JPH03246825A - 酸化物結晶線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は酸化物粉末を出発原料として焼結体原料線材を
得た後、これを局部的に溶融させて酸化物結晶線材を製
造する酸化物結晶線材の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来の酸化物結晶線材の製造方法においては、集光加熱
等の方法により原料線材を局部的に加熱して溶融帯を形
成した後に、種結晶を使用してこの溶融帯から融液を引
き上げ、この融液を凝固させることにより細線径の酸化
物結晶線材を製造している。また、この原料線材として
は、結晶線材又は焼結線材が使用されている。

この焼結線材を原料線材として使用する場合においては
、その出発原料である酸−化物粉末の凝集力が弱い場合
に、酸化物粉末を線材状に加圧成形してもその形状を維
持することが困難であり、焼結する前に粒状又は粉末状
に崩壊してしまうという欠点がある。このため、そのよ
うな事態を回避するために、酸化物粉末に成形助剤を添
加して混合した後に、成形する方法が使用されている。

また、結晶線材を原料線材として使用する場合は、先ず
、酸化物焼結体を白金るつぼ等の容器内で溶融して酸化
物結晶材を得る。そして、この酸化物結晶材を線材に切
断して使用している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の酸化物結晶線材の製造方
法においては、次のような問題点がある。

原料線材として焼結線材を使用する場合には、酸化物結
晶線材に成形助剤が不純物として混入し、これがコンタ
ミネーシロンとなるため、良質の酸化物結晶線材を得る
ことができないという問題点がある。

また、原料線材として結晶線材を使用する場合には、焼
結体の全体を一旦溶融させると共に、塊状の結晶材から
線材を切断するため、材料の歩留りが悪く、酸化物結晶
線材の製造コストが高くなるという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
成形助剤を使用することなく高品質の酸化物結晶線材を
低コストで製造することができる酸化物結晶線材の製造
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る酸化物結晶線材の製造方法は、８００°Ｃ
以上の酸化雰囲気中において化学的に安定な金属箔に酸
化物粉末を内包した後これを加圧成形する工程と、次い
でこの酸化物粉末を前記金属箔と共に８００°Ｃ以上に
加熱して焼結させる工程と、この酸化物焼結体から前記
金属箔を剥離して直径が１．０ｍｍ以上の酸化物焼結体
原料線材を得る工程と、この酸化物焼結体原料線材を局
部的に加熱して溶融部を形成した後この溶融部の融液を
凝固させることにより直径が０．５１１Ｉ１１以下の線
材を得る工程とを有することを特徴とする。

［作用コ 本願発明者等は、凝集力が弱い酸化物の粉末を使用して
も、成形助剤を添加せずに十分な強度を保持できる酸化
物焼結体線材の作製を種々試みた。

その結果、以下に示す本発明方法により、直径が１．０
龍以上の焼結体線材を得ることができた。

即ち、本発明においては、先ず、原料の酸化物粉末を例
えば白金等の金属箔で包み込み、この金属箔と共に前記
酸化物粉末を線材又はロンド状に加圧成形する。そして
、成形された酸化物粉末をその周囲の金属箔と共に加熱
して焼結させた後に、この酸化物焼結体から金属箔を剥
離する。このように金属箔に被覆されているため、焼結
工程の加熱中に成形体が崩壊することがない。これによ
り、所望の形杖の高強度の焼結体原料線材を製造するこ
とができる。この金属箔としては、高温酸化雰囲気中に
おいて化学的に安定したものが使用されるので、加熱中
に金属箔が焼結体と反応することは抑制される。このよ
うにして、成形助剤を含有しない高品質の酸化物焼結体
原料線材が得られる。

次いで、この酸化物焼結体原料線材を局部的に加熱して
溶融部を形成した後に、例えば種結晶を使用してこの溶
融帯の融液を引き上げること等により、凝固させる。こ
れにより、細線径の酸化物結晶線材が得られる。

次に、酸化物粉末の焼結温度及び金属箔の耐熱温度の限
定理由について説明する。

酸化物粉末の焼結温度が８００°Ｃ未満では、凝集力が
弱い酸化物粉末を十分に焼結させることができないので
、焼結後において、所望の機械的強度の成形体を得るこ
とができない。従って、酸化物粉末の焼結温度は８００
°Ｃ以上にする。一方、金属箔は、この酸化物粉末と共
に８００°Ｃ以上の温度に加熱されるので、８００℃以
上の酸化雰囲気中において前記酸化物粉末と反応せず、
化学的に安定していることが必要である。

次に、酸化物焼結体原料線材及び酸化物結晶線材の線径
の限定理由について説明する。

酸化物焼結体原料線材の直径が１．０ｍｍ未満の場合に
は、焼結体の機械的強度が不足して断線しやすくなり、
後工程の原料線材の溶融工程にて溶融帯から安定して融
液を引き上げることが困難である。従って、酸化物焼結
体原料線材の直径は１．０龍以上に限定する。

一方、製造すべき酸化物結晶線材の直径が０．５龍を超
えると、溶融帯に溜めおくべき融液の量を多くする必要
があり、安定した溶融帯を形成することが困難になるの
で、断線が生じやすくなる。

従って、酸化物結晶線材の直径は０．５　ｗｒ■以下に
限定する。

このようにして、本発明によれば、成形助剤を添加しな
いで酸化物を焼結させることができると共に、断線する
ことなく連続的に酸化物結晶線材を得ることができるの
で、高品質の酸化物結晶線材を低コストで製造すること
ができる。

なお、本発明においては、酸化物焼結体原料線材を局部
的に加熱して溶融するときに、この酸化物焼結体原料線
材の予熱温度が８００°Ｃ未満の場合は、溶融帯の温度
と溶融直前の酸化物焼結体線材の温度との温度差が過大
となり、安定した溶融帯を得に＜＜、製造途中で断線が
発生しやすくなる。

このため、線材の予熱温度は８００℃以上にすることが
好ましい。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本実施例に係る酸化物結晶線材の製造方法にて
使用する結晶線材の引き上げ装置を示す断面図である。

焼結体原料線材１はその下端を原料線材供給用駆動軸７
に取り付けられた線材ホルダ６ａに固定され、その長手
方向を垂直にして支持される。また、供給用駆動軸７の
上方には引き上げ用駆動軸８が配置されており、引き上
げ用駆動軸８に取り付けられた線材ホルダ６ｂには白金
等により構成された引き上げ用ガイド線材２が固定され
ている。この供給用駆動軸７及び引き上げ用駆動軸８は
夫々駆動装置（図示せず）により所定の相対速度を有し
て連動して上下動することができる。

この原料線材１の通過域には、筒状の加熱炉９がその軸
方向を垂直にし、原料線材１を取り囲むようにして配置
されている。この加熱炉９にはコイル状の発熱体１０が
内設されていて、この発熱体１０に適宜の電源から給電
して発熱体１０を抵抗発熱させることにより、加熱炉９
の内側に位置する原料線材１等を８００℃以上の温度に
加熱するようになっている。

加熱炉９の内側には、抵抗発熱コイル４が原料線材１の
上昇域に介在して配設されている。この抵抗発熱コイル
４は、例えば線径が０．２乃至１．０鰭の白金線をコイ
ル状に成形したものである。また、コイル４の上方に隣
接して抵抗発熱線１２が配設されており、この抵抗発熱
線１２も、例えば、線径が０．１乃至０．３ｍｍの白金
線をコイル４と同軸的に１回巻回して成形されている。

コイル４及び発熱線１２は適宜の電源から給電されるよ
うになっており、このフィル４及び発熱線１２に通電し
て抵抗発熱させることにより、このコイル４及び発熱線
１２に囲まれた部分の原料線材１をその融点以上の温度
に加熱して溶融させる。これにより、得られた溶融物は
コイル４及び発熱線１２に囲まれた領域内に溶融物の濡
れの性質を利用して表面張力により保持され、溶融部３
が形成される。更に、コイル４の中心部直上には、パイ
プ５がコイル４と同軸的に、即ちその長手方向を鉛直に
して配設されている。このパイプ５は例えば外径が０．
１乃至０．５　ｃｍ、内径が０．０５乃至０．３ｍｍの
白金製であり、白金製抵抗発熱線１２に固定されている
。

なお、このパイプ５も発熱線１２の抵抗発熱により原料
線材１の融点以上の温度に加熱される。このようにパイ
プ５が溶融部３の上端に接触して配設されているので、
溶融部３の融液は毛細管の原理によりパイプ５内を浸透
してパイプ上端まで上昇する。

なお、フィル４、抵抗発熱線１２及びパイプ５は前述の
ごとく白金から成形したものに限定するものではないが
、本願発明にて限定される温度で使用できるものである
ことが必要である。

次に、上述した装置を使用した酸化物結晶線材の製造方
法について説明する。この実施例は、酸化物結晶組成が
ニオブ酸リチウム（Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３　）の場合の
ものであるが、他の組成の酸化物結晶材も同様にして製
造することができる。

先ず、ニオブ酸リチウムの焼結体の粉末を白金等の金属
箔でロッド状に包み込んだ後、ラバープレスによりこの
ロッドを線材状に加圧成形する。

次に、この成形体を金属箔と共に加熱し、８００℃以上
の温度に保持して焼結させる。この焼結工程終了後、焼
結体から金属箔を剥離することにより、ニオブ酸リチウ
ムの焼結体からなる原料線材１を得る。

本実施例方法においては、成形体が化学的に安定した金
属箔に被覆されているため、粉末に成形助剤を添加しな
くても、焼結工程の加熱中に成形体が崩壊することがな
い。従って、高品質の原料線材１が得られる。

次に、この原料線材１の下端を前述の線材ホルダ６ａに
固定し、供給駆動軸７を上昇させて原料線材１の上端が
コイル４内に嵌合するように原料線材１を配置する。一
方、パイプ５の内径より細い白金製の引き上げ用ガイド
線材２の下端部をパイプ５内に挿入し、その上端部を線
材ホルダ６ｂに固定する。そして、予熱用発熱体１０に
通電して加熱炉９内の原料線材１を８００℃以上の温度
に、加熱する。また、溶融用抵抗発熱コイル４に通電し
て原料線材１を局部的に加熱し、溶融させる。

これにより、コイル４に囲まれた領域に溶融部３が形成
される。また、パイプ支持用抵抗発熱線１２にも通電し
てこれを原料線材１の融点以上の温度に加熱する。

次いで、供給用駆動軸７及び引き上げ用駆動軸８を相互
間に所定の相対速度を有して上昇させる。

溶融部３の融液はパイプ５内を浸透して上昇し、その上
端からパイプ外に出て降温し、パイプ５の線径により決
まる線径を有する細線形状に凝固して酸化物結晶線材１
１が得られる。この酸化物結晶線材１１は引き上げ用駆
動軸８の上昇により上方に搬出される。一方、原料線材
１は供給用駆動軸７の上昇により加熱炉９内へその下側
から連続的に供給される。このようにして、原料線材１
がコイル４の配設位置を通過することにより溶融し、溶
融部３がパイプ５により縮径して酸化物結晶線材１１が
連続的に製造される。

この場合に、溶融直前の原料線材１及び凝固直後の酸化
物焼結線材１１は加熱炉９により８００°Ｃ以上の温度
に予熱されているから、この溶融部３の原料線材１及び
酸化物結晶線材１１との境界部と、溶融部３の中央部と
の間の温度差が小さい。

このため、安定した溶融部３が得られる。

次に、本実施例方法により、実際に酸化物結晶線材を製
造した結果について説明する。

支り籠上 先ず、ニオブ酸リチウムの焼結体の粉末を白金箔にて包
み込み、ロッド状に加圧成形した。次に、この成形体を
白金箔と共に約８００℃に加熱して焼結させた後に、こ
の焼結体から白金箔を剥離して直径が１．５ｍｍのニオ
ブ酸リチウムの焼結体原料線材１を得た。

一方、抵抗発熱コイル４の下部に外径が０．５＋＋ｍの
パイプ５を配置した。そして、前述の如く得られた焼結
体原料線材１を加熱炉９により８００°Ｃに加熱すると
共に、抵抗発熱コイル４により融点以上の温度に加熱し
て溶融部３を形成した。更に、パイプ５の上端から融液
を引き上げて直径が０，５■ｌのニオブ酸リチウム結晶
線材を製造した。

ＩＬＬ１ ２熱炉９による加熱温度が１２００℃、焼結体原料線材
１の直径が１．０ｍｍ、パイプ５の外径が０．３ｍｍで
あること以外は、実施例１と同様にしてニオブ酸リチウ
ム結晶線材を製造した。

Ｌ艷肚上 焼結体原料線材１の焼結温度が７００℃であること以外
は、実施例１と同様にしてニオブ酸リチウム結晶線材を
製造した。

Ｌ艷肚１ 原料のニオブ酸リチウム粉末を包み込む金属箔が銅であ
ること以外は、実施例１と同様にしてニオブ酸リチウム
結晶線材を製造した。

ＬΔ肚１ 焼結体原料線材１の直径が０．８關であること以外は、
実施例１と同様にしてニオブ酸リチウム結晶線材を製造
した。

之１肚主 パイプ５の外径、即ち、引き上げるべき酸化物結晶細線
材の直径を１．０ｍｍにしたこと以外は、実施例１と同
様にしてニオブ酸リチウム結晶線材を製造した。

上述した実施例１，２及び比較例１乃至４について、そ
の製造状態を調べた。

その結果、本発明の実施例１及び２は、いずれも安定し
た溶融部３を形成することができ、細線径のニオブ酸リ
チウム結晶線材を連続的に製造することができた。また
、実施例１及び２においては、高温酸化雰囲気中にて安
定した白金箔によりニオブ酸リチウム粉末を包み込んで
焼結させているので、成形助剤によるコンタミネーシヨ
ンがない高品質の酸化物結晶線材が得られた。

一方、焼結体原料線材１の焼結温度を７００℃とした比
較例１は、焼結体原料線材１の強度が弱く断線してしま
った。また、酸化物粉末を銅箔に包み込んで焼結させた
比較例２は、加熱中に銅箔が酸化されて不純物が焼結体
原料線材１中に混入し、コンタミネーシヨンが発生した
ので、ニオブ酸リチウム結晶線材の品質が低下した。更
に、焼結体原料線材１の直径を０．８１とした比較例３
及びニオブ酸リチウム結晶線材１１の直径を１．０１と
した比較例４は、溶融部３から融液を引き上げる途中で
断線してしまった。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、高温酸化雰囲気中
において化学的に安定な金属箔によって酸化物粉末を内
包した後、これを加圧成形するから、成形助剤を使用し
ないで高強度の酸化物焼結体を得ることができる。この
ため、不純物が極めて少ない高品質の酸化物焼結体原料
線材を得ることができる。また、この酸化物焼結体原料
線材及び酸化物結晶線材の線径を所定値に限定するから
、安定した溶融体を形成することができるので、断線す
ることなく連続的に酸化物結晶線材を製造できる。この
ようにして、高品質の酸化物結晶線材を低コストで製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る酸化物結晶線材の溶融引
き上げ装置を示す断面図である。 １；焼結体原料線材、２；引き上げ用ガイド線材、３；
溶融部、４；抵抗発熱コイル、５；パイプ、８ａ、６ｂ
；線材ホルダ、７；原料線材供給用駆動軸、８；引き上
げ用駆動軸、９；加熱炉、１０；発熱体、１１；酸化物
結晶線材、１２；抵抗発熱線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）８００℃以上の酸化雰囲気中において化学的に安
   定な金属箔に酸化物粉末を内包した後これを加圧成形す
   る工程と、次いでこの酸化物粉末を前記金属箔と共に８
   ００℃以上に加熱して焼結させる工程と、この酸化物焼
   結体から前記金属箔を剥離して直径が１．０ｍｍ以上の
   酸化物焼結体原料線材を得る工程と、この酸化物焼結体
   原料線材を局部的に加熱して溶融部を形成した後この溶
   融部の融液を凝固させることにより直径が０．５ｍｍ以
   下の線材を得る工程とを有することを特徴とする酸化物
   結晶線材の製造方法。