JPH04198060A - Light-transmitting ceramics and production thereof - Google Patents

Light-transmitting ceramics and production thereof

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JPH04198060A
JPH04198060A JP2331211A JP33121190A JPH04198060A JP H04198060 A JPH04198060 A JP H04198060A JP 2331211 A JP2331211 A JP 2331211A JP 33121190 A JP33121190 A JP 33121190A JP H04198060 A JPH04198060 A JP H04198060A
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JP
Japan
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acrylic resin
binder
powder
oxide powder
molded product
Prior art date
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Application number
JP2331211A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Enboku
遠北 正和
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the light-transmitting ceramics having improved light transmittance in the visible light region by adding a specific acrylic resin and a binder to a mixture of MgO, Y2O3., and Al2O3, injection-molding the mixture, removing the acrylic resin and the binder from the molded product, and subsequently sintering the remaining molded product. CONSTITUTION:A mixture of 0.01-0.2wt.% of Mg0 powder, 0.01-0.2wt.% of Y2O3, and the remaining amount of Al2O3, each having an average particle size of <=0.8mum, is mixed with 1-10wt.% of an acrylic resin having a glass transition point of <=100 deg.C, and spray-dried to obtain granular powder. The granular powder is kneaded with a binder so that the sum of the acrylic resin and the binder is 35-70vol.%, and subsequently injection-molded. The molded product is heated at 400-600 deg.C in the atmosphere or in an inert gas atmosphere to remove the acrylic resin and the binder, followed by sintering the remaining molded product at 1600-2000 deg.C in a hydrogen gas atmosphere or in vacuo to obtain a light-transmitting ceramics having an in-line transmittance (1mm thick) of >=70%. The binder is a 4:1-1:4 mixture of a thermoplastic resin (e.g. PE having a melt flow rate of 100-300g/10min) and contributing to the shape retention of the molded product with a thermoplastic resin (e.g. paraffin wax having a Vicat softening point of 50-90 deg.C) and contributing to the flowability of the kneaded product on the injection molding.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、可視光領域て透光性を示すセラミックス及び
その製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a ceramic exhibiting transparency in the visible light region and a method for manufacturing the same.

(従来技術) 一般に、透光性セラミックスは、セラミックス粉末をプ
レス成形した後に焼結を行なうことにより製造されてい
る。しかし、この方法では、三次元的に複雑な形状を有
する製品や薄肉部を有する製品を製造することか困難で
あった。また、複雑な形状を有する製品を得るために、
焼結後に、機械研磨により焼結体を削ることが行なわれ
ていたが、機械研磨の条件によっては、焼結体表面にヘ
アークラックと称する微細なりラックか形成され、製品
の機械的強度、靭性を著しく低減するという問題があり
、さらに機械研磨に多大な時間を要し、その結果、製品
価格が高くなるという問題もある。
(Prior Art) Translucent ceramics are generally manufactured by press-molding ceramic powder and then sintering it. However, with this method, it is difficult to manufacture products with three-dimensionally complex shapes or products with thin-walled parts. In addition, in order to obtain products with complex shapes,
After sintering, the sintered body was polished by mechanical polishing, but depending on the conditions of the mechanical polishing, fine racks called hair cracks were formed on the surface of the sintered body, which affected the mechanical strength and toughness of the product. In addition, there is a problem in that mechanical polishing requires a considerable amount of time, resulting in an increase in product price.

このような従来の方法の欠点を解消するために、酸化ア
ルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末及び酸化イット
リウム粉がら成る混合粉末に有機バインダーを配合した
混合物を所定形状の金型内に射出成形し、得られた射出
成形体を加熱して脱バインダーを行なった後、焼結処理
を施して透光性セラミックス製品を製造することが試み
られている。この方法によれば、複雑な形状の製品を製
造することが可能である。
In order to eliminate these drawbacks of conventional methods, a mixture of a mixed powder of aluminum oxide powder, magnesium oxide powder, and yttrium oxide powder mixed with an organic binder was injection molded into a mold of a predetermined shape. Attempts have been made to heat the injection molded body to remove the binder and then perform a sintering treatment to produce a translucent ceramic product. According to this method, it is possible to manufacture products with complex shapes.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、射出成形を行う上記の方法では、金属酸
化物の混合粉末に加えて有機バインダーを使用するため
に、特に少量使用される酸化マグネシウム粉末及び酸化
イツトリウム粉末を酸化アルミニウム粉末中に均一に分
散させることか非常に困難となり、このために得られる
焼結体の組成分布か不均一となり、この結果として、満
足し得るような透光性を得ることができないという問題
かある。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above injection molding method, since an organic binder is used in addition to the metal oxide mixed powder, magnesium oxide powder and yttrium oxide powder, which are used in small quantities, are used. It is extremely difficult to uniformly disperse aluminum oxide powder into the aluminum oxide powder, resulting in uneven composition distribution of the resulting sintered body, and as a result, satisfactory translucency cannot be obtained. There's a problem.

従って本発明は、透光性に優れたセラミックスを提供す
ること、及び透光性に優れ且つ複雑な形状を有するセラ
ミックス成形品を製造することが可能な方法を提供する
ことを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide ceramics with excellent translucency, and to provide a method capable of manufacturing a ceramic molded article with excellent translucency and a complicated shape.

(課題を達成するための手段) 本発明によれば、酸化マグネシウム 0.01〜0.2
重量%、酸化イツトリウム 0.01〜0.2重量%及
び残部が酸化アルミニウムからなり、1mmの厚みにお
けるインライン透過率が70%以上であることを特徴と
する透光性セラミックスが提供される。
(Means for achieving the object) According to the present invention, magnesium oxide 0.01 to 0.2
There is provided a translucent ceramic comprising 0.01 to 0.2 wt% yttrium oxide and the balance aluminum oxide, and having an in-line transmittance of 70% or more at a thickness of 1 mm.

本発明によれば、さらに、 (a)  0.01〜0.2重量%の酸化マグネシウム
粉、0.01〜0.2重量%の酸化イツ) IJウム粉
及び残部が酸化アルミニウム粉の組成となるように混合
粉末を調製する工程、 (bl前記混合粉末に、ガラス転移温度か100℃以下
のアクリル系樹脂を全体の1〜10重量%となるように
混合して、酸化マグネシウム粉及び酸化イツトリウム粉
を酸化アルミニウム粉中に均一に分散させる工程、 (c)酸化マグネシウム粉及び酸化イツトリウム粉が均
一に分散された前記混合粉末に、バインダー材を、該バ
インダー材と前記アクリル系樹脂との合計量か全体の3
5〜70容量%となるように添加して混練する工程、 (d)前記混練物を所定形状の成形体に射出成形する工
程、 (el前記成形体から、前記アクリル系樹脂及びバイン
ダー材を除去する工程、 及び、 (f)前記アクリル系樹脂及びバインダー材が除去され
た成形体を、水素雰囲気または真空中において、160
0〜2000℃で焼成する工程、から成る透光性セラミ
ックスの製造方法か提供される。
According to the present invention, the composition further includes (a) 0.01 to 0.2% by weight of magnesium oxide powder, 0.01 to 0.2% by weight of aluminum oxide powder, and the remainder being aluminum oxide powder. A step of preparing a mixed powder such that (bl) an acrylic resin having a glass transition temperature of 100° C. or less is mixed with the mixed powder in an amount of 1 to 10% by weight of the total, and magnesium oxide powder and yttrium oxide are mixed. (c) adding a binder material to the mixed powder in which the magnesium oxide powder and yttrium oxide powder are uniformly dispersed; the total amount of the binder material and the acrylic resin; or the whole 3
(d) injection molding the kneaded product into a molded body of a predetermined shape; (el) removing the acrylic resin and binder material from the molded body; (f) The molded article from which the acrylic resin and binder material have been removed is heated for 160 minutes in a hydrogen atmosphere or in a vacuum.
A method for manufacturing translucent ceramics is provided, which comprises a step of firing at 0 to 2000°C.

従来の射出成形による方法においては、酸化マグネシウ
ム、酸化イツトリウム及び酸化アルミニウムの各金属酸
化物粉末と、バインダー材とを同時に混合していたため
に、少量使用される酸化マグネシウム及び酸化イツトリ
ウムを酸化アルミニウム中に均一に分散させることがで
きず、この結果として透光性に優れたセラッミクスを得
ることができなかった。
In the conventional injection molding method, the metal oxide powders of magnesium oxide, yttrium oxide, and aluminum oxide were mixed with the binder material at the same time. Uniform dispersion could not be achieved, and as a result, ceramics with excellent translucency could not be obtained.

しかし、上記の本発明によれば、予め、アクリル系樹脂
を金属酸化物の混合粉末に加えることにより、酸化マグ
ネシウム及び酸化イツトリウムが均一に分散され、次い
でバインダー材を加えて射出成形及び焼成等の工程を行
うことにより、透光性に優れたセラッミクスを得ること
が可能となったものである。
However, according to the present invention, magnesium oxide and yttrium oxide are uniformly dispersed by adding acrylic resin to the metal oxide mixed powder in advance, and then a binder material is added to the mixture for injection molding, firing, etc. By performing this process, it became possible to obtain ceramics with excellent translucency.

製造方法 本発明の透光性セラッミクスは、上記の工程(a)〜(
f)の工程を経て製造されるか、以下、この各工程につ
いて説明する。
Manufacturing method The translucent ceramics of the present invention is produced by the above steps (a) to (
Each of these steps will be explained below.

工程(a); 本発明においては、先ず酸化マグネシウムと酸化イツト
リウム及び酸化アルミニウムとの混合粉末を調製し、こ
の混合粉末を出発原料として使用する。
Step (a): In the present invention, first, a mixed powder of magnesium oxide, yttrium oxide, and aluminum oxide is prepared, and this mixed powder is used as a starting material.

この混合粉末の組成は、酸化マグネシウム粉末か0.0
1〜0.2重量%、及び酸化イツトリウム粉末か0、O
1〜0.2重量%であり、残部を酸化アルミニウム粉末
とすることが重要であり、この範囲外の組成とするとき
には、満足すべき透光性を得ることかてきない。
The composition of this mixed powder is magnesium oxide powder or 0.0
1 to 0.2% by weight, and yttrium oxide powder or 0,0
It is important that the amount is 1 to 0.2% by weight, and that the remainder be aluminum oxide powder.If the composition is outside this range, satisfactory translucency cannot be obtained.

即ち、透光性を発現させるためには、後述する焼結によ
り得られる焼結体の相対密度を少なくとも99%とする
ことが必要である。酸化マグネシウムは、焼結の最終段
階での結晶粒の成長を抑制し、これにより結晶粒界内部
のボアの消滅の促進及び焼結密度の向上に寄与し、また
結晶粒の大きさを揃えるように作用する。従って、酸化
マグネシウムは、透光性向上に大きな役割を果たすもの
である。例えば、酸化マグネシウム含量が、0.01重
量%未満では、このような効果を発揮するには不十分で
あり、焼結体の密度が充分に高くならず、満足な透光性
か得られない。また0、2重量%よりも多い場合には、
焼結体の結晶粒界に、酸化マグネシウムあるいはこれと
他の金属酸化物との複合酸化物か形成され、光散乱の原
因となり、透光性か低下するという不都合を招くことに
なる。さらに酸化イツトリウムは、酸化マグネシウムの
焼結助剤としての効果を著しく高める作用を有するか、
その含有量が0.01重量%未満では、このような効果
が充分に発揮されず、焼結体の密度か充分に高くならず
、例えばインライン透過率か70%以上の透光性を得る
ことかできない。また0、2重量%よりも多い場合には
、焼結体の結晶粒界に、酸化イツトリウムあるいはこれ
と他の金属酸化物との複合酸化物か形成され、上記と同
様に透光性の低下を招く。
That is, in order to exhibit translucency, it is necessary that the relative density of the sintered body obtained by sintering, which will be described later, be at least 99%. Magnesium oxide suppresses the growth of crystal grains in the final stage of sintering, thereby promoting the disappearance of bores inside the grain boundaries and improving the sintered density, and also helps to make the grain sizes uniform. It acts on Therefore, magnesium oxide plays a major role in improving translucency. For example, if the magnesium oxide content is less than 0.01% by weight, it is insufficient to exhibit such an effect, the density of the sintered body is not high enough, and satisfactory translucency cannot be obtained. . Also, if it is more than 0.2% by weight,
Magnesium oxide or a composite oxide of magnesium oxide and other metal oxides is formed at the grain boundaries of the sintered body, causing light scattering and resulting in an inconvenience such as a decrease in translucency. Furthermore, yttrium oxide has the effect of significantly increasing the effect of magnesium oxide as a sintering aid;
If the content is less than 0.01% by weight, such effects will not be fully exhibited and the density of the sintered body will not be sufficiently high, making it difficult to obtain, for example, in-line transmittance or translucency of 70% or more. I can't do it. If the amount exceeds 0.2% by weight, yttrium oxide or a composite oxide of yttrium oxide and other metal oxides will be formed at the grain boundaries of the sintered body, resulting in a decrease in translucency as described above. invite.

本発明において、この混合粉末の調製に使用する各金属
酸化物粉末としては、それぞれ市販のものを用いること
ができるが、透光性を発現させるために、高純度のもの
を使用することが好適である。また、焼結密度を向上さ
せ、良好な透光性を発現させるためには、これらの平均
粒径はサブミクロンのオーダー、例えば0.8μm以下
の範囲にあることか望ましい。
In the present invention, commercially available metal oxide powders can be used to prepare the mixed powder, but in order to achieve translucency, it is preferable to use highly purified metal oxide powders. It is. Further, in order to improve the sintered density and exhibit good translucency, it is desirable that the average particle size of these particles be in the submicron order, for example, in the range of 0.8 μm or less.

工程(b); 本発明においては、次いて、上記混合粉末にアクリル系
樹脂を混合する。このアクリル系樹脂は、界面活性剤的
な作用を有するものであり、これを用いることにより、
酸化マグネシウム粉末及び酸化イツトリウム粉末が、酸
化アルミニウ粉末中に均一に分散される。
Step (b): In the present invention, next, an acrylic resin is mixed into the mixed powder. This acrylic resin has a surfactant-like effect, and by using it,
Magnesium oxide powder and yttrium oxide powder are uniformly dispersed in the aluminum oxide powder.

このアクリル系樹脂は、得られる混合物全体当たり1〜
lO重量%、特に2〜6重量%の割合で使用する。アク
リル系樹脂の使用量か1重量%未満あるいは10重量%
を超えるときには、酸化マグネシウム及び酸化イツトリ
ウムが均一に分散されず、その結果として、最終製品(
焼結体)の透光性かその部分によって異なってしまう。
This acrylic resin may be added from 1 to 10% per total mixture obtained.
It is used in proportions by weight of IO, in particular from 2 to 6% by weight. The amount of acrylic resin used is less than 1% by weight or 10% by weight
When the magnesium oxide and yttrium oxide are not uniformly dispersed, the final product (
The translucency of the sintered body differs depending on the part.

またこのアクリル系樹脂としては、ガラス転移温度(T
g)が100℃以下のものが使用される。ガラス転移温
度が100℃よりも高いアクリル系樹脂を用いると、後
述する射出成形により得られる成形体が硬くて脆いもの
となり、そのハンドリング性の問題を生じる。アクリル
系樹脂の具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルシク
ロヘキシル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ヒドロキ
シエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、
メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタク
リル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシ
ル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸グリシジル
、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ラ
ウリル等の重合体を挙げることかでき、これらは単独ま
たは2種以上をブレンドして使用することかでき、さら
に上記のモノマーの2種以上を共重合して使用に供する
こともてきる。
In addition, this acrylic resin has a glass transition temperature (T
g) having a temperature of 100°C or less is used. If an acrylic resin with a glass transition temperature higher than 100° C. is used, the molded product obtained by injection molding, which will be described later, will be hard and brittle, causing problems in its handling. Specific examples of acrylic resins include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate,
Cyclohexyl acrylate, 2-ethylcyclohexyl acrylate, propyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate,
Examples include polymers such as butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, t-butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and lauryl methacrylate. They can be used alone or in a blend of two or more, and two or more of the above monomers can also be copolymerized and used.

上述したアクリル系樹脂と、工程(a)で調製された混
合物との混合は、それ自体公知の種々の方法により行う
ことかできるか、ファインセラミックスでしばしば用い
られるスプレードライヤーにより顆粒粉を作製する方法
が最も好適である。
The above-mentioned acrylic resin and the mixture prepared in step (a) can be mixed by various methods known per se, or by a method of producing granular powder using a spray dryer, which is often used in fine ceramics. is the most suitable.

工程(c): この工程(c)においては、工程(b)で得られた酸化
マグネシウム及び酸化イツトリウムが均一に分散された
混合粉末にバインダー材を加えて混線を行う。
Step (c): In this step (c), a binder material is added to the mixed powder in which magnesium oxide and yttrium oxide obtained in step (b) are uniformly dispersed, and crosstalk is performed.

この工程で使用されるバインダー材は、後述する射出成
形を有効に行うために使用されるものであり、通常、射
出成形後の成形体の形状保持に寄与する熱可塑性プラス
チックと射出成形時の流動性に寄与する熱可塑性プラス
チックとが組み合わせで使用される。
The binder material used in this process is used to effectively perform injection molding, which will be described later, and is usually a thermoplastic plastic that contributes to the shape retention of the molded product after injection molding and a binder material that is used to maintain the shape of the molded product after injection molding. used in combination with thermoplastics that contribute to its properties.

この形状保持に寄与する熱可塑性プラスチックとしては
、メルトフローレート(MF、R,ASTM D 12
36゜230℃)が100〜300g/10分の範囲に
ある熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アク
リレート共重合体、ポリスチレン等を例示することがで
きる。MFRが100g/10分よりも低い場合には、
射出成形性か不満足なものとなり、また300g/10
分よりも高い場合には、射出成形体の強度や形状保持性
か低くなる。
Thermoplastics that contribute to this shape retention include melt flow rate (MF, R, ASTM D 12
Examples of thermoplastic resins having a temperature (36° to 230° C.) of 100 to 300 g/10 minutes include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylate copolymer, and polystyrene. If the MFR is lower than 100g/10min,
Injection moldability is unsatisfactory, and 300g/10
If it is higher than 100%, the strength and shape retention of the injection molded article will decrease.

また射出成形時の流動性に寄与する熱可塑性プラスチッ
クとしては、ビカット軟化点(JIS K 7206)
か50〜90℃の範囲にあるもの、例えばパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、低分子量ポリ
エチレンワックス、変性ワックス、アタクチックポリプ
ロピレン等のワックス類を挙げることかできる。この軟
化点が50℃よりも低い場合には、射出成形のサイクル
タイムか長くなり、また軟化し易いために成形時の作業
性が悪くなる等の不都合を生じる。さらに軟化点が90
℃よりも高い場合には、流動性が低下し、また熱分解点
が高くなるので、脱バインダー性が低下する。
In addition, as a thermoplastic plastic that contributes to fluidity during injection molding, Vicat softening point (JIS K 7206)
For example, waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax, low molecular weight polyethylene wax, modified wax, and atactic polypropylene can be mentioned. If the softening point is lower than 50° C., the cycle time of injection molding becomes longer, and the resin is easily softened, resulting in disadvantages such as poor workability during molding. Furthermore, the softening point is 90
When the temperature is higher than 0.degree. C., the fluidity decreases and the thermal decomposition point increases, resulting in a decrease in binder removal properties.

これらの形状保持に寄与する熱可塑性プラスチックと射
出成形時の流動性に寄与する熱可塑性プラスチックとは
、その種類によっても異なるか、一般に重量基準て、4
:I〜1:4、特に3:1〜1:3の割合で使用される
ことが好適である。
Thermoplastic plastics that contribute to these shape retention and thermoplastic plastics that contribute to fluidity during injection molding differ depending on the type, or generally have a weight of 4.
:I to 1:4, particularly preferably 3:1 to 1:3.

本発明において、上述したバインダー材は、前述したア
クリル系樹脂との合計量で、混練物当たり、35〜70
容量%の割合で使用されることか必要である。35容量
%よりも少ないと、混練物の流動性か低下して射出成形
か困難となり、また75容量%を超えると、脱バインダ
ーか非常に困難となり、最終製品の透光性が低下する等
の不都合を生じる。
In the present invention, the above-mentioned binder material, in total amount with the above-mentioned acrylic resin, is 35 to 70% per kneaded material.
It is necessary that it be used in the proportion of % by volume. If it is less than 35% by volume, the fluidity of the kneaded product will decrease and injection molding will be difficult, and if it exceeds 75% by volume, it will be very difficult to remove the binder, resulting in a decrease in the translucency of the final product, etc. cause inconvenience.

またバインダー材との混練は、ニーダ−1各種ミキサー
等の混練装置を用いて容易に行うことかできる。
Further, kneading with the binder material can be easily carried out using a kneading device such as a kneader 1 or various mixers.

工程(d): 次いで、前記工程(c)で調製された混練物を所望の型
を有する金型内に射出し、目的とする型を有する成形体
を得る。
Step (d): Next, the kneaded material prepared in step (c) is injected into a mold having a desired shape to obtain a molded product having the desired shape.

この射出成形は、通常のプラスチックの射出成形で用い
られている設備、装置をそのまま利用して行うことかで
きる。射出条件は、一般に加熱温度80〜200℃1射
出圧力500〜2000kg/a(とすることが望まし
い。
This injection molding can be carried out using the equipment and equipment used for ordinary injection molding of plastics as they are. In general, the injection conditions are preferably heating temperature of 80 to 200° C., injection pressure of 500 to 2000 kg/a.

工程(e); 次いで、上記成形体について脱バインダーを行い、成形
体に含まれているアクリル系樹脂及びバインダー材の除
去を行う。
Step (e): Next, the molded body is debindered to remove the acrylic resin and binder material contained in the molded body.

この脱バインダーは、通常、大気中あるいは窒素ガス等
の不活性雰囲気中での加熱により行われる。
This debinding is usually carried out by heating in the air or in an inert atmosphere such as nitrogen gas.

加熱温度は、−数的に400〜600℃の範囲である。The heating temperature ranges numerically from 400 to 600°C.

工程(f); 上記の脱バインダーに引き続いて焼成処理か行われる。Step (f); Following the binder removal described above, a firing treatment is performed.

本発明においては、この焼成を水素雰囲気中あるいは真
空中で行うことか必要である。一般に、焼成の最終段階
では、通常、結晶粒内に小さいボアか存在しており、こ
のボアを消滅することが透光性を向上させる上で重要と
なる。即ち、水素中で焼成を行うと、このボア内には水
素が残存することになるか、水素は拡散性に優れててい
るために、容易にボアがら結晶粒界を通って焼成体から
排出される。この結果として、ボアはイオンの拡散によ
り、容易に消滅することになる。また真空中ではボア内
には殆ど気体が存在しないために、同様にして、ボアは
イオンの拡散により容易に消滅するのである。従って、
水素雰囲気中あるいは真空中での焼成により、透光性に
優れたセラミックスが得られるのである。
In the present invention, it is necessary to perform this firing in a hydrogen atmosphere or in a vacuum. Generally, in the final stage of firing, small bores are usually present within the crystal grains, and eliminating these bores is important for improving translucency. In other words, if firing is performed in hydrogen, hydrogen will remain in the bore, or because hydrogen has excellent diffusivity, it will easily pass through the bore through the grain boundaries and be discharged from the fired body. be done. As a result of this, the bore easily disappears due to ion diffusion. Furthermore, since there is almost no gas inside the bore in a vacuum, the bore is similarly easily annihilated by the diffusion of ions. Therefore,
Ceramics with excellent translucency can be obtained by firing in a hydrogen atmosphere or in a vacuum.

また焼成温度は1600〜2000℃1特に1700−
1850’cの範囲とされる。1600℃よりも低い温
度では、得られる焼成体の相対密度か充分に向上せず、
その結果として、透光性か低下し、また2000℃より
高い温度で焼成を行うと、焼成体表面からマグネシウム
か蒸発し、その結果として焼成体表面の相対密度か向上
せず、透光性とならずに白色化することになる。
The firing temperature is 1,600 to 2,000℃, especially 1,700℃.
1850'c range. At temperatures lower than 1600°C, the relative density of the resulting fired body will not be sufficiently improved,
As a result, the light transmittance decreases, and if firing is performed at a temperature higher than 2000°C, magnesium evaporates from the surface of the fired body, and as a result, the relative density of the surface of the fired body does not improve, and the light transmittance decreases. This will result in whitening.

かかる焼成は、焼成体の相対密度か99%以上となる程
度に行われる。
Such firing is performed to such an extent that the relative density of the fired body is 99% or more.

透光性セラミックス かくして得られる本発明のセラッミクスは、酸化マグネ
シウムが 0.01〜0.2重量%、酸化イツトリウム
か 0.01〜0.2重量%及び残部が酸化アルミニウ
ムという組成を有しており、可視光領域における透光性
か極めて優れている。例えば、後述の実施例から明らか
な通り、インライン透過率か70%以上の範囲にあるも
のである。このインライン透過率は、一定厚さの試料に
対して、一定強度の平行光線を入射した時の入射光強度
に対する一定角度内に入射する透過光強度の比率を示す
ものである。
Translucent Ceramics The thus obtained ceramics of the present invention has a composition of 0.01 to 0.2% by weight of magnesium oxide, 0.01 to 0.2% by weight of yttrium oxide, and the balance aluminum oxide. , it has extremely good transparency in the visible light range. For example, as is clear from the examples described later, the in-line transmittance is in the range of 70% or more. This in-line transmittance indicates the ratio of the intensity of transmitted light incident within a certain angle to the intensity of incident light when a parallel light beam of a certain intensity is incident on a sample of a certain thickness.

(実施例) 実施例1 平均粒径か0.15μmの酸化マグネシウム粉末及び平
均粒径が0.15μmの酸化イツトリウム粉末と、平均
粒径か0.15μmの酸化アルミニウム粉末とを用いて
、酸化マグネシウム含量及び酸化イツトリウム含量かそ
れぞれ0.05重量%の混合粉末を調製した。
(Example) Example 1 Magnesium oxide powder was prepared by using magnesium oxide powder with an average particle size of 0.15 μm, yttrium oxide powder with an average particle size of 0.15 μm, and aluminum oxide powder with an average particle size of 0.15 μm. A mixed powder containing 0.05% by weight of yttrium oxide and yttrium oxide was prepared.

次いて、アクリル系樹脂としてポリブチルメタアクリレ
ート(ガラス転移温度:20℃)を、第1表に示す様に
、その添加量を種々変えて上記混合粉末に添加し、遠心
式スプレードライヤーを用いて顆粒化し、均一分散物を
調製した。調製された均一分散物(顆粒)の中心粒径は
、何れもほぼ40μmである。
Next, as an acrylic resin, polybutyl methacrylate (glass transition temperature: 20°C) was added to the above mixed powder in various amounts as shown in Table 1, and the mixture was dried using a centrifugal spray dryer. Granulation was performed to prepare a homogeneous dispersion. The median particle size of the prepared uniform dispersion (granules) is approximately 40 μm.

これら均一分散物の各々に、バインダー材として各種熱
可塑性プラスチックを加え、プラネタリ−ミキサーで混
練物を調製した。用いた熱可塑性プラスチックの種類及
びその添加量は第1表に示した通りである。尚、この熱
可塑性プラスチックと前記アクリル系樹脂(ポリブチル
メタアクリレート)との合計量での容量%も併せて第1
表に示した。
Various thermoplastic plastics were added as binder materials to each of these uniform dispersions, and kneaded products were prepared using a planetary mixer. The types of thermoplastic plastics used and the amounts added are as shown in Table 1. In addition, the volume % of the total amount of this thermoplastic plastic and the acrylic resin (polybutyl methacrylate) is also the first
Shown in the table.

この混練物を、射出成形機にて、射出温度90”C及び
射出圧600kg/cnrの条件で射出成形し、直径が
10皿、厚さ2mmの円盤状の成形体を得た。
This kneaded material was injection molded using an injection molding machine at an injection temperature of 90''C and an injection pressure of 600 kg/cnr to obtain a disc-shaped molded product with a diameter of 10 plates and a thickness of 2 mm.

次いて、空気気流中で、この成形体を加熱しながら(加
熱温度;  500’C)脱バインダーを行い、さらに
水素気流中において、I 800 ’Cの温度で6時間
焼成を行った。
Next, the molded body was removed from the binder while being heated in an air stream (heating temperature: 500'C), and then fired for 6 hours at a temperature of I800'C in a hydrogen stream.

得られた焼結体表面をダイヤモンドで研磨し、厚さを1
閣の揃えた後、吸光度計を用いて可視光領域(300n
m〜11l100n ティンライン透過率を測定した。
The surface of the obtained sintered body was polished with diamond to a thickness of 1
After aligning the cabinet, use an absorbance meter to measure the visible light range (300 nm).
m~11l100n Tin line transmittance was measured.

測定結果を第1表に示す。The measurement results are shown in Table 1.

尚、バインダー材として用いた熱可塑性プラスチックの
物性は、次の通りである。
The physical properties of the thermoplastic plastic used as the binder material are as follows.

ポリエチレン; ボリスチレン: ボリブロビレン; エチレン−酢酸ビニル共重合体; パラフィンワックス; アタクチックポリプロピレン: 変性ワックス; 実施例2〜7 金属酸化物の混合粉末における酸化マグネシウム含量及
び酸化イツトリウム含量を第1表に示す様に種々変え、
さらに用いる熱可塑性プラスチックの種類及び配合量を
第1表に示す様に変更した以外は、実施例1と同様にし
て円盤状の射出成形体を作成した。
Polyethylene; Polystyrene: Polybropylene; Ethylene-vinyl acetate copolymer; Paraffin wax; Atactic polypropylene: Modified wax; Examples 2 to 7 The magnesium oxide content and yttrium oxide content in the mixed powder of metal oxides are as shown in Table 1. Various changes were made to
Further, a disk-shaped injection molded article was prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the thermoplastic plastic used were changed as shown in Table 1.

さらに、焼成を水素気流中で行った以外は実施例工と同
様にして焼結体を得た。
Furthermore, a sintered body was obtained in the same manner as in the example except that the firing was performed in a hydrogen stream.

得られた焼結体のインライン透過率を第1表に示す。Table 1 shows the in-line transmittance of the obtained sintered body.

比較例1〜7 比較のために、前記酸化マグネシウム粉末、酸化イツト
リウム粉末、ポリブチルメタアクリレート及びバインダ
ー材である熱可塑性プラスチックの使用量を種々に変え
た以外は、上記実施例2〜6と同様にして焼結体を作成
し、そのインライン透過率の測定を行った。測定結果を
第2表に示す。
Comparative Examples 1 to 7 Same as Examples 2 to 6 above, except that the amounts of magnesium oxide powder, yttrium oxide powder, polybutyl methacrylate, and thermoplastic plastic as a binder material were varied for comparison. A sintered body was prepared using the same method, and its in-line transmittance was measured. The measurement results are shown in Table 2.

尚、比較例1〜3は、酸化マグネシウム及び酸化イツト
リウムの使用量が本発明の範囲外であり、比較例4及び
5は、ポリブチルメタアクリレートの使用量か本発明の
範囲外であり、比較例6及び7は、ポリブチルメタアク
リレートと熱可塑性プラスチックの配合量の合計量か本
発明の範囲外の例である。
In Comparative Examples 1 to 3, the amounts of magnesium oxide and yttrium oxide used were outside the scope of the present invention, and in Comparative Examples 4 and 5, the amounts of polybutyl methacrylate used were outside the scope of the present invention. Examples 6 and 7 are examples in which the total amount of polybutyl methacrylate and thermoplastic plastic is outside the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明のセラッミクスは、可視光領域における透光性が
極めて優れており、また本発明の製造方法によれば、射
出成形法を使用して、三次元的に複雑な形状を有し且つ
透光性に優れたセラミックス成形品を有効に製造するこ
とが可能となる。
(Effects of the Invention) The ceramics of the present invention have extremely excellent translucency in the visible light region, and according to the manufacturing method of the present invention, three-dimensionally complex shapes can be manufactured using the injection molding method. It becomes possible to effectively produce a ceramic molded product that has the following properties and has excellent translucency.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸化マグネシウム0.01〜0.2重量%、酸化
イットリウム0.01〜0.2重量%及び残部が酸化ア
ルミニウムからなり、1mmの厚みにおけるインライン
透過率が70%以上であることを特徴とする透光性セラ
ミックス。
(1) Consisting of 0.01 to 0.2% by weight of magnesium oxide, 0.01 to 0.2% by weight of yttrium oxide, and the balance being aluminum oxide, and having an in-line transmittance of 70% or more at a thickness of 1 mm. Translucent ceramics.
(2)(a)0.01〜0.2重量%の酸化マグネシウ
ム粉、0.01〜0.2重量%の酸化イットリウム粉及
び残部が酸化アルミニウム粉の組成となるように混合粉
末を調製する工程、 (b)前記混合粉末に、ガラス転移温度が100℃以下
のアクリル系樹脂を全体の1〜10重量%となるように
混合して、酸化マグネシウム粉及び酸化イットリウム粉
を酸化アルミニウム粉中に均一に分散させる工程、 (c)酸化マグネシウム粉及び酸化イットリウム粉が均
一に分散された前記混合粉末に、バインダー材を、該バ
インダー材と前記アクリル系樹脂との合計量が全体の3
5〜70容量%となるように添加して混練する工程、 (d)前記混練物を所定形状の成形体に射出成形する工
程、 (e)前記成形体から、前記アクリル系樹脂及びバイン
ダー材を除去する工程、 及び、 (f)前記アクリル系樹脂及びバインダー材が除去され
た成形体を、水素雰囲気または真空中において、160
0〜2000℃で焼成する工程、 から成る透光性セラミックスの製造方法。
(2) (a) Prepare a mixed powder so that it has a composition of 0.01 to 0.2 wt% magnesium oxide powder, 0.01 to 0.2 wt% yttrium oxide powder, and the balance aluminum oxide powder. Step (b) Mixing an acrylic resin with a glass transition temperature of 100°C or less into the mixed powder in an amount of 1 to 10% by weight of the total, and adding magnesium oxide powder and yttrium oxide powder to aluminum oxide powder. (c) A binder material is added to the mixed powder in which magnesium oxide powder and yttrium oxide powder are uniformly dispersed, and the total amount of the binder material and the acrylic resin is 3% of the total amount.
(d) injection molding the kneaded product into a molded body of a predetermined shape; (e) removing the acrylic resin and binder material from the molded body; and (f) the molded body from which the acrylic resin and binder material have been removed is heated for 160 minutes in a hydrogen atmosphere or in a vacuum.
A method for producing translucent ceramics, comprising the steps of firing at 0 to 2000°C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010105884A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Tosoh Corp Tough and transparent alumina sintered compact, and manufacturing process and application for the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010105884A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Tosoh Corp Tough and transparent alumina sintered compact, and manufacturing process and application for the same

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