JPH02233552A - 透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents

透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法

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JPH02233552A
JPH02233552A JP1054068A JP5406889A JPH02233552A JP H02233552 A JPH02233552 A JP H02233552A JP 1054068 A JP1054068 A JP 1054068A JP 5406889 A JP5406889 A JP 5406889A JP H02233552 A JPH02233552 A JP H02233552A
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JP
Japan
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powder
aluminum
aluminum oxide
sintered body
aluminum nitride
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JP1054068A
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English (en)
Inventor
Takanori Sone
孝典 曽根
Koichi Akagi
赤木 広一
Hisao Watai
渡井 久男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野〕 この発明は,透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方
法に関するものである. 〔従来の技術〕 酸窒化アルミニウムは高温強度、耐熱衝撃性に優れてい
るばかりでなく、立方晶に属するため光学異方性を持た
ず、焼結多結晶体においても光散乱のない透明体を得る
ことができる.そのため、近年、可視、赤外の領域にお
ける耐熱性窓材料としての期待が高まっている。
従来、透明な酸窒化アルミニウム焼結体は、酸化アルミ
ニウム粉末と窒化アルミニウム粉末を出発原料とし、仮
焼、粉砕、焼成などの工程を通して製造されている.し
かしながら、窓材料への応用に際しては今一つ十分な透
過率とはいえなかった。これは酸窒化アルミニウムの難
焼結性に起因するものであり、透光性を付与するに十分
な緻密化が困難であったためである。
そのため、特開昭58−74577号や特開昭60−1
27268号にあるように、酸窒化アルミニウムの焼結
に際し、焼結助剤を添加することによって焼結性を促進
する方法がとられてきた.このような方法は難焼結材料
の緻密化に極めて有効ではあるが,透明材料においては
、通常、焼結助剤の添加量が増えてくると光散乱の原因
となる第2相が無視できなくなるので、透過率はそこな
われてくる。したがって、焼結体の緻密化を犠牲にしな
いようにしながら助剤の添加量を極力抑えることが必要
となるが、このような製造方法の最適条件をもってして
も、光学材料として十分な透過率を有するまでには至ら
なかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法では
、以上のように焼結助剤の添加によって焼結性を高め、
緻密化を促進させているが、焼結助剤の添加量が増えて
くると光散乱の原因となる第2相が生じるため、必ずし
も透過率は増加しないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、焼結助剤の添加をゼロまたは微量としても
、透過率の高い酸窒化アルミニウム焼結体を製造するこ
とができる透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法
を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は次の透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造
方法である, (1)酸化アルミニウム粉末に窒化アルミニウム粉末を
9〜17.5重量%混合し、1500〜1750℃で焼
成することにより未反応の酸化アルミニウムと窒化アル
ミニウム、または酸化アルミニウムのみを含んだ酸窒化
アルミニウム焼結体を製造し、しかる後にこの焼結体を
平均粒径3.5μm以下の粉末に粉砕し、さらにこの粉
末を窒素中1750〜1900℃で1〜5時間、LOO
kgf/a{以上の加圧下でホットプレス焼結する透明
な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法。 ・・・(1
m造方法■) (2)酸化アルミニウム粉末に窒化アルミニウム粉末を
9〜17.5重量%混合し、1500〜1750℃で焼
成することにより未反応の酸化アルミニウムと窒化アル
ミニウム、または酸化アルミニウムのみを含んだ酸窒化
アルミニウム焼結体を製造し、しかる後にこの焼結体を
平均粒程3.5μm以下の粉末に粉砕し、さらにこの粉
末にイットリウムを含む化合物を酸化イットリウムに換
算して0.02〜3重量%加えて混合し、窒素中175
0−1900℃で1〜5時間、100kgf/aJ以上
の加圧下でホットプレス焼結する透明な酸窒化アルミニ
ウム焼結体の製造方法. ・・・(製造方法■) 以下、この発明について具体的に説明する.まず、高純
度の酸化アルミニウム粉末に窒化アルミニウム粉末を9
.0〜17.5重量%、望ましくは11.5〜16.0
重量%加えて混合する。 これはγ一型酸窒化アルミニ
ウムAI22.02.N,のAI2,0,とAI2Nの
モル比率9;5に比べ酸化アルミニウム粉末が過剰に混
合されることになる。これにより、酸化アルミニウムと
窒化アルミニウムの反応の結果、酸窒化アルミニウムは
陽イオン欠陥を生成し,焼結性が良好となる。
上記の混合粉末を窒素中1500〜1750℃で仮焼を
行う。この温度より低いと酸化アルミニウムと窒化アル
ミニウムがほとんど反応せず、仮焼の意味をなさない。
また1750℃より高いと反応が完全に進行してしまい
、粉砕を行っても原料粉末としての活性がそこなわれて
いるゆすなわち、仮焼温度tr1500〜1750℃に
制御することにより、未反応の酸化アルミニウムと窒化
アルミニウム、または酸化アルミニウムのみが残存した
酸窒化アルミニウムとなり、この焼結体を粉砕すること
により活性の高い原料粉末が製造できる.粉砕は焼結速
度の促進のために平均粒径3.5μm以下、望ましくは
2.5μm以下とする.また異常粒成長を抑えるため粒
径57j+++以上の粒子が含む割合は10%以下とす
るのが良い. 製造方法Iではこの粉砕粉末をそのままホットプレス焼
結原料とするが、製造方法■ではこの粉砕粉末にさらに
焼結助剤としてイットリウムを含む化合物を酸化イット
リウムに換算して0.02〜3重量%、望ましくは0.
02〜1重量%の微量添加を行い、混合してホットプレ
ス焼結原料とする。
かかる方法によって製造した原料粉末を、ホットプレス
用カーボンダイスに入れ、窒素中1750〜1900℃
で1〜5時間、ホットプレス焼結を行う.ホットプレス
の加圧は気孔の除去と縮小化、ならびに焼結体の緻密化
を促進するために必要な100kgf/cm2以上、望
ましくは200kgf/aJ以上で行う。焼結温度は1
750℃以下では透明化に必要な焼結が十分に行われず
、また1900℃以上では該焼結体とカーボンダイスと
の反応が激しくなり、その結果黒色を帯びた焼結体とな
るため好ましくない.以上の方法により製造された焼結
体は、表面を研磨加工することによって透明、無色なも
のとなる。
〔作 用〕
しかして、本発明は酸化アルミニウム粉末に窒化アルミ
ニウム粉末を9.0〜17.5重量%混合し、この混合
粉末を1500〜1750℃で焼成することにより未反
応の酸化アルミニウムと窒化アルミニウム,または酸化
アルミニウムのみを含んだ酸窒化アルミニウム焼結体を
製造し、しかる後にこの焼結体を平均粒径3.5μm以
下の粉末に粉砕し、製造方法Iではそのまま、また製造
方法■では焼結助剤としてイットリウムを含む化合物を
酸化イットリウムに換算して0.02〜3重量%添加す
ることにより原料粉末とし、この粉末を窒素中1750
〜1900℃で1〜5時間、100kgf/cm2以上
の加圧下でホッI−プレス焼結することにより透明な酸
窒化アルミニウム焼結体が製造できる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例1 純度99.9%以上の酸化アルミニウム粉末85重量%
と、純度97%以上の窒化アルミニウム粉末15重量%
を、ポリエチレン製ポットに入れ、エタノール中で純度
99.5%以上のアルミナボールを用いてボールミル混
合を行う.混合した粉末を乾燥したのち、金型プレス法
にて該粉末の成形を行い、窒素中1700℃で2時間焼
結する.焼結した成形体は、X線回折から、酸窒化アル
ミニウムと酸化アルミニウムが構成成分となっているこ
とがわかる.上記の焼結体をスタンプミルにより粗く粉
砕し、さらにアルミナ製ポールミルポットにより48時
間以上の粉砕を行う。粉砕の終了した粉末の平均粒径は
、(株)島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置で測
定を行うと2。5μ−である。該粉末を造粒し、金型プ
レス法にて成形を行い、ホットプレス用カーボンダイス
にセットする。誘導加熱型ホットプレス装置により該成
形体を. 200kgf/aJの加圧下で、窒素中18
50℃で3時間のホットプレス焼結を行った。
実施例2 実施例1と同様の方法で製造した未反応の酸化アルミニ
ウムを含む酸窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウ
ム粉末を1重量%添加してボールミルにより混合した後
造粒、成形し、ホットプレス用カーボンダイスにセット
する。誘導加熱型ホットプレス装置により該成形体を、
200kgf /一の加圧下で、窒素中1850℃で3
時間のホットプレス焼結を行った。
比較例1 純度99.9%以上の酸化アルミニウム粉末81.7重
量%と、純度97%以上の窒化アルミニウム粉末18.
3重量%を、実施例1、2と同様の方法で混合する.混
合した粉末を金型プレス法にて成形し、窒素中1800
℃で2時間焼結する.焼結した成形体は、X線回折から
、単一相の酸窒化アルミニウムとなっていることがわか
る。
上記の焼結体を、実施例1、2と同様の方法により粉砕
、成形し、200kgf/一の加圧下で、窒素中185
0℃で3時間、ホットプレス焼結を行った。
次に上記実施例1、2および比較例1で得た焼結体を厚
さ21l鳳に加工し、両面を1μ醜ダイヤモンドペース
トで研磨したのち、(株)島津製作所製可視〜紫外分光
光度計ならびに日本分光(株)製赤外分光光度計により
透過率を測定した。
その結果、第1図に示したように、比較例1の単一相の
酸化アルミニウム粉末を使って製造した試料は,最大透
過率が波長4μmで、40%程度であるが、実施例1の
ように、未反応の酸化アルミニウムを含む活性化した酸
窒化アルミニウム粉末を使った試料では波長0.3〜5
μ鳳にわたって50%以上で、波長3〜4μmでは80
%以上になった.また実施例2のように、未反応の酸化
アルミニウムを含む活性化した酸窒化アルミニウム粉末
に、焼結助剤として微量の酸化イットリウム粉末を添加
したものを原料粉末として製造した試料は、波長0.3
〜4μ園にわたって透過率は70〜80%であり、波長
による透過率の変動も少なかった。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、酸化アルミニウム粉
末に窒化アルミニウム粉末を9.0〜17.5重量%混
合し、1500〜1750℃で焼成することにより未反
応の酸化アルミニウムと窒化アルミニウム,または酸化
アルミニウムのみを含んだ酸窒化アルミニウム焼結体を
製造し、さらにこの焼結体を平均粒径3.5μm以下の
粉末に粉砕し、これをそのまま,または焼結助剤として
イットリウムを含む化合物を酸化イットリウムに換算し
て0.02〜3重量%添加することにより原料粉末とし
、この粉末を窒素中1750 〜1900℃で1〜5時
間、100kgf/cm2以上の加圧下でホットプレス
焼結することにより透明な酸窒化アルミニウム焼結体が
製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例と比較例の光の直進透過率を示すグラフ
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化アルミニウム粉末に窒化アルミニウム粉末を
    9〜17.5重量%混合し、1500〜1750℃で焼
    成することにより未反応の酸化アルミニウムと窒化アル
    ミニウム、または酸化アルミニウムのみを含んだ酸窒化
    アルミニウム焼結体を製造し、しかる後にこの焼結体を
    平均粒径3.5μm以下の粉末に粉砕し、さらにこの粉
    末を窒素中1750〜1900℃で1〜5時間、100
    kgf/cm^2以上の加圧下でホットプレス焼結する
    ことを特徴とする透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製
    造方法。
  2. (2)酸化アルミニウム粉末に窒化アルミニウム粉末を
    9〜17.5重量%混合し、1500〜1750℃で焼
    成することにより未反応の酸化アルミニウムと窒化アル
    ミニウム、または酸化アルミニウムのみを含んだ酸窒化
    アルミニウム焼結体を製造し、しかる後にこの焼結体を
    平均粒径3.5μm以下の粉末に粉砕し、さらにこの粉
    末にイットリウムを含む化合物を酸化イットリウムに換
    算して0.02〜3重量%加えて混合し、窒素中175
    0〜1900℃で1〜5時間、100kgf/cm^2
    以上の加圧下でホットプレス焼結することを特徴とする
    透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
JP1054068A 1989-03-07 1989-03-07 透明な酸窒化アルミニウム焼結体の製造方法 Pending JPH02233552A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014062013A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミック焼結体およびその製造方法、ならびに工具

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014062013A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミック焼結体およびその製造方法、ならびに工具

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