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JP7556880B2 - Method for producing oxide-containing ceramic sintered body and release sheet - Google Patents

Method for producing oxide-containing ceramic sintered body and release sheet Download PDF

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JP7556880B2 JP2021561263A JP2021561263A JP7556880B2 JP 7556880 B2 JP7556880 B2 JP 7556880B2 JP 2021561263 A JP2021561263 A JP 2021561263A JP 2021561263 A JP2021561263 A JP 2021561263A JP 7556880 B2 JP7556880 B2 JP 7556880B2
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Description

本発明は、酸化物含有セラミック焼結体の製法及び離型シートに関する。 The present invention relates to a method for producing an oxide-containing ceramic sintered body and a release sheet.

セラミックの焼成方法として、試料(セラミック粉体あるいはセラミック成形体)を高温下で加圧しながら焼成するホットプレス法が知られている。ホットプレス法でセラミックを製造する場合、一般的には試料とプレス部材の保護のために、試料とプレス部材との間にスペーサが配置される。このスペーサは、他部材との熱膨張率差による応力集中を避けるために他部材と同一の材質を用いることが多い。例えば不活性雰囲気では部材はすべて黒鉛製に、酸化雰囲気ではすべてアルミナか炭化ケイ素とするのが一般的である。しかし、この手法では試料とスペーサが直接接触するため、試料とスペーサとが反応し、固着したりスペーサが割れたりする問題があった。そのため、試料とスペーサとの間に離型材を設ける手法が提案されている(例えば特許文献1~3)。 A known method for firing ceramics is the hot press method, in which a sample (ceramic powder or ceramic compact) is fired under high temperature while being pressed. When producing ceramics using the hot press method, a spacer is generally placed between the sample and the pressing member to protect them. This spacer is often made of the same material as the other members to avoid stress concentration due to differences in thermal expansion coefficients with other members. For example, in an inert atmosphere, all members are generally made of graphite, and in an oxidizing atmosphere, all members are generally made of alumina or silicon carbide. However, this method has problems with the sample and spacer reacting with each other and sticking together or cracking because the sample and spacer come into direct contact with each other. For this reason, a method has been proposed in which a release agent is placed between the sample and the spacer (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平10-194847号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-194847 特許第5002087号公報Patent No. 5002087 特開2008-031020号公報JP 2008-031020 A

不活性雰囲気や真空雰囲気では黒鉛製シートを離型材に利用することが一般的である。しかし、高温でのホットプレス焼成では黒鉛製シートの離型材を用いた場合、試料と離型材とが反応し、試料の特性に影響与えることがある。特に、離型材としてカーボンシートを用いて酸化物セラミックの試料を焼成した場合、カーボンと試料とが反応して、試料が蒸発、融解したり、炭化物となったりすることがある。また、離型材と試料との反応が進んで離型材が失われ、試料がスペーサと直接接触し、固着することもある。 In inert or vacuum atmospheres, graphite sheets are commonly used as release materials. However, when graphite sheets are used as release materials in hot press sintering at high temperatures, the sample and the release material may react, affecting the properties of the sample. In particular, when a carbon sheet is used as a release material to sinter an oxide ceramic sample, the carbon may react with the sample, causing the sample to evaporate, melt, or become carbide. In addition, the reaction between the release material and the sample may progress, causing the release material to be lost, and the sample may come into direct contact with the spacer, resulting in adhesion.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、酸化物含有セラミック焼結体のホットプレス焼成において、酸化物含有セラミック成形体と離型材との反応を抑制することを主目的とする。The present invention has been made to solve these problems, and its main objective is to suppress the reaction between the oxide-containing ceramic compact and the release agent during hot press sintering of the oxide-containing ceramic sintered body.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法は、
(a)酸化物含有セラミック焼結体に焼成する前の酸化物含有セラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記酸化物含有セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記酸化物含有セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して前記酸化物含有セラミック焼結体を得る工程と、
を含む酸化物含有セラミック焼結体の製法であって、
前記離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成されたものである。
The method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention comprises the steps of:
(a) preparing an oxide-containing ceramic molded body before being fired into an oxide-containing ceramic sintered body;
(b) sandwiching the oxide-containing ceramic compact between a pair of release sheets and placing it in a hot press sintering furnace, and hot press sintering the oxide-containing ceramic compact while pressing it with a pair of punches through the pair of release sheets to obtain the oxide-containing ceramic sintered compact;
A method for producing an oxide-containing ceramic sintered body, comprising:
The release sheet is formed from a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table.

この酸化物含有セラミック焼結体の製法では、離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成されるため、離型シートは、酸化物含有セラミック成形体との反応性が低く、酸化物含有セラミック成形体との反応が抑制される。したがって、得られる焼結体の特性に与える影響を抑制できる。In this method for producing an oxide-containing ceramic sintered body, the release sheet is formed of a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of elements of groups 4, 5, and 6 of the periodic table, so that the release sheet has low reactivity with the oxide-containing ceramic compact and the reaction with the oxide-containing ceramic compact is suppressed. Therefore, the effect on the properties of the obtained sintered body can be suppressed.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法において、前記離型シートは、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成されるものが好ましい。こうすれば、離型シートと酸化物含有セラミック成形体との反応を十分に抑制できるため、得られる焼結体の特性に与える影響を十分に抑制できる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention, the release sheet is preferably formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC, and NbC. This makes it possible to sufficiently suppress the reaction between the release sheet and the oxide-containing ceramic compact, thereby sufficiently suppressing the effect on the properties of the resulting sintered body.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法において、前記離型シートの厚みは、0.1mm以上5mm以下が好ましい。離型シートの厚みが薄すぎると、酸化物含有セラミック成形体が離型シート内の隙間を拡散してパンチに到達し、パンチと反応する場合がある。これに対し、厚みが0.1mm以上であれば、酸化物含有セラミック成形体とパンチの反応を抑制することができる。離型シートの厚みが厚すぎると、ホットプレス焼成炉内に占める離型シートの割合が大きくなるため、酸化物含有セラミック焼結体の生産性が低下する。これに対し、離型シートの厚みが5mm以下であれば、酸化物含有セラミック焼結体の生産性の低下を抑制することができる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention, the thickness of the release sheet is preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less. If the thickness of the release sheet is too thin, the oxide-containing ceramic molded body may diffuse through the gaps in the release sheet, reach the punch, and react with the punch. In contrast, if the thickness is 0.1 mm or more, the reaction between the oxide-containing ceramic molded body and the punch can be suppressed. If the thickness of the release sheet is too thick, the proportion of the release sheet in the hot press sintering furnace increases, and the productivity of the oxide-containing ceramic sintered body decreases. In contrast, if the thickness of the release sheet is 5 mm or less, the decrease in productivity of the oxide-containing ceramic sintered body can be suppressed.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法において、前記工程(b)では、前記離型シートと前記パンチとの間にスペーサを介在させてもよい。こうすれば、酸化物含有セラミック成形体とパンチを保護することができる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention, in the step (b), a spacer may be interposed between the release sheet and the punch. In this way, the oxide-containing ceramic compact and the punch can be protected.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法において、前記離型シートは、離型シート原料粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーをシート状に成形したあと脱脂したものが好ましい。こうすれば、低コストで面積の大きい離型シートを得ることができるため、面積の大きい酸化物含有セラミック焼結体を低コストで製造できる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention, the release sheet is preferably one obtained by forming a slurry containing a release sheet raw material powder, a binder, and a dispersion medium into a sheet and then degreasing it. In this way, a release sheet with a large area can be obtained at low cost, and therefore an oxide-containing ceramic sintered body with a large area can be produced at low cost.

本発明の酸化物含有セラミック焼結体の製法において、前記離型シート原料粉末の粒径は、0.1μm以上10μm以下が好ましい。離型シート原料粉末の粒径が小さすぎると、スラリー内で粉末が均一に分散せず、不均質な離型シートが作製されてしまう場合がある。これに対し、離型シート原料粉末の粒径が0.1μm以上であれば、離型シート原料粉末がスラリー内で均一に分散し、均質なシートを作成できる。一方、離型シート原料粉末の粒径が大きすぎると、離型シート内の隙間に酸化物含有セラミック成形体の成分が拡散する場合がある。これに対し、離型シート原料粉末の粒径が10μm以下であれば、緻密性を有する離型シートが得られ、離型シート内の隙間に試料成分が拡散することを抑制できる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present invention, the particle size of the release sheet raw material powder is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. If the particle size of the release sheet raw material powder is too small, the powder may not be uniformly dispersed in the slurry, resulting in a non-uniform release sheet. In contrast, if the particle size of the release sheet raw material powder is 0.1 μm or more, the release sheet raw material powder is uniformly dispersed in the slurry, resulting in a homogeneous sheet. On the other hand, if the particle size of the release sheet raw material powder is too large, the components of the oxide-containing ceramic compact may diffuse into the gaps in the release sheet. In contrast, if the particle size of the release sheet raw material powder is 10 μm or less, a release sheet having density is obtained, and the diffusion of sample components into the gaps in the release sheet can be suppressed.

本発明の離型シートは、
酸化物含有セラミック焼結体をホットプレス焼成する際に用いられる離型シートであって、
前記離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成されたものである。
The release sheet of the present invention is
A release sheet used when hot-pressing an oxide-containing ceramic sintered body,
The release sheet is formed from a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of elements of groups 4, 5, and 6 of the periodic table.

この離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成されるため、酸化物含有セラミック成形体との反応性が低く、酸化物含有セラミック成形体との反応を抑制できる離型シートを得ることができる。This release sheet is formed from a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of elements from groups 4, 5, and 6 of the periodic table, and therefore has low reactivity with oxide-containing ceramic molded bodies, making it possible to obtain a release sheet that can suppress reaction with oxide-containing ceramic molded bodies.

本発明の離型シートにおいて、前記離型シートは、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成されるものが好ましい。こうすれば、酸化物含有セラミック成形体との反応を十分に抑制できる離型シートを得ることができる。In the release sheet of the present invention, the release sheet is preferably formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC, and NbC. In this way, a release sheet that can sufficiently suppress reaction with the oxide-containing ceramic molded body can be obtained.

本発明の離型シートにおいて、前記離型シートの厚みは、0.1mm以上5mm以下が好ましい。離型シートの厚みが薄すぎると、酸化物含有セラミック成形体が離型シート内の隙間を拡散してパンチに到達し、パンチと反応する場合がある。これに対し、厚みが0.1mm以上であれば、酸化物含有セラミック成形体とパンチとの反応を抑制することができる。離型シートの厚みが厚すぎると、ホットプレス焼成炉内に占める離型シートの割合が大きくなるため、酸化物含有セラミック焼結体の生産性が低下する。これに対し、離型シートの厚みが5mm以下であれば、酸化物含有セラミック成形体の生産性の低下を抑制することができる。In the release sheet of the present invention, the thickness of the release sheet is preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less. If the thickness of the release sheet is too thin, the oxide-containing ceramic molded body may diffuse through the gaps in the release sheet, reach the punch, and react with the punch. In contrast, if the thickness is 0.1 mm or more, the reaction between the oxide-containing ceramic molded body and the punch can be suppressed. If the thickness of the release sheet is too thick, the proportion of the release sheet in the hot press sintering furnace increases, and the productivity of the oxide-containing ceramic sintered body decreases. In contrast, if the thickness of the release sheet is 5 mm or less, the decrease in productivity of the oxide-containing ceramic molded body can be suppressed.

黒鉛炉10の断面図。Graphite furnace 10 cross-sectional view.

本実施形態の酸化物含有セラミック焼結体の製法は、
(a)酸化物含有セラミック焼結体に焼成する前の酸化物含有セラミック成形体を作製する工程と、
(b)酸化物含有セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、一対の離型シートを介して酸化物含有セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して酸化物含有セラミック焼結体を得る工程と、
を含むものである。
The method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of the present embodiment includes the steps of:
(a) preparing an oxide-containing ceramic molded body before being fired into an oxide-containing ceramic sintered body;
(b) sandwiching the oxide-containing ceramic compact between a pair of release sheets and placing the compact in a hot press sintering furnace, and hot press sintering the oxide-containing ceramic compact while pressing it with a pair of punches through the pair of release sheets to obtain an oxide-containing ceramic sintered compact;
It includes.

工程(a)では、酸化物含有セラミック焼結体に焼成する前の酸化物含有セラミック成形体を作製する。酸化物含有セラミック焼結体としては、例えば、アルミナ、イットリア、サマリア、マグネシア、ジルコニア等の酸化物を含有するセラミック焼結体が挙げられる。酸化物含有セラミック焼結体は、酸化物を主成分(全体の50質量%以上(100質量%を含む)を占める成分)とするセラミック焼結体でもよいし、酸化物を副成分(全体の50質量%未満の成分)とするセラミック焼結体でもよい。酸化物を副成分とするセラミック焼結体とは、例えば、酸化物を助剤成分として含むセラミック焼結体(酸化物セラミック、AlN、Si34、SiC等の非酸化物セラミックなど)及び原料粉末表面に酸化被膜を有するセラミック焼結体(AlN、Si34、SiCなど)が挙げられる。 In step (a), an oxide-containing ceramic molded body is prepared before being fired into an oxide-containing ceramic sintered body. Examples of the oxide-containing ceramic sintered body include ceramic sintered bodies containing oxides such as alumina, yttria, samaria, magnesia, and zirconia. The oxide-containing ceramic sintered body may be a ceramic sintered body containing an oxide as a main component (a component that occupies 50 mass% or more (including 100 mass%) of the total), or a ceramic sintered body containing an oxide as a secondary component (a component that occupies less than 50 mass% of the total). Examples of the ceramic sintered body containing an oxide as a secondary component include ceramic sintered bodies containing an oxide as an auxiliary component (oxide ceramics, non-oxide ceramics such as AlN, Si 3 N 4 , SiC, etc.) and ceramic sintered bodies having an oxide coating on the surface of the raw material powder (AlN, Si 3 N 4 , SiC, etc.).

工程(a)では、酸化物含有セラミック焼結体の原料粉末を金型に充填し、続いて、所定の圧力で一軸プレス成形を行うことで、酸化物含有セラミック成形体を作製してもよい。あるいは、酸化物含有セラミック焼結体の原料粉末をバインダー及び分散媒と共に混合したスラリーを調製し、そのスラリーを成形して酸化物含有セラミック成形体を作製してもよい。こうした酸化物含有セラミック成形体は、炭素成分を含むことがあるため、脱脂したあと用いることが好ましい。脱脂温度は酸化物含有セラミック成形体に含まれる有機物が熱により除去される温度に設定すればよい。バインダーとしては、例えばエチルセルロース系あるいはブチラール系の有機化合物が挙げられる。分散媒としては、例えば2-エチルヘキサノール、オクタノール、ターピネオール、ブチルカルビトール等のアルコール類、キシレン等の芳香族化合物などが挙げられ、単独あるいは複数種組み合わせて使用できる。その他に可塑剤や分散剤、焼結助剤などを添加してもよい。可塑剤としては、例えばフタル酸エステルやアジピン酸エステル等の有機化合物が挙げられ、分散剤としては、例えばトリオレイン酸ソルビタンなどの多価アルコールと脂肪酸とのエステルが挙げられる。焼結助剤としては、例えばセラミックがアルミナの場合、AlF3、MgO、MgF2、V23、CaO、CuO、La23などが挙げられ、単独あるいは複数種組合わせて添加できる。 In the step (a), the raw powder of the oxide-containing ceramic sintered body may be filled into a mold, and then uniaxial press molding may be performed at a predetermined pressure to produce the oxide-containing ceramic molded body. Alternatively, the raw powder of the oxide-containing ceramic sintered body may be mixed with a binder and a dispersion medium to prepare a slurry, and the slurry may be molded to produce the oxide-containing ceramic molded body. Since such an oxide-containing ceramic molded body may contain carbon components, it is preferable to use it after degreasing. The degreasing temperature may be set to a temperature at which the organic matter contained in the oxide-containing ceramic molded body is removed by heat. Examples of the binder include ethyl cellulose-based or butyral-based organic compounds. Examples of the dispersion medium include alcohols such as 2-ethylhexanol, octanol, terpineol, and butyl carbitol, and aromatic compounds such as xylene, and the like, which may be used alone or in combination. In addition, plasticizers, dispersants, sintering aids, etc. may be added. Examples of the plasticizer include organic compounds such as phthalates and adipic esters, and examples of the dispersant include esters of polyhydric alcohols and fatty acids such as sorbitan trioleate. Examples of the sintering aids include, for example, when the ceramic is alumina, AlF3 , MgO, MgF2 , V2O3 , CaO , CuO, La2O3 , and the like, which can be added alone or in combination.

あるいは、工程(a)では、モールドキャスト成形により酸化物含有セラミック成形体を作製してもよい。この場合、酸化物含有セラミック焼結体の原料粉末、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むセラミックラリーを成形型に流し込み、ゲル化剤を化学反応させてセラミックラリーをゲル化させることにより、酸化物含有セラミック成形体を作製してもよい。溶媒としては、分散剤及びゲル化剤を溶解するものであれば、特に限定されないが、多塩基酸エステル(例えば、グルタル酸ジメチル等)、多価アルコールの酸エステル(例えば、トリアセチン等)等の、2以上のエステル結合を有する溶媒を使用することが好ましい。分散剤としては、酸化物含有セラミック焼結体の原料粉末を溶媒中に均一に分散するものであれば、特に限定されないが、ポリカルボン酸系共重合体、ポリカルボン酸塩等を使用することが好ましい。ゲル化剤としては、例えば、イソシアネート類、ポリオール類及び触媒を含むものとしてもよい。このうち、イソシアネート類としては、イソシアネート基を官能基として有する物質であれば特に限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)又はこれらの変性体等が挙げられる。ポリオール類としては、イソシアネート基と反応し得る水酸基を2以上有する物質であれば特に限定されないが、例えば、エチレングリコール(EG)、ポリエチレングリコール(PEG)、プロピレングリコール(PG)、ポリプロピレングリコール(PPG)等が挙げられる。触媒としては、イソシアネート類とポリオール類とのウレタン反応を促進させる物質であれば特に限定されないが、例えば、トリエチレンジアミン、ヘキサンジアミン、6-ジメチルアミノ-1-ヘキサノール等が挙げられる。ここでは、ゲル化反応とは、イソシアネート類とポリオール類とがウレタン反応を起こしてウレタン樹脂(ポリウレタン)になる反応である。ゲル化剤の反応によりセラミックスラリーがゲル化し、ウレタン樹脂は有機バインダーとして機能する。Alternatively, in step (a), the oxide-containing ceramic molded body may be produced by mold casting. In this case, a ceramic slurry containing the raw powder of the oxide-containing ceramic sintered body, a solvent, a dispersant, and a gelling agent may be poured into a mold, and the gelling agent may be chemically reacted to gel the ceramic slurry, thereby producing the oxide-containing ceramic molded body. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the dispersant and the gelling agent, but it is preferable to use a solvent having two or more ester bonds, such as a polybasic acid ester (e.g., dimethyl glutarate, etc.) or an acid ester of a polyhydric alcohol (e.g., triacetin, etc.). The dispersant is not particularly limited as long as it uniformly disperses the raw powder of the oxide-containing ceramic sintered body in the solvent, but it is preferable to use a polycarboxylic acid copolymer, a polycarboxylate, etc. The gelling agent may include, for example, isocyanates, polyols, and catalysts. Among these, the isocyanates are not particularly limited as long as they have an isocyanate group as a functional group, and examples thereof include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), or modified forms thereof. The polyols are not particularly limited as long as they have two or more hydroxyl groups that can react with an isocyanate group, and examples thereof include ethylene glycol (EG), polyethylene glycol (PEG), propylene glycol (PG), and polypropylene glycol (PPG). The catalyst is not particularly limited as long as it promotes the urethane reaction between the isocyanates and the polyols, and examples thereof include triethylenediamine, hexanediamine, and 6-dimethylamino-1-hexanol. Here, the gelling reaction is a reaction in which the isocyanates and the polyols undergo a urethane reaction to form a urethane resin (polyurethane). The ceramic slurry gels due to the reaction of the gelling agent, and the urethane resin functions as an organic binder.

工程(b)で使用する離型シートは、ホットプレス焼成炉の構成部材と反応せず、セラミック成形体の特性を劣化させない材料であり、周期表の4族、5族及び6族からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成されるシートである。4族としては、例えばTi,Zr,Hfが挙げられ、5族としては、例えばV,Nb,Taが挙げられ、6族としては、例えばCr,Mo,Wが挙げられる。離型シートとしては、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成されるシートが好ましく、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成されるシートがより好ましい。WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも2種類以上の化合物の混合物でもよい。また、離型シートとしては、離型シートの原料粉末をシート状に成形した成形シートでもよいし、その成形シートを焼結した焼結シートでもよいし、単結晶シートでもよいが、コストの面から成形シートが好ましい。なお、離型シートとして、成形シートや焼結シートを用いる場合、酸化物含有セラミックとの反応性や、酸化物含有セラミックの焼結性、焼結体の特性に影響を与えない限り、焼結助剤等の不純物を含んでいてもよい。離型シートとしては、表裏両面が平坦なシート(フラットシート)が好ましい。The release sheet used in step (b) is a material that does not react with the components of the hot press sintering furnace and does not deteriorate the properties of the ceramic molded body, and is a sheet formed of a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table. Examples of Group 4 include Ti, Zr, and Hf, examples of Group 5 include V, Nb, and Ta, and examples of Group 6 include Cr, Mo, and W. As the release sheet, a sheet formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC, and NbC is preferable, and a sheet formed of at least one compound selected from the group consisting of TaC and NbC is more preferable. A mixture of at least two or more compounds selected from the group consisting of WC, TiC, TaC, and NbC may also be used. The release sheet may be a molded sheet obtained by molding the raw material powder of the release sheet into a sheet, a sintered sheet obtained by sintering the molded sheet, or a single crystal sheet, but a molded sheet is preferred from the viewpoint of cost. When a molded sheet or a sintered sheet is used as the release sheet, it may contain impurities such as sintering aids as long as they do not affect the reactivity with the oxide-containing ceramic, the sinterability of the oxide-containing ceramic, or the properties of the sintered body. As the release sheet, a sheet with flat front and back surfaces (flat sheet) is preferred.

離型シートとして、離型シートの原料粉末をシート状に成形した成形シートを用いる場合、その成形方法としては、例えば、一軸プレス成形、テープ成形、押し出し成形、鋳込み成形、射出成形が挙げられるが、このうち一軸プレス成形又はテープ成形が好ましい。離型シートの原料粉末は、そのまま成形してもよいし、バインダーや分散媒と共に調製したスラリーを用いて成形してもよい。バインダーや分散媒の具体例については、上述したとおりである。また、その他に適宜可塑剤や分散剤、焼結助剤などを添加してもよいが、それらの具体例についても、上述したとおりである。例えば、一軸プレス成形を採用する場合、離型シートの原料粉末を金型に充填し、続いて、所定の圧力で一軸プレス成形を行うことで、離型シートを作製してもよい。離型シートに炭素成分が含まれている場合には、離型シートを脱脂して炭素成分を除去してから使用するのが好ましい。離型シートの原料粉末の粒径は、離型シートの緻密性を高めるためには、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。離型シートの緻密性が高いと、工程(b)で酸化物含有セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成する際に、離型シートへの酸化物含有セラミック成形体の拡散を防止することができる。離型シートの原料粉末の粒径は、原料粉末のスラリーを用いて離型シートを成形する場合の分散性を良好にするためには、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。When a molded sheet obtained by molding the raw powder of the release sheet into a sheet shape is used as the release sheet, examples of the molding method include uniaxial press molding, tape molding, extrusion molding, casting molding, and injection molding, among which uniaxial press molding or tape molding is preferred. The raw powder of the release sheet may be molded as it is, or may be molded using a slurry prepared with a binder and a dispersion medium. Specific examples of the binder and dispersion medium are as described above. In addition, plasticizers, dispersants, sintering aids, etc. may be added as appropriate, and specific examples of these are also as described above. For example, when uniaxial press molding is adopted, the raw powder of the release sheet may be filled into a mold, and then uniaxial press molding may be performed at a predetermined pressure to produce a release sheet. If the release sheet contains carbon components, it is preferable to degrease the release sheet to remove the carbon components before use. In order to increase the density of the release sheet, the particle size of the raw powder of the release sheet is preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less. If the release sheet has high density, it is possible to prevent the oxide-containing ceramic molded body from diffusing into the release sheet when the oxide-containing ceramic molded body is sandwiched between a pair of release sheets and hot-press fired in step (b). The particle size of the raw material powder of the release sheet is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more, in order to improve dispersibility when the release sheet is molded using a slurry of the raw material powder.

工程(b)では、酸化物含有セラミック成形体を一対の離型シートで挟んで、ホットプレス焼成炉内に配置し、一対の離型シートを介してセラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して酸化物含有セラミック焼結体を得る。この場合、離型シートとパンチとの間にスペーサを介在させてもよい。また、複数のセラミック成形体を焼成する場合、任意の位置に離型シートと接するようにスペーサを配置してもよい。離型シートの厚みは、特に限定されるものではいが、離型シートとして成形シートを用いた場合、その厚みが薄すぎると、工程(b)で酸化物含有セラミック成形体が離型シート内の隙間を拡散してパンチに到達し、パンチと反応することがある。また、離型シートとパンチとの間にスペーサが配置されている場合には、スペーサと反応することがある。酸化物含有セラミック成形体が離型シート内の隙間を拡散してパンチやスペーサに到達しないようにするために、離型シートの厚みは、0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましい。一方、離型シートの厚みが厚すぎると、ホットプレス焼成炉内に占める離型シートの割合が大きくなり、酸化物含有セラミック焼結体の生産性が低下する。酸化物含有セラミック焼結体の生産性を低下させないために、離型シートの厚みは5mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましい。In step (b), the oxide-containing ceramic molded body is sandwiched between a pair of release sheets and placed in a hot press firing furnace, and the ceramic molded body is hot press fired while being pressed with a pair of punches through the pair of release sheets to obtain an oxide-containing ceramic sintered body. In this case, a spacer may be interposed between the release sheet and the punch. In addition, when firing a plurality of ceramic molded bodies, a spacer may be placed so as to contact the release sheet at any position. The thickness of the release sheet is not particularly limited, but when a molded sheet is used as the release sheet, if the thickness is too thin, the oxide-containing ceramic molded body may diffuse through the gaps in the release sheet in step (b) to reach the punch and react with the punch. In addition, when a spacer is placed between the release sheet and the punch, it may react with the spacer. In order to prevent the oxide-containing ceramic molded body from diffusing through the gaps in the release sheet to reach the punch or the spacer, the thickness of the release sheet is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more. On the other hand, if the thickness of the release sheet is too thick, the ratio of the release sheet in the hot press sintering furnace increases, and the productivity of the oxide-containing ceramic sintered body decreases. In order not to decrease the productivity of the oxide-containing ceramic sintered body, the thickness of the release sheet is preferably 5 mm or less, and more preferably 2 mm or less.

ホットプレス焼成炉の一例である黒鉛炉10の断面図を図1に示す。黒鉛炉10は、ヒータ機能を有する黒鉛モールド12と、その黒鉛モールド12の内部に配置され縦に2分割された黒鉛スリーブ14とを備えている。酸化物含有セラミック成形体16をこの黒鉛炉10でホットプレス焼成する場合、酸化物含有セラミック成形体16を一対の離型シート18,18で挟み、更に一対の黒鉛スペーサ20,20で挟んだ状態で黒鉛スリーブ14の内部に配置し、一対の黒鉛パンチ22,22で酸化物含有セラミック成形体16を加圧しながら加熱する。酸化物含有セラミックがアルミナの場合、ホットプレス焼成における焼成雰囲気は特に限定されないが、窒素、Ar等の不活性ガス、又は真空雰囲気が好ましい。圧力は、50kgf/cm2以上が好ましく、200kgf/cm2以上がより好ましい。焼成温度(最高到達温度)は1700~2050℃が好ましく、1750~2000℃がより好ましい。最高到達温度からの降温時において、所定温度(1000~1400℃(好ましくは1100~1300℃)の範囲で設定された温度)まで50kgf/cm2以上のプレス圧を印加することが好ましい。所定温度未満の温度域では50kgf/cm2未満の圧力まで除圧することが好ましい。このようにすることで、焼結体中にクラックが入ることを抑制することができる。プレス圧の除圧のタイミングは、クラック抑制の観点から降温中の1200℃とするのが好ましい。 A cross-sectional view of a graphite furnace 10, which is an example of a hot press sintering furnace, is shown in FIG. 1. The graphite furnace 10 includes a graphite mold 12 having a heater function and a graphite sleeve 14 arranged inside the graphite mold 12 and divided vertically into two. When the oxide-containing ceramic molded body 16 is hot press sintered in the graphite furnace 10, the oxide-containing ceramic molded body 16 is sandwiched between a pair of release sheets 18, 18, and further sandwiched between a pair of graphite spacers 20, 20, and placed inside the graphite sleeve 14, and the oxide-containing ceramic molded body 16 is heated while being pressed by a pair of graphite punches 22, 22. When the oxide-containing ceramic is alumina, the sintering atmosphere in the hot press sintering is not particularly limited, but an inert gas such as nitrogen or Ar, or a vacuum atmosphere is preferred. The pressure is preferably 50 kgf/cm 2 or more, more preferably 200 kgf/cm 2 or more. The firing temperature (maximum temperature) is preferably 1700 to 2050°C, more preferably 1750 to 2000°C. When the temperature is lowered from the maximum temperature, it is preferable to apply a press pressure of 50 kgf/cm2 or more until the temperature reaches a predetermined temperature (a temperature set in the range of 1000 to 1400°C (preferably 1100 to 1300°C)). In the temperature range below the predetermined temperature, it is preferable to reduce the pressure to less than 50 kgf/ cm2 . In this way, it is possible to prevent cracks from occurring in the sintered body. The timing for reducing the press pressure is preferably 1200°C during temperature reduction from the viewpoint of crack suppression.

以上説明した本実施形態の酸化物含有セラミック焼結体の製法では、離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物又は窒化物で形成される。そのため、離型シートは、酸化物含有セラミック成形体との反応性が低く、酸化物含有セラミック成形体との反応が抑制される。したがって、得られる焼結体の特性に与える影響を抑制できる。In the method for producing an oxide-containing ceramic sintered body of this embodiment described above, the release sheet is formed of a carbide or nitride of at least one element selected from the group consisting of elements of groups 4, 5, and 6 of the periodic table. Therefore, the release sheet has low reactivity with the oxide-containing ceramic molded body, and reaction with the oxide-containing ceramic molded body is suppressed. Therefore, the effect on the properties of the obtained sintered body can be suppressed.

また、離型シートは、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成されるのが好ましい。こうすれば、離型シートと酸化物含有セラミック成形体との反応を十分に抑制でき、得られる焼結体の特性に与える影響を十分に抑制できる。In addition, the release sheet is preferably formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC, and NbC. This sufficiently suppresses the reaction between the release sheet and the oxide-containing ceramic compact, and sufficiently suppresses the effect on the properties of the resulting sintered body.

更に、離型シートの厚みは、0.1mm以上5mm以下とするのが好ましい。離型シートの厚みが薄すぎると、酸化物含有セラミック成形体が離型シート内の隙間を拡散してスペーサ(スペーサがない場合にはパンチ、以下同じ)に到達し、スペーサと反応する場合がある。これに対し、厚みが0.1mm以上であれば、酸化物含有セラミック成形体とスペーサとの反応を抑制することができる。離型シートの厚みが厚すぎると、ホットプレス焼成炉内に占める離型シートの割合が大きくなるため、酸化物含有セラミック焼結体の生産性が低下する。これに対し、離型シートの厚みが5mm以下であれば、酸化物含有セラミック焼結体の生産性の低下を抑制することができる。 Furthermore, the thickness of the release sheet is preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less. If the thickness of the release sheet is too thin, the oxide-containing ceramic molded body may diffuse through the gaps in the release sheet, reach the spacer (punch if there is no spacer, same below), and react with the spacer. On the other hand, if the thickness is 0.1 mm or more, the reaction between the oxide-containing ceramic molded body and the spacer can be suppressed. If the thickness of the release sheet is too thick, the proportion of the release sheet in the hot press sintering furnace increases, and the productivity of the oxide-containing ceramic sintered body decreases. On the other hand, if the thickness of the release sheet is 5 mm or less, the decrease in productivity of the oxide-containing ceramic sintered body can be suppressed.

更にまた、工程(b)では、離型シートとパンチとの間にスペーサを介在させているため、酸化物含有セラミック成形体とパンチを保護することができる。Furthermore, in step (b), a spacer is interposed between the release sheet and the punch, thereby protecting the oxide-containing ceramic molding and the punch.

そして、離型シートは、離型シート原料粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーをシート状に成形したあと脱脂したものとするのが好ましい。こうすれば、低コストで面積の大きい離型シートを得ることができるため、面積の大きい酸化物含有セラミック焼結体を低コストで製造できる。It is preferable that the release sheet is made by forming a slurry containing the release sheet raw material powder, a binder, and a dispersion medium into a sheet and then degreasing it. In this way, a release sheet with a large area can be obtained at low cost, and therefore a large-area oxide-containing ceramic sintered body can be produced at low cost.

そしてまた、離型シート原料粉末の粒径は、0.1μm以上10μm以下とするのが好ましい。離型シート原料粉末の粒径が小さすぎると、スラリー内で粉末が均一に分散せず、不均質な離型シートが作製されてしまう場合がある。これに対し、離型シート原料粉末の粒径が0.1μm以上であれば、離型シート原料粉末がスラリー内で均一に分散し、均質なシートを作成できる。一方、離型シート原料粉末の粒径が大きすぎると、離型シート内の隙間に試料成分が拡散する場合がある。これに対し、離型シート原料粉末の粒径が10μm以下であれば、緻密性を有する離型シートが得られ、離型シート内の隙間に試料成分が拡散することを抑制できる。 The particle size of the release sheet raw material powder is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. If the particle size of the release sheet raw material powder is too small, the powder may not be uniformly dispersed in the slurry, resulting in the production of a non-uniform release sheet. On the other hand, if the particle size of the release sheet raw material powder is 0.1 μm or more, the release sheet raw material powder is uniformly dispersed in the slurry, resulting in the production of a homogeneous sheet. On the other hand, if the particle size of the release sheet raw material powder is too large, the sample components may diffuse into the gaps in the release sheet. On the other hand, if the particle size of the release sheet raw material powder is 10 μm or less, a release sheet having density is obtained, and the diffusion of the sample components into the gaps in the release sheet can be suppressed.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。It goes without saying that the present invention is in no way limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present invention.

以下には、酸化物含有セラミック焼結体を具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例1~4,6~9,11~14,16~19が本発明の実施例に相当し、実験例5,10,15,20が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Below, specific examples of producing oxide-containing ceramic sintered bodies are described as examples. Experimental Examples 1 to 4, 6 to 9, 11 to 14, and 16 to 19 correspond to examples of the present invention, and Experimental Examples 5, 10, 15, and 20 correspond to comparative examples. Note that the present invention is not limited to the following examples.

[実験例1]
(1)アルミナ成形体の作製
原料に平均粒径(D50)0.6μmの市販のアルミナ粉末を使用し、金型を用いた一軸プレス成形にて直径20mm、厚さ8mmのプレス成形体を得た。プレス圧は200kgf/cm2とした。なお、各種粉末の平均粒径(D50)は粒度分布測定装置(日機装製、MT3300II)を用いて測定した。
[Experimental Example 1]
(1) Preparation of alumina compacts Commercially available alumina powder with an average particle size (D50) of 0.6 μm was used as the raw material, and a press compact with a diameter of 20 mm and a thickness of 8 mm was obtained by uniaxial press molding using a mold. The pressing pressure was 200 kgf/ cm2 . The average particle size (D50) of each powder was measured using a particle size distribution measuring device (MT3300II, manufactured by Nikkiso).

(2)離型シートの作製
原料に平均粒径(D50)1.6μmの市販の炭化タンタル(TaC)粉末を使用し、金型を用いた一軸プレス成形にて直径20mm、厚さ2mmのプレス成形体を2体作製し、アルミナ成形体をホットプレス焼成する際に用いるTaC離型シート(フラットシート)とした。プレス圧は200kgf/cm2とした。
(2) Preparation of release sheet: Commercially available tantalum carbide (TaC) powder with an average particle size (D50) of 1.6 μm was used as raw material, and two press molded bodies with a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm were prepared by uniaxial press molding using a mold, and these were used as TaC release sheets (flat sheets) for hot press sintering of alumina molded bodies. The pressing pressure was 200 kgf/ cm2 .

(3)ホットプレス焼成
(1)で作製したアルミナ成形体の上下面に(2)で作製したTaC離型シートを積層した3層構造体(TaC離型シート/アルミナ成形体/TaC離型シート)を図1の黒鉛炉10にて、アルゴン中、焼成温度(最高到達温度)1700℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件でホットプレス焼成し、アルミナ焼結体を得た。焼成後、TaC離型シートとアルミナ焼結体とは分離し、TaC離型シートとアルミナ焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。
(3) Hot press sintering The TaC release sheet is laminated on the upper and lower surfaces of the alumina compact made in (1) to obtain a three-layer structure (TaC release sheet/alumina compact/TaC release sheet). In the graphite furnace 10 of Fig. 1, in argon, at a sintering temperature (maximum temperature reached) of 1700 ° C for 4 hours, and under a surface pressure of 200 kgf/cm 2, hot press sintering is performed to obtain an alumina sintered body. After sintering, the TaC release sheet and the alumina sintered body are separated, and no reaction is observed between the TaC release sheet and the alumina sintered body by visual observation.

(4)アルミナ焼結体の評価
アルミナ焼結体とTaC離型シートとの反応性を評価するため、SEM/EDS装置(日本電子製、JSM-6390)を用いてTaC離型シートと接触していたアルミナ焼結体表面のEDS分析を実施した。その結果、アルミナ焼結体表面にTa、C成分は検出されなかった。また、TaC離型シートとアルミナ焼結体との反応の有無を調べるため、得られたアルミナ焼結体に対し、板面と直交する方向で基板の中心部を通るように切断した。切断した試料に対してダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工にて断面を平滑化し、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げとした。SEM/EDS装置(日本電子製、JSM-6390)を用いて、アルミナ焼結体の断面観察を実施した。その結果、アルミナ焼結体内部にはTa、C成分が検出されず、焼成中にアルミナとTaC離型シートとが反応していないことが示された。
(4) Evaluation of alumina sintered body In order to evaluate the reactivity between the alumina sintered body and the TaC release sheet, an EDS analysis was carried out on the surface of the alumina sintered body that had been in contact with the TaC release sheet using a SEM/EDS device (manufactured by JEOL, JSM-6390). As a result, Ta and C components were not detected on the surface of the alumina sintered body. In addition, in order to check the presence or absence of a reaction between the TaC release sheet and the alumina sintered body, the obtained alumina sintered body was cut so as to pass through the center of the substrate in a direction perpendicular to the plate surface. The cut sample was smoothed on the cross section by lapping using diamond abrasive grains, and was mirror-finished by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica. A cross section of the alumina sintered body was observed using a SEM/EDS device (manufactured by JEOL, JSM-6390). As a result, Ta and C components were not detected inside the alumina sintered body, indicating that the alumina and the TaC release sheet did not react during firing.

[実験例2]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.3μmの市販の炭化ニオブ(NbC)粉末を使用した以外は、実験例1と同様の方法を用いてアルミナ焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、NbC離型シートとアルミナ焼結体とは分離し、NbC離型シートとアルミナ焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、アルミナ焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Nb、C成分は検出されず、焼成中にアルミナとNbC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 2]
Except for using commercially available niobium carbide (NbC) powder with an average particle size (D50) of 2.3 μm as the raw material for the release sheet, an alumina sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 1, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the NbC release sheet and the alumina sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the NbC release sheet and the alumina sintered body. In addition, Nb and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the alumina sintered body, indicating that the alumina and the NbC release sheet did not react during firing.

[実験例3]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.2μmの市販の炭化タングステン(WC)粉末を使用した以外は、実験例1と同様の方法を用いてアルミナ焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、WC離型シートとアルミナ焼結体とは分離し、WC離型シートとアルミナ焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、アルミナ焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、W、C成分は検出されず、焼成中にアルミナとWC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 3]
Alumina sintered bodies were produced using the same method as in Experimental Example 1, except that commercially available tungsten carbide (WC) powder with an average particle size (D50) of 2.2 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the WC release sheet and the alumina sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the WC release sheet and the alumina sintered body. In addition, W and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the alumina sintered body, indicating that the alumina and the WC release sheet did not react during firing.

[実験例4]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.1μmの市販の炭化チタン(TiC)粉末を使用した以外は、実験例1と同様の方法を用いてアルミナ焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、TiC離型シートとアルミナ焼結体とは分離し、TiC離型シートとアルミナ焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、アルミナ焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Ti、C成分は検出されず、焼成中にアルミナとTiC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 4]
Except for using commercially available titanium carbide (TiC) powder with an average particle size (D50) of 2.1 μm as the raw material for the release sheet, an alumina sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 1, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the TiC release sheet and the alumina sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the TiC release sheet and the alumina sintered body. In addition, Ti and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the alumina sintered body, indicating that the alumina and the TiC release sheet did not react during firing.

[実験例5]
離型シートに市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL-400、日本カーボン製)を使用した以外は、実験例1と同様の方法を用いてアルミナ焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、膨張黒鉛シートはアルミナ焼結体との反応で消失していた。また、アルミナ焼結体は減肉しており、C(炭素)とアルミナ成分との反応物の形成が認められた。付着物のSEM/EDS観察を実施した結果、付着物はCによるアルミナ成分の還元によって生じた金属アルミニウム及び炭化アルミニウムであることが示唆された。
[Experimental Example 5]
An alumina sintered body was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that an expanded graphite sheet (Nikafilm FL-400, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.), which is a commercially available graphite sheet, was used as the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the expanded graphite sheet disappeared due to a reaction with the alumina sintered body. In addition, the alumina sintered body was thinned, and the formation of a reaction product between C (carbon) and the alumina component was confirmed. SEM/EDS observation of the deposits suggested that the deposits were metallic aluminum and aluminum carbide produced by the reduction of the alumina component by C.

[実験例6]
(1)Y23成形体の作製
原料に平均粒径(D50)0.4μmの市販のY23粉末を使用し、金型を用いた一軸プレス成形にて直径20mm、厚さ8mmのプレス成形体を得た。プレス圧は200kgf/cm2とした。
[Experimental Example 6]
( 1 ) Preparation of Y2O3 compact Commercially available Y2O3 powder with an average particle size (D50) of 0.4 μm was used as the raw material, and a compact with a diameter of 20 mm and a thickness of 8 mm was obtained by uniaxial press molding using a mold . The pressing pressure was 200 kgf/ cm2 .

(2)離型シートの作製
実験例1と同様の方法でTaC離型シート(フラットシート)を作製した。
(2) Preparation of Release Sheet A TaC release sheet (flat sheet) was prepared in the same manner as in Experimental Example 1.

(3)ホットプレス焼成
(1)で作製したY23成形体の上下面に(2)で作製したTaC離型シートを積層した、3層構造体(TaC離型シート/Y23成形体/TaC離型シート)を図1の黒鉛炉10にて、N2中、焼成温度(最高到達温度)1950℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件でホットプレス焼成し、Y23焼結体を得た。焼成後、TaC離型シートとY23焼結体とは分離し、TaC離型シートとY23焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。
(3) Hot press sintering The TaC release sheet made in (2) is laminated on the upper and lower surfaces of the Y2O3 molded body made in (1), and the three-layer structure (TaC release sheet/ Y2O3 molded body/TaC release sheet) is hot press sintered in the graphite furnace 10 of Fig. 1 under the conditions of N2 , sintering temperature (maximum reaching temperature) 1950 ° C for 4 hours and surface pressure 200 kgf/ cm2 , to obtain Y2O3 sintered body. After sintering, TaC release sheet and Y2O3 sintered body are separated, and no reaction is observed between TaC release sheet and Y2O3 sintered body by visual observation.

(4)Y23焼結体の評価
23焼結体とTaC離型シートとの反応性を評価するため、実験例1と同様の方法でY23焼結体表面及びY23焼結体断面のSEM/EDS観察を実施した。その結果、Y23焼結体表面及びY23焼結体内部からTa、C成分は検出されず、焼成中にY23とTaC離型シートとが反応していないことが示された。
(4) Evaluation of Y2O3 sintered compact In order to evaluate the reactivity between Y2O3 sintered compact and TaC release sheet, SEM/EDS observation was carried out on the surface of Y2O3 sintered compact and the cross section of Y2O3 sintered compact in the same manner as in Experimental Example 1. As a result , Ta and C components were not detected on the surface of Y2O3 sintered compact and inside of Y2O3 sintered compact, indicating that Y2O3 and TaC release sheet do not react during firing.

[実験例7]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.3μmの市販の炭化ニオブ(NbC)粉末を使用した以外は、実験例6と同様の方法を用いてY23焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、NbC離型シートとY23焼結体とは分離し、NbC離型シートとY23焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、Y23焼結体表面、断面のSEM/EDS観察でも、焼結体表面及びY23焼結体内部からNb、C成分は検出されず、焼成中にY23とNbC離型シートとは反応していないことが示された。
[Experimental Example 7]
A Y 2 O 3 sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 6, except that a commercially available niobium carbide (NbC) powder with an average particle size (D50) of 2.3 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the NbC release sheet and the Y 2 O 3 sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the NbC release sheet and the Y 2 O 3 sintered body. In addition, Nb and C components were not detected from the surface of the sintered body or the inside of the Y 2 O 3 sintered body in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the Y 2 O 3 sintered body, indicating that Y 2 O 3 and the NbC release sheet did not react during firing.

[実験例8]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.2μmの市販の炭化タングステン(WC)粉末を使用した以外は、実験例6と同様の方法を用いてY23焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、Y23焼結体とWC離型シートとは固着していることが判明した。得られた3層構造体(WC離型シート/Y23焼結体/WC離型シート)に対し、板面と直交する方向で基板の中心部を通るように切断した。切断した試料に対してダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工にて断面を平滑化し、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げとした。得られた断面試料に対し、SEM/EDS装置(日本電子製、JSM-6390)を用いてWC離型シート/Y23焼結体界面周辺の観察を実施した。その結果、Y23焼結体/WC離型シート界面からY23焼結体内部の厚さ方向約7μmの範囲で微量のW、C成分が検出された。これらの結果から焼成中におけるY23とWC離型シートとはほとんど反応せず、WC離型シートは離型材として使用できることがわかった。しかし、焼成後にWC離型シートを分離するには加工が必要であること、WC成分がY23内部にわずかに拡散しており、拡散した領域を研削などで除去する必要があることが示された。
[Experimental Example 8]
A Y 2 O 3 sintered body was prepared using the same method as in Experimental Example 6, except that a commercially available tungsten carbide (WC) powder with an average particle size (D50) of 2.2 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, it was found that the Y 2 O 3 sintered body and the WC release sheet were adhered to each other after firing. The obtained three-layer structure (WC release sheet/Y 2 O 3 sintered body/WC release sheet) was cut so as to pass through the center of the substrate in a direction perpendicular to the plate surface. The cut sample was smoothed on the cross section by lapping using diamond abrasive grains, and was mirror-finished by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica. The obtained cross-sectional sample was observed around the WC release sheet/Y 2 O 3 sintered body interface using a SEM/EDS device (JSM-6390, manufactured by JEOL Ltd.). As a result, trace amounts of W and C components were detected in the range of about 7 μm in the thickness direction inside the Y2O3 sintered body from the Y2O3 sintered body/WC release sheet interface. These results show that Y2O3 and the WC release sheet hardly react with each other during firing, and that the WC release sheet can be used as a release material. However, it was shown that processing is required to separate the WC release sheet after firing, that the WC components are slightly diffused inside the Y2O3 , and that the diffused area needs to be removed by grinding or the like.

[実験例9]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.1μmの市販の炭化チタン(TiC)粉末を使用した以外は、実験例6と同様の方法を用いてY23焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、Y23焼結体とTiC離型シートとは固着していることが判明した。得られた3層構造体(TiC離型シート/Y23焼結体/TiC離型シート)に対し、板面と直交する方向で基板の中心部を通るように切断した。切断した試料に対してダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工にて断面を平滑化し、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨(CMP)により鏡面仕上げとした。得られた断面試料に対し、SEM/EDS装置(日本電子製、JSM-6390)を用いてTiC離型シート/Y23焼結体界面周辺の観察を実施した。その結果、Y23焼結体/TiC離型シート界面からY23焼結体内部の厚さ方向約9μmの範囲で微量のTi、C成分が検出された。これらの結果から焼成中におけるY23とTiC離型シートとはほとんど反応せず、TiC離型シートは離型材として使用できることがわかった。しかし、焼成後にTiC離型シートを分離するには加工が必要であること、TiC成分がY23内部にわずかに拡散しており、拡散した領域を研削などで除去する必要があることが示された。
[Experimental Example 9]
A Y 2 O 3 sintered body was prepared using the same method as in Experimental Example 6, except that a commercially available titanium carbide (TiC) powder with an average particle size (D50) of 2.1 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, it was found that the Y 2 O 3 sintered body and the TiC release sheet were fixed together after firing. The obtained three-layer structure (TiC release sheet/Y 2 O 3 sintered body/TiC release sheet) was cut so as to pass through the center of the substrate in a direction perpendicular to the plate surface. The cut sample was smoothed on the cross section by lapping using diamond abrasive grains, and was mirror-finished by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica. The obtained cross-sectional sample was observed around the TiC release sheet/Y 2 O 3 sintered body interface using a SEM/EDS device (JSM-6390, manufactured by JEOL Ltd.). As a result, trace amounts of Ti and C components were detected in the range of about 9 μm in the thickness direction inside the Y2O3 sintered body from the Y2O3 sintered body/TiC release sheet interface. These results show that Y2O3 and the TiC release sheet hardly react during firing, and that the TiC release sheet can be used as a release material. However, it was shown that processing is required to separate the TiC release sheet after firing, that the TiC component is slightly diffused inside the Y2O3 , and that the diffused area needs to be removed by grinding or the like.

[実験例10]
離型シートに市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL-400、日本カーボン製)を使用した以外は、実験例6と同様の方法を用いてY23焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、膨張黒鉛シートはY23焼結体との反応で消失していた。また、Y23焼結体は減肉しており、CとY23成分との反応物の形成が認められた。反応物のSEM/EDS観察を実施した結果、反応物はCによるY23成分の還元及び還元窒化によって生じた金属イットリウム、炭化イットリウム、窒化イットリウムであることが示唆された。
[Experimental Example 10]
A Y 2 O 3 sintered body was produced in the same manner as in Experimental Example 6, except that a commercially available graphite sheet (Nikafilm FL-400, manufactured by Nippon Carbon) was used as the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the expanded graphite sheet disappeared due to a reaction with the Y 2 O 3 sintered body. In addition, the Y 2 O 3 sintered body was thinned, and the formation of a reaction product between C and the Y 2 O 3 component was confirmed. As a result of SEM/EDS observation of the reaction product, it was suggested that the reaction product was metallic yttrium, yttrium carbide, and yttrium nitride generated by the reduction and reductive nitridation of the Y 2 O 3 component by C.

[実験例11]
(1)Si34成形体の作製
平均粒径(D50)0.7μmの市販のSi34粉末100質量部に対し、平均粒径(D50)0.6μmの市販のAl23粉末3質量部と、平均粒径(D50)0.4μmの市販のY23粉末5質量部を焼結助剤として添加した後、エタノール中で24時間ポットミル混合した。得られたスラリーを乾燥後、#100の篩で篩通しし、金型を用いた一軸プレス成形にて直径20mm、厚さ8mmのプレス成形体を得た。プレス圧は200kgf/cm2とした。
[Experimental Example 11]
(1) Preparation of Si3N4 compact 100 parts by mass of commercially available Si3N4 powder with an average particle size (D50) of 0.7 μm were added with 3 parts by mass of commercially available Al2O3 powder with an average particle size (D50) of 0.6 μm and 5 parts by mass of commercially available Y2O3 powder with an average particle size (D50) of 0.4 μm as sintering aids, and then mixed in ethanol for 24 hours using a pot mill. The resulting slurry was dried, sieved through a #100 sieve, and a press compact with a diameter of 20 mm and a thickness of 8 mm was obtained by uniaxial press molding using a mold. The pressing pressure was 200 kgf/ cm2 .

(2)離型シートの作製
平均粒径(D50)1.6μmの市販の炭化タンタル(TaC)粉末100質量部に対し、アクリルバインダー(オリコックス#2434T、共栄社化学製)3.2質量部と、可塑剤としてフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOP、ジェイ・プラス製)1.3質量部と、分散剤としてポリエーテルエステル酸アミン(DA-234、楠本化成製)0.2質量部と、分散媒としてキシレン及び1-ブタノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが200μmとなるようにテープ成形し、成形シートを得た。この成形シートを、アルミナセッターで挟んだ状態で脱脂炉中に入れ、窒素中500℃で6時間の条件で脱脂を行い、Si34成形体をホットプレス焼成する際に用いるTaC離型シート(フラットシート)とした。
(2) Preparation of release sheet 100 parts by mass of commercially available tantalum carbide (TaC) powder with an average particle size (D50) of 1.6 μm was mixed with 3.2 parts by mass of acrylic binder (Orikox #2434T, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 1.3 parts by mass of bis(2-ethylhexyl) phthalate (DOP, manufactured by J-Plus Co., Ltd.) as a plasticizer, 0.2 parts by mass of polyether ester acid amine (DA-234, manufactured by Kusumoto Chemical Co., Ltd.) as a dispersant, and xylene and 1-butanol as a dispersion medium. The amount of the dispersion medium was adjusted so that the slurry viscosity was 20000 cP. The slurry thus prepared was tape-molded onto a PET film by the doctor blade method so that the thickness after drying was 200 μm, to obtain a molded sheet. This molded sheet was sandwiched between alumina setters and placed in a degreasing furnace, where it was degreased in nitrogen at 500° C. for 6 hours to produce a TaC release sheet (flat sheet) to be used when hot-pressing the Si 3 N 4 molded body.

(3)ホットプレス焼成
(1)で作製したSi34成形体の上下面に(2)で作製したTaC離型シートを積層した3層構造体(TaC離型シート/Si34成形体/TaC離型シート)を図1の黒鉛炉10にて、窒素中、焼成温度(最高到達温度)1800℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件でホットプレス焼成し、Si34焼結体を得た。焼成後、TaC離型シートとSi34焼結体とは分離し、TaC離型シートとSi34焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。
(3) Hot press sintering The three-layer structure (TaC release sheet/Si 3 N 4 compact/TaC release sheet ) that is laminated on the upper and lower surfaces of the Si 3 N 4 compact made in (1) and the TaC release sheet made in (2) is hot press sintered in the graphite furnace 10 of Fig. 1 under the conditions of sintering temperature (maximum reaching temperature) 1800 ° C in nitrogen, 4 hours, and surface pressure 200 kgf / cm 2, to obtain Si 3 N 4 sintered body. After sintering, TaC release sheet and Si 3 N 4 sintered body are separated, and no reaction is observed between TaC release sheet and Si 3 N 4 sintered body by visual observation.

(4)Si34焼結体の評価
Si34焼結体とTaC離型シートとの反応性を評価するため、実験例1と同様の方法でSi34焼結体表面及びSi34焼結体断面のSEM/EDS観察を実施した。その結果、Si34焼結体表面及びSi34焼結体内部からTa、C成分が検出されず、焼成中にSi34及び助剤成分であるAl23、Y23とTaC離型シートとが反応していないことが示された。
(4) Evaluation of Si3N4 sintered body In order to evaluate the reactivity of Si3N4 sintered body with TaC release sheet, the surface of Si3N4 sintered body and the cross section of Si3N4 sintered body are observed by SEM/ EDS in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, Ta and C components are not detected from the surface of Si3N4 sintered body and the inside of Si3N4 sintered body , and it is shown that Si3N4 and auxiliary components Al2O3, Y2O3 do not react with TaC release sheet during firing.

[実験例12]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.3μmの市販の炭化ニオブ(NbC)粉末を使用した以外は、実験例11と同様の方法を用いてSi34焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、NbC離型シートとSi34焼結体とは分離し、NbC離型シートとSi34焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、Si34焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Nb、C成分は検出されず焼成中にSi34及び助剤成分であるAl23、Y23とNbC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 12]
A Si 3 N 4 sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 11, except that a commercially available niobium carbide (NbC) powder with an average particle size (D50) of 2.3 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the NbC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the NbC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body. In addition, Nb and C components were not detected in the SEM/EDS observation of the surface and cross section of the Si 3 N 4 sintered body, indicating that Si 3 N 4 and the auxiliary components Al 2 O 3 and Y 2 O 3 did not react with the NbC release sheet during firing.

[実験例13]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.2μmの市販の炭化タングステン(WC)粉末を使用した以外は、実験例11と同様の方法を用いてSi34焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、WC離型シートとSi34焼結体とは分離し、WC離型シートとSi34焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、Si34焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、W、C成分は検出されず焼成中にSi34及び助剤成分であるAl23、Y23とWC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 13]
A Si 3 N 4 sintered body was prepared using the same method as in Experimental Example 11, except that a commercially available tungsten carbide (WC) powder with an average particle size (D50) of 2.2 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the WC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the WC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body. In addition, W and C components were not detected in the SEM/EDS observation of the surface and cross section of the Si 3 N 4 sintered body, indicating that Si 3 N 4 and the auxiliary components Al 2 O 3 and Y 2 O 3 did not react with the WC release sheet during firing.

[実験例14]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.1μmの市販の炭化チタン(TiC)粉末を使用した以外は、実験例11と同様の方法を用いてSi34焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、TiC離型シートとSi34焼結体とは分離し、TiC離型シートとSi34焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、Si34焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Ti、C成分は検出されず焼成中にSi34及び助剤成分であるAl23、Y23とTiC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 14]
A Si 3 N 4 sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 11, except that a commercially available titanium carbide (TiC) powder with an average particle size (D50) of 2.1 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the TiC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the TiC release sheet and the Si 3 N 4 sintered body. In addition, Ti and C components were not detected in the SEM/EDS observation of the surface and cross section of the Si 3 N 4 sintered body, indicating that Si 3 N 4 and the auxiliary components Al 2 O 3 and Y 2 O 3 did not react with the TiC release sheet during firing.

[実験例15]
離型シートに市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL-400、日本カーボン製)を使用した以外は、実験例11と同様の方法を用いてSi34焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、膨張黒鉛シートとSi34焼結体とは分離しなかった。膨張黒鉛シートの一部はSi34焼結体中の焼結助剤であるAl23およびY23との反応で消失しており、CとAl23およびY23成分との反応物の形成が認められた。反応物のSEM/EDS観察を実施した結果、反応物は金属アルミニウム、炭化アルミニウム、金属イットリウム、炭化イットリウムであることが示唆された。
[Experimental Example 15]
A Si 3 N 4 sintered body was prepared in the same manner as in Experimental Example 11, except that a commercially available graphite sheet (Nicafilm FL-400, manufactured by Nippon Carbon) was used as the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, the expanded graphite sheet and the Si 3 N 4 sintered body were not separated after firing. A part of the expanded graphite sheet was lost due to the reaction with Al 2 O 3 and Y 2 O 3 , which are sintering aids in the Si 3 N 4 sintered body, and the formation of a reaction product between C and the Al 2 O 3 and Y 2 O 3 components was recognized. As a result of carrying out SEM/EDS observation of the reaction product, it was suggested that the reaction product was metallic aluminum, aluminum carbide, metallic yttrium, and yttrium carbide.

[実験例16]
(1)SiC成形体の作製
平均粒径(D50)0.7μmの市販のSiC粉末100質量部に対し、平均粒径(D50)0.5μmの市販のAlN粉末18質量部と、平均粒径(D50)0.4μmの市販のY23粉末12質量部を焼結助剤として添加した後、エタノール中で24時間ポットミル混合した。得られたスラリーを乾燥後、#100の篩で篩通しし、金型を用いた一軸プレス成形にて直径20mm、厚さ8mmのプレス成形体を得た。プレス圧は200kgf/cm2とした。
[Experimental Example 16]
(1) Preparation of SiC molded body 100 parts by mass of commercially available SiC powder with an average particle size (D50) of 0.7 μm were added with 18 parts by mass of commercially available AlN powder with an average particle size (D50) of 0.5 μm and 12 parts by mass of commercially available Y 2 O 3 powder with an average particle size (D50) of 0.4 μm as sintering aids, and then mixed in ethanol for 24 hours using a pot mill. The resulting slurry was dried, sieved through a #100 sieve, and a press molded body with a diameter of 20 mm and a thickness of 8 mm was obtained by uniaxial press molding using a mold. The pressing pressure was 200 kgf/cm 2 .

(2)離型シートの作製
平均粒径(D50)1.6μmの市販の炭化タンタル(TaC)粉末100質量部に対し、アクリルバインダー(オリコックス#2434T、共栄社化学製)3.2質量部と、可塑剤としてフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOP、ジェイ・プラス製)1.3質量部と、分散剤としてポリエーテルエステル酸アミン(DA-234、楠本化成製)0.2質量部と、分散媒としてキシレン及び1-ブタノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが200μmとなるようにテープ成形し、成形シートを得た。この成形シートを、アルミナセッターで挟んだ状態で脱脂炉中に入れ、窒素中500℃で6時間の条件で脱脂を行い、SiC成形体をホットプレス焼成する際に用いるTaC離型シート(フラットシート)とした。
(2) Preparation of release sheet 100 parts by mass of commercially available tantalum carbide (TaC) powder with an average particle size (D50) of 1.6 μm was mixed with 3.2 parts by mass of acrylic binder (Orikox #2434T, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 1.3 parts by mass of bis(2-ethylhexyl) phthalate (DOP, manufactured by J-Plus Co., Ltd.) as a plasticizer, 0.2 parts by mass of polyether ester acid amine (DA-234, manufactured by Kusumoto Chemical Co., Ltd.) as a dispersant, and xylene and 1-butanol as a dispersion medium. The amount of the dispersion medium was adjusted so that the slurry viscosity was 20000 cP. The slurry thus prepared was tape-molded onto a PET film by the doctor blade method so that the thickness after drying was 200 μm, to obtain a molded sheet. This molded sheet was sandwiched between alumina setters and placed in a degreasing furnace, where it was degreased in nitrogen at 500° C. for 6 hours to produce a TaC release sheet (flat sheet) to be used when hot-pressing the SiC molded body.

(3)ホットプレス焼成
(1)で作製したSiC成形体の上下面に(2)で作製したTaC離型シートを積層した3層構造体(TaC離型シート/SiC成形体/TaC離型シート)を図1の黒鉛炉10にて、アルゴン中、焼成温度(最高到達温度)2000℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件でホットプレス焼成し、SiC焼結体を得た。焼成後、TaC離型シートとSiC焼結体とは分離し、TaC離型シートとSiC焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。
(3) Hot press sintering The three-layer structure (TaC release sheet/SiC compact/TaC release sheet) that is laminated on the upper and lower surfaces of the SiC compact made in (1) and the TaC release sheet made in (2) is hot press sintered in the graphite furnace 10 of Fig. 1 under the conditions of sintering temperature (maximum reaching temperature) 2000 ° C for 4 hours and surface pressure 200 kgf / cm 2 in argon, and obtain SiC sintered body. After sintering, TaC release sheet and SiC sintered body are separated, and no reaction is observed between TaC release sheet and SiC sintered body by visual observation.

(4)SiC焼結体の評価
SiC焼結体とTaC離型シートとの反応性を評価するため、実験例1と同様の方法でSiC焼結体表面及びSiC焼結体断面のSEM/EDS観察を実施した。その結果、SiC焼結体表面及びSiC焼結体内部からTa、C成分が検出されず、焼成中にSiC及び助剤成分であるAlN、Y23とTaC離型シートとが反応していないことが示された。
(4) Evaluation of SiC sintered body In order to evaluate the reactivity between SiC sintered body and TaC release sheet, SEM/EDS observation was carried out on the surface of SiC sintered body and the cross section of SiC sintered body in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, Ta and C components were not detected on the surface of SiC sintered body and inside of SiC sintered body, and it was shown that SiC and auxiliary components AlN and Y2O3 did not react with TaC release sheet during firing.

[実験例17]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.3μmの市販の炭化ニオブ(NbC)粉末を使用した以外は、実験例16と同様の方法を用いてSiC焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、NbC離型シートとSiC焼結体とは分離し、NbC離型シートとSiC焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、SiC焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Nb、C成分は検出されず焼成中にSiC及び助剤成分であるAlN、Y23とNbC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 17]
A SiC sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 16, except that a commercially available niobium carbide (NbC) powder with an average particle size (D50) of 2.3 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the NbC release sheet and the SiC sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the NbC release sheet and the SiC sintered body. In addition, Nb and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the SiC sintered body, indicating that SiC and the auxiliary components AlN and Y 2 O 3 did not react with the NbC release sheet during firing.

[実験例18]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.2μmの市販の炭化タングステン(WC)粉末を使用した以外は、実験例16と同様の方法を用いてSiC焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、WC離型シートとSiC焼結体とは分離し、WC離型シートとSiC焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、SiC焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、W、C成分は検出されず焼成中にSiC及び助剤成分であるAlN、Y23とWC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 18]
A SiC sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 16, except that a commercially available tungsten carbide (WC) powder with an average particle size (D50) of 2.2 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the WC release sheet and the SiC sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the WC release sheet and the SiC sintered body. In addition, W and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the SiC sintered body, indicating that SiC and the auxiliary components AlN and Y 2 O 3 did not react with the WC release sheet during firing.

[実験例19]
離型シートの原料に平均粒径(D50)2.1μmの市販の炭化チタン(TiC)粉末を使用した以外は、実験例16と同様の方法を用いてSiC焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、TiC離型シートとSiC焼結体とは分離し、TiC離型シートとSiC焼結体との間で目視上反応した様子は認められなかった。また、SiC焼結体表面及び断面のSEM/EDS観察でも、Ti、C成分は検出されず焼成中にSiC及び助剤成分であるAlN、Y23とTiC離型シートとが反応していないことが示された。
[Experimental Example 19]
A SiC sintered body was produced using the same method as in Experimental Example 16, except that a commercially available titanium carbide (TiC) powder with an average particle size (D50) of 2.1 μm was used as the raw material for the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, after firing, the TiC release sheet and the SiC sintered body were separated, and no visible reaction was observed between the TiC release sheet and the SiC sintered body. In addition, Ti and C components were not detected in SEM/EDS observation of the surface and cross section of the SiC sintered body, indicating that SiC and the auxiliary components AlN and Y 2 O 3 did not react with the TiC release sheet during firing.

[実験例20]
離型シートに市販のグラファイトシートである膨張黒鉛シート(ニカフィルムFL-400、日本カーボン製)を使用した以外は、実験例16と同様の方法を用いてSiC焼結体を作製し、反応性を評価した。その結果、焼成後、膨張黒鉛シートとSiC焼結体とは分離しなかった。膨張黒鉛シートの一部はSiC焼結体中の焼結助剤であるY23との反応で消失しており、CとY23成分との反応物の形成が認められた。反応物のSEM/EDS観察を実施した結果、反応物は金属イットリウム、炭化イットリウムであることが示唆された。
[Experimental Example 20]
A SiC sintered body was produced in the same manner as in Experimental Example 16, except that an expanded graphite sheet (Nikafilm FL-400, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.), which is a commercially available graphite sheet, was used as the release sheet, and the reactivity was evaluated. As a result, the expanded graphite sheet and the SiC sintered body were not separated after firing. A part of the expanded graphite sheet disappeared due to a reaction with Y 2 O 3 , which is a sintering aid in the SiC sintered body, and the formation of a reaction product between C and the Y 2 O 3 component was confirmed. SEM/EDS observation of the reaction product suggested that the reaction product was metallic yttrium and yttrium carbide.

本出願は、2019年11月28日に出願された日本国特許出願第2019-215374号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2019-215374, filed on November 28, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

本発明は、酸化物含有セラミック焼結体をホットプレス焼成する場合に利用可能である。 The present invention can be used when hot press firing oxide-containing ceramic sintered bodies.

10 黒鉛炉、12 黒鉛モールド、14 黒鉛スリーブ、16 セラミック成形体、18 離型シート、20 黒鉛スペーサ、22 黒鉛パンチ。 10 Graphite furnace, 12 graphite mold, 14 graphite sleeve, 16 ceramic molding, 18 release sheet, 20 graphite spacer, 22 graphite punch.

Claims (9)

(a)酸化物含有セラミック焼結体に焼成する前の酸化物含有セラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記酸化物含有セラミック成形体を一対の離型シートで挟んでホットプレス焼成炉内に配置し、前記一対の離型シートを介して前記酸化物含有セラミック成形体を一対のパンチで加圧しながらホットプレス焼成して前記酸化物含有セラミック焼結体を得る工程と、
を含むセラミック焼結体の製法であって、
前記離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物で形成される、
酸化物含有セラミック焼結体の製法。
(a) preparing an oxide-containing ceramic molded body before being fired into an oxide-containing ceramic sintered body;
(b) sandwiching the oxide-containing ceramic compact between a pair of release sheets and placing it in a hot press sintering furnace, and hot press sintering the oxide-containing ceramic compact while pressing it with a pair of punches through the pair of release sheets to obtain the oxide-containing ceramic sintered compact;
A method for producing a ceramic sintered body comprising:
The release sheet is formed of a carbide of at least one element selected from the group consisting of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table.
Method for producing oxide-containing ceramic sintered bodies.
前記離型シートは、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成される、
請求項1に記載の酸化物含有セラミック焼結体の製法。
The release sheet is formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC and NbC,
A method for producing the oxide-containing ceramic sintered body according to claim 1.
前記離型シートの厚みは、0.1mm以上5mm以下である、
請求項1又は2に記載の酸化物含有セラミック焼結体の製法。
The thickness of the release sheet is 0.1 mm or more and 5 mm or less.
A method for producing the oxide-containing ceramic sintered body according to claim 1 or 2.
前記工程(b)では、前記離型シートと前記パンチとの間にスペーサを介在させる、
請求項1~3のいずれか1項に記載の酸化物含有セラミック焼結体の製法。
In the step (b), a spacer is interposed between the release sheet and the punch.
A method for producing the oxide-containing ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 3.
前記離型シートは、離型シート原料粉末、バインダー及び分散媒を含むスラリーをシート状に成形したあと脱脂したものである、
請求項1~4のいずれか1項に記載の酸化物含有セラミック焼結体の製法。
The release sheet is obtained by forming a slurry containing a release sheet raw material powder, a binder, and a dispersion medium into a sheet shape and then degreasing the same.
A method for producing the oxide-containing ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 4.
前記離型シート原料粉末の粒径は、0.1μm以上10μm以下である、
請求項5に記載の酸化物含有セラミック焼結体の製法。
The particle size of the release sheet raw material powder is 0.1 μm or more and 10 μm or less.
A method for producing the oxide-containing ceramic sintered body according to claim 5.
酸化物含有セラミック焼結体をホットプレス焼成する際に用いられる離型シートであって、
前記離型シートは、周期表の4族、5族及び6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種類の元素の炭化物で形成される、
離型シート。
A release sheet used when hot-pressing an oxide-containing ceramic sintered body,
The release sheet is formed of a carbide of at least one element selected from the group consisting of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table.
Release sheet.
前記離型シートは、WC、TiC、TaC及びNbCからなる群より選ばれる少なくとも1種類の化合物で形成される、
請求項7に記載の離型シート。
The release sheet is formed of at least one compound selected from the group consisting of WC, TiC, TaC and NbC,
The release sheet according to claim 7.
前記離型シートの厚みは、0.1mm以上5mm以下である、
請求項7又は8に記載の離型シート。
The thickness of the release sheet is 0.1 mm or more and 5 mm or less.
The release sheet according to claim 7 or 8.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338370A (en) 2001-05-10 2002-11-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Sintering mold of pressurized sintering device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879872A (en) * 1981-11-07 1983-05-13 住友電気工業株式会社 Hot pressing method for non-oxide ceramics
JP4388041B2 (en) * 2006-07-31 2009-12-24 東洋炭素株式会社 Release sheet and usage of release sheet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338370A (en) 2001-05-10 2002-11-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Sintering mold of pressurized sintering device
JP2018065706A (en) 2016-10-17 2018-04-26 旭硝子株式会社 Method for producing conductive mayenite compound and sintered compact of conductive mayenite compound

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