JPS58182883A - 高密度圧電磁器の製造方法 - Google Patents
高密度圧電磁器の製造方法Info
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- JPS58182883A JPS58182883A JP57066907A JP6690782A JPS58182883A JP S58182883 A JPS58182883 A JP S58182883A JP 57066907 A JP57066907 A JP 57066907A JP 6690782 A JP6690782 A JP 6690782A JP S58182883 A JPS58182883 A JP S58182883A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead based oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/093—Forming inorganic materials
- H10N30/097—Forming inorganic materials by sintering
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】
この発明は、セラミックフィルター、光学用素子等に用
いられる高密度圧電磁器の製造方法に関する。
いられる高密度圧電磁器の製造方法に関する。
セラミックフィルター、特に１０ＭＨｚを越える高周波
数帯域を対象とするものにおいては、セラミックフィル
ターの厚さが１００μｍ以下であり、その（第 １ 頁
） ための加工に耐え得ること、フィルター製造工程におけ
る破損等による不良が発生しない程度の機械的強度を有
すること等の性質を有する必要がある。従って、磁器の
結晶粒界強度を向上させるため、磁器の焼結時に加圧工
程を加えることが一般的に行なわれている。
数帯域を対象とするものにおいては、セラミックフィル
ターの厚さが１００μｍ以下であり、その（第 １ 頁
） ための加工に耐え得ること、フィルター製造工程におけ
る破損等による不良が発生しない程度の機械的強度を有
すること等の性質を有する必要がある。従って、磁器の
結晶粒界強度を向上させるため、磁器の焼結時に加圧工
程を加えることが一般的に行なわれている。
光学用素子にあっては、光の散乱原因となる磁器内部の
空孔を除去しなければならず、この製造工程においても
焼結時の加圧工程が不可欠となって＾る。
空孔を除去しなければならず、この製造工程においても
焼結時の加圧工程が不可欠となって＾る。
かかる圧電磁器を得る方法として、酸化アルミニウム、
炭化硅素、グラファイト等で作製されたダイ中ば上記磁
器の原料を挿入し、アルミナ等のパンチで押圧する、い
わゆる−軸加工式ホットプレス法が知られている。しか
し、この方法は、ダイ、パンチの高温強度や外部ヒータ
を用いることによる均熱性等の問題から、成品の大きさ
に制限があり、直径５０謳程度が製造しやすい大きさの
上限となっている。また、パンチ、ダイス材と被加圧体
の反応も避は難い欠点である。
炭化硅素、グラファイト等で作製されたダイ中ば上記磁
器の原料を挿入し、アルミナ等のパンチで押圧する、い
わゆる−軸加工式ホットプレス法が知られている。しか
し、この方法は、ダイ、パンチの高温強度や外部ヒータ
を用いることによる均熱性等の問題から、成品の大きさ
に制限があり、直径５０謳程度が製造しやすい大きさの
上限となっている。また、パンチ、ダイス材と被加圧体
の反応も避は難い欠点である。
（第 ２頁）
そこで、最近、高密度酸化物の製造に、圧力媒体として
高温高圧ガスを用いた熱間静水圧成形方法（以下ＨＩＰ
方法と略す）が適用されはじめてきた。このＨＩＰ方法
には、所定の成分比に配合された原料粉末、あるいは仮
焼した後に微粉砕した原料粉末を、白金、ガラス等を用
いた密封容器に真空封入し、加圧焼結せしめる方法と、
予め所定の形状に成形して大気圧中で焼結し、その密度
が理崗密度の９２〜９５チ以上となるようにする一次工
程と、これに続く高温高圧ガス雰囲気中での二次焼結工
程（この場合は密封容器を必要としない）からなる、２
つの方法がある。
高温高圧ガスを用いた熱間静水圧成形方法（以下ＨＩＰ
方法と略す）が適用されはじめてきた。このＨＩＰ方法
には、所定の成分比に配合された原料粉末、あるいは仮
焼した後に微粉砕した原料粉末を、白金、ガラス等を用
いた密封容器に真空封入し、加圧焼結せしめる方法と、
予め所定の形状に成形して大気圧中で焼結し、その密度
が理崗密度の９２〜９５チ以上となるようにする一次工
程と、これに続く高温高圧ガス雰囲気中での二次焼結工
程（この場合は密封容器を必要としない）からなる、２
つの方法がある。
このうち前者の方法は、容器の製作に要するコストの問
題、容器等による汚染の問題があり、量産化に不適な方
法である。しかし、後者の方法には以下のような利点が
ある。
題、容器等による汚染の問題があり、量産化に不適な方
法である。しかし、後者の方法には以下のような利点が
ある。
すなわち、ダイス、パンチを用いる必要がなく、これら
の材質の高温における強度上の制限による加圧力の上限
並びに大きさの制限がなくなり、また容器および圧力媒
体から不純物が混入することかないため、品質並びに生
産性においてすぐれた方法であると言える。
の材質の高温における強度上の制限による加圧力の上限
並びに大きさの制限がなくなり、また容器および圧力媒
体から不純物が混入することかないため、品質並びに生
産性においてすぐれた方法であると言える。
しかし、この場合チタン酸ジルコン酸鉛磁器のように、
高温において酸化鉛の蒸気圧が高く、不活性ガス中で酸
素が離脱し易い、すなわち還元され易く、圧１を磁器を
処理する場合には、磁器体が直接高温高圧のアルゴンガ
ス等の不活性ガスに暴されるため、酸化鉛の蒸発等を防
止する必要がある。
高温において酸化鉛の蒸気圧が高く、不活性ガス中で酸
素が離脱し易い、すなわち還元され易く、圧１を磁器を
処理する場合には、磁器体が直接高温高圧のアルゴンガ
ス等の不活性ガスに暴されるため、酸化鉛の蒸発等を防
止する必要がある。
かかるＨＩＰ方法の改良方法として、特開昭５４−７３
５８９号公報に記載される如く、酸化鉛を含む磁器体か
らの成分蒸発９酸素の離脱を防ぐために、酸化鉛と当該
磁器を構成する他の酸化物との混合粉末を、当該磁器の
周囲に充填する方法が提案されている。
５８９号公報に記載される如く、酸化鉛を含む磁器体か
らの成分蒸発９酸素の離脱を防ぐために、酸化鉛と当該
磁器を構成する他の酸化物との混合粉末を、当該磁器の
周囲に充填する方法が提案されている。
ところが、ＨＩＰ処理は上記磁器の一次焼結温度かある
いはそれよりたかだか２００℃低い程度の温度で実施さ
れるため、充填に用いた上記の酸化鉛を含む粉末層も焼
成が進行して収縮を起し、塊状になる傾向がある。
いはそれよりたかだか２００℃低い程度の温度で実施さ
れるため、充填に用いた上記の酸化鉛を含む粉末層も焼
成が進行して収縮を起し、塊状になる傾向がある。
従って、ＨＩＰ処理中に往々にして密に充填したはずの
粉末層中に大きな割れ目が発生し、外部の不活性ガスと
の対流の通路になり、所期の目的を達成できなくなる。
粉末層中に大きな割れ目が発生し、外部の不活性ガスと
の対流の通路になり、所期の目的を達成できなくなる。
この発明は、かかる現状に鑑み、上述した密封容器を用
いない後者のＨＩＰ方法において、磁器体からの酸化鉛
の蒸発、酸素の離脱を防ぎ、良好な圧電磁器を得るため
の製造方法を提案するものである。
いない後者のＨＩＰ方法において、磁器体からの酸化鉛
の蒸発、酸素の離脱を防ぎ、良好な圧電磁器を得るため
の製造方法を提案するものである。
すなわち、この発明は、酸化鉛を含有する圧電ずみ器を
、理論密度の９２％以上の密度まで大気圧中で焼成し、
この焼成体を耐熱容器内に入れ、粒径が５０〜３０００
μｍの溶融型の酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウムのうち少なくとも１種からなる粉末体
を、上記焼成体が埋入されるように耐熱容器内に密に充
填し、高温、高圧の不活性ガス雰囲気中で熱間静水圧成
形することを要旨とする高密度圧電磁器の製造方法であ
る。
、理論密度の９２％以上の密度まで大気圧中で焼成し、
この焼成体を耐熱容器内に入れ、粒径が５０〜３０００
μｍの溶融型の酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウムのうち少なくとも１種からなる粉末体
を、上記焼成体が埋入されるように耐熱容器内に密に充
填し、高温、高圧の不活性ガス雰囲気中で熱間静水圧成
形することを要旨とする高密度圧電磁器の製造方法であ
る。
以下にこの発明方法を具体的に説明する。
まず、発明方法の対象となる酸化鉛を含有する圧電磁器
の具体例を示すと、 ＰｂＴ ｉ Ｏｓ 、 Ｐ ｂ
Ｎｂ＊Ｏａ。
の具体例を示すと、 ＰｂＴ ｉ Ｏｓ 、 Ｐ ｂ
Ｎｂ＊Ｏａ。
ＰｂＴｌ Ｘ ＺｒＹｏｓ ＋ Ｎｂ！ｏ、。
Ｐ ｂ （Ｚｎ 、 Ｎ ｉ ＃ Ｎｂ ） ｚ Ｔｉ
ｘｚｒ ｙＯｓ ＋Ｍｎ ＯｅＰｂ Ｃ（Ｚｎ３／４
Ｎｉｌ／４ ）１／３ Ｎｂ ２／３ ） ｚ Ｔｉ
Ｘ Ｚｒ ＹＯｓ ＋ＭｎＯ等がある。
ｘｚｒ ｙＯｓ ＋Ｍｎ ＯｅＰｂ Ｃ（Ｚｎ３／４
Ｎｉｌ／４ ）１／３ Ｎｂ ２／３ ） ｚ Ｔｉ
Ｘ Ｚｒ ＹＯｓ ＋ＭｎＯ等がある。
上記の酸化鉛を含有する圧電磁器を理論密度の９２％以
上の密度まで大気圧中で焼成して焼成体となす。
上の密度まで大気圧中で焼成して焼成体となす。
次いで、その表面を通して容易に不活性ガスが浸透でき
ない緻密な耐熱容器に、上記焼成体を挿入する。
ない緻密な耐熱容器に、上記焼成体を挿入する。
この容器内の空隙に、粒径が５０〜３０００μｍの溶融
型酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウムの１種又は２種以上の粉末体を密に充填し、焼成体
をこの粉末体内に埋入させる。
型酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウムの１種又は２種以上の粉末体を密に充填し、焼成体
をこの粉末体内に埋入させる。
さらに、わずかの通気性をもつように隙間を設けて耐熱
容器に蓋をする。この隙間はＨＩＰ処理工程における準
備段階でＨＩＰ炉内の空気と不活性ガスとの置換作業を
容易にするためのものである。
容器に蓋をする。この隙間はＨＩＰ処理工程における準
備段階でＨＩＰ炉内の空気と不活性ガスとの置換作業を
容易にするためのものである。
以上の準備ののち、ＨＩＰ処理を行なう。このような構
成とすることによって、高温のＨＩＰ工程において、磁
器表面から発した酸化鉛蒸気は不活性ガスに較べて重い
ため、容器内に閉じ込められ、しかも磁器周囲は化学的
に安定な上記粉末体の酸化物で密に包囲されているため
、不活性ガスとの対流が起り難く、酸化鉛及び酸素の離
脱が極めて微少となり、均一な高密度の磁器を製造する
ことができる。
成とすることによって、高温のＨＩＰ工程において、磁
器表面から発した酸化鉛蒸気は不活性ガスに較べて重い
ため、容器内に閉じ込められ、しかも磁器周囲は化学的
に安定な上記粉末体の酸化物で密に包囲されているため
、不活性ガスとの対流が起り難く、酸化鉛及び酸素の離
脱が極めて微少となり、均一な高密度の磁器を製造する
ことができる。
この発明において、充填する粉末体に上記した溶融（電
融）酸化物を使用した理由は、当該磁器のＨＩＰ処理温
度範囲では十分に化学的に安定しており、粗大結晶粒及
びその集合した粒子の粉末であって粉体自身の焼結が進
行せず、純度もある程度の良好であって磁器等と容易に
反応せず、また、粒子の内部にはほとんど空孔等がない
ためＨＩＰ処理後に微粉化することがなく繰返して使用
可能なこと、容易に工業的に入手できるものであるため
である。
融）酸化物を使用した理由は、当該磁器のＨＩＰ処理温
度範囲では十分に化学的に安定しており、粗大結晶粒及
びその集合した粒子の粉末であって粉体自身の焼結が進
行せず、純度もある程度の良好であって磁器等と容易に
反応せず、また、粒子の内部にはほとんど空孔等がない
ためＨＩＰ処理後に微粉化することがなく繰返して使用
可能なこと、容易に工業的に入手できるものであるため
である。
上述の酸化物であっても微粉体となると焼結がゆっくり
ではあるが進行するため、耐熱容器に充填する粉末体の
粒径には下限が存在し、取扱い作業中の粉末体の飛散防
止、ＨＩＰ処理準備段階での空気と不活性ガスとの置換
の容易性から、その粒径は経験的に５０μｍ以上が望ま
しい。また、粒径が大きくなり過ぎると密に充填しても
気孔率が大きく、所期の目的には適さない。ただし微細
粉と粗大粉を適宜に混合して用いる場合には最大粒径が
数謳以上であっても理論的には可能であるが、著しく粒
径が異なる場合は作業性に難点があり、上限は３０００
μｍが好ましい。
ではあるが進行するため、耐熱容器に充填する粉末体の
粒径には下限が存在し、取扱い作業中の粉末体の飛散防
止、ＨＩＰ処理準備段階での空気と不活性ガスとの置換
の容易性から、その粒径は経験的に５０μｍ以上が望ま
しい。また、粒径が大きくなり過ぎると密に充填しても
気孔率が大きく、所期の目的には適さない。ただし微細
粉と粗大粉を適宜に混合して用いる場合には最大粒径が
数謳以上であっても理論的には可能であるが、著しく粒
径が異なる場合は作業性に難点があり、上限は３０００
μｍが好ましい。
次にこの発明による実施例をチタン酸ジルコン酸鉛磁器
の場合について説明する。
の場合について説明する。
純度９９．５％の酸化鉛１００モルチ、純度９９．９
％の酸化チタン５２モル悌、純度９９．２％の酸化ジル
コニウム４８モル係、及び五酸化ニオ１５七ルチを配合
したもの、すなわち、Ｐｂ Ｚｒ Ｏ，４８・Ｔ ｌ
Ｏ，５２０ｓ ＋ ５ｍｏｌ’％Ｎｂ＊ ０６をボール
ミルで約１０時間湿式混合した。
％の酸化チタン５２モル悌、純度９９．２％の酸化ジル
コニウム４８モル係、及び五酸化ニオ１５七ルチを配合
したもの、すなわち、Ｐｂ Ｚｒ Ｏ，４８・Ｔ ｌ
Ｏ，５２０ｓ ＋ ５ｍｏｌ’％Ｎｂ＊ ０６をボール
ミルで約１０時間湿式混合した。
このスラリーをボールミルから取出し、熱風にて乾燥さ
せたのち、９００°Ｃの温度で２時間の仮焼を行ない、
再びボールミルで約２０時間の湿式粉砕し、粒径が約０
．９μｍの粉体となした。
せたのち、９００°Ｃの温度で２時間の仮焼を行ない、
再びボールミルで約２０時間の湿式粉砕し、粒径が約０
．９μｍの粉体となした。
次いでこの粉砕粉にバインダーとして約２％のポリビニ
ルアルコールを加え、２８メツシユのクシを用いて整粒
したのち、加圧力３０００ ＶＧ−にて寸法２０ｘ２０
ｘ１０脇に加圧成形し、１１５０〜１２００°Ｃの酸素
雰囲気中で焼結した。
ルアルコールを加え、２８メツシユのクシを用いて整粒
したのち、加圧力３０００ ＶＧ−にて寸法２０ｘ２０
ｘ１０脇に加圧成形し、１１５０〜１２００°Ｃの酸素
雰囲気中で焼結した。
この焼結体１０個を直径５０襲、高さ４０態のアルミナ
製容器に装入し、この耐熱容器と焼結体との空間に、第
１表に示す種々の粉末体を密に充填し、アルミナ製の蓋
を施し、高温高圧容器内に設置した。
製容器に装入し、この耐熱容器と焼結体との空間に、第
１表に示す種々の粉末体を密に充填し、アルミナ製の蓋
を施し、高温高圧容器内に設置した。
ＨＩＰ処理は温度１１００”Ｃ，圧力６００に？／ｉの
アルゴン雰囲気中で１時間行った。ＨＩＰ処理後の各磁
器の密度と絶縁抵抗値を測定した。その結果は第１表に
合せて示す。なお、試料Ａ１〜４は本発明方法による実
施例であり、＆Ｌ５は比較方法によるものである。
アルゴン雰囲気中で１時間行った。ＨＩＰ処理後の各磁
器の密度と絶縁抵抗値を測定した。その結果は第１表に
合せて示す。なお、試料Ａ１〜４は本発明方法による実
施例であり、＆Ｌ５は比較方法によるものである。
結果から明らかなように、この発明による圧電磁器は、
高密度であり絶縁抵抗もすぐれており、ＨＩＰ処理中に
おける酸化鉛、酸素の離脱が十分に防止されすぐれた磁
器が得られたことがわかる。
高密度であり絶縁抵抗もすぐれており、ＨＩＰ処理中に
おける酸化鉛、酸素の離脱が十分に防止されすぐれた磁
器が得られたことがわかる。
第 １ 表
Claims (1)
- １ 酸化鉛を含有する圧電磁器を、理論密度の９２チ以
上の密度まで大気圧中で焼成し、この焼成体を耐熱容器
内に入れ、粒径が５０〜３０００μｍの溶融型酸化アル
ミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムのうち
少なくとも１種からなる粉末体を、上記焼成体が埋入さ
れるように耐熱容器内に密に充填し、高温、高圧の不活
性ガス雰囲気中で熱間静水圧成形することを特徴とする
高密度圧電磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066907A JPS6054795B2 (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高密度圧電磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066907A JPS6054795B2 (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高密度圧電磁器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182883A true JPS58182883A (ja) | 1983-10-25 |
| JPS6054795B2 JPS6054795B2 (ja) | 1985-12-02 |
Family
ID=13329491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57066907A Expired JPS6054795B2 (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高密度圧電磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054795B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0381524A2 (en) * | 1989-02-02 | 1990-08-08 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Method of manufacturing transparent high density ceramic material |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100689U (ja) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | ||
| JPH01176791U (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-18 |
-
1982
- 1982-04-20 JP JP57066907A patent/JPS6054795B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0381524A2 (en) * | 1989-02-02 | 1990-08-08 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Method of manufacturing transparent high density ceramic material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054795B2 (ja) | 1985-12-02 |
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