JPH0818872B2 - 透明高密度磁器の製造方法 - Google Patents
透明高密度磁器の製造方法Info
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- JPH0818872B2 JPH0818872B2 JP2014481A JP1448190A JPH0818872B2 JP H0818872 B2 JPH0818872 B2 JP H0818872B2 JP 2014481 A JP2014481 A JP 2014481A JP 1448190 A JP1448190 A JP 1448190A JP H0818872 B2 JPH0818872 B2 JP H0818872B2
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Description
r,Tiの各酸化物を主成分とする透明高密度磁器(以下、
PLZTという)の製造方法に係り、特に、短時間の焼成の
後、所要厚みになした焼成体に短時間の熱間静水圧プレ
ス処理を施すことにより、極めて高い透明度と緻密さを
有するPLZTを経済的にかつ容易に得る製造方法に関す
る。
ら、そのポッケルス効果を利用した光変調、カー効果を
利用した光シャッター、光スイッチ、メモリー効果を利
用した画像メモリー、さらに、電気光散乱効果による光
シャッタ、表面電歪効果による画像メモリー、フォトロ
ミック効果による光メモリー、光強誘電効果による画像
メモリー等の各種光学用デバイスに用いられている。
あるいは吸収等を防止して上記効果を得るため、極めて
高い透明度が要求されている。
させ、また、PLZTを黄色にしかつ光を吸収する過剰PbO
を除去する必要がある。
化けい素,グラファイト等で作成されたダイス中に、PL
ZT磁器原料粉末を装入し、アルミナ製などのパンチで押
圧する、所謂、一軸加圧式ホットプレス法(米国特許3.
666.666;1972)が知られている。
部ヒーターを用いる均熱法等の問題から、得られる製品
の大きさに限度があり、また、パンチ,ダイス材との被
加圧体との反応も避け難く、さらに、生産性の点でも問
題があった。
圧ガスを用いる熱間静水圧プレス法(以下HIPという)
が知られ、出願人は先に、このHIPを利用したPbTi3、Pb
Nb2O6、PbTixZryO3+Nb2O5等の高密度圧電磁器の製造方
法を提案(特開昭58−182883号)した。
成した気孔を充分に除去することが困難であり、特に、
大きな気孔を除去することができず、光学用デバイスと
して要求される高い透明度と高密度を達成することが困
難であった。
方法として、PbO酸素雰囲気中で焼成する雰囲気焼成法
が知られているが、PbO蒸気圧の制御が困難であり、PbO
の蒸気圧が所定圧力より高いと、PLZT内部に過剰なPbO
が侵入して、PLZTを黄色に変色させてしまい、また、Pb
O蒸気圧が低いと、PbOの侵入は防止できるが、PbO内部
の気孔を除去することができず、安定した性状のPLZTを
得ることができなかった。
る高透明度でかつ無気孔化した透明高密度磁器を安定し
て得ることはできなかった。
に、PLZTの焼成を理論密度の97%以上の密度まで真空中
にて実施し、さらにHIP処理することによって、高透明
度でかつ無気孔化した透明高密度磁器が得られる旨提案
(特開昭62−105955号)した。
透明度、無気孔化の一層の向上とともに、これらを生産
性良く製造する方法が強く望まれている。
に長時間を要しており、例えば、常圧の焼成では60時間
以上、酸素あるいは減圧下の雰囲気で行なわれるホット
プレス法(以下HPという)は16時間以上を要し、また、
HPと常圧焼成、減圧と常圧焼成による多段焼成法でも、
60時間以上が必要であった。
理条件等はPLZTの組成によって適宜選定するが、高い光
透過率を満足するには、少なくとも常圧または真空中焼
成に5時間以上、HIPに5時間以上の合計10時間以上の
焼成時間が必要であり、経済性、作業性等の点からも改
良が望まれていた。
r,Tiの各酸化物を主成分とする極めて高い透明度と緻密
さを有するPLZTの製造方法を目的とし、さらに、該PLZT
を、焼成時間を短縮でき効率良く高透明度化、無気孔化
し、かつ安定して量産できるPLZTの製造方法を目的とし
ている。
透明高密度磁器(PLZT)を工業規模の量産に際し、最も
効率良く製造するために、焼成時間及びHIP処理時間と
もに2時間以内で完了させる方法を目的に、PLZTの組
成、各工程の温度条件、雰囲気等の最適条件を検討した
結果、特にHIP処理する際のPLZTの厚さが、透明度向上
の要因となるばかりか焼成時間、HIP処理時間の短縮に
寄与することを知見し、この発明を完成した。
分とする磁器成型体を、 1×10-2〜1×10-5Torrの真空中にて 1150℃〜1250℃、0.5〜2時間の範囲で焼成し、該焼成
体を1.5mm以下の厚さに加工して薄板となし、 さらに、溶融型酸化アルミニウム、溶融型酸化ジルコニ
ウム、溶融型酸化マグネシウムのうち少なくとも1種か
らなる粒径50μm〜3000μmの粉末を、密に充填した耐
熱容器内に、前記薄板を埋入したのち、 不活性ガスを圧力媒体とし500〜700kg/cm2、1050℃〜12
00℃、0.5〜2時間の範囲にてHIP処理することを特徴と
する透明高密度磁器の製造方法である。
過剰PbOの侵入が防止され、さらに、HIP処理により、PL
ZT内部の気孔をほぼ零とすることができる。
ZTを得るのに、焼成時間、HIP処理時間を従来方法と比
較して大幅に短縮できるため、省エネルギーによる経済
性、時間短縮による作業性の点でも優れ、極めて高い透
明度と緻密さを有する光学デバイス用磁器を安定して量
産できる。
は、PLZT厚み、0.2mm、測定波長0.633μm(ヘリウム・
ネオンレーザー)であり、散乱光、反射損失を含む条件
による。
類、すなわち必要とする電気光効果に応じて、下記の成
分組成を適宜選定でき、いずれの組成にも適用でき、同
様の効果が得られる。
する場合は上記式において x=0.087〜0.093 y/z=0.66/0.34〜0.64/0.36 の範囲にすることが好ましい。
1×10-2〜1×10-5Torrの真空中にて、1150℃〜1250
℃、0.5〜2時間の範囲で焼成して焼結体となす。
の侵入を防止するために必要であるが、後述するHIP処
理時の焼成体の厚さを1.5mm以下にすることによって得
られる効果より、焼成時の真空度、温度範囲、処理時間
を下記の如く設定することができる。
処理時間の短縮効果を得るための重要な要因とはならな
いが、焼成時の変形、後工程の加工性、生産性等を考慮
すると10mm〜50mmが好ましい。
好ましく、1×10-2Torrより低い真空度では、気孔発生
及び過剰PbOの侵入防止効果が得られず、1×10-5Torr
より高い真空度では、PLZTが還元されて変色して特性の
劣化を招来する。
に応じて焼成温度を1150℃〜1250℃の範囲に設定すれ
ば、0.5〜2時間の処理時間で光透過率等の所望の特性
を得ることができる。
済性、作業性の上で好ましくないばかりか、特に過度の
加熱及び長時間の焼成は、PbOの蒸発を招いてPLZTの特
性を不安定にする。
体を1.5mm以下の厚さに加工して薄板となす。
化ジルコニウム、酸化マグネシウムのうち少なくとも1
種からなる粒径50μm〜3000μmの粉末を密に充填した
耐熱容器内に埋入してHIP処理する。
って得られる効果は、後述する実施例において詳述する
如く、焼成時間とHIP処理時間を伴に短縮できることに
ある。
成体の厚みが1.5mmを越える場合は、所望の透明度を得
るために長時間の焼成を必要とする。
とは、焼成体の粒成長を抑制することができる。
粒径は0.5μm〜5μm程度となり、特に最適条件を選
定することにより、平均結晶粒径が0.5μm〜2μm程
度の製品を得ることができる。
必然的に高温度で、かつ長時間の焼成を必要とするた
め、最終製品での平均結晶粒径は5μmを超え通常、10
μm〜20μm程度となる。
如く、光シャッター等の特性に大きな影響を及ぼすこと
を確認した。
おいて、鮮明な文字をプリントするために各々のシャッ
ターの光量バラツキを1/50以下に抑えるよう要求されて
いる。
600DPIと向上するにつれ光シャッターの口径も例えば60
μm、30μmと小さくなり、各光シャッターを形成して
いる粒子の平均結晶粒径が大きい、すなわち、粒子の数
が少ないと各粒子の電気光学効果のばらつきによる影響
が大きく、光量バラツキを小さくする為には各光シャッ
ター毎に異なる電圧を印加する必要が生じる。
平均結晶粒径をシャッター口径の1/10以下にすることが
必要であることを確認した。
(脱粒)による影響が小さく加工しやすい。
に、焼成体から薄板への加工、取扱い等を考慮すると磁
器厚みは0.2mm〜1.5mmの範囲とすることが望ましく、特
に0.3mm〜1.0mmが望ましい。
することが多く、特に上記範囲内で最終製品厚さに近い
厚さに加工したのちHIP処理を施すことが、後工程の鏡
面研磨加工等を考慮すると生産性の上でも好ましい。
ら容易に浸透することがない緻密なものが望ましく、ま
た、容器の蓋は、該処理の準備段階において、炉内の空
気と雰囲気ガスとの置換を容易にするため、僅かに通気
性をもたせるようにして設ける。
ミニウム,酸化ジルコニウム,酸化マグネシウムが適し
ており、これらの溶融型(電融)酸化物は、前記の処理
温度範囲にて、化学的に充分安定しており、粗大結晶粒
及びその集合粒子粉末であるため、自身の焼結が進行せ
ず、純度も良好でPLZT等と容易には反応しない。
レス処理後に微粉化することなく、再使用可能で、かつ
工業的に容易に入手できる。
がゆっくりと進行し、また、取扱い中に飛散するのを防
止し、該プレス処理前の空気と圧力媒体ガスとの置換作
業を容易にする必要から、50μm以上の粒径を有するこ
とが望ましい。
容器内に密に充填しても、空隙が大きくなるため好まし
くない。
は、粗大粉の粒形が数mm程度であっても、理論上では可
能であるが、著しく粒径が異なると作業性の上で難点が
あり、3000μm以下が好ましい。
密に充填した耐熱容器内に形成体を埋入して実施するこ
とによってより一層安定した特性の磁器を得ることがで
きる。
不活性ガス望ましく、PLZTの組成中の酸素が蒸発するの
を防止するため、少量の酸素含有Arガスとするのもよ
い。
とによって得られる効果より、処理時の圧力、温度範
囲、諸理事管を下記の如く設定することができる。
/cm2、温度範囲を1050℃〜1200℃に設定すれば、0.5〜
2時間の処理時間にて所望の特性を得ることが可能であ
ることを確認した。特に、HIP処理時の焼成体の厚さを1
mm以下にすることにより、真空中焼結時間並びにHIP処
理時間をともに1時間以下とすることができる。
℃、1〜2時間程度の焼鈍を施すことにより、より安定
した特性を有する高透明度、高密度のPLZTが得られる。
したPLZT粉末を、3ton/cm2の加圧力にて、60φ×50mm寸
法の複数個の成形体を得た。
1hrの条件で焼成を行なった。
各寸法の薄板に加工したのち、平均粒径300μmの溶融
型酸化ジルコニウム粉末を密に充填したアルミナ製耐熱
容器内に埋入して、高温高圧炉に装入した。
1150℃、圧力600kg/cm2、1時間の条件で、HIP処理を施
した。
摩した透明磁器を得、633nmの波長を有するヘリウム−
ネオンレーザーにて透過率(前述条件で反射損失を含
む)を測定し、その結果を第1図に示す。
板)の厚さが1.5mm以下であれば、焼成時間、HIP時間と
もに1時間程度であっても、65%以上の高い光透過率の
PLZTを得ることができ、特に本実施例では69%と高い透
過率を得ることが可能である。
m3であり、理論密度7.80g/cm3に対し100%の高密度であ
ることが確認できた。
薄板から得られた最終製品の透過率がいずれま65%以上
となるよう、焼成時間を調整し、その結果を第2図に示
す。
を超えると焼成時間は非常に長くなり、厚さが5mmのも
のでは7時間、さらに厚さが20mmを超えると40時間以上
の極めて長時間の処理が必要となり、経済性、作業性等
を考慮すると、工業的規模の量産に際しては不向きであ
ることが明らかとなった。
種真空中で1200℃×1hrの条件で焼成を行なった。
実施例1と同様のHIP処理を施し、処理後の薄板から厚
さ0.2mmで両面を鏡面研摩した透明磁器を得、633nmの波
長を有するヘリウム−ネオンレーザーにて透過率(前述
条件で反射損失を含む)を測定し、その結果を第3図に
示す。
は、焼成時、1×10-2〜1×10-5Torrの真空度が必要で
あることが分かる。
mmのものと10mmのものを最終製品(両面を鏡面研摩した
のち厚さ0.2mm)の透過率がいずれも65%以上になるよ
う、焼成時間を調整し、それぞれ最終製品での平均粒径
を測定した。なお、(焼成時間はそれぞれ1時間と20時
間であった。
μm度であり、また、HIP処理時の厚さが10mmのものは
平均粒径が20〜30μm程度であった。これらの透明高密
度磁器をドット密度600DPI(シャッタ口径30μm)の光
プリンター用光シャッターアレイに配置し、同一条件に
て光量バラツキを測定したところ、HIP処理時の厚さが
0.5mmのものにおいては光量バラツキを1/50以下に抑え
ることができたが、HIP処理時の厚さが10mmのものは、
光量バラツキが約1/20程度と大きく現状の要求を満足す
ることができなかった。
ある。 第2図は試料の厚さと真空中焼成時間との関係を示すグ
ラフである。 第3図は焼成時の真空度と光透過率との関係を示すグラ
フである。
Claims (1)
- 【請求項1】鉛、ランタン、ジルコニウム、チタンの各
酸化物を主成分とする磁器成型体を、1×10-2〜1×10
-5Torrの真空中にて1150℃〜1250℃、0.5〜2時間の範
囲で焼成し、該焼成体を1.5mm以下の厚さに加工して薄
板となし、溶融型酸化アルミニウム、溶融型酸化ジルコ
ニウム、溶融型酸化マグネシウムのうち少なくとも1種
からなる粒径50μm〜3000μmの粉末を密に充填した耐
熱容器内に、前記薄板を埋入したのち、不活性ガスを圧
力媒体とし500〜700kg/cm2、1050℃〜1200℃、0.5〜2
時間の範囲にて熱間静水圧プレス処理することを特徴と
する透明高密度磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014481A JPH0818872B2 (ja) | 1989-02-02 | 1990-01-24 | 透明高密度磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-25474 | 1989-02-02 | ||
JP2547489 | 1989-02-02 | ||
JP2014481A JPH0818872B2 (ja) | 1989-02-02 | 1990-01-24 | 透明高密度磁器の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7091852A Division JP2632508B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 透明高密度磁器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03215360A JPH03215360A (ja) | 1991-09-20 |
JPH0818872B2 true JPH0818872B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=26350425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014481A Expired - Lifetime JPH0818872B2 (ja) | 1989-02-02 | 1990-01-24 | 透明高密度磁器の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0818872B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5983525B2 (ja) * | 2013-05-08 | 2016-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 透光性金属酸化物焼結体の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61145526A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光シヤツタ素子 |
JPS62105955A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-16 | 住友特殊金属株式会社 | 透明高密度磁器の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2014481A patent/JPH0818872B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
日本セラミックス協会編セラミック工学ハンドブック(1989.4.10)技報堂出版株式会社P.1979−1980 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03215360A (ja) | 1991-09-20 |
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