JPH0348153B2 - - Google Patents
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- JPH0348153B2 JPH0348153B2 JP60279162A JP27916285A JPH0348153B2 JP H0348153 B2 JPH0348153 B2 JP H0348153B2 JP 60279162 A JP60279162 A JP 60279162A JP 27916285 A JP27916285 A JP 27916285A JP H0348153 B2 JPH0348153 B2 JP H0348153B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は従来にない低熱伝導率でかつ電気伝導
性を兼ね揃えた新規な高強度セラミツク材料に関
する。 〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕 従来から断熱性に秀れた高温材料で、かつ導電
性を持つた材料としては、断熱性フアイバーに導
電性のフイラーを混入することで達成されてい
る。しかしながら、その機械的強度は著しく低
く、構造材料としては使用できないという欠点が
あつた。 本発明はこのような現状に鑑みて、断熱性・耐
熱材料で、導電性に加うるに機械強度も秀れた材
料を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記した目的を達成するため、
種々材料を検討した結果、熱伝導率が5W／ｍＫ
℃以下、電気伝導率が101／cm以上でかつ相対
密度が90％以上のセラミツク焼結体を見いだした
ものである。 すなわち、本発明はZrO2を主成分とし、第２
成分として周期律表ａ、ａ、ａ族元素の炭
化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種以上を
10〜40体積パーセントと、第２成分の金属元素と
同一元素の酸化物を第２成分のそれぞれ0.1ない
し10.0重量パーセントを含有し、かつZrO2がａ
族元素の酸化物、CaOまたはMgOから選ばれた
安定化剤を２〜５モル％含有し、熱伝導率が
5W／ｍＫ℃以下、電気伝導率が101／cm以上、
平均粒度が2μ以下、相対密度が90％以上である
セラミツク焼結体である。好ましくは、安定化剤
としてY2O3を２〜５モルパーセント含有し、
ZrO2結晶相が正方晶からなる上記セラミツク焼
結体が挙げられ、このものは機械的特性において
優れ高強度である。 本発明は、ZrO2を主構成相とし、その一部を
周期律表ａ族、ａ族、ａ族元素の炭化物、
窒化物または炭窒化物で置換した焼結体よりな
る。 ZrO2を主構成相とすることにより、強度の発
現と断熱性を得ることができる。そしてY2O3、
CaOまたはMgOから選ばれる安定化剤を２モル
から５モル含有するZrO2を用いる。また、この
ようなZrO2粉末としては、共沈法による微細な
均一粉末のものが好ましい。安定化剤の量が２モ
ルに満たないと焼結体中に単斜晶が生成してクラ
ツクが発生するし、５モルを越えて存在すると焼
結体の強度が低くなる。特に好ましくはY2O3を
３モルパーセント程度含有し、焼結体中で正方晶
を呈するZrO2を用いることで、これにより高強
度が得られる。このようなZrO2粉末は、すでに
部分安定化ジルコニアとして公知のものである。 周期律表ａ、ａ、ａ族の炭化物、窒化物
または炭窒化物は電気伝導性を得るため第２成分
として添加するが、添加量としては、10〜40体積
パーセントとする。これは10体積パーセント未満
では電気伝導性が不足し、また後述するように本
発明の焼結体の好ましい各特性値は40体積パーセ
ント以下とすることで達成できる。 また上記第２成分は、好ましくはその粒度が
2μ以下、特に好ましくは1μ以下のものを使用す
る。粒度が小さいほど電気伝導性が高くなるため
であり、2μを越えるものでは電気伝導性が低く、
さらに機械的強度も小さな焼結体しか得られな
い。 周期律表ａ、ａ、ａ族の炭化物、窒化物
としてはTiCが原料価格及び得られる焼結体特性
等から好ましいが、TaC、WC等あるいはTiN、
TaN、またはTiCN等の如き混合物であつても秀
れた性能が得られる。 上記した主成分および第２成分に加え、さらに
第２成分と同一の金属元素の酸化物を0.1〜10重
量パーセント添加する。これは焼結性を向上せし
めると共に、熱伝導率の低下と電気伝導度の向上
に有効であり、添加量が0.1重量パーセント未満
では効果が小さく、10重量パーセントを越える添
加は焼結体の強度の低下が大きくなり適当でな
い。 前述した如き安定剤を適量含むZrO2粉末と、
添加する第２成分及び第２成分と同一金属元素の
酸化物の粉末を通常の方法で混合した後、型押焼
結（ホツトプレス）、熱間静水圧プレス、不活性
ガス雰囲気焼結、真空焼結等により焼結し緻密な
焼結体とする。 さらに、以上により得られた本発明の焼結体の
特性は熱伝導率が5W／ｍＫ℃以下、電気伝導率
が10／cm2以上である。ａ、ａ、ａ族元素
の炭化物、窒化物、炭窒化物等の第２成分の含有
量により熱伝導率及び電気伝導率が大きく変化す
るが、10ないし40体積パーセントの含有量で上記
の特性値を得る。また結晶粒度、焼結体密度によ
る影響も大きく、結晶粒度は平均粒度で2μ以下、
焼結体密度は相対比90パーセント以上とする必要
がある。 これらの要件を満足することによつて、断熱性
に秀れ導電性にある高強度セラミツクスが得られ
るのである。なお、前述のように酸化ジルコニウ
ム粉末としては共沈法による微細均一粉末等が好
ましい。また炭化物、窒化物等の粉末は十分に粉
砕した平均粒径2μ以下のものを用いることが好
ましい。 〔実施例〕 実施例 １ 表１に示す組成で配合した粉末を2t／cm2の圧力
で静水圧プレスし、温度1500℃で２時間真空中で
焼結した。炭化物、窒化物粉末には、あらかじめ
該炭化物・窒化物と同一金属元素の酸化物粉末を
2.0重量パーセント添加しておいた。 得られた各焼結体から３mm×４mm×40mmのサイ
ズに切り出した各片について、密度、３点曲げ強
度、熱伝導率、電気伝導率及び粒径の測定を行つ
た。以上の結果も表１にまとめて示す。 表１の結果からNo.１〜６，９，11及び12の本発
明の焼結体は、断熱性に優れ電気伝導性を有する
高強度材料であることが明らかである。
性を兼ね揃えた新規な高強度セラミツク材料に関
する。 〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕 従来から断熱性に秀れた高温材料で、かつ導電
性を持つた材料としては、断熱性フアイバーに導
電性のフイラーを混入することで達成されてい
る。しかしながら、その機械的強度は著しく低
く、構造材料としては使用できないという欠点が
あつた。 本発明はこのような現状に鑑みて、断熱性・耐
熱材料で、導電性に加うるに機械強度も秀れた材
料を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記した目的を達成するため、
種々材料を検討した結果、熱伝導率が5W／ｍＫ
℃以下、電気伝導率が101／cm以上でかつ相対
密度が90％以上のセラミツク焼結体を見いだした
ものである。 すなわち、本発明はZrO2を主成分とし、第２
成分として周期律表ａ、ａ、ａ族元素の炭
化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種以上を
10〜40体積パーセントと、第２成分の金属元素と
同一元素の酸化物を第２成分のそれぞれ0.1ない
し10.0重量パーセントを含有し、かつZrO2がａ
族元素の酸化物、CaOまたはMgOから選ばれた
安定化剤を２〜５モル％含有し、熱伝導率が
5W／ｍＫ℃以下、電気伝導率が101／cm以上、
平均粒度が2μ以下、相対密度が90％以上である
セラミツク焼結体である。好ましくは、安定化剤
としてY2O3を２〜５モルパーセント含有し、
ZrO2結晶相が正方晶からなる上記セラミツク焼
結体が挙げられ、このものは機械的特性において
優れ高強度である。 本発明は、ZrO2を主構成相とし、その一部を
周期律表ａ族、ａ族、ａ族元素の炭化物、
窒化物または炭窒化物で置換した焼結体よりな
る。 ZrO2を主構成相とすることにより、強度の発
現と断熱性を得ることができる。そしてY2O3、
CaOまたはMgOから選ばれる安定化剤を２モル
から５モル含有するZrO2を用いる。また、この
ようなZrO2粉末としては、共沈法による微細な
均一粉末のものが好ましい。安定化剤の量が２モ
ルに満たないと焼結体中に単斜晶が生成してクラ
ツクが発生するし、５モルを越えて存在すると焼
結体の強度が低くなる。特に好ましくはY2O3を
３モルパーセント程度含有し、焼結体中で正方晶
を呈するZrO2を用いることで、これにより高強
度が得られる。このようなZrO2粉末は、すでに
部分安定化ジルコニアとして公知のものである。 周期律表ａ、ａ、ａ族の炭化物、窒化物
または炭窒化物は電気伝導性を得るため第２成分
として添加するが、添加量としては、10〜40体積
パーセントとする。これは10体積パーセント未満
では電気伝導性が不足し、また後述するように本
発明の焼結体の好ましい各特性値は40体積パーセ
ント以下とすることで達成できる。 また上記第２成分は、好ましくはその粒度が
2μ以下、特に好ましくは1μ以下のものを使用す
る。粒度が小さいほど電気伝導性が高くなるため
であり、2μを越えるものでは電気伝導性が低く、
さらに機械的強度も小さな焼結体しか得られな
い。 周期律表ａ、ａ、ａ族の炭化物、窒化物
としてはTiCが原料価格及び得られる焼結体特性
等から好ましいが、TaC、WC等あるいはTiN、
TaN、またはTiCN等の如き混合物であつても秀
れた性能が得られる。 上記した主成分および第２成分に加え、さらに
第２成分と同一の金属元素の酸化物を0.1〜10重
量パーセント添加する。これは焼結性を向上せし
めると共に、熱伝導率の低下と電気伝導度の向上
に有効であり、添加量が0.1重量パーセント未満
では効果が小さく、10重量パーセントを越える添
加は焼結体の強度の低下が大きくなり適当でな
い。 前述した如き安定剤を適量含むZrO2粉末と、
添加する第２成分及び第２成分と同一金属元素の
酸化物の粉末を通常の方法で混合した後、型押焼
結（ホツトプレス）、熱間静水圧プレス、不活性
ガス雰囲気焼結、真空焼結等により焼結し緻密な
焼結体とする。 さらに、以上により得られた本発明の焼結体の
特性は熱伝導率が5W／ｍＫ℃以下、電気伝導率
が10／cm2以上である。ａ、ａ、ａ族元素
の炭化物、窒化物、炭窒化物等の第２成分の含有
量により熱伝導率及び電気伝導率が大きく変化す
るが、10ないし40体積パーセントの含有量で上記
の特性値を得る。また結晶粒度、焼結体密度によ
る影響も大きく、結晶粒度は平均粒度で2μ以下、
焼結体密度は相対比90パーセント以上とする必要
がある。 これらの要件を満足することによつて、断熱性
に秀れ導電性にある高強度セラミツクスが得られ
るのである。なお、前述のように酸化ジルコニウ
ム粉末としては共沈法による微細均一粉末等が好
ましい。また炭化物、窒化物等の粉末は十分に粉
砕した平均粒径2μ以下のものを用いることが好
ましい。 〔実施例〕 実施例 １ 表１に示す組成で配合した粉末を2t／cm2の圧力
で静水圧プレスし、温度1500℃で２時間真空中で
焼結した。炭化物、窒化物粉末には、あらかじめ
該炭化物・窒化物と同一金属元素の酸化物粉末を
2.0重量パーセント添加しておいた。 得られた各焼結体から３mm×４mm×40mmのサイ
ズに切り出した各片について、密度、３点曲げ強
度、熱伝導率、電気伝導率及び粒径の測定を行つ
た。以上の結果も表１にまとめて示す。 表１の結果からNo.１〜６，９，11及び12の本発
明の焼結体は、断熱性に優れ電気伝導性を有する
高強度材料であることが明らかである。
【表】
実施例 ２
表２に示す組成で配合した粉末を用いて実施例
１と同様の条件にて焼結体を得、同様に各特性値
を測定した。得られた結果も表２にまとめて示
す。 表２の結果を見れば、第２成分TiCに同一金属
元素の酸化物TiO2を0.1ないし10.0重量％添加す
ることの効果が明らかに理解できる。
１と同様の条件にて焼結体を得、同様に各特性値
を測定した。得られた結果も表２にまとめて示
す。 表２の結果を見れば、第２成分TiCに同一金属
元素の酸化物TiO2を0.1ないし10.0重量％添加す
ることの効果が明らかに理解できる。
【表】
実施例 ３
表３に示す組成で配合した粉末を用いて実施例
１と同様の条件にて焼結体を得、同様に各特性値
を測定した。得られた結果も表３にまとめて示
す。
１と同様の条件にて焼結体を得、同様に各特性値
を測定した。得られた結果も表３にまとめて示
す。
本発明のセラミツク焼結体は、耐熱性で低熱伝
導率すなわち断熱性に優れ、電気伝導性を有し、
さらに高強度をも備えた新規な材料である。本発
明のセラミツク焼結体は上記の諸特性を要求され
る材料として、例えば高温で使用される電極材料
等として用いて強度にも優れているため非常に有
利である。
導率すなわち断熱性に優れ、電気伝導性を有し、
さらに高強度をも備えた新規な材料である。本発
明のセラミツク焼結体は上記の諸特性を要求され
る材料として、例えば高温で使用される電極材料
等として用いて強度にも優れているため非常に有
利である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ZrO2を主成分とし、第２成分として周期律
表ａ、ａ、ａ族元素の炭化物、窒化物、炭
窒化物の１種または２種以上を10〜40体積パーセ
ントと、第２成分の金属元素と同一元素の酸化物
を第２成分のそれぞれ0.1ないし10.0重量パーセ
ントを含有し、かつZrO2がａ族元素の酸化物、
CaOまたはMgOから選ばれた安定化剤を２〜５
モル％含有し、熱伝導率が、5W／ｍＫ℃以下、
電気伝導率が101／cm以上、平均粒度が2μ以下、
相対密度が90％以上であるセラミツク焼結体。 ２ 安定化剤としてY2O3を２〜５モルパーセン
ト含有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項に記載されるセラミツク焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279162A JPS62138359A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | セラミツク焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279162A JPS62138359A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | セラミツク焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138359A JPS62138359A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0348153B2 true JPH0348153B2 (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=17607311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279162A Granted JPS62138359A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | セラミツク焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138359A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2847818B2 (ja) * | 1988-12-13 | 1999-01-20 | 住友化学工業株式会社 | 導電性ジルコニア焼結体およびその製造法 |
| JP2001233671A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-28 | Toshiba Corp | 酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いたベアリングボール並びにベアリング部材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120571A (ja) * | 1982-01-09 | 1983-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツク焼結体 |
| JPS59217671A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60279162A patent/JPS62138359A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120571A (ja) * | 1982-01-09 | 1983-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツク焼結体 |
| JPS59217671A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62138359A (ja) | 1987-06-22 |
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