JP2005112647A - セラミックス製品焼成用治具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼成用治具の耐久性を向上する。
【解決手段】セラミックス基材の表面にジルコニアの被覆層を形成したセラミックス製品
焼成用治具であって、前記被覆層を焼成によりジルコニアに化学変化するジルコニア前駆
体とジルコニアの混成体から形成することによって、ジルコニア前駆体由来の生成ジルコ
ニアと、これより大径のジルコニアを被覆層中に混在させて、被覆層を緻密化すると共に
、生成ジルコニアを基材に食い込ませ、基材と被覆層との接着強度を向上させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、種々のセラミックス製品、特に積層コンデンサー、圧電素子、サーミスタ等
の電子部品を焼成するのに好適なセッター、匣鉢等のセラミックス製品焼成用治具及びそ
の製造方法に関する。

従来、セラミックス製品の焼成は、一般的にはアルミナ、アルミナ−ムライト、ムライ
ト、コージュライト等の基材から成るセッター、匣鉢等の焼成用治具に被焼成物を載置し
て行われている。
しかしながら、積層コンデンサー、圧電素子、サーミスタ等の電子部品は、反応性に富
む原料から成るものが多く、焼成中に侵蝕性の揮発成分を放出することから、焼成用治具
が揮発成分によって侵蝕されてしまうのを防ぐため、電子部品の焼成には、ジルコニア等
の耐蝕性に優れた素材で被覆した焼成用治具が使用されていた。
又、その製造方法としては、基材の表面にジルコニアの微粉を付着させ、かかる基材を
適宜温度で焼成して、ジルコニア被覆層を基材に焼結させる様にしていた。

研究開発段階や出願段階で先行技術調査を行っておらず、記載すべき先行技術文献を知
りません。

ところが、上記製造方法は、被覆層の焼結温度を基材の軟化開始温度以下に設定しなけ
ればならず、このため基材に焼結されたジルコニア被覆層は多孔質となり、基材を完全に
隠蔽することはできないことから、被覆層の微孔を通って基材に到達した微量の揮発成分
で、焼成用治具は除々に劣化し、被覆層が剥離して、幾度もの繰り返し使用には耐えられ
なかった。

本発明は、上記従来技術に基づく、基材表面にジルコニアの被覆層を形成した焼成用治
具の耐久性を向上せねばならない課題に鑑み、基材表面の被覆層を、焼成によりジルコニ
アに化学変化するジルコニア前駆体とジルコニアの混成体から形成することによって、ジ
ルコニア前駆体由来の生成ジルコニアと、これより大径のジルコニアを被覆層中に混在さ
せて、被覆層を緻密化すると共に、生成ジルコニアを基材に食い込ませ、基材と被覆層と
の接着強度を向上させる様にして、上記課題を解決する。

要するに本発明は、焼成によりジルコニアに化学変化するジルコニア前駆体とジルコニ
アとから成る混成体をセラミックス基材の表面に付着させ、かかる基材を焼成して、基材
にジルコニアの被覆層を形成する様にしたので、被覆層の緻密性及び接着強度を向上させ
て、焼成用治具の耐久性を飛躍的に高めることが出来るため、焼成用治具を幾度も繰り返
し使用させて、電子部品の製造コストの低減化を図ることが出来る。

ジルコニア前駆体として、工業製品のジルコニウム塩又はジルコニウムアルコキシドを
用いたため、入手が容易で、原料コストも嵩まず、焼成用治具を安定供給することが出来
る等その実用的効果甚だ大である。

本発明に係るセラミックス製品焼成用治具は、アルミナ、アルミナ−ムライト、ムライ
ト、コージュライト等のセラミックスから成る耐火物を板状又は器状に形成し、かかるセ
ラミックス基材の表面にジルコニアの被覆層を形成したものである。
上記被覆層は、ジルコニア前駆体と、既成ジルコニアの粉末とから成る混成体を基材に
付着させ、かかる基材（混成体付着後の基材）を焼成することで形成されている。

本願の特許請求の範囲及び明細書において、ジルコニア前駆体とは、焼成時に熱分解、
酸化、還元等の化学反応を起こして、ジルコニア（酸化ジルコニウム）に変化するジルコ
ニウム化合物を指し、例えば、ジルコニウム塩としては、二塩化酸化ジルコニウム、硝酸
ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム等が挙げられ
、ジルコニウムアルコキシドとしては、テトラキス（2,4-ペンタンジオナト）ジルコニウ
ム等が挙げられる。
又、混成体とは、ジルコニア前駆体とジルコニア粉末とを混合分散したものだけでなく
、ジルコニア前駆体とジルコニア粉末を交互に積層したものもや、ジルコニア前駆体にジ
ルコニア粉末を配合し、この配合物とジルコニア粉末を交互に積層したものをも含み、要
するに、均一、不均一を問わず、ジルコニア前駆体とジルコニア粉末とが混在して成る一
塊りのものを指す。

ジルコニア粉末は、公知方法で製造された電融ジルコニア、焼結ジルコニア又は湿式合
成ジルコニアで良く、安定化剤添加の有無は問わず、未安定化ジルコニア、部分安定化ジ
ルコニア、又は未安定化ジルコニアと部分安定化ジルコニアの混合物であっても良い。

次に実施例を示し、本発明について更に詳細に説明すると共に、本発明の製造方法につ
いて説明する。

先ず、硝酸ジルコニウムを水に溶解して、硝酸ジルコニウム水溶液を作製し、又ジルコ
ニア粉末にＣＭＣ等の適宜バインダーと水を加えて、ジルコニアスラリー（Ａ）を調製し
た。
次に、吸水性を有するコージュライト質基材の表面に上記硝酸ジルコニウム水溶液をス
プレー塗布し、得られた第一塗布膜上に上記ジルコニアスラリー（Ａ）をスプレー塗布し
て、硝酸ジルコニウムとジルコニア粉末が交互に積層された二重塗布膜から成る混成体を
基材の表面に形成し、かかる基材を適宜温度で焼成して、硝酸ジルコニウムをジルコニア
に化学変化させ、硝酸ジルコニウム由来の生成ジルコニアと既成のジルコニア粉末とを相
互に焼結させ、これを基材に部分溶融接着させて、基材の表面にジルコニアから成る被覆
層を形成した。

この方法によれば、基材に硝酸ジルコニウムが浸透することから、形成された被覆層は
その一部が基材に深く食い込み、所謂アンカー効果で基材と被覆層は堅牢に接着される。
又、硝酸ジルコニウム由来の生成ジルコニアは極めて微小であるため、これより大径の
既成ジルコニア粉末の間に入り込み、混成体の下部において、焼結直前のジルコニア粒子
の充填密度は高くなり、密に充填されたジルコニア粒子が焼結されて、緻密なジルコニア
被覆層が形成される。
又、ジルコニア前駆体からジルコニアへと変化した直後の生成ジルコニアの化学反応活
性は極めて高く、この活性化状態の生成ジルコニアでジルコニア粒子の焼結、並びに基材
への溶融接着は促進される。

先ず、実施例１と同様にして、硝酸ジルコニウム水溶液と、ジルコニアスラリー（Ａ）
を基材に塗布し、その後更に硝酸ジルコニウム水溶液をスプレー塗布し、この三重塗布膜
から成る混成体が付着した基材を適宜温度で焼成して、ジルコニアの被覆層を形成した。

この方法によれば、第二塗布膜のジルコニア粉末層全体に硝酸ジルコニウム水溶液が浸
透するため、被覆層全体が緻密になる。

先ず、硝酸ジルコニウムに平均粒径０．１〜５０μｍのジルコニア粉末とＣＭＣを配合
し、得られた配合物に水を加えて、第一スラリー（Ｂ）を調製した。
又、平均粒径７５〜２００μｍのジルコニア粉末にＣＭＣと水を加えて、第二スラリー
（Ｃ）を調製した。
次に、コージュライト質基材の表面に上記第一スラリー（Ｂ）をスプレー塗布し、得ら
れた第一塗布膜上に第二スラリー（Ｃ）をスプレー塗布した後、かかる基材を適宜温度で
焼成して、ジルコニアの被覆層を形成した。

この方法によれば、第一スラリー（Ｂ）において、ジルコニア粉末配合割合を多くして
も、平均粒径０．１〜５０μｍの微細なジルコニアを使用したことから、第一塗布膜によ
り被覆層下部に緻密部分が得られ、又緻密部分を厚くすることが可能で、耐久性に優れた
被覆層を得ることが可能である。

先ず、炭酸ジルコニウムにジルコニア粉末とＣＭＣを配合し、得られた配合物に水を加
えてスラリー（Ｄ）を調製した。
次に、アルミナ質基材の表面に上記配合物スラリー（Ｄ）をスプレー塗布し、かかる配
合物スラリー（Ｄ）塗布後の基材を適宜温度で焼成して、基材表面にジルコニアから成る
被覆層を形成した。

先ず、水酸化ジルコニウムに、平均粒径０．１〜５０μｍのジルコニア粉末と、平均粒
径７５〜２００μｍのジルコニア粉末と、ＣＭＣを配合し、得られた配合物に水を加えて
スラリー（Ｅ）を調製した。
次に、アルミナ質基材の表面に上記配合物スラリー（Ｅ）をスプレー塗布し、かかる配
合物スラリー（Ｅ）塗布後の基材を適宜温度で焼成して、基材表面にジルコニアから成る
被覆層を形成した。

この方法によれば、平均粒径が異なる２種のジルコニア粉末を配合することにより、混
成体全体のジルコニア粉末の充填密度は高くなり、又混成体中にジルコニア前駆体が均一
分散されていることから、全体が緻密で厚い被覆層が得られる。

先ず、ジルコニアの焼結温度を低下させる焼結助剤としての燐酸をジルコニア粉末に混
合し、これに酢酸ジルコニウムとＰＶＡを配合し、更に水を加えてスラリー（Ｆ）を調製
した。
次に、ムライト質基材の表面に上記スラリー（Ｆ）をスプレー塗布し、かかる基材を適
宜温度で焼成してジルコニアから成る被覆層を形成した。

この方法によれば、既成のジルコニア粉末とジルコニア前駆体との融着は更に進行し、
被覆層はより緻密となる。

以上、実施例１〜６にて作製した焼成用治具について、その耐久性を確認するため、各
焼成用治具を用いて、電子部品を繰り返し焼成して試験したところ、いずれの焼成用治具
も、ジルコニア被覆層の剥離、基材の割れ等不具合は一切発生せず、極めて優れた耐久性
を示した。

Claims (9)

1. セラミックス基材の表面にジルコニアの被覆層を形成したセラミックス製品焼成用治具
   であって、前記被覆層は焼成によりジルコニアに化学変化するジルコニア前駆体とジルコ
   ニアとから成る混成体を焼結させて形成したことを特徴とするセラミックス製品焼成用治
   具。
2. ジルコニア前駆体がジルコニウム塩又はジルコニウムアルコキシドであることを特徴と
   する請求項１記載のセラミックス製品焼成用治具。
3. 焼成によりジルコニアに化学変化するジルコニア前駆体とジルコニアとから成る混成体
   をセラミックス基材の表面に付着させ、かかる基材を焼成して、基材にジルコニアの被覆
   層を形成する様にしたことを特徴とするセラミックス製品焼成用治具の製造方法。
4. ジルコニア前駆体とジルコニアを交互に基材に積層して混成体を形成する様にしたこと
   を特徴とする請求項３記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方法。
5. ジルコニア前駆体に平均粒径０．１〜５０μｍのジルコニアを配合し、得られた配合物
   と、平均粒径７５〜２００μｍのジルコニアを交互に基材に積層して混成体を形成する様
   にしたことを特徴とする請求項３記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方法。
6. ジルコニア前駆体にジルコニアを配合し、得られた配合物を基材に付着させて混成体を
   形成する様にしたことを特徴とする請求項３記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方
   法。
7. ジルコニア前駆体に平均粒径０．１〜５０μｍのジルコニアと、平均粒径７５〜２００
   μｍのジルコニアを配合し、得られた配合物を基材に付着させて混成体を形成する様にし
   たことを特徴とする請求項３記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方法。
8. ジルコニア前駆体がジルコニウム塩又はジルコニウムアルコキシドであることを特徴と
   する請求項３、４、５、６又は７記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方法。
9. ジルコニアの焼結温度を低下させる焼結助剤をジルコニアに混合したことを特徴とする
   請求項３、４、５、６、７又は８記載のセラミックス製品焼成用治具の製造方法。