JPH11100278A - 複合セラミック焼結体の製造方法 - Google Patents

複合セラミック焼結体の製造方法

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JPH11100278A
JPH11100278A JP9299798A JP29979897A JPH11100278A JP H11100278 A JPH11100278 A JP H11100278A JP 9299798 A JP9299798 A JP 9299798A JP 29979897 A JP29979897 A JP 29979897A JP H11100278 A JPH11100278 A JP H11100278A
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ceramic
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Shinya Shiraishi
真也 白石
Yoshihiro Ohinata
義宏 大日向
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数種類のセラミック粉末を混合し成形した
後焼成するに際し、焼成に基づく焼結体の膨張率を低く
制御する。 【解決手段】 酸化亜鉛とアルミナの混合粉末を均一に
混合して成形されたセラミック成形体を焼成して複合セ
ラミック焼結体を製造する方法である。上記混合粉の一
部又は全部がこの混合粉を仮焼した仮焼粉末である。上
記混合粉の全部が仮焼粉末である場合、酸化亜鉛の組成
比がモル比で50.0±0.5%となるように酸化亜鉛
とアルミナが混合され、かつ前記混合粉を800〜12
00℃の温度で0.5時間以上仮焼する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数種類のセラミッ
ク粉末、特にZnO−Al23混合粉末を成形し、焼成
して得られる複合セラミック焼結体の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子材料の一つであるソフトフェ
ライトは主にMn−Zn系、Ni−Zn系に分類され、
透磁率の大きな磁性材料であることから高周波コイル、
ノイズフィルター等に用いられる。ソフトフェライトは
一般に原料の酸化物を混合し、仮焼し、造粒し、所望形
状に成形した後、焼成することにより製造される。焼成
にあたってソフトフェライト成形体はセラミックス製の
セッター(敷板)上に置かれ、複数枚のセッターは更に
まとめて棚板上に置かれる。このセッターには焼成中に
フェライト底面部のZn成分がセッターに移動してソフ
トフェライトの磁気特性を劣化させないように、アルミ
ナと酸化亜鉛が所定比で均一に混合・焼成された、Zn
Al24からなるセッターが用いられている(例えば特
開平5−3114)。
【0003】一方、近年この種の焼成に際して、セッタ
ーを用いないセッターレス化が進んでいる。セッターレ
スになった場合には、ソフトフェライト成形体が直接棚
板に置かれるため、棚板をZnAl24からなる焼結体
にする必要がある。しかし、このZnAl24からなる
焼結板は、強度が十分に高くなく、そのためセッターと
しては実用性があるが、より高い強度が要求される棚板
として用いた場合には、この棚板が焼成中に熱衝撃によ
って割れる恐れがある。この棚板の強度不足を補うため
に、成形に際して、金型内に先ず熱衝撃に強いアルミナ
又はムライトの厚いベース層を形成し、この上にZnO
とAl23の混合粉末を含む薄い上層を形成した後、プ
レス成形してこの成形体を焼成することにより、棚板を
製造することが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記成形体を焼
成した場合、上層ではZnOとAl23が反応してZn
Al24が生成されることにより、上層のZnAl24
からなる焼結体は成形時より膨張するが、厚いベース層
のアルミナ又はムライトからなる焼結体は成形時と比較
してわずかに収縮する。このため、厚いベース層によっ
て薄い上層がひび割れる恐れあり、上記二層構造の棚板
を実現することは不可能であった。本発明の目的は、複
数種類のセラミック粉末を混合し成形した後焼成するに
際し、焼成に基づく焼結体の膨張率を低く制御する複合
セラミック焼結体の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
複数種類のセラミック粉末を均一に混合して成形された
セラミック成形体を焼成して複合セラミック焼結体を製
造する方法において、上記複数種類のセラミック粉末の
混合粉の一部が上記混合粉を仮焼した仮焼粉末であるこ
とを特徴とする複合セラミック焼結体の製造方法であ
る。複数種類のセラミック粉末は焼成によって複合セラ
ミック焼結体となるときに膨張する傾向を示すが、仮焼
粉末はその反対に収縮する傾向を示す。従って仮焼粉末
による焼結体の収縮が複数種類のセラミック粉末による
焼結体の膨張を抑制するように作用するため、焼成に基
づく焼結体の膨張率を低く制御できる。請求項2に係る
発明は、請求項1に係る発明であって、複合種類のセラ
ミック粉末が酸化亜鉛とアルミナの混合粉末である製造
方法である。酸化亜鉛とアルミナの混合粉末はその焼結
体の膨張率が比較的高く、その仮焼粉末を混合するとそ
の膨張率の低減効果が顕著に現れる。
【0006】請求項3に係る発明は、複数種類のセラミ
ック粉末を均一に混合して成形されたセラミック成形体
を焼成して複合セラミック焼結体を製造する方法におい
て、上記複数種類のセラミック粉末が酸化亜鉛とアルミ
ナから構成された混合粉であって、その混合粉の全部が
上記混合粉を仮焼した仮焼粉末であり、酸化亜鉛の組成
比がモル比で50.0±0.5%となるように酸化亜鉛
とアルミナが混合され、かつ上記混合粉を800〜12
00℃の温度で0.5時間以上仮焼することを特徴とす
る複合セラミック焼結体の製造方法である。混合粉を酸
化亜鉛とアルミナから構成し、その混合粉の全部を仮焼
粉末とし、酸化亜鉛とアルミナを特定の組成比で混合
し、仮焼の温度及び時間を特定の値に設定することによ
り、膨張率の低減効果が顕著に現れる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の方法に用いられる複数種
類のセラミック粉末の混合粉はZnOとAl23の混合
粉末やFe23とZnOの混合粉末等が挙げられる。Z
nOとAl23は焼成により反応してZnAl24を生
成し、Fe23とZnOは焼成により反応してZnFe
24を生成する。これらの複合セラミック焼結体はその
成形体より体積膨張する。例えば複数種類のセラミック
粉末がZnO粉末とAl23粉末である場合、ZnOと
Al23との反応は約800℃で開始されて膨張が始
り、約1200℃で反応は最大となって、膨張率は約5
〜7%まで達する。その後、焼結が終了する1450℃
まで加熱すると僅かに収縮するが、最終的に焼結体は上
記最大膨張率のサイズに近似する。
【0008】請求項1に係る発明では複数種類のセラミ
ック粉末の混合粉の一部として仮焼粉末が使用される。
仮焼粉末は上記混合粉末を仮焼することにより作製され
る。混合粉がZnOとAl23からなる場合、仮焼粉末
は混合粉末を800〜1300℃で約2時間焼成して得
られる。800℃未満ではZnOとAl23が反応せず
1300℃を超えると仮焼後の粉砕が困難になる。仮焼
粉末は混合粉末に配合され、成形後の焼成時に収縮す
る。従って、仮焼粉末を除く混合粉末が焼成により膨張
しても、残りの仮焼粉末が焼成により収縮するため、混
合粉末の膨張が仮焼粉末の収縮により差引かれて、焼成
に基づく焼結体の膨張率が低く抑えられる。混合粉中に
占める仮焼粉末の割合は膨張率を抑える程度によって決
められる。ZnOとAl23の混合粉の場合、仮焼粉末
は約40重量%以上混合しないと膨張率の低減効果は現
れない。約90重量%で膨張率は約0%となる。複数種
類のセラミック粉末の混合粉と仮焼粉末とをそのまま混
合し、成形した後、焼成することもできるが、好ましく
は混合粉及び仮焼粉をそれぞれ所定の粒径を有するよう
に造粒した後、均一に混合する方法が採用される。この
ように造粒することにより均一な混合が可能になり、金
型に混合物を充填し易くなる。
【0009】請求項3に係る発明では、酸化亜鉛とアル
ミナから構成された混合粉の全部が上記混合粉を仮焼し
た仮焼粉末であり、酸化亜鉛の組成比がモル比で50.
0±0.5%、好ましくは50.0%となるように酸化
亜鉛とアルミナが混合され、かつ上記混合粉は800〜
1200℃、好ましくは1000〜1100℃の温度で
0.5時間以上仮焼される。酸化亜鉛の組成比がモル比
で50.5%を超える比率にした場合には、ZnOとA
23の焼成反応により生じたZnAl24からなる焼
結板の辺部が角部より速く焼結すること等に起因して、
歪んだ四角形の焼結板が製造され、商品価値が損われ
る。また上記組成比をモル比で49.5%未満にした場
合には、焼結体の組成むらや組成ずれを生じる。仮焼温
度が800℃未満ではZnOとAl23との反応が安定
しないためスピネル化が不十分となる。1200℃を超
える温度で仮焼した粉体を用いて、成形、焼成した場
合、1200℃で仮焼した粉体を用いて、成形、焼成し
た場合と比較して焼成収縮率がほとんど変動しない。仮
焼時間が0.5時間未満の場合には、スピネル化が不十
分となる。この仮焼時間は好ましくは0.5〜3時間、
より好ましくは1〜2時間である。
【0010】
【実施例】次に本発明の具体的態様を示すために、本発
明の実施例を比較例とともに説明する。 <実施例1> (a) 混合粉末の造粒 20リットルのポットミルに粉砕媒体として5kgのモ
ノボールをメディアとして用い、水10kgと粒径3μ
mのAl23粉末及び粒径1μmのZnO粉末を等モル
配合した混合粉10kgとを入れて混合して、スラリー
Aを調製した。このスラリーAにバインダと滑剤を添加
して24時間混合し、スプレドライヤ造粒機で噴霧乾燥
して、粒径50〜150μmの混合造粒粉末を得た。 (b) 混合造粒粉末の仮焼 上記(a)で得られた混合造粒粉末を電気炉により120
0℃で2時間仮焼した。生成した仮焼物の10kgを上
記ポットミルにて、モノボールをメディアとして用い、
水10kg及びバインダと滑剤とともに添加し、24時
間混合した後、スプレドライヤ造粒機で噴霧乾燥して、
粒径50〜100μmの混合造粒仮焼粉末を得た。 (c) 混合粉末及び仮焼粉末から焼結体の製造 上記(a)で得られた混合造粒粉末を8重量%と上記(b)で
得られた混合造粒仮焼粉末92重量%とを混合して合計
100重量%とした後、100mm×100mmの金型
に入れ、300kgf/cm2の圧力を加えて乾式プレ
ス成形した。これにより縦100mm、横100mm、
厚さ4mmの成形板を得た。この成形板を電気炉を用い
て1450℃の温度で2時間焼成して実施例1の焼結体
を作製した。
【0011】<実施例2>上記(a)で得られた混合造粒
粉末を50重量%と上記(b)で得られた混合造粒仮焼粉
末50重量%とからなる混合物を使用したことを除いて
は実質的に実施例1の方法を繰返して実施例2の焼結体
を作製した。 <比較例1>上記(a)で得られた混合造粒粉末を100
重量%(上記(b)で得られた混合造粒仮焼粉末0重量
%)使用したことを除いては実質的に実施例1の方法を
繰返して比較例1の焼結体を作製した。 <比較例2>上記(a)で得られた混合造粒粉末を70重
量%と上記(b)で得られた混合造粒仮焼粉末30重量%
とからなる混合物を使用したことを除いては実質的に実
施例1の方法を繰返して比較例2の焼結体を作製した。 <比較評価>実施例1,2及び比較例1,2の焼結体に
ついて、各サイズを測定して膨張率を求めた。その結果
を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】表1から明らかなように、仮焼粉末が30
重量%の比較例2は、仮焼粉末が0重量%の比較例1と
同じ膨張率を示した。これに対して仮焼粉末が50重量
%の実施例2は比較例1,2と比較して膨張率の減少が
見られ、特に仮焼粉末が92重量%の実施例1では膨張
率は0%であり、極めて低い膨張率になっていた。
【0014】<実施例3>上記(a)で得られた混合造粒
粉末のみを上記(b)と同一の電気炉で800℃で0.5
時間仮焼して混合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を
上記(c)と同一の金型を使用して乾式プレスし、焼成し
たことを除いては実質的に実施例1の方法を繰返して実
施例3の焼結体を作製した。 <実施例4>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で800℃で2時間仮焼して混合
造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一の
金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いては
実質的に実施例1の方法を繰返して実施例4の焼結体を
作製した。 <実施例5>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で800℃で3時間仮焼して混合
造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一の
金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いては
実質的に実施例1の方法を繰返して実施例5の焼結体を
作製した。
【0015】<実施例6>上記(a)で得られた混合造粒
粉末のみを上記(b)と同一の電気炉で800℃で4時間
仮焼して混合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記
(c)と同一の金型を使用して乾式プレスし、焼成したこ
とを除いては実質的に実施例1の方法を繰返して実施例
6の焼結体を作製した。 <実施例7>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で900℃で2時間仮焼して混合
造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一の
金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いては
実質的に実施例1の方法を繰返して実施例7の焼結体を
作製した。 <実施例8>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で1000℃で2時間仮焼して混
合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一
の金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いて
は実質的に実施例1の方法を繰返して実施例8の焼結体
を作製した。 <実施例9>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で1100℃で2時間仮焼して混
合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一
の金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いて
は実質的に実施例1の方法を繰返して実施例9の焼結体
を作製した。
【0016】<実施例10>上記(a)で得られた混合造
粒粉末のみを上記(b)と同一の電気炉で1200℃で2
時間仮焼して混合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を
上記(c)と同一の金型を使用して乾式プレスし、焼成し
たことを除いては実質的に実施例1の方法を繰返して実
施例10の焼結体を作製した。
【0017】<比較例3>上記(a)で得られた混合造粒
粉末のみを上記(b)と同一の電気炉で800℃で0.2
時間仮焼して混合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を
上記(c)と同一の金型を使用して乾式プレスし、焼成し
たことを除いては実質的に実施例1の方法を繰返して比
較例3の焼結体を作製した。 <比較例4>上記(a)で得られた混合造粒粉末のみを上
記(b)と同一の電気炉で1300℃で2時間仮焼して混
合造粒仮焼粉末を得た。この仮焼粉末を上記(c)と同一
の金型を使用して乾式プレスし、焼成したことを除いて
は実質的に実施例1の方法を繰返して比較例4の焼結体
を作製した。 <比較評価>実施例3〜10及び比較例3,4の焼結体
について、反応率(スピネル化率)と各サイズを測定し
て膨張率を求めた。その結果を表2に示す。表2におい
て、マイナス(−)の膨張率は焼結体が収縮したことを
示す。
【0018】
【表2】
【0019】表2から明らかなように、仮焼保持時間が
0.2時間と短い比較例3は6.0%と高い膨張率を示
した。これに対して仮焼保持時間が0.2時間と短い比
較例3は6.0%と高い膨張率を示した。また仮焼保持
時間が0.5時間以上である実施例3〜9は比較例3と
比較して膨張率の減少が見られ、特に実施例8,9,1
0では膨張率はマイナスの値、即ち収縮した値を示し
た。また比較例4に示すように、1300℃で仮焼した
ものは、1200℃で仮焼したものと膨張率(焼成収縮
率)に変化が見られず、1200℃を超えた温度で焼成
する必要がないといえる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数種類のセラミック粉末を混合し成形した後焼成するに
際し、複数種類のセラミック粉末の混合粉の一部がこの
混合粉を仮焼した仮焼粉末であるようにするか、又は混
合粉の全部がこの混合粉を仮焼した仮焼粉末であるよう
にすれば、焼成に基づく焼結体の膨張率を低く制御する
ことができる。従って、上層がZnAl4からな
り、その下の厚いベース層がアルミナ又はムライトから
なる焼結体を各層の膨張率又は収縮率を整合させてひび
割れを起すことなく製造することが可能となる。この結
果、ソフトフェライトの焼成がセッターレス化になった
場合に、ソフトフェライト成形体の焼成に際して、上記
二層構造の焼結体を棚板に用いれば、ソフトフェライト
の磁気特性を劣化させず、かつ熱衝撃で割れることのな
い高強度の棚板が得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数種類のセラミック粉末を均一に混合
    して成形されたセラミック成形体を焼成して複合セラミ
    ック焼結体を製造する方法において、 前記複数種類のセラミック粉末の混合粉の一部が前記混
    合粉を仮焼した仮焼粉末であることを特徴とする複合セ
    ラミック焼結体の製造方法。
  2. 【請求項2】 複合種類のセラミック粉末が酸化亜鉛と
    アルミナから構成された混合粉である請求項1記載の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 複数種類のセラミック粉末を均一に混合
    して成形されたセラミック成形体を焼成して複合セラミ
    ック焼結体を製造する方法において、 前記複数種類のセラミック粉末が酸化亜鉛とアルミナか
    ら構成された混合粉であって、その混合粉の全部が前記
    混合粉を仮焼した仮焼粉末であり、酸化亜鉛の組成比が
    モル比で50.0±0.5%となるように酸化亜鉛とア
    ルミナが混合され、かつ前記混合粉を800〜1200
    ℃の温度で0.5時間以上仮焼することを特徴とする複
    合セラミック焼結体の製造方法。
JP9299798A 1997-08-01 1997-10-31 複合セラミック焼結体の製造方法 Withdrawn JPH11100278A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037197A (ja) * 2009-09-25 2010-02-18 Murata Mfg Co Ltd ガラスセラミック基板の製造方法

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