮率が１２％以下である焼成体。
【００２４】
［１０］ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定された強度が、５７０ＭＰａ以上である［９］に記載の焼成体。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のスラリーの製造方法は、経済的でありかつ環境調和に即するという効果を奏するものである。また、本発明のスラリーは、低粘度及び低い再凝集性を有し、高密度の粉末成形体を製造できるという効果を奏するものである。更に、本発明の粉末は、高密度の粉末成形体を製造できるという効果を奏するものである。また、本発明の粉末成形体は、欠陥の少ない焼成体を製造できるという効果を奏するものである。更に、本発明の焼成体は、欠陥が少なく実用に即するという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２７】
（Ｉ）スラリーの製造方法
本発明のスラリーの製造方法は、破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程（１）と、貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程（２）と、を有している。この二つの工程を有することで、経済的でありかつ環境調和に即したスラリーの製造方法を提供することが可能となる。
【００２８】
本発明のスラリーの製造方法は、破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程（１）を有するので、大量の貯蔵スラリーを製造することが可能である。
【００２９】
破砕媒体としては、大量に破砕処理が可能な公知のものを使用することができる。破砕媒体の具体的としては、ボールミル、遊星ボールミル、及びビーズミル等を挙げることができる。
【００３０】
原料粉末は、例えば、金属粉末；金属間化合物粉末；酸化物、炭化物、及び窒化物等のセラミックス粉末；これらの混合粉末；等がある。また、原料粉末の数平均粒子径は、ナノサイズからミクロンサイズまで、破砕媒体を用いた破砕処理により貯蔵スラリーが作製可能な数平均粒子径であることが好ましい。
【００３１】
原料混合物には、通常、原料粉末とともに溶媒が含有される。溶媒は、例えば、水、アルコール類、ケトン類、油類、及びアミン類等のように従来使用されているものを用いることが好ましく、環境調和の観点から水を使用することが更に好ましい。より具体的には、水として、蒸留水、イオン交換水、水道水、及び工業用水等が使用可能である。また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、原料粉末に加えて、得られる粉末成形体の特性改善のために、公知の添加剤を配合することも好ましい。公知の添加剤としては、例えば、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリエチレンイミン、メチルセルロース、及びポリビニルアルコール等の高分子添加剤等がある。
【００３２】
原料混合物に含まれる原料粉末の濃度は、１〜６０ｖｏｌ％であることが好ましく、１〜５０ｖｏｌ％であることが更に好ましい。１ｖｏｌ％未満では、鋳込み成形における着肉厚さが薄い場合がある。一方で、６０ｖｏｌ％超では、貯蔵スラリーが湿式ジェットミル処理可能な流動性を有さない場合がある。
【００３３】
貯蔵スラリーは、破砕媒体を用いて原料混合物中の原料粉末を破砕した第一の破砕粉末を含むものである。貯蔵スラリーは、通常、高い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以上である。このことにより、貯蔵スラリー中の第一の破砕粉末は経時的に再凝集するといえる。そのため、貯蔵したスラリーをそのまま粉末成形体の製造に用いることは、粉末成形体の密度のムラにつながる傾向があり好ましくない。
【００３４】
ここで、第一の破砕粉末は、数平均粒子径が１〜１０４ｎｍであることが好ましく、１〜１０３ｎｍであることが更に好ましい。
【００３５】
工程（１）で得られた貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程（２）を有することで、適時短時間で必要量の実用的なスラリーを製造することができる。従って、本発明のスラリーの製造方法は、経済的でありかつ環境調和に即している。
【００３６】
湿式ジェットミル処理は、高速の分流同士又は分流と流路壁との衝突で、高速流により生じる乱流、剪断及びキャビテーション効果等を有効に活用し、分流に含まれる粉末を解砕する処理である。湿式ジェットミル処理を行うことで、貯蔵スラリーは、流路内を高速で通過し、又は衝突しながら通過する際に乱流及び剪断を受けるため、貯蔵スラリーに含まれる再凝集した粉末が解砕される。また、衝突直後に減圧開放されるときに、キャビテーション効果が生じ、急激な放圧による衝撃を受けて、スラリー中の粉末が更に解砕されて第二の破砕粉末を含むスラリーとなる。
【００３７】
この様な処理を行う湿式ジェットミルとしては、例えば、「高圧ホモジナイザー」として市販されているバルププレートによる高速噴射を利用したタイプ、スリット状に形成した流路内で高速衝突させるタイプ、９０°位相させて連通せしめた夫々一文字の流路内で高速衝突を起こさせるタイプ、同一ノズル内で流体同士の衝突を複数回発生させるタイプ、対向するオリフィスから非球面構造の部屋へ噴出させて衝突させるタイプ、及び液相ジェット流を高速で衝突させるタイプ等がある。これらは、それぞれ装置タイプの特性により混合、分散、及び解砕効果に多少の差が生じるが、再凝集した粉末すなわち第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーの分流同士を正面から衝突させるタイプのものが好ましい。
【００３８】
より具体的には、湿式ジェットミルとして、耐圧容器内に密封状態で配設されたノズルへポンプを用いて圧送するとともに分流し、分流同士を衝突させるものが好ましい。
【００３９】
湿式ジェットミル処理を行う際のポンプの処理圧力は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、５０ＭＰａ以上であることが更に好ましく、１００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。ポンプの処理圧力が１０ＭＰａ未満だと、混合、分散、及び解砕の効果が十分ではない場合がある。また、湿式ジェットミル処理の処理回数は特に制限なく、所望の特性を有するスラリーが得られるまで何度でも処理を繰り返すことが可能である。なお、ポンプの処理圧力の上限値については特に限定されないが、実質的には５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００４０】
スラリーは、貯蔵スラリーを湿式ジェットミル処理することで得られ、第二の破砕粉末を含むものである。スラリーは、低い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ／ｈ以下であることが更に好ましい。単位時間当たりの粘度変化が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ超だと、第二の破砕粉末の再凝集性が高く、スラリー密度の不均一化が起きる場合がある。なお、単位時間当たりの粘度変化の下限値については特に限定されないが、実質的には０ｍＰａ・ｓ／ｈ以上であればよい。
【００４１】
ここで第二の破砕粉末は、その数平均粒子径が１〜１０４ｎｍであることが好ましく、１〜１０３ｎｍであることが更に好ましい。第二の破砕粉末の数平均粒子径が１０４ｎｍ超では、貯蔵スラリー中の再凝集した粉末が湿式ジェットミルのノズルにつまる恐れがある。一方、１ｎｍ未満では、表面エネルギーが大きく、解砕及び分散できないという場合がある。また、第二の破砕粉末の表面状態は、原料粉末の表面状態と同等であることが好ましい。第二の破砕粉末及び原料粉末の表面状態は、例えば、それぞれの粉末の赤外吸収スペクトル、走査型電子顕微鏡等の測定結果により、比較することができる。ここで「表面状態が同等」であるとは、これらの測定結果、すなわち赤外吸収スペクトルのピーク強度、粉末表面に形成されうるアモルファス層の状態等に実質的な差異が認められないことをいう。
【００４２】
（ＩＩ）スラリー
本発明のスラリーは、前記したスラリーの製造方法により製造されたスラリーである。本発明のスラリーは、低粘度及び低い再凝集性を有し、高密度の粉末成形体を製造できる。
【００４３】
本発明のスラリーは、低い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は１０ｍＰａ・ｓ／ｈ以下であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ／ｈ以下であることが更に好ましい。単位時間当たりの粘度変化が１０ｍＰａ・ｓ／ｈ超だと、再凝集性が高く、粉末成形体の相対密度の低下を招く場合がある。なお、単位時間当たりの粘度変化の下限値については特に限定されないが、実質的には０ｍＰａ・ｓ／ｈ以上であることが好ましい。
【００４４】
また、スラリーは低粘度であり、より具体的には、その粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、４５ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましい。スラリーの粘度が５０ｍＰａ・ｓ超だと、鋳込み時の第二の破砕粉末の再配列を阻害し、粉末成形体の相対密度の低下を招く場合がある。なお、粘度の下限値については特に限定されないが、実質的には１ｍＰａ・ｓ／ｈ以上であることが好ましい。
【００４５】
（ＩＩＩ）粉末
粉末は、スラリーを乾燥させて得られる粉末であり、第二の破砕粉末と同一である。粉末を作製することで、高密度粉末成形体を製造できる。ここで、スラリーの乾燥方法は特に限定されず、例えば、自然乾燥、減圧乾燥、及び高温乾燥等がある。
【００４６】
（ＩＶ）粉末成形体
粉末成形体は、スラリーを鋳込み成形することで得られるものである。鋳込み成形用の型は、石膏型、樹脂型等の吸水性のある型であれば良く、公知の多孔質型を使用できる。また、鋳込み方法としては、例えば、排泥鋳込み、固形鋳込み、振動鋳込み、加圧鋳込み、減圧鋳込み、及び遠心鋳込み等があり、公知の方法を使用できる。
【００４７】
粉末成形体は、その相対密度が５０〜７４％であることが好ましく、６５〜７４％であることが更に好ましい。粉末成形体の相対密度が５０％未満では、粉末成形体の密度が低く、焼成体の形状や精度の制御が困難になる場合がある。一方、粉末成形体の相対密度が７４％超では、焼成に伴う粒成長において異常粒成長を引き起こす場合がある。
【００４８】
（Ｖ）焼成体
焼成体は、粉末成形体を焼成して得られるものである。焼成方法は、特に限定されるものではなく、原料粉末に応じて、各種焼成炉、焼成雰囲気、焼成時間、及び焼成温度等を選択できる。
【００４９】
焼成体は、密度が９５％以上であることが好ましく、９６％以上であることが更に好ましい。焼成体の密度が９５％未満では、焼成体の強度が十分ではない場合がある。なお、焼成体の密度の上限値については特に限定されないが、実質的には１００％以下であることが好ましい。また、焼成体の線収縮率は１４％以下であることが好ましく、１２％以下であることが更に好ましい。焼成体の線収縮率が１４％超だと、焼成体の形状に問題が生じる場合がある。
【００５０】
また、焼成体はＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定された強度が、５７０ＭＰａ以上であることが好ましく、６００ＭＰａ以上であることが更に好ましい。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。
【００５２】
［粘度測定］：エー・アンド・デイ社製の「振動式粘度計」を用いて測定を行った。
【００５３】
［赤外吸収スペクトル測定］：パーキンエルマー社製の「フーリエ変換赤外吸収スペクトル」を用いて測定を行った。
【００５４】
［３点曲げ強度試験］：ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定を行った。
【００５５】
（実施例１）
原料粉末として酸化アルミニウム粉末（数平均粒子径５７０ｎｍ）を、溶媒として蒸留水を用いて、アルミナ濃度が３０ｖｏｌ％となるように秤量及び混合し、従来のスラリーを大量製造するために使用しているボールミルにて２４時間処理することで、貯蔵スラリーを製造した。１週間後、適当量の貯蔵スラリーを取出し、２００ＭＰａの処理圧力で、１回湿式ジェットミル処理を行い、スラリーを製造した。スラリーに含まれる第二の破砕粉末の数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図１破線で示す。また、時間に対して粘度をプロットしたグラフを図２中（ｂ）で示す。
【００５６】
（実施例２）
実施例１に従って製造したスラリーを乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図３中（ｂ）で示す。
【００５７】
（実施例３）
実施例１で製造したスラリーを用いて鋳込み成形を行い、１００×１００×１０ｍｍの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表１に示す。
【００５８】
（実施例４）
実施例３で製造した粉末成形体を、１４５０℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。また、得られた焼成体に対し３点曲げ強度試験を行った。結果を表３に示す。更に、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図４Ｂに示す。
【００５９】
（実施例５）
実施例３で製造した粉末成形体を、１５００℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。
【００６０】
（比較例１）
原料粉末として酸化アルミニウム粉末（数平均粒子径５７０ｎｍ）を、溶媒として蒸留水を用いて、アルミナ濃度が３０ｖｏｌ％となるように秤量及び混合し、従来のスラリーを大量製造するために使用しているボールミルにて２４時間処理することで、貯蔵スラリーを製造した。貯蔵スラリーに含まれる第一の破砕粉末の数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図１実線で示す。また、時間に対して粘度をプロットしたグラフを図２中（ａ）で示す。
【００６１】
（比較例２）
比較例１に従って製造した貯蔵スラリーを乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図３中（ｃ）で示す。
【００６２】
（比較例３）
原料粉末である酸化アルミニウム粉末を乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図３中（ａ）で示す。
【００６３】
（比較例４）
比較例１で製造した貯蔵スラリーを用いて鋳込み成形を行い、１００×１００×１０ｍｍの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表１に示す。
【００６４】
（比較例５）
比較例４で製造した粉末成形体を、１４５０℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。また、得られた焼成体に対し３点曲げ強度試験を行った。結果を表３に示す。更に、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図４Ａに示す。
【００６５】
（比較例６）
比較例４で製造した粉末成形体を、１５００℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。
【００６６】
（比較例７）
比較例１と同様にして製造した貯蔵スラリーを、１週間後、適当量の貯蔵スラリーを取出し、再度ボールミル処理を行い、スラリーを製造した。このスラリーを用いて鋳込み成形を行い、１００×１００×１０ｍｍの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表１に示す。
【００６７】
（比較例８）
比較例７で製造した粉末成形体を、１４５０℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。また、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図４Ｃに示す。
【００６８】
（比較例９）
比較例８で製造した粉末成形体を、１５００℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表２に示す。
【００６９】
実施例１及び比較例１で製造したスラリーに含まれる第二及び第一の破砕粉末の粒度分布を測定した。数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図１に示す。なお、図１中、実線は比較例１に対する測定結果を、破線は実施例１に対する測定結果を示す。図１より、第一及び第二の破砕粉末の数平均粒子径は５７０ｎｍで一致し、かつ、その原料粉末である酸化アルミニウム粉末の数平均粒子径５７０ｎｍと一致している。このことから、湿式ジェットミル処理を行うことで、貯蔵することで凝集した粉末を解砕しスラリーを再分散化することが可能であるといえる。
【００７０】
実施例１及び比較例１で製造したスラリーの粘度の経時変化を測定した。時間に対して粘度をプロットしたグラフを図２に示す。なお、図２中、（ａ）は比較例１で製造したスラリーの粘度、（ｂ）は実施例１で製造したスラリーの粘度を示す。比較例１で製造したスラリーの粘度は、ボールミル処理直後は４５ｍＰａ・ｓであり、その後上昇している。これは、貯蔵スラリーに含まれる第一の破砕粉末が再凝集していることを意味する。一方、実施例１で製造したスラリーの粘度は、４５ｍＰａ・ｓで１８０分の測定時間内において、ほぼ一定化している。このことは、湿式ジェットミル処理後のスラリーに含まれる、第二の破砕粉末の再凝集性が低いことを意味する。つまり、凝集する傾向にある貯蔵スラリーを、凝集性が低い安定なスラリーに改質可能であるといえる。
【００７１】
実施例２、及び比較例２，３で製造した粉末の赤外吸収スペクトルを測定した。各粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図３に示す。なお、図３中、（ａ）は比較例３で製造した粉末の赤外吸収スペクトル、（ｂ）は実施例２で製造した粉末の赤外吸収スペクトル、（ｃ）は比較例２で製造した粉末の赤外吸収スペクトルを示す。比較例２で製造した粉末の赤外吸収スペクトルは、比較例３で製造した粉末の赤外吸収スペクトルと比較して酸化アルミニウムの表面に存する水酸基を示すピーク強度が強いことがわかる。一方で、実施例２で製造した粉末の赤外吸収スペクトルは、比較例３で製造した粉末の赤外吸収スペクトルとほぼ一致し、水酸基を示すピーク強度に差異が見られない。つまり、湿式ジェットミル処理により、解砕されたスラリーに含まれる粉末の表面状態が原料粉末の表面状態と同等になるといえる。これは、ボールミル処理により改質された凝集性のあるスラリーを、安定なスラリー即ち低い再凝集性を有するスラリーに改質しているといえる。
【００７２】
実施例３、及び比較例４，７で製造した粉末成形体の相対密度を表１に示す。表１から、実施例３で製造した粉末成形体の相対密度６７．０％は、比較例４，７で製造した粉末成形体の相対密度６１．２％、５９．５％に対し高い値である。このことから、実施例３で製造した粉末成形体は均質な高充填状態であるといえる。
【００７３】
実施例４，５、及び比較例５，６，８，９で製造した焼成体の相対密度及び収縮率を表２に示す。実施例４，５で製造した焼成体の相対密度及び収縮率は、それぞれ、９６．２％及び１０．２％、９８．５％及び１１．１％であったのに対し、比較例５，６，８，９で製造した焼成体の相対密度及び収縮率は、それぞれ、９２．１％及び１４．６％、９４．５％及び１５．２％、９１．６％及び１３．９％、９４．７％及び１４．６％であった。
【００７４】
また、実施例５、及び比較例５，８で製造した焼成体について、走査型電子顕微鏡により微構造観察を行った。実施例５、及び比較例５，８で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図４Ａ，図４Ｂ、及び図４Ｃにそれぞれ示す。なお、図４Ａは、比較例５で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図４Ｂは、実施例５で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図４Ｃは、比較例８で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。比較例５，８で製造した焼成体は、多くの気孔が見られ、緻密化が完全に進んでいないことがわかる（図４Ａ及びＣ）。一方、実施例５で製造した焼成体は、異常粒成長することなく緻密化が進み、気孔等の欠陥がみられなかった（図４Ｂ）。
【００７５】
更に、実施例４及び比較例５で製造した焼成体に対しＪＩＳ  Ｒ１６０１に基づいた３点曲げ強度試験を行った。結果を表３に示す。実施例４で製造した焼成体の３点曲げ強度は６１６．３ＭＰａであったのに対し、比較例５で製造した焼成体の３点曲げ強度は４７４．０ＭＰａであった。
【００７６】
これらの結果から、実施例４，５で製造した焼成体は高密度かつ均質な微構造を有し、緻密化した低収縮焼成体であることがわかる。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
【表２】
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【００７９】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、実用的運用化可能なスラリーの製造方法及びそれにより製造されるスラリー、スラリーの乾燥粉末、スラリーを用いた粉末成形体、及びその焼成体に関するものであり、焼成体の線収縮率が１２％以下であるために、各種部材として使用する際に高信頼性、高性能化、及びニアネットシェイプ化に大きく貢献できる。また、成形体密度を高くすることができるために、焼成温度の低減や焼成時間の短縮を行うことができ、粉末焼成の環境負荷低減及び低コスト化が期待できる。更に、スラリーを貯蔵することができることから、スラリー製造プロセスの時間的短縮、従来のバッチ毎のスラリー製造のための未使用スラリーの廃棄といった、材料の有効利用等の低コスト化による製造が期待できる。また、製造されたスラリーは低粘性及び低い再凝集性を有し、鋳込み成形以外のプロセス（例えばインクジェット）への適用も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフである。
【図２】時間に対して粘度をプロットしたグラフである。
【図３】各粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートである。
【図４Ａ】比較例５で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】実施例４で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】比較例９で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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