JPS60186464A - 導電性のセラミツクス材料 - Google Patents

導電性のセラミツクス材料

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JPS60186464A
JPS60186464A JP59038999A JP3899984A JPS60186464A JP S60186464 A JPS60186464 A JP S60186464A JP 59038999 A JP59038999 A JP 59038999A JP 3899984 A JP3899984 A JP 3899984A JP S60186464 A JPS60186464 A JP S60186464A
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JP
Japan
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weight
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lanthanum
alumina
ceramic material
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JP59038999A
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Inventor
小山 昭雄
大岩 温美
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TDK Corp
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TDK Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な導電性のセラミックス材料、さ 1− らに詳しくいえば、所定量のイツトリアを含むジルコニ
アにアルミナと特定組成のクロム酸ランタンLa、−X
OaxOr03 (X==(1−0,4)とを所定の割
合で含有させた焼結体から成る、導電性を有し、かつ機
械的強度に優れたセラミックス材料に関するものである
近年、メカトロニクスやエレクトロニクスナトの分野に
おける急速な技術進歩に伴い、新しい素材としてのセラ
ミックス材料に対する要求は、ますます多様化かつ高度
化の方向に向いつつある。
特に導電性セラミックス材料は、セラミックス材料の特
徴である耐摩耗性を有するとともに、摺動時に発生する
帯電の防止に有効であるため注目されており、最近では
VTR用のガイドローラなどの家電製品部品に利用され
ている。このような導電性セラミックス材料は、帯電防
止性を有効に発揮するためにはその固有抵抗が106Ω
・cm以下であることが必要とされ、またアルミナ磁器
のように機構部品として十分な機械的強度を有すること
が望ましい。
従来、この種の導電性セラミックスとしては。
半導性を有する酸化チタン又はチタン複合酸化物が利用
されている。しかしながら、これらは機械的強度が高々
1500 Kg/cr/1程度であり、また靭性が乏し
いために欠損しやすく、機構部品材料としては十分に満
足しうるものではなかった。
本発明者らは、このような事情に鑑み1機械的強度に優
れ、かつ良好な靭性を有する導電性セラミックス材料に
ついて鋭意研究を重ね、先に特定組成のジルコニア−ク
ロム酸ランタン複合セラミックスが導電性を有し、かつ
従来の導電性セラミックス材料に比べて約2倍の機械的
強度を有することを見出し、開示した。
本発明者らは、さらに、よシ機械的強度に優れた導電性
セラミックス材料を提供すべく研究を進めた結果、前記
の複合セラミックスに所定量のアルミナを添加したもの
がその目的に適合しうろことを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、fAlイツトリア3〜10重量%
を含むジルコニアと(Blアルミナと(C1組成式%式
%(1 (式中のXは0〜0.4である) で示されるクロム酸ランタン又はランタンイオンの1部
がカルシウムイオンで置換されたクロム酸ランタンとか
ら成る焼結体であって、(Al成分+(Bl成分:(C
1成分重量比が3ニアないし7:3であり、かつ(Bl
成分:(A)成分重量比が2=8ないし6:4であるこ
とを特徴とする導電性のセラミックス材料を提供するも
のである。
先に開示した導電性セラミックス材料は、所定量のイツ
トリアを含むジルコニアにクロム酸ランタン又はランタ
ンイオンの1部がカルシウムイオンで置換されたクロム
酸ランタンを含有させた複合焼結体から成るものである
が1本発明の導電性のセラミックス材料の特徴は、前記
複合焼結体において、イツトリアを含むジルコニアの1
部をアルミナに置換する点にあシ、このよう々複合焼結
体は、イツトリアを含むジルコニア粒子がアルミナの添
加により、よ 3− り一層強固なマトリックスを形成し、がっ、アルミナの
添加が導電路形成をさまたげることなく、該マトリック
ス中に半導性酸化物が導電路を形成しているために、そ
の固有抵抗が106Ω・傭以下の導電性を有し、かつ先
に開示したアルミナを含まない導電性セラミックス材料
に比べて、さらに機械的強度の浸れたものとなっている
このようなイッ゛トリアを含むジルコニア粒子とアルミ
ナ粒子とが強固なマトリックスを形成している焼結体を
得るには、1600 ℃近辺の高温で焼成しなければな
らないため、複合化せしめる導電路形成材は、前記温度
においてマ) IJソックス分に悪影響を与えないよう
なものであることが必要であるが、本発明で用いるクロ
ム酸ランタンLa、−XCaxCr03 (x=0〜0
.4)は前記条件に適合しうるものである。
本発明のセラミックス材料においてfAl成分として用
いるジルコニアはイツトリアを3〜1oiiチの範囲で
含有するものである。このイツトリアの量が3重量%未
満のものでは、得られた焼結体 4− にクシツクが発生し、一方10重量%を超えたものでは
機械的強度が低下する。
本発明のセラミックス材料においては、(B)成分のア
ルミナは、(B)成分:(A)成分重量比が2二8ない
し6:4の範囲内にあるような割合で含有させることが
必要であり、アルミナの含有量が前記範囲を逸脱すると
、機械的強度の向上は得られない。
また、本発明のセラミックス材料において(C1成分と
して用いるクロム酸ランタンは、次の組成式%式%(1 0式中のXは0〜0.4である) で示される導電路形成材である。ランタンイオンを置換
するカルシウムイオンの量が置換前のランタンイオン1
モルに対し0.4モルヲ超よるクロム酸ランタンを用い
ると、該焼結体の機械的強度が低下する。
本発明のセラミックス材料においては、(C)成分のク
ロム酸ランタンLa1−XCaxCr03(x=o〜0
.4)は、(A)成分@−(Bl成分:(C)成分重量
比が3ニアないし7:3の範囲内にあるような割合で含
有させることが必要であり、(C1成分の含有量が、(
Al成分、(Bl成分及び+01成分の総量に対して3
0重量%未満では固有抵抗が大きく々つて4電性が不良
となり、一方70重量%を超えると機械的強度が低下す
る。
本発明のセラミックス材料を製造する方法について1例
を示すと、まず所定量の酸化ランタン。
酸化クロム及び酸化カルシウム、あるいは焼成によりこ
れらの酸化物に変換しうる化合物をボールミルのような
混合機を用いて十分に混合したのち、この混合物を10
00〜1400℃の温度で仮焼し、あらかじめ所望のカ
ルシウムを含むクロム酸ランタン粉末を得る。
一方、所定量の酸化ジルコニウム、酸化イツトリウム及
びアルミナ、あるいは焼成によりこれらの酸化物に変換
しうる化合物をボールミルのような混合機を用いて十分
に混合したのち、この混合物を1000〜1400℃の
温度で仮焼し、所望のイツトリアを含有するジルコニア
・アルミナ混合粉末を得る。次にこの粉末と前記のカル
シウムを含むクロム酸ランタン粉末とを、所定の割合で
ボールミルのような混合機を用いて混合したのち、この
混合粉末を乾燥後プレスバインダーを混ぜて成形し、次
いで1500〜1700℃の温度範囲で焼成する。
この場合、イツトリアを含有したジルコニア・アルミナ
混合粉末を用いる代りに、独立粉末としてそれぞれを添
加してもよいし、あるいは共沈法やコロイド添加法など
の公知の手段によって調製した複合酸化物粉末として用
いてもよい。
本発明の導電性のセラミックス材料は、強固なイツトリ
アを含むジルコニアとアルミナとのマトリックス中に、
導電路形成材として、クロム酸ランタン又はランタンイ
オンの1部がカルシウムイオンで置換固溶されたクロム
酸ランタンを含有させた複合焼結体であって、優れた機
械的強度と導電性とを有し、かつ靭性も良好であるので
、特にか酷な条件下においても耐えうる新規材料として
多くの分野で有効に利用しうる。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明 7− する。
なお1強度は公知の3点曲げ試験法によりめ、固有抵抗
は、サンプルの両端にインジウム−ガリウム電極を塗布
し、絶縁抵抗計を用いて室温で測定した。
実施例1 酸化ランタン317重量部、酸化クロム167重量部及
び炭酸カルシウム21.5重量部の各粉末をボールミル
に入れ、湿式混合して乾燥したのち、大気雰囲気下10
00℃で1時間焼成して仮焼クロム酸ランタフ (L 
a(1,g Oa6,10 r 03 )粉末を得た。
次いで、との仮焼クロム酸ランタン粉末と酸化イツトリ
ウム5重量部を含有した市販の酸化ジルコニウム粉末と
アルミナ粉末とを、第1表に示すような各種比率でボー
ルミルに入れ混合した。こD場合、アルミナの量は、酸
化イツトリウムを含む酸化ジルコニウムとアルミナとの
総量に対して30重量%とじた。
このようにして得られた混合粉末にプレスバインダーと
してPVAを適量混合し、11:On/+Jlの 8− 圧力で5 X 5 X 50 wnの角柱に成形したの
ち、大気雰囲気下1600℃で2時間焼成してサンプル
1〜11を得た。これらのサンプルについて固有抵抗と
強度をめ、その結果を第1表に示す。
第1表から、ランタンイオンの一部がカルシウムイオン
で置換されたクロム酸ランタンの量が。
焼結体全量に対して30重量%未満では導電性が悪く、
また70重量%を超えると機械的強度が著しく低下する
ことが分る。
/″ 7\ /′ // 77″ 実施例2 実施例1で得た仮焼クロム酸ランタン(L ao、9c
ao、、 cro3)粉末50重量部に、酸化イツトリ
ウム含有量の異なる酸化ジルコニウム粉末35重量部と
アルミナ15重量部とを加え、ボールミルで湿式混合し
て得られた粉末を乾燥し、これにプレスバインダーとし
てPVAを適量混合し、1 ton/crAの圧力で成
形したのち、大気雰囲気下1600℃で2時間焼成して
サンプル12〜19を得た。
これらのサンプルについて強度をめ、その結果を第2表
に示す。
この表から分るように、酸化ジルコニウムに含まれる酸
化イツトリウムの量は3〜10重量係重量間であること
が必要である。
−11− 第 2 表 実施例3 酸化ランタン、酸化クロム及び炭酸カルシウムの各粉末
所定量をボールミルに入れ湿式混合して乾燥したのち、
この乾燥粉末を大気雰囲気下1000℃で1時間焼成し
て、La1−xoaxor03 (X:O〜0.6)で
示される各種仮焼クロム酸ランタン粉末を得た。
次いで、これらの仮焼クロム酸ランタン粉末5012− 重量部に対して、酸化イツ) IJウム5重量多含有し
た市販の酸化ジルコニウム粉末35重量部とアルミナ1
5重量部とを加え、ボールミルで湿式混合したのち乾燥
し、この乾燥粉末にプレスバインダーとしてPVAを適
量混合し、l ton/ctIの圧力で成形後、大気雰
囲気下1600℃で2時間焼成してサンプル20〜26
を得た。これらのサンプルについて固有抵抗及び強度を
測定し、その結果を第3表に示す。
この表から明らかなように、ランタンイオンを置換する
カルシウムイオンの量が置換前のランタンイオン1モル
に対し0.4モルを超えると機械的強度が低下すること
が分る。
第 3 表 実施例4 実施例1で得た仮焼クロム酸ランタン(Lao90 a
O,10r 03 )粉末50重量部に、酸化イツトリ
ウム5重量係を含む市販の酸化ジルコニウム粉末とアル
ミナ粉末とを合計50重量部第4表に示すような各種比
率で加え、ボールミルで混合した。
次いで得られた混合粉末にプレスバインダーとしてPV
Aを適量混合し、1ton/crlの圧力で5X 5 
X 50 mmの角柱に成形したのち、1600℃で2
時間焼成してサンプル27〜31を得た。これらのサン
プルについて強度をめ、その結果を第4表に示す。
この表から、アルミナの含有量が、イツトリアを含有し
たジルコニアとアルミナとの総量に対して20〜60重
量%の範囲内にある場合、浸れた機械的強度が得られる
ことが分る。
第 4 表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■(A)イツトリア3〜10重量%を含むジルコニアと
    [B)アルミナと(C1組成式 %式% (式中のXは0〜0.4である) で示されるクロム酸ランタン又はランタンイオンの1部
    がカルシウムイオンで置換されたクロム酸ランタンとか
    ら成る焼結体であって、(A)成分+fBl成分:(C
    )成分の重量比が3=7ないし7:3であり、かつ(B
    l成分:(A)成¥r量比が2二8ないし6:4である
    ことを特徴とする導電性のセラミックス材料。
JP59038999A 1984-03-01 1984-03-01 導電性のセラミツクス材料 Pending JPS60186464A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02111632A (ja) * 1988-10-18 1990-04-24 Agency Of Ind Science & Technol カルシウムドープランタンクロマイトおよび固体電解質型燃料電池
EP0732288A1 (en) * 1995-03-13 1996-09-18 Eastman Kodak Company Ceramic rollers for conveyance of photographic films and paper and polymeric webs
WO2001012572A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Xylon Ceramic Materials Incorporated Electro-static dissipative zirconia

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