これらをマスターすれば、高密度アルミナセラミックの焼結も可能になります！
アルミナセラミックス高絶縁性、高断熱性、耐腐食性、高硬度などの利点を有し、るつぼ、エンジン点火プラグ、高温耐火物、熱電対ケース、絶縁基板、シールリング、工具金型などの製造に幅広く使用されています。
さらに近年、製造レベルの向上に伴い、アルミナセラミックス光学分野でも好まれています。アルミナセラミックスは、十分に緻密化すると光透過率が大幅に向上し、半透明になります。そのため、高圧ナトリウムランプの発光管、赤外線光学部品、マイクロ波集積回路の基板などのデバイスの製造において、単結晶サファイアの代替として使用することができます。さらに、密度の増加は、機械的特性も向上させます。アルミナセラミックス。
高密度化はガスを排出するプロセスです。
セラミック材料には気孔が一般的に存在し、セラミックスの緻密化プロセスとは、実際には気孔数が連続的に減少するプロセスです。焼結プロセスの違いにより、気孔がセラミック材料内部に残存する形態は大きく分けて2つあります。1つはセラミック粒子内部に存在する場合、もう1つは粒子の粒界に位置する場合です。
したがって、密度を向上させるには主に2つのアプローチがあると考えられています。アルミナセラミックスまず、焼結温度を高くしたり、還元雰囲気にしたりすることで、セラミックス中の原子は高温でも容易に拡散し、焼結が促進されます。同時に、セラミックス中のガス相は粒子から容易に拡散するため、焼結過程において緻密なセラミックスが形成されます。次に、添加剤を用いることでセラミックスの緻密化を向上させることができます。
また、実際の生産においては、原材料の選択や製造プロセスもアルミナセラミックスの緻密化に影響を与える重要なポイントとなります。
原材料：高純度・超微粒子アルミナを厳選。
1.高純度アルミナ粉末を選定します。
セラミック粉末の製造工程では、不純物の混入は避けられません。これらの不純物に含まれる有機不純物は焼結過程で燃焼除去されますが、緻密化過程で不規則な気孔が形成されます。無機不純物は、高温段階でセラミック粉末と反応したり、マトリックス内に残留して微小亀裂を形成したりする可能性があります。これらの不純物に起因する微細構造欠陥は、セラミック粉末の緻密化に重大な影響を及ぼすことは避けられません。アルミナセラミックスそのため、高純度Al₂O₃粉末を使用することは、アルミナセラミックス優れた特性を備えています。
2.アルミナ粉末の粒子サイズを小さくします。
粒子が細かくなるほど、焼結時間は短くなります。これは、粒子が細かくなるほど粒子間の接触が密になるためです。焼結中、拡散経路が短くなると同時に、焼結の駆動力である表面エネルギーも大きくなります。超微粉製造技術の登場により、セラミック材料の焼結温度を低減し、製品の微細構造を改善し、材料の機械的特性（硬度、強度、靭性、耐摩耗性など）を向上させる新たな方法が開拓されました。
しかし、極微粉末粒子の表面エネルギーは比較的大きいため、高温焼結プロセス中に粒子が急激に成長したり、異常成長したりする。同時に、極微粉末の表面は比較的高い活性を示すため、不純物を吸着しやすく、結果として不純な粉末となり、成形プロセスをより困難にする。そのため、高密度セラミックスの製造に用いられる粉末材料は、一般的に0.1μm～1μmの粒子径範囲のものが選択される。
混合材料の均一性
焼結温度を下げるためにアルミナセラミックス焼結前に粉末材料に適切な添加剤を添加する必要があります。そのため、材料の混合レベルもセラミック焼結体に影響を与える重要な要素です。材料混合の目的は、粉末の組成を均一にすることです。組成分布が均一でない場合、局所的な組成が全体の比率からずれてしまいます。局所的に添加剤が少なくなり、アルミナは低温で焼結しにくくなります。添加剤が多い領域では融点が低くなり、液相が現れやすくなり、粒子が急速に成長します。最終的には、製品の微細構造が不均一になり、密度が低下します。
合理的な成形方法
成形は焼結プロセスと焼結体の性能に直接影響を与える重要なプロセスの一つです。関連する実験では、同じ焼結温度で、成形体の相対密度が高いほど、対応する焼結体の相対密度も高くなることが確認されています。したがって、より高い密度を確保するために、一般的に比較的大きな成形圧力が適用されます。現在、高性能の成形方法は、アルミナセラミックス乾式法と湿式法の2種類に分けられます。