專利名稱：氧化鋁燒結(jié)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化鋁燒結(jié)體及其制造方法。所述氧化鋁燒結(jié)體適于主要與腐蝕性溶液和氣體接觸、因而要求耐腐蝕的那些元件，或者半導(dǎo)體生產(chǎn)中易受器械的塵埃粘或吸附影響的產(chǎn)品，器械如包括清潔、傳遞和表面加工硅晶片的操作中使用的真空卡盤、小鑷子(pincette)、以及機(jī)械手(hands)；或者要求無孔洞的產(chǎn)品，例如，硬盤基片和磁頭襯底等等的材料，各種工業(yè)反射鏡等等的材料，用于人造牙齒、人造股骨頭等等的生物陶瓷材料。
作為半導(dǎo)體制造過程中的組件，為了避免金屬元素混入硅晶片并造成沾污，一般使用陶瓷材料。通常用氧化鋁和碳化硅的燒結(jié)體作這種陶瓷材料。生命體中考慮到將金屬混入、耐磨性等等，氧化鋁和氧化鋯的燒結(jié)體還可用作例如人造牙齒、人造股骨頭和人造Nee的生物陶瓷。
以前申請文件中如氧化鋁或碳化硅的傳統(tǒng)原料粉末存在一個(gè)問題，即該粉末包含初始顆粒為0.5微米或更小的精細(xì)顆粒，并且它是橢球體狀的或者表面有裂縫的不均勻粉末。此外，各顆粒的內(nèi)部也是非均質(zhì)的且有大量的缺陷。該粉末的顆粒尺寸分布寬，并且包含大量粗糙的聚集顆粒。這就造成在燒結(jié)過程中形成孔洞。作為減少孔洞方法，添加一些燒結(jié)劑是已經(jīng)很常見方法。然而不能獲得具有足夠高燒制密度且孔洞較少的燒結(jié)體。
用作半導(dǎo)體制造體系組件的陶瓷燒結(jié)體產(chǎn)品，其將與硅晶片接觸的部分被鏡面拋光。用常規(guī)原料粉末制造的陶瓷燒結(jié)體產(chǎn)品，存在例如粘附于該燒結(jié)體孔洞、或者孔洞邊緣的塵埃等等外來物質(zhì)損毀該晶片的問題。
此外，當(dāng)帶有大量孔洞的陶瓷燒結(jié)體支撐的硅晶片經(jīng)受如熱處理或等離子體刻蝕等加工時(shí)，這將使顆粒孔洞附近的陶瓷中脫落或者如鈉的雜質(zhì)從孔洞附近的陶瓷中洗脫，以致發(fā)生沾污晶片的問題。
隨著半導(dǎo)體裝置取得更高密度和更高集成性的進(jìn)展，以上問題變得更為重要。因此，已需要高純度和高密度并且孔洞更少的燒結(jié)體。
另外，在如人造牙齒、人造股骨頭和人造Nee的生物陶瓷中，與其成對使用的陶瓷材料或者聚合物材料被拋光表面中的孔洞邊緣磨損。這導(dǎo)致形成微細(xì)顆粒以致引起人體疼痛。此外，這些孔洞變成斷裂的開始點(diǎn)以致燒結(jié)體的強(qiáng)度和產(chǎn)品的可靠性下降。
為了解決這些問題，在日本公開特許公報(bào)No.9-2864中公開了抗等離子體氟氧化鋁陶瓷及其制造方法。在日本公開特許公報(bào)No.9-2864中，公開了以0.3～0.7重量％大量添加氧化硅和氧化鈣以降低未燒結(jié)顆粒的面積％。因此，仍存在在熱水、酸溶液或堿溶液中的耐腐蝕問題。此外，眾所周知，能夠通過熱等靜壓壓制獲得有少量孔洞的燒結(jié)體。但是，工業(yè)上仍存在需要在高溫和高壓下燒結(jié)的問題。
本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過采用特定的氧化鋁粉末作為原料并在大氣中煅燒所述的氧化鋁，能夠獲得孔洞極少的高純度氧化鋁燒結(jié)體，且其生產(chǎn)率高，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及(1)制造多晶氧化鋁燒結(jié)體的方法，其包括下列步驟使氧化鋁粉末經(jīng)受超聲輻照、不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌、或者超聲波輻照和不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，得到分散在溶劑中的淤漿；將所述淤漿干燥并成形以制造一種模制體；然后在1400～1800℃溫度下在空氣氣氛中燒結(jié)所述生坯(green body)；其中純度為99.99重量％或更高的所述氧化鋁粉末包括表面基本上無裂縫的多面體顆粒，并包括多面體狀的α氧化鋁顆粒；其D/H比為0.5或更高至3.0或更低，這里D表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格(hexagonal close packedlattice)的六方點(diǎn)格晶面(hexagonal lattice plane)平行的最大顆粒直徑，H表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格的六方點(diǎn)格晶面垂直的最大顆粒直徑；其數(shù)均顆粒尺寸為0.1微米或更高至1.0微米或更低；其D90/D10比值為7或更低，其中D10和D90分別是從累積顆粒尺寸分布的最小顆粒一側(cè)至10％累積直徑和90％累積直徑處的顆粒尺寸。
另外，本發(fā)明涉及(1)所描述的方法，其中加燒結(jié)助劑的氧化鋁粉末經(jīng)超聲輻照、不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，或者超聲輻照和不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，得到分散在溶劑中的淤漿。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明。
本發(fā)明中，作為原料的氧化鋁粉末是純度99.99％或更高、表面基本上無裂縫的氧化鋁，并且用5-微米-篩目過濾器進(jìn)行濕篩分時(shí)，篩子中的殘留物的量為100ppm或更低。氧化鋁粉末包括多面體狀的α氧化鋁顆粒；其D/H比為0.5或更高至3.0或更低，優(yōu)選為0.8或更高至1.5或更低，這里D表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格的六方點(diǎn)格晶面平行的最大顆粒直徑，H表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格的六方點(diǎn)格晶面垂直的最大顆粒直徑。該α氧化鋁顆粒的數(shù)均顆粒尺寸為0.1微米或更高至1.0微米或更低，優(yōu)選為0.2微米或更高至0.7微米或更低，此外，該α氧化鋁顆粒的表示顆粒尺寸分布的D90/D10比值為7或更低，其中D10和D90分別是從累積顆粒尺寸分布的最小顆粒一側(cè)10％累積直徑和90％累積直徑處的顆粒尺寸。
上述氧化鋁粉末的例子包括通過煅燒過渡氧化鋁(transition alumina)獲得的α氧化鋁粉末、或者通過在含有氯化氫的空氣中熱處理能夠被轉(zhuǎn)變?yōu)檫^渡氧化鋁的氧化鋁粉末。通過如日本公開特許公報(bào)平成6-191836中所描述的方法，能夠獲得α氧化鋁粉末。
當(dāng)作為原料的氧化鋁粉末初始顆粒的平均顆粒尺寸超過1.0微米時(shí)，燒結(jié)度降低，導(dǎo)致殘留在燒結(jié)體中孔的數(shù)目增加。另外，當(dāng)顆粒的尺寸分布不象上述的那樣窄時(shí)，在生坯中顆粒的排布就不能變均勻以致引起顆粒的局部增長，從而導(dǎo)致殘留孔數(shù)目的增加。此外，當(dāng)氧化鋁的純度低于99.99重量％時(shí)，這可能成為引起雜質(zhì)混入半導(dǎo)體產(chǎn)品的一種因素，或者使顆粒由于雜質(zhì)而進(jìn)行異常成長，導(dǎo)致殘留孔洞數(shù)目增加。
另外，在初始顆粒尺寸為0.1微米或更小的氧化鋁粉末中，顆粒間的相互作用強(qiáng)以致形成導(dǎo)致孔洞數(shù)目增加的顆粒聚集體。
作為本發(fā)明的原料，氧化鋁初始顆粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選為0.2微米或更大到0.7微米或更小。
本發(fā)明氧化鋁原料的例子包括由Sumitomo Chemical Co.制造的SUMICORUNDUM的AA02(初始顆粒尺寸為0.2微米)，AA03(初始顆粒尺寸為0.3微米)，AA04(初始顆粒尺寸為0.4微米)，AA07(初始顆粒尺寸為0.7微米)。它們的純度全都為99.99重量％或更高。
此外，當(dāng)用作原料的氧化鋁粉末純度為99.99重量％或更高時(shí)，所述氧化鋁粉末可能含有少于0.01重量％的鋁以外其它元素的氧化物或鹽，或者含有不損害本發(fā)明氧化鋁燒結(jié)體性能的含量小于1重量份的例如水、有機(jī)物和鹵族元素物質(zhì)，通過在1000℃或1000℃以下加熱，能夠從原料中除去它們。
將上述高純度的氧化鋁粉末用作原料，能夠達(dá)到生坯中顆粒排列均勻、燒制密度高、以及在整個(gè)燒結(jié)體中顆粒成長均勻進(jìn)行。這能夠減少燒結(jié)體晶粒(grains)中遺留的孔洞，或者晶粒的邊界(grains boundaries)。此外，將不發(fā)生因原料中雜質(zhì)導(dǎo)致的顆粒局部異常成長，并因此將不留孔洞。因此，能夠獲得3.970克/平方厘米或更高的高燒制密度。此外，如果為了獲得更高的燒制密度，則添加燒結(jié)劑。這會阻止為了除去孔洞的燒結(jié)最終階段中晶粒邊界的成長，這一類作用的效果是，能夠獲得3.975克/立方厘米或更高的高燒制密度。
燒結(jié)劑的例子包括選自堿土金屬化合物和硅化合物中的一種或更多種化合物。堿土金屬化合物和硅化合物的例子包括它們的氧化物、硝酸鹽、乙酸鹽、氫化物、氯化物和醇鹽。然而，只要?dú)夥罩械臒Y(jié)期間能夠在1200℃或更低溫度下變?yōu)檠趸铮瑒t它們并不限于這些例子。堿土金屬的具體例子包括Mg、Ca、Sr和Ba。作為燒結(jié)劑，優(yōu)選鎂化合物并更優(yōu)選硝酸鎂。其添加量按照氧化物計(jì)一般為10ppm或更多到2000ppm或更少，并優(yōu)選10ppm或更多至700ppm或更少。在氣氛中的燒結(jié)期間，上述化合物的每一種均變?yōu)檠趸?，并發(fā)揮其燒結(jié)劑的作用。當(dāng)根據(jù)其用途，需要氧化鋁純度為99.99重量％或更高的燒結(jié)體時(shí)，向氧化鋁粉末中添加燒結(jié)劑，其加入量按照氧化物計(jì)為10ppm或更多至150ppm或更少，更優(yōu)選10ppm或更多至70ppm或更少。
以下將描述淤漿的制造方法。首先，上述的氧化鋁原料粉末、溶劑和分散劑以適當(dāng)?shù)谋壤ㄟ^機(jī)械攪拌和混合摻合。在此步驟中，已通常并廣泛使用采用研磨介質(zhì)的混合方法，例如使用一般稱作球磨機(jī)、振動(dòng)研磨機(jī)、珠磨機(jī)(pearlmill)、磨碎機(jī)等等裝置的研磨方法。然而，本發(fā)明淤漿制造方法的特征在于，本發(fā)明中作為原料的氧化鋁粉末凝聚程度低，并具有均勻一致的顆粒形狀和顆粒尺寸。因此通過超聲池從外部以超聲波輻照，或者通過超聲勻漿器以超聲波輻照，能夠分散氧化鋁粉末形成均勻的淤漿。在避免混合鋁以外的氧化物或鹽方面，優(yōu)選不使用例如陶瓷球介質(zhì)的分散方法。至于超聲波的輻照能力，當(dāng)池體積為40升的情況下優(yōu)選10 kHz或更高，更優(yōu)選25 kHz或更高。攪拌和混合的時(shí)間取決于淤漿的體積。例如，當(dāng)淤漿的量為10升時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行30分鐘或更長時(shí)間的攪拌和混合。將原料粉末充分分散，然后將有機(jī)粘合劑混入其中。例如，當(dāng)結(jié)晶漿液的量為10升時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行1小時(shí)或更長時(shí)間的混合。甚至無超聲輻照，僅用攪拌葉片進(jìn)行機(jī)械攪拌就足夠了。
可以在減壓下對如上所述制備的淤漿適當(dāng)脫氣。另一種選擇是，還可以使用不同種類的脫泡劑。此外，根據(jù)接下去的成形方法，通過添加各種pH值調(diào)節(jié)劑以及絮凝劑，可將粘度適當(dāng)設(shè)定為50～10000 mPa/s的范圍內(nèi)。例如，為了制造球形細(xì)粒(granules)，用噴霧干燥機(jī)造粒時(shí)，通過鹽酸、液氨等等的水溶液調(diào)節(jié)pH值，將氧化鋁結(jié)晶漿液的粘度優(yōu)選地調(diào)節(jié)到300～400 mPa/s。此外，可以通過靜置沉淀、離心分離和利用轉(zhuǎn)動(dòng)蒸發(fā)器的真空濃縮等等提高結(jié)晶漿液中氧化鋁的濃度。
依據(jù)將使用的粘合劑以及成形方法，溶劑有所不同。作為溶劑，當(dāng)通過噴霧干燥機(jī)制造顆粒時(shí)，為了使用聚乙烯醇和丙烯酸的粘合劑，水是最優(yōu)選的。還可以根據(jù)配方使用不同種類的有機(jī)溶劑。例如，在刮片成形法(也稱作鑄帶(tapecasting))中，甲苯和丁醇的混合溶劑是優(yōu)選的。
作為分散劑，當(dāng)溶劑為水時(shí)主要用多羧酸的銨鹽(例如，商品名SN-D5468，San Nopco Co.，ltd.制造)。對有機(jī)溶劑而言，使用油酸乙酯、脫水山梨醇單油酸酯、脫水山梨醇三油酸酯、多羧酸系列等等。對本發(fā)明中用作原料的氧化鋁原料粉末而言，優(yōu)選聚酯系列(商品名TEXAPHOR 3012，San Nopco Co.，ltd.制造)，但分散劑不限于這些例子。根據(jù)將一起使用的有機(jī)粘合劑，不使用分散劑的方法可以提供低粘度的淤漿。
有機(jī)粘合劑的例子包括但不限于，聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛、不同種類的丙烯酸聚合物、甲基纖維素、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛系列、各種蠟以及各種多糖。
依據(jù)所用的有機(jī)粘合劑，增塑劑有所不同。增塑劑的例子包括，乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、丙三醇、聚丙三醇和各種酯。尤其是當(dāng)使用有機(jī)溶劑時(shí)，使用鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙基己基酯等等，但不限于這些例子。
在本發(fā)明中，還可以添加脫模劑、絮凝劑、pH值調(diào)節(jié)劑作為其它添加劑。然而重要的是，在溶劑和添加劑中除鋁之外不存在其它無機(jī)雜質(zhì)。只要不存在妨礙生坯形狀的保持以及工藝操作的障礙，最優(yōu)選不添加有機(jī)物質(zhì)。
干燥淤漿之后的成形方法的例子包括例如滑移澆鑄、受壓滑移澆鑄、離心澆鑄、刮片成形和擠出成形的常規(guī)方法。另一種選擇是，通過噴霧干燥機(jī)或者各種造粒機(jī)制造細(xì)粒(granules)，此后可以采用如壓制法和冷等壓壓制的干成形方法。
為了冷等壓壓制，通過噴霧干燥等將上述的淤漿形成細(xì)粒(granules)。將所形成的細(xì)粒(granules)優(yōu)選地在50～500千克/平方厘米的壓力范圍，更優(yōu)選在200～300千克/平方厘米的壓力范圍下單軸壓制。此后通過冷等壓壓制方法對制得的坯體各向同性地施以優(yōu)選為0.5～3噸/平方厘米，更優(yōu)選為0.8～1.5噸/平方厘米的壓力。然后將制得的生坯加工成所指定的形狀。
另一種選擇是，例如對于尺寸為20毫米或更小的生坯，還可以將原料氧化鋁粉末進(jìn)料到模具中以完成上述壓力下的單軸壓制或者冷等壓壓制。
通過上述方法所獲得的生坯根據(jù)其尺寸經(jīng)受后續(xù)加工。例如，直徑Φ300毫米并且厚度t 30毫米的生坯，在500～1000℃的溫度范圍燒制1小時(shí)或更長時(shí)間，并優(yōu)選在800～900℃范圍燒制3小時(shí)或更長時(shí)間，以除去有機(jī)材料。此后，制得的坯體在空氣氣氛中于1400～1800℃的溫度范圍燒結(jié)1小時(shí)或更長時(shí)間，并優(yōu)選3小時(shí)或更長時(shí)間。尤其是，當(dāng)氧化鋁原料粉末的初始顆粒尺寸為0.7微米時(shí)，燒結(jié)溫度優(yōu)選為1650℃或更高，當(dāng)初始顆粒的尺寸為0.2微米時(shí)，其優(yōu)選為1450℃或更高。
通過本發(fā)明方法獲得的燒結(jié)體的孔洞的最大孔直徑優(yōu)選為10微米或更小。每平方毫米中尺寸為1微米或更大至10微米或更小的孔洞的數(shù)目優(yōu)選為20或更少，更優(yōu)選為10或更少。能夠獲得氧化鋁燒結(jié)體如此高燒制密度。本發(fā)明的氧化鋁燒結(jié)體，在其用作熱擴(kuò)散加熱爐、等離子體刻蝕工藝或者CVD系統(tǒng)中的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的元件期間，由于孔洞的數(shù)量小，很少發(fā)生孔洞附近顆粒的脫落和洗脫。此外，作為和腐蝕性溶液或氣體接觸的元件，本發(fā)明的燒結(jié)體具有良好的抗腐蝕性。另外，作為人造牙齒、人造股骨頭(femoral head)等等生物陶瓷元件，軸承導(dǎo)紗器、壓延輥、泵組件等等機(jī)械組件，以及框棒(frame rod)、芯管、封軸管等等結(jié)構(gòu)組件，因孔洞庇點(diǎn)的數(shù)量少，所以就其強(qiáng)度和耐磨性而言，能夠提供這些產(chǎn)品高度可靠性。此外，由于沒有孔洞所引起的光線散射，所以能提供表面光滑性出色的盤子和杯子之類的裝飾品。
實(shí)施例以下將描述本發(fā)明的實(shí)施例，但其不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
注意，本發(fā)明中用以下方式完成名種測量。
(1)初始顆粒的顆粒尺寸平均數(shù)測量，以及初始顆粒的D/H值測量用掃描電子顯微鏡(SEMJEOL，Ltd.制造，T-300型)拍攝粉末顆粒的照片。從照片中選擇50～100個(gè)顆粒對其進(jìn)行圖像分析，將測定值作為該平均值。
(2)D10和D90的測量(重量累積顆粒尺寸分布的測量；縮寫作“顆粒尺寸分布”)通過master篩分器(Malvern Co.，制造)用激光衍射散射方法完成測量。按下述方式制備用于測量的氧化鋁淤漿。即，將0.5重量％六偏磷酸鈉的水溶液25克加入2.5克氧化鋁粉末中，通過勻漿器用超聲波輻照所制得的混合溶液2分鐘，以制備氧化鋁淤漿。
(3)濕篩分將1千克的蒸餾水加入1千克的氧化鋁中，然后，在容積6升的超聲池中，制得的混合物用超聲波輻照并攪拌30分鐘(頻率28 kHz，輸出功率200瓦)，在一裝滿蒸餾水的燒杯中，浸沒袋狀的5微米的尼龍篩網(wǎng)。將全量的事先制備好的氧化鋁淤漿流入該尼龍袋中。然后，用超聲池以超聲波輻照整個(gè)燒杯。這導(dǎo)致氧化鋁顆粒通過尼龍篩網(wǎng)并移動(dòng)進(jìn)入燒杯中。20分鐘后，拉起尼龍篩網(wǎng)袋，充分洗滌該袋的外面，并干燥以測定該袋的重量增加量。用氧化鋁載荷1千克去除該重量增加量，所得的數(shù)值作為5微米篩分的殘?jiān)俊?br> (4)氧化鋁燒結(jié)體拋光表面上的孔洞尺寸和孔洞數(shù)的測量如下測定氧化鋁的孔洞數(shù)即，用光學(xué)顯微鏡(Olympus Optical Co.，ltd.制造，BH-2)拍攝燒結(jié)體鏡面拋光表面的照片(放大倍數(shù)50)。產(chǎn)生孔洞的數(shù)目以照片中可見的黑點(diǎn)計(jì)數(shù)，用于轉(zhuǎn)換成每平方毫米中的數(shù)目。氧化鋁燒結(jié)體首先經(jīng)過#800金剛石的研磨輪粗研磨，制出平面表面。此后，用3微米的多晶金剛石淤漿和銅臺拋光機(jī)(NIHON ENGIS Co.制造的高壓拋光系統(tǒng))完成鏡面拋光。當(dāng)拋光期間表面壓力設(shè)定為300克/平方厘米或更高時(shí)，則進(jìn)行60分鐘或更長時(shí)間的拋光。為了除去表面上的擦痕，用1微米的多晶金剛石淤漿進(jìn)一步地進(jìn)行30分鐘或更長時(shí)間的拋光。對于橢圓形或者不確定形狀的非圓形孔洞，以該孔洞的最大直徑或者其對角線的主軸作為孔洞尺寸進(jìn)行孔洞尺寸的測量。
(6)氧化鋁燒結(jié)體燒制密度的測量按照Archimedes方法測量燒結(jié)體的燒制密度。
(7)腐蝕試驗(yàn)如下進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)即，通過將上述方法獲得的表面拋光的燒結(jié)體浸入80℃的硝酸中50小時(shí)，然后，在光學(xué)顯微鏡下觀察表面上的孔洞，用以通過圖像分析手段測定孔面積的增加量。
(8)氧化鋁燒結(jié)體的純度分析(ICP-AES定量測定法)在氮化硼研缽中研磨該氧化鋁燒結(jié)體，接著強(qiáng)堿熔融。該熔融材料接受ICP發(fā)射光譜分析(Seiko Electronic Industry Co.，Ltd.制造的ICP定量儀SPS1200VR型)。
實(shí)施例1在此實(shí)施例1中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA04)用作原料。該氧化鋁粉末曲各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸為0.4微米。由顆粒尺寸分布測量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為1.48微米，D10為0.31微米，D90/D10為4.8。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為5 ppm。
將5千克氧化鋁粉末AA04，3千克水(溶劑)和62.5克分散劑多羧酸銨(SanNopco Co.Ltd.制造；商品名SN-D5468)在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。然后同時(shí)全量加入作為有機(jī)粘合劑的聚乙烯醇(Kuraray Corp.制造，商品名PVA205c)10重量％的溶液750克、作為增塑劑的聚乙二醇(試劑；聚合度400)25克以及作為潤滑劑的硬脂酸乳液(CHUKYO YUSHI Co.，Ltd制造，商品名CELOSOL920)140克，然后攪拌并混合60分鐘，制成淤漿。
向制得的淤漿中加入110毫升1N的鹽酸水溶液，調(diào)節(jié)粘度到350 cP。將如此制得的淤漿經(jīng)噴霧干燥機(jī)噴霧干燥以制備細(xì)粒(granules)。所得的顆粒粉末裝入模具，然后在1500千克/平方厘米的載荷下經(jīng)單軸壓制機(jī)成形。這樣制得了直徑20毫米且高10毫米的圓柱狀生坯。然后，如此獲得的生坯在900℃下經(jīng)3小時(shí)除去有機(jī)材料，接著在1650℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.974克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，發(fā)現(xiàn)每平方毫米中單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目為12個(gè)。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si5 ppm，Ca≤1 ppm，Mg≤1 ppm，Na≤5 ppm，其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于50 ppm。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
實(shí)施例2
將100克實(shí)施例1中的氧化鋁粉末AA04，60克水和1.3克分散劑SN-D5468在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。
令制得的淤漿在減壓下靜置30分鐘以脫氣。進(jìn)而，采用石膏模通過注漿成型法制造30毫米寬、50毫米長和5毫米高的生坯。制得的生坯在1650℃燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.977克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，發(fā)現(xiàn)每平方毫米中單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目為18個(gè)。
還發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe9 ppm，Si5 ppm，Ca≤1 ppm，Mg≤1 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于50 ppm。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
實(shí)施例3在此實(shí)施例3中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA02)用作原料。該氧化鋁粉末由各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸為0.2微米。由顆粒尺寸分布測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為1.08微米，D10為0.18微米，D90/D10為6.0。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為5 ppm。
在和實(shí)施例1相同的條件下制備顆粒(granules)，不同之處僅是用氧化鋁粉末AA02作為原料。在實(shí)施例1的條件下，由該細(xì)粒(granules)制備圓柱狀的生坯。然后，于900℃，3小時(shí)除去如此制造的生坯的有機(jī)材料，接著在1550℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.975克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米15個(gè)。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe6 ppm，Si9 ppm，Ca≤1 ppm，Mg≤1 ppm，Na≤5 ppm，其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于50 ppm。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
實(shí)施例4
在此實(shí)施例4中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA03)用作原料。氧化鋁粉末由各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸為0.33微米。由顆粒尺寸分布測量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為1.38微米，D10為0.26微米，D90/D10為5.0。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為10 ppm。
將初始顆粒尺寸為0.33微米的氧化鋁粉末裝入模具，然后其在200千克/平方厘米的載荷下經(jīng)單軸壓制機(jī)成形。這樣制得了直徑20毫米且高10毫米的圓柱狀生坯。然后，如此獲得的生坯經(jīng)受壓力1.0噸/平方厘米的冷等壓壓制。該生坯在900℃下脫脂3小時(shí)，接著在1600℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.980克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米5個(gè)。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Si8 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于50 ppm。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
實(shí)施例5在此實(shí)施例5中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA07)用作原料。氧化鋁粉末由各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸為0.7微米。由顆粒尺寸分布測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為2.08微米，D10為0.57微米，D90/D10為3.6。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為4 ppm。
將5千克氧化鋁粉末AA07，3千克水和62.5克分散劑SN-D5468在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。然后同時(shí)全量加入250克作為有機(jī)粘合劑的丙烯酸乳液(Dainippon Ink & Chemical Inc.制造，商品名BONCOAT3981)40重量％的溶液、140克作為潤滑劑的CELOSOL 920，然后攪拌并混合60分鐘，制成淤漿。
同實(shí)施例1的條件下制造細(xì)粒(granules)和模壓坯，不同僅是使用了本例制得的淤漿。然后，將該生坯在900℃下除去有機(jī)材料3小時(shí)，接著在1750℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.971克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米15個(gè)。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe10 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于50 ppm。腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
實(shí)施例6在實(shí)施例4淤漿的制造過程中，添加6.4克(以MgO計(jì)為200 ppm)六水合硝酸鎂(試劑級)作為燒結(jié)劑。在和實(shí)施例4同樣的條件下制造細(xì)粒(granules)和生坯。然后，將該生坯在900℃下除去有機(jī)材料3小時(shí)，接著在1550℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.984克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米7個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si5 ppm，Ca≤1 ppm，Mg125 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于5 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于170 ppm。
實(shí)施例7在實(shí)施例1淤漿的制造過程中，添加16.0克(以MgO計(jì)為500 ppm)六水合硝酸鎂(試劑級)作為燒結(jié)劑。在和實(shí)施例1同樣的條件下制造細(xì)粒(granules)和生坯。然后，將該生坯在900℃下除去有機(jī)材料3小時(shí)，接著在1600℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.982克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米4個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg305 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于350 ppm。
實(shí)施例8在實(shí)施例3淤漿的制造過程中，添加1.6克(以MgO計(jì)為50 ppm)六水合硝酸鎂(試劑級)作為燒結(jié)劑。在和實(shí)施例3同樣的條件下制造細(xì)粒(granules)和生坯。然后，將該生坯在900℃下除去有機(jī)材料3小時(shí)，接著在1600℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.982克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米5個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe9 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg25 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于50 ppm。
實(shí)施例9(滑移澆鑄)將100克實(shí)施例1的α氧化鋁粉末AA04、60克水、1.3克分散劑SN-D5468和0.01克氧化鎂(Ube Material Co.，Ltd制造，商品名500A)在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。在注漿成型(slip casting)期間，將大約一半量的該氧化鎂流入一石膏模中，且因此氧化鎂以1000ppm的量加入，相應(yīng)于其加入量的兩倍。
令制得的淤漿在減壓下靜置30分鐘使其脫氣。此外，通過使用石膏模的注漿成型法制造30毫米寬、50毫米長和5毫米高的生坯。所制得的生坯在1600℃下燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.983克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且發(fā)現(xiàn)每平方毫米中單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目為4個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si12 ppm，Ca5 ppm，Mg305 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于5 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于350 ppm。
實(shí)施例10在實(shí)施例7淤漿的制造過程中，將作為燒結(jié)劑的六水合硝酸鎂的添加量變?yōu)?2.0克(以MgO計(jì)為1000 ppm)以制造細(xì)粒(granules)。然后，以和實(shí)施例7相同的方式制造生坯以及進(jìn)而的燒結(jié)體。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.980克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米5個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg600 ppm，Na≤5 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于5 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于650 ppm。
實(shí)施例11(刮片成形也稱鑄帶法(tape casting))在此實(shí)施例11中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA05)用作原料。該氧化鋁粉末由各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸發(fā)現(xiàn)為0.5微米。由顆粒尺寸分布測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90/D10為4.5。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為3 ppm。
將500氧化鋁粉末AA05、0.25克氧化鎂、308克甲苯、90克乙醇、43克環(huán)己酮以及10克聚酯分散劑(San Nopco Co.，Ltd.制造，商品名TEXAPHOR 3112)在球磨機(jī)中混合16小時(shí)。進(jìn)而，在球磨機(jī)中添加36克聚乙烯醇縮丁醛(SekisuiChemical Co.，Ltd.制造，商品名BL-S)和18克鄰苯二甲酸二丁酯并混合6小時(shí)，以獲得均質(zhì)的淤漿。通過去除溶劑調(diào)節(jié)該淤漿的粘度，接著，按照刮片成形法形成膜。
制得的膜在室溫的空氣中干燥96小時(shí)，然后切成均為指定尺寸片。將制得的片在電加熱爐中于空氣氣氛中煅燒。然后煅燒坯在500℃下脫脂1小時(shí)，接著在1550℃下燒結(jié)1小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.982克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且發(fā)現(xiàn)每平方毫米中單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目為6個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.02％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg305 ppm，Na≤5 ppm，其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于350 ppm。
實(shí)施例12
在實(shí)施例5淤漿液的制造過程中，添加3.6克(以MgO計(jì)為100 ppm)六水合硝酸鎂作為燒結(jié)劑以制造淤漿。以和實(shí)施例5同樣的方式制造細(xì)粒(granules)和模制體。然后，將該生坯在900℃下除去有機(jī)材料3小時(shí)，接著在1700℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.980克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米6個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Na≤5 ppm，Mg60 ppm，且其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外其它元素的總量小于110 ppm。
實(shí)施例13以和實(shí)施例7同樣的方式制造生坯和燒結(jié)體，不同的僅是，將燒結(jié)劑六水合硝酸鎂的添加量改變?yōu)?.6克(以MgO計(jì)為50 ppm)，以制造實(shí)施例7中的細(xì)粒(granules)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.981克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米7個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg35 ppm，Na≤5 ppm，其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于80 ppm。
實(shí)施例14以和實(shí)施例7同樣的方式制造生坯和燒結(jié)體，不同的僅是，將燒結(jié)劑六水合硝酸鎂的添加量改變?yōu)?.8克(以MgO計(jì)為25 ppm)，以制造實(shí)施例7中的細(xì)粒(granules)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.982克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上未觀察到尺寸大于10微米的孔洞，且單孔最大直徑在1微米和10微米之間(含兩端點(diǎn))的孔數(shù)目發(fā)現(xiàn)為每平方毫米4個(gè)。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.01％。
還發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)體的雜質(zhì)含量如下Fe5 ppm，Si8 ppm，Ca≤1 ppm，Mg20 ppm，Na≤5 ppm，其它元素小于探測的極限量(小于1 ppm)，并且鋁以外的其它元素的總量小于70 ppm。
對比例1[滑移澆鑄]在此對比例1中，使用純度99.99％且初始顆粒尺寸為0.3微米的氧化鋁原料粉末(Showa Denko K.K.制造，UA5055)。氧化鋁粉末初始顆粒不是多面狀，而是不確定形狀的顆粒。發(fā)現(xiàn)D/H值大于2。通過隧道電子顯微鏡對該顆粒的觀察，發(fā)現(xiàn)該顆粒中存在大量疵點(diǎn)。由顆粒尺寸分布測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為2.55微米，D10為0.44微米，D90/D10為5.8。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為120 ppm。
將100克該氧化鋁粉末、60克水、1.3克分散劑SN-D5468在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。用所制得的淤漿在同實(shí)施例2的條件下完成成形和燒結(jié)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.935克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞65個(gè)，以及無數(shù)個(gè)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
對比例2將5千克對比例1中的氧化鋁粉末UA5055、3千克水和65克分散劑SN-D5468在攪拌下混合30分鐘，同時(shí)用超聲波輻照。所制得的淤漿經(jīng)受Φ2毫米的氧化鋁球珠的球磨處理。將球磨時(shí)間設(shè)定為2小時(shí)。進(jìn)而，同時(shí)全量添加1000克作為有機(jī)粘合劑的PVA205c 10重量％溶液、以及140克潤滑劑Cellosol 920，接著進(jìn)行60分鐘攪拌和混合。制得一種淤漿。
在同實(shí)施例1的條件下用此制得的淤漿制造細(xì)粒(granules)和生坯。然后，在同實(shí)施例1的條件下燒結(jié)該生坯。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.945克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞50個(gè)，以及無數(shù)個(gè)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
對比例3將5克對比例1的氧化鋁顆粒粉末UA5055裝入模具，然后其在300千克/平方厘米的載荷下經(jīng)單軸壓制機(jī)成形。這樣制得了直徑20毫米且高10毫米的圓柱狀生坯。然后，如此獲得的生坯經(jīng)受壓力3.0噸/平方厘米的冷等壓壓制。該生坯在900℃下脫脂3小時(shí)，接著在1750℃的氣氛中燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.950克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞35個(gè)，以及無數(shù)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
對比例4在同實(shí)施例7的條件下制造細(xì)粒(granules)和生坯，不同之處僅是用對比例1的氧化鋁粉末UA5055作為原料。然后，在1550℃下2小時(shí)完成燒結(jié)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.972克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞34個(gè)，以及無數(shù)個(gè)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.5％。
對比例5在此對比例5中，將Sumitomo Chemical Co.，Ltd制造的α氧化鋁粉末(商品名SUMICORUNDUM AA2)用作原料。該氧化鋁粉末由各基本上無裂縫面并有8～20個(gè)相位(phases)的多面體顆粒組成。用SEM照片測定發(fā)現(xiàn)初始顆粒尺寸為2微米。由顆粒尺寸分布測量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D90為2.08微米，D10為0.57微米，D90/D10為3.6。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為50 ppm。用此對比例的氧化鋁粉末在同實(shí)施例7的條件下制造細(xì)粒(granules)和生坯，接著在1700℃下燒結(jié)2小時(shí)。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.900克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞46個(gè)，以及無數(shù)個(gè)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.7％。
對比例6在1400℃下熱處理實(shí)施例1的氧化鋁粉末AA04。此氧化鋁的初始顆粒為多面體，其在熱處理中聚集。發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸分布的D90/D10為10。
發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為209 ppm。以和實(shí)施例7相同的方式制造細(xì)粒(granules)、生坯和燒結(jié)體，不同之處僅是用此對比例的氧化鋁粉末作為原料。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.900克/立方厘米。在燒結(jié)體的鏡面拋光表面上觀察到，每平方毫米中單孔尺寸大于10微米的孔洞69個(gè)，以及無數(shù)個(gè)單孔最大尺寸為10微米或更小的孔洞。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為0.9％。
對比例7在此對比例7中，用Bayer生產(chǎn)的純度99.99重量％且初始顆粒尺寸0.6微米的氧化鋁粉末作為原料。此氧化鋁粉末的初始顆粒不是多面體狀，而是不確定形狀的顆粒。發(fā)現(xiàn)D/H大于3。對于顆粒尺寸分布，發(fā)現(xiàn)D90/D10為6.6。發(fā)現(xiàn)濕篩分的篩網(wǎng)殘余物量為790 ppm。以和實(shí)施例7相同的方式制造細(xì)粒(granules)、模制體和燒結(jié)體，不同之處僅是用此對比例的氧化鋁粉末作為原料。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.870克/立方厘米。在鏡面拋光表面上觀察到大量單孔尺寸大于10微米的孔洞。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為2.1％。
對比例8在此對比例8中，水解一種有機(jī)氧化鋁化合物以制備氫化鋁，接著在1000℃下燒結(jié)。將所制得的純度99.99重量％且初始顆粒尺寸0.5微米的氧化鋁粉末用作原料。此氧化鋁粉未的初始顆粒不是多面體狀，而是不確定形狀的顆粒。發(fā)現(xiàn)D/H為5。對于此氧化鋁粉末的累積顆粒尺寸分布，發(fā)現(xiàn)D90/D10為5.8。不可能進(jìn)行濕篩分。以和實(shí)施例7相同的方式制造細(xì)粒(granules)和生坯，不同之處僅是用上述氧化鋁粉末作為原料。
發(fā)現(xiàn)該燒結(jié)體的密度為3.800克/立方厘米。在鏡面拋光表面上觀察到無數(shù)單孔尺寸大于10微米的孔洞。
腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，孔洞所占面積為2.3％。
上述實(shí)施例和對比例的啟示如下(1)當(dāng)用所指定的氧化鋁顆粒作為原料時(shí)，能夠通過不用研磨介質(zhì)的分散方法制造帶有極少孔洞的、高密度和高純度的氧化鋁燒結(jié)體。
(2)當(dāng)用本發(fā)明所指定的氧化鋁顆粒以外的顆粒作為原料時(shí)，不能通過不用研磨介質(zhì)的分散方法制造帶有極少孔洞的、高密度和高純度的氧化鋁燒結(jié)體。即使升高模制壓力和燒結(jié)溫度，也不能制造所希望的氧化鋁燒結(jié)體(對比例1、2、4、7和8)。
(3)當(dāng)用本發(fā)明所指定的氧化鋁顆粒以外的顆粒作為原料時(shí)，甚至不能通過使用研磨介質(zhì)的分散方法制造帶有極少孔洞的、高密度和高純度的氧化鋁燒結(jié)體。(對比例3)。
(4)甚至使用本發(fā)明指定形狀的氧化鋁顆粒，在顆粒尺寸大(對比例5)以及顆粒尺寸分布寬且包含大量粗糙顆粒(對比例6)的情況下，仍不能制造帶有極少孔洞的高密度氧化鋁燒結(jié)體。
本發(fā)明能夠提供包含極少量雜質(zhì)和孔洞的氧化鋁燒結(jié)體，因此適于以下制品即，將與腐蝕性溶液、氣體等接觸的，要求耐腐蝕的制品，例如在半導(dǎo)體工業(yè)中(如，真空卡盤、真空小鑷子(pincette)、和在包括硅晶片的清潔、傳遞和表面加工以及進(jìn)而磁性材料拋光器械的操作中使用的機(jī)械手等產(chǎn)品的材料)要求避免混合其它金屬元素、及避免粘著或吸附塵埃等等的產(chǎn)品；或者要求自身避免存在孔洞的產(chǎn)品的材料(例如，硬盤基片材料和磁頭襯底的材料，各種工業(yè)用反射鏡和仿真晶片(dummy wafer)的材料)。此外，能夠提供如生物陶瓷制品及各種在于少量孔洞(即疵點(diǎn))的結(jié)構(gòu)組件的強(qiáng)度和耐磨性高度可靠的產(chǎn)品。還進(jìn)一步提供因無孔洞引起的散射光而表面極光滑的例如盤子和杯子的裝飾制品。
表權(quán)利要求
1.一種制造多晶氧化鋁燒結(jié)體的方法，其包括下列步驟，使氧化鋁粉末經(jīng)受超聲輻照、不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌、或者超聲輻照和不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，得到分散在溶劑中的淤漿；將所述淤漿干燥并成形以制造一種生坯；然后在1400～1800℃大氣中燒結(jié)所述生坯；其中純度為99.99重量％或更高的所述氧化鋁粉末包括表面基本上無裂縫的多面體顆粒，并包括多面體狀的α氧化鋁顆粒；其D/H比為0.5或更高至3.0或更低，這里D表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格的六方點(diǎn)格晶面平行的最大顆粒直徑，H表示與α氧化鋁顆粒六方密堆積點(diǎn)格的六方點(diǎn)格晶面垂直的最大顆粒直徑；其數(shù)均顆粒尺寸為0.1微米或更高至1.0微米或更低；其D90/D10比值為7或更低，其中D10和D90分別是從累積顆粒尺寸分布的最小顆粒一側(cè)至10％累積直徑和90％累積直徑處的顆粒尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中加了燒結(jié)劑的氧化鋁粉末經(jīng)超聲輻照、不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，或者超聲波輻照和不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌，得到分散在溶劑中的淤漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述多晶氧化鋁燒結(jié)體中孔的最大直徑為10微米或更小，每平方毫米中1微米或更大至10微米或更小的所述孔的數(shù)目為20個(gè)或更少，所述氧化鋁的純度為99.99％或更高，且所述燒結(jié)體的密度為3.970克/立方厘米或更高。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述多晶氧化鋁燒結(jié)體中孔的最大直徑為10微米或更小，每平方毫米中1微米或更大至10微米或更小的所述孔的數(shù)目為10個(gè)或更少，所述氧化鋁的純度為99.99％或更高，且所述燒結(jié)體的密度為3.975克/立方厘米或更高。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中向所述氧化鋁粉末中添加所述燒結(jié)劑的量以氧化物計(jì)為10ppm或更高至2000ppm或更低。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中向所述氧化鋁粉末中添加所述燒結(jié)劑的量以氧化物計(jì)為10ppm或更高至70ppm或更低。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述燒結(jié)劑選自堿土金屬化合物和硅化合物中的至少一種化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述燒結(jié)劑為鎂化合物。
9.由權(quán)利要求1所述氧化鋁燒結(jié)體獲得的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備元件。
10.由權(quán)利要求1所述氧化鋁燒結(jié)體獲得的生物陶瓷。
11.由權(quán)利要求2所述氧化鋁燒結(jié)體獲得的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備元件。
12.由權(quán)利要求2所述氧化鋁燒結(jié)體獲得的生物陶瓷。
全文摘要
制造多晶氧化鋁燒結(jié)體的方法,包括以下步驟:使氧化鋁粉末經(jīng)受超聲輻照、不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌、或者超聲輻照和不利用研磨介質(zhì)的機(jī)械攪拌,得到分散在溶劑中的漿液;干燥所述淤漿并成形為生坯;然后在1400～1800℃大氣壓下燒結(jié)所述生坯;其中純度為99.99重量%或更高的所述氧化鋁粉末包括表面基本上無裂縫的多面體顆粒,并包括多面體狀的α氧化鋁顆粒;其D/H比0.5≤D/H≤3.0;0.1微米≤數(shù)均顆粒尺寸≤1.0微米;其D90/D10比≤7。
文檔編號C04B35/111GK1244513SQ99119509
公開日2000年2月16日 申請日期1999年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月29日
發(fā)明者渡邊尚, 內(nèi)田義男 申請人:住友化學(xué)工業(yè)株式會社