JP2548190B2 - 非酸化物セラミックスの製造方法 - Google Patents

非酸化物セラミックスの製造方法

Info

Publication number
JP2548190B2
JP2548190B2 JP62127202A JP12720287A JP2548190B2 JP 2548190 B2 JP2548190 B2 JP 2548190B2 JP 62127202 A JP62127202 A JP 62127202A JP 12720287 A JP12720287 A JP 12720287A JP 2548190 B2 JP2548190 B2 JP 2548190B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
mixed
aln
calcination
tin
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62127202A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63291877A (ja
Inventor
博紀 星崎
鈴木  博文
伸章 川原
信一 白崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Denso Corp
Original Assignee
KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO, NipponDenso Co Ltd filed Critical KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Priority to JP62127202A priority Critical patent/JP2548190B2/ja
Publication of JPS63291877A publication Critical patent/JPS63291877A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2548190B2 publication Critical patent/JP2548190B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非酸化物セラミックスの製造方法、より詳し
くは、発熱体(ヒータ)用の非酸化物(TiN−AlN)系複
合セラミックスの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より発熱体としては、金属の場合にはニッケル−
クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金等の耐熱合
金が使用され、セラミックスの場合には炭化珪素、珪化
モリブデン等が使用されている。
しかしながら金属発熱体の場合には使用温度は1000〜
1100℃程度が限界であり、それ以上の高温では酸化腐
食、溶断などが生じて使用不可能である。炭化珪素(Si
C)の場合は1600℃、珪化モリブデン(MoSi2)の場合は
1800℃程度まで使用可能なものの、炭化珪素は比抵抗が
極めて高いので小型化に問題があり、珪化モリブデンは
1300℃以上で軟化が始まり、高温強度、熱衝撃性の面で
問題がある。
これら材料にかわって、近年、TiNの非酸化物導電材
料とAlNの非酸化物絶縁材料を適当な割合で混合するこ
とにより比抵抗調整を行った複合セラミックスヒータが
注目されている。このようなセラミックスヒータを製造
する場合には、例えば、TiN粉末とAlN粉末とに焼結助剤
を加え、これらをポットで混合し、バインダーを加えて
造粒した後に、成形して焼結を行なっていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような非酸化物複合セラミックス(ヒータ)は高
い耐熱性、耐熱衝撃性、高温強度を合せ持っているが、
焼成時に導電材料が凝集して焼結してしまうために、通
電パスが切断されるという現象が起き、TiN成分量が少
なくなってくると比抵抗値がばらつくという問題があ
る。
本発明の目的は、この非酸化物複合セラミックス導電
材料(ヒータ)の比抵抗値のばらつきを解消し、広範囲
の比抵抗値を持つ非酸化物セラミックスを安定して製造
制御できる製造技術を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的が、工程(a)〜(e):(a)Tiを含む
溶液とAlを含む溶液とを含有する混合溶液を作る工程;
(b)該混合溶液と沈殿形成液とを混合して、共沈法で
共沈体を得る又はゾル−ゲル法でゲルを得る工程;
(c)得られた共沈体又はゲルを乾燥後に700〜1600℃
で窒化仮焼する工程;(d)窒化仮焼による仮焼窒化物
と、目的とする比抵抗値のセラミックス組成となるよう
にAlNおよび焼結助剤とを混合する工程;および(e)
得られた混合粉末を成形して1500〜2100℃で焼結する工
程;からなることを特徴とするTiN−AlN系の非酸化物セ
ラミックスの製造方法によって達成される。
本発明に係る製造方法での共沈法の場合には、Tiを含
む溶液(例えば、塩化チタン(TiCl4)の水溶液)とAl
を含む溶液(例えば、塩化アルミニウム(AlCl3)の水
溶液)とを混合して、場合によっては溶媒の水(H2O)
に加えて混合して、混合溶液を作る。水溶液でなくアル
コール溶液としてこの混合溶液を作ることも可能であ
る。次に、この混合溶液と沈殿形成液(例えば、アンモ
ニア水(NH4OH)とを混合してチタン水酸化物およびア
ルミニウム水酸化物の共沈体が得られ、この共沈体を濾
別水洗し乾燥する。この水酸化物共沈体を窒素含有雰囲
気下で700〜1600℃の温度にて仮焼する還元窒化処理し
て仮焼窒化物(粉末)が得られる。このように導電材料
であるTiNのTi成分を共沈法でもって絶縁材となるAlNの
Al成分と共に析出させることになり、TiとAlとの分散が
非常によくなり、その結果、得られた仮焼窒化物の分散
性も非常に良好なものとなる。なお、仮焼温度が700℃
以下では凝集し易くなり、一方、1600℃以上では粒子が
粗大化する。
そして、所定の比抵抗値のセラミックス(ヒータ)を
作るために、得られた仮焼窒化物粉末と、絶縁材料のAl
N粉末および焼結助剤とを混合し、公知の成形法で所定
形状にし、窒素雰囲気下で1500〜2100℃の温度にて焼結
する。焼結助剤としては酸化イットリウム(Y2O3)、酸
化カルシウム(CaO)などが使用できる。焼結温度が150
0℃以下では焼結が不十分となり、一方、2100℃以上で
は、AlNの分解が起きるので、規定した温度範囲で焼結
を行なう。このような焼結においては、導電材料(Ti
N)の凝集がなく、導電材の分散性が良いため通常の粉
末混合を用いるよりも、比抵抗制御を広範囲でしかも安
定に行うことができ、しかも焼結体の強度を向上させる
ことができる。
また、本発明に係る製造方法でのゾル−ゲル法の場合
には、Tiを含む溶液(例えば、チタンアルコキシドアル
コール溶液)とAlを含む溶液(例えば、アルミニウムア
ルコキシドアルコール溶液)とを混合して、場合によっ
ては、溶媒のアルコール(例えば、エチルアルコール)
に加えて混合して、混合溶液を作る。アルコール溶液で
なく水溶液としてこの混合溶液を作ることも可能であ
る。次に、この混合溶液に、例えば、塩化水素の水溶液
である塩酸を加えて、加水分解によりアルミナ・チタニ
アゾル溶液にし、これを所定温度にてゲル化し、そして
乾燥する。得られたアルミナ・チタニアゲルを窒素含有
雰囲気下で700〜1600℃の温度にて仮焼する還元窒化処
理で仮焼窒化物(粉末)が得られる。この場合にも上述
した共沈法と同様にゲル中でのTiおよびAlの分散性が非
常に良く、仮焼窒化物の分散性も良く、共沈法と同等の
仮焼窒化物が得られる。なお、仮焼温度が700℃以下で
は凝集し易くなり、一方、1600℃以上では、粒子が粗大
化する。これ以降のセラミックス(ヒータ)の製造工程
は上述した共沈法の場合と同様である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施態様例によって本発明を詳しく説
明する。
実施例1(共沈法の場合) 塩化アルミニウム(AlCl3・6H2O)1モルと、塩化チ
タン(TiCl4)1モルと、1.5の水(H2O)とで混合溶
液を作成した。この混合溶液を、撹拌してい6N−アンモ
ニア水1中に150ccの割合で徐々に添加(混合)し
て、Ti4+とAl3+の水酸化物共沈体を得た。これを洗浄乾
燥した後に、1100℃のアンモニア気流中で10時間還元窒
化処理を行い仮焼窒化物を得た。この仮焼窒化物の粒径
は0.1〜0.3μmであった。
次に、この仮焼窒化物に、さらに平均粒径0.9μmの
窒化アルミニウム(AlN)粉末1.71モルおよび焼結助剤
としての酸化イットリウム(Y2O3)0.024モルを混合し
た。
この混合粉末を溶媒としての有機溶剤およびバインダ
ーとともに混合し、スラリーを形成し、収縮率を考慮し
て所定の形状に成形し、360℃で脱脂し、その後18000℃
で4時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。その後焼結体
の表面を研磨して必要寸法のセラミックスヒータ試験片
を得た。
この本発明に係る製造方法によるセラミックスヒータ
試験片(最終焼結体)のTiNとAlNの成分割合を分析した
結果、モル比でTiN:AlN=26.9:73.1であった。そこで比
較のために、通常の方法にてほぼ同一組成となるように
以下の方法で比較試験片を作成した。
平均粒径0.9μmのAlN、平均粒径0.5μmのTiNの所要
量を秤量し、AlN72.7mol%、TiN26.7mol%の組成の混合
粉末を調整した。なお、この混合粉末にはY2O30.6mol%
の焼結助剤も混合した。この混合粉末を溶媒としての有
機溶剤およびバインダーとともに混合し、スラリーを形
成し、収縮率を考慮して所定の形状に成形し、360℃で
脱脂し、その後1800℃で4時間窒素雰囲気中にて焼成を
行った。その後焼結体の表面を研磨して、必要寸法のセ
ラミックスヒータ比較試験片を得た。
得られたセラミックスヒータの本発明に係る試験片お
よび比較試験片の特性を調べて第1表に示す結果が得ら
れた。
第1表からわかるように、TiN−AlNセラミックスヒー
タの組成は本発明品と比較品とで同じであるが、発明品
は焼結密度、曲げ強度いずれも従来の比較品に較べ向上
した。この結果より本発明法を用いた原料粉末は、従来
品に較べより完全な焼結体が得られることがわかる。さ
らに、発明品の比抵抗値は、組成がほぼ同じであるにも
かかわらず、従来品よりも減少した。TiN−AlNセラミッ
クス(ヒータ)は、TiNどうしの導電パスによって導電
性(比抵抗)を得ており、SEM等による観察結果から従
来法をもちいたセラミックス焼結品は原料混合時や焼結
時に生じたと思われるTiN粒子どうしの凝集が観察され
るのに対し、発明法による焼結体ではTiNの分散性が非
常によい。上記比抵抗値の違いは、この分散性の違いに
より、発明品ではよりスムーズな導電パスが形成された
結果であると考えられる。
次に、上述した本発明に係る製造方法の途中工程で得
られた仮焼窒化物に対するAlN添加割合を変えて、得ら
れたセラミックスヒータ試験片(発明品)の比抵抗値を
調べてその結果を第1図に示す。そして、比較のため
に、組成をほぼ同じにして従来法の粉末混合から得られ
たセラミックスヒータ試験片(比較品)の比抵抗値も調
べてその結果を第1図に示す。第1図からわかるよう
に、一般的にTiN成分が減少するにつれ導電パスがつな
がりにくくなるために、特に比較品(従来品)では比抵
抗の上昇と共にばらつきが非常に大きくなってしまう。
このため10-3〜100Ω・cm台の比抵抗を安定して得るこ
とは従来の場合には非常に困難であった。これに対し第
1図のように本発明の製造方法では、TiN成分が少なく
ても比抵抗値のばらつきが少いため工業的生産に適して
いる。
実施例2(ゾル−ゲル法の場合) テトライソプロポキシチタン〔Ti(iso−OC3H7
1モルと、アルミニウムイソプロポキシド〔Al3(iso−
OC3H7〕1モルと、1.2のエチルアルコール〔C2H5
OH〕とで混合溶液を作成した。この混合溶液を撹拌しな
がら、6Nの塩酸70ccを滴下し、加水分解によってアルミ
ナ・チタニアゾル溶液を調整した。これを50℃でゲル化
し3日間乾燥させた。このようにして得られたアルミナ
・チタニアゲルを1100℃のアンモニア気流中で10Hr還元
窒化処理を行なって、仮焼窒化物を得た。この仮焼窒化
物の粒径は0.05〜0.3μmであった。次にこの仮焼焼化
物に、さらに平均粒径0.9μmのAlN粉末を1.71モルと、
焼結助剤のY2O30.024モルとを混合した。
この混合粉末を溶媒としての有機溶剤およびバインダ
ーとともに混合し、スラリーを形成し収縮率を考慮して
所定の形状に成形し、360℃で脱脂し、その後1800℃で
4時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。その後焼結体の
表面を研磨して必要寸法のセラミックスヒータ試験片を
得た。
このようにして得られたセラミックスヒータ試験片
(最終焼結体)のTiNとAlNの成分割合を分析した結果は
例1の場合とほぼ同様なTiN:AlN=26.5:73.5であった。
そして、この試験片の特性は、焼結密度3.70g/cm3、三
点曲げ強度44kg/mm2および比抵抗2.5×10-3Ω・cmであ
り、例1での場合の本発明品と同等の良好な焼結体を得
ることができた。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の製造方法によって、TiN−AlN
セラミックス(ヒータ)において、導電性の主体となる
TiN成分を母体側のAlN成分と共に溶液原料より共沈ある
いはゲル化によって取り出し、これにAlNを追加混合す
ることにより、焼結性及び導電成分(TiN)の分散性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、TiN−AlNセラミックスヒータ(焼結体)のTi
N含有量と比抵抗値との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 伸章 刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電装株 式会社内 (72)発明者 白崎 信一 茨城県新治郡桜村竹園3の610の201 (56)参考文献 特開 昭61−39918(JP,A) 特開 昭54−138899(JP,A) 特開 昭62−70209(JP,A) 特開 昭62−70210(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記工程(a)〜(e): (a)Tiを含む溶液とAlを含む溶液とを含有する混合溶
    液を作る工程; (b)該混合溶液と沈殿形成液とを混合して共沈法で共
    沈体を得る工程; (c)得られた共沈体を乾燥後に700〜1600℃で窒化仮
    焼する工程; (d)前記窒化仮焼による仮焼窒化物と、目的とする比
    抵抗値のセラミックス組成となるようにAlNおよび焼結
    助剤とを混合する工程;および (e)得られた混合粉末を成形して1500〜2100℃で焼結
    する工程; からなることを特徴とするTiN−AlN系の非酸化物セラミ
    ックスの製造方法。
  2. 【請求項2】前記混合溶液が水溶液又はアルコール溶液
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  3. 【請求項3】下記工程(a)〜(e): (a)Tiを含む溶液とAlを含む溶液とを含有する混合溶
    液を作る工程; (b)該混合溶液からゾル−ゲル法でゲルを得る工程; (c)得られたゲルを乾燥後に700〜1600℃で窒化仮焼
    する工程; (d)前記窒化仮焼による仮焼窒化物と、目的とする比
    抵抗値のセラミックス組成となるようにAlNおよび焼結
    助剤とを混合する工程;および (e)得られた混合粉末を成形して1500〜2100℃で焼結
    する工程; からなることを特徴とするTiN−AlN系の非酸化物セラミ
    ックスの製造方法。
  4. 【請求項4】前記混合溶液が水溶液又はアルコール溶液
    であることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の方
    法。
JP62127202A 1987-05-26 1987-05-26 非酸化物セラミックスの製造方法 Expired - Lifetime JP2548190B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62127202A JP2548190B2 (ja) 1987-05-26 1987-05-26 非酸化物セラミックスの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62127202A JP2548190B2 (ja) 1987-05-26 1987-05-26 非酸化物セラミックスの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63291877A JPS63291877A (ja) 1988-11-29
JP2548190B2 true JP2548190B2 (ja) 1996-10-30

Family

ID=14954238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62127202A Expired - Lifetime JP2548190B2 (ja) 1987-05-26 1987-05-26 非酸化物セラミックスの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2548190B2 (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6047205B2 (ja) * 1978-04-21 1985-10-21 株式会社東芝 窒化ケイ素質粉末の製造方法
JPS6139918A (ja) * 1984-07-31 1986-02-26 Hitachi Ltd 薄膜磁気ヘツド用スライダ
JPS6270210A (ja) * 1985-09-24 1987-03-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater 窒化アルミニウム−炭化けい素複合微粉末の製造法
JPS6270209A (ja) * 1985-09-24 1987-03-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater 易焼結性β−サイアロン質微粉末の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63291877A (ja) 1988-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63103827A (ja) チタン酸バリウムの製造方法
US3825653A (en) Process for preparing sinterable aluminum titanate powder
GB2132182A (en) Process for preparation of silicon nitride powder of good sintering property
JP2548190B2 (ja) 非酸化物セラミックスの製造方法
JPH0354159A (ja) セラミック焼結体の製造方法
JP2548191B2 (ja) 非酸化物セラミックスの製造方法
JPH0212893B2 (ja)
JP2539018B2 (ja) Al▲下2▼O▲下3▼基セラミックス
CN113321504A (zh) 一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料及其制备方法和应用
JP3919252B2 (ja) ペロフスカイト酸化物基ナノコンポジットの製造方法
JPH0729852B2 (ja) 複合セラミツクスの製造方法
JPS5945915A (ja) β型炭化珪素粉末の製造方法
JP2970131B2 (ja) 窒化珪素焼結体の製造方法
KR100473399B1 (ko) 세라믹 분말의 제조방법
JPH0729853B2 (ja) 複合セラミックスの製造方法
JP4319866B2 (ja) 無機繊維質耐火断熱材の製造方法
JP4196179B2 (ja) 窒化ケイ素材料の製造方法
JP2949936B2 (ja) 窒化ケイ素焼結体の製造方法
Hennings et al. Method of Manufacturing Barium Titanate BaTiO 3
JP3221284B2 (ja) 金属−酸化物セラミックス複合焼結体の製造方法
JPS62271301A (ja) 高周波用セラミツク誘電体の製造方法
JPH0788256B2 (ja) 窒化アルミニウム焼結体の製造方法
JPS5842147B2 (ja) ZrO↓2質焼結体の製造方法
JPS6395155A (ja) 複合焼結体
JPS63151676A (ja) チタン酸ジルコニウム系セラミツクスの製造方法