JPH0424971A - 多孔質圧電セラミックスの製造方法 - Google Patents
多孔質圧電セラミックスの製造方法Info
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- JPH0424971A JPH0424971A JP2124134A JP12413490A JPH0424971A JP H0424971 A JPH0424971 A JP H0424971A JP 2124134 A JP2124134 A JP 2124134A JP 12413490 A JP12413490 A JP 12413490A JP H0424971 A JPH0424971 A JP H0424971A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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、ハイドロホン（水中音波用マイクロホン）等
の水中における受渡器あるいは送波器に用いて好適な多
孔質圧電セラミックスの製造方法に関するものである。
の水中における受渡器あるいは送波器に用いて好適な多
孔質圧電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、上記ハイドロホンのような水中音響センサー
の送受波器などの材料として、Ｐｂ（Ｚｒ−ＴＩ）０３
（チタン酸ジルコン酸鉛）系（ＰＺＴ系と通称され
ているもの）セラミックスをはじめとする種々の圧電材
料が使用されているが、センサー感度の向上を計るため
、圧電特性、特に圧電出力定数の良い材料か要望されて
いる。圧電出力定数を向上させるための一つの方法とし
て、例えば圧電セラミックスの場合、その誘電率を小さ
くすることが試みられている。その方法として、特開昭
６４−８１３７４号公報（文献１）、特開平１−２０８
８８０号公報（文献２）に開示されたものがある。これ
らの文献に示される方法によれば、圧電ラセミックスの
原料仮焼物粉末と、空孔（空気孔）を形成する材料とし
て用いるプラスチック粒子（文献２）又はカーボンバル
ーンと呼ばれるカーボン粒子（文献１）とを混合した混
合物を成形したのち焼成することによって圧電セラミッ
クス中に空孔を分布させて誘電率を小さくするものであ
る。この場合、いずれもプラスチック粒子又はカーボン
粒子が焼成時の熱により焼成又は分解して焼失し、その
焼失部分が空孔として形成される方法によって、多孔質
圧電セラミックスを形成する製造方法がとられている。
の送受波器などの材料として、Ｐｂ（Ｚｒ−ＴＩ）０３
（チタン酸ジルコン酸鉛）系（ＰＺＴ系と通称され
ているもの）セラミックスをはじめとする種々の圧電材
料が使用されているが、センサー感度の向上を計るため
、圧電特性、特に圧電出力定数の良い材料か要望されて
いる。圧電出力定数を向上させるための一つの方法とし
て、例えば圧電セラミックスの場合、その誘電率を小さ
くすることが試みられている。その方法として、特開昭
６４−８１３７４号公報（文献１）、特開平１−２０８
８８０号公報（文献２）に開示されたものがある。これ
らの文献に示される方法によれば、圧電ラセミックスの
原料仮焼物粉末と、空孔（空気孔）を形成する材料とし
て用いるプラスチック粒子（文献２）又はカーボンバル
ーンと呼ばれるカーボン粒子（文献１）とを混合した混
合物を成形したのち焼成することによって圧電セラミッ
クス中に空孔を分布させて誘電率を小さくするものであ
る。この場合、いずれもプラスチック粒子又はカーボン
粒子が焼成時の熱により焼成又は分解して焼失し、その
焼失部分が空孔として形成される方法によって、多孔質
圧電セラミックスを形成する製造方法がとられている。
［発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の多孔質圧電セラミックスの製造方法
では、空孔形成剤として用いたプラスチック粒子あるい
はカーボン粒子は焼成時に燃焼して分解し気化するため
、燃焼ガスの発生量が多く、その上燃焼が急激に起こり
、焼成時に焼成体にクラックが生じやすくなるという課
題を残していた。
では、空孔形成剤として用いたプラスチック粒子あるい
はカーボン粒子は焼成時に燃焼して分解し気化するため
、燃焼ガスの発生量が多く、その上燃焼が急激に起こり
、焼成時に焼成体にクラックが生じやすくなるという課
題を残していた。
そして、この燃焼反応をゆるやかにするためには焼成時
間を長くしてやる必要があって、経済性に弱い問題があ
った。
間を長くしてやる必要があって、経済性に弱い問題があ
った。
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、
空孔形成用の粒子の材質を変えて焼成時のクラック発生
の少ない多孔質圧電セラミックスを簡易に製造する方法
を提供することを目的とするものである。
空孔形成用の粒子の材質を変えて焼成時のクラック発生
の少ない多孔質圧電セラミックスを簡易に製造する方法
を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る多孔質圧電セラミックスの製造方法は、圧
電セラミックスの原料仮焼粉末とパラフィン粒子との混
合物を成形し、この成形物を焼成することによりパラフ
ィン粒子を融解・分解により除去して空孔を形成し、こ
の空孔を焼成された圧電セラミックスの中に均質分布さ
せるものである。ここで、空孔形成剤として用いたパラ
フィン粒子は融点が４５℃〜６５℃の低融点パラフィン
（パラフィンろうともいわれる）の粒状体である。なお
、このようなパラフィンは炭素数２０〜４０のパラフィ
ン系炭化水素の混合物からなるものである。
電セラミックスの原料仮焼粉末とパラフィン粒子との混
合物を成形し、この成形物を焼成することによりパラフ
ィン粒子を融解・分解により除去して空孔を形成し、こ
の空孔を焼成された圧電セラミックスの中に均質分布さ
せるものである。ここで、空孔形成剤として用いたパラ
フィン粒子は融点が４５℃〜６５℃の低融点パラフィン
（パラフィンろうともいわれる）の粒状体である。なお
、このようなパラフィンは炭素数２０〜４０のパラフィ
ン系炭化水素の混合物からなるものである。
［作用コ
本発明においては、焼成時における空孔形成剤としてパ
ラフィン粒子を用いるので、適宜の昇温速度で混合成形
物の焼成を行うと、パラフィン粒子はその融点近傍でま
ず融解し、この融解パラフィンが圧電セラミックス仮焼
粉の間にも滲透するようになる。さらに昇温した状態で
は蒸発の段階を経たのち燃焼乃至熱分解を起こし、全体
としてゆるやかにパラフィンが気化する。このようにし
て圧電セラミックスの焼成完了時にはパラフィンは完全
に焼失し、はじめにパラフィン粒子が分布していた領域
空間に空孔が形成され、クラックのない多孔質圧電セラ
ミックスが得られる。
ラフィン粒子を用いるので、適宜の昇温速度で混合成形
物の焼成を行うと、パラフィン粒子はその融点近傍でま
ず融解し、この融解パラフィンが圧電セラミックス仮焼
粉の間にも滲透するようになる。さらに昇温した状態で
は蒸発の段階を経たのち燃焼乃至熱分解を起こし、全体
としてゆるやかにパラフィンが気化する。このようにし
て圧電セラミックスの焼成完了時にはパラフィンは完全
に焼失し、はじめにパラフィン粒子が分布していた領域
空間に空孔が形成され、クラックのない多孔質圧電セラ
ミックスが得られる。
［実施例コ
以下、圧電セラミックスとしてＰＺＴ系の場合を例にと
り、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の多孔質
圧電セラミックスの製造方法の一実施例を模式断面図に
より示した要部製造工程図である。第１図の（ａ）は焼
成前の成形体の状態を示す断面図、第１図の（ｂ）は焼
成後の多孔質圧電セラミックスの状態を示す断面図であ
る。
り、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の多孔質
圧電セラミックスの製造方法の一実施例を模式断面図に
より示した要部製造工程図である。第１図の（ａ）は焼
成前の成形体の状態を示す断面図、第１図の（ｂ）は焼
成後の多孔質圧電セラミックスの状態を示す断面図であ
る。
まず、高純度の一酸化鉛（ＰｂＯ１純度９９．９％）、
二酸化チタン（ＴｉＯ２、純度同）、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ□、純度同）及びその他の添加剤をそれぞれ所
定量秤量し、ポットミルを用いて純水とともに約２０時
間混合した。その混合物を脱水・乾燥し、８００℃〜９
００℃で２〜１０時間仮焼し、ＰＺＴの仮焼物を得た。
二酸化チタン（ＴｉＯ２、純度同）、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ□、純度同）及びその他の添加剤をそれぞれ所
定量秤量し、ポットミルを用いて純水とともに約２０時
間混合した。その混合物を脱水・乾燥し、８００℃〜９
００℃で２〜１０時間仮焼し、ＰＺＴの仮焼物を得た。
この仮焼物に純水を加えて粉砕したのち、脱水、乾燥し
てＰＺＴ仮焼粉１１を作製した。
てＰＺＴ仮焼粉１１を作製した。
次に、ＰＺＴ仮焼粉１１の１００（重量比）に対して球
径的９００ ｕｍのパラフィン粒子（球状パラフィン）
１２を空孔形成剤として２０（重量比）加えて混合した
。この混合物を金型に入れ、圧力を加えて成形を行い、
第１図の（ａ）に示すような３０ｍｍφＸ２０ｍ＋＋＋
の成形体を作製した。
径的９００ ｕｍのパラフィン粒子（球状パラフィン）
１２を空孔形成剤として２０（重量比）加えて混合した
。この混合物を金型に入れ、圧力を加えて成形を行い、
第１図の（ａ）に示すような３０ｍｍφＸ２０ｍ＋＋＋
の成形体を作製した。
さらに、この成形体を空気中において昇温速度１００℃
／時間で昇温し、１２００℃〜１３００℃の温度で２時
間焼成し、第１図の（ｂ）に示す多孔質圧電セラミック
スを形成した。第１図の（ｂ）において、２１は焼成さ
れたＰＺＴセラミックスであり、２２はパラフィン粒子
１２が焼成時に焼失した場所に形成された空孔である。
／時間で昇温し、１２００℃〜１３００℃の温度で２時
間焼成し、第１図の（ｂ）に示す多孔質圧電セラミック
スを形成した。第１図の（ｂ）において、２１は焼成さ
れたＰＺＴセラミックスであり、２２はパラフィン粒子
１２が焼成時に焼失した場所に形成された空孔である。
以上の作製方法によって平均空孔径が約７００−で、空
孔率か４０％の多孔質圧電セラミックスが得られた。な
お、上記の実施例においては、空孔形成剤として、９０
０−の球径のパラフィン粒子１２を用いたが、最小約２
０四から最大的２■の球径を有するパラフィン粒子１２
を用いて、空孔率の異なる多孔質圧電セラミックスを調
整することが可能である。
孔率か４０％の多孔質圧電セラミックスが得られた。な
お、上記の実施例においては、空孔形成剤として、９０
０−の球径のパラフィン粒子１２を用いたが、最小約２
０四から最大的２■の球径を有するパラフィン粒子１２
を用いて、空孔率の異なる多孔質圧電セラミックスを調
整することが可能である。
上記のようにして形成した空孔率約４０％の多孔質圧電
セラミックスを１２關Ｘ ３ｍｍＸ １＋＋ｕｓ （試
料１）、及び６ ｍｍφＸ１５ｍｍの試料２の形状に加
工した２つの試料１．２を形成した。試料１の１２ｍｍ
ｘ３ｍｍの面、試料２の６■φの面にそれぞれ銀を焼き
付けて電極を作製し、１００ ℃〜１３０ ”Ｃのシリ
コンオイル中で２〜３ ｋＶ／ｍｍの電圧を印加し、そ
れぞれの試料について分極を行い、圧電特性試験用の試
料を作製した。試料１．試料２の各共振周波数及び反共
振周波数から、それぞれ圧電出力定数ｇ３１’ ｇ３
３を求め、ｇｈ ＝ ｇ３３” ２ｇ（１から作製した
多孔質圧電セラミックス（第１図の（ｂ）参照：のｇｈ
を求めた。その結果、圧電出力定数ｇｈ−３０Ｘ １１
０−３Ｖ／Ｎが得られ、ＰＺＴのみの圧電セラミックス
（ｇ ｈ−２〜３ Ｘ １１０−３Ｖ／Ｎ）に比べて１
０倍以上の特性向上が認められた。
セラミックスを１２關Ｘ ３ｍｍＸ １＋＋ｕｓ （試
料１）、及び６ ｍｍφＸ１５ｍｍの試料２の形状に加
工した２つの試料１．２を形成した。試料１の１２ｍｍ
ｘ３ｍｍの面、試料２の６■φの面にそれぞれ銀を焼き
付けて電極を作製し、１００ ℃〜１３０ ”Ｃのシリ
コンオイル中で２〜３ ｋＶ／ｍｍの電圧を印加し、そ
れぞれの試料について分極を行い、圧電特性試験用の試
料を作製した。試料１．試料２の各共振周波数及び反共
振周波数から、それぞれ圧電出力定数ｇ３１’ ｇ３
３を求め、ｇｈ ＝ ｇ３３” ２ｇ（１から作製した
多孔質圧電セラミックス（第１図の（ｂ）参照：のｇｈ
を求めた。その結果、圧電出力定数ｇｈ−３０Ｘ １１
０−３Ｖ／Ｎが得られ、ＰＺＴのみの圧電セラミックス
（ｇ ｈ−２〜３ Ｘ １１０−３Ｖ／Ｎ）に比べて１
０倍以上の特性向上が認められた。
また、比較用としてプラスチック粒子あるいはカーボン
粒子を本実施例のパラフィン粒子の場合と同量加えた場
合ては、昇温速度１００ ’Ｃ／ｈｒｓ、で焼成した時
、全ての焼成物にクラックか発生したが、本実施例のよ
うにパラフィン粒子１２を使用した場合では、５％の試
料においてのみクラックが発生した。したがって、パラ
フィン粒子を使用することによって焼成時のクラックを
減少させることができた。
粒子を本実施例のパラフィン粒子の場合と同量加えた場
合ては、昇温速度１００ ’Ｃ／ｈｒｓ、で焼成した時
、全ての焼成物にクラックか発生したが、本実施例のよ
うにパラフィン粒子１２を使用した場合では、５％の試
料においてのみクラックが発生した。したがって、パラ
フィン粒子を使用することによって焼成時のクラックを
減少させることができた。
なお、上記実施例の圧電セラミックスはＰＺＴ系の場合
を示したが、チタン酸バリウム等の他の圧電セラミック
スを多孔質とする場合にも、本発明の製造方法が適用で
きることはいうまでもない。
を示したが、チタン酸バリウム等の他の圧電セラミック
スを多孔質とする場合にも、本発明の製造方法が適用で
きることはいうまでもない。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、多孔質圧電セラミックス
の空孔形成剤（材料）にパラフィン粒子を用いるように
したので、焼成時パラフィンの融点が低いために融解・
蒸発・分解が容易、かつなめらかに進行するので、焼成
物にクラックが入ることが少なくなり焼成時間の短縮が
可能となるとともに、歩留り向上が達成される効果があ
る。
の空孔形成剤（材料）にパラフィン粒子を用いるように
したので、焼成時パラフィンの融点が低いために融解・
蒸発・分解が容易、かつなめらかに進行するので、焼成
物にクラックが入ることが少なくなり焼成時間の短縮が
可能となるとともに、歩留り向上が達成される効果があ
る。
第１図は本発明の多孔質圧電セラミックスの製造方法の
一実施例を示す要部工程断面図である。 図において、１１はＰＺＴ仮焼粉、１２はパラフィン粒
子、２１はＰＺＴセラミックス、２２は空孔（空気孔）
である。 ｕＥ１月の々Ｊし質万己電でラミックスの埃丈Ｃ驚工Ｊ
里比１面図第１因
一実施例を示す要部工程断面図である。 図において、１１はＰＺＴ仮焼粉、１２はパラフィン粒
子、２１はＰＺＴセラミックス、２２は空孔（空気孔）
である。 ｕＥ１月の々Ｊし質万己電でラミックスの埃丈Ｃ驚工Ｊ
里比１面図第１因
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 圧電セラミックス中に空気孔が均質分布する多孔質圧電
セラミックスの製造方法において、上記圧電セラミック
スの原料仮焼粉とパラフィン粒子との混合物を成形し、 形成した成形物を焼成してこの成形物中のパラフィン粒
子を融解・分解して除去することにより上記空気孔を形
成する ことを特徴とする多孔質圧電セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2124134A JPH0424971A (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 多孔質圧電セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2124134A JPH0424971A (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 多孔質圧電セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424971A true JPH0424971A (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=14877766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2124134A Pending JPH0424971A (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 多孔質圧電セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0424971A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011009755A (ja) * | 2010-07-12 | 2011-01-13 | Kyocera Corp | アクチュエータ用圧電部材 |
| CN105552212A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-05-04 | 中北大学 | 一种3-3型压电陶瓷/水泥压电复合材料及其制备方法 |
| RU2623693C2 (ru) * | 2015-12-03 | 2017-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пироэлемент" | Способ получения композиционного пьезоматериала |
| RU2673444C1 (ru) * | 2017-12-19 | 2018-11-26 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Способ получения пористой пьезокерамики с анизотропией диэлектрической проницаемости и ряда других параметров |
| RU2713835C1 (ru) * | 2019-05-22 | 2020-02-07 | Мария Андреевна Луговая | Способ получения композиционного пьезоматериала |
-
1990
- 1990-05-16 JP JP2124134A patent/JPH0424971A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011009755A (ja) * | 2010-07-12 | 2011-01-13 | Kyocera Corp | アクチュエータ用圧電部材 |
| RU2623693C2 (ru) * | 2015-12-03 | 2017-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пироэлемент" | Способ получения композиционного пьезоматериала |
| CN105552212A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-05-04 | 中北大学 | 一种3-3型压电陶瓷/水泥压电复合材料及其制备方法 |
| RU2673444C1 (ru) * | 2017-12-19 | 2018-11-26 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Способ получения пористой пьезокерамики с анизотропией диэлектрической проницаемости и ряда других параметров |
| RU2713835C1 (ru) * | 2019-05-22 | 2020-02-07 | Мария Андреевна Луговая | Способ получения композиционного пьезоматериала |
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