JP4776439B2 - Zirconia sintered body - Google Patents

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

本発明は、主に電子材料部品等を焼成などの熱処理する際に用いられる焼成冶具への応用に関し、例えば、セラミックコンデンサーやセラミックフィルター、セラミックレゾネータ、燃料噴射用インジェクター用アクチュエータ、インクジェットプリンターヘッド用アクチュエータ、圧電共振子、発振器、超音波モータ、加速度センサ、ノッキングセンサ、またはAEセンサ等の圧電センサなどの圧電素子の焼成、圧電素子への電極の焼付け、鉛含有化合物のアニール等の各種熱処理する場合に好適に用いられる冶具に応用できるものである。   The present invention relates to an application to a firing jig mainly used for heat treatment such as firing of electronic material parts. For example, ceramic capacitors, ceramic filters, ceramic resonators, fuel injection injector actuators, and inkjet printer head actuators. Various heat treatments such as firing of piezoelectric elements such as piezoelectric resonators, oscillators, ultrasonic motors, acceleration sensors, knocking sensors, piezoelectric sensors such as AE sensors, baking of electrodes on piezoelectric elements, annealing of lead-containing compounds, etc. It can be applied to jigs that are preferably used in the above.

従来から、圧電磁器を利用した製品としては、例えば、アクチュエータ、フィルタ、圧電共振子(発振子を含む)、超音波振動子、超音波モータ、圧電センサ等がある。   Conventionally, products using a piezoelectric ceramic include, for example, an actuator, a filter, a piezoelectric resonator (including an oscillator), an ultrasonic vibrator, an ultrasonic motor, a piezoelectric sensor, and the like.

これらの中で、アクチュエータは、電気信号に対する応答速度が10−6秒台と非常に高速であるため、半導体製造装置のXYステージの位置決め用アクチュエータやインクジェットプリンタのインク吐出用アクチュエータ等に応用されている。 Among these, actuators have a very high response speed to electrical signals of the order of 10 −6 seconds, so they are applied to XY stage positioning actuators for semiconductor manufacturing equipment, ink ejection actuators for inkjet printers, and the like. Yes.

このようなアクチュエータに用いられる圧電磁器には鉛を含有する化合物、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(以下、単にPZTと言うことがある)等の鉛系セラミックスが用いられている。このような鉛化合物においては、鉛の揮発性が高いため、焼成中に成形体から蒸発して、焼結体の組成変動を引き起こし、組成が不均一になるという問題があった。特に、焼結体の表面の組成変動は内部に比べて大きかった。   Piezoelectric ceramics used in such actuators use lead-containing compounds such as lead-containing ceramics such as lead zirconate titanate (hereinafter sometimes simply referred to as PZT). In such a lead compound, since the volatility of lead is high, there is a problem that the composition evaporates from the molded body during firing, causing a composition variation of the sintered body and the composition becomes non-uniform. In particular, the composition variation on the surface of the sintered body was large compared to the inside.

そこで、鉛のような揮発成分を含む成形体の焼成には、成形体と同一または類似で、成形体に含まれる揮発成分を含む組成物を、成形体と共に容器内に入れ、成形体から揮発成分が蒸発することを抑制し、成形体の組成変動、特に表面付近での組成変動や組織変化を抑制し、焼結体の特性の均一化を行なうことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, for firing a molded body containing a volatile component such as lead, the composition containing the volatile component contained in the molded body is the same as or similar to that of the molded body. It has been proposed to suppress the evaporation of the components, to suppress the composition fluctuation of the molded body, particularly the composition fluctuation and the structure change in the vicinity of the surface, and to make the characteristics of the sintered body uniform (for example, patent documents). 1).

また、緻密質の焼成鉢内に成形体を入れ、密閉した容器内で焼成することで揮発成分の蒸発を抑制して組成変動を抑制して焼結体の特性の均質化を行なうことが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   In addition, it is proposed that the compact is placed in a dense firing pot and fired in a closed container to suppress evaporation of volatile components and suppress composition fluctuations to homogenize the characteristics of the sintered body. (For example, see Patent Document 2).

ところが、特許文献1あるいは特許文献2記載の方法で焼成を行ない、焼結体から鉛のような揮発成分が焼成中の雰囲気へ蒸発することを抑制しても、焼成時に焼結体が接触している焼成治具と焼結体とが反応して、焼成治具と接触している焼結体の表面が組成変動や組織変化してしまっていた。特に厚みが数百μm以下のセラミックグリーンシートの積層体を焼成する場合、焼結体表面の変質相を除去しようとしても、厚みが薄いために機械加工が困難であるという問題があった。   However, even if firing is performed by the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2 and volatile components such as lead are prevented from evaporating from the sintered body to the atmosphere during firing, the sintered body contacts during firing. As a result, the surface of the sintered body in contact with the firing jig was changed in composition or changed in structure. In particular, when firing a multilayer body of ceramic green sheets having a thickness of several hundred μm or less, there is a problem that machining is difficult because the thickness is thin even if an altered phase on the surface of the sintered body is to be removed.

また、焼結時の焼成治具との反応による組成変動により、部位によって収縮率が異なるため、うねり、反りといった変形を生じ、あるいはまた、局部的に凹凸が発生し平滑な圧電磁器を得ることが困難であるという問題があった。   In addition, because the shrinkage varies depending on the site due to compositional variation due to reaction with the firing jig during sintering, deformation such as undulation and warpage occurs, or unevenness is locally generated to obtain a smooth piezoelectric ceramic. There was a problem that was difficult.

さらに、焼結時の焼成治具との反応による組成変動により、圧電特性が部位によって異なるという問題があり、インクジェットプリンタの印刷ヘッドに用いた場合には、インクの吐出ばらつきが大きくなり、画質が低下するという問題があった。   Furthermore, there is a problem that the piezoelectric characteristics vary depending on the site due to compositional variation due to reaction with the firing jig during sintering, and when used in a print head of an ink jet printer, ink discharge variation becomes large, and the image quality is high. There was a problem of lowering.

このため、例えば、圧電セラミックスとの反応性の低いCaOあるいはYにより安定化した立方晶ジルコニア(ZrO)を焼成治具として用いることが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平10−29872号公報図1 特開2004−338977号公報図1 特開2004−315293号公報
For this reason, for example, the use of cubic zirconia (ZrO 2 ) stabilized by CaO or Y 2 O 3 having low reactivity with piezoelectric ceramics as a firing jig is disclosed (for example, see Patent Document 3). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-29872 FIG. Japanese Patent Laid-Open No. 2004-338777 FIG. JP 2004-315293 A

しかしながら、PZT等の鉛含有化合物を含む成形体を焼成する際にCaOあるいはYにより安定化した立方晶ジルコニアを焼成治具として用いても、焼成治具とPZT等の鉛含有化合物を含む成形体の表面の鉛とがわずかに反応し、焼結体の焼成治具と接する表面の組成が不均一になり、焼成するPZT焼結体の特性がばらついてしまうという問題があった。例えば、圧電磁器としてPZTを焼成する場合、得られた焼結体の圧電特性がばらつくため、特に1枚の圧電磁器に複数の圧電変位素子を形成した場合に圧電変位素子間で圧電特性が異なっていた。 However, even when cubic zirconia stabilized with CaO or Y 2 O 3 is used as a firing jig when firing a molded body containing a lead-containing compound such as PZT, the firing jig and the lead-containing compound such as PZT are used. There was a problem that the lead on the surface of the molded body contained slightly reacted, the composition of the surface of the sintered body in contact with the firing jig became non-uniform, and the characteristics of the PZT sintered body to be fired varied. For example, when PZT is fired as a piezoelectric ceramic, the piezoelectric characteristics of the obtained sintered body vary. Therefore, when a plurality of piezoelectric displacement elements are formed on one piezoelectric ceramic, the piezoelectric characteristics differ among the piezoelectric displacement elements. It was.

さらに、同じ焼成治具を用いて鉛を含む成形体を繰り返し焼成すると、焼成治具表面における鉛との反応が次第に進み、焼成治具の鉛含有量が徐々に増加し、焼成治具から蒸発する鉛や、焼成温度域によっては焼成治具から成形体に移る鉛などが生じ、焼結体の圧電特性の変動は大きくなってしまうという問題があった。   Furthermore, when a molded body containing lead is repeatedly fired using the same firing jig, the reaction with lead on the surface of the firing jig gradually proceeds, the lead content of the firing jig gradually increases, and evaporates from the firing jig. Depending on the firing temperature and the firing temperature range, lead moved from the firing jig to the molded body, and the like, there is a problem that the piezoelectric characteristics of the sintered body vary greatly.

したがって、本発明の目的は、PZTなどの鉛化合物との反応性をさらに低減し、圧電体の焼成に複数回使用しても圧電特性ばらつきの小さい焼結体を得ることが可能な鉛含有化合物に対する反応を防止したジルコニア焼結体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to further reduce the reactivity with a lead compound such as PZT and to obtain a sintered body having a small piezoelectric characteristic variation even when used multiple times for firing a piezoelectric body. It is providing the zirconia sintered compact which prevented reaction with respect to.

本発明のジルコニア焼結体は、立方晶ジルコニアを主結晶相とするジルコニア焼結体であって、CaOを1〜14mol%およびYを10〜16mol%含有し、ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶が存在するとともに、該CaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相が実質的に存在しないことを特徴とする。 The zirconia sintered body of the present invention is a zirconia sintered body having cubic zirconia as a main crystal phase, containing 1 to 14 mol% of CaO and 10 to 16 mol% of Y 2 O 3, and grain boundaries of zirconia crystals. In which Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals are present and a crystal phase containing Si other than the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals is substantially absent.

前記ジルコニア結晶の粒界にCaZrO結晶が実質的に存在しないことが好ましい。 It is preferable that CaZrO 3 crystals are not substantially present at the grain boundaries of the zirconia crystals.

本発明のジルコニア焼結体は、PbをPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して0.05〜10質量部の割合でさらに含有することが好ましい。   The zirconia sintered body of the present invention preferably further contains Pb in a proportion of 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of components other than PbO in terms of PbO.

本発明は、CaZrSi結晶と鉛との反応性が低いことを知見し、助剤として加えたCaをCaZrSi結晶としてジルコニア結晶の粒界に析出させることによって、ジルコニア結晶と鉛含有化合物との反応を極めて低くできるという新規な知見に基づいてなされたものである。 The present invention finds that the reactivity between Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals and lead is low, and precipitates Ca added as an auxiliary agent at the grain boundaries of zirconia crystals as Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals, This is based on the novel finding that the reaction between the zirconia crystal and the lead-containing compound can be made extremely low.

すなわち、立方晶ジルコニアを主結晶相とするジルコニア焼結体において、前記ジルコニア焼結体がCaOを1〜14mol%およびYを10〜16mol%含有させ、原料の合成温度を制御することにより、前記ジルコニア焼結体のジルコニア結晶の粒界に不純物として存在するSiが鉛との反応性の低いCaZrSi結晶の一部となり、前記ジルコニア結晶の粒界に該CaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相が実質的に存在しなくすることができる。 That is, in the zirconia sintered body having cubic zirconia as the main crystal phase, the zirconia sintered body contains 1 to 14 mol% of CaO and 10 to 16 mol% of Y 2 O 3 to control the synthesis temperature of the raw material. by, Si present as an impurity in the grain boundaries of the zirconia crystals of the zirconia sintered body is a part of the less reactive Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal and lead, the Ca 3 ZrSi the grain boundaries of the zirconia crystals A crystal phase containing Si other than 2 O 9 crystal can be substantially absent.

すなわち、ジルコニア結晶の粒界に鉛と反応を起こしやすい形態のSiが実質的に存在しないことにより、鉛が前記粒界に沿って反応することが防止でき、鉛と前記ジルコニア焼結体の反応を顕著に低減することができる。   That is, since there is substantially no Si in a form that easily reacts with lead at the grain boundary of the zirconia crystal, it is possible to prevent lead from reacting along the grain boundary, and the reaction between lead and the zirconia sintered body. Can be significantly reduced.

これにより、PZTなどの鉛化合物との反応性はさらに低減し、PZTなどの鉛化合物の焼成に複数回使用しても焼成治具の表面組成のばらつきは少なくなる。すなわち、圧電体の焼成に複数回使用しても圧電特性ばらつきの小さい焼結体を得ることが可能なジルコニア焼結体を提供することができる。   Thereby, the reactivity with a lead compound such as PZT is further reduced, and even if the lead compound such as PZT is used multiple times for firing, the variation in the surface composition of the firing jig is reduced. That is, it is possible to provide a zirconia sintered body capable of obtaining a sintered body with small variations in piezoelectric characteristics even when used multiple times for firing the piezoelectric body.

本発明のジルコニア焼結体を、鉛含有化合物との反応を防止した部材として、ジルコン酸チタン酸鉛(以下、PZTと言う)を焼成するための焼成治具として使用する場合を例として説明する。   The case where the zirconia sintered body of the present invention is used as a firing jig for firing lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT) as a member that prevents reaction with a lead-containing compound will be described as an example. .

なお、本発明における焼成治具とは、成形体を焼成する際に使用する治具を意味するもので、焼成する際に成形体を載置するセッターや成形体およびセッターを入れる焼成鉢を例示できる。換言すれば、セッターのように成形体と直接接し、あるいは焼成鉢のように成形体から蒸発した鉛蒸気と反応する、または反応する可能性のある部材を焼成治具と称している。   The firing jig in the present invention means a jig used when firing a molded body, and examples include a setter for placing the molded body when firing and a firing bowl for placing the molded body and a setter. it can. In other words, a member that is in direct contact with the molded body, such as a setter, or that reacts or may react with lead vapor evaporated from the molded body, such as a firing bowl, is referred to as a firing jig.

本発明の焼成治具は、立方晶ジルコニアを主結晶相とするジルコニア焼結体からなり、前記ジルコニア焼結体がCaOを1〜14mol%およびYを10〜16mol%含有し、前記ジルコニア焼結体のジルコニアの粒界には、CaZrSi結晶が存在するとともに、該CaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相が実質的に存在しないことが重要である。 The firing jig of the present invention is composed of a zirconia sintered body having cubic zirconia as a main crystal phase, the zirconia sintered body contains 1 to 14 mol% of CaO and 10 to 16 mol% of Y 2 O 3 , It is important that Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals exist in the zirconia grain boundaries of the sintered zirconia, and that there is substantially no crystal phase containing Si other than the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals. .

ジルコニア焼結体には、不純物としてSi成分が含有されており、ジルコニア結晶の粒界に主にZrSiOとして存在していた。ZrSiOはPbと732℃で反応し液相を生じるため、ジルコニア焼結体をPZTを焼成するための焼成治具として使用すると、Pbが粒界に沿ってジルコニア焼結体に浸透していくことにより、焼成治具とPbとが反応する。また、このとき、ジルコニア結晶のPZTとの反応性が高いと、浸透したPbが、さらにジルコニア結晶とも反応し、焼成治具とPbとの反応が早く進行する。 The zirconia sintered body contains a Si component as an impurity and exists mainly as ZrSiO 4 at the grain boundary of the zirconia crystal. Since ZrSiO 4 reacts with Pb at 732 ° C. to form a liquid phase, when the zirconia sintered body is used as a firing jig for firing PZT, Pb penetrates into the zirconia sintered body along the grain boundary. As a result, the firing jig and Pb react. At this time, if the reactivity of the zirconia crystal with PZT is high, the permeated Pb further reacts with the zirconia crystal, and the reaction between the firing jig and Pb proceeds quickly.

ジルコニア焼結体中のSiがSiO換算で0.03質量%程度であっても、PZTを焼成するための焼成治具として複数回使用するうちに、上述のようにジルコニア焼結体がPbと反応し、組成変動が発生して、焼成治具の表面組成が不均一になってしまう。表面組成が不均一となった焼成治具を焼成に使用するとPZT焼結体の特性がばらついてしまう。 Even if Si in the zirconia sintered body is about 0.03% by mass in terms of SiO 2 , the zirconia sintered body becomes Pb as described above while being used multiple times as a firing jig for firing PZT. Reaction, composition variation occurs, and the surface composition of the firing jig becomes non-uniform. If a firing jig having a non-uniform surface composition is used for firing, the characteristics of the PZT sintered body will vary.

本発明によれば、ジルコニア焼結体にCaOを1〜14mol%およびYを10〜16mol%含有することにより、ジルコニア結晶の粒界に、CaZrSi結晶を生じさせるとともに、該CaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相、特にZrSiOを実質的に生じさせなくすることができる。CaZrSi結晶はPbとの反応性が低いので、ジルコニア結晶の粒界に沿ってPbが浸透することが抑制でき、ジルコニア焼結体とPbとの反応を抑制できる。 According to the present invention, by containing 1 to 14 mol% of CaO and 10 to 16 mol% of Y 2 O 3 in the zirconia sintered body, Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals are formed at the grain boundaries of the zirconia crystals. The crystal phase containing Si other than the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal, particularly ZrSiO 4, can be substantially prevented from being generated. Since the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal has low reactivity with Pb, Pb can be prevented from penetrating along the grain boundary of the zirconia crystal, and the reaction between the zirconia sintered body and Pb can be suppressed.

CaOの含有量が1mol%以上であることによりジルコニア結晶の粒界のSiをCaZrSi結晶にすることができる。CaOの望ましい含有量は特に3mol%以上であり、さらに4mol%以上であることにより、ジルコニア結晶の粒界へのPbの浸透をさらに抑制できる。これは、後述のTEM(透過型電子顕微鏡)の電子回折による評価では検出できなかったが、ZrSiO結晶がさらに少なくなっているためと推定される。 When the content of CaO is 1 mol% or more, Si at the grain boundary of the zirconia crystal can be made into a Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal. The desirable content of CaO is particularly 3 mol% or more, and further 4 mol% or more can further suppress the penetration of Pb into the grain boundaries of zirconia crystals. This could not be detected by evaluation by electron diffraction using a TEM (transmission electron microscope), which will be described later, but is presumed to be because ZrSiO 4 crystals are further reduced.

CaOの含有量が14mol%以下であることによりジルコニア結晶の粒界へのCaZrOの析出を抑制し、ジルコニア結晶とPbとの反応性を低くすることができる。なお、CaZrOがジルコニア結晶の粒界に析出するとジルコニア結晶の反応性が高くなるのは、ジルコニア結晶中のCaの量が少なくなりジルコニア結晶の安定化度合いが低くなるからだと推定される。 When the content of CaO is 14 mol% or less, precipitation of CaZrO 4 at the grain boundaries of the zirconia crystal can be suppressed, and the reactivity between the zirconia crystal and Pb can be lowered. It is estimated that the reason why the reactivity of the zirconia crystal increases when CaZrO 4 precipitates at the grain boundary of the zirconia crystal is that the amount of Ca in the zirconia crystal decreases and the degree of stabilization of the zirconia crystal decreases.

の含有量が10mol%以上であることにより、CaOの含有量が1〜14mol%であるときに、ジルコニア結晶の主結晶相を立方晶とすることができる。単斜晶のジルコニアはPbと反応しPbZrOを生成してしまい、正方晶のジルコニアは内部に物質を固溶させる余裕が多く、Pbとの反応の原因となってしまうが、立方晶のジルコニアはPbとの反応性が低いため、ジルコニア焼結体の主結晶相を立方晶とすることによりPbとの反応性を低くできる。Yの望ましい含有量は、さらに11mol%以上である。 When the content of Y 2 O 3 is 10 mol% or more, when the content of CaO is 1 to 14 mol%, the main crystal phase of the zirconia crystal can be a cubic crystal. Monoclinic zirconia reacts with Pb to produce PbZrO 3 , and tetragonal zirconia has a lot of room for solid solution of the substance therein, which causes reaction with Pb, but cubic zirconia. Since the reactivity with Pb is low, the reactivity with Pb can be lowered by making the main crystal phase of the zirconia sintered body cubic. Desired content of Y 2 O 3 is more by 11 mol% or more.

ジルコニア結晶の粒界に析出したYはPbとの反応性が高いが、Yの含有量が16mol%以下であることによりジルコニア結晶の粒界にYが析出することを抑制できる。Yの望ましい含有量は特に14mol%以下であり、さらに13mol%以下である。 Y 2 O 3 precipitated at the grain boundary of the crystalline zirconia has a high reactivity with Pb, Y 2 O 3 is deposited on the grain boundaries of the zirconia crystals by the content of Y 2 O 3 is not more than 16 mol% This can be suppressed. A desirable content of Y 2 O 3 is particularly 14 mol% or less, and further 13 mol% or less.

ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶が存在することは、ジルコニア焼結体をFIB(集束イオンビーム)で0.1μmの薄片試料に加工し、その試料のジルコニア結晶の粒界部分(特に3重点部分)をTEMで観察し、電子線回折で結晶相を同定することにより確認できる。 The presence of the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal at the grain boundary of the zirconia crystal means that the zirconia sintered body is processed into a 0.1 μm thin sample by FIB (focused ion beam), and the grain boundary portion of the zirconia crystal of the sample It can be confirmed by observing (particularly the triple point portion) with a TEM and identifying the crystal phase by electron diffraction.

また、ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相が実質的に存在しないとは、上記と同じTEM観察で、Siを含むCaZrSi結晶以外の結晶、特にZrSiO、SiOの回折像がでないということである。 Further, the fact that a crystal phase containing Si other than the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal does not substantially exist at the grain boundary of the zirconia crystal is the same as the above in TEM observation, except for the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal containing Si. This means that there are no diffraction images of crystals, particularly ZrSiO 4 and SiO 2 .

CaZrSi結晶は、ジルコニア焼結体の原料中に含まれる不純物のSiが反応して析出した場合は、ジルコニア原料中に含まれる0.01〜0.1質量%程度のSiが反応したものになるが、CaZrSi結晶の析出を促進させるためにジルコニア焼結体の原料中に1mol%程度のSiOを添加するようにしてもよい。 In the case of CaZrSi 2 O 9 crystal, when Si of impurities contained in the raw material of the zirconia sintered body reacts and precipitates, about 0.01 to 0.1 mass% of Si contained in the zirconia raw material reacts. However, about 1 mol% of SiO 2 may be added to the raw material of the zirconia sintered body in order to promote the precipitation of CaZrSi 2 O 9 crystals.

本発明の焼成治具は、ジルコニア結晶の粒界にCaZrO結晶が実質的に存在しないことが好ましい。ここで、粒界にCaZrO結晶が実質的に存在しないとは上述と同じTEM観察によりCaZrOの回折像がでないということである。CaOの含有量を10mol%以下にすることによりジルコニア結晶の粒界へのCaZrO結晶の析出を抑制できる。CaOの望ましい含有量は特に7mol%以下であり、さらに6mol%以下である。 In the firing jig of the present invention, it is preferable that CaZrO 3 crystals are not substantially present at the grain boundaries of the zirconia crystals. Here, the fact that CaZrO 3 crystals are not substantially present at the grain boundaries means that a diffraction image of CaZrO 3 is not observed by the same TEM observation as described above. By setting the content of CaO to 10 mol% or less, precipitation of CaZrO 3 crystals at the grain boundaries of zirconia crystals can be suppressed. The desirable content of CaO is particularly 7 mol% or less, and further 6 mol% or less.

本発明の焼成治具は、前記ジルコニア焼結体に、PbをPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して0.05〜10質量部含有することが好ましい。PZTを焼成する場合、焼成温度が1000℃以上になるとPZTから蒸発するPb成分の量が急激に多くなる。そして、焼成に使用したことのない焼成治具を使用すると、その焼成により作製されたPZTはPb成分が少なくなるため特性が変動し、そのPb成分は焼成治具の表面にPbZrOとなって付着していく。なお、PbZrOのZr成分もPZTから出たものであると推測されるが、蒸発により移動しているかどうかは明確ではない。 In the firing jig of the present invention, the zirconia sintered body preferably contains 0.05 to 10 parts by mass of Pb in terms of PbO with respect to 100 parts by mass of components other than PbO. When firing PZT, when the firing temperature is 1000 ° C. or higher, the amount of the Pb component evaporated from PZT increases rapidly. When a firing jig that has not been used for firing is used, the PZT produced by firing has a Pb component that decreases in characteristics, and the Pb component becomes PbZrO 3 on the surface of the firing jig. Adhere. In addition, although it is estimated that the Zr component of PbZrO 3 is also emitted from PZT, it is not clear whether it is moved by evaporation.

そして、焼成治具を焼成で数回使用した後には、焼成治具の表面に付着したPbZrOとPZTとの間で焼成中のPb成分の受け渡しが平衡に達するので、焼成によるPZTの特性の変動はなくなっていく。しかし、最初の数回分の焼成で作製したPZTは電気特性を満足せず、不良となる。 After the firing jig is used several times in firing, the Pb component delivery during firing reaches an equilibrium between PbZrO 3 and PZT adhering to the surface of the firing jig, so that the characteristics of PZT by firing The fluctuation will disappear. However, PZT produced by the first several firings does not satisfy the electrical characteristics and becomes defective.

そこで、焼成治具にあらかじめPb成分を含ませておくことにより、焼成治具を最初に使用する時から、焼成治具からPb成分が蒸発するようにし、PZTからのPb成分の蒸発を抑制でき、PZTの特性の変動を抑制することができる。   Therefore, by including the Pb component in the firing jig in advance, the Pb component evaporates from the firing jig from the first use of the firing jig, and the evaporation of the Pb component from PZT can be suppressed. , Fluctuations in the characteristics of PZT can be suppressed.

焼成治具中のPb成分は、ジルコニア結晶の粒界に存在することになるが、焼成治具中には特に反応する他の成分がないため、複数回の焼成に使用してもジルコニア結晶などとは反応しないでそのままの状態を維持する。したがって、Pb成分を含有していない場合と同様に、焼成治具が焼成するPZTの成分と反応して、PZTの組成が変動して、PZTの特性が変動することはない。   The Pb component in the firing jig is present at the grain boundary of the zirconia crystal, but there is no other component that reacts particularly in the firing jig. It remains as it is without reacting with. Accordingly, as in the case where the Pb component is not contained, the PZT composition does not react with the PZT component fired by the firing jig, and the PZT characteristics do not vary.

また、焼成治具中のPb成分は、焼成治具の他の成分との反応を抑制するため、ジルコニア結晶の粒界にPZTの状態で存在させるのが好ましく、さらにはPbZrOの状態で存在させるのが好ましい。そのような焼成治具を得るためには、焼成治具を作製する時に、PbをPbZrOやPZTのようなPb含有添加物として添加すればよい。PZTは、焼成治具を作製する仮焼工程の温度あるいは焼成工程の温度は、PZTの焼成工程の温度よりも高温になるので、焼成治具を作製する工程では、Ti成分とジルコニアが反応するおそれがあるので、PbZrOの方がより好ましいPb含有添加物である。 In addition, the Pb component in the firing jig is preferably present in the PZT state at the grain boundary of the zirconia crystal in order to suppress reaction with other components of the firing jig, and further in the PbZrO 3 state. It is preferable to do so. In order to obtain such a firing jig, Pb may be added as a Pb-containing additive such as PbZrO 3 or PZT when producing the firing jig. In PZT, the temperature of the calcination process for producing the firing jig or the temperature of the firing process is higher than the temperature of the firing process of PZT. Therefore, in the process of producing the firing jig, the Ti component and zirconia react. PbZrO 3 is a more preferred Pb-containing additive because there is a fear.

PZTの焼成温度が高いほど、焼成治具中のPb成分含有量の多い方が好ましく、焼成温度が1000〜1050℃ではPbをPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して0.05〜3質量部、1050〜1100℃では2〜5質量部、1100〜1200℃では4〜10質量部が好ましい。ここに示したPZTの焼成温度に対して好適なPb成分の含有量よりも、Pb成分の含有量が多い場合には、焼成治具を使用開始する際に、焼成治具の使用回数によりPZTの特性のバラツキが大きくなるおそれがある。また、Pb成分の含有量が少ない場合は、Pb成分を含有しない場合と比較して安定した特性のPZTが得られるまでに必要な焼成回数は少なくなるものの、最初の数回はPZTの特性が変動することになる。   The higher the PZT firing temperature, the more the Pb component content in the firing jig is preferred. At a firing temperature of 1000 to 1050 ° C., Pb is converted to PbO in an amount of 0.05 to 100 parts by mass other than PbO. It is preferably 2 to 5 parts by mass at 3 parts by mass, 1050 to 1100 ° C., and 4 to 10 parts by mass at 1100 to 1200 ° C. When the Pb component content is higher than the PbT content suitable for the PZT firing temperature shown here, the PZT is used depending on the number of times the firing jig is used when the firing jig is used. There is a risk that the variation in characteristics of the above will increase. In addition, when the Pb component content is low, the number of firings required until stable PZT is obtained compared to the case where the Pb component is not included is reduced, but the PZT property is the first few times. Will fluctuate.

さらに、Pb成分の蒸発量が多くなる1000℃以上の焼成では、ジルコニア焼結体は、図1に示すような焼成治具として用いるのが好ましい。図1(a)は焼成治具の縦断面図であり、図1(b)は焼成治具の斜視図である。   Furthermore, in the firing at 1000 ° C. or more where the evaporation amount of the Pb component increases, the zirconia sintered body is preferably used as a firing jig as shown in FIG. FIG. 1A is a longitudinal sectional view of the firing jig, and FIG. 1B is a perspective view of the firing jig.

図1の、本発明のジルコニア焼結体を用いた焼成治具は、内部に挿入した鉛を含んだ金属、合金またはセラミックス等の粉末成形体を焼成するために用いるものであって、図1(a)、図1(b)に示すように、支持板101、貫通孔107の空いたスペーサ102および天板103を組み合わせて内部に空間104を形成し、支持板101の主面に当接するように、空間104に成形体105を載置し、その焼成治具を成形体105と共に焼成炉の内部に入れて焼成を行うためのものである。   The firing jig using the zirconia sintered body of the present invention in FIG. 1 is used for firing a powder compact of a metal, alloy, ceramics, or the like containing lead inserted therein. As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the support plate 101, the spacer 102 having the through hole 107 and the top plate 103 are combined to form a space 104 inside, and abut the main surface of the support plate 101. As described above, the molded body 105 is placed in the space 104, and the firing jig is placed in the firing furnace together with the molded body 105 for firing.

空間104が外部空間と区切られているため、成形体105から揮発した鉛が焼成治具の外部に出ていくことを抑制でき、成形体105から揮発する鉛の量を少なくできる。支持板101、スペーサ102、天板103の各焼成治具間の空隙を少なくすることにより、さらに揮発する鉛の量を少なくすることができる。なお、成形体105の主面に当接するように、成形体105の上に重量体106を載置するのが、より空間104の体積を少なくでき、成形体105からPb成分の蒸発する面積が小さくなりより好ましい。   Since the space 104 is separated from the external space, lead volatilized from the molded body 105 can be prevented from coming out of the firing jig, and the amount of lead volatilized from the molded body 105 can be reduced. By reducing the gaps between the firing jigs of the support plate 101, the spacer 102, and the top plate 103, the amount of lead that volatilizes can be further reduced. It should be noted that placing the weight body 106 on the molded body 105 so as to contact the main surface of the molded body 105 can further reduce the volume of the space 104, and the area where the Pb component evaporates from the molded body 105 can be reduced. Smaller and more preferable.

さらに、本発明の焼成治具のジルコニア結晶は立方晶の比率が高いことが好ましい。X線回折による回折強度で表される下記の立方晶比率Xが0.97以上のジルコニア焼結体は、鉛との反応性をより一段と低下させることができ、鉛含有化合物に対する反応を防止した部材として好適であり、焼成治具として用いた場合には、圧電特性等の特性ばらつきの小さい焼結体を得ることが可能となる。 Furthermore, the zirconia crystal of the firing jig of the present invention preferably has a high cubic ratio. The zirconia sintered body having the following cubic ratio Xc expressed by the diffraction intensity by X-ray diffraction of 0.97 or more can further reduce the reactivity with lead and prevent reaction to lead-containing compounds. When used as a firing jig, it is possible to obtain a sintered body with small variations in characteristics such as piezoelectric characteristics.

特に、ジルコニア焼結体の立方晶比率Xが0.98以上、さらには0.99以上であることが鉛との反応性をより低減するために好ましい。なお、ジルコニアは単斜晶、正方晶、立方晶の順に高温安定相となる。 In particular, the cubic ratio Xc of the zirconia sintered body is preferably 0.98 or more, and more preferably 0.99 or more in order to further reduce the reactivity with lead. Zirconia becomes a high-temperature stable phase in the order of monoclinic, tetragonal and cubic crystals.

本発明における立方晶比率XはX線回折分析によるスペクトル解析から、下記式1および式2を用いて算出することができる。

Figure 0004776439
The cubic ratio Xc in the present invention can be calculated from the spectrum analysis by X-ray diffraction analysis using the following formulas 1 and 2.
Figure 0004776439

Figure 0004776439
Figure 0004776439

またさらに、本発明の焼成治具は、ジルコニア結晶およびCaZrSi結晶以外の析出がないことが好ましい。Pb成分添加のためにPb含有添加物を加えた場合でも、ジルコニア結晶、CaZrSi結晶およびPb成分添加のために加えたPb含有添加物の結晶以外の析出がないことが好ましい。ここで結晶の析出がないとは、XRD分析によって、立方晶ジルコニアメインピーク強度を100とした場合それ以外の回折ピーク強度が0.1以下であり、かつ、FE−SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)を用いて倍率3000倍で走査した際、析出相が見られないことを意味するものである。 Furthermore, the firing jig of the present invention preferably has no precipitation other than zirconia crystals and Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals. Even when the Pb-containing additive is added for the addition of the Pb component, it is preferable that there is no precipitation other than the crystals of the zirconia crystal, the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal, and the Pb-containing additive added for the addition of the Pb component. Here, the fact that there is no precipitation of crystals means that, by XRD analysis, when the cubic zirconia main peak intensity is 100, the other diffraction peak intensity is 0.1 or less, and FE-SEM (field emission scanning electron) This means that no precipitated phase is observed when scanning at a magnification of 3000 times using a microscope.

例えば、ジルコニア主結晶相の粒界に、Alを実質的に含まないことが好ましい。アルミナは粒界に析出するCaと反応し、Caに対するAlの比Al/Caが6の化合物(ヘキサアルミネート)が形成され、これが鉛と反応してジルコニア結晶表面の鉛含有率が不均一になり、この表面と接する鉛含有化合物の表面の鉛量が不均一となる。   For example, it is preferable that Al is not substantially contained in the grain boundary of the zirconia main crystal phase. Alumina reacts with Ca precipitated at the grain boundaries to form a compound (hexaluminate) with an Al to Ca ratio of Al / Ca of 6 (hexaluminate), which reacts with lead and leads to an uneven lead content on the zirconia crystal surface. Thus, the amount of lead on the surface of the lead-containing compound in contact with the surface becomes non-uniform.

本発明においてAlを実質的に含まないとは、Alをアルミナ(Al)換算で約300ppm以下であることを意味するものである。 In the present invention, “substantially not containing Al” means that Al is about 300 ppm or less in terms of alumina (Al 2 O 3 ).

ジルコニア焼結体の平均結晶粒子径は、10〜40μm、特に25〜38μm、さらには30〜35μmであることが好ましい。これにより、繰り返し高温に曝されてもクリープ変形を起こしにくく薄相化が容易になる。なお、平均結晶粒子径は、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて測定した。   The average crystal particle diameter of the zirconia sintered body is preferably 10 to 40 μm, particularly 25 to 38 μm, and more preferably 30 to 35 μm. As a result, even when repeatedly exposed to high temperatures, creep deformation is unlikely to occur, and thinning is facilitated. In addition, the average crystal particle diameter was measured using SEM (scanning electron microscope).

以上のようなジルコニア焼結体は、鉛含有化合物に対する反応防止部材、つまり、鉛含有化合物に対する反応を防止した部材として好適に使用することができ、特に、Pb雰囲気や600℃以上の高温などの条件下で熱処理を行なう場合に鉛含有化合物との反応を少なくすることができるため、鉛含有化合物を載置するための載置面を具備する熱処理用治具として好適に使用することができる。このような焼成治具を用いれば、均質な焼き上げのPZT磁器を容易に作製することが可能である。   The zirconia sintered body as described above can be suitably used as a reaction preventing member for a lead-containing compound, that is, a member for preventing a reaction to a lead-containing compound, and in particular, a Pb atmosphere or a high temperature of 600 ° C. or higher. Since the reaction with the lead-containing compound can be reduced when the heat treatment is performed under the conditions, it can be suitably used as a heat treatment jig having a mounting surface for mounting the lead-containing compound. By using such a firing jig, it is possible to easily produce a homogeneously baked PZT porcelain.

特に、圧電磁器を作製するための鉛を含み、厚みが数百μm以下の薄い成形体を焼成する場合には、上記の焼成治具の載置面に載置して熱処理を行なっても成形体と焼成治具との反応が実質的にないため、焼成によって得られた圧電磁器は反りやうねりの極めて少ない焼結体を作製することができる。   In particular, when a thin molded body containing lead for producing a piezoelectric ceramic and having a thickness of several hundred μm or less is fired, it is molded even if it is placed on the placement surface of the firing jig and subjected to heat treatment. Since there is substantially no reaction between the body and the firing jig, the piezoelectric ceramic obtained by firing can produce a sintered body with very little warping and waviness.

本発明の鉛含有化合物に対するジルコニア焼結体は、焼成治具のみではなく、600℃以上、特に700℃以上、さらには800℃以上の熱処理に用いる熱処理用治具に好適に使用できることは言うまでもない。例えば、鉛含有化合物のアニール処理、酸化や還元等の反応処理、接合処理等の熱処理において、鉛含有化合物を含む非処理物に接触するように、例えば非処理物をセッターに載置して熱処理する場合においても、また一対の平板状ジルコニア焼結体で非処理物を挟むように配置する場合等においても、熱処理時に非処理物からの揮発性元素である鉛の影響を低減でき、非処理物は熱処理後に表面の組成変動を抑制することができる。特に、鉛含有化合物を1000℃以上で熱処理する場合には、Pbを含有させたジルコニア焼結体を使用した略密閉状態の焼成治具の内部で熱処理することで、ジルコニア焼結体を最初に使用する時から鉛含有化合物の組成変動を抑制できる。   It goes without saying that the zirconia sintered body for the lead-containing compound of the present invention can be suitably used not only for firing jigs but also for heat treatment jigs used for heat treatment at 600 ° C. or higher, particularly 700 ° C. or higher, and even 800 ° C. or higher. . For example, in heat treatment such as annealing treatment of lead-containing compounds, reaction treatment such as oxidation and reduction, and bonding treatment, the non-treated material is placed on a setter so as to come into contact with the non-treated material containing the lead-containing compound. Even in the case where the non-processed object is sandwiched between a pair of flat zirconia sintered bodies, the influence of lead, which is a volatile element from the non-processed object, can be reduced during the heat treatment. The object can suppress surface composition fluctuation after heat treatment. In particular, when heat-treating a lead-containing compound at 1000 ° C. or higher, the zirconia sintered body is first treated by heat-treating in a substantially hermetic firing jig using a zirconia sintered body containing Pb. The composition variation of the lead-containing compound can be suppressed from the time of use.

特に、振動板の上に共通電極および圧電体層をこの順に積層し、該圧電体層の上に複数の表面電極を形成して、表面電極と該表面電極に対向する共通電極とこれらの電極間に挟まれた圧電体層で構成される圧電変位素子が複数形成されてなるインクジェットプリンタの印刷ヘッド用アクチュエータの熱処理を行なっても、複数の圧電素子間の変位ばらつきを容易に制御でき、また、複数回の熱処理ロット間の変位ばらつきを抑制できる。   In particular, a common electrode and a piezoelectric layer are laminated in this order on the diaphragm, a plurality of surface electrodes are formed on the piezoelectric layer, a surface electrode, a common electrode facing the surface electrode, and these electrodes Even if heat treatment is performed on an actuator for a print head of an ink jet printer in which a plurality of piezoelectric displacement elements composed of piezoelectric layers sandwiched between them are formed, variation in displacement between the plurality of piezoelectric elements can be easily controlled. In addition, it is possible to suppress variation in displacement between heat treatment lots of a plurality of times.

また、鉛含有化合物に対するジルコニア焼結体は抗折強度が高いため、焼成治具の薄層化が可能であり、多段積みで使用することにより、焼成の処理量の向上することができる。   Moreover, since the zirconia sintered body with respect to a lead-containing compound has a high bending strength, the baking jig can be thinned, and the amount of firing can be improved by using multiple layers.

本発明の鉛含有化合物に対するジルコニア焼結体の作製方法を以下に説明する。   A method for producing a zirconia sintered body for the lead-containing compound of the present invention will be described below.

まず、原料粉末を準備する。ジルコニア粉末としては、立方晶ジルコニアからなるジルコニア粉末を用いることが好ましい。   First, raw material powder is prepared. As the zirconia powder, it is preferable to use zirconia powder made of cubic zirconia.

ジルコニア粉末の平均粒径が0.1〜1μm程度のものを使用するのが好ましい。   It is preferable to use a zirconia powder having an average particle size of about 0.1 to 1 μm.

CaO成分の添加は、CaO粉末を直接用いても良いが、Caの水酸化物、炭酸塩または硝酸塩などを熱処理してCaOを形成しても良い。CaO粉末は0.3〜1μm程度のものが好ましい。また、Y粉末は平均粒径が0.1〜1μm程度のものを使用するのが好ましい。 For the addition of the CaO component, CaO powder may be used directly, but CaO may be formed by heat treatment of Ca hydroxide, carbonate or nitrate. The CaO powder is preferably about 0.3 to 1 μm. Further, Y 2 O 3 powder is preferably used having an average particle size of about 0.1 to 1 [mu] m.

上記のジルコニア粉末と、添加物粉末と、イソプロピルアルコール等の有機溶媒と、ジルコニアボールとを樹脂製ポットに投入し、混合・粉砕する。得られた混合粉末を仮焼合成してジルコニア、CaOおよびYを含む合成粉末を作製する。混合粉末の合成温度は後工程の焼成でCaZrSi結晶の析出を促進するため、1350℃以上とするのが重要であり、合成温度は1350〜1450℃とすればよい。 The above zirconia powder, additive powder, an organic solvent such as isopropyl alcohol, and zirconia balls are put into a resin pot, mixed and pulverized. The obtained mixed powder is calcined and synthesized to produce a synthetic powder containing zirconia, CaO, and Y 2 O 3 . The synthesis temperature of the mixed powder is important to be 1350 ° C. or higher in order to promote the precipitation of Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystals in the post-process firing, and the synthesis temperature may be 1350 to 1450 ° C.

ジルコニア焼結体にPb成分を含有させる場合は、後の焼成工程での焼成温度を低くすることが好ましいので、合成温度は1500〜1600℃、特には1550〜1600℃の高い温度で行って、仮焼合成が進んだ状態にするのが好ましい。このとき、仮焼合成粉にかたまりができ難いのでマイクロ波加熱を利用して仮焼するのが好ましい。   When the Pb component is contained in the zirconia sintered body, it is preferable to lower the firing temperature in the subsequent firing step. Therefore, the synthesis temperature is 1500 to 1600 ° C, particularly 1550 to 1600 ° C. It is preferable that the calcination synthesis is advanced. At this time, since it is difficult to form a mass in the calcined synthetic powder, it is preferable to calcine using microwave heating.

得られた合成粉末を、ジルコニアボールを用いて平均粒径が0.3〜0.8μm程度になるまで粉砕する。この粉砕原料粉末に対して、有機バインダー、溶媒を混合してスラリーを作製し、得られたスラリーからテープ成形、鋳込み成形または射出成形などの周知の成形方法によってグリーンシートを作製する。得られたグリーンシートは所望の大きさに切断し、所望により切断した複数のグリーンシートを積層して成形体を作製する。なお、スラリーを乾燥して乾燥原料を作製し、この乾燥原料をプレス成形等の方法で所望の形状の成形体を作製しても良い。   The obtained synthetic powder is pulverized using zirconia balls until the average particle size is about 0.3 to 0.8 μm. An organic binder and a solvent are mixed with the pulverized raw material powder to produce a slurry, and a green sheet is produced from the obtained slurry by a known molding method such as tape molding, casting molding or injection molding. The obtained green sheet is cut into a desired size, and a plurality of green sheets cut as desired are laminated to produce a molded body. The slurry may be dried to produce a dry raw material, and a molded body having a desired shape may be produced from the dry raw material by a method such as press molding.

ジルコニア焼結体にPb成分を含有させる場合は、前述のスラリーを作製する時に、PbをPbZrOやPZTのようなPb含有添加物として添加すればよい。このときの、PbZrOやPZTの粒径は0.5〜5μmが好ましい。 When the zirconia sintered body contains a Pb component, Pb may be added as a Pb-containing additive such as PbZrO 3 or PZT when the slurry is prepared. In this case, the particle diameter of PbZrO 3 or PZT is preferably 0.5 to 5 μm.

得られた成形体は、所望の温度、例えば300〜500℃で脱脂を行い、その後所望の温度、例えば1200〜1700℃、特に1300〜1600℃の温度で焼成してジルコニア焼結体を得ることができる。   The obtained molded body is degreased at a desired temperature, for example, 300 to 500 ° C., and then fired at a desired temperature, for example, 1200 to 1700 ° C., particularly 1300 to 1600 ° C., to obtain a zirconia sintered body. Can do.

ジルコニア焼結体にPb成分を含有させる場合は、焼成温度が高いとPbZrOやPZTのようなPb含有添加物とジルコニアとが反応するため、焼成温度は1000〜1100℃、特には1000〜1050℃と低い温度で行うのが好ましい。 When the Pb component is contained in the zirconia sintered body, since the Pb-containing additive such as PbZrO 3 and PZT reacts with zirconia when the firing temperature is high, the firing temperature is 1000 to 1100 ° C., particularly 1000 to 1050. It is preferable to carry out at a temperature as low as ° C.

ジルコニア焼結体を鉛含有化合物に対する反応を防止した部材として作製した。   A zirconia sintered body was produced as a member in which reaction to the lead-containing compound was prevented.

出発原料として立方晶化率が0.95以上のZrOと、表1記載の添加物あるいは表2に記載の添加物のうちPb含有添加物以外の添加物と、イソプロピルアルコールと、直径2mmのジルコニアボールとを樹脂製ポットに投入し、16時間の混合・粉砕を行なった。その後、粉末を純度99.9%のアルミナ坩堝に入れ、表1および表2に記載の合成温度×2時間の仮焼合成を行なって合成粉末を作製した。なお、表2に記載の試料についてはマイクロ波加熱で仮焼合成を行なった。合成粉末を直径2mmのジルコニアボールを用いて20時間粉砕し、表2に記載の試料については表2に記載のPb含有添加物を加え、得られた粉末にパラフィンワックスを5wt%混合した後#40のナイロンメッシュを通して造粒した。なお、表2に記載のPb含有添加物の添加量は、仮焼後の合成粉末100質量部に対する質量部である。造粒後30mm×20mm×2mmにプレス成型した。成形体は、400℃×2時間の脱バインダーを行い、その後、表1に記載の試料については大気中、1550℃×2時間で焼成し、表2に記載の試料については大気中、1030℃×2時間で焼成して、ジルコニア焼結体を得た。 ZrO 2 having a crystallization rate of 0.95 or more as a starting material, an additive listed in Table 1 or an additive listed in Table 2 other than a Pb-containing additive, isopropyl alcohol, and a diameter of 2 mm The zirconia balls were put into a resin pot and mixed and pulverized for 16 hours. Thereafter, the powder was put into an alumina crucible having a purity of 99.9%, and calcined at the synthesis temperature shown in Tables 1 and 2 for 2 hours to produce a synthetic powder. The samples listed in Table 2 were calcined by microwave heating. The synthetic powder was pulverized for 20 hours using a zirconia ball having a diameter of 2 mm, the Pb-containing additive shown in Table 2 was added to the sample shown in Table 2, and 5 wt% of paraffin wax was added to the obtained powder. Granulated through 40 nylon meshes. In addition, the addition amount of Pb containing additive of Table 2 is a mass part with respect to 100 mass parts of synthetic powders after calcination. After granulation, it was press-molded into 30 mm × 20 mm × 2 mm. The molded body was debindered at 400 ° C. for 2 hours, and then fired at 1550 ° C. for 2 hours in the air for the samples listed in Table 1, and 1030 ° C. in the air for the samples listed in Table 2. Baking was performed for 2 hours to obtain a zirconia sintered body.

得られたジルコニア焼結体は、蛍光X線分析によって組成分析を行なった。定量分析には、あらかじめZrO、CaOおよびYを用いた検量線を作製しておき、その検量線を用いて実施した。 The obtained zirconia sintered body was subjected to composition analysis by fluorescent X-ray analysis. For quantitative analysis, a calibration curve using ZrO 2 , CaO, and Y 2 O 3 was prepared in advance, and the calibration curve was used.

ジルコニア焼結体の結晶粒径はSEMを用いて測定した。   The crystal grain size of the zirconia sintered body was measured using SEM.

また、下記の反応テストで使用するジルコニア焼結体については、表面粗さRaが0.01〜0.05となるように表面加工を行なった。   Moreover, about the zirconia sintered compact used by the following reaction test, surface processing was performed so that surface roughness Ra might be set to 0.01-0.05.

次に、作製したジルコニア焼結体の評価を行なった。   Next, the produced zirconia sintered body was evaluated.

評価は、鉛含有化合物としてPb0.92Sr0.06Ba0.02(Zn1/3Sb2/30.075(Ni1/2Te1/20.005Zr0.44Ti0.48で表されるPZT(変性PZT)を焼成することにより行なった。 Evaluation is made of Pb 0.92 Sr 0.06 Ba 0.02 (Zn 1/3 Sb 2/3 ) 0.075 (Ni 1/2 Te 1/2 ) 0.005 Zr 0.44 Ti as a lead-containing compound. PZT (modified PZT) represented by 0.48 O 3 was fired.

まず、鉛含有化合物の原料として、それぞれ純度99%以上の、PbO、SrCO、BaCO、ZnO、Sb、NiO、TeO、ZrOおよびTiOを準備し、これらを湿式混合した後、900℃強の温度で仮焼合成して圧電用のセラミック材の粉末を作製した。 First, PbO, SrCO 3 , BaCO 3 , ZnO, Sb 2 O 3 , NiO, TeO 2 , ZrO 2 and TiO 2 each having a purity of 99% or more were prepared as raw materials for lead-containing compounds, and these were wet mixed Thereafter, the resultant was calcined at a temperature of slightly over 900 ° C. to produce a ceramic material powder for piezoelectric use.

グリーンシートは、上述の圧電用のセラミック材の粉末に、水系バインダーとしてブチルメタクリレートに官能基を付加して水溶性にしたもの、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩、溶剤としてイソプロピルアルコールと純水、を各々添加して混合してスラリーを作製し、このスラリーをドクターブレード法によりキャリアフィルム上に、厚さ30μm程度のシート形状にして作製した。   The green sheet is made by adding a functional group to butyl methacrylate as a water-based binder and making it water-soluble to the above-mentioned piezoelectric ceramic powder, a polycarboxylic acid ammonium salt as a dispersant, isopropyl alcohol and pure water as a solvent, Each was added and mixed to prepare a slurry, and this slurry was formed into a sheet shape having a thickness of about 30 μm on a carrier film by a doctor blade method.

また、各種の圧電用のセラミックス材の粉末を用いて同様にグリーンシートを作製した。また、内部電極ペーストを作製した。得られた内部電極ペーストを、グリーンシートの表面に厚さ4μmで印刷し、内部電極を形成した。さらに、内部電極が印刷された面を上向きにしてグリーンシートの2枚の間に内部電極ペーストを印刷しないグリーンシート1枚ずつ積層し、加圧プレスし、反応テスト用積層成形体を作製した。   Similarly, green sheets were prepared using various piezoelectric ceramic powders. Also, an internal electrode paste was prepared. The obtained internal electrode paste was printed on the surface of the green sheet with a thickness of 4 μm to form an internal electrode. Further, one green sheet on which the internal electrode paste was not printed was laminated between the two green sheets with the surface on which the internal electrodes were printed facing upward, and was pressed under pressure to produce a laminated molded body for a reaction test.

また、同様の工程で、焼成後に厚さ1mm、幅3mm、長さ12mmとなるサイズの電極を含まない電気特性測定用積層成形体を作製した。   Further, in the same process, a laminated molded body for measuring electrical characteristics was prepared that does not include electrodes having a size of 1 mm in thickness, 3 mm in width, and 12 mm in length after firing.

次に、表1に示す組成のジルコニア焼結体の評価を行なった。   Next, the zirconia sintered body having the composition shown in Table 1 was evaluated.

ジルコニア焼結体表面のX線回折スペクトルを評価し、上記式1および式2を用いてXを算出した。 The X-ray diffraction spectrum of the surface of the zirconia sintered body was evaluated, and Xc was calculated using the above formulas 1 and 2.

また、粒界析出相の有無もX線回折スペクトルおよびFE−SEMによって確認した。   The presence or absence of a grain boundary precipitated phase was also confirmed by X-ray diffraction spectrum and FE-SEM.

次いで、表1に示される組成のジルコニア焼結体について、焼成を1回、5回、10回、50回、100回および500回行なった後で、それぞれPbとの反応の有無を確認した。焼成は、作製した反応テスト用積層成形体を脱脂処理した後に、積層成形体を表1に示される組成のジルコニア焼結体で挟持するようにして焼成炉に配置し、これを900℃、酸素99%以上の雰囲気中で2時間保持して焼成し、圧電振動層と内部電極とからなる反応テスト用積層体を作製することにより行なった。   Next, the sintered zirconia having the composition shown in Table 1 was fired once, five times, ten times, 50 times, 100 times and 500 times, and then the presence or absence of reaction with Pb was confirmed. Firing is performed by degreasing the produced laminated laminate for reaction test, and then placed in a firing furnace so that the laminated molded body is sandwiched between zirconia sintered bodies having the composition shown in Table 1, and this is placed at 900 ° C., oxygen This was carried out by maintaining and firing in an atmosphere of 99% or more for 2 hours to produce a reaction test laminate comprising a piezoelectric vibration layer and internal electrodes.

なお、反応の有無は、ジルコニア焼結体の表面の反応およびジルコニア結晶の粒界へのPbの浸透を調べた。表面の反応は、鉛含有化合物と接触したジルコニア焼結体の表面をSEMのEDS(エネルギー分散分析)による表面分析を行なって鉛を検出し、検出された場合は×、検出されなかった場合には○として表示した。Pbの浸透は、焼成治具をFIBで0.1μmの薄片試料に加工し、縦断面で積層成形体と接している面から20μmの部分のジルコニア結晶の粒界部分をTEMで観察し、元素分析でPbが検出された場合は×、検出されなかった場合には○として表示した。   In addition, the presence or absence of reaction investigated the reaction of the surface of a zirconia sintered compact, and penetration of Pb to the grain boundary of a zirconia crystal. For surface reaction, the surface of the zirconia sintered body in contact with the lead-containing compound is subjected to surface analysis by SEM EDS (energy dispersion analysis) to detect lead. If it is detected, x, if not detected Is marked as ○. The penetration of Pb was performed by processing the firing jig into a 0.1 μm thin sample by FIB, observing the grain boundary part of the zirconia crystal at a part of 20 μm from the surface in contact with the laminated molded body in the longitudinal section by TEM When Pb was detected in the analysis, it was indicated as x, and when it was not detected, it was indicated as ◯.

表面の反応とPbの浸透の評価の両方でPbとの反応を検出した場合、その時点でその試料の焼成評価を中止した。表面の反応とPbの浸透の評価のどちらかでPbとの反応を検出した場合、以降のPbとの反応を検出した評価は行なわず、焼成とPbとの反応を検出していない評価を行なった。結果を表1に示す。

Figure 0004776439
If a reaction with Pb was detected both in the surface reaction and in the evaluation of Pb penetration, the firing evaluation of the sample was stopped at that time. When the reaction with Pb is detected by either the surface reaction or the evaluation of the penetration of Pb, the subsequent evaluation with the detection of the reaction with Pb is not performed, and the evaluation with no detection of the reaction between the firing and the Pb is performed. It was. The results are shown in Table 1.
Figure 0004776439

本発明の試料No.3〜9、12〜15、21および22は、少なくとも50回の焼成を行なっても表面の反応およびPbの浸透のどちらも観察できず、積層成形体との反応が抑制されていた。またジルコニア結晶の粒界にCaZrO結晶が検出されない試料No.3〜7は、少なくとも100回の焼成を行なっても表面の反応およびPbの浸透のどちらも観察できず、反応テスト用積層成形体との反応がさらに抑制されていた。 Sample No. of the present invention. In Nos. 3 to 9, 12 to 15, 21 and 22, neither surface reaction nor Pb infiltration was observed even when firing was performed at least 50 times, and reaction with the laminated molded body was suppressed. Sample No. in which no CaZrO 3 crystal was detected at the grain boundary of the zirconia crystal. In Nos. 3 to 7, neither the reaction on the surface nor the penetration of Pb could be observed even when firing was performed at least 100 times, and the reaction with the laminated molded body for reaction test was further suppressed.

一方、ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶以外のSiを含む結晶であるZrSiO結晶が析出している本発明の範囲外の試料No.1、2、17〜20および23〜26では1回目の焼成からPbの浸透が観測された。また、Y含有量が16mol%より多い試料No.16、27および28ではジルコニア結晶の粒界にY結晶が析出し、1回目の焼成から表面の反応が観測された。さらに、Y含有量が10mol%より少ない試料No.11および29〜32ではジルコニア結晶の安定化が充分でなく50回目以下の焼成で表面の反応が観測された。またさらに、CaO含有量が14mol%より多い試料No.10、31および32ではジルコニア結晶の安定化が充分でなく10回目以下の焼成で表面の反応が観測された。 On the other hand, sample No. 4 outside the scope of the present invention, in which ZrSiO 4 crystal, which is a crystal containing Si other than Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal, is precipitated at the grain boundary of zirconia crystal. In 1, 2, 17-20 and 23-26, Pb penetration was observed from the first firing. In addition, Sample No. with a Y 2 O 3 content of more than 16 mol% was obtained. In 16, 27 and 28, Y 2 O 3 crystals were precipitated at the grain boundaries of the zirconia crystals, and surface reactions were observed from the first firing. Furthermore, the sample No. 2 with a Y 2 O 3 content of less than 10 mol% was used. In 11 and 29 to 32, the zirconia crystal was not sufficiently stabilized, and surface reaction was observed in the 50th and subsequent firings. Furthermore, Sample No. with a CaO content of more than 14 mol%. In 10, 31, and 32, the zirconia crystals were not sufficiently stabilized, and surface reaction was observed in the 10th and subsequent firings.

次いで、表2に示される組成のジルコニア焼結体について、焼成を1回、5回、10回、50回、100回および500回行なった後で、それぞれPbとの反応の有無を確認した。焼成は、作製した反応テスト用積層成形体を脱脂処理した後に、反応テスト用積層成形体を、表2に示される組成のジルコニア焼結体に図1に示すように載置したものを焼成炉に配置し、これを1030℃、酸素99%以上の雰囲気中で2時間保持して焼成し、圧電振動層と内部電極とからなる反応テスト用積層体を作製することにより行なった。反応テスト用積層成形体のジルコニア焼結体への載置は、具体的には、支持板101と、スペーサ102と、天板103とを組み合わせて内部に空間104を形成し、支持板101の主面に当接するように、密封空間104に反応テスト用積層成形体105を載置し、さらにその反応テスト用積層成形体の上に重量体107を載置して挟持するようにした。   Next, the sintered zirconia having the composition shown in Table 2 was fired once, five times, ten times, 50 times, 100 times, and 500 times, and then the presence or absence of reaction with Pb was confirmed. Firing is performed by degreasing the produced reaction test laminate and then placing the reaction test laminate on a zirconia sintered body having the composition shown in Table 2 as shown in FIG. This was held in an atmosphere of 1030 ° C. and oxygen 99% or more for 2 hours and fired to produce a reaction test laminate comprising a piezoelectric vibration layer and internal electrodes. Specifically, the mounting of the reaction test laminated molded body on the zirconia sintered body is performed by combining the support plate 101, the spacer 102, and the top plate 103 to form a space 104 inside the support plate 101. The reaction test laminate molded body 105 was placed in the sealed space 104 so as to be in contact with the main surface, and the weight body 107 was placed on and sandwiched between the reaction test laminate molded bodies.

ジルコニア焼結体のPZTに接する面の200μm×200μmのエリアにWDS−EPMA(波長分散型分光器による電子プローブマイクロアナライザー)を用いて元素定量分析しPbの含有量を測定した。この測定を任意の5ヶ所で行なって平均値を求め、それをPbO量に換算し、PbOの含有量を求めた。   Elemental analysis was performed using a WDS-EPMA (Electron Probe Microanalyzer with Wavelength Dispersion Spectrometer) in a 200 μm × 200 μm area of the zirconia sintered body in contact with PZT, and the Pb content was measured. This measurement was performed at five arbitrary points to obtain an average value, which was converted into a PbO amount, and a PbO content was obtained.

なお、反応の有無は、ジルコニア焼結体の表面の反応およびジルコニア結晶の粒界へのPbの浸透を調べた。PZTを密閉空間104に入れた1030℃での焼成では、密閉空間104内部のジルコニア焼結体の表面にPbZrOが付着するので、表面の反応を評価する前に、ジルコニア焼結体を組み立てない状態で1100℃×3時間、大気中で熱処理して、表面に付着したPbZrOを焼き飛ばした。評価を行うのに、この焼き飛ばし工程が必要であるため、ジルコニア焼結体は最初からテストを行なう焼成回数別に準備して、評価を行なった。 In addition, the presence or absence of reaction investigated the reaction of the surface of a zirconia sintered compact, and penetration of Pb to the grain boundary of a zirconia crystal. In firing at 1030 ° C. with PZT in the sealed space 104, PbZrO 3 adheres to the surface of the zirconia sintered body inside the sealed space 104, so the zirconia sintered body is not assembled before evaluating the surface reaction. In this state, heat treatment was performed in the air at 1100 ° C. for 3 hours to burn off the PbZrO 3 adhering to the surface. Since this burning-out process is necessary for the evaluation, zirconia sintered bodies were prepared and evaluated according to the number of firings to be tested from the beginning.

表面の反応は、鉛含有化合物と接触したジルコニア焼結体の表面をTEMのEDS分析でジルコニア結晶の粒界部分でPb量の増加を調べた。具体的には、ジルコニア結晶の粒界部分でPb量およびZr量を測定し、結果からPb量/Zr量を算出して、この値の変化を測定した。焼成に使用する前のジルコニア焼結体のPb量/Zr量に対して、1.02倍以上となった場合はジルコニア焼結体とPbとが反応したためにPbが増加したとして×、1.02未満の場合は○として表示した。なお、Pb量/Zr量の算出は、あらかじめPb量/Zr量の異なる複数のサンプルから検量線を作製しておき、その検量線を用いて行なった。Pbの浸透は、FIBで焼成治具を積層成形体と接する面と垂直な0.1μmの薄片試料に加工し、断面で積層成形体と接する面から20μmの部分のジルコニア結晶の粒界部分をTEMのEDS分析で同様の評価をした。   As for the reaction on the surface, the surface of the zirconia sintered body in contact with the lead-containing compound was examined by TEM EDS analysis for an increase in the Pb content at the grain boundary portion of the zirconia crystal. Specifically, the amount of Pb and the amount of Zr were measured at the grain boundary portion of the zirconia crystal, the amount of Pb / Zr was calculated from the result, and the change in this value was measured. When it becomes 1.02 times or more with respect to the Pb amount / Zr amount of the zirconia sintered body before being used for firing, the reaction between the zirconia sintered body and Pb caused an increase in Pb. When it was less than 02, it was displayed as ◯. The calculation of the Pb amount / Zr amount was performed using a calibration curve prepared in advance from a plurality of samples having different Pb amounts / Zr amounts. The penetration of Pb is achieved by processing the firing jig with a FIB into a 0.1 μm thin sample perpendicular to the surface in contact with the laminated molded body, and the grain boundary portion of the zirconia crystal at a portion of 20 μm from the surface in contact with the laminated molded body in cross section. The same evaluation was performed by EDS analysis of TEM.

表面の反応とPbの浸透の評価の両方でPbとの反応を検出した場合、その時点でその試料の焼成評価を中止した。表面の反応とPbの浸透の評価のどちらかでPbとの反応を検出した場合、以降のPbとの反応を検出した評価は行なわず、焼成とPbとの反応を検出していない評価を行なった。結果を表2に示す。

Figure 0004776439
If a reaction with Pb was detected both in the surface reaction and in the evaluation of Pb penetration, the firing evaluation of the sample was stopped at that time. When the reaction with Pb is detected by either the surface reaction or the evaluation of the penetration of Pb, the subsequent evaluation with the detection of the reaction with Pb is not performed, and the evaluation with no detection of the reaction between the firing and the Pb is performed. It was. The results are shown in Table 2.
Figure 0004776439

本発明の試料No.35〜37、40、41および43〜63は、少なくとも50回の焼成を行なっても表面の反応およびPbの浸透のどちらも観察できず、積層成形体との反応が抑制されていた。またジルコニア結晶の粒界にCaZrO結晶が検出されない試料No.35、36、40、41および43〜63は、少なくとも100回の焼成を行なっても表面の反応およびPbの浸透のどちらも観察できず、反応テスト用積層成形体との反応がさらに抑制されていた。 Sample No. of the present invention. In 35 to 37, 40, 41 and 43 to 63, neither surface reaction nor Pb infiltration was observed even when firing was performed at least 50 times, and reaction with the laminated molded body was suppressed. Sample No. in which no CaZrO 3 crystal was detected at the grain boundary of the zirconia crystal. 35, 36, 40, 41, and 43 to 63, neither surface reaction nor Pb infiltration was observed even after firing at least 100 times, and the reaction with the laminate for reaction test was further suppressed. It was.

一方、ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶以外のSiを含む結晶であるZrSiO結晶が析出している本発明の範囲外の試料No.33および34では1回目の焼成からPbの浸透が観測された。また、Y含有量が16mol%より多い試料No.42ではジルコニア結晶の粒界にY結晶が析出し、1回目の焼成から表面の反応が観測された。さらに、Y含有量が10mol%より少ない試料No.39ではジルコニア結晶の安定化が充分でなく50回目以下の焼成で表面の反応が観測された。またさらに、CaO含有量が14mol%より多い試料No.38ではジルコニア結晶の安定化が充分でなく10回目以下の焼成で表面の反応が観測された。 On the other hand, sample No. 4 outside the scope of the present invention, in which ZrSiO 4 crystal, which is a crystal containing Si other than Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal, is precipitated at the grain boundary of zirconia crystal. In 33 and 34, Pb infiltration was observed from the first firing. In addition, Sample No. with a Y 2 O 3 content of more than 16 mol% was obtained. In No. 42, Y 2 O 3 crystals were precipitated at the grain boundaries of the zirconia crystals, and surface reactions were observed from the first firing. Furthermore, the sample No. 2 with a Y 2 O 3 content of less than 10 mol% was used. In No. 39, the zirconia crystal was not sufficiently stabilized, and a surface reaction was observed after the 50th firing. Furthermore, Sample No. with a CaO content of more than 14 mol%. In No. 38, the zirconia crystals were not sufficiently stabilized, and surface reaction was observed in the 10th and subsequent firings.

さらに、表1と表2の記載したサンプルの一部については、焼成1回、3回、5回、7回および9回行なった後で、焼成したPZTの圧電特性を測定し、ジルコニア焼結体を使用し始めてから安定した特性のPZTが得られるまでの回数を評価した。焼成は、作製した電気特性測定用積層成形体を脱脂処理した後に、電気特性測定用積層成形体をジルコニア焼結体に図1に示すように載置したものを焼成炉に配置し、これを表3に記載の焼成温度、酸素99%以上の雰囲気中で2時間保持して焼成し、電気特性測定用積層体を作製することにより行なった。   Further, for some of the samples described in Tables 1 and 2, after firing 1, 3, 5, 7 and 9 times, the piezoelectric properties of the fired PZT were measured, and zirconia sintered The number of times from the start of use of the body until stable PZT was obtained was evaluated. Firing is performed by degreasing the produced laminate for electrical property measurement, placing the laminate for electrical property measurement on a zirconia sintered body as shown in FIG. 1, and placing it in a firing furnace. The firing was carried out by holding for 2 hours in an atmosphere containing the firing temperature and oxygen of 99% or more shown in Table 3 to produce a laminate for measuring electrical characteristics.

電気特性測定用積層体は、焼成後に両面に銀電極を焼き付け、80℃のシリコンオイル中で3kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極処理を行い電気特性測定用サンプルとした。電気特性測定用サンプルは、短形板状振動子の長辺方向伸び振動形態について電気工業会規格EMAS−6100に基づき、圧電歪定数D31および電気機械結合係数K31を測定した。D31およびK31の測定結果については、焼成回数9回目以降で安定して得られた特性との差が少ないものを特性変動することなく焼成できたものとした。具体的には、D31の測定結果が190〜208pC/Nの範囲であり、かつK31の測定結果が30〜35%の範囲であるものを特性変動することなく焼成できたものとした。結果を表3に示す。

Figure 0004776439
The laminate for electrical property measurement was baked with silver electrodes on both sides and subjected to polarization treatment by applying a direct voltage of 3 kV / mm for 30 minutes in silicon oil at 80 ° C. to obtain a sample for electrical property measurement. In the sample for measuring electrical characteristics, the piezoelectric strain constant D 31 and the electromechanical coupling coefficient K 31 were measured based on the electrical industry association standard EMAS-6100 with respect to the longitudinal vibration mode of the short plate-like vibrator. With respect to the measurement results of D 31 and K 31 , those having a small difference from the characteristics stably obtained after the ninth firing were assumed to have been fired without changing the characteristics. Specifically, it was assumed that a D 31 measurement result in the range of 190 to 208 pC / N and a K 31 measurement result in the range of 30 to 35% could be fired without changing the characteristics. The results are shown in Table 3.
Figure 0004776439

本発明の試料の中でPbを含有しない試料No.5およびPbの含有量がPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対してで0.05質量部以下である試料No.43では、PZTの焼成温度が950℃以下の場合は1回目の焼成から特性変動のないPZTが得られるものの、焼成温度が高くなるのにしたがって特性変動のないPZTが得られるまでの焼成が増えていき、焼成温度が1200℃の場合では、特性変動のないPZTが得られるのは7回目の焼成以降になった。これに対して、本発明の試料の中でPbの含有量がPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して0.05質量部である試料No.44および55では、PZTの焼成温度が1000℃および1050℃の場合でも、1回目の焼成から特性変動のないPZTが得られた。そして、Pbの含有量が増えるのにしたがって、少ない回数の焼成で特性変動のないPZTが得られるようになっていき、本発明の試料の中でPbの含有量がPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して9.9質量部である試料No.49では、PZTの焼成温度が1000℃〜1200℃の場合に、1回目の焼成から特性変動のないPZTが得られた。   Among the samples of the present invention, Sample No. which does not contain Pb. Sample No. 5 and Pb content is 0.05 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of components other than PbO in terms of PbO. In No. 43, when the firing temperature of PZT is 950 ° C. or lower, PZT having no characteristic variation is obtained from the first firing, but the firing until the PZT having no characteristic variation is increased as the firing temperature is increased. In the case where the firing temperature was 1200 ° C., PZT having no characteristic fluctuation was obtained after the seventh firing. In contrast, in the sample of the present invention, the content of Pb was 0.05 parts by mass with respect to 100 parts by mass of components other than PbO in terms of PbO. In 44 and 55, even when the firing temperature of PZT was 1000 ° C. and 1050 ° C., PZT having no characteristic variation was obtained from the first firing. As the Pb content increases, PZT having no characteristic fluctuation can be obtained by firing a small number of times. In the sample of the present invention, the Pb content is a component other than PbO in terms of PbO. Sample No. which is 9.9 parts by mass with respect to 100 parts by mass. In No. 49, when the firing temperature of PZT was 1000 ° C. to 1200 ° C., PZT having no characteristic variation was obtained from the first firing.

本発明の鉛含有化合物に対するジルコニア焼結体を用いた焼成治具で、(a)は縦断面図、(b)は斜視図である。It is a baking jig | tool using the zirconia sintered compact with respect to the lead containing compound of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a perspective view.

符号の説明Explanation of symbols

101・・・支持板
102・・・スペーサ
103・・・天板
104・・・空間
105・・・成形体
106・・・重量体
107・・・貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Support plate 102 ... Spacer 103 ... Top plate 104 ... Space 105 ... Molded body 106 ... Weight body 107 ... Through-hole

Claims (3)

鉛含有化合物に対する反応を防止した、立方晶ジルコニアを主結晶相とするジルコニア焼結体であって、CaOを1〜14mol%およびYを10〜16mol%含有し、ジルコニア結晶の粒界にCaZrSi結晶が存在するとともに、該CaZrSi結晶以外のSiを含む結晶相が実質的に存在しないことを特徴とするジルコニア焼結体。 A zirconia sintered body having cubic zirconia as a main crystal phase, which prevents reaction with respect to a lead-containing compound, containing 1 to 14 mol% of CaO and 10 to 16 mol% of Y 2 O 3, and grain boundaries of zirconia crystals A zirconia sintered body characterized in that a Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal is present and a crystal phase containing Si other than the Ca 3 ZrSi 2 O 9 crystal is substantially absent. 前記ジルコニア結晶の粒界にCaZrO結晶が実質的に存在しないことを特徴とする請求項1記載のジルコニア焼結体。 2. The zirconia sintered body according to claim 1, wherein CaZrO 3 crystals are substantially absent from grain boundaries of the zirconia crystals. 3 . PbをPbO換算でPbO以外の成分100質量部に対して0.05〜10質量部の割合でさらに含有することを特徴とする請求項1または2記載のジルコニア焼結体。

The zirconia sintered body according to claim 1 or 2, further comprising Pb in a ratio of 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of components other than PbO in terms of PbO.

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