(57)【要約】【課題】金属酸化物に比べて安価な金属水酸化物を原料に用いて緻密な酸化物セラミックスの製造方法を提供する。【解決手段】本酸化物セラミックスの製造方法は、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る第１工程Ｓ１と、仮成形体を加熱して、仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る第２工程Ｓ２と、第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る第３工程Ｓ３と、成形体を焼結して焼結体を得る第４工程Ｓ４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る第１工程と、
前記仮成形体を加熱して、前記仮成形体中の前記金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る第２工程と、
前記第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、前記酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る第３工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る第４工程と、を備える酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項２】
前記第１工程における前記仮成形圧力が１０００ｋｇｆ／ｃｍ2以下であり、前記第３工程における熱間鍛造圧力が５０００ｋｇｆ／ｃｍ2以上である請求項１に記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項３】
前記第２工程における加熱温度が３００℃以上である請求項１または請求項２に記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項４】
前記第３工程における熱間鍛造の金型温度が３００℃以上である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項５】
前記焼結体を熱間等方圧プレス処理してＨＩＰ体を得る第５工程をさらに備える請求項１〜請求項４のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項６】
前記酸化物セラミックスがスピネルである請求項１〜請求項５のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項７】
前記酸化物セラミックスがＭｇＯである請求項１〜請求項５のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項８】
前記酸化物セラミックスは、ＭｇＯを主成分として含む第１成分中に、第２成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素が固溶した固溶体を主成分として含む請求項１〜請求項５のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項９】
前記第１成分および前記第２成分の金属元素の総量に対する前記第２成分の金属元素の比率が、０．３ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下である請求項１〜請求項８のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項１０】
前記酸化物セラミックスは、その厚さが１ｍｍである場合において、４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率が８５％以上である請求項７〜請求項９のいずれかに記載の酸化物セラミックスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかの製造方法により得られた前記酸化物セラミックスを含むカラー液晶プロジェクター用の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料などに好適に用いられる酸化物セラミックスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物セラミックスの内、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）やマグネシア（ＭｇＯ）は、その結晶構造が立方晶であり複屈折が無いため、セラミックス粉末の焼結において気孔や不純物の偏析を除去することにより、透光性に優れた焼結体を得ることが可能である。
【０００３】
特に、ＭｇＯは、その熱伝導率が５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1でありスピネルの熱伝導率１８Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1に比べて高く、優れた放熱性を持つためにカラー液晶プロジェクター用の光学素子として期待されている。
【０００４】
このような透光性ＭｇＯ焼結体に関する報告例としては、ＭｇＯ粉末を有機溶媒に分散し、再仮焼して焼結性を改善する方法などが挙げられる（たとえば特許文献１を参照）。また焼結助剤を添加する方法としては、溶液状のアルミニウム化合物を添加する方法（たとえば特許文献２を参照）、ＳｉＯ2と微量のＢ2Ｏ3を添加する方法（たとえば特許文献３を参照）、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化ゲルマニウムを０．０１〜０．５ｗｔ％添加し、不活性雰囲気で焼成する方法（たとえば特許文献４を参照）などが挙げられる。
【０００５】
しかし、ＭｇＯは融点が２８００℃と非常に高いため極めて焼結しにくく、かつ原料であるＭｇＯ粉末が高価格であることがコストアップの大きな要因となっている。これは、マグネシアの他、スピネルなどＭｇ−Ｏ結合を含む多くの酸化物セラミックスに共通の課題である。
【特許文献１】特開昭５１−８０３１３号公報
【特許文献２】特開昭５９−５００６８号公報
【特許文献３】特開２０００−２８１４２８号公報
【特許文献４】特開昭４８−２８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高価な酸化物粉末を用いずに酸化物セラミックスを製造する方法として、金属酸化物に比べて安価な金属水酸化物粉末を原料として用いる方法がある。たとえば、ＭｇＯセラミックスを製造するための原料としてＭｇ(ＯＨ)2を、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）セラミックスを製造するための原料としてＭｇ(ＯＨ)2とＡｌ(ＯＨ)3との混合物を用いる。
【０００７】
しかし、金属水酸化物粉末を用いると次のような課題が生じる。たとえば、ＭｇＯセラミックスの場合について説明する。Ｍｇ(ＯＨ)2およびＭｇＯの真密度はそれぞれ２．３７および３．５９である。そのため、Ｍｇ(ＯＨ)2の成形体を作製し、これを焼結すると、３００℃以上でＭｇ(ＯＨ)2からＯＨの脱離が起こってＭｇＯに転化する際に大きな体積収縮が生じて空孔が生じる。したがって、ＭｇＯ転化体の空孔率は、Ｍｇ(ＯＨ)2成形体の空孔率に比べて大きくなる。すなわち、ＭｇＯ転化体の相対密度は、Ｍｇ(ＯＨ)2成形体の相対密度に比べて低下する。ここで、ＭｇＯ転化体およびＭｇ(ＯＨ)2成形体の空孔率とは、それぞれ転化体および成形体における空孔の体積百分率をいう。また、ＭｇＯ転化体の相対密度とは、ＭｇＯの真密度に対するＭｇＯ転化体の見かけ密度の百分率をいう。また、Ｍｇ(ＯＨ)2成形体の相対密度とは、Ｍｇ(ＯＨ)2の真密度に対するＭｇ(ＯＨ)2成形体の見かけ密度の百分率をいう。
【０００８】
このように気孔率が高い（すなわち、相対密度が低い）ＭｇＯ転化体をさらに焼結温度まで加熱すると、急激な焼結に伴う割れやクラックの発生が生じたり、また、緻密化自体が起こりにくくなって空孔が残存してしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決して、金属酸化物に比べて安価な金属水酸化物を原料に用いて緻密な酸化物セラミックスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る第１工程と、仮成形体を加熱して仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る第２工程と、第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る第３工程と、成形体を焼結して焼結体を得る第４工程と、を備える酸化物セラミックスの製造方法である。
【００１１】
本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法において、第１工程における仮成形圧力を１０００ｋｇｆ／ｃｍ2以下とし、第３工程における熱間鍛造圧力を５０００ｋｇｆ／ｃｍ2以上とすることができる。また、第２工程における加熱温度を３００℃以上とすることができる。また、第３工程における熱間鍛造の金型温度を３００℃以上とすることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法は、焼結体を熱間等方圧プレス処理してＨＩＰ体を得る第５工程をさらに備えることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法において、酸化物セラミックスをスピネルとすることができる。また、酸化物セラミックスをＭｇＯとすることができる。また、酸化物セラミックスは、ＭｇＯを主成分として含む第１成分中に、第２成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素が固溶した固溶体を主成分として含むことができる。ここで、第１成分および第２成分の金属元素の総量に対する第２成分の金属元素の比率を、０．３ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下とすることができる。また、酸化物セラミックスは、その厚さが１ｍｍである場合において、４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率が８５％以上であり得る。
【００１４】
また、本発明は、上記の製造方法により得られた酸化物セラミックスを含むカラー液晶プロジェクター用の光学素子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属酸化物に比べて安価な金属水酸化物を原料に用いて緻密な酸化物セラミックスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
図１を参照して、本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法の一実施形態は、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る第１工程Ｓ１と、仮成形体を加熱して、仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る第２工程Ｓ２と、第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る第３工程Ｓ３と、成形体を焼結して焼結体を得る第４工程Ｓ４と、を備える。
【００１７】
（第１工程）
図１を参照して、本実施形態の酸化物セラミックスの製造方法は、第１工程Ｓ１として、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る工程（仮成形工程）を備える。金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を一度に成形し焼結すると、金属水酸化物が金属酸化物に転化する際の体積収縮により、焼結体に空孔が発生してその相対密度が低下して緻密な酸化物セラミックスが得られない。かかる課題を解決するため、第１工程として金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る工程を設けた後、第２工程として仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得た。
【００１８】
ここで、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末とは、たとえば、金属水酸化物を５０ｗｔ％以上、好ましくは９０ｗｔ％以上、より好ましくは９９ｗｔ％以上含む原料粉末をいう。
【００１９】
また、仮成形するときの圧力（以下、仮成形圧力という）は、仮成形体がその形状を保つ限り特に制限はないが、小さいほど好ましい。仮成形圧力が大きくなるほど、仮成形体の相対密度が高くなり、後に行なう熱間鍛造の際に大きな圧力が必要となり、割れやクラックが発生しやすくなる。具体的には、仮成形圧力は１０００ｋｇｆ／ｃｍ2（９８ＭＰａ）以下が好ましく、１００ｋｇｆ／ｃｍ2（９．８ＭＰａ）以下がより好ましい。また、仮成形するときの温度（以下、仮成形温度という）は、特に制限はなく、コスト低減の観点から室温（たとえば５℃〜３５℃）が好ましい。
【００２０】
（第２工程）
図１を参照して、本実施形態の酸化物セラミックスの製造方法は、第２工程Ｓ２として、仮成形体を加熱して、仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る工程（転化工程）を備える。上記第１工程（仮成形工程）の後に第２工程（転化工程）を行なうことにより、割れやクラックを発生させることなく容易に緻密な酸化物セラミックスが得られる。
【００２１】
第２工程における加熱温度は、金属水酸化物を金属酸化物に転化する温度以上であれば特に制限はない。熱力学的には、金属水酸化物は３００℃以上で金属酸化物に転化する。第２工程における加熱のための装置は、特に制限はなく、通常の大気加熱炉を用いることができる。加熱炉中に金属水酸化物粉末を仮成形した仮成形体を挿入し、所定の温度で保持する。保持時間は仮成形体全体が均一に保持温度になれば短くてもよい。仮成形体全体が均一に保持温度になったときに、仮成形体中の金属水酸化物は酸化物に転化している。転化工程後の酸化物転化体を加熱炉から取り出して、次工程である熱間鍛造を行なう金型に配置するまでに、酸化物転化体が若干冷却されることから、酸化物転化体の温度を３００℃以上に確保する観点から、加熱温度は４００℃以上が好ましい。
【００２２】
（第３工程）
図１を参照して、本実施形態の酸化物セラミックスの製造方法は、第３工程Ｓ３として、第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る工程（熱間鍛造工程）を備える。上記第２工程（転化工程）後に第３工程（熱間鍛造工程）を行なうことにより、割れやクラックを発生させることなく容易に緻密な成形体が得られる。
【００２３】
ここで、熱間鍛造とは、素材を再結晶温度以上の高温に加熱して金型などで圧力を加えて変形させて成形することをいう。また、熱間鍛造するときの圧力（以下、熱間鍛造圧力という）が高いほど、緻密な成形体が得られるため好ましい。具体的には、熱間鍛造圧力は、５０００ｋｇｆ／ｃｍ2（４９０ＭＰａ）以上が好ましい。また、熱間鍛造圧力が９０００ｋｇｆ／ｃｍ2（８３３ＭＰａ）を超えると成形体の相対密度の増大が頭打ちになる。また、熱間鍛造するときの金型温度が高いほどセラミックスの仮成形体が変形しやすいので好ましい。具体的には、金型温度は３００℃以上がよい。
【００２４】
（第４工程）
図１を参照して、本実施形態の酸化物セラミックスの製造方法は、第４工程Ｓ４として、成形体を焼結して焼結体を得る工程（焼結工程）を備える。上記第３工程（熱間鍛造工程）後に第４工程（焼結工程）を行うことにより、割れやクラックを発生させることなく容易に緻密な成形体が得られる。
【００２５】
ここで、上記第４工程における焼結方法には、特に制限はなく、従来の方法を適用することができる。焼結のときの温度（以下、焼結温度という）および焼結のときの圧力（以下、焼結圧力という）は、製造する酸化物セラミックスの種類によって異なる。
【００２６】
（酸化物セラミックス）
酸化物セラミックスは、特に制限はないが、熱伝導率を高める観点から、ＭｇＯを含むものが好ましい。酸化物セラミックスは、たとえば、単相ＭｇＯ、スピネルなどが好ましい。ここで、酸化物セラミックスとしてスピネルを製造するには、原料粉末の金属水酸化物としてＭｇ(ＯＨ)2とＡｌ(ＯＨ)3との混合物が好ましく用いられる。また、酸化物セラミックスとして単相ＭｇＯを製造するには、原料粉末の金属水酸化物としてＭｇ(ＯＨ)2が好ましく用いられる。
【００２７】
また、酸化物セラミックスの耐水性を高める観点から、酸化物セラミックスは、ＭｇＯを主成分として含む第１成分中に、第２成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素が固溶した固溶体を主成分として含むことが好ましい。
【００２８】
たとえば、ＭｇＯは極めて水分と反応しやすいセラミックスであり、空気中の水分と反応してＭｇ(ＯＨ)2を形成し失透していくだけでなく、やがて崩壊していく性質を持つ。このようなＭｇＯを光学材料として使用すると、経時変化して表面が失透していく。この現象は、特にＭｇＯの焼結体に顕著である。
【００２９】
これに対して、ＭｇＯを主成分として含む第１成分に、第２成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を固溶させた固溶体を主成分とする酸化物セラミックスは、第１成分の主成分であるＭｇＯの表面活性が低下し水分との反応が抑制されているため、長期的にも化学的に安定した材料となる。
【００３０】
ここで、上記第１成分中に上記第２成分が固溶した固溶体を主成分として含む酸化物セラミックスを製造するには、Ｍｇ(ＯＨ)2と、Ｆｅ(ＯＨ)2、Ｎｉ(ＯＨ)2、Ｃｏ(ＯＨ)2、Ｃｕ(ＯＨ)2、Ｍｎ(ＯＨ)2およびＺｎ(ＯＨ)2からなる群から選ばれる少なくとも１種類の金属水酸化物との混合物が好ましく用いられる。
【００３１】
ここで、ＭｇＯを主成分として含む第１成分とは、ＭｇＯを５０ｗｔ％以上、好ましくは９０ｗｔ％以上、より好ましくは９９ｗｔ％以上含む成分をいう。また、上記第１成分中に上記第２成分が固溶した固溶体を主成分として含む酸化物セラミックスとは、上記固溶体を５０ｗｔ％以上、好ましくは９０ｗｔ％以上、より好ましくは９９ｗｔ％以上含む酸化物セラミックスをいう。
【００３２】
また、上記固溶体において、上記第１成分および上記第２成分の金属元素の総量に対する上記第２成分の金属元素の比率は、固溶体が得られる限り特に制限はないが、０．３ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下が好ましい。第１成分および第２成分の金属元素の総量に対する第２成分の金属元素の比率は、０．３ｍｏｌ％より小さいと酸化物セラミックスの耐湿性が高くならず、５ｍｏｌ％より大きいと酸化物セラミックスの熱伝導率が大きく低下する。
【００３３】
また、酸化物セラミックスは、その厚さが１ｍｍである場合において、４２０〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率が８５％以上という優れた透光性を有することができる。その直線透過率は、より好ましくは８７％以上である。
【００３４】
一方、この直線透過率の上限は酸化物セラミックスの屈折率（たとえば、スピネルの屈折率は１．６７〜１．７１、ＭｇＯの屈折率は１．７５など）から算出される。ここで、この直線透過率とは、厚さが１ｍｍである酸化物セラミックスの表面に対する垂直方向（すなわち厚さの深さ方向）の光の透過率を示す。このような直線透過率は、分光光度計により測定することができる。
【００３５】
＜実施形態２＞
図１を参照して、本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法の他の実施形態は、実施形態１の第４工程Ｓ４で得られた焼結体を熱間等方圧プレス処理してＨＩＰ体を得る第５工程Ｓ５をさらに備える。
【００３６】
（第５工程）
図１を参照して、本実施形態の酸化物セラミックスの製造方法は、第５工程Ｓ５として、焼結体を熱間等方圧プレス処理してＨＩＰ体を得る工程（ＨＩＰ処理工程）を備える。上記第４工程（焼結工程）後に第５工程（ＨＩＰ処理工程）を行うことにより、割れやクラックを発生させることなくさらに緻密な成形体が得られる。
【００３７】
このＨＩＰ処理工程において、圧力媒体は特に限定されるものではないが、工業的に入手可能な不活性ガスを用いることが好ましい。ＨＩＰ処理温度は、概ね１２００℃以上とすることが好ましい。１２００℃よりも低いと空孔を完全に除去することができず、焼結温度を超えると粒成長が進行し、残留空孔を生じる傾向がある。このため、ＨＩＰ処理温度の上限は焼結温度を超えないことが好ましい。一方、ＨＩＰ処理圧力は５００気圧（５０．７ＭＰａ）以上２０００気圧（２０２．７ＭＰａ）以下とすることが好ましい。５００気圧（５０．７ＭＰａ）を下回ると充分な効果が得られず、また２０００気圧（２０２．７ＭＰａ）を超えても透光性をさらに向上させることにはならず、装置が大掛かりなものとなるため好ましくない。また、ＨＩＰ処理時間は０．５時間以上であれば十分であり、たとえば０．５時間以上２時間以下とし、得られるＭｇＯ系セラミックスの厚さなどにより種々時間を変更して行なえばよい。このようなＨＩＰ処理時間は最高温度での保持時間に依存して変化する。
【００３８】
＜実施形態３＞
本発明にかかるカラー液晶プロジェクター用の光学素子は、上記実施形態１および２のいずれかの製造方法により得られた酸化物セラミックスを含む。上記実施形態１および２のいずれかの製造方法により得られる酸化物セラミックス（焼結体またはＨＩＰ体）は、透光性、耐熱性、耐水性および熱伝導率が高く複屈折が無いため、通常の光学レンズに要求される物性を満足し、特にカラー液晶プロジェクター用の光学素子として好ましく用いられる。ここで、カラー液晶プロジェクター用の光学素子に要求される物性として、たとえば、光学素子として用いられる酸化物セラミックスは、その厚さが１ｍｍである場合において、４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率が８５％以上であることなどが挙げられる。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
（ａ）原料粉末
原料粉末は、全て純度９９．９９ｗｔ％以上のものを用いた。表１を参照して、ＭｇＯセラミックスの原料粉末として、平均粒径０．３μｍのＭｇ(ＯＨ)2粉末を用いた（サンプルＮｏ．２〜７）。なお、比較のため平均粒径０．３μｍのＭｇＯ粉末を用いた（サンプルＮｏ．１）。また、第１成分であるＭｇＯに第２成分が固溶した固溶体セラミックスの原料粉末としては、第１成分の粉末原料として平均粒径０．３μｍのＭｇ(ＯＨ)2粉末を用い、第２成分の原料として、平均粒径０．５μｍのＺｎ(ＯＨ)2、Ｃｕ(ＯＨ)2またはＮｉ(ＯＨ)2の粉末を用いた（サンプルＮｏ．８〜１１）。また、スピネルセラミックスの原料粉末として、平均粒径０．３μｍのＭｇ(ＯＨ)2粉末と平均粒径０．２μｍのＡｌ(ＯＨ)3粉末とを用いた（サンプルＮｏ．１３および１４）。また、比較のため平均粒径０．３μｍのＭｇＯ粉末と平均粒径０．２μｍのＡｌ2Ｏ3粉末とを用いた（サンプルＮｏ．１２）。
【００４０】
（ｂ）仮成形工程（第１工程）
サンプルＮｏ．１〜１４について、表１に示す原料粉末に、バインダーとして積水化学製ＰＶＢ−ＢＬ１を５ｗｔ％添加してエタノールを加え、ナイロンポットおよびナイロンボールを用いて２４時間混合した後、回収した。回収後の原料粉末を仮成形型内に装填し、表１に示す圧力でプレスして直径３５ｍｍで厚さ１０ｍｍのディスク状の仮成形体を得た。得られた仮成形体の相対密度（材料の真密度に対する仮成形体の見かけ密度の百分率）をアルキメデス法により測定した。結果を表１にまとめた。
【００４１】
（ｃ）転化工程（第２工程）
次に、サンプルＮｏ．３〜１１および１４について、上記仮成形工程で得られた仮成形体を管状大気炉内で表１に示す温度に加熱し、その温度（加熱温度）で１５分間保持して、酸化物転化体を得た。なお、サンプルＮｏ．１、２、１２および１３については、この転化工程を行なわなかった。
【００４２】
（ｄ）熱間鍛造工程（第３工程）
次に、サンプルＮｏ．３〜１１および１４について、上記転化工程で得られた酸化物転化体を１００トン熱間鍛造装置の内径３６ｍｍの金型内に装填し、表１に示す金型温度および熱間鍛造圧力で熱間鍛造して、直径３６ｍｍのディスク状の成形体を得た。なお、サンプルＮｏ．１、２、１２および１３については、この熱間鍛造工程も行なわなかった。
【００４３】
（ｅ）焼結工程（第４工程）
次に、サンプルＮｏ．３〜１１および１４については上記熱簡鍛造工程で得られた成形体を、サンプルＮｏ１、２、１２および１３については上記仮成形工程で得られた仮成形体を、それぞれ焼結炉内に装填し、大気雰囲気下かつ大気圧下で表１に示す温度（焼結温度）で１５時間焼結して、焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度（焼結体材料の真密度に対する焼結体の見かけ密度の百分率）をアルキメデス法により測定した。また、焼結体の生成相を粉末Ｘ線回折により確認した。結果を表１にまとめた。ここで、表１の生成相欄における「ＭｇＯ」とは生成相がＭｇＯまたはＭｇＯに第２成分が固溶した固溶体の多結晶相であることを示し、「スピネル」とは生成相がスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）の多結晶相であることを示す。また、ピクノメータで焼結体粉末の真密度を測定し、焼結体材料の真密度の値から、焼結体粉末中の第１成分および第２成分の金属元素の総量に対する第１成分の金属元素および第２成分の金属元素の比率（ｍｏｌ％）を計算した結果、これらはそれぞれ第１成分（ＭｇＯ）の粉末および第２成分の粉末中の金属元素の総量に対する第１成分の粉末中の金属元素および第２成分の粉末中の金属元素の比率（ｍｏｌ％）と同じであった。
【００４４】
（ｆ）ＨＩＰ処理工程（第５工程）
次に、サンプルＮｏ．１〜１４について、上記焼結工程で得られた各焼結体をＡｒガス中８００℃／ｈｒで表１に示す温度（ＨＩＰ処理温度）まで昇温し、１０００気圧（１０１．３ＭＰａ）の圧力下で１時間保持してＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理を行なうことによりＨＩＰ体を得た。得られたＨＩＰ体の相対密度（ＨＩＰ体材料の真密度に対するＨＩＰ体の見かけ密度の百分率）をアルキメデス法により測定した。結果を表１にまとめた。なお、表１におけるサンプルＮｏ．３〜１１および１４が本発明の実施例であり、サンプルＮｏ．１、２、１２および１３が比較例である。
【００４５】
（ｇ）評価
（ｇ−１）直線透過率
上記で得られた酸化物セラミックス（ＨＩＰ体）は、厚さ１ｍｍの厚さに加工し、ダイヤモンドスラリーを用いて鏡面研磨を行ない、分光光度計にて直線透過率（厚さ１ｍｍ）を測定した。ここで、４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率は、４２０ｎｍの波長の光で最も低くなる。このため、各実施例及び比較例のサンプルにおいては、４２０ｎｍの波長の光の直線透過率を測定した。結果を表１の「直線透過率（％）」の欄にまとめた。
【００４６】
（ｇ−２）耐水性
上記で得られた酸化物セラミックス（ＨＩＰ体）の耐水性の加速試験を行なうことにより耐水性を評価した。すなわち、各酸化物セラミックスを遊星ボールミルで破砕加速度が１５０Ｇで１０分間粉砕して、ＢＥＴ比表面積値が約０．３ｍ2／ｇになるまで粉末状にし、これを９８℃の沸騰水中に５時間浸漬することにより浸漬後の重量増加比率を測定した。重量増加が大きくなるほど耐水性に劣っていることを示す。結果を表１の「耐水試験時重量増加率（ｗｔ％）」の欄にまとめた。
【００４７】
（ｇ−３）熱伝導率
上記で得られた酸化物セラミックス（ＨＩＰ体）から直径１０ｍｍで厚さ２ｍｍの試験片を切り出し、レーザーフラッシュ法により室温（たとえば２５℃）での熱伝導率を測定した。結果を表１の「熱伝導率（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）」の欄にまとめた。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１から明らかなように、金属水酸化物を主成分として含む原料粉末を仮成形して仮成形体を得る第１工程と、仮成形体を加熱して、仮成形体中の金属水酸化物を金属酸化物に転化させて酸化物転化体を得る第２工程と、第１工程における仮成形圧力よりも高い圧力で、酸化物転化体を熱間鍛造して成形体を得る第３工程と、成形体を焼結して焼結体を得る第４工程と、を備える酸化物セラミックスの製造方法により、相対密度、光の直線透過率、耐水性が高い酸化物セラミックスが得られた。
【００５０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明にかかる酸化物セラミックスの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ１  第１工程、Ｓ２  第２工程、Ｓ３  第３工程、Ｓ４  第４工程、Ｓ５  第５工程。
【図１】
2009269804.tif 000004