JP2001213678A - 導電性セラミックス及びその製造方法 - Google Patents

導電性セラミックス及びその製造方法

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JP2001213678A
JP2001213678A JP2000019678A JP2000019678A JP2001213678A JP 2001213678 A JP2001213678 A JP 2001213678A JP 2000019678 A JP2000019678 A JP 2000019678A JP 2000019678 A JP2000019678 A JP 2000019678A JP 2001213678 A JP2001213678 A JP 2001213678A
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ceramic
oxide
carbon source
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Takahiko Okada
能彦 岡田
Takeo Okaya
建夫 大萱
Makoto Uno
誠 宇野
Nakamaro Hiyoudou
仲麻呂 兵頭
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WICERA CO Ltd
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    • C04B2111/90—Electrical properties
    • C04B2111/94—Electrically conducting materials

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、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する
ことを可能にすることを目的としている。 【解決手段】 アルミナ系セラミックスの原料を成形し
て焼成したアルミナ板１を粉末木炭上に載置して接触さ
せた状態で１４００℃以上の還元雰囲気で熱処理するよ
うに構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、或いは、三次元方向の水圧
を付与して成形処理した後、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
ックスの表面に炭素を含む層を形成したことを特徴とす
る。
【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表面に導電性を有する炭素を含
む層を形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。
【００１１】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物の表面に炭素源を接触させた状態で焼成して
該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合には、酸化
物系セラミックスの表面に液体、粉末、固体等の炭素源
を接触させた状態で焼成することで、該炭素源が高温領
域で蒸発して酸化物系セラミックスに炭素が浸透する。
【００１２】これにより、電気的絶縁性を有する酸化物
系セラミックスの表面に導電性を有する炭素を含む層を
容易に形成することが出来る。
【００１３】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気でセラミックスを焼成する際の１
４００℃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。
【００１４】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
して焼成した焼成物の表面に炭素源を接触させた状態で
熱処理して該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合
には、一旦焼成した酸化物系セラミックスの表面に液
体、粉末、固体等の炭素源を接触させた状態で熱処理す
ることで、該炭素源が高温領域で蒸発して、一旦焼成さ
れた酸化物系セラミックスに炭素が浸透する。
【００１５】これにより、一旦焼成された電気的絶縁性
を有する酸化物系セラミックスの表面に導電性を有する
炭素を含む層を容易に形成することが出来る。
【００１６】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気で一旦焼成したセラミックスを熱
処理する際の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。
【００１７】また、前記酸化物系セラミックスの原料を
成形した成形物の表面、または前記酸化物系セラミック
スの原料を成形して焼成した焼成物の表面に粉末炭素源
を接触させて該粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させ
れば好ましい。
【００１８】また、前記酸化物系セラミックスの原料を
成形した成形物、または前記酸化物系セラミックスの原
料を成形して焼成した焼成物を粉末炭素源内に埋設した
状態で該粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させれば好
ましい。
【００１９】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。
【００２０】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酸化
物系セラミックスの原料を成形した成形物の焼成、また
は酸化物系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成
物の熱処理を、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。特に還元雰囲気では炭素源の
蒸発現象を促進することが出来、好ましい。
【００２１】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。
【００２２】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を成形した
後、その成形物の表面に炭素源を接触させた状態で、且
つ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。
【００２３】また、本発明に係る導電性セラミックスの
他の製造方法は、酸化物系セラミックスの原料を成形し
た後、その成形物を焼成し、その焼成物の表面に炭素源
を接触させた状態で、且つ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
れかで熱処理したことを特徴とする。
【００２４】上記各製造方法によれば、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。
【００２５】また、前記酸化物系セラミックスの原料を
成形した成形物を焼成する際に使用する容器、または前
記酸化物系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成
物を熱処理する際に使用する容器が、炭素製容器で構成
された場合には、酸化物系セラミックスへの炭素源から
遊離した炭素の浸透を安定化させることが出来、好まし
い。
【００２６】また、前記酸化物系セラミックスの原料を
成形した成形物を焼成する際に使用する容器と該焼成さ
れる成形物との間、または前記酸化物系セラミックスの
原料を成形して焼成した焼成物を熱処理する際に使用す
る容器と該熱処理される燃焼物との間に炭素製部材を敷
設した場合には、該炭素製部材により酸化物系セラミッ
クスへの炭素源から遊離した炭素の浸透を安定化させる
ことが出来、好ましい。
【００２７】
【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
してアルミナ板を粉末木炭上に載置した状態で熱処理し
て炭素源から遊離した炭素を浸透させた導電性セラミッ
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板を粉末木炭
上に載置した状態で熱処理して炭素源から遊離した炭素
を浸透させた導電性セラミックス組成を示す拡大写真図
である。
【００２８】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板を粉末木炭上或いはグラフ
ァイト上に夫々載置した状態で熱処理して該アルミナ板
に炭素源から遊離した炭素を浸透させた夫々の導電性セ
ラミックスの電圧−電流特性を示す図である。
【００２９】図１及び図２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を成形して焼
成した焼成物となる厚さ１mm程度のアルミナ板１を、炭
素製容器となるグラファイト製容器内に敷設された炭素
源となる粉末木炭上に載置して該アルミナ板１の下面を
粉末木炭に接触させ、そのアルミナ板１及び粉末木炭を
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時間熱処理し、同還元雰囲気で常温まで降温して得ら
れた片面炭素浸透した導電性セラミックスの組成を示
す。
【００３０】図１は倍率が１００倍の電子顕微鏡写真図
であり、図２は倍率が１００倍の拡大写真図である。各
図の下部に示された指標長さは１００μｍである。図１
において、黒色の部分は炭素粒２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３を示す。
【００３１】図１及び図２に示されたアルミナ板１は、
図１及び図２の左側面に粉末木炭を接触させて熱処理し
たものであり、１mmの厚さのアルミナ板１の図１及び図
２の左側面から８００μｍ程度の深さまで炭素粒２が浸
透して該アルミナ板１の表面に炭素を含む層１ａを形成
している。
【００３２】純粋な炭素は蒸発する成分は少ないが、木
炭、カーボンブラック、グラファイト等の工業品では高
温領域での蒸発成分を有しており、特に高温の還元雰囲
気では蒸発現象が顕著である。そして、高温領域で蒸発
した炭素源がアルミナ板１の表面から浸透して片側表面
に導電性を有する炭素を含む層１ａを形成する。
【００３３】また、アルミナ板１の図１及び図２の右側
面から２００μｍ程度の深さまではアルミナの結晶粒３
が揃った層１ｂが形成されている。
【００３４】また、Ｘ線回折ではアルミナと炭素が反応
した生成物は確認出来なかった。即ち、アルミナと炭素
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熱処理後も
阻害されていないと考えられる。
【００３５】従って、電気的絶縁性を有するアルミナ
と、導電性を有する炭素とで構成された導電性セラミッ
クスにおいて、電気は炭素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２の間で電子のや
り取りが行われると考えられる。
【００３６】また、アルミナの結晶粒３の大きさや密度
の違いに関係なく炭素源から遊離した炭素が浸透して炭
素粒２を含む層１ａが形成されていた。即ち、アルミナ
系セラミックスは高温の還元雰囲気で炭素源を容易に受
け入れる特性を有することが判明した。
【００３７】図３は前述と同様にアルミナ系セラミック
スの原料となるアルミナ原料を成形して焼成した焼成物
となるアルミナ板１を炭素源として粉末木炭上或いはグ
ラファイト上に夫々載置して該アルミナ板１の下面を粉
末木炭或いはグラファイトに接触させ、そのアルミナ板
１及び粉末木炭或いはグラファイト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時間熱処理し、
同還元雰囲気で常温まで降温して得られた片面炭素浸透
した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。
【００３８】図３において、Ａは炭素源として粉末木炭
を使用して得られた導電性セラミックスのテストピース
の電圧−電流特性を測定したもの、Ｂは炭素源としてグ
ラファイトを使用して得られた導電性セラミックスのテ
ストピースの電圧−電流特性を測定したものたものであ
る。
【００３９】測定した導電性セラミックスのテストピー
スＡ，Ｂは夫々幅１０mm、厚さ１mm（断面積１０m
m2）、長さ５０mmを有する短冊状に成形されたものを使
用し、該テストピースＡ，Ｂ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，Ｂ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テストピース
Ａ，Ｂの夫々の電圧−電流特性を測定したものである。
【００４０】図３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，Ｂに印加する電圧を、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、２０
Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖに変化させ、各テストピースＡ，Ｂ
に直列に接続された電流計の値を測定した。
【００４１】図３に示されたように、導電性セラミック
スである各テストピースＡ，Ｂの電圧−電流特性は、直
流電圧２Ｖから４０Ｖ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。
【００４２】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。
【００４３】また、導電性セラミックスである各テスト
ピースＡ，Ｂの電気抵抗値は、常温でテストピースＡは
１０ｋΩ程度、テストピースＢは３０ｋΩ〜４０ｋΩ程
度の値を示す。
【００４４】また、浸透させる炭素源として残留揮発成
分の多い粉末木炭を使用したテストピースＡの場合と、
炭素源としてグラファイトを使用したテストピースＢの
場合と比較すると、図３に示すように粉末炭素を使用し
たテストピースＡの方が電気抵抗値を低く設定すること
が出来、使用する炭素源の種類を適宜選択することで導
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図３に示すように安
定して略一定の値を示すことが判明した。
【００４５】使用する炭素源の種類を変える以外にも、
炭素源から遊離した炭素の浸透時間や加熱時の熱量を適
宜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る。
【００４６】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。
【００４７】特に酸化物系セラミックスの互いに異なる
面側に炭素源を接触して該炭素源から遊離した炭素を浸
透させた場合や同一面に縞状に炭素源から遊離した炭素
を浸透させた場合には、夫々に異なった極性、或いは異
なった大きさの電流を流すことが出来、多機能の導電性
セラミックスとして構成することが出来る。
【００４８】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、その際の焼成或いは熱処理時の温度は、夫々の
原料特性による。
【００４９】また、酸化物系セラミックスの表面に炭素
を含む層を形成すれば良く、酸化物系セラミックスの表
面に炭素源を接触させて該炭素源から遊離した炭素を浸
透させる以外にも酸化物系セラミックスの表面に炭素源
として粉末状のカーボンブラックと樹脂とを混合したカ
ーボンブラックインクを焼き付けて酸化物系セラミック
スの表面に炭素を含む層を形成したものでも良い。
【００５０】これにより、電気的絶縁性を有する酸化物
系セラミックスの表面に導電性を有する炭素を含む層を
形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。
【００５１】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
して焼成した焼成物の表面に炭素源を接触させた状態で
熱処理して該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合
には、一旦焼成した酸化物系セラミックスの表面に重油
やアスファルト乳剤等の液体或いは木炭、コークス、グ
ラファイト等の粉末や固体等の炭素源を接触させた状態
で熱処理することで、該炭素源が高温領域で蒸発して酸
化物系セラミックスに炭素を浸透させることが出来、こ
れにより、一旦焼成された電気的絶縁性を有する酸化物
系セラミックスの表面に導電性を有する炭素を含む層を
容易に形成することが出来る。
【００５２】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気で一旦焼成したセラミックスを熱
処理する際の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。
【００５３】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物の表面に炭素源を接触させた状態で焼成して
該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合には、酸化
物系セラミックスの表面に重油やアスファルト乳剤等の
液体或いは木炭、コークス、グラファイト等の粉末や固
体等の炭素源を接触させた状態で焼成することで、該炭
素源が高温領域で蒸発して酸化物系セラミックスに炭素
を浸透させることが出来、これにより、電気的絶縁性を
有する酸化物系セラミックスの表面に導電性を有する炭
素を含む層を容易に形成することが出来る。
【００５４】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気でセラミックスを焼成する際の１
４００℃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。
【００５５】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物の表面、または酸化物系セラミックスの原料
を成形して焼成した焼成物の表面に粉末炭素源を接触さ
せて該粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させれば好ま
しい。
【００５６】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物、または酸化物系セラミックスの原料を成形
して焼成した焼成物を粉末炭素源内に埋設した状態で該
粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させれば好ましい。
【００５７】また、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。
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。
【００５８】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酸化物系
セラミックスの原料を成形した成形物の表面に炭素源を
接触させた状態で焼成する際の雰囲気、或いは酸化物系
セラミックスの原料を成形して焼成した焼成物の表面に
炭素源を接触させた状態で熱処理する際の雰囲気は、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、或いは熱処理すれば良く、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、或いは熱処理を行っても良いし、１４００℃以上の
真空雰囲気で焼成、或いは熱処理を行っても良いし、１
４００℃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、或いは熱処理を行っても良い。
【００５９】これにより、炭素源の酸化を防止すること
が出来る。特に還元雰囲気では炭素源の蒸発現象を促進
することが出来、より好ましい。
【００６０】また、炭素源としては、前述した粉末木炭
や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、他に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。
【００６１】また、導電性セラミックスの製造方法とし
て、酸化物系セラミックスの原料を成形した後、その成
形物の表面に炭素源を接触させた状態で、且つ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すれば好ましい。
【００６２】また、導電性セラミックスの他の製造方法
として、酸化物系セラミックスの原料を成形した後、そ
の成形物を焼成し、その焼成物の表面に炭素源を接触さ
せた状態で、且つ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熱処
理すれば好ましい。
【００６３】上記各製造方法によれば、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。
【００６４】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物を焼成する際に使用する容器、または酸化物
系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成物を熱処
理する際に使用する容器が、炭素製容器で構成された場
合には、酸化物系セラミックスへの炭素源から遊離した
炭素の浸透を安定化させることが出来、好ましい。
【００６５】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物を焼成する際に使用するアルミナ製等の容器
と該焼成される成形物との間、または酸化物系セラミッ
クスの原料を成形して焼成した焼成物を熱処理する際に
使用するアルミナ製等の容器と該熱処理される燃焼物と
の間に炭素製部材を敷設した場合には、該炭素製部材に
より酸化物系セラミックスへの炭素源から遊離した炭素
の浸透を安定化させることが出来、好ましい。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】
【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。
【００６９】即ち、電気的絶縁性を有する酸化物系セラ
ミックスの表面に導電性を有する炭素を含む層を形成し
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。
【００７０】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物の表面に炭素源を接触させた状態で焼成して
該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合には、酸化
物系セラミックスの表面に液体、粉末、固体等の炭素源
を接触させた状態で焼成することで、該炭素源が高温領
域で蒸発して酸化物系セラミックスに炭素が浸透する。
【００７１】これにより、電気的絶縁性を有する酸化物
系セラミックスの表面に導電性を有する炭素を含む層を
容易に形成することが出来る。
【００７２】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気でセラミックスを焼成する際の１
４００℃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。
【００７３】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
して焼成した焼成物の表面に炭素源を接触させた状態で
熱処理して該炭素源から遊離した炭素を浸透させた場合
には、一旦焼成した酸化物系セラミックスの表面に液
体、粉末、固体等の炭素源を接触させた状態で熱処理す
ることで、該炭素源が高温領域で蒸発して一旦焼成され
た酸化物系セラミックスに炭素が浸透する。
【００７４】これにより、一旦焼成された電気的絶縁性
を有する酸化物系セラミックスの表面に導電性を有する
炭素を含む層を容易に形成することが出来る。
【００７５】また、炭素は還元雰囲気、真空雰囲気或い
は不活性ガス中雰囲気で一旦焼成したセラミックスを熱
処理する際の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。
【００７６】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酸化物系
セラミックスの原料を成形した成形物の焼成、または酸
化物系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成物の
熱処理を、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。特に還元雰囲気では炭素源の蒸発
現象を促進することが出来、好ましい。
【００７７】また、本発明に係る導電性セラミックスの
製造方法によれば、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。
【００７８】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物を焼成する際に使用する容器、または酸化物
系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成物を熱処
理する際に使用する容器が、炭素製容器で構成された場
合には、酸化物系セラミックスへの炭素源から遊離した
炭素の浸透を安定化させることが出来、好ましい。
【００７９】また、酸化物系セラミックスの原料を成形
した成形物を焼成する際に使用する容器と該焼成される
成形物との間、または酸化物系セラミックスの原料を成
形して焼成した焼成物を熱処理する際に使用する容器と
該熱処理される燃焼物との間に炭素製部材を敷設した場
合には、該炭素製部材により酸化物系セラミックスへの
炭素源から遊離した炭素の浸透を安定化させることが出
来、好ましい。
【００８０】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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナ板を粉末木炭上に載置した状態で熱処理して炭
素源から遊離した炭素を浸透させ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。
【図２】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナ板を粉末木炭上に載置した状態で熱処理して炭
素源から遊離した炭素を浸透させた導電性セラミックス
組成を示す拡大写真図である。
【図３】本発明に係る導電性セラミックスの一例として
アルミナ板を粉末木炭上或いはグラファイト上に夫々載
置した状態で熱処理して該アルミナ板に炭素源から遊離
した炭素を浸透させた夫々の導電性セラミックスの電圧
−電流特性を示す図である。
【符号の説明】
１…アルミナ板 １ａ…炭素を含む層 １ｂ…アルミナの結晶粒層 ２…炭素粒 ３…アルミナの結晶粒 Ａ，Ｂ…テストピース
フロントページの続き (72)発明者 宇野 誠 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） 5G301 DA18 DA33 DE10

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸化物系セラミックスの表面に炭素を含
    む層を形成したことを特徴とする導電性セラミックス。
  2. 【請求項２】 酸化物系セラミックスの原料を成形した
    成形物の表面に炭素源を接触させた状態で焼成して該炭
    素源から遊離した炭素を浸透させたことを特徴とする導
    電性セラミックス。
  3. 【請求項３】 酸化物系セラミックスの原料を成形して
    焼成した焼成物の表面に炭素源を接触させた状態で熱処
    理して該炭素源から遊離した炭素を浸透させたことを特
    徴とする導電性セラミックス。
  4. 【請求項４】 前記酸化物系セラミックスの原料を成形
    した成形物の表面、または前記酸化物系セラミックスの
    原料を成形して焼成した焼成物の表面に粉末炭素源を接
    触させて該粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させたこ
    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。
  5. 【請求項５】 前記酸化物系セラミックスの原料を成形
    した成形物、または前記酸化物系セラミックスの原料を
    成形して焼成した焼成物を粉末炭素源内に埋設した状態
    で該粉末炭素源から遊離した炭素を浸透させたことを特
    徴とする請求項４に記載の導電性セラミックス。
  6. 【請求項６】 前記酸化物系セラミックスの原料は、ア
    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１〜５のいずれか１項に記載の導電性セラミック
    ス。
  7. 【請求項７】 前記酸化物系セラミックスの原料を成形
    した成形物の焼成、または酸化物系セラミックスの原料
    を成形して焼成した焼成物の熱処理は、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
    行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
    載の導電性セラミックス。
  8. 【請求項８】 前記炭素源は、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ることを
    特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性
    セラミックス。
  9. 【請求項９】 酸化物系セラミックスの原料を成形した
    後、その成形物の表面に炭素源を接触させた状態で、且
    つ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。
  10. 【請求項１０】 酸化物系セラミックスの原料を成形し
    た後、その成形物を焼成し、その焼成物の表面に炭素源
    を接触させた状態で、且つ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
    れかで熱処理したことを特徴とする導電性セラミックス
    の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記酸化物系セラミックスの原料を成
    形した成形物を焼成する際に使用する容器、または前記
    酸化物系セラミックスの原料を成形して焼成した焼成物
    を熱処理する際に使用する容器は、炭素製容器であるこ
    とを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の導電
    性セラミックスの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記酸化物系セラミックスの原料を成
    形した成形物を焼成する際に使用する容器と該焼成され
    る成形物との間、または前記酸化物系セラミックスの原
    料を成形して焼成した焼成物を熱処理する際に使用する
    容器と該熱処理される燃焼物との間に炭素製部材を敷設
    したことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載
    の導電性セラミックスの製造方法。
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