特許 5712142 多孔質セラミックス焼結体および多孔質セラミックス焼結体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5712142

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】多孔質セラミックス焼結体および多孔質セラミックス焼結体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 38/00 20060101AFI20150416BHJP

   C04B 35/18 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   C04B38/00 304Z

   C04B38/00 303Z

   C04B35/18 C

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-545219(P2011-545219)

(86)(22)【出願日】2010年12月7日

(86)【国際出願番号】JP2010071935

(87)【国際公開番号】WO2011071051

(87)【国際公開日】20110616

【審査請求日】2012年5月31日

(31)【優先権主張番号】特願2009-278647(P2009-278647)

(32)【優先日】2009年12月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】独立行政法人産業技術総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000006183

【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】北 英紀

(72)【発明者】

【氏名】日向 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】井筒 靖久

【審査官】 小川 武

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１３２４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０５３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９５０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２８６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５１６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８２４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４３２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２１４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１４８９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／１８，３８／００−３８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質ムライト−ジルコニア焼結体を製造する方法であって、
前記ジルコニアは、その他の原料粒子の総量に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含まれており、
（ａ） シリカを含む化合物を有する第１の原料粒子、ならびに該第１の原料粒子よりも融点が高く、アルミナおよびジルコニアを含む第２の原料粒子を混合して、混合粒子を調製するステップであって、前記混合粒子は、造孔剤を含まないステップと、
（ｂ） 前記混合粒子を成形して、成形体を形成するステップと、
（ｃ） 前記成形体を焼成して、多孔質セラミックス焼結体を形成するステップであって、前記成形体は、前記第１の原料粒子の融点よりも高く、前記第２の原料粒子の融点よりも低い温度で焼成され、これにより、前記第１の原料粒子および前記第２の原料粒子の少なくとも一部が反応して、複合酸化物が生じるとともに、実質的に球状の気孔が得られるステップと、
を有することを特徴とする方法。

【請求項2】

前記球状の気孔は、５０μｍ〜１００μｍの範囲の平均気孔径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の原料粒子は、５０μｍ〜１００μｍの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記第２の原料粒子の平均粒径ｒ２に対する前記第１の原料粒子の平均粒径ｒ１の比ｒ１／ｒ２は、０．１〜５００の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項5】

前記複合酸化物は、ムライトを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。

【請求項6】

前記ステップ（ａ）において、さらに、前記第１の原料粒子よりも融点の高い第３の原料粒子が混合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の方法。

【請求項7】

前記第３の原料粒子は、マグネシア（ＭｇＯ）を含み、
前記複合酸化物は、コージェライトを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記ステップ（ｃ）の焼成温度は、１５５０℃〜１６５０℃の範囲であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の方法。

【請求項9】

前記多孔質セラミックス焼結体の気孔率は、２０％〜３０％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の方法。

【請求項10】

多孔質ムライト−ジルコニア焼結体であって、
前記ジルコニアは、その他の原料の総量に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含まれており、
平均気孔径が５０μｍ〜１００μｍの実質的に球状の気孔を複数有し、
当該多孔質ムライト−ジルコニア焼結体の気孔率は、２０％〜３０％の範囲であり、
多孔質ムライト−ジルコニア焼結体の４点曲げ試験における初期強度をＸとし、多孔質ムライト−ジルコニア焼結体に対して、温度差（ΔＴ）４００℃以上の熱衝撃を与えた後の多孔質ムライト−ジルコニア焼結体の４点曲げ試験における強度をＹとしたとき、
初期強度Ｘは、３０ＭＰａを超え、
比Ｙ／Ｘは、０．６を超えることを特徴とする多孔質ムライト−ジルコニア焼結体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多孔質セラミックス焼結体およびその製造方法に関し、特に、シリコンを含む複合酸化物を主体とした多孔質セラミックス焼結体およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックス焼結体は、耐熱温度が高い、化学的安定性が高い等の特徴を有し、セラミックスセッター（セラミックスコンデンサ等の加熱処理の際に使用される置き台）またはセラミックスフィルターなど、各種用途に幅広く使用されている。しかしながら、一般にセラミックス焼結体は、熱衝撃に弱いという特徴があり、このため、従来より、良好な耐熱衝撃性を有するセラミックス焼結体に対して大きな要望がある。

【0003】

セラミックス焼結体の耐熱衝撃性を向上させるには、セラミックス母体中に多数の気孔を形成して、これにより、セラミックス焼結体の熱容量を低下させることが有意である。

【0004】

このような多孔質セラミックス焼結体を製造する方法として、セラミックス原料粒子中に予め造孔剤を添加した混合粒子を調製し、この混合粒子を成形して成形体を製作した後、成形体を焼成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２１４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述のような従来の多孔質セラミックス焼結体の製造方法では、セラミックス母体中に気孔を形成させるため、有機物系および／または無機物系の造孔剤が使用される。

【0007】

しかしながら、造孔剤は、多孔質セラミックス焼結体の製造過程で分解され、最終的に得られる焼結体には残存しない。換言すれば、このような造孔剤は、最終的に得られる多孔質セラミックス焼結体にとって全く不要な成分であり、このような成分の使用は、多孔質セラミックス焼結体の製造コストの上昇の原因となる。

【0008】

また、多孔質セラミックス焼結体の製造過程で、造孔剤は、ガスとして分解、放出されることになるが、製造過程でのこのようなガスの排出は、環境上好ましいものではない。特に、有機物系の造孔剤を使用した場合、多孔質セラミックス焼結体の製造中に、有機成分ガスが大気中に排出される。このような有機成分ガス中には、安全上問題のあるガスが含まれる可能性があり、有機物系の造孔剤の使用は、環境上のみならず、安全上も問題がある。

【0009】

また、例えば、セラミックス焼結体中に大きな気孔を形成することを目的として、直径が比較的大きな造孔剤を使用した場合、造孔剤の分解、放出過程において、大量のガスが排出されてしまう。さらに、このようなガスの発生時の急激な内部圧力上昇、あるいは体積減少により、成形体の強度が低下し、最終的に得られる多孔質セラミックス焼結体の骨格部にワレが生じたり、気孔が押しつぶされてしまうという問題が生じる。従って、従来のような造孔剤を用いる方法では、５０μｍ以上の比較的大きな気孔径の気孔を有する多孔質セラミックス焼結体を製造することは難しいという問題がある。

【0010】

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、造孔剤を使用しなくても、あるいは造孔剤の使用量を有意に低減させても、耐熱衝撃性に優れ、所望の気孔径の気孔を有する多孔質セラミックス焼結体を製造することが可能な方法を提供することを目的とする。また、本発明では、耐熱衝撃性に優れ、５０μｍ以上の気孔径の気孔を複数有する多孔質セラミックス焼結体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明では、シリコン（Ｓｉ）を含む複合酸化物を有する多孔質セラミックス焼結体を製造する方法であって、
（ａ） シリコンを含む化合物を有する第１の原料粒子、および該第１の原料粒子よりも融点の高い第２の原料粒子を混合して、混合粒子を調製するステップと、
（ｂ） 前記混合粒子を成形して、成形体を形成するステップと、
（ｃ） 前記成形体を焼成して、多孔質セラミックス焼結体を形成するステップであって、前記成形体は、前記第１の原料粒子の融点よりも高く、前記第２の原料粒子の融点よりも低い温度で焼成され、これにより、前記第１の原料粒子および前記第２の原料粒子の少なくとも一部が反応して、複合酸化物が生じるとともに、実質的に球状の気孔が得られるステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。

【0012】

ここで当該方法において、前記混合粒子は、造孔剤を含んでいなくても良い。

【0013】

また、当該方法において、前記球状の気孔は、５０μｍ〜１００μｍの範囲の平均気孔径を有しても良い。なお、本願において、「平均気孔径」とは、多孔質セラミック焼結体の顕微鏡写真（倍率：１００倍）において、ランダムに選定した２０個の実質的に球状の気孔の直径の平均値を意味する。

【0014】

また、当該方法において、前記第１の原料粒子は、５０μｍ〜１００μｍの範囲の平均粒径を有しても良い。なお、本願において、原料粒子の「平均粒径」とは、その原料粒子が市販のものである場合は、製造業者による公称値を意味し、その原料粒子が市販のものではない場合は、粒度測定器を使用して得られた平均粒径の２回分の平均値を意味する。

【0015】

また、当該方法において、前記第２の原料粒子の平均粒径ｒ_２に対する前記第１の原料粒子の平均粒径ｒ_１の比ｒ_１／ｒ_２は、０．１〜５００の範囲であっても良い。

【0016】

また、当該方法において、前記第１の原料粒子は、シリカ（ＳｉＯ_２）を含んでも良い。

【0017】

また、当該方法において、前記第２の原料粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んでも良い。

【0018】

また、当該方法において、前記複合酸化物は、ムライトであっても良い。

【0019】

また、当該方法では、前記ステップ（ａ）において、さらに、前記第１の原料粒子よりも融点の高い第３の原料粒子が混合されても良い。

【0020】

特に、この場合、前記第３の原料粒子は、マグネシア（ＭｇＯ）を含み、
前記複合酸化物は、コージェライトであっても良い。

【0021】

また、当該方法において、前記混合粒子は、さらにジルコニア（ＺｒＯ_２）を含んでも良い。

【0022】

この場合、前記ジルコニア（ＺｒＯ_２）は、その他の原料粒子の総量に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含まれていても良い。

【0023】

また、当該方法において、前記ステップ（ｃ）の焼成温度は、１５５０℃〜１６５０℃の範囲であっても良い。

【0024】

また、当該方法において、前記多孔質セラミックス焼結体の気孔率は、２０％〜３０％の範囲であっても良い。

【0025】

さらに、本発明では、シリコン（Ｓｉ）を含む複合酸化物を有する多孔質セラミックス焼結体であって、
平均気孔径が５０μｍ〜１００μｍの実質的に球状の気孔を複数有する、多孔質セラミックス焼結体が提供される。

【0026】

ここで、前記シリコン（Ｓｉ）を含む複合酸化物は、ムライトまたはコージェライトであっても良い。

【0027】

また、当該多孔質セラミックス焼結体は、さらに、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を有しても良い。

【0028】

また、当該多孔質セラミックス焼結体の気孔率は、２０％〜３０％の範囲であっても良い。

【0029】

また、当該多孔質セラミックス焼結体において、４点曲げ試験における初期強度をＸとし、当該多孔質セラミックス焼結体に対して、温度差（ΔＴ）４００℃以上の熱衝撃を与えた後の当該多孔質セラミックス焼結体の４点曲げ試験における強度をＹとしたとき、
初期強度Ｘは、３０ＭＰａを超え、
比Ｙ／Ｘは、０．６を超えても良い。

【発明の効果】

【0030】

本発明では、造孔剤を使用しなくても、あるいは造孔剤の使用量を有意に低減させても、耐熱衝撃性に優れ、所望の気孔径の気孔を有する多孔質セラミックス焼結体を製造することが可能な方法を提供することができる。また、本発明では、耐熱衝撃性に優れ、５０μｍ以上の気孔径の気孔を複数有する多孔質セラミックス焼結体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明による多孔質セラミックス焼結体の製造方法の一例を概略的に示したフロー図である。

【図2】本発明による多孔質セラミックス焼結体（実施例１に係るサンプル）のＳＥＭ写真（低倍率）である。

【図3】本発明による多孔質セラミックス焼結体（実施例１に係るサンプル）のＳＥＭ写真（高倍率）である。

【図4】各サンプルにおいて得られた初期強度Ｘをまとめて示した図である。

【図5】各サンプルにおいて得られた残存率（熱衝撃後の強度Ｙ／初期強度Ｘ）をまとめて示した図である。

【図6】各サンプルの熱衝撃試験前後の強度について得られたワイブルプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、図面を参照して、本発明を詳しく説明する。

【0033】

図１には、本発明による多孔質セラミックス焼結体の製造方法のフローの一例を概略的に示す。なお、図１の例では、一例として、シリコン（Ｓｉ）を含む複合酸化物を有する多孔質セラミックス焼結体を製造する場合の製造フローを示しているが、本発明は、これに限られるものではない。

【0034】

図１に示すように、本発明による多孔質セラミックス焼結体を製造する方法は、大きく分けて
（ａ） シリコン（Ｓｉ）を含む化合物を有する第１の原料粒子、および該第１の原料粒子よりも融点の高い第２の原料粒子を混合して、混合粒子を調製するステップ（ステップＳ１１０）と、
（ｂ） 前記混合粒子を成形して、成形体を形成するステップ（ステップＳ１２０）と、
（ｃ） 前記成形体を焼成して、多孔質セラミックス焼結体を形成するステップであって、前記成形体は、前記第１の原料粒子の融点よりも高く、前記第２の原料粒子の融点よりも低い温度で焼成され、これにより、前記第１の原料粒子および前記第２の原料粒子の少なくとも一部が反応して、複合酸化物が生じるとともに、実質的に球状の気孔が得られるステップ（ステップＳ１３０）と、
を有することを特徴とするものである。

【0035】

本発明の方法では、ステップＳ１３０において、第１の原料粒子の融点よりも高く、第２の原料粒子の融点よりも低い焼成温度で、成形体の焼成処理が行われる。この場合、焼成処理の際に、成形体中の第１の原料粒子だけが溶融を開始する。また、未溶融の第２の原料粒子は、この第１の原料粒子の溶融成分と接した際に反応して、複合酸化物を生成する。第１の原料粒子の溶融成分は、液体状であり浸透性が大きいため、第１の原料粒子の溶融成分は、毛細管現象等により、成形体内の広い範囲を移動する。これにより、第１の原料粒子の溶融成分は、未反応の第２の原料粒子と次々と接触し、第２の原料粒子が存在する位置において、継続的に複合酸化物が生成される。このような反応が進展することにより、最終的に複合酸化物で構成された骨格部が形成される。

【0036】

一方、元々第１の原料粒子が存在していた位置は、第１の原料粒子の溶融、移動により、実質的に球状の空隙となる。従って、本発明の方法では、ステップＳ１３０の焼結処理の完了時に、複合酸化物からなる骨格と、実質的に球状の多数の気孔とを含む多孔質セラミックス焼結体が製造されるのである。

【0037】

例えば、第１の原料粒子がシリカ（ＳｉＯ_２）であり、第２の原料粒子がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である場合、溶融したシリカと（ＳｉＯ_２）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が反応して、ムライトが形成される。なお、「ムライト」とは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）が８０：２０〜７５：２５の割合（重量比）で混合された、複合酸化物である。

【0038】

ここで、従来のような、有機物系および／または無機物系の造孔剤を使用して、多孔質セラミックス焼結体を製造する方法では、造孔剤は、多孔質セラミックス焼結体の製造過程で分解され、最終的に得られる焼結体には残存しない。換言すれば、このような造孔剤は、最終的に得られる多孔質セラミックス焼結体にとって全く不要な成分であり、このような造孔剤の使用は、多孔質セラミックス焼結体の製造コストの上昇の原因となる。

【0039】

また、多孔質セラミックス焼結体の製造過程で、造孔剤は、ガスとして分解、放出されることになるが、製造過程でのこのようなガスの排出は、環境上好ましいものではない。特に、有機物系の造孔剤を使用した場合、多孔質セラミックス焼結体の製造中に、有機成分ガスが大気中に排出される。このような有機成分ガス中には、安全上問題のあるガスが含まれる可能性があり、有機物系の造孔剤の使用は、環境上のみならず、安全上も問題がある。

【0040】

また、例えば、セラミックス焼結体中に大きな気孔を形成することを目的として、粒径が比較的大きな造孔剤を使用した場合、造孔剤の分解、放出過程において、大量のガスが排出されてしまう。さらに、このようなガスの発生時の急激な内部圧力上昇、あるいは体積減少により、成形体の強度が低下し、最終的に得られる多孔質セラミックス焼結体の骨格部にワレが生じたり、気孔が押しつぶされてしまうという問題が生じる。従って、従来のような造孔剤を用いる方法では、５０μｍ以上の比較的大きな気孔径の気孔を有する多孔質セラミックス焼結体を製造することは難しいという問題がある。

【0041】

これに対して、本発明による多孔質セラミックス焼結体の製造方法では、基本的に造孔剤を使用する必要がない（あるいは造孔剤の使用量が有意に抑制される）。このため、造孔剤の添加による製造コストの上昇を有意に抑制することができる。

【0042】

また、造孔剤を使用しないため（あるいは造孔剤の使用量が有意に抑制されるため）、多孔質セラミックス焼結体の製造工程で、有機成分ガスなど、造孔剤が分解した際に発生するガスの放出を有意に抑制することができる。従って、本発明では、環境に優しく、安全な製造方法を提供することができる。

【0043】

また、本発明では、第１の原料粒子の粒径を適宜調整することにより、多孔質セラミックス焼結体内に、所望の気孔径の気孔を形成することができる。このため、気孔径の大きな気孔も、容易に形成することができる。従って、従来の造孔剤を使用する方法において生じる問題、すなわち、造孔剤の分解による大量のガス発生により、セラミックス骨格部にワレが生じたり、気孔が押しつぶされたりする等の問題が有意に抑制される。

【0044】

さらに、本発明の製造方法により得られる多孔質セラミックス焼結体は、実質的に球状の気孔を有するという特徴を有する。本発明では、この特徴のため、多孔質セラミックス焼結体が熱衝撃を受けた際に、亀裂発生の基点となるサイトが有意に減少し、良好な耐熱衝撃性を有する多孔質セラミックス焼結体を提供することができる。

【0045】

以下、図１に示した本発明による製造方法の各ステップ（ステップＳ１１０）、（ステップＳ１２０）および（ステップＳ１３０）について詳しく説明する。なお、以下の記載では、特に、複合酸化物としてムライトを含む多孔質セラミックス焼結体を製造する場合を想定して、説明する。

【0046】

（ステップＳ１１０）
このステップでは、シリコンを含む化合物を有する第１の原料粒子、およびこの第１の原料粒子よりも融点の高い第２の原料粒子を混合して、混合粒子が調製される。

【0047】

例えば、最終的にムライトを含む多孔質セラミックス焼結体を製造する場合、第１の原料粒子は、シリカ（ＳｉＯ_２）であり、第２の原料粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であっても良い。

【0048】

ただし、第１および第２の原料粒子は、必ずしも酸化物である必要はない。例えば、第１の原料粒子として、シリコンを含む化合物、例えば窒化珪素（Ｓｉ_ｘＮ_ｙ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等を利用しても良い。同様に、第２の原料粒子として、窒化物、炭化物、炭酸塩等を利用しても良い。

【0049】

第１の原料粒子の平均粒径は、最終的に形成される球状気孔の気孔径（直径）を定める因子となる。従って、第１の原料粒子の平均粒径は、必要な球状気孔の平均気孔径（直径）に基づいて選定される。例えば、第１の原料粒子の平均粒径は、５０μｍ〜１００μｍの範囲（例えば、６０μｍまたは８０μｍ等）であっても良い。この場合、最終的に、平均気孔径（直径）が約５０μｍ〜約１００μｍ（例えば、約６０μｍまたは約８０μｍ等）の球状の気孔が生成される（ただし、実際には、焼成により多少（数μｍ〜数十μｍ程度）収縮する）。

【0050】

一方、第２の原料粒子の平均粒径は、特に限られない。ただし、第２の原料粒子の平均粒径が、第１の原料粒子の平均粒径に比べて著しく大きくなると、焼成過程において、溶融した第１の原料粒子が、第２の原料粒子と十分に接触することが難しくなり、材料組成的に不均一な骨格部が形成される（すなわち、セラミックス骨格部に、複合酸化物の部分と、第２の原料の成分からなる未反応部分とが生じる）。従って、均一な骨格部を得る必要がある場合は、第２の原料粒子の平均粒径は、第１の原料粒子の平均粒径と同等以下であることが好ましい。例えば、第１および第２の原料粒子の平均粒径を、それぞれｒ_１およびｒ_２とした場合、比ｒ_１／ｒ_２は、０．１〜５００の範囲であることが好ましく、１〜３００の範囲であることがより好ましく、２〜２００の範囲であることがさらに好ましい。例えば、第２の原料粒子の平均粒径は、０．５μｍ〜２μｍ（例えば、１μｍ）の範囲である。

【0051】

しかしながら、意図的に不均一な組成分布を有するセラミックス骨格を形成したい場合は、このような制約はなく、第２の原料粒子の平均粒径は、第１の原料粒子に対して著しく大きくても良い。

【0052】

なお、第１の原料粒子の形状は、実質的に球状である必要があるが、第２の原料粒子の形状は、特に限られないことに留意する必要がある。

【0053】

ここで、混合粒子は、さらに「添加剤」を含んでも良い。

【0054】

なお、本願において、「添加剤」という用語は、（ｉ）基本的に、焼成ステップ後に、セラミックス焼結体内に留まる成分（以下、「第１添加剤」という）、および（ｉｉ）基本的に、焼成ステップ後に、セラミックス焼結体内には残存しない成分（以下、「第２添加剤」という）、の２つのことを意味することに留意する必要がある。なお、「添加剤」は、「原料粒子」とは異なり、複合酸化物の生成反応には直接関与しない（すなわち、複合酸化物の生成反応によって消費されない）。

【0055】

「第１添加剤」としては、例えば第１の原料粒子と第２の原料粒子の反応および／または焼結を促進させるための反応促進剤が含まれる。

【0056】

例えば、第１の原料粒子をシリカ（ＳｉＯ_２）とし、第２の原料粒子をアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）として、複合酸化物としてムライトを生成する場合、「第１添加剤」として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子が添加されても良い。ジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子の添加により、複合酸化物の生成反応および焼結反応が促進され、より短い時間でムライトを含む多孔質セラミックス焼結体を製造することができる。この場合、ジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子は、最終的に得られるセラミックス焼結体（ムライト）の骨格部に残存する。

【0057】

「第１添加剤」としてジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子を添加する場合、ジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子の平均粒径は、特に限られないが、第２の原料粒子と同程度であることが好ましく、例えば０．５μｍ〜２μｍ（例えば、１μｍ）である。また、ジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子の添加量は、特に限られないが、第１および第２の原料粒子の総和（原料粒子が３種類以上含まれる場合は、ジルコニアを除く、各原料粒子の総和）に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。１０ｗｔ％を超える多量のジルコニア（ＺｒＯ_２）の添加は、骨格部分の熱膨張係数が大きくなり、耐熱衝撃性が低下するという点で問題がある。なお、ジルコニア（ＺｒＯ_２）の種類としては、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）安定化ジルコニア（ＺｒＯ_２）、スカンジア（Ｓｃ_２Ｏ_３）安定化ジルコニア（ＺｒＯ_２）等、各種ジルコニア（ＺｒＯ_２）を等しく使用できる。

【0058】

一方、「第２添加剤」は、従来のセラミックス焼結体の製造工程において使用されるような、一般的な結合剤（有機結合剤／無機結合剤）、分散剤、溶媒（水、アルコール等）、および／または造孔剤であっても良い。ただし、前述のように、本発明では、基本的に造孔剤を添加する必要はない。従って、仮に、造孔剤を添加する場合であっても、その添加量は、最小限に抑制される。

【0059】

各原料粒子の混合の方法は、特に限られず、ボールミル処理等の各種方法が利用できる。なお、第１の原料粒子の形状は、最終的に生じる気孔の形状を決めるため、第１の原料粒子を添加した後は、あまり長時間混合を行わないことが好ましい。これにより、第１の原料粒子の形状の変化を最小限に抑制することができる。

【0060】

（ステップＳ１２０）
次に、前述の方法で調製した混合粉末を用いて、成形体が形成される。

【0061】

成形方法は、特に限られず、従来より知られている各種方法が適用される。例えば、混合粉末をそのまま（固体状態のまま）使用する場合は、成形方法として、ＣＩＰ法（冷間静水圧プレス法）や、通常の粉末プレス法等が使用される。また、混合粉末からペースト、スラリー等を経由して、成形体を得る場合は、このようなペーストを用いて、押出成形または射出成形を実施して、成形体を得ても良い。

【0062】

後者の場合、成形体が得られた後、この成形体に対して乾燥処理が実施される。

【0063】

（ステップＳ１３０）
次に、得られた成形体が焼成処理される。

【0064】

焼成は、第１の原料粒子の融点よりも高く、第２の原料粒子の（さらに「第１添加剤」が存在する場合は、その）融点よりも低い温度で実施される。例えば、第１の原料粒子としてシリカ（ＳｉＯ_２）（融点１４１４℃）を使用し、第２の原料粒子としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（融点２０２０℃）を使用し、第１添加剤としてジルコニア（ＺｒＯ_２）（融点２６８０℃）を使用する場合、１４５０℃〜１７００℃の範囲が焼成温度として選定される。焼成温度は、例えば、１５５０℃、１６００℃、または１６５０℃である。

【0065】

焼成時間は、焼成温度に依存するが、前述の例の場合、例えば、１時間〜２４時間の範囲（例えば、１時間、２時間、４時間、６時間等）であっても良い。

【0066】

通常、焼成処理は、大気中で実施される。

【0067】

前述のように、成形体の焼成処理により、第１の原料粒子が溶融し、第２の原料粒子と溶融した第１の原料とが反応し、複合酸化物が形成される。例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）と溶融シリカ（ＳｉＯ_２）との反応により、ムライトが生成される。そして、成形体において、第１の原料粒子が占めていた位置は、気孔として残留し、最終的に多数の球状気孔と、複合酸化物を含む骨格部とを有する、多孔質セラミックス焼結体が得られる。

【0068】

ところで、以上の記載では、第１および第２の原料粒子の２種類の粒子を出発原料として使用して、多孔質セラミック焼結体を製造する方法を中心に説明した。しかしながら、本発明は、３種類以上の原料粒子を出発原料として使用しても良いことに留意する必要がある。

【0069】

例えば、第１の原料粒子をシリカ（ＳｉＯ_２）とし、第２の原料粒子をアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とし、第３の原料粒子をマグネシア（ＭｇＯ）とした場合、コージェライトを有する多孔質セラミック焼結体を製造することができる。ここで、第３の原料粒子の融点は、第１の原料粒子の融点よりも高いことに留意する必要がある。この場合、焼成ステップでは、溶融したシリカと（ＳｉＯ_２）と、固体のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）および固体のマグネシア（ＭｇＯ）が反応して、コージェライトが生成されることになる。なお、「コージェライト」とは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）と、マグネシア（ＭｇＯ）と、シリカ（ＳｉＯ_２）とが２：２：５の割合（化学組成比）で混合された、複合酸化物の総称である。

【実施例】

【0070】

以下、本発明の実施例について説明する。

【0071】

（実施例１）
以下の方法で多孔質ムライト焼結体のサンプルを作製した。

【0072】

平均粒径が約１μｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子（純度９９％以上）８０ｇと、平均粒径が約１μｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子（純度９９％以上（３ｍｏｌイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を安定化材として含む））を１ｇと、水６０ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。次に、この混合溶液に平均粒径が６０μｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子（純度９９％以上）を添加し、撹拌装置を用いて、さらに１時間混合した。シリカ粒子は、アルミナ：シリカの重量比が８０：２０となるように添加した。なお、前述のジルコニア粒子の添加量は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１ｗｔ％である。

【0073】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0074】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0075】

さらに、この成形体を大気中、１６５０℃で２時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「実施例１に係るサンプル」という）を得た。

【0076】

図２および図３には、実施例１に係るサンプルのＳＥＭ写真を示す。図２は、低倍率の写真であり、図３は、高倍率の写真である。図２および図３に示すように、焼結体内には、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることがわかる。球状気孔の平均気孔径は、約５０μｍであった。

【0077】

また、実施例１に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0078】

さらに、実施例１に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、２７．０％であった。なお、気孔率は、水中置換法により測定した。

【0079】

また、実施例１に係るサンプルの密度（嵩密度）は、２．２７ｇ／ｃｍ^３であった。なお、密度は、サンプルの寸法と重量の測定結果をもとに算出した。

【0080】

（実施例２）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例２に係るサンプル」という）を作製した。

【0081】

ただし、実施例２では、焼成時間を４時間とした。焼成温度は、実施例１と同様、１６５０℃とした。

【0082】

実施例２に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0083】

また、実施例２に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0084】

さらに、実施例２に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２３．５％であり、密度は、２．２０ｇ／ｃｍ^３であった。

【0085】

（実施例３）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例３に係るサンプル」という）を作製した。

【0086】

ただし、実施例３では、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、３ｗｔ％となるように添加した。また、実施例３では、焼成時間を４時間とした。焼成温度は、実施例１と同様、１６５０℃とした。

【0087】

実施例３に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0088】

また、実施例３に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0089】

さらに、実施例３に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２５．２％であり、密度は、２．１９ｇ／ｃｍ^３であった。

【0090】

（実施例４）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例４に係るサンプル」という）を作製した。

【0091】

ただし、実施例４では、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、５ｗｔ％となるように添加した。また、実施例４では、焼成時間を４時間とした。焼成温度は、実施例１と同様、１６５０℃とした。

【0092】

実施例４に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0093】

また、実施例４に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0094】

さらに、実施例４に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２４．６％であり、密度は、２．２４ｇ／ｃｍ^３であった。

【0095】

（実施例５）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例５に係るサンプル」という）を作製した。

【0096】

ただし、実施例５では、ジルコニア粒子として、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を安定化材として含まないものを使用した。このジルコニア粒子の直径は、１μｍ以下であり、実施例１と同様である。また、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１０ｗｔ％となるように添加した。また、実施例５では、焼成時間を４時間とした。焼成温度は、実施例１と同様、１６５０℃とした。

【0097】

実施例５に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0098】

また、実施例５に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0099】

さらに、実施例５に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２７．１％であり、密度は、２．３５ｇ／ｃｍ^３であった。

【0100】

（実施例６）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例６に係るサンプル」という）を作製した。

【0101】

ただし、実施例６では、ジルコニア粒子として、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を安定化材として含まないものを使用した。このジルコニア粒子の直径は、１μｍ以下であり、実施例１と同様である。また、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１ｗｔ％となるように添加した。また、実施例６では、焼成温度を１６００℃とし、焼成時間を６時間とした。

【0102】

実施例６に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0103】

また、実施例６に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0104】

さらに、実施例６に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２８．４％であり、密度は、２．３１ｇ／ｃｍ^３であった。

【0105】

（実施例７）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例７に係るサンプル」という）を作製した。

【0106】

ただし、実施例７では、ジルコニア粒子として、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を安定化材として６ｍｏｌ％含むものを使用した。このジルコニア粒子の直径は、１μｍ以下であり、実施例１と同様である。また、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１０ｗｔ％となるように添加した。また、実施例７では、焼成温度を１６００℃とし、焼成時間を２時間とした。

【0107】

実施例７に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0108】

また、実施例７に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0109】

さらに、実施例７に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２５．７％であり、密度は、２．３５ｇ／ｃｍ^３であった。

【0110】

（実施例８）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例８に係るサンプル」という）を作製した。

【0111】

ただし、実施例８では、ジルコニア粒子として、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を安定化材として６ｍｏｌ％含むものを使用した。このジルコニア粒子の直径は、１μｍ以下であり、実施例１と同様である。また、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１ｗｔ％となるように添加した。また、実施例８では、焼成温度を１５５０℃とし、焼成時間を４時間とした。

【0112】

実施例８に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0113】

また、実施例８に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0114】

さらに、実施例８に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２６．５％であり、密度は、２．２９ｇ／ｃｍ^３であった。

【0115】

（実施例９）
実施例１と同様の方法により、多孔質ムライト焼結体のサンプル（以下、「実施例９に係るサンプル」という）を作製した。

【0116】

ただし、実施例９では、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１０ｗｔ％となるように添加した。また、実施例９では、焼成温度を１５５０℃とし、焼成時間を６時間とした。

【0117】

実施例９に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0118】

また、実施例９に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0119】

さらに、実施例９に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２８．７％であり、密度は、２．３０ｇ／ｃｍ^３であった。

【0120】

表１には、各サンプルの作製条件、気孔率および密度をまとめて示した。

【0121】

【表1】

（比較例１）
平均粒径が約１μｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子（純度９９％以上）８０ｇと、平均粒径が約１μｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子（純度９９％以上、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を含まないもの）を３ｇと、水６０ｇと、造孔剤５ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。次に、この混合溶液に平均粒径が５μｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子（純度９９％以上）を添加し、撹拌装置を用いて、さらに１時間混合した。シリカ粒子は、アルミナ：シリカの重量比が８０：２０となるように添加した。なお、前述のジルコニア粒子の添加量は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、３ｗｔ％である。

【0122】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0123】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0124】

さらに、この成形体を大気中、１６５０℃で２時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「比較例１に係るサンプル」という）を得た。

【0125】

比較例１に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、非球状の、いびつに変形した多数の気孔が形成されていることが確認された。気孔の平均直径は、約２５μｍであった。

【0126】

また、比較例１に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコニアのピークの他に、ムライトのピークが認められ、上記方法により、ムライトが生成していることが確認された。

【0127】

比較例１に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、１７．８％程度であった。また、比較例１に係るサンプルの密度は、２．６４ｇ／ｃｍ^３であった。

【0128】

（比較例２）
平均粒径が約１μｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子（純度９９％以上）８０ｇと、水６０ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。次に、この混合溶液に平均粒径が６０μｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子（純度９９％以上）を添加し、撹拌装置を用いて、さらに１時間混合した。シリカ粒子は、アルミナ：シリカの重量比が８０：２０となるように添加した。

【0129】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0130】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0131】

さらに、この成形体を大気中、１４００℃で６時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「比較例２に係るサンプル」という）を得た。なお、この焼成温度は、シリカの融点（１４１４℃）よりも低いことに留意する必要がある。

【0132】

比較例２に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、球状の気孔は確認されなかった。また、気孔の平均直径は、約１５μｍであった。

【0133】

また、比較例２に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、シリマナイトのピークが認められ、上記方法では、ムライトの代わりに、シリマナイトが生成していることが確認された。

【0134】

さらに、比較例２に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、１８．９％程度であった。また、比較例２に係るサンプルの密度は、２．５８ｇ／ｃｍ^３であった。

【0135】

（比較例３）
比較例１と同様の方法により、焼結体のサンプル（以下、「比較例３に係るサンプル」という）を作製した。

【0136】

ただし、比較例３では、平均粒径が６０μｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子（純度９９％以上）を使用した。また、比較例３では、ジルコニア粒子は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）の総量に対して、１５ｗｔ％となるように添加した。また、比較例３では、焼成温度を１５５０℃とし、焼成時間を４時間とした。

【0137】

比較例３に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、図２、３に示した気孔と同様の、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。球状気孔の平均直径は、約５０μｍであった。

【0138】

また、比較例３に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ジルコンとムライトのピークが認められ、上記方法では、ムライトだけではなく、ジルコンも生成していることが確認された。

【0139】

さらに、比較例３に係るサンプルの気孔率および密度を測定したところ、気孔率は、２１．３％であり、密度は、２．６１ｇ／ｃｍ^３であった。

【0140】

（比較例４）
平均粒径が約０．５μｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子（純度９９％以上）８０ｇと、水６０ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。次に、この混合溶液に平均粒径が２８０μｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子（純度９９％以上）を添加し、撹拌装置を用いて、さらに１時間混合した。シリカ粒子は、アルミナ：シリカの重量比が８０：２０となるように添加した。

【0141】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0142】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0143】

さらに、この成形体を大気中、１５５０℃で４時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「比較例４に係るサンプル」という）を得た。

【0144】

比較例４に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認されたが、球状気孔の平均直径は、約２５０μｍであった。

【0145】

また、比較例４に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、アンダリューサイトのピークが認められ、上記方法では、ムライトの代わりに、アンダリューサイトが生成していることが確認された。

【0146】

さらに、比較例４に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、３１．７％程度であった。また、比較例４に係るサンプルの密度は、２．０１ｇ／ｃｍ^３であった。

【0147】

（比較例５）
平均粒径が約５μｍのムライト１００ｇと、水６０ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。さらに、撹拌装置を用いて、この混合溶液をさらに１時間混合した。

【0148】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0149】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0150】

さらに、この成形体を大気中、１６００℃で８時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「比較例５に係るサンプル」という）を得た。

【0151】

比較例５に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、球状の気孔は確認されず、気孔の平均直径は、約１５μｍであった。

【0152】

また、比較例５に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ムライトのピークのみが認められた。

【0153】

さらに、比較例５に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、１４．２％程度であった。また、比較例５に係るサンプルの密度は、２．６６ｇ／ｃｍ^３であった。

【0154】

（比較例６）
平均粒径が約５μｍのムライト１００ｇと、水６０ｇと、造孔剤１０ｇと、少量の有機系分散剤とを混ぜ、ボールミルで半日以上混合した。さらに、撹拌装置を用いて、この混合溶液をさらに１時間混合した。

【0155】

次に、得られた混合溶液を室温の大気中で乾燥させ、水等を蒸発させ、混合粒子を得た。

【0156】

次に、得られた混合粒子をＣＩＰ法（冷間静水圧等方プレス法）により加圧成形し、寸法が縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍの成形体を製作した。

【0157】

さらに、この成形体を大気中、１６００℃で８時間焼成して、焼結体サンプル（以下、「比較例６に係るサンプル」という）を得た。

【0158】

比較例６に係るサンプルをＳＥＭにより観察したところ、焼結体内には、ほぼ球状の多数の気孔が形成されていることが確認された。ただし、球状気孔の平均直径は、約１０μｍであった。

【0159】

また、比較例６に係るサンプルのＸ線回折分析の結果、ムライトのピークのみが認められた。

【0160】

さらに、比較例６に係るサンプルの気孔率を測定したところ、気孔率は、４５．０％程度であった。また、比較例６に係るサンプルの密度は、１．７３ｇ／ｃｍ^３であった。

【0161】

表２には、比較例１〜比較例６の各サンプルの作製条件、平均気孔径、気孔率および密度をまとめて示した。

【0162】

【表2】

（強度評価）
前述の方法で製作した実施例１〜実施例９、および比較例１〜比較例６に係る各サンプルを用いて、以下の方法で熱衝撃試験を行い、各サンプルの耐熱衝撃性の評価を行った。

【0163】

まず、各サンプルを約３ｍｍ×約４ｍｍ×約４０ｍｍの寸法の棒状に切り出し、試験片を作製した。この試験片を用いて４点曲げ試験を行い、各サンプルの初期強度Ｘを測定した。４点曲げ試験は、日本工業規格ＪＩＳＲ１６０１（ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法）に基づき実施した。下部の２つの支点の間の距離Ｌ１は、３０ｍｍとし、各支点は、試験片の長手方向の中心から、長手方向の外側に向かって１５ｍｍの位置に設けた。また、上部の２つの荷重点の間の距離Ｌ２は、１０ｍｍとし、各荷重点は、試験片の長手方向の中心から、長手方向の外側に向かって５ｍｍの位置に設けた。この状態で、２つの荷重点に荷重をくわえ、試験片が破壊するときの荷重を初期強度Ｘとした。

【0164】

次に、前述の寸法に切り出した試験片を電気炉に入れて、大気中で４２５℃まで加熱した。次に、加熱された試験片を水温が２５℃の水中に投下した（従って、温度差ΔＴ＝４００℃）。その後、室温まで冷却された試験片を用いて、再度４点曲げ試験を行った。これにより、熱衝撃後の強度Ｙを測定した。

【0165】

各サンプルの初期強度Ｘに対する熱衝撃後の強度Ｙの比（すなわちＹ／Ｘ）を求め、この値を「残存率」とした。この「残存率」は、各サンプルの耐熱衝撃性の指標として使用することができ、１に近いほど、そのサンプルは、良好な耐熱衝撃性を有するといえる。

【0166】

前述の表１には、実施例１〜実施例９の各サンプルにおいて得られた初期強度Ｘ、熱衝撃後の強度Ｙ、および残存率Ｙ／Ｘの値を示す。また、図４および図５には、それぞれ、各実施例に係るサンプルの初期強度Ｘおよび残存率Ｙ／Ｘをグラフ化した図を示す。

【0167】

従来のような有機物系の造孔剤を用いて気孔率が２０％〜３０％程度のムライト焼結体を製作した場合、その初期強度Ｘおよび残存率Ｙ／Ｘは、それぞれ、約３０ＭＰａおよび約０．６程度であると予想される。

【0168】

これに対して、図４および図５に示すように、実施例１〜９に係るサンプルでは、初期強度が３０ＭＰａを超え、残存率Ｙ／Ｘは、最小でも０．６を超えることがわかった。特に、実施例７に係るサンプルでは、初期強度が７０ＭＰａを超えることがわかった。また、実施例１に係るサンプルでは、残存率Ｙ／Ｘがほぼ１となっており、極めて良好な耐熱衝撃性を有することがわかった。

【0169】

図６には、実施例１〜実施例９の各サンプルの熱衝撃試験前後の強度について得られたワイブルプロットを示す。この結果から、各サンプルの初期強度および熱衝撃試験後の強度のバラツキは、少なく、強度が安定していることがわかる。

【0170】

なお、実験の範囲内では、サンプルの初期強度および耐熱衝撃性に及ぼすジルコニアの添加量の影響は、顕著ではなかった。また、ジルコニア中に含まれるイットリアの量の影響も顕著ではなかった。

【0171】

このように、本発明による方法で製作された多孔質セラミックス焼結体は、良好な初期強度を有するとともに、優れた耐熱衝撃性を有することが確認された。

【0172】

前述の表２には、比較例１〜比較例６の各サンプルにおいて得られた初期強度Ｘ、熱衝撃後の強度Ｙ、および残存率Ｙ／Ｘの値を示す。

【0173】

この結果から、比較例２、比較例４、および比較例６では、サンプルの初期強度Ｘが３０ＭＰａを下回っていることがわかる。また、比較例１〜比較例４、および比較例５〜比較例６では、残存率Ｙ／Ｘが０．６未満となっており、これらのサンプルは、本発明による方法で作製された多孔質セラミックス焼結体と比較して、耐熱衝撃性が劣ることがわかった。

【産業上の利用可能性】

【0174】

本発明は、セラミックスセッターまたはセラミックスフィルター等に適用することができる。

【0175】

なお、本願は、２００９年１２月８日に出願した日本国特許出願２００９−２７８６４７号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願の参照として援用する。

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図3】