氧化铝烧结体的前体、氧化铝烧结体的制造方法、磨粒的制造方法和氧化铝烧结体
技术领域
本发明涉及氧化铝烧结体的前体、氧化铝烧结体的制造方法、磨粒的制造方法和氧化铝烧结体。
背景技术
氧化铝烧结体具有高硬度、高强度、高耐热性、高耐磨性和高耐化学品性等优异这样的特征，其被用于各种产业领域。特别是被用作钢铁产业中的重负荷砂轮的原料即磨粒。
另外，最近，市场上要求“磨削比”比以往更大的重负荷砂轮。在此，“磨削比”是表示砂轮性能的指标，由下式(A)表示。可以说磨削比越大，砂轮性能就越好。
磨削比＝被加工材料被削掉的量(磨削量)/砂轮的磨耗量···(A)
通常，如果能够以少量砂轮磨削大量被加工材料，则判断为性能良好，但砂轮的磨削比被该砂轮所使用的磨粒的“硬度”和“断裂韧性”所影响。认为在“磨削比和硬度”与“磨削比和断裂韧性”之间存在如下关系。
(1)磨粒的硬度变高时，磨削量增加，因此磨削比变大。
(2)断裂韧性变高时，磨粒的磨损量减少，因此磨削比变大。
考虑到上述(1)和(2)的关系，磨削比的式子中的分子部分受到磨削量的影响，分母部分受到磨损量的影响。理想的是，为了提高砂轮的磨削比，使硬度和断裂韧性都高。
然而，作为以往的重负荷砂轮用的磨粒，已知使氧化铝原料烧结而成的磨粒等。特别是非专利文献1和2中，进行了有关提高氧化铝烧结体的硬度、强度和韧性等的研究。
例如，非专利文献1记载了，通过向氧化铝原料添加氧化钇来抑制晶粒生长，能够提高得到的氧化铝烧结体的弯曲强度、硬度、断裂韧性值等机械特性。
另外，非专利文献2记载了，通过向氧化铝原料添加氧化钇，来在得到的氧化铝烧结体中，使钇在氧化铝晶界偏析，能够抑制蠕变。
但是，在如上所述的添加了氧化钇的氧化铝烧结体的情况下，烧结由于氧化钇的添加而被阻碍，难以得到致密的烧结体，为了得到致密的烧结体，需要高温下的热处理。因此，在这样的氧化铝烧结体的制造中，存在生产成本增大的问题。
现有技术文献
非专利文献1：爱知县濑户陶瓷行业技术中心28号报告，22～24页，“添加氧化钇的氧化铝陶瓷的特性”(イットリア添加アルミナセラミックスの特性)
非特许文献2：Materials%20Transactions,Vol.45,No.7(2004),2078-2082页
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种氧化铝烧结体的前体和使用了该前体的氧化铝烧结体的制造方法，其能够与以往的含钇的氧化铝原料混合物相比容易在更低温度下烧结，能够得到致密且机械性能优异的氧化铝烧结体。
本发明人专心研究后发现，通过氧化铝烧结体的前体以预定量的关系包含铝、钇以及选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的至少一种金属，且以α-氧化铝的形式包含氧化铝，由此可得到机械特性优异的氧化铝烧结体，并且容易在更低温度下烧结，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨结构如下。
[1]一种氧化铝烧结体的前体，包含铝、钇以及选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的至少一种金属，
在所述氧化铝烧结体的前体100质量％中，所述铝的含量按氧化物(Al2O3)换算计为98.0质量％以上，
相对于所述氧化物换算的铝的含量100质量份，所述钇的含量按氧化物(Y2O3)换算计为0.01～1.35质量份，
相对于所述氧化物换算的铝的含量100质量份，选自所述群组中的金属的合计含量按氧化物换算计为0.02～1.55质量份，
所述氧化铝烧结体的前体以α-氧化铝的形式包含所述铝。
[2]根据所述[1]记载的氧化铝烧结体的前体，以乙酸钇四水合物的形式包含所述钇。
[3]根据所述[1]或[2]记载所述的氧化铝烧结体的前体，其被用于得到构成磨粒的氧化铝烧结体。
[4]一种氧化铝烧结体的制造方法，具有：
得到所述[1]～[3]中任一项记载的氧化铝烧结体的前体的工序(I)；以及
对所述氧化铝烧结体的前体进行烧成，得到氧化铝烧结体的工序(II)。
[5]根据所述[4]记载的氧化铝烧结体的制造方法，得到氧化铝烧结体的前体的所述工序(I)中，包括将α-氧化铝、包含钇的化合物、以及包含选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的一种金属的至少一种化合物进行混合的工序。
[6]根据所述[4]或[5]记载的氧化铝烧结体的制造方法，所述包含钇的化合物是乙酸钇四水合物。
[7]根据所述[4]～[6]中任一项记载的氧化铝烧结体的制造方法，所述氧化铝烧结体的前体的烧成温度为1300～1575℃。
[8]根据所述[4]～[7]中任一项记载的氧化铝烧结体的制造方法，所述氧化铝烧结体的相对密度为95.0％以上。
[9]一种磨粒的制造方法，采用所述述[4]～[8]中任一项记载的氧化铝烧结体的制造方法来进行。
[10]一种氧化铝烧结体，包含铝、钇以及选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的至少一种金属，
在所述氧化铝烧结体100质量％中，所述铝的含量按氧化物(Al2O3)换算计为98.0质量％以上，
相对于所述氧化物换算的铝的含量100质量份，所述钇的含量按氧化物(Y2O3)换算计为0.01～1.35质量份，
相对于所述氧化物换算的铝的含量100质量份，选自所述群组中的金属的合计含量按氧化物换算计为0.02～1.55质量份，
所述氧化铝烧结体的相对密度为95.0％以上。
根据本发明，能够提供一种氧化铝烧结体的前体和使用该前体的氧化铝烧结体的制造方法，其可得到与以往的含有钇的氧化铝原料混合物相比容易在更低温度下烧结，致密且机械性能优异的氧化铝烧结体。
具体实施方式
以下，对于依据本发明的氧化铝烧结体的前体、使用前体的氧化铝烧结体的制造方法、磨粒的制造方法以及氧化铝烧结体的实施方式进行详细说明，但本发明不限定于以下实施方式。
<氧化铝烧结体的前体>
本实施方式的氧化铝烧结体的前体包含铝、钇、以及选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的至少一种金属，在100质量％所述氧化铝烧结体的前体中，所述铝的含量按氧化物(Al2O3)换算计为98.0质量％以上，相对于100质量份的所述氧化物换算的铝的含量，所述钇的含量按氧化物(Y2O3)换算计为0.01～1.35质量份，相对于100质量份的所述氧化物换算的铝的含量，选自所述群组中的金属的合计含量按氧化物换算计为0.02～1.55质量份，所述氧化铝烧结体的前体以α-氧化铝的形式包含所述铝。
本发明的氧化铝烧结体的前体可得到与以往的含钇的氧化铝原料混合物相比容易在更低温度下烧结，致密且机械特性优异的氧化铝烧结体。这样的本发明的氧化铝烧结体的前体对于得到具有高硬度和优异的断裂韧性的氧化铝烧结体特别合适。
在此，氧化铝烧结体的前体(以下有时简称为“前体”)是指热处理前的原料混合物。此外，氧化铝烧结体(以下有时简称为“烧结体”)是指对前体进行热处理而烧结成的烧结体。
本实施方式的前体以α-氧化铝的形式包含铝(Al)。在100质量％的前体中，Al含量按氧化物(Al2O3)换算计为98.0质量％以上，优选为98.5质量％以上，更优选为99.0质量％以上。通过设为上述范围，可得到维持了合适硬度的烧结体。当Al含量减少时，氧化铝烧结体中的氧化铝纯度降低。通常，已知氧化铝烧结体中的氧化铝纯度降低时，烧结体的硬度降低。再者，Al含量的上限利用与钇等添加成分的关系来调整即可，没有特别限定，可以设为例如99.97质量％。再者，前体的质量不包括对前体成形时使用的聚乙烯醇等粘合剂树脂和水等溶剂。
本实施方式的前体包含钇(Y)。相对于100质量份的Al2O3换算的铝，Y含量按氧化物(Y2O3)换算计为0.01～1.35质量份。如果Y含量为0.01质量份以上，则烧结体中机械特性由于Y的添加效果而提高。另外，如果Y含量为1.35质量份以下，则烧结体的相对密度提高。另外，从得到更致密且机械特性优异的烧结体的观点出发，Y含量优选为0.03～1.10质量份，更优选为0.05～1.00质量份。再者，本实施方式的前体优选以乙酸钇四水合物和氧化钇中的至少一种的形式包含上述钇，特别是更优选以乙酸钇四水合物的形式包含上述钇。
本实施方式的前体包含选自由铁(Fe)、锌(Zn)、钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、铌(Nb)、锑(Sb)、钨(W)、银(Ag)和镓(Ga)组成的群组中的至少一种金属(以下有时统称为“Fe等共添加成分”)。其中，作为Fe等共添加成分，优选包含选自由Fe、Zn、Co、Mn、Cu、Nb、Ag和Ga组成的群组中的至少一种。另外，从提高烧结体的相对密度的观点出发，优选选自由Fe、Zn、Co、Mn、Cu、Ag和Ga组成的群组中的至少一种金属，更优选选自由Fe、Zn和Cu组成的群组中的至少一种金属，进一步优选包含Fe。再者，Fe等共添加成分可以单独使用1种，也可以混合使用2种以上，但更优选单独使用1种。
选自由Fe、Zn、Co、Mn、Cu、Nb、Sb、W、Ag和Ga组成的群组中的金属的合计含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，按氧化物(Fe2O3、ZnO、Co2O3、Mn2O3、CuO、Nb2O5、Sb2O3、WO3、Ag2O和Ga2O3)换算计为0.02～1.55质量份。特别地，如果Fe等共添加成分的合计含量为0.02质量份以上，则即使含有Y，也会变为容易烧结的前体。因此，根据这样的前体，无需提高热处理温度，就可得到致密且机械特性优异的烧结体。另外，如果Fe等共添加成分的合计含量为1.55质量份以下，则能够在烧结体中维持高的氧化铝纯度。此外，从得到更致密且机械特性优异的烧结体的观点出发，Fe等共添加成分的合计含量优选为0.03～1.20质量份，更优选为0.05～1.00质量份。再者，当Fe等共添加成分为一种成分的情况下，Fe等共添加成分的合计含量是这一种成分的含量。此外，前体优选分别以各金属的氧化物的形式包含上述Fe等共添加成分。
另外，在不妨碍本发明效果的范围内，本实施方式的前体可以还包含上述以外的成分。具体可举出如下的成分。
本实施方式的前体可以含有硅(Si)，优选Si含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，按氧化物(SiO2)换算计为0～0.12质量份。通过使Si含量按SiO2换算计为0.12质量份以下，可得到致密的烧结体。另外，优选前体实质上不含有Si，但在用于原料的材料纯度较低的情况下，考虑到不可避免地混入的Si，Si含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，可以为0.001质量份以上，更优选为0.07质量份以下，进一步优选为0.05质量份以下，更优选为0.03质量份以下。
另外，本实施方式的前体优选进一步含有钠(Na)。由此，能够进一步提高烧结性。Na含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，按氧化物(Na2O)换算计为0.05～1.0质量份，更优选为0.08～0.70质量份，进一步优选为0.10～0.70质量份。通过Na含量在上述范围，可得到更致密的烧结体。
在不损害本发明效果的范围内，本实施方式的前体可以含有上述以外的其他成分。其他成分可举例如镁(Mg)、钙(Ca)、钾(K)、钛(Ti)等。其他成分的各含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，按各成分的氧化物换算，优选分别为0.20质量份以下，更优选为0.10质量份以下，进一步优选为0.05质量份以下，更进一步优选为0.03质量份以下。另外，其他成分的合计含量相对于100质量份的Al2O3换算的铝含量，按各成分的氧化物换算为0.20质量份以下，更优选为0.10质量份以下。
<氧化铝烧结体前体的制造方法>
以下，对本实施方式的氧化铝烧结体的前体的优选制造方法的一例进行说明。
本实施方式的前体的制造方法没有特别限定，包括工序(1)：混合原料的工序，还可以包括工序(2)：对工序(1)中得到的原料混合物进行成形的工序。
工序(1)：混合原料的工序
作为原料，只要是成为前体所含的各成分的供给源的原料就可以广泛使用公知材料。作为这样的材料可举出包含前体所含的金属中的至少一种的化合物等。这些材料可以根据需要组合使用两种以上。
具体地，作为成为Al供给源的材料，可举例如Al的氧化物、氢氧化物、氮化物、氟化物和氯化物等的包含Al的化合物。这些化合物可以是水合物。此外，这些化合物可以组合使用两种以上。其中，更优选使用以氧化铝(Al2O3、氧化铝)为主成分的氧化铝原料粉末。此外，作为氧化铝，优选α-氧化铝。在此，作为α-氧化铝，是指α结晶率为90％以上的氧化铝。作为这样的α-氧化铝的氧化铝的α结晶率，优选为90％以上，更优选为95％以上，进一步优选为98％以上。再者，上述α结晶率是在本实施例中记载的评价条件下测定的值。
氧化铝原料粉末优选是高纯度的，可以使用例如采用拜耳法提纯了的氧化铝。氧化铝原料粉末中的氧化铝量优选为90质量％以上，更优选为95质量％以上，进一步优选为99质量％以上，更进一步优选为99.5质量％以上。在这样的氧化铝原料粉末中，作为主成分的氧化铝以外的成分，可举例如Fe2O3、SiO2、Na2O、CaO、MgO、TiO2和K2O等。因此，在使用纯度低的氧化铝原料粉末的情况下，这样的氧化铝原料粉末会不可避免地成为后述的Al以外的成分的供给源。
另外，作为成为Y供给源的材料，可举例如Y的氧化物、氢氧化物、卤化物、氮化物、碳酸盐、乙酸盐、硝酸盐和硫酸盐等的含Y的化合物。这些化合物可以是水合物。另外，这些化合物可以组合使用两种以上。其中，优选乙酸钇四水合物和氧化钇。特别地，乙酸钇是水溶性的，能够溶解在水中向原料混合物添加，能够均匀地分散在前体中，在这方面更优选。另外，乙酸钇在价格便宜这方面优选。
作为成为选自由Fe、Zn、Co、Mn、Cu、Nb、Sb、W、Ag和Ga组成的群组中的至少一种金属的供给源的材料，可举例如包含选自上述群组中的至少一种金属的化合物。作为这样的化合物，可举出包括选自上述群组中的一种金属或包含一种以上的复合金属的氧化物、氢氧化物、卤化物、氮化物、碳酸盐、乙酸盐、硝酸盐和硫酸盐等。这些化合物可以是水合物。另外，这些化合物可以组合使用两种以上。其中，优选包含选自以上群组中的一种金属的化合物，特别是更优选该金属的氧化物。
作为成为Si供给源的材料，可举例如包含氧化硅和/或各种硅酸盐等的含Si的化合物。这些化合物可以组合使用两种以上。其中，优选上述氧化硅。作为氧化硅，可举出热解法二氧化硅、硅酸和水玻璃等。
作为成为Na供给源的材料，可举例如Na的氧化物、氢氧化物、卤化物、氮化物、碳酸盐、乙酸盐、硝酸盐和硫酸盐等的含Na的化合物。这些化合物可以是水合物。另外，这些化合物可以组合使用两种以上。其中，优选氢氧化钠或碳酸氢钠，更优选氢氧化钠。
另外，一种材料可以是两种以上的成分的供给源。作为这样的材料，可举出Y3Al5O12和Y3Fe5O12等的包含两种以上金属的复合金属氧化物、上述氧化铝原料粉末之类的纯度低的材料等。再者，当一种材料成为两种以上的成分的供给源的情况下，调整配合量以使得作为前体整体调整各成分的含量即可。
因此，从容易进行配合量的调整和烧结性的控制等观点出发，将原料混合的工序优选为，将氧化铝、含钇的化合物、以及包含选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的一种金属的至少一种化合物进行混合的工序。通过采用这样的工序，能够将Al供给源、Y供给源和Fe等共添加成分的供给源分别作为单独的化合物分开配合，因此组成的调整和烧结体的控制变得容易。
作为这些原料的形态，可举出粉末、金属粉末、浆料、水溶液等，可以根据操作性和分散性的好坏适当选择。例如，当使用粉末状原料的情况下，从得到均质混合粉末的观点出发，各种原料的累积体积50％直径(d50)分别优选为3μm以下，更优选为1μm以下。在此，各种粉末的50％累积体积直径(d50)可以采用激光衍射法来测定。
另外，在将原料混合的工序中，优选根据各材料的配合比例预先称量预定量的原料。在此，可以采用公知方法进行称量，各材料的配合比例根据前体的组成适当调整即可。
另外，混合方法没有特别限定，可以采用公知的混合方式来进行，例如，能够以容器旋转式、机械搅拌式、流动搅拌式、无搅拌式、高速剪切/冲击式等方式混合。具体而言，优选使用捏合机、搅拌机等。
另外，将原料混合时，根据需要，可以使用水、甲酸、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙酸、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮、四氢呋喃等的介质，该情况下，可以在混合处理之后使原料混合物干燥，并根据需要在干燥之后进行粉碎处理。这样得到的原料混合物的粒径，以累积质量50％直径(d50)计，优选为3μm以下，更优选为1μm以下。原料混合物的50％累积质量直径(d50)可以采用激光衍射法测定。
这样得到的原料混合物是本发明的氧化铝烧结体的前体。
工序(2)：将工序(1)中得到的原料混合物成形的工序。
另外，可以进一步根据需要，包括将上述工序(1)中得到的原料混合物进行成形的工序。
本工序中，将上述原料混合得到的原料混合物成形为任意形状，得到氧化铝成形体。
作为氧化铝成形体的形状没有特别限定，可举例如φ0.5～5mm、长度1～10mm的圆柱状、金字塔形状、星形形状、三角形和不规则形状等。
另外，作为将原料混合物成形的成形方法，可举例如模压、冷等静压、浇铸成形、注射成形、挤出成形、片成形等。根据需要，原料混合物中可以添加聚乙烯醇(PVA)、甲基纤维素等的水溶性粘合剂。
这样得到的氧化铝成形体也是本发明的氧化铝烧结体的前体的一个方式。
<氧化铝烧结体的制造方法>
接着，对使用了本实施方式的前体的氧化铝烧结体的优选制造方法的一例进行说明。
本实施方式的氧化铝烧结体的制造方法优选具有：工序(I)：得到氧化铝烧结体的前体的工序；以及工序(II)：对工序(I)中得到的氧化铝烧结体的前体进行烧成的工序。
工序(I)：得到氧化铝烧结体的前体的工序
本工序(I)如上述的前体的制造方法所述。即，其一例可以包括工序(1)：混合原料的工序，还包括工序(2)：将工序(1)中得到的原料混合物进行成形的工序。
工序(II)：对工序(I)中得到的氧化铝烧结体的前体进行烧成，得到氧化铝烧结体的工序。
本工序(II)是通过对前体进行烧成(热处理)从而烧结的工序。烧成可以采用公知方法来进行，例如可以采用热压法、常压烧成法、气体加压烧成法、微波加热烧成法等。
烧成温度可以设为例如1300～1700℃，由于本实施方式的前体比以往的含钇的原料混合物容易烧结，因此即使将烧成温度设为例如1575℃以下，进而设为1550℃以下，也可得到致密且机械强度优异的烧结体。特别地，从在抑制晶粒生长的同时得到致密烧结体的观点出发，烧成温度优选为1300～1575℃，更优选为1300～1550℃，进一步优选为1400～1550℃。更进一步优选为1450～1550℃。
烧成时间根据烧成温度等适当调整即可，例如为15分钟～4小时，优选为15分钟～3小时，更优选为15分钟～2小时。
另外，烧成气氛根据需要适当调整即可，例如可以设为大气气氛等的氧化性气氛。
另外，烧成前的前体优选预先成形。成形方法如同上述前体制造方法的工序(2)。
采用本实施方式的制造方法得到的氧化铝烧结体致密且机械强度优异。这样的氧化铝烧结体的相对密度优选为95％以上，更优选为97％以上，进一步优选为98％以上。另外，结晶粒径优选为0.5～2.5μm，更优选为0.7～2.0μm。另外，维氏硬度优选为18.5GPa以上，更优选为19.0GPa以上。断裂韧性值优选为3.0MPa·m1/2以上，更优选为3.5MPa·m1/2以上。再者，上述相对密度、结晶粒径、维氏硬度和断裂韧性值全都是在本实施例的评价条件下测定出的值。
这样的氧化铝烧结体具有高硬度和优异的断裂韧性，作为例如磨削材料、切削材料、研磨材料等的磨削、切削、研磨等的工具，进而作为钢铁产业中的重负荷砂轮的磨料是合适的。
＜氧化铝烧结体＞
本实施方式的氧化铝烧结体，包含铝、钇以及选自由铁、锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓组成的群组中的至少一种金属，
在100质量％的所述氧化铝烧结体中，所述铝的含量按氧化物(Al2O3)换算计为98.0质量％以上，
相对于100质量份所述氧化物换算的铝的含量，所述钇的含量按氧化物(Y2O3)换算计为0.01～1.35质量份，
相对于100质量份所述氧化物换算的铝的含量，选自所述群组中的金属的合计含量按氧化物换算计为0.02～1.55质量份，
所述氧化铝烧结体的相对密度为95.0％以上。
本实施方式的氧化铝烧结体优选采用上述本实施方式的氧化铝烧结体的制造方法来获得。根据该制造方法，即使在比以往低的烧成温度(例如1300～1575℃)下也能够有效地实现高的相对密度，并且能够大幅降低生产成本。
再者，本实施方式的氧化铝烧结体的优选方式与采用上述本实施方式的氧化铝烧结体的制造方法得到的方式相同。
<磨粒>
本实施方式的磨粒优选由采用本实施方式的氧化铝烧结体的制造方法得到的氧化铝烧结体构成。
即，本实施方式的磨粒的优选制造方法的一例，采用本实施方式的氧化铝烧结体的制造方法来进行。
<砂轮>
本实施方式的砂轮具有金属基底和在金属基底的作用面上的本实施方式的磨粒的层。
作为本实施方式的将砂轮的磨粒固定在作用面上的固定方法，可举出树脂粘结剂、玻璃粘结剂、金属粘结剂和电沉积等。
另外，作为金属基底的材质，可举出钢，不锈钢合金、铝合金等。
树脂粘结剂的锋利度良好，但耐久性低。陶瓷粘结剂的锋利度良好，耐磨性也良好，但在磨粒中产生内应力，磨粒容易开裂、缺损。电沉积的形状自由度大，锋利度也良好。
鉴于以上情况，在砂轮中，根据其用途选择磨粒的固定方法。
具体而言，例如，在树脂粘结剂砂轮的情况下，通过采用将酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等的粘合剂的粉末与磨粒混合，或者将粘合剂涂覆在磨粒上，填充到模具中并压制成型的方法(i)、或者将环氧树脂、不饱和聚酯树脂等的液态粘合剂与磨粒混合使其流入模具并固化的方法(ii)，来在金属基底的作用面上固定磨粒层，由此得到本发明的砂轮。
对于本发明的砂轮形状没有特别限制，根据砂轮的用途从直型、杯型等形状中适当选择即可。
以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，包括本发明的概念和专利请求保护的范围所包含的所有方式，在本发明的范围内可以进行各种改变。
实施例
以下，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明不限于此。
(实施例1)
使用台式捏合机(株式会社入江商会制“PNV-5”)在氧化铝原料粉末(氧化铝(Al2O3)的含量：99.75质量％、氧化铝的α结晶率：99％以上、d50：0.62μm)1,000g中，将氧化铁(关东化学株式会社制)、d50：0.52μm)2.5g和颗粒状聚乙烯醇(可乐丽株式会社制、型号PVA-205)3.4g进行10分钟的混合。其后，调制在300g蒸馏水中溶解了2.5g乙酸钇(III)四水合物(关东化学株式会社制)而成的乙酸钇(III)四水合物水溶液，并将该水溶液加入至上述混合物中，进行30分钟的混合搅拌，制作了氧化铝烧结体的前体。表1中示出基于上述加料组成的配合组成。
再者，对于上述氧化铝原料粉末，采用荧光X射线元素分析法预先确认了组成。作为荧光X射线元素分析的测定设备，使用了株式会社理学制的扫描型荧光X射线分析装置“ZSX%20Primus”。由使用压制成形出的颗粒的粉末压制法来调制测定试料，并采用基本参数法(FP法)定量分析。
另外，对于氧化铝烧结体的前体的组成，与氧化铝原料粉末的情况同样地采用由上述扫描型X射线荧光分析装置进行的FP法进行定量分析，确认了与加料组成一致。
另外，使用Microtrac粒度分布分析仪(“Microtrac(注册商标)HRA”、日机装株式会社制)测定了氧化铝原料粉末和氧化铁的d50。
另外，氧化铝原料粉末中的氧化铝的α结晶率是使用粉末X射线衍射装置(PanalytIcal公司制、型号名称“X'pert%20PRO”)，根据在特征X射线为CuKα射线、管电压为40kV、管电流为40mA的条件下得到的衍射光谱，由来自于氧化铝α相(300)的2θ＝68.1°的峰高(I68.1)、以及来自于δ相、θ相、χ相、γ相、θ相和ε相的2θ＝67.2°的峰高(I67.2)，通过下式(1)算出。
α结晶化率＝I68.1/(I68.1+I67.2)×100(％)···(1)
(比较例1)
比较例1中，形成未添加氧化铁和乙酸钇(III)四水合物水溶液的仅为氧化铝原料粉末作为氧化铝烧结体的前体。
(比较例2)
比较例2中，未添加氧化铁，除此以外采用与实施例1同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
(比较例3)
比较例3中，未添加乙酸钇(III)四水合物水溶液，除此以外采用与实施例1同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
(比较例4)
比较例4中，以变为表1所示配合组成的方式变更氧化铁的配合量，除此以外采用与实施例1同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
[评价I]
使用实施例1和比较例1～4的氧化铝烧结体的前体，采用以下方法制作氧化铝烧结体，并对该氧化铝烧结体进行如下的试验(评价)。
[1]氧化铝烧结体的制作
使用挤出成形机将氧化铝烧结体的前体成形，制作了氧化铝成形体。其后，将该成形体在电炉(大气气氛)中，在表1所示烧成温度下保持1小时使其烧结，由此得到了氧化铝烧结体(φ1.6mm、长度3.5mm的圆柱状)。
[2]相对密度
相对密度通过将采用JIS%20Z%208807：2012的液体中称量法测定出的表观密度除以真密度来求得。此时，假定添加的化合物等全部在氧化物状态下存在，在此基础上，作为真密度，算出了氧化铝为3.95、氧化钇为5.01、氧化铁为5.24、氧化硅为2.20、氧化钠为2.27、氧化镁为3.65、氧化钙为3.34、氧化锌为5.61、氧化钴为6.11、氧化锰为5.03、氧化铜为6.31、氧化铌为4.47、氧化锑为5.20、氧化钨为7.16、氧化银为7.14、氧化镓为6.44。
[3]结晶粒径
切断得到的氧化铝烧结体，对该切断面进行镜面精加工，在比烧成温度低100℃的温度下进行5分钟的热蚀刻。使用扫描型电子显微镜(日本电子株式会社制、型号名称“JSM-6510V”)观察该样品，并在5个任意点拍摄5000倍的截面照片。对于各截面照片，使用图像分析软件(由Mountech有限公司制、软件名称“Mac-View%20ver.4”)进行图像分析，对从5张截面照片中任意选出的500个微晶测定体积球当量直径，将得到的测定值(N＝500)取平均值，并将该平均值作为结晶粒径。
[4]维氏硬度
作为装置，使用了由Akasi公司(现三丰股份有限公司)制、型号名称“MVK-VL，Hardness%20Tester”。测定是在0.98N的载荷和压头的打入时间为10秒的条件下进行的，对每个试料任意选出的15个氧化铝烧结体同样地进行测定。此外，将得到的测定值(N＝15)取平均值，并将该平均值作为维氏硬度。
[5]断裂韧性值
断裂韧性值基于JIS%20R%201607：2015微细陶瓷的室温断裂韧性试验方法，采用IF法(压头压入法)求出。作为装置，使用松泽精机股份有限公司(现松泽股份有限公司)制的型号名称“DVK-1”，测定在最大载荷为49N、压头的打入速度为50μm/秒、压头的打入时间为15秒的条件下进行，对每个试料任意选出的10个氧化铝烧结体同样地进行测定。此外，将得到的测定值(N＝10)取平均值，并将该平均值作为断裂韧性值。计算式如下所述。
KIC＝0.026×E1/2×P1/2×a/c3/2
KIC：断裂韧性值(MPa·m1/2)
E：杨氏模量(Pa)
P：最大载荷(N)
a：压痕尺寸(m)
c：裂纹的尺寸(m)
再者，本发明中，上述杨氏模量E使用了氧化铝的值(3.9×1011Pa)。
[6]磨削比
磨削比通常对于利用树脂将由氧化铝烧结体构成的磨粒固定了的砂轮进行摩擦磨损试验，算出砂轮的磨损量，通过下式(A)来计算磨削比是一般的。
磨削比＝被加工材料被削掉的量(磨削量)/砂轮的磨耗量···(A)
但是，本实施例中，使用氧化铝烧结体代替砂轮来进行摩擦磨损试验，算出氧化铝烧结体的磨损量，作为上述式(A)中的砂轮的磨损量，使用氧化铝烧结体的磨损量算出磨削比。再者，采用以下方法求出上式(A)中的被削材料被削掉的量和氧化铝烧结体的磨损量。
首先，使用销盘式摩擦磨损试验机进行了氧化铝烧结体的摩擦磨损试验。
在摩擦磨损试验中，将制成的氧化铝烧结体(φ1.6mm、长度3.5mm的圆柱状)压在旋转的圆盘状被削材料上，以被削材料的圆周速度为10m/分钟、压附载荷50N、磨削时间3分钟来进行。被削材料是φ160mm、厚度10mm，与试验体接触的摩擦面的算术平均粗糙度Ra为3.2，作为JIS%20G4051：2016(机械结构用碳钢材料)所规定的碳钢即S45C不进行淬火等调质地使用。
接着，对于试验后的被削材料算出磨损重量。被削材料(盘体)的磨损量根据磨损痕迹的截面积和磨损部位直径、以及被削材料密度由下式(i)算出。
被削材料摩耗量＝πρrA···(i)
在上式(i)中，ρ是被削材料的密度(g/cm3)，r是试验体磨损部位直径(mm)，A是磨损痕迹截面积(mm2)。
再者，磨损痕迹的截面积和磨损部位直径的测定是使用数字显微镜(Keyence有限公司制，型号：VHX-6000)进行的。另外，磨损部分直径作为穿过磨损痕迹的宽度中心的圆的直径来测定。磨削材料密度是作为被削材料的表观比重，采用JIS%20Z8807：2012所规定的液体中称量法测定的。
此外，对于试验后的氧化铝烧结体，算出磨损体积(mm3)，并将该磨损体积从氧化铝烧结体的密度换算成重量，算出氧化铝烧结体的磨损量。根据试验前后的磨损长度和氧化铝烧结体的直径，由下式(ii)算出氧化铝烧结体的磨损体积。
氧化铝烧结体的磨损体积＝磨损长度×(氧化铝烧结体的直径/2)2π···(ii)
再者，磨损长度是试验前与试验后的氧化铝烧结体的长度之差。采用数字显微镜(同上)测定了氧化铝烧结体的长度(mm)和直径(mm)。
另外，氧化铝烧结体的密度作为氧化铝烧结体的表观比重，采用JIS%20Z8807：2012中规定的液体中称量法测定。
将算出的被削材料的磨损重量作为“被削材料被削掉的量”，将氧化铝烧结体的磨损重量作为“砂轮的磨耗量”，由上述式(A)算出磨削比。测定对于每个试料任意选出的三个氧化铝烧结体同样地进行。此外，对每个试料得到的测定值(N＝3)取平均值，并将该平均值作为各个试料的磨削比。
再者，磨削比的测定仅对实施例1、比较例3和比较例4的烧结体进行。
如表1所示，实施例1中，确认了通过前体特别是含有预定量的钇和铁，由此得到了致密且机械强度优异的氧化铝烧结体。这样的实施例1的氧化铝烧结体中，采用本实施例中的方法测定出的磨削比高，因此预想即使在实际用作砂轮时也能够实现高磨削比。
相对于此，比较例1中，前体不含钇和铁，因此与实施例1相比，特别地确认到机械强度低。
另一方面，前体仅含有钇的比较例2中，由于钇的添加而阻碍烧结，确认到在相同烧成温度下，与不含钇的比较例1的前体相比，得到的烧结体的相对密度显著降低。
在这样的比较例2的前体的情况下，确认到为了得到致密的氧化铝烧结体，需要提高烧成温度。
另外，比较例3是不含钇而仅添加了铁的前体，没有确认到含有预定量的钇和铁的实施例1的前体那样的、在更低温度下的良好烧结性和得到的氧化铝烧结体的机械强度的提高。另外，比较例3的氧化铝烧结体中，采用本实施例的方法测定出的磨削比与实施例1的氧化铝烧结体相比差得多，因此预想即使用作砂轮也得不到足够的磨削比。
另外，确认到即使如比较例4的前体那样包含钇和铁这两者的情况下，该前体中的铝含量按氧化铝换算计低于98质量％，并且铁含量相对于100质量份的氧化铝的含量，按氧化铁换算计超过1.55质量份时，在得到的氧化铝烧结体中，特别是维氏硬度降低，得不到足够的机械强度。另外，这样的比较例4的氧化铝烧结体中，采用本实施例中的方法测定出的磨削比与实施例1的氧化铝烧结体相比差得多，所以预想即使用作砂轮也得不到足够的磨削比。
(实施例2～9和比较例5)
实施例2～9和比较例5中，如表2所示配合组成那样地变更了乙酸钇(III)四水合物的配合量，除此以外采用与实施例1同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
(实施例10～19)
实施例10～19中，如表2所示配合组成那样地变更了氧化铁的配合量,除此以外采用与实施例1同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
(实施例20～22)
实施例20～22中，对于1000g氧化铝原料粉末，配合1.25g氧化铁和称量为表2所示配合组成的预定量的气相法二氧化硅(日本Aerosil有限公司制)，再加入3.4g粒状聚乙烯醇，使用台式捏合机混合10分钟。其后，调制在300g蒸馏水中溶解了2.5g乙酸钇(III)四水合物而得到的乙酸钇(III)四水合物的水溶液，将该水溶液加入上述混合物中，混合搅拌30分钟，得到了氧化铝烧结体的前体。
(实施例23～25)
实施例23～25中，对于1000g氧化铝原料粉末，配合2.5g氧化铁和称量为表2所示配合组成的预定量的氢氧化钠(关东化学股份有限公司制)，再加入3.4g粒状聚乙烯醇，使用台式捏合机混合10分钟。其后，调制在300g蒸馏水中溶解了2.5g乙酸钇(III)四水合物而得到的乙酸钇(III)四水合物的水溶液，将该水溶液加入上述混合物中，混合搅拌30分钟，得到了氧化铝烧结体的前体。
[评价II]
使用实施例2～25和比较例5的氧化铝烧结体的前体，采用上述[评价I]中记载的方法，制作氧化铝烧结体，求得相对密度。
该评价中，在1550℃下烧成1小时，此时的相对密度的合格水平为97.0％以上。将结果示于表2。
再者，在表2中，实施例1是与表1记载的实施例1相同的数据。此外，比较例2与表1记载的比较例2之中的、烧成温度为1550℃时的数据相同。
表2
如表2所示，当氧化铝烧结体的前体所含的钇和铁的含量被控制在预定范围内时，可得到钇和铁的共同添加的效果。结果，不用提高热处理温度，即可得到致密的氧化铝烧结体(实施例1～25)。另一方面，即使在共同添加钇和铁的情况下，如果钇过剩，则烧结被阻碍，变得难以得到致密的氧化铝烧结体(比较例5)。
(实施例26～34)
实施例26～34中，以变为表3所示金属氧化物换算的配合比例的方式，替代氧化铁，配合预定量的包含以下预定金属的化合物，除此以外采用与实施例16同样的方法得到了氧化铝烧结体的前体。
作为包含预定金属的化合物，实施例26中使用氧化锌(关东化学株式会社制)，实施例27中使用氧化钴(关东化学株式会社制)，实施例28中使用氧化锰(关东化学株式会社)，实施例29中使用氧化铜(关东化学株式会社制造)，实施例30中使用氧化铌(关东化学株式会社制造)，实施例31中使用氧化锑(关东化学株式会社制造)，实施例32中使用氧化钨(关东化学株式会社制造)，实施例33中使用氧化银(关东化学株式会社制造)，实施例34中使用氧化镓(关东化学株式会社制造)。
[评价III]
使用实施例26～34的氧化铝烧结体的前体，采用上述[评价I]记载的方法，制作氧化铝烧结体，求得相对密度。
该评价中，在1550℃下烧成1小时，此时的相对密度的合格水平为97.0％以上。将结果示于表3。
再者，表3中记载的实施例16是与表2中记载的实施例16相同的数据。
表3
如表3所示，确认到当替代铁，将选自锌、钴、锰、铜、铌、锑、钨、银和镓中的一种金属与钇一同添加的情况下，也可在低温下得到致密的烧结体(实施例26～34)。
