烧成用承烧板的制作方法

本说明书公开一种涉及烧成用承烧板的技术。

背景技术：

在对被烧成物进行烧成时，为了载置被烧成物而使用承烧板等烧成用夹具。专利文献1的烧成用承烧板(烧成用容器)在基材表面形成有铝质、氧化锆质的涂层，以便抑制基材与被烧成物发生反应。专利文献1中，对涂层材料的粒径进行调整，由此调整了涂层的气孔率，抑制了由基材与涂层的热膨胀差所引起的两者的剥离。但是，当为了抑制涂层与基材的剥离而调整涂层材料的粒径时，涂层的表面粗糙度ra增大。因此，专利文献1中，在基材的表面形成涂层后，对涂层的表面进行了研磨。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-45641号公报

技术实现要素：

关于专利文献1，调整涂层材料的粒径，以使涂层的气孔率变大，由此，抑制了涂层自基材剥离。即、使用大粒径的涂层材料而使涂层变“粗糙”，由此，缓和基材与涂层的热膨胀差，抑制了涂层剥离。结果，专利文献1必须在形成涂层后进行表面研磨，使制造工序变得烦杂。此外，如果使用小粒径的涂层材料，则能够省略涂层的表面研磨，但是，这种情况下，气孔率变小，无法抑制涂层剥离。因此，需要能够简单地制造、且抑制涂层剥离的烧成用承烧板。本说明书的目的在于，基于以往没有的技术思想，提供涂层剥离得到了抑制的新的烧成用承烧板。

本发明的发明人以各种条件在基材表面形成涂层，对涂层的剥离性进行评价，结果发现：基材与涂层的结合面积对涂层的剥离难易度带来较大的影响。即、判明：通过将基材与涂层的结合面积调整为规定范围，使得涂层自基材的剥离被大幅抑制。本说明书中公开的烧成用承烧板就是基于上述见解而完成的。

本说明书中公开的烧成用承烧板可以具备：基材，该基材以sic和si为主成分；以及涂层，该涂层以zr化合物和al化合物为主成分，且将基材的表面被覆。该烧成用承烧板中，基材与涂层的结合面积为基材表面的面积的20％～80％。

上述烧成用承烧板的基材与涂层的结合面积为20％～80％，与以往的烧成用承烧板相比，结合面积较大。此外，以往的基材与涂层的结合面积不足10％，与上述烧成用承烧板相比较，结合面积较小。对于上述烧成用承烧板，使基材与涂层的结合面积变大，由此，抑制了由基材与涂层的热膨胀差所引起的两者的剥离。另外，对于上述烧成用承烧板，通过调整基材与涂层的结合面积而抑制了两者的剥离，因此，不需要限制涂层材料的粒径。因此，可以使用小粒径的涂层材料，也可以省略形成涂层后的研磨。应予说明，本说明书中所称的“主成分”是指：在作为对象的部件中包含50质量％以上的作为主成分的材料。例如，“以sic和si为主成分的基材”是指：在基材中，按sic和si合计为50质量％以上的方式包含sic和si。

涂层可以包括：表层，该表层以zr化合物为主成分；以及中间层，该中间层以al化合物为主成分，且设置在表层与基材之间。这种情况下，表层作为抑制与被烧成物发生反应的反应抑制层发挥作用。另外，中间层作为缓和在表层与基材之间产生的热应力(热膨胀差)的应力缓和层发挥作用。通过涂层具备表层和中间层，能够更可靠地抑制涂层自基材剥离。此外，表层以zr化合物为主成分，中间层以al化合物为主成分，由此，相对于以sic和si为主成分的基材而言，热膨胀率按基材、中间层、表层的顺序增大。通过使表层以及中间层为上述材料，中间层适宜作为应力缓和层发挥作用。

中间层中，作为微量成分可以包含fe、si、ca、na、mg、以及k中的至少1种元素。另外，与中间层的表层侧相比较，中间层中包含的微量成分可以大多存在于中间层的基材侧。中间层作为微量成分包含上述元素，由此，容易在基材与中间层之间形成玻璃层(基材与中间层的接触部分容易玻璃化)，基材和中间层良好地结合，两者的结合面积增大。应予说明，本说明书中所称的“微量成分”是指：作为对象的部件中包含的质量相对于对象部件的质量而言为3质量％以下。另外，“中间层的基材侧”是指：中间层的厚度方向(将表层和基材连结的方向)上的比中间层的中央靠基材侧的范围。

上述烧成用承烧板中，在涂层具备表层和中间层的情况下，可以在表层与中间层之间设置有包含al和zr的化合物层。表层与中间层的结合力增大，能够抑制涂层剥离(表层与中间层的剥离)。

附图说明

图1示出实施例的烧成用承烧板的评价结果。

图2示出实施例的烧成用承烧板的sem图像以及元素分布成像图像。

图3示出比较例的烧成用承烧板的sem图像以及元素分布成像图像。

图4示出用于说明评价试样的取得位置的示意图。

具体实施方式

(烧成用承烧板)

本说明书中公开的烧成用承烧板用于在对电子零部件、陶瓷部件等被烧成物进行烧成时载置被烧成物。烧成用承烧板的表面(载置面)形状可以为三角形、四边形等多边形，也可以为圆形、椭圆形等外缘具有曲面的形状。另外，在烧成用承烧板的端部(载置被烧成物的载置部的外侧)可以具备加强筋。烧成用承烧板具备基材和将基材被覆的涂层。

(基材)

基材以碳化硅(sic)和硅(si)为主成分。即，sic和si的质量的合计占基材的质量的50质量％以上。sic和si在基材中可以包含60质量％以上，也可以包含70质量％以上，也可以包含80质量％以上，也可以包含90质量％以上，也可以包含95质量％以上。基材还可以包含sic和si以外的微量元素。作为微量元素，可以举出：铁(fe)、钙(ca)、钠(na)、镁(mg)、钾(k)、以及铝(al)等。各微量元素在基材中可以包含0.01～3质量％，另外，基材中的微量元素的合计可以为0.01～3质量％。应予说明，对于基材，可以将c粉体、sic粉体以及有机质粘合剂混合、成型，得到成型体，在金属si存在下，将该成型体配置在减压的惰性气体气氛或真空中，使金属si含浸于成型体中，进行成型。

(涂层)

涂层将基材的表面被覆。即，涂层暴露于烧成用承烧板的表面。涂层可以将烧成用承烧板的整面被覆，也可以仅将烧成用承烧板的表面(载置被烧成物的面)被覆。对于涂层，可以在基材表面涂布涂层材料后，在1100～1400度下进行烧成，使其固定于基材表面。涂布涂层材料后的烧成温度可以为1200度以上，也可以为1240度以上，还可以为1300度以上。涂层以锆(zr)化合物和铝(al)化合物为主成分。即，zr化合物和al化合物的质量的合计占涂层的质量的50质量％以上。zr化合物和al化合物在涂层中可以包含60质量％以上，也可以包含70质量％以上，也可以包含80质量％以上，也可以包含90质量％以上，也可以包含95质量％以上。涂层还可以包含zr化合物和al化合物以外的微量元素。即，在涂层内，可以包含3质量％以下的、zr化合物和al化合物以外的元素。作为微量元素，可以举出：fe、si、ca、na、mg、以及k等，可以在涂层内包含这些元素中的1种以上。

涂层与基材的表面结合。基材与涂层的结合面积相对于基材表面的面积而言，可以为20％～80％。基材与涂层的结合面积可以为40％以上，也可以为50％以上，还可以为60％以上。另外，涂层可以具备组成不同的表层和中间层。

(表层)

表层可以为烧成用承烧板的露出面。即、表层可以构成与被烧成物相接触的接触面。表层的主成分可以为zr化合物。zr化合物在表层中可以包含50质量％以上，也可以包含60质量％以上，也可以包含70质量％以上，也可以包含80质量％以上，也可以包含90质量％以上，也可以包含95质量％以上。作为zr化合物，可以举出：用氧化钙(cao)或三氧化二钇(y2o3)进行了稳定化的稳定氧化锆、氧化铝与氧化锆的共晶物、bazro3、以及cazro3等。表层的厚度可以为10～100μm。表层的厚度可以为20μm以上，也可以为30μm以上，也可以为40μm以上，也可以为50μm以上。另外，表层的厚度可以为90μm以下，也可以为80μm以下，也可以为70μm以下。

(中间层)

中间层可以设置在表层与基材之间。中间层可以与表层以及基材结合。即、中间层可以将表层和基材结合。中间层的主成分可以为al化合物。al化合物在中间层中可以包含50质量％以上，也可以包含60质量％以上，也可以包含70质量％以上，也可以包含80质量％以上，也可以包含90质量％以上，也可以包含95质量％以上。作为al化合物，可以举出多铝红柱石(硅酸铝)。中间层的厚度可以为50～200μm。中间层的厚度可以为60μm以上，也可以为70μm以上，也可以为80μm以上，也可以为100μm以上。另外，中间层的厚度可以为180μm以下，也可以为160μm以下。中间层的厚度可以比表层的厚度厚。

在涂层具备表层和中间层的情况下，上述的微量成分(fe、si、ca、na、mg、以及k等)可以包含在中间层中。另外，中间层中包含的微量成分可以偏在于基材侧。即、与中间层的表层侧(比中间层的厚度方向中央靠表层侧的范围)相比较，微量成分可以大多存在于中间层的基材侧(比中间层的厚度方向中央靠基材侧的范围)。微量成分有助于促进基材、中间层中包含的si原料玻璃化，使基材与中间层的结合面积增大。

在涂层具备表层和中间层的情况下，可以在表层与中间层之间设置有包含al和zr的化合物层。即，可以在表层与中间层之间设置有以zr化合物为主成分的表层和以al化合物为主成分的中间层发生反应得到的反应层。反应层有助于抑制表层与中间层的剥离。此外，可以在基材的表面形成中间层、表层后，进行烧成，使涂层(表层以及中间层)固定于基材表面。或者，可以在表面形成中间层后，进行烧成，使中间层固定于基材表面后，在中间层的表面形成表层，并再次进行烧成。

(评价方法)

对基材与涂层的结合面积的测定位置、以及、结合面积的计算方法进行说明。图4中，作为烧成用承烧板的一例，示出四边形(正方形)的烧成用承烧板10。针对涂层的状态为标准状态的位置进行基材与涂层的结合面积的测定。即，避开涂层的状态有可能为特异状态的位置进行结合面积的测定。具体而言，在距烧成用承烧板10的侧面12为距离d12的位置设定测定区域14，将处于最远离烧成用承烧板10的重心20(图4的情况下，与烧成用承烧板10的中心相同)的位置的测定区域14设定为远部14a，将重心20与远部14a的中点作为测定位置22。在烧成用承烧板10的情况下，存在4处测定位置22。应予说明，即便烧成用承烧板的形状为四边形以外的多边形、圆形、椭圆形等外缘具有曲面的形状，也利用同样的方法来确定测定位置。此外，在从烧成用承烧板的重心至侧面为止的距离为50mm以上的情况下，距离d12为20mm。另外，在从重心至侧面为止的距离不足50mm的情况下，距离d12为从重心至侧面为止的距离的20％。

关于基材与涂层的结合面积，在上述的测定位置(参照图4的测定位置22)将烧成用承烧板切断，观察其切截面，根据基材与涂层结合的部分的长度相对于基材的表面长度的比例计算出基材与涂层的结合面积。例如，如图2所示，取得烧成用承烧板的sem(scanningelectronmicroscope)图像，测定基材表面的长度，并测定基材与中间层结合的结合部分的长度，利用下式(1)，计算出结合面积。

结合面积＝(结合部分的长度)/(基材表面的长度)×100···(1)

【实施例】

以各种条件在基材表面形成涂层，制作烧成用承烧板，对制作的烧成用承烧板实施反复加热试验，对涂层的状态(有无剥离、膨胀)进行评价。

图1中示出实施例中使用的试样的特征、以及反复加热试验的结果。使用喷涂法在si-sic质的基材表面形成涂层，在图1所示的温度下进行2小时烧成，由此，制作出实施例中使用的试样。应予说明，关于涂层材料，使用罐式球磨机将平均粒径100μm的原料粉碎，调整为10～20μm。实施例1～5中，按图1所示的比例在涂层材料(涂布用浆料)中添加了烧结助剂，以便使基材与涂层的结合面积增大。作为烧结助剂，使用包含na、ca、mg、fe、si等的市售的烧结助剂。此外，实施例3和实施例4中，仅烧成温度不同。另外，作为比较例，没有在涂层材料中添加烧结助剂地形成涂层，在图1所示的温度下进行2小时烧成，制作出试样(比较例1～3)。

反复加热试验如下：将各试样以升温速度100℃/小时加热至1350℃，在1350℃下保持2小时，然后，自然冷却至室温，将该工序作为1个循环，实施5个循环。各循环结束后，观察烧成用承烧板的外观，对涂层有无剥离、膨胀进行评价。将完全没有确认到涂层剥离、膨胀的情形评价为“a”，将没有观察到剥离、膨胀、但具有剥离、膨胀的迹象的情形评价为“b”，将确认到剥离、膨胀的情形评价为“c”，并示于图1。

如图1所示，基材与涂层的结合面积为20％～80％的试样(实施例1～5)即便实施5个循环的反复加热试验，也没有确认到涂层的剥离、膨胀。但是，结合面积不足20％的试样(比较例1～3)在1个循环结束时均确认到涂层的剥离、膨胀。应予说明，虽然本实施例中无法确认差异，不过，如果考虑基材上的涂层的状态有可能发生偏差(产生涂布不均等)，则结合面积优选为40％(43％)以上。另外，如果考虑在使涂层固定于基材时有可能产生烧接不均(烧成不均)，则结合面积优选为50％(52％)以上。另外，从抑制涂层中的杂质(结合助剂)的观点考虑，结合面积优选为60％以下。

另外，对实施例1以及比较例3的试样获取测定部分22(也参照图4)的截面的sem图像，使用epma(electronprobemicroanalyzer)进行截面的元素分析。图2示出实施例1的试样的结果，图3示出比较例3的试样的结果。应予说明，图2以及图3中示出na、si、ca、y以及zr的分布成像(mapping)数据。

由sem图像可知：实施例1的烧成用承烧板与比较例3的烧成用承烧板相比，基材和涂层(中间层)良好地结合(结合面积较大)。另外，如果着眼于实施例1的中间层中包含的元素，则确认到：与中间层的表层侧相比较，源自于烧结助剂的na、si、ca这样的微量元素大多存在于中间层的基材侧(图2)。更具体而言，微量元素偏在于中间层与基材的界面。另一方面，如图3所示，在比较例3的烧成用承烧板的、中间层与基材的界面处没有确认到微量元素。对于微量元素偏在于中间层与基材的界面的烧成用承烧板(实施例1)，确认到：基材与中间层的结合面积较大，耐久性较高。

另外，由图1所示的结果还确认到：中间层与基材的界面的微量元素的偏在对结合面积带来影响。如图1所示，随着烧结助剂的添加量增加，基材与中间层的结合面积增大(实施例1、2、4、5以及比较例3)。此外，确认到：通过使烧成温度上升，基材与中间层的结合面积也会增大(实施例3、4、比较例1～3)。但是，由图1所示的结果确认到：微量元素(烧结助剂)的添加量的变化对结合面积带来的影响比烧成温度的变化对结合面积带来的影响大。

另外，如图2所示，如果着眼于中间层的表层侧，则确认到：在实施例1的烧成用承烧板中，表层特有的元素(y、zr)存在于中间层的表层侧(中间层与表层的界面)(也参照图3，进行比较)。即、确认到：实施例1的烧成用承烧板在表层与中间层之间形成有包含源自于中间层的al和源自于表层的y及zr的化合物。换言之，确认到：实施例1的烧成用承烧板在表层与中间层的界面形成有包含两层中所包含的元素的化合物。该结果说明：实施例1的烧成用承烧板中，表层和中间层牢固地结合，表层很难自中间层剥离。即、说明：实施例1的烧成用承烧板中，能够对抑制与被烧成物发生反应的表层自烧成用承烧板剥离进行抑制。

以上，虽然对本发明的具体例详细地进行了说明，但是，这些具体例只不过是示例，并不限定权利要求书。在权利要求书中记载的技术中包含对以上例示的具体例进行各种各样的变形、变更得到的技术。另外，本说明书或附图中说明的技术要素单独或者通过各种组合来发挥出技术的有用性，并不受申请时权利要求中记载的组合的限定。另外，本说明书或附图中例示的技术能够同时达成多个目的，达成其中的一个目的的技术自身具有技术的有用性。