JP2020059623A - セラミックス成形体の脱脂方法およびセラミックス体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A−1.セラミックス基板100の構成:
本実施形態におけるセラミックス基板100は、セラミックスにより形成された略平板状の部材(セラミックス焼成体)である(後述の図1等参照)。セラミックス基板100の平面視の形状は、略矩形状である。セラミックス基板100は、例えば、電気化学反応単セル(燃料電池単セルまたは電解セル 図示しない)における燃料極を構成する基板層である。基板層は、主として、燃料極を構成する機能層と電解質層と空気極とを支持する機能を発揮する層であり、例えば、Niと酸化物イオン伝導性セラミックスであるYSZ(イットリア安定化ジルコニア)とを含むサーメットにより形成されている。
次に、本実施形態におけるセラミックス基板100の製造方法を説明する。図1は、本実施形態におけるセラミックス基板100の製造方法を示すフローチャートである。
図1に示すように、はじめに、配置工程を実施する(S110)。配置工程は、略平板状のセラミックス成形体100Pを載置台10(セッター)に配置する工程である。セラミックス成形体100Pが配置された載置台10は、熱処理用の炉(図示しない)内に配置される。図2は、セラミックス成形体100Pが載置台10に配置された状態を示す説明図であり、図3は、セラミックス基板100の製造方法の各工程の流れを示す説明図である。図3には、図2のIII−IIIの位置におけるセラミックス成形体100Pと樹脂シート200Pと載置台10との断面構成の変化過程が示されている。なお、本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、セラミックス成形体100Pやセラミックス基板100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
次に、図1に示すように、脱脂工程を実施する(S120)。脱脂工程は、セラミックス成形体100Pを脱脂する工程である。具体的には、脱脂工程は、除去工程を含む。除去工程では、載置台10に配置されたセラミックス成形体100Pに対して、セラミックス成形体100Pの焼成温度(例えば1000℃以上)より低い脱脂温度(例えば200℃以上、550℃以下)で熱処理を施すことにより、セラミックス成形体100Pに含まれる一部の成分を除去する。除去される一部の成分とは、少なくとも、セラミックス成形体100Pに含まれるバインダーであり、さらに、バインダー以外の有機成分を含んでいてもよい。
次に、図1に示すように、焼成工程を実施する(S130)。焼成工程は、セラミックス成形体100Pに対して、上記焼成温度で熱処理を施すことにより、セラミックス基板100を形成する工程である。ここで、上述したように、樹脂シート200Pは、除去工程(S120)の後、焼成工程(S130)の前に消失する。すなわち、熱処理用の炉内の温度が脱脂温度を超えると、セラミックス成形体100Pは、ほとんどのバインダーが除去された脱脂後のセラミックス成形体100Qになる。また、熱処理用の炉内の温度が焼成温度に近づくと、樹脂シート200Pは、気化し、脱脂後のセラミックス成形体100Qと載置台10の載置面11との間から消失する(図3(b)参照)。したがって、熱処理用の炉内の温度が焼成温度になったときには、セラミックス成形体100Pは、載置台10の載置面11に接着されておらず、焼結時におけるセラミックス成形体100Pの収縮の自由度が確保される。そして、セラミックス成形体100Pが制約されることなく収縮してセラミックス基板100が形成される(図3(c)参照)。すなわち、本実施形態であれば、焼成工程においてセラミックス成形体100Pが載置台10の載置面11に接着された場合に比べて、セラミックス成形体100Pの収縮の自由度の制約に起因してセラミックス基板100に亀裂等が生じることを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態におけるセラミックス基板100の製造方法では、除去工程(図1のS120、図3(a)参照)において、セラミックス成形体100Pは、接着性を有する樹脂シート200Pを介して、載置台10に接着されている。セラミックス成形体100Pは、セラミックス成形体100Pに含まれる一部の成分が除去される際に変形しやすい。しかし、セラミックス成形体100Pは、その変形しやすいときに、樹脂シート200Pを介して、載置台10に接着されているため、除去工程におけるセラミックス成形体100Pの変形(例えば反り)の発生を抑制することができる。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
Claims (7)
- セラミックス成形体を載置台に配置する配置工程と、
前記載置台に配置された前記セラミックス成形体に対して、前記セラミックス成形体の焼成温度より低い脱脂温度で熱処理を施すことにより、前記セラミックス成形体に含まれる一部の成分を除去する除去工程と、
を含む、セラミックス成形体の脱脂方法において、
前記除去工程において、前記セラミックス成形体は、少なくとも前記脱脂温度で接着性を有する接着層を介して、前記載置台に接着されている、
ことを特徴とするセラミックス成形体の脱脂方法。 - 請求項1に記載のセラミックス成形体の脱脂方法において、
前記接着層は、常温では、接着性を有さず、
前記配置工程において、常温で、前記セラミックス成形体を、前記接着層を介して、前記載置台に配置する、
ことを特徴とするセラミックス成形体の脱脂方法。 - 請求項1または請求項2に記載のセラミックス成形体の脱脂方法において、
前記接着層は、少なくとも、前記セラミックス成形体に含まれるバインダーの軟化する温度以下の所定の温度から前記脱脂温度までの温度帯域において、接着性を有する、
ことを特徴とするセラミックス成形体の脱脂方法。 - 請求項3に記載のセラミックス成形体の脱脂方法において、
前記接着層は、前記セラミックス成形体に含まれるバインダーと同じ成分のバインダーを含む、
ことを特徴とするセラミックス成形体の脱脂方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のセラミックス成形体の脱脂方法において、
前記接着層は、前記セラミックス成形体のうちの前記載置台側の表面全体に接触している、
ことを特徴とするセラミックス成形体の脱脂方法。 - セラミックス体の製造方法において、
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のセラミックス成形体の脱脂方法により、前記セラミックス成形体を脱脂する脱脂工程と、
前記脱脂工程後に、前記セラミックス成形体に対して、前記焼成温度で熱処理を施すことにより、前記セラミックス体を形成する焼成工程と、
を含む、
ことを特徴とするセラミックス体の製造方法。 - 請求項6に記載のセラミックス体の製造方法において、
前記接着層は、前記脱脂工程の後、前記焼成工程の前に消失している、
ことを特徴とするセラミックス体の製造方法。
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