JP2008247684A - 焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 - Google Patents
焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008247684A JP2008247684A JP2007092577A JP2007092577A JP2008247684A JP 2008247684 A JP2008247684 A JP 2008247684A JP 2007092577 A JP2007092577 A JP 2007092577A JP 2007092577 A JP2007092577 A JP 2007092577A JP 2008247684 A JP2008247684 A JP 2008247684A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- firing
- nkn
- container
- firing container
- fired
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
【課題】アルカリ金属元素に対する耐蝕性に優れる焼成用容器を提供する。
【解決手段】Ａｌ２Ｏ３の含有量が９０重量％以上であり、残部に含まれるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値が３以上６以下である組成物からなる焼成用容器。この焼成用容器は、アルカリ金属元素を含有する電子セラミックス部品を焼成する際に極めて優れた性能を発揮する。
【選択図】図１
【解決手段】Ａｌ２Ｏ３の含有量が９０重量％以上であり、残部に含まれるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値が３以上６以下である組成物からなる焼成用容器。この焼成用容器は、アルカリ金属元素を含有する電子セラミックス部品を焼成する際に極めて優れた性能を発揮する。
【選択図】図１
Description
本発明は、セラミックスを焼成する際に用いる焼成用容器に関する。
セラミックス製の容器は耐熱性・耐蝕性に優れるために、化学分析、ガラス溶解、金属精錬・溶解、合金製造、結晶育成用などの各種用途に従来から広く用いられている。特に、セラミックスの分解・合成・焼結などを行うセラミックス工業製品の製造現場では、サヤ、トレー、セッターなど呼称を変えて、焼成工程中において焼成用容器として繰り返し多数使用されている。このうち、アルミナ質の焼成用容器は、耐熱性、機械的特性、化学安定性に優れ、しかも比較的安価に供給可能であるため、汎用的に使用されている。
しかし、従来のアルミナ質の焼成用容器は、アルカリ金属元素に対する耐蝕性が十分ではないという問題があった。すなわち、アルカリ金属元素は焼成用容器との反応性が高いために、（１）被焼成物に含まれるアルカリ金属元素が焼成用容器の内部にまで浸食する、（２）被焼成物が焼成用容器の表面に付着して焼成用容器を傷めてしまう、など種々の問題があった。このため、従来のアルミナ質の焼成用容器は、数回の焼成工程毎に新しい焼成用容器に交換する必要があった。さらに、アルカリ金属元素による腐蝕が激しい場合には、１回の焼成工程毎に焼成用容器を交換しなければならないこともあった。
このような問題の解決策として、プラチナなどの貴金属製の焼成用容器を使用することが考えられる。しかし、大量生産する電子セラミックス部品の分野では、部品の単価を一円単位で削減することが強く求められており、高価な貴金属製の焼成用容器を使用することは現実的には採り得ない策であった。
そこで、従来、アルカリ金属元素に対する耐蝕性を高めた焼成用容器として、特許文献１、２に開示された焼成用容器が提案されている。
特許文献１に開示された焼成用容器は、被焼成物と接触する表面に、アルカリ金属元素との反応性の低い耐蝕層を形成したものである。しかし、この焼成用容器は、容器本体の表面から耐蝕層が剥離して被焼成物中に混入するおそれがあった。また、容器本体の表面から耐蝕層が剥離することによって、容器本体の強度が低下するおそれがあった。
特許文献２に開示された焼成用容器は、内部の空隙率を所定範囲に設定することによって、アルカリ金属の蒸気を焼成用容器の内部に均一に浸透させるようにしたものである。しかし、この焼成用容器は、内部の空隙率が高く通気性があるために、例えば圧電セラミックスの焼成工程のように、被焼成物中の揮発成分による雰囲気中の組成変動を防ぐ必要のあるセラミックスの焼成工程には使用することができないという問題があった。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アルカリ金属元素に対する耐蝕性に優れる焼成用容器を提供することである。
課題を解決するための手段は、以下の発明である。
（１）Ａｌ２Ｏ３の含有量が９０重量％以上であり、残部に含まれるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値が３以上６以下である組成物からなる焼成用容器。
（２）アルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成するために用いられる上記（１）に記載の焼成用容器。
（３）上記（１）に記載の焼成用容器を用いてアルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成することを特徴とするセラミックスの焼成方法。
（１）Ａｌ２Ｏ３の含有量が９０重量％以上であり、残部に含まれるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値が３以上６以下である組成物からなる焼成用容器。
（２）アルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成するために用いられる上記（１）に記載の焼成用容器。
（３）上記（１）に記載の焼成用容器を用いてアルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成することを特徴とするセラミックスの焼成方法。
本発明によれば、アルカリ金属元素に対する耐蝕性に優れる焼成用容器を提供することが可能となる。
本実施形態では、数種類の焼成用容器を作製し、作製した焼成用容器を使用してアルカリ金属元素含有セラミックスを焼成した。また、焼成に用いた焼成用容器の底部断面を観察することによって、焼成用容器の耐蝕性を評価した。さらに、被焼成物の強誘電体分極履歴曲線を測定することによって、被焼成物の電気的特性を評価した。
１．焼成用容器の作製
石膏型の内部に原料スラリーを流し込むことによって、外径φ約２０ｍｍ、高さ約２０ｍｍの成形体を作製した（スリップキャスト成形法）。得られた成形体を１６００℃の温度で焼成することによって、以下の表１の組成を有する焼成用容器を作製した。
石膏型の内部に原料スラリーを流し込むことによって、外径φ約２０ｍｍ、高さ約２０ｍｍの成形体を作製した（スリップキャスト成形法）。得られた成形体を１６００℃の温度で焼成することによって、以下の表１の組成を有する焼成用容器を作製した。
２．ニオブ酸ナトリウムカリウム（ＮＫＮ）の調製
被焼成物となるアルミナ金属元素含有セラミックスとして、ニオブ酸ナトリウムカリウムＮａ０．５Ｋ０．５ＮｂＯ３（ＮＫＮ）を次の手順により調製した。なお、このＮＫＮは、非鉛化圧電セラミックスの有力な候補として近年重要性が高まっているセラミックス材料である。
まず、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３およびＮｂ２Ｏ５をモル比で１：１：２となるよう秤量した。次に、秤量後の混合粉体をポリプロピレン製容器に充填した後に、ジルコニアボールとアセトン溶媒を加えて湿式ボールミルにより混合を行った。得られたスラリーをオーブンで乾燥させた後に、アルミナ製乳鉢中で解砕した。
被焼成物となるアルミナ金属元素含有セラミックスとして、ニオブ酸ナトリウムカリウムＮａ０．５Ｋ０．５ＮｂＯ３（ＮＫＮ）を次の手順により調製した。なお、このＮＫＮは、非鉛化圧電セラミックスの有力な候補として近年重要性が高まっているセラミックス材料である。
まず、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３およびＮｂ２Ｏ５をモル比で１：１：２となるよう秤量した。次に、秤量後の混合粉体をポリプロピレン製容器に充填した後に、ジルコニアボールとアセトン溶媒を加えて湿式ボールミルにより混合を行った。得られたスラリーをオーブンで乾燥させた後に、アルミナ製乳鉢中で解砕した。
３．ＮＫＮの焼成
上記１で作製した焼成用容器の底部を完全に覆うようにして、上記２で調製したＮＫＮ粉体０．８ｇを敷きつめて圧粉した後に、焼成用容器の口にアルミナ製の蓋をした（図１参照）。この焼成用容器を電気炉中に装填して図２及び図３に示す２通りの焼成スケジュールに従ってＮＫＮ粉体の焼成を行った。
上記１で作製した焼成用容器の底部を完全に覆うようにして、上記２で調製したＮＫＮ粉体０．８ｇを敷きつめて圧粉した後に、焼成用容器の口にアルミナ製の蓋をした（図１参照）。この焼成用容器を電気炉中に装填して図２及び図３に示す２通りの焼成スケジュールに従ってＮＫＮ粉体の焼成を行った。
図２に示す焼成スケジュール（以下、このスケジュールを「Ｒ−１」と呼ぶ）では、電気炉の温度を室温から５℃／ｍｉｎの速度でＮＫＮ粉体の融点以上である１２５０℃にまで昇温した後に、電気炉の温度を１２５０℃で１時間保持した。その後、電気炉の温度を５℃／ｍｉｎの速度で室温まで冷却した。
図３に示す焼成スケジュール（以下、このスケジュールを「Ｒ−３」と呼ぶ）では、図２に示すスケジュール（Ｒ−１）を３回繰り返した。
図３に示す焼成スケジュール（以下、このスケジュールを「Ｒ−３」と呼ぶ）では、図２に示すスケジュール（Ｒ−１）を３回繰り返した。
４．焼成用容器の底部断面の観察
上記３におけるＮＫＮの焼成に使用した焼成用容器を破砕することによって、焼成用容器の底部の一部を取り出した。そして、この焼成用容器の底部断面の状態を、偏光顕微鏡により観察して写真撮影を行った。撮影された写真の一例を図４に示す。
上記３におけるＮＫＮの焼成に使用した焼成用容器を破砕することによって、焼成用容器の底部の一部を取り出した。そして、この焼成用容器の底部断面の状態を、偏光顕微鏡により観察して写真撮影を行った。撮影された写真の一例を図４に示す。
図４の写真を見ればわかるように、ＮＫＮの焼成に使用した焼成用容器の底部断面には、上から順番に、ＮＫＮ層、反応層、及び浸入層が観察された。
ＮＫＮ層とは、図４中のＡ線からＢ線までの層であり、ＮＫＮの焼成体からなる層である。
反応層とは、図４中のＢ線からＣ線までの層であり、ＮＫＮに含まれるアルカリ金属元素と焼成用容器との反応物からなる層である。
浸入層とは、図４中のＣ線からＤ線までの層であり、ＮＫＮに含まれるアルカリ金属元素が焼成用容器の内部にまで浸入した層である。
ＮＫＮ層とは、図４中のＡ線からＢ線までの層であり、ＮＫＮの焼成体からなる層である。
反応層とは、図４中のＢ線からＣ線までの層であり、ＮＫＮに含まれるアルカリ金属元素と焼成用容器との反応物からなる層である。
浸入層とは、図４中のＣ線からＤ線までの層であり、ＮＫＮに含まれるアルカリ金属元素が焼成用容器の内部にまで浸入した層である。
また、焼成用容器の底部の組成を調べるために、ＮＫＮ層の表面部（図４のＡ線上の部分）、反応層の表面部（図４のＢ線上の部分）、及び浸入層の表面部（図４のＣ線上の部分）のＸ線回折を行った。さらに、各部を構成している物質の化学組成を電子プローブマイクロアナライザ(ＥＰＭＡ)によって調べた。
５．焼成用容器の耐蝕性評価
（実施例１）
Ａ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ７０μｍの反応層が確認され、厚さ１４５μｍの浸入層が観察された。また、浸入層において、５０〜１００μｍの楕円形の気孔状組織が観察され、この気孔状組織を起点とするクラックの形成も確認された。Ｃ部からはβ−Ａｌ２Ｏ３の生成も確認された。
各部の組成分析の結果、Ａ線の部分ではＫよりもＮａ濃度が５．４倍高く、逆にＢ線の部分ではＮａよりもＫ濃度が３３．０倍高い値となった。すなわち、Ｎａと比較して、Ｋの方がより焼成用容器と反応しやすく、焼成用容器の内部まで浸入している結果となった。
（実施例１）
Ａ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ７０μｍの反応層が確認され、厚さ１４５μｍの浸入層が観察された。また、浸入層において、５０〜１００μｍの楕円形の気孔状組織が観察され、この気孔状組織を起点とするクラックの形成も確認された。Ｃ部からはβ−Ａｌ２Ｏ３の生成も確認された。
各部の組成分析の結果、Ａ線の部分ではＫよりもＮａ濃度が５．４倍高く、逆にＢ線の部分ではＮａよりもＫ濃度が３３．０倍高い値となった。すなわち、Ｎａと比較して、Ｋの方がより焼成用容器と反応しやすく、焼成用容器の内部まで浸入している結果となった。
（実施例２）
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１０６μｍの反応層が確認され、厚さ１０２μｍの浸入層が確認された。さらに、反応層を介して、溶融後に固化した被焼成物ＮＫＮ側に焼成用容器中の成分が溶出した層(以下、この層のことを「溶出層」と呼ぶ)が確認された。この溶出層の厚さは１４５μｍであった。
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１０６μｍの反応層が確認され、厚さ１０２μｍの浸入層が確認された。さらに、反応層を介して、溶融後に固化した被焼成物ＮＫＮ側に焼成用容器中の成分が溶出した層(以下、この層のことを「溶出層」と呼ぶ)が確認された。この溶出層の厚さは１４５μｍであった。
（実施例３）
ＡＳ−２の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１７０μｍの反応層が確認され、厚さ１８９μｍの浸入層が確認された。また、厚さ１５０μｍの溶出層も確認された。
ＡＳ−２の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１７０μｍの反応層が確認され、厚さ１８９μｍの浸入層が確認された。また、厚さ１５０μｍの溶出層も確認された。
（実施例４）
ＡＳ−３の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ５８μｍの反応層が確認され、厚さ１０７μｍの浸入層が確認された。また、厚さ１１７μｍの溶出層も確認された。
ＡＳ−３の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ５８μｍの反応層が確認され、厚さ１０７μｍの浸入層が確認された。また、厚さ１１７μｍの溶出層も確認された。
（実施例５）
ＡＳ−４の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ９８μｍの反応層が確認され、厚さ８６μｍの浸入層が確認された。また、厚さ８２μｍの溶出層も確認された。
ＡＳ−４の焼成用容器を使って、Ｒ−１のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ９８μｍの反応層が確認され、厚さ８６μｍの浸入層が確認された。また、厚さ８２μｍの溶出層も確認された。
（実施例６）
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１３１μｍの反応層が確認された。浸入層は容器底部の最深部付近にまで達しており、その厚さは１６８７μｍであった。また、浸入層中では、５０〜１００μｍの円形及び楕円形の気孔状組織と、５０〜３００μｍの白斑状組織が観察された。さらに、ＮＫＮ層と反応層との境界付近には、その界面に平行方向に５００μｍ程度のクラックの生成が確認された。Ｃ部からはβ−Ａｌ２Ｏ３の生成も確認された。
各部の組成分析の結果、Ａ線の部分ではＫよりもＮａ濃度が２．４倍高く、逆にＢ線の部分ではＮａよりもＫ濃度が３４．１倍高い値となった。Ｃ線の部分ではＮａ及びＫのどちらも検出されなかった。
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ１３１μｍの反応層が確認された。浸入層は容器底部の最深部付近にまで達しており、その厚さは１６８７μｍであった。また、浸入層中では、５０〜１００μｍの円形及び楕円形の気孔状組織と、５０〜３００μｍの白斑状組織が観察された。さらに、ＮＫＮ層と反応層との境界付近には、その界面に平行方向に５００μｍ程度のクラックの生成が確認された。Ｃ部からはβ−Ａｌ２Ｏ３の生成も確認された。
各部の組成分析の結果、Ａ線の部分ではＫよりもＮａ濃度が２．４倍高く、逆にＢ線の部分ではＮａよりもＫ濃度が３４．１倍高い値となった。Ｃ線の部分ではＮａ及びＫのどちらも検出されなかった。
（実施例７）
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。さらに、不定形の白色析出物も確認された。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ２７１μｍの反応層が確認され、厚さ１７４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
ＡＳ−１の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。さらに、不定形の白色析出物も確認された。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ２７１μｍの反応層が確認され、厚さ１７４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
（実施例８）
ＡＳ−２の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。さらに、不定形の白色析出物も確認された。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ５０６μｍの反応層が確認され、厚さ２７１μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
ＡＳ−２の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。さらに、不定形の白色析出物も確認された。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ５０６μｍの反応層が確認され、厚さ２７１μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
（実施例９）
ＡＳ−３の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ２５２μｍの反応層が確認され、厚さ１７４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
ＡＳ−３の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ２５２μｍの反応層が確認され、厚さ１７４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
（実施例１０）
ＡＳ−４の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ３１１μｍの反応層が確認され、厚さ１９４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
ＡＳ−４の焼成用容器を使って、Ｒ−３のスケジュールに従ってＮＫＮ粉末の焼成を行った結果、被焼成物であるＮＫＮ粉末が完全に溶融した後に固化し、焼成用容器の底部に角状および針状の粒子が生成した。
焼成用容器の底部断面を観察した結果、厚さ３１１μｍの反応層が確認され、厚さ１９４μｍの浸入層が確認された。
溶出層は不明瞭であってその同定は不能であった。これは、溶出層がＮＫＮ層の表面にまで達したことが原因であると推測される。
上記実施例１〜１０の結果をまとめたものを、以下の表２に示す。
なお、表２において、「浸食深さ」とは、反応層厚さと浸入層厚さとの合計値を示している。この「浸食深さ」は、被焼成物に含まれるアルカリ金属元素による焼成用容器底部の腐蝕の程度を表している。この浸食深さが大きいほど、アルカリ金属元素による腐蝕が激しいということである。反対に、この浸食深さが小さいほど、アルカリ金属元素による腐蝕が抑制されており、焼成用容器の耐蝕性が高いということである。
なお、表２において、「浸食深さ」とは、反応層厚さと浸入層厚さとの合計値を示している。この「浸食深さ」は、被焼成物に含まれるアルカリ金属元素による焼成用容器底部の腐蝕の程度を表している。この浸食深さが大きいほど、アルカリ金属元素による腐蝕が激しいということである。反対に、この浸食深さが小さいほど、アルカリ金属元素による腐蝕が抑制されており、焼成用容器の耐蝕性が高いということである。
図５に、上記実施例１〜１０の「浸食深さ」を縦軸に、ＭｇＯ／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ）×１００［％］を横軸にプロットしたグラフを示す。
図５のグラフを見ればわかるように、Ｒ−１及びＲ−３のいずれの焼成スケジュールにおいても、ＡＳ−３の浸食深さが最も小さく、ＡＳ−２の浸食深さが最も大きいことが判明した。つまり、被焼成物に含まれるアルカリ金属元素に対する焼成用容器の耐蝕性を高めるためには、ＡＳ−１、ＡＳ−３、ＡＳ−４が好ましく、この中でも、ＡＳ−３が最も好ましいことが判明した。
そして、ＡＳ−１におけるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値は６であり、ＡＳ−４におけるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値は３であることから、ＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値を３以上６以下の範囲に設定することによって、アルカリ金属元素に対する焼成用容器の耐蝕性が顕著に高まることが見出された。
図５のグラフを見ればわかるように、Ｒ−１及びＲ−３のいずれの焼成スケジュールにおいても、ＡＳ−３の浸食深さが最も小さく、ＡＳ−２の浸食深さが最も大きいことが判明した。つまり、被焼成物に含まれるアルカリ金属元素に対する焼成用容器の耐蝕性を高めるためには、ＡＳ−１、ＡＳ−３、ＡＳ−４が好ましく、この中でも、ＡＳ−３が最も好ましいことが判明した。
そして、ＡＳ−１におけるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値は６であり、ＡＳ−４におけるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値は３であることから、ＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値を３以上６以下の範囲に設定することによって、アルカリ金属元素に対する焼成用容器の耐蝕性が顕著に高まることが見出された。
６．被焼成物の電気的特性評価
上記２「ニオブ酸ナトリウムカリウム（ＮＫＮ）の調製」で得られたＮＫＮ粉末を９５０℃で仮焼成した後にボールミル混合にて解砕した後に、バインダとしてポリビニルアルコール水溶液を添加して攪拌混合を行った。次に、得られた混合物を目開き１００μｍのふるいを使用して造粒した後に、一軸加圧機および冷間等方圧プレス機を使用して直径１２ｍｍ高さ０．８ｍｍの円筒形に成形した。この成形体を、Ａ−１、ＡＳ−１〜ＡＳ−４の各焼成用容器内に装填した後に、この焼成用容器を大気中において室温から３℃／ｍｉｎの速度で３００℃まで昇温し、脱脂のために同温度で２時間保持した後、３℃／ｍｉｎの速度で１１００℃まで再び昇温し、同温度で２時間保持して成形体の焼成を行った。このようにして得られたＮＫＮ焼成体（被焼成物）を室温まで自然冷却した後に、このＮＫＮ焼成体における焼成用容器との接触面、及び、焼成用容器側の接触面のＸ線回折を行った。さらにＮＫＮ焼成体における焼成用容器との接触面に導電性銀ペーストを塗布した後、大気中にて７００℃で焼成して銀電極を形成した。この銀電極について、独アグザクト社製強誘電体テスタＴＦ−２０００ＨＶを使用して強誘電体分極履歴曲線を測定し、その際の電流-電圧特性についても測定を行った。
上記２「ニオブ酸ナトリウムカリウム（ＮＫＮ）の調製」で得られたＮＫＮ粉末を９５０℃で仮焼成した後にボールミル混合にて解砕した後に、バインダとしてポリビニルアルコール水溶液を添加して攪拌混合を行った。次に、得られた混合物を目開き１００μｍのふるいを使用して造粒した後に、一軸加圧機および冷間等方圧プレス機を使用して直径１２ｍｍ高さ０．８ｍｍの円筒形に成形した。この成形体を、Ａ−１、ＡＳ−１〜ＡＳ−４の各焼成用容器内に装填した後に、この焼成用容器を大気中において室温から３℃／ｍｉｎの速度で３００℃まで昇温し、脱脂のために同温度で２時間保持した後、３℃／ｍｉｎの速度で１１００℃まで再び昇温し、同温度で２時間保持して成形体の焼成を行った。このようにして得られたＮＫＮ焼成体（被焼成物）を室温まで自然冷却した後に、このＮＫＮ焼成体における焼成用容器との接触面、及び、焼成用容器側の接触面のＸ線回折を行った。さらにＮＫＮ焼成体における焼成用容器との接触面に導電性銀ペーストを塗布した後、大気中にて７００℃で焼成して銀電極を形成した。この銀電極について、独アグザクト社製強誘電体テスタＴＦ−２０００ＨＶを使用して強誘電体分極履歴曲線を測定し、その際の電流-電圧特性についても測定を行った。
(実施例１１)
Ａ−１の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図６に示すように、電流リーク成分を含む楕円形に近い履歴曲線が確認された。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図７に示すように、印加電界強度に比例して２つの電流値極大点（以下、第一極大点および第二極大点と呼ぶ）の存在が確認された。最大印加電界を２０、２５、及び３０ｋＶ／ｃｍとした場合、第一極大点の電界値はそれぞれ５．６、５．７、及び６．４ｋＶ／ｃｍとなり、第二極大点の電界値はそれぞれ１７．２、２０．３、及び２２．８ｋＶ／ｃｍと変化した。第一極大点と第二極大点は、それぞれ試料中のドメインスイッチおよび界面分極の影響を反映しており、後者は組成変動に伴う表面欠陥の影響を反映している。
Ａ−１の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図６に示すように、電流リーク成分を含む楕円形に近い履歴曲線が確認された。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図７に示すように、印加電界強度に比例して２つの電流値極大点（以下、第一極大点および第二極大点と呼ぶ）の存在が確認された。最大印加電界を２０、２５、及び３０ｋＶ／ｃｍとした場合、第一極大点の電界値はそれぞれ５．６、５．７、及び６．４ｋＶ／ｃｍとなり、第二極大点の電界値はそれぞれ１７．２、２０．３、及び２２．８ｋＶ／ｃｍと変化した。第一極大点と第二極大点は、それぞれ試料中のドメインスイッチおよび界面分極の影響を反映しており、後者は組成変動に伴う表面欠陥の影響を反映している。
（実施例１２）
ＡＳ−１の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図８に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。しかし、その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右非対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成変動によって空間電荷が発生していることが推測される結果となった。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図９に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
ＡＳ−１の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図８に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。しかし、その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右非対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成変動によって空間電荷が発生していることが推測される結果となった。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図９に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
（実施例１３）
ＡＳ−２の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１０に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。しかし、その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右非対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成変動によって空間電荷が発生していることが推測される結果となった。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１１に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
ＡＳ−２の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１０に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。しかし、その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右非対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成変動によって空間電荷が発生していることが推測される結果となった。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１１に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
（実施例１４）
ＡＳ−３の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１２に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右ほぼ完全に対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成が均一でかつ優れた電気的特性を有することを確認することができた。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１３に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められ、正負電界領域でその極大量もほぼ等しい結果となった。
ＡＳ−３の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１２に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が確認された。その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右ほぼ完全に対称であり、ＮＫＮ焼成体の組成が均一でかつ優れた電気的特性を有することを確認することができた。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１３に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められ、正負電界領域でその極大量もほぼ等しい結果となった。
（実施例１５）
ＡＳ−４の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１４に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が得られた。その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右ほぼ対称であったが、最大印加電圧の変化によりその形状にブレ変化が生じる結果となった（つまり、履歴曲線の形状に電界依存性が認められる結果となった）。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１５に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
ＡＳ−４の焼成用容器を用いて焼成したＮＫＮ焼成体（被焼成物）は、ペロブスカイト単相を示した。このＮＫＮ焼成体に形成された銀電極について強誘電体分極履歴曲線を測定した結果、図１４に示すように、強誘電体特有のＳ字型の履歴曲線が得られた。その形状は、印加電界＝０となる原点を中心として左右ほぼ対称であったが、最大印加電圧の変化によりその形状にブレ変化が生じる結果となった（つまり、履歴曲線の形状に電界依存性が認められる結果となった）。また、履歴曲線測定中における電流−電圧特性を測定した結果、図１５に示すように、試料中のドメインスイッチの存在を示す第一極大点のみが認められたが、正負電界領域でその極大量が異なっていた。
以上の結果からわかるように、ＡＳ−１、ＡＳ−３、及びＡＳ−４の焼成用容器は、被焼成物の電気的特性に悪影響を及ぼしにくいことが判明した。この中でも、特に、ＡＳ−３の焼成用容器は、被焼成物の電気的特性に最も悪影響を及ぼしにくいことが判明した。このことは、ＡＳ−１、ＡＳ−３、及びＡＳ−４の焼成用容器が、電子セラミックス部品を焼成する際に使用した場合に極めて優れた性能を発揮することを意味している。
以上説明したように、本発明によれば、アルカリ金属元素に対する耐蝕性に優れる焼成用容器を実現することが可能である。また、被焼成物の電気的特性に悪影響を及ぼしにくい焼成用容器を実現することが可能である。
Claims (3)
- Ａｌ２Ｏ３の含有量が９０重量％以上であり、残部に含まれるＳｉＯ２とＭｇＯの重量比の値が３以上６以下である組成物からなる焼成用容器。
- アルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成するために用いられる請求項１に記載の焼成用容器。
- 請求項１に記載の焼成用容器を用いてアルカリ金属元素を含有するセラミックスを焼成することを特徴とするセラミックスの焼成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007092577A JP2008247684A (ja) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | 焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007092577A JP2008247684A (ja) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | 焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008247684A true JP2008247684A (ja) | 2008-10-16 |
Family
ID=39973086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007092577A Pending JP2008247684A (ja) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | 焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008247684A (ja) |
-
2007
- 2007-03-30 JP JP2007092577A patent/JP2008247684A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4424516B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP6636307B2 (ja) | 高温特性及び耐食性に優れたアルミナ焼結体 | |
| Mehta et al. | Effect of sintering on physical, mechanical, and electrical properties of alumina-based porcelain insulator using economic raw materials doped with zirconia | |
| Li et al. | Optimized sintering and mechanical properties of Y-TZP ceramics for dental restorations by adding lithium disilicate glass ceramics | |
| JP5485275B2 (ja) | セラミックス材料、このセラミックス材料の製造方法、およびこのセラミックス材料からなる電子セラミックス素子 | |
| CN108349817A (zh) | 抗热冲击的复合材料 | |
| JP4836348B2 (ja) | 耐久性にすぐれたアルミナ質焼結体からなる熱処理用部材 | |
| JP5292130B2 (ja) | スパッタリングターゲット | |
| JP4721947B2 (ja) | 耐食性マグネシア質焼結体、それよりなる熱処理用部材および前記焼結体の製造方法 | |
| JP3985009B1 (ja) | 誘電体磁器 | |
| Rahman et al. | Effect of sintering temperature on the electromechanical properties of 0.945 Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3-0.055 BaZrO 3 ceramics | |
| KR100673079B1 (ko) | Ｂｉ2Ｏ3가 첨가된 (Ｎａ,Ｋ,Ｌｉ)ＮｂＯ3계 무연 압전세라믹 및 그 제조 방법 | |
| EP2377130A2 (en) | Tin oxide-based electrode composition | |
| JP4560199B2 (ja) | 耐熱衝撃抵抗性に優れたセラミック製熱処理用部材 | |
| Niimi et al. | Effects of Ba/Ti ratio on positive temperature coefficient of resistivity characteristics of donor-doped BaTiO3 fired in reducing atmosphere | |
| JP2008247684A (ja) | 焼成用容器及びそれを用いたセラミックスの焼成方法 | |
| JP2010095393A (ja) | 耐食性に優れたセラミックス製熱処理用部材およびその製造方法 | |
| JP2007112670A (ja) | 焼成容器 | |
| JP2004104093A (ja) | 負特性サーミスタの製造方法 | |
| JP2003238248A (ja) | 圧電磁器組成物と圧電デバイス | |
| JP4546609B2 (ja) | 耐熱衝撃抵抗性に優れたセラミック製熱処理用部材 | |
| KR101961836B1 (ko) | 순수 단사정계 지르코니아 소결체 및 이의 제조방법 | |
| JP4337436B2 (ja) | サーミスタ素子の製造方法 | |
| JPH11240755A (ja) | 酸素センサ素子の製造方法 | |
| JP2015078089A (ja) | サーミスタ素子および温度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20091029 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091029 |