セラミック製品の気孔率に影響を与える要因には、主に、成形体の初期気孔率、焼結の温度と時間、焼結中の液相の存在、圧力の印加、特定の焼結技術や加熱・冷却サイクルなどの条件が含まれます。
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圧粉体の初期気孔率:焼結前のセラミックの初期気孔率は、最終的な気孔率に大きく影響します。通常、初期気孔率が高いほど、最終気孔率を低くするために、より集中的な焼結工程が必要となります。
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焼結の温度と時間:焼結温度と時間は非常に重要である。一般に、温度が高く時間が長いほど、粒子の拡散と緻密化の時間が長くなるため、気孔率が低くなります。特に純酸化物セラミックスは、拡散が固体状態で起こるため、より高い温度と長い時間を必要とします。
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液相の存在:焼結中に液相が存在する液相焼結は、緻密化プロセスを促進し、気孔率を低下させることができます。液相は気孔を埋めるのに役立ち、粒子の再配列を促進し、よりコンパクトな構造へと導く。
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圧力の適用:焼結中に圧力を加えることで、焼結時間と最終的な気孔率を大幅に減少させることができる。圧力は粒子の圧縮を助け、より迅速で効果的な緻密化プロセスにつながります。
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焼結技術と条件:使用するキルンの種類（例：トンネルキルン対 周期キルン）や特定の加熱・冷却サイクルは、気孔 率に影響を与える。例えば、トンネルキルンでは、気孔率を制御す るために最適化された異なる温度ゾーンを部品が通過 する。さらに、焼結中のランプアップ時間とホールド時間 は粒界結合に影響し、最終的な気孔率に影響を与え る。
これらの要因は相互に関連しており、特定の用途要件に応じて、セラミック製品に所望のレベルの気孔率を達成するように操作することができます。例えば、高い強度と低い気孔率を必要とする用途では、高温、長い焼結時間、圧力の印加が好まれる場合があります。逆に、フィルターや触媒のように気孔率が有益な用途では、焼結条件を調整して気孔率を維持、あるいは気孔率を高めることができます。
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