JPS59232966A - 導電性ジルコニア質焼結体 - Google Patents
導電性ジルコニア質焼結体Info
- Publication number
- JPS59232966A JPS59232966A JP58102882A JP10288283A JPS59232966A JP S59232966 A JPS59232966 A JP S59232966A JP 58102882 A JP58102882 A JP 58102882A JP 10288283 A JP10288283 A JP 10288283A JP S59232966 A JPS59232966 A JP S59232966A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- zirconia
- present
- conductivity
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Conductive Materials (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】
本発明は導電性を有するジルコニア質焼結体、さらに詳
しくは低温部での電気伝導を向上せしめたジルコニア質
焼結体に関するものである。
しくは低温部での電気伝導を向上せしめたジルコニア質
焼結体に関するものである。
電気材料のなかで導電性を有するセラミックスの１つと
してジルコニアがあり、固体電解質、電極など広く利用
されている。
してジルコニアがあり、固体電解質、電極など広く利用
されている。
このジルコニアをはじめとしてセラミックスからなる導
電体は一般に導電機構がイオン伝導によるものであるた
め高温においては導電率が大きくなるが、低温部におい
ては下がる傾向を示す。
電体は一般に導電機構がイオン伝導によるものであるた
め高温においては導電率が大きくなるが、低温部におい
ては下がる傾向を示す。
従って、ジルコニアなどの高融点をもつ導電体を一つの
用途として発熱体として用いるような場合には、高温例
えば１１００℃以上といったような高温部における発熱
体としては適しているものであるが、低温部例えば８０
０℃以下とかの低温部においても高い導電性をもつもの
として有効なものはあまり見い出されていないのが実状
である。
用途として発熱体として用いるような場合には、高温例
えば１１００℃以上といったような高温部における発熱
体としては適しているものであるが、低温部例えば８０
０℃以下とかの低温部においても高い導電性をもつもの
として有効なものはあまり見い出されていないのが実状
である。
即ち、ジルコニアにおいて、安定化ジルコニアで高温導
電性を測定したデータは多数報告されているが、低温部
でも高い導電性を示すものは殆んど見い出されていない
し、一方正方晶系ジルコニアで９００℃乃至１０００℃
程度までの低温部における測定データとして比較的良い
電導率を示したものも報告されているが、高温まで連続
的使用は１１００℃近くにおける変態を起こすため使用
しにくいものである。
電性を測定したデータは多数報告されているが、低温部
でも高い導電性を示すものは殆んど見い出されていない
し、一方正方晶系ジルコニアで９００℃乃至１０００℃
程度までの低温部における測定データとして比較的良い
電導率を示したものも報告されているが、高温まで連続
的使用は１１００℃近くにおける変態を起こすため使用
しにくいものである。
本発明はこれらの点に鑑み、低温部でも高い導電率を示
す安定化ジルコニアからなる焼結体を開発すべく種々研
究された結果として見い出されたものである。
す安定化ジルコニアからなる焼結体を開発すべく種々研
究された結果として見い出されたものである。
即ち、本発明はモル％で、安定化ジルコニア４０−９５
％とＣｒ２０，６０〜５％から本質的になることを特徴
とするジルコニア質導電性焼結体を要旨とするものであ
る。
％とＣｒ２０，６０〜５％から本質的になることを特徴
とするジルコニア質導電性焼結体を要旨とするものであ
る。
本発明において、ジルコニアは低温部からの導電性を利
用し、かつ変態域を経て高温部においてまでの用途に用
いるものであるため安定化ジルコニアである必要がある
。
用し、かつ変態域を経て高温部においてまでの用途に用
いるものであるため安定化ジルコニアである必要がある
。
安定化ジルコニアは、ＭｇＯ，Ｃａｂ、 Ｖ２０３ 、
Ｃｅ、０など通常使用される安定化材により安定化され
ていればよく、通常これらの安定化材の割合はモル％で
Ｚｒ０２９４〜８８％に対して６〜１２％程度が適当で
、安定化ジルコニアとするには予め安定化したジルコニ
アとして後述するＣｒ２０３との配合に供しても、戒は
Ｃｒ２Ｏ３を含めた安定化材及びジルコニアからなる原
料を同時に焼結に供するようにして形成させることでも
よい。
Ｃｅ、０など通常使用される安定化材により安定化され
ていればよく、通常これらの安定化材の割合はモル％で
Ｚｒ０２９４〜８８％に対して６〜１２％程度が適当で
、安定化ジルコニアとするには予め安定化したジルコニ
アとして後述するＣｒ２０３との配合に供しても、戒は
Ｃｒ２Ｏ３を含めた安定化材及びジルコニアからなる原
料を同時に焼結に供するようにして形成させることでも
よい。
本発明においては焼結体中にＣｒ２０３を存在せしめる
ことが特徴であり、これらの割合はモル％で安定化材を
含めた安定化ジルコニア４０〜９５％に対して６０〜５
％である。
ことが特徴であり、これらの割合はモル％で安定化材を
含めた安定化ジルコニア４０〜９５％に対して６０〜５
％である。
Ｃｒ２０３の導入は通常酸化物として配合することが適
当であるが、焼成によりＣｒ２０３となるものを使うこ
とも可能である。
当であるが、焼成によりＣｒ２０３となるものを使うこ
とも可能である。
本発明において、安定化ジルコニアとＣｒ２Ｏ３の割合
は上述の範囲であるが、これはＣｒ２０３が多すぎると
相対的にジルコニアに固溶するクロミアが増えるなど安
定化ジルコニア自体の構造に変化を生じ、安定化ジルコ
ニアの特質を損なうことになるばかりか電導性において
も寄与しないなどのためであり、一方Ｃｒ２０３が少な
すぎると所期の低温部での導電性の向上という目的を殆
んど達成出来なくなるなどのためである。
は上述の範囲であるが、これはＣｒ２０３が多すぎると
相対的にジルコニアに固溶するクロミアが増えるなど安
定化ジルコニア自体の構造に変化を生じ、安定化ジルコ
ニアの特質を損なうことになるばかりか電導性において
も寄与しないなどのためであり、一方Ｃｒ２０３が少な
すぎると所期の低温部での導電性の向上という目的を殆
んど達成出来なくなるなどのためである。
このような割合においても後述するデータで分る如く、
特に使用目的に応じて使い分けすることが望ましいので
あり、温度による電導率の上昇の３− 程度を考慮することが適切である。
特に使用目的に応じて使い分けすることが望ましいので
あり、温度による電導率の上昇の３− 程度を考慮することが適切である。
即ち、本発明の焼結体はＣｒ２’ ０３を添加しないも
のと対比して常温付近での電気伝導は殆んど変化がない
が、温度が上昇すると急激に導電率が上昇するからであ
り、この点はさらにＣｒ２０３の割合が２５モル％より
多（なると８００℃程度までの低温部の広い範囲はゾ全
域にわたり絶対値とともに顕著に向上するからである。
のと対比して常温付近での電気伝導は殆んど変化がない
が、温度が上昇すると急激に導電率が上昇するからであ
り、この点はさらにＣｒ２０３の割合が２５モル％より
多（なると８００℃程度までの低温部の広い範囲はゾ全
域にわたり絶対値とともに顕著に向上するからである。
従って、本発明としては用途に応じてＣｒ２０３の割合
が６０〜３５モル％と３５〜５モル％程度で、それぞれ
使い分けることが適切であり、Ｃｒ２Ｏ３のより望まし
い範囲は５〜５０％である。
が６０〜３５モル％と３５〜５モル％程度で、それぞれ
使い分けることが適切であり、Ｃｒ２Ｏ３のより望まし
い範囲は５〜５０％である。
本発明において安定化ジルコニアとＣｒ２０３成分以外
の成分、例えばＴｉＯ２、ＩＩｆ０２ 、 Ｌａ２０３
。
の成分、例えばＴｉＯ２、ＩＩｆ０２ 、 Ｌａ２０３
。
Ｒｕ０２などの添加は本発明の目的と効果を損なわない
程度において勿論差支えないが、可及的少量にとどめる
にこしたことはない。
程度において勿論差支えないが、可及的少量にとどめる
にこしたことはない。
本発明の焼結体は、各成分をもたらす原料を十分調合し
、所期の電気伝導率を有するとともに使用に供しうる強
度を備えたものとして得られなけ４− ればならないが、特殊な手段は特に必要なく、例えば１
４００℃以上の温度でのホットプレス、常圧焼結、また
はＨＩＰにより容易に得ることが可能である。
、所期の電気伝導率を有するとともに使用に供しうる強
度を備えたものとして得られなけ４− ればならないが、特殊な手段は特に必要なく、例えば１
４００℃以上の温度でのホットプレス、常圧焼結、また
はＨＩＰにより容易に得ることが可能である。
このようにして得られる本発明導電体は、安定化ジルコ
ニアだけからなるものに比べて、広い範囲の低温度域に
おいて特に４００℃程度以上ではＣｒ２Ｏ，量に関係な
く、またＣｒ２０３量が多ければほぼ全範囲の低温度域
において、２桁程度乃至それ以上の導電率の向上が可能
であり、これらを発熱体として使用しても最初に補助ヒ
ーターで少くとも少々加熱すれば、場合によっては補助
ヒーターなしての使用も可能となるなど実用的な価値は
大きいものである。
ニアだけからなるものに比べて、広い範囲の低温度域に
おいて特に４００℃程度以上ではＣｒ２Ｏ，量に関係な
く、またＣｒ２０３量が多ければほぼ全範囲の低温度域
において、２桁程度乃至それ以上の導電率の向上が可能
であり、これらを発熱体として使用しても最初に補助ヒ
ーターで少くとも少々加熱すれば、場合によっては補助
ヒーターなしての使用も可能となるなど実用的な価値は
大きいものである。
実施例
ジルコニア粉末（純度９９．５％以上、３２５メツシユ
以下）、酸化イツトリウム（Ｙ２０ａ ）′ＰＤ末（純
度９！３．５％以上、３２５メツシユ以下）及び酸化ク
ロム（Ｃｒ２ ｏ３ ）粉末（純度９９．５％以上、３
２５メツシユ以下）を、第１表に示す如き所定量に調整
した粉末をポリエチレン製のビン内で粉砕媒体としての
アルミナ玉石の存在下にてエタノールを加えて湿式混合
したあと、アルミナ玉石を分難除去したものを乾燥して
焼結用原料とした。
以下）、酸化イツトリウム（Ｙ２０ａ ）′ＰＤ末（純
度９！３．５％以上、３２５メツシユ以下）及び酸化ク
ロム（Ｃｒ２ ｏ３ ）粉末（純度９９．５％以上、３
２５メツシユ以下）を、第１表に示す如き所定量に調整
した粉末をポリエチレン製のビン内で粉砕媒体としての
アルミナ玉石の存在下にてエタノールを加えて湿式混合
したあと、アルミナ玉石を分難除去したものを乾燥して
焼結用原料とした。
第 １ 表 （モル％）
Ｚｒ０２ Ｙ２０３ Ｃｒ２０３Ａ−１０
８３，４７，３９，３ Ａ −３０６６，２５，８２８，０ Ａ−５０５０，５７４，／１３ ４５．０Ａ−００
１，９５８，０５０ このようにして得た粉末をカーボンモールド（直径２０
ｍｍφ） ニ入れ、３２０ ｋｇ／ｃｎｆ（７）圧力で
第２表に示す温度、時間の条件でホットプレスした。
８３，４７，３９，３ Ａ −３０６６，２５，８２８，０ Ａ−５０５０，５７４，／１３ ４５．０Ａ−００
１，９５８，０５０ このようにして得た粉末をカーボンモールド（直径２０
ｍｍφ） ニ入れ、３２０ ｋｇ／ｃｎｆ（７）圧力で
第２表に示す温度、時間の条件でホットプレスした。
第 ２ 表
最高温度（’Ｃ） 保持時間（分）
Ａ−１０１４５０１，０
Ａ、−３０１４５０１０
Ａ −５０１４５０１０
Ａ−０１４５０３０
ついで得られた焼結体の電気伝導（σ）を絶縁抵７−
抗計により測定した電気抵抗（Ω）を基にし、式で換算
した結果を第１図にｌｏｇσと絶対温度Ｔの逆数（１０
００／Ｔ）としてプロットした。
した結果を第１図にｌｏｇσと絶対温度Ｔの逆数（１０
００／Ｔ）としてプロットした。
（注）定数には、Ａ−１０では１３．４！ｌ］、 Ａ−
３０では＋１．０８． Ａ−５０では１１．．０３．
Ａ −０では１２．４３である。
３０では＋１．０８． Ａ−５０では１１．．０３．
Ａ −０では１２．４３である。
尚、それぞれの試料についてのこれらの電気伝導σの値
を概略比較した結果を第３表に示す。
を概略比較した結果を第３表に示す。
第 ３ 表
室温 ３００°０８００℃
Ａ−１０２Ｘ１０−’ ９Ｘ１０−’ ５Ｘ１．Ｏ
−’Ａ −３０１Ｘ１０−９８Ｘ１０″″２Ｘ］Ｏ””
Ａ−５０２Ｘ１０−’ ２×１０−’ ６Ｘ１０−
３Ａ −０３Ｘ１０−” ２Ｘ１．Ｏ−’ ｌＸｌ
０−’
−’Ａ −３０１Ｘ１０−９８Ｘ１０″″２Ｘ］Ｏ””
Ａ−５０２Ｘ１０−’ ２×１０−’ ６Ｘ１０−
３Ａ −０３Ｘ１０−” ２Ｘ１．Ｏ−’ ｌＸｌ
０−’
第１図は、本発明による焼結体の温度と電気伝導の関係
を示す図面である。 −８−ゝ−
を示す図面である。 −８−ゝ−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 モル％で、安定化ジルコニア４０〜９５％とＣｒ
２Ｏ＋６０〜５％から本質的になることを特徴とするジ
ルコニア質導電性焼結体 ２、安定化ジルコニア４０〜６５％、Ｃｒ２０３６０〜
３５％からなる８００°Ｃ以下で高い導電性を有する特
許請求の範囲第１項記載の焼結体３、安定化ジルコニア
６５〜９５％、Ｃｒ２０３３５〜５％からなる４００℃
以上で高い導電性を有する特許請求の範囲第１項記載の
焼結体
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102882A JPS59232966A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 導電性ジルコニア質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102882A JPS59232966A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 導電性ジルコニア質焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232966A true JPS59232966A (ja) | 1984-12-27 |
Family
ID=14339235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58102882A Pending JPS59232966A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 導電性ジルコニア質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59232966A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191061A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-09 | マツクス‐プランク‐ゲゼルシヤフト・ツール・フエルデルング・デル・ヴイツセンシヤフテン・エー・フアウ | イオンおよび電子電導性を有する酸化物成形体 |
| JP2016056037A (ja) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 国立大学法人 香川大学 | 複合酸化物セラミックスおよび半導体製造装置の構成部材 |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP58102882A patent/JPS59232966A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191061A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-09 | マツクス‐プランク‐ゲゼルシヤフト・ツール・フエルデルング・デル・ヴイツセンシヤフテン・エー・フアウ | イオンおよび電子電導性を有する酸化物成形体 |
| JP2016056037A (ja) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 国立大学法人 香川大学 | 複合酸化物セラミックスおよび半導体製造装置の構成部材 |
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