JP2001199764A - Conductive ceramic and method for producing the same - Google Patents
Conductive ceramic and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を有するセ
ラミックス及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive ceramic and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から電気的絶縁性を有するセラミッ
クスは各種の電子部品や電気材料等に使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, ceramics having electrical insulation properties have been used for various electronic parts and electric materials.
【0003】例えば、アルファーアルミナ系セラミック
スの製造においては、微粉のアルミナ原料に各種の添加
材を混合して粉砕した後にバインダー(粘結剤)と称さ
れる高分子有機化合物を混合し、スプレードライヤーを
使って造粒した後、この造粒物をプレス成形した後に高
温の酸化雰囲気での焼成によりセラミックス化する。For example, in the production of alpha-alumina ceramics, various additives are mixed with finely divided alumina raw material, pulverized, mixed with a high molecular organic compound called a binder, and spray-dried. After the granulation is performed, the granulated material is press-formed and then fired in a high-temperature oxidizing atmosphere to form a ceramic.
【0004】また、スプレードライヤーを使用せずに水
分調整後に押し出し成形し、同様に高温の酸化雰囲気で
の焼成によりセラミックス化する場合もある。In some cases, extrusion molding is performed after adjusting the water content without using a spray dryer, and similarly, ceramics are formed by firing in a high-temperature oxidizing atmosphere.
【0005】従来から酸化物系として取り扱われてきた
アルミナ系セラミックスは、当然、酸化雰囲気で熱処理
するものといった固定概念が出来上がっており、通常、
焼成は高温の酸化雰囲気で行われているのが現状であ
る。[0005] Alumina-based ceramics, which has been conventionally treated as an oxide-based ceramic, naturally has a fixed concept of being heat-treated in an oxidizing atmosphere.
At present, sintering is performed in a high-temperature oxidizing atmosphere.
【0006】一方、最近では、導電性を有するセラミッ
クスの研究開発がなされており、その一例としては超伝
導材料として研究されている稀金属を使用したものや、
ガンマーアルミナとナトリウムを組み合わせたもの、或
いは各種の金属及びその酸化物を使用したもの等の研究
報告がある。[0006] On the other hand, recently, research and development of ceramics having conductivity have been carried out, and examples thereof include those using rare metals which have been studied as superconducting materials,
There are research reports such as those combining gamma-alumina and sodium, or those using various metals and their oxides.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の導電性セラミックスでは導電性を示す温度範囲
が限定されており、常温で導電性を示すものの開発が望
まれていた。また、多くの研究がなされている金属酸化
物系では、その安定性や有害性が懸念されるといった問
題があった。However, in the above-mentioned conventional conductive ceramics, the temperature range in which conductivity is exhibited is limited, and development of a ceramic exhibiting conductivity at room temperature has been desired. In addition, metal oxides for which many studies have been made have a problem that their stability and harmfulness are concerned.
【0008】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、製造が容易で常温で安定した
導電性を示し、安全性の高い導電性セラミックスを提供
せんとするものである。[0008] The present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide conductive ceramics which are easy to manufacture, exhibit stable conductivity at room temperature, and have high safety.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る導電性セラミックスは、酸化物系セラミ
ックスの原料と炭素源とを混合して成形し、焼成したこ
とを特徴とする。A conductive ceramic according to the present invention for achieving the above object is characterized in that a raw material of an oxide ceramic and a carbon source are mixed, molded, and fired.
【0010】上記構成によれば、電気的絶縁性を有する
酸化物系セラミックスの原料と導電性を有する炭素源と
を混合して成形し、焼成したことでセラミックスの物理
的、化学的な特性を保持した上で導電性を付与すること
が出来る。According to the above construction, the raw material of the oxide ceramic having electrical insulation and the carbon source having conductivity are mixed, molded, and fired, whereby the physical and chemical characteristics of the ceramic are improved. After holding, conductivity can be imparted.
【0011】また、炭素源はセラミックスを焼成する際
の1400℃以上の高温度にも耐えることが出来、有害
性もなく安全で空気中で安定な物質であるため有利であ
る。Further, the carbon source is advantageous because it can withstand a high temperature of 1400 ° C. or more when firing ceramics, and is a harmless, safe and stable substance in the air.
【0012】また、前記酸化物系セラミックスの原料が
アルミナ系セラミックスの原料である場合には好まし
い。It is preferable that the raw material of the oxide ceramic is a raw material of alumina ceramic.
【0013】また、炭素は高温度条件では酸化して炭酸
ガスとして大気中に放出されてしまうことから前記焼成
を還元雰囲気、真空雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気の
うちのいずれかで行うことで炭素源の酸化を防止するこ
とが出来る。[0013] Further, since carbon is oxidized under high temperature conditions and is released as carbon dioxide gas into the atmosphere, the calcination is performed in any of a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, or an atmosphere in an inert gas. Oxidation of the source can be prevented.
【0014】また、前記炭素源が高温の還元雰囲気で炭
素として存在し得る天然或いは合成の有機物であれば好
ましい。It is preferable that the carbon source is a natural or synthetic organic substance which can exist as carbon in a high-temperature reducing atmosphere.
【0015】また、前記炭素源が固体の場合には、成形
時に粒子径10μm以下の微粉末であれば好ましい。When the carbon source is a solid, it is preferable that the carbon source be a fine powder having a particle diameter of 10 μm or less at the time of molding.
【0016】また、本発明に係る導電性セラミックスの
製造方法は、酸化物系セラミックスの原料と炭素源とを
混合して成形した後、その成形物を1400℃以上の還
元雰囲気、真空雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気のうち
のいずれかで焼成したことを特徴とする。In the method for producing a conductive ceramic according to the present invention, the raw material of an oxide ceramic and a carbon source are mixed and molded, and then the molded product is reduced to a temperature of 1400 ° C. or more in a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, It is characterized by being fired in any of the atmospheres in the active gas.
【0017】上記構成によれば、炭素源が酸化すること
なく導電性セラミックスを容易に製造することが出来
る。According to the above configuration, the conductive ceramic can be easily manufactured without oxidizing the carbon source.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図により本発明に係る導電性セラ
ミックス及びその製造方法の一実施形態を具体的に説明
する。図1は本発明に係る導電性セラミックスの一例と
してアルミナにグラファイトを含有率0.5%で混合し
て成形し、焼成した導電性セラミックス組成を示す電子
顕微鏡写真図、図2は本発明に係る導電性セラミックス
の一例としてアルミナにグラファイトを含有率1.0%
で混合して成形し、焼成した導電性セラミックスの組成
を示す電子顕微鏡写真図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a conductive ceramic according to the present invention and a method for producing the same will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is an electron micrograph showing a conductive ceramic composition obtained by mixing and molding graphite at a content of 0.5% with alumina as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and FIG. 2 according to the present invention. As an example of conductive ceramics, alumina contains graphite 1.0%
FIG. 3 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramics mixed, molded, and fired.
【0019】また、図3は本発明に係る導電性セラミッ
クスの一例としてアルミナにグラファイトを含有率2.
5%で混合して成形し、焼成した導電性セラミックスの
組成を示す電子顕微鏡写真図、図4は本発明に係る導電
性セラミックスの一例としてアルミナにグラファイトを
含有率5.0%で混合して成形し、焼成した導電性セラ
ミックスの組成を示す電子顕微鏡写真図、図5は本発明
に係る導電性セラミックスの一例としてアルミナにグラ
ファイトを含有率10.0%で混合して成形し、焼成し
た導電性セラミックスの組成を示す電子顕微鏡写真図で
ある。FIG. 3 shows an example of the conductive ceramics according to the present invention.
Fig. 4 is an electron micrograph showing the composition of the conductive ceramics mixed, molded and fired at 5%, and Fig. 4 shows a mixture of alumina and graphite at a content of 5.0% as an example of the conductive ceramics according to the present invention. Fig. 5 is an electron micrograph showing the composition of the formed and fired conductive ceramics. Fig. 5 shows an example of the conductive ceramics according to the present invention, in which graphite was mixed with alumina at a content of 10.0%, formed and fired. FIG. 3 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramic.
【0020】また、図6は本発明に係る導電性セラミッ
クスの一例としてアルミナにグラファイトを異なる含有
率で混合して成形し、焼成した導電性セラミックスの電
気抵抗値を示す図、図7は本発明に係る導電性セラミッ
クスの一例としてアルミナにグラファイトを異なる含有
率で混合して成形し、焼成した導電性セラミックスの電
圧−電流特性を示す図である。FIG. 6 is a view showing the electric resistance of a conductive ceramic obtained by mixing and molding alumina with graphite at different contents as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a view showing voltage-current characteristics of a conductive ceramic obtained by mixing and molding graphite with alumina at different contents as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and firing.
【0021】図1〜図5は本発明に係る導電性セラミッ
クスとして酸化物セラミックスの一例であるアルミナ系
セラミックスの原料となるアルミナ原料に炭素源となる
グラファイトを夫々含有率0.5%、1.0%、2.5
%、5.0%、10.0%で添加して混合して成形した
後、その成形物を還元雰囲気として窒素ガスを絶えず導
入した電気炉にて昇温速度1000℃/60分で160
0℃の一定温度で2時間焼成させ、同還元雰囲気で常温
まで降温して得られた導電性セラミックスの組成を示
す。FIG. 1 to FIG. 5 show that an alumina raw material, which is a raw material of an alumina-based ceramic which is an example of an oxide ceramic as a conductive ceramic according to the present invention, contains graphite as a carbon source in a content of 0.5% and 1.0. 0%, 2.5
%, 5.0% and 10.0%, mixed, and molded. The molded product was used as a reducing atmosphere in an electric furnace in which nitrogen gas was constantly introduced at a heating rate of 1000 ° C./60 minutes for 160 minutes.
The composition of the conductive ceramic obtained by firing at a constant temperature of 0 ° C. for 2 hours and lowering the temperature to room temperature in the same reducing atmosphere is shown.
【0022】図1〜図5の各図は、倍率が200倍の電
子顕微鏡写真図であり、各図の下部に示された指標長さ
は100μmである。各図において、黒色の部分は炭素
粒1を示し、黒色以外の白色等その他の部分はアルミナ
の結晶粒2を示す。Each of FIGS. 1 to 5 is an electron microscope photograph at a magnification of 200 times, and the index length shown at the bottom of each figure is 100 μm. In each figure, the black portions indicate carbon grains 1 and the other portions such as white other than black indicate crystal grains 2 of alumina.
【0023】図1〜図5に示すようにグラファイトの含
有率が0.5%、1.0%、2.5%、5.0%、1
0.0%と増加するに従って単位面積当たりの炭素粒1
の数は増大している。As shown in FIGS. 1 to 5, the graphite content was 0.5%, 1.0%, 2.5%, 5.0%, 1%.
As the amount increases to 0.0%, carbon particles per unit area 1
Are increasing.
【0024】また、図4及び図5に示すようにグラファ
イトの添加量が多い領域では生成するアルミナの結晶粒
2が大きく、その周辺部に炭素粒1が集積しているよう
にも観察出来る。In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, it can be observed that in the region where the amount of added graphite is large, the crystal grains 2 of alumina formed are large and the carbon particles 1 are accumulated around the periphery.
【0025】また、X線回折ではアルミナとグラファイ
トが反応した生成物は確認出来なかった。即ち、アルミ
ナとグラファイトとの両者の化学反応はなく、夫々が有
する物理的、化学的特性は1600℃の高温の還元雰囲
気での焼成後も阻害されていないと考えられる。Further, no product obtained by reaction between alumina and graphite could be confirmed by X-ray diffraction. That is, it is considered that there is no chemical reaction between both alumina and graphite, and the physical and chemical properties of each of them are not hindered even after firing in a reducing atmosphere at a high temperature of 1600 ° C.
【0026】従って、電気的絶縁性を有するアルミナ
と、導電性を有するグラファイトとで構成された導電性
セラミックスにおいて、電気はグラファイトのみを通電
するものと思われ、通電の際には最も近接した炭素粒1
の間で電子のやり取りが行われると考えられる。Therefore, in a conductive ceramics composed of alumina having electrical insulation and graphite having conductivity, it is considered that electricity flows only through graphite, and when electricity is passed through, the closest carbon is used. Grain 1
It is thought that the exchange of electrons takes place between the two.
【0027】また、図4及び図5に示すようにグラファ
イトの添加量が多い領域では、大きなアルミナの結晶粒
2の周辺を迂回しながら通電していると考えられる。In the region where the amount of graphite is large as shown in FIGS. 4 and 5, it is considered that the current is supplied while bypassing the periphery of the large alumina crystal grains 2.
【0028】図6はアルミナ原料にグラファイトを夫々
含有率3.0%、4.0%、5.0%、7.0%、1
0.0%で添加して混合して成形した後、その成形物を
還元雰囲気として窒素ガスを絶えず導入した電気炉にて
昇温速度1000℃/60分で1600℃の一定温度で
2時間焼成させ、同還元雰囲気で常温まで降温して得ら
れた導電性セラミックスの電気抵抗値を測定したもので
ある。FIG. 6 shows that the contents of graphite were 3.0%, 4.0%, 5.0%, 7.0%, and 1% in the alumina raw material, respectively.
After adding and mixing at 0.0% and molding, the molded product is fired at a constant temperature of 1600 ° C. for 2 hours at a heating rate of 1000 ° C./60 minutes in an electric furnace in which nitrogen gas is constantly introduced as a reducing atmosphere. Then, the electric resistance value of the conductive ceramic obtained by lowering the temperature to room temperature in the reducing atmosphere was measured.
【0029】測定した導電性セラミックスは幅10mm、
高さ4mm(断面積40mm2)、長さ50mmを有する短冊
状に成形された複数のテストピースA〜Iを使用し、直
流電圧を印加するテスターのプローブを各テストピース
A〜Iの長さ方向の両端部(50mm間隔)に接触して常
温で測定したものである。The measured conductive ceramics were 10 mm wide,
Using a plurality of strip-shaped test pieces A to I having a height of 4 mm (cross-sectional area of 40 mm 2 ) and a length of 50 mm, a probe of a tester to which a DC voltage is applied is connected to each test piece A to I in length It was measured at room temperature in contact with both ends (interval of 50 mm) in the direction.
【0030】図6において、テストピースA,Bはグラ
ファイトの含有率3.0%、テストピースC,Dはグラ
ファイトの含有率4.0%、テストピースE,Fはグラ
ファイトの含有率5.0%、テストピースG,Hはグラ
ファイトの含有率7.0%、テストピースIはグラファ
イトの含有率10.0%に設定している。In FIG. 6, test pieces A and B have a graphite content of 3.0%, test pieces C and D have a graphite content of 4.0%, and test pieces E and F have a graphite content of 5.0. %, The test pieces G and H are set to a graphite content of 7.0%, and the test piece I is set to a graphite content of 10.0%.
【0031】ここで、グラファイトの含有率3.0%、
4.0%、5.0%、7.0%の導電性セラミックスは
各2本のテストピースを測定し、グラファイトの含有率
10.0%の導電性セラミックスは1本のテストピース
を測定した。Here, the graphite content is 3.0%,
For 4.0%, 5.0%, and 7.0% conductive ceramics, two test pieces were measured, and for the conductive ceramics with 10.0% graphite content, one test piece was measured. .
【0032】図6に示すように、グラファイトの含有率
が等しいテストピースは略同じ電気抵抗値を示してお
り、グラファイトの含有率が3.0%程度以上のテスト
ピースE〜Iでは導電性セラミックスの電気抵抗値が略
一定になっていることが判明した。As shown in FIG. 6, the test pieces having the same graphite content have substantially the same electric resistance value, and the test pieces E to I having the graphite content of about 3.0% or more have conductive ceramics. It was found that the electrical resistance of the sample was substantially constant.
【0033】これによりグラファイトの含有率を制御す
ることで導電性セラミックスの電気抵抗値を所望の値に
変化させることが出来、更にその電気抵抗値はグラファ
イトの含有率が等しい場合には安定して略一定の値を示
すことが判明した。By controlling the graphite content, the electric resistance of the conductive ceramics can be changed to a desired value, and the electric resistance is stable when the graphite content is equal. It turned out to show a substantially constant value.
【0034】また、導電性セラミックスの電気抵抗値
は、常温で100Ω〜100kΩの値を示すことから各
種の電気回路、電子回路等に組み込まれる電気抵抗体と
しても広く利用可能である。The electric resistance of the conductive ceramics is 100Ω to 100kΩ at room temperature, so that it can be widely used as an electric resistor incorporated in various electric circuits and electronic circuits.
【0035】他の利用可能な用途としては、電気抵抗値
が固定式、或いは可変式の電気抵抗体、電気配線部品、
各種センサの感知部、帯電防止材料、微生物付着防止材
料等の電気関連分野の他に、炭素の特性を活かしたベア
リングや軸受部品等にも適用可能である。Other possible applications include fixed or variable electrical resistors, electrical wiring components,
The present invention can be applied to bearings and bearing parts utilizing characteristics of carbon, in addition to electric fields such as sensing units of various sensors, antistatic materials, and anti-microbial materials.
【0036】図7は図6で示した夫々のテストピースA
〜Iに直流電流計を直列に接続し、その両端に定電圧直
流電源により直流定電圧を印加して、常温で各テストピ
ースA〜Iを流れる電流値を測定することにより導電性
セラミックスの電圧−電流特性を測定したものである。FIG. 7 shows each test piece A shown in FIG.
To I, a DC constant voltage is applied to both ends of the DC ammeter by a constant voltage DC power supply, and the current value flowing through each test piece A to I at room temperature is measured. -Measured current characteristics.
【0037】図7の横軸は電圧(V)、縦軸は電流(m
A)を示す。定電圧直流電源により夫々のテストピース
A〜Iに印加する電圧を、5V、10V、20V、30
V、40V、50Vに変化させ、各テストピースA〜I
に直列に接続された電流計の値を測定した。In FIG. 7, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (m).
A) is shown. The voltage applied to each of the test pieces A to I by the constant voltage DC power supply is 5V, 10V, 20V, 30V.
V, 40V, 50V, each test piece A ~ I
The value of an ammeter connected in series to was measured.
【0038】図7に示されたように、導電性セラミック
スの各テストピースA〜Iの電圧−電流特性は、直流電
圧5Vから50Vの範囲で略一定の傾きを有して略直線
状に変化することが判明した。これにより、導電性セラ
ミックスの電気抵抗値は印加される電圧(流れる電流)
の値に関わらず安定した略一定の値を示すことが判明し
た。As shown in FIG. 7, the voltage-current characteristics of each of the test pieces A to I of the conductive ceramic change substantially linearly with a substantially constant gradient in the range of DC voltage 5V to 50V. It turned out to be. As a result, the electric resistance value of the conductive ceramic is determined by the applied voltage (current flowing).
It was found that the value showed a stable and almost constant value irrespective of the value of.
【0039】従って、導電性セラミックスが電気抵抗体
として各種の電気回路、電子回路等に組み込まれた際に
一般的に印加される電圧領域で安定した電気抵抗値を示
す電気抵抗体として機能し得ることが判明した。Therefore, when the conductive ceramic is incorporated as an electric resistor in various electric circuits, electronic circuits, and the like, it can function as an electric resistor showing a stable electric resistance value in a voltage range generally applied. It has been found.
【0040】尚、酸化物系セラミックスの原料として
は、前述したアルミナ系セラミックスの原料の他に、シ
リカ系セラミックス、ジルコニア系セラミックス、アル
ミナ・シリカ系セラミックス、酸化セリウム系セラミッ
クス、マグネシア系セラミックス、チタニア系セラミッ
クス、ムライト系セラミックス、スピネル系セラミック
ス、コージエライト系セラミックス等の原料が適用可能
であり、その際の焼成温度は、夫々の原料特性による。The raw materials for the oxide ceramics include, in addition to the above-mentioned raw materials for the alumina ceramics, silica ceramics, zirconia ceramics, alumina / silica ceramics, cerium oxide ceramics, magnesia ceramics, titania ceramics. Raw materials such as ceramics, mullite ceramics, spinel ceramics, and cordierite ceramics can be applied, and the firing temperature at that time depends on the characteristics of each raw material.
【0041】また、酸化物系セラミックスの原料と炭素
源とを混合して成形した後、焼成する際の雰囲気は、炭
素源が酸化するのを防止するために酸素や空気を遮断し
た雰囲気で焼成すれば良く、1400℃以上の水素ガス
中や炭化水素ガス中等の還元雰囲気で焼成を行っても良
いし、1400℃以上の真空雰囲気で焼成を行っても良
いし、1400℃以上の窒素ガス中やアルゴンガス中等
の不活性ガス中雰囲気で焼成を行っても良い。After the oxide ceramic material and the carbon source are mixed and molded, firing is performed in an atmosphere in which oxygen and air are shut off in order to prevent oxidation of the carbon source. The firing may be performed in a reducing atmosphere such as a hydrogen gas or a hydrocarbon gas at 1400 ° C. or higher, may be performed in a vacuum atmosphere at 1400 ° C. or higher, or may be performed in a nitrogen gas at 1400 ° C. or higher. The sintering may be performed in an atmosphere of an inert gas such as a gas or an argon gas.
【0042】また、炭素源としては、前述したグラファ
イトの他に高温の還元雰囲気で炭素として存在し得る天
然或いは合成の各種の有機物であれば好ましく、炭素源
が固体である場合には、酸化物系セラミックスの成形時
に粒子径10μm以下の微粉末であれば好ましい。The carbon source is preferably any of various organic substances, natural or synthetic, which can be present as carbon in a high-temperature reducing atmosphere in addition to the above-mentioned graphite. It is preferable that the fine powder has a particle diameter of 10 μm or less at the time of molding the base ceramics.
【0043】尚、成形時に粒子径10μm以下の微粉末
としたのは、酸化物系セラミックスの原料と炭素源との
混合時に粒子径10μmよりも大きな微粉末(例えば、
50μm程度の微粉末)の炭素源を添加した後、混合時
にミル等で粉砕することで結果的に成形時に炭素源が粒
子径10μm以下の微粉末となるものを含む。The reason why the fine powder having a particle diameter of 10 μm or less during molding is that the fine powder having a particle diameter of more than 10 μm (for example,
After adding a carbon source (fine powder of about 50 μm), the mixture is pulverized with a mill or the like at the time of mixing, so that the carbon source becomes a fine powder having a particle diameter of 10 μm or less at the time of molding.
【0044】即ち、炭素源の粒子径が数μm以上の場合
には酸化物系セラミックスの原料と炭素源との混合時の
粉砕工程で他の添加材と同様に粉砕処理して使用出来、
カーボンブラックのように炭素自身の粒子径が十分に小
さい場合には、バインダーの混合と同時に使用出来る。
また、造粒後に混合することも出来る。That is, when the particle size of the carbon source is several μm or more, it can be used in the pulverizing step of mixing the raw material of the oxide ceramic with the carbon source in the same manner as other additives in the pulverizing process.
When the particle size of carbon itself is sufficiently small, such as carbon black, it can be used simultaneously with mixing of the binder.
Moreover, it can also mix after granulation.
【0045】炭素源としては、前述したグラファイトの
他に木炭、コークス等の粉末やカーボンブラック等が適
用可能である。As the carbon source, powder of charcoal, coke or the like, carbon black or the like can be applied in addition to the above-mentioned graphite.
【0046】酸化物系セラミックスの原料としてアルミ
ナ系セラミックスの原料を使用する際には、比重を調整
するために、含有率30%以下の珪石やカオリン等の添
加物を適宜添加しても良い。When a raw material of alumina-based ceramics is used as a raw material of oxide-based ceramics, additives such as silica or kaolin having a content of 30% or less may be appropriately added in order to adjust the specific gravity.
【0047】上記構成によれば、製造が容易で常温で安
定した導電性を示し、安全性の高い導電性セラミックス
を提供することが出来る。According to the above configuration, it is possible to provide a conductive ceramic which is easy to manufacture, exhibits stable conductivity at room temperature, and has high safety.
【0048】即ち、電気的絶縁性を有する酸化物系セラ
ミックスの原料と導電性を有する炭素源とを混合して成
形し、焼成したことでセラミックスの物理的、化学的な
特性を保持した上で導電性を付与することが出来る。That is, a raw material of an electrically insulating oxide-based ceramic and a conductive carbon source are mixed, molded, and fired to maintain the physical and chemical properties of the ceramic. Conductivity can be imparted.
【0049】また、炭素源はセラミックスを焼成する際
の1400℃以上の高温度にも耐えることが出来、有害
性もなく安全で空気中で安定な物質であるため有利であ
る。Further, the carbon source is advantageous because it can withstand a high temperature of 1400 ° C. or more when firing ceramics, is a harmless and safe substance in the air.
【0050】また、導電性を示す温度範囲が限定されて
いた従来の導電性セラミックスと比較して、常温で且つ
広い温度範囲で安定した導電性を得ることが出来、金属
酸化物系のような不安定性や有害性がなく好ましい。Further, as compared with the conventional conductive ceramics in which the temperature range showing the conductivity is limited, it is possible to obtain stable conductivity at room temperature and in a wide temperature range. Preferred without instability or harm.
【0051】また、炭素は高温度条件では酸化して炭酸
ガスとして大気中に放出されてしまうことから焼成を還
元雰囲気、真空雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気のうち
のいずれかで行うことで炭素源の酸化を防止することが
出来る。Further, since carbon is oxidized under high temperature conditions and released as carbon dioxide gas into the atmosphere, calcination is performed in any of a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, or an atmosphere in an inert gas, so that the carbon source is reduced. Can be prevented from being oxidized.
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、製造が容易で常温で安定した導電性を示し、
安全性の高い導電性セラミックスを提供することが出来
る。Since the present invention has the above-described structure and operation, it is easy to manufacture and exhibits stable conductivity at room temperature.
A highly safe conductive ceramic can be provided.
【0053】即ち、電気的絶縁性を有する酸化物系セラ
ミックスの原料と導電性を有する炭素源とを混合して成
形し、焼成したことでセラミックスの物理的、化学的な
特性を保持した上で導電性を付与することが出来る。That is, a raw material of an electrically insulating oxide-based ceramic and a conductive carbon source are mixed, molded, and fired to maintain the physical and chemical properties of the ceramic. Conductivity can be imparted.
【0054】また、炭素源はセラミックスを焼成する際
の1400℃以上の高温度にも耐えることが出来、有害
性もなく安全で空気中で安定な物質であるため有利であ
る。Further, the carbon source is advantageous because it can withstand a high temperature of 1400 ° C. or more when firing ceramics, is a harmless substance, is safe and stable in the air.
【0055】また、導電性を示す温度範囲が限定されて
いた従来の導電性セラミックスと比較して、常温で且つ
広い温度範囲で安定した導電性を得ることが出来、金属
酸化物系のような不安定性や有害性がなく好ましい。Further, as compared with the conventional conductive ceramics in which the temperature range showing the conductivity is limited, it is possible to obtain stable conductivity at room temperature and in a wide temperature range. Preferred without instability or harm.
【0056】また、炭素は高温度条件では酸化して炭酸
ガスとして大気中に放出されてしまうことから焼成を還
元雰囲気、真空雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気のうち
のいずれかで行うことで炭素源の酸化を防止することが
出来る。Further, since carbon is oxidized under high temperature conditions and released as carbon dioxide gas into the atmosphere, calcination is performed in any of a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, or an atmosphere in an inert gas, so that the carbon source is reduced. Can be prevented from being oxidized.
【図1】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを含有率0.5%で混合して成
形し、焼成した導電性セラミックス組成を示す電子顕微
鏡写真図である。FIG. 1 is an electron micrograph showing a conductive ceramic composition obtained by mixing and molding alumina at a content of 0.5% with alumina as an example of a conductive ceramic according to the present invention, followed by firing.
【図2】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを含有率1.0%で混合して成
形し、焼成した導電性セラミックスの組成を示す電子顕
微鏡写真図である。FIG. 2 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramic obtained by mixing and molding graphite at a content of 1.0% with alumina as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and firing the mixture.
【図3】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを含有率2.5%で混合して成
形し、焼成した導電性セラミックスの組成を示す電子顕
微鏡写真図である。FIG. 3 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramic obtained by mixing and molding alumina with graphite at a content of 2.5% as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and then firing.
【図4】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを含有率5.0%で混合して成
形し、焼成した導電性セラミックスの組成を示す電子顕
微鏡写真図である。FIG. 4 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramic obtained by mixing, shaping, and sintering alumina with graphite at a content of 5.0% as an example of the conductive ceramic according to the present invention.
【図5】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを含有率10.0%で混合して
成形し、焼成した導電性セラミックスの組成を示す電子
顕微鏡写真図である。FIG. 5 is an electron micrograph showing the composition of a conductive ceramic obtained by mixing and molding alumina at a content of 10.0% with alumina as an example of the conductive ceramic according to the present invention, followed by firing.
【図6】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを異なる含有率で混合して成形
し、焼成した導電性セラミックスの電気抵抗値を示す図
である。FIG. 6 is a view showing an electric resistance value of a conductive ceramic obtained by mixing and molding graphite with alumina at a different content as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and firing.
【図7】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナにグラファイトを異なる含有率で混合して成形
し、焼成した導電性セラミックスの電圧−電流特性を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing voltage-current characteristics of a conductive ceramic obtained by mixing and molding graphite at different contents with alumina as an example of the conductive ceramic according to the present invention, and then firing.
1…炭素粒 2…アルミナの結晶粒 A〜I…テストピース 1. Carbon particles 2. Alumina crystal particles A to I: Test pieces
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大萱 建夫 岐阜県瑞浪市宮前町1−56 株式会社ウイ ング・ハイセラ内 (72)発明者 兵頭 仲麻呂 東京都新宿区西新宿1丁目22番2号 羽田 ヒューム管株式会社内 Fターム(参考) 4G030 AA36 AA60 BA02 GA11 GA24 GA26 5G301 CA02 CA12 CA30 CD04 CE02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tateo Ogaya 1-56, Miyamae-cho, Mizunami-shi, Gifu Wing Hi-Cera Co., Ltd. No. Haneda Hume Tube Co., Ltd. F-term (reference) 4G030 AA36 AA60 BA02 GA11 GA24 GA26 5G301 CA02 CA12 CA30 CD04 CE02
Claims (6)
を混合して成形し、焼成したことを特徴とする導電性セ
ラミックス。1. A conductive ceramic obtained by mixing a raw material of an oxide-based ceramic and a carbon source, molding and firing the mixture.
ルミナ系セラミックスの原料であることを特徴とする請
求項1に記載の導電性セラミックス。2. The conductive ceramic according to claim 1, wherein the raw material of the oxide-based ceramic is a raw material of an alumina-based ceramic.
いは不活性ガス中雰囲気のうちのいずれかで行うことを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の導電性セラ
ミックス。3. The conductive ceramic according to claim 1, wherein the firing is performed in any of a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, and an atmosphere in an inert gas.
として存在し得る天然或いは合成の有機物であることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性
セラミックス。4. The conductive ceramic according to claim 1, wherein the carbon source is a natural or synthetic organic substance that can exist as carbon in a high-temperature reducing atmosphere.
以下の微粉末であることを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の導電性セラミックス。5. The carbon source has a particle size of 10 μm during molding.
The conductive ceramic according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive ceramic is the following fine powder.
を混合して成形した後、その成形物を1400℃以上の
還元雰囲気、真空雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気のう
ちのいずれかで焼成したことを特徴とする導電性セラミ
ックスの製造方法。6. An oxide ceramic material and a carbon source are mixed and molded, and then the molded product is fired in a reducing atmosphere at 1400 ° C. or higher, a vacuum atmosphere, or an atmosphere in an inert gas. A method for producing a conductive ceramic, comprising:
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