JPS6041024B2 - ジルコン・チタン酸鉛系磁器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はジルコン・チタン酸鉛系圧電性磁器のごとき含
鉛系磁器の製造方法にかかる。

ジルコン・チタン酸鉛を主成分とする磁器は誘電率が高
く、圧電性を大きい。

そして諸特性の温度や時間に対する信頼性も高いので、
今日各種超音波振動子やコンデンサ材料として広く実用
されている。これらの磁器は通常次の様な方法で製造さ
れている。

まず、酸化鉛（Ｐｂ○）、酸化ジルコン（Ｚｒ０２）、
酸化チタン（Ｔｉ０２）及び主成分となる他の金属酸化
物粉末を化学量論的に所定量を秤量し、ボールミル等を
用いて混合する。混合粉末を８００ｏｏ程度の温度で数
時間仮擁した後、所定の寸法、形状にプレス成型する。
そして１２００〜１３００ｑｏの高温で数時間焼結して
はじめて磁器化する。ところで主成分の一つであるＰＤ
Ｏはその融点が１０００ｏｏ以下にあるため、これ以上
の温度の大気中で競結するとＰｂ成分の一部が蒸発して
しまう。そこで、競絹中にＰｂ０の蒸発を防止し、化学
量論的なジルコン・チタン酸鉛系磁器を得るために各種
の工夫がこらされている。例えば上述した仮燈粉末のプ
レス成型体をＰ泣の３磁器粉末と共に白金ルッボ中に密
封して暁結する方法や、あるいはＰｂＺｒＱ磁器で造ら
れた容器の中へプレス成型体を入れて焼結する等の方法
がとられている。

従って白金ルッボやＰｂＺの３磁器粉末あるいはＰ泣の
３磁器容器等を準備せねばならず、またこれら容器に密
封する作業等は量産処理の大きな障害となっている。

また、Ｐｂｏの蒸気は人体に有害であるため焼結中に発
生するＰＯＯ蒸気を特殊な装置により大気中に拡散する
ことを防がねばならない。

従って市販されている電気炉をそのまま使用することが
出来ず、高価な特殊装置の取付けが必要である。以上の
様な理由でジルコン・チタン酸鉛系磁器のような含鉛系
磁器は鉛を含まない他の磁器と比較して高価なものにな
っている。本発明の目的は含鉛系磁器の暁結温度をＰｂ
○の融点以下に下げることによりＰＤＯ蒸気の蒸発を防
止し、上記製造工程の欠点を解決して安価な磁器を大量
に提供することにある。

本発明によれば、前述のような磁器の製造工程で成分原
料に焼結温度低下剤を添加して暁結を行うことにより、
糠結温度がＰけ０の融点以下に下がり上記目的が達成さ
れる。

擬結温度低下剤の添加は孫絹前のいずれの段階でも可能
であるが、仮鱗後で成型前に添加するのが技も効果的で
ある。含鉛系磁器の燐結温度低下剤の一例としてアリカ
リ金属塩とＰｂＦ２との組合わせを挙げることができる
。アリカリ金属塩の中で特に有効なものとしてＬｉ、Ｎ
ａ、およびＫのフッ化物ならびに炭酸塩がある。すなわ
ちＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｌｊ２Ｃ０３、Ｎａ２Ｃ０３
、Ｋ２Ｃ０３である。他のアリカリ金属塩は効果は上記
例示のものほど顕著ではないが焼結温度低下剤の要素と
して使用することは可能である。本発明の方法に従がえ
ば７００ｏｏ程度の低温で充分暁結した磁器が得られる
。

その結果以下のような効果がある。‘１’ 大気中で裸
の状態での競結が可能となり、隣結工程が簡素、簡潔化
されると同時に所要工数が大中に削減される。

（２’Ｐｂｏ蒸気の発生に対する公害防止設備が不要と
なる。

（３｝ 積層セラミック・コンデンサの様に磁器内部に
電極を有する用途に対しては、従来は電極材料として白
金やパラジウム等の耐熱性に優れた高価は貴金属しか用
いることが出来なかったが本発明の方法を採用すれば内
部電極材料としてニッケルや銀等が充分使用に耐える。

従って積層セラミック・コンデンサの原料費を大中に低
減することが可能である。次に実施例に沿って本発明の
詳細な説明をおこなう。

実施例 １ 成分原料として酸化鉛（ＰＯＯ）、酸化ジルコン（Ｚｒ
０２）、及び酸化チタン（Ｔｉ０２）の粉末を準備した
。

これらをＰｂ（Ｚｒ。．５２Ｔｉｍ８）０３になるよう
な割合で秤量した後ボールミルを用いて２独時間混合し
た。そして８００ｏｏで２時間仮蛇し、仮暁粉末には焼
結温度低下剤としてＮａＦおよびＰｂＦ２粉末をＮａＦ
＋がｂＦ２として成分原料に対し３〜６仇ｈｏｌ％の範
囲で添加し、ボールミルで混合した後、直径２仇廠、厚
さ１肋の円板にプレス成型した。この成型体を大気中７
００午○の温度で２時間燐結した。これらの暁絹体表面
を顕微鏡で観察したところ、結晶粒子が観測され磁器化
していることが確認されナこ。得られた磁器円板の上、
下面を研磨した後全軍極を葵着した。最後に必Ｖ／燭の
直流電界を１時間印加して分極処理を施こし、謙鰭率、
誘電損失（ｔａｎ６）及び蓬方向振動電気機械結合係数
（ｒ）の測定を行なった。その結果を第１表に示す。第
１表本表からＮａＦおよびＰｂＦ２をＮａＦ＋がｂＦ２
の割合でジルコン・チタン酸鉛磁器の仮暁粉末に添加し
て暁結すると成分原料に対して４〜５８ｈｏｌ％の範囲
で７００００程度の低い温度で焼結が可能なことが明ら
かである。

ＮａＦとＰｂＦ２との割合を変えると、成分原料に対す
る添加量の有効範囲は若干変化するものと考えられる。
実施例 ２ 実施例１と同様の方法で得た ○‐８５０｛Ｐｂ（Ｚｒ貴Ｔｊを）。

３｝−○‐１５０｛Ｐｂ（Ｍｎ貴Ｓｂ《）０３｝磁器の
仮暁粉末に実施例１と同じＮａＦおよびＰｂＦ２粉末を
添加し、実施例１と同様に混合、成型および焼結を行い
、圧軍振動子を得た。

得られた磁器の誘電性、圧電的特性を第２表に示す。第
２表 本表からジルコン・チタン酸鉛の一部をべロブスカィト
型酸化物で直換した様な磁器においてもＮａＦとＰｂＦ
２の添加により磁器化温度を低下させることの可能なこ
とは明らかである。

実施例 ３ 実施例１と同じＰｂ（Ｚャ．５２Ｔｉｍ８）０３の磁器
の仮焼粉末に嫌絹温度低下剤としてＫＦとＰｂＦ２とを
ＫＦ＋斑ｂＦ２の割合で成分原料に対し３〜７皿ｏｌ％
の範囲で添加し、実施例１と同様に混合、成型および蛇
結を行い、同様にして特性を測定した結果第３表に示す
。

その結果５〜６靴ｏｌ％の範囲で低温燦絹により有効な
圧電磁器を製造できることが明らかである。第３表 実施例 ４ 組成が０．９００｛Ｐｂ（Ｚｒ卓Ｔｉき）０３｝−０．
１００｛Ｐｂ（ＭｎをＮｂぢ）０３｝になる様に原料粉
末を混合し実施例１と同様の条件で作成した仮競粉末に
凝結温度低下剤として、ＫＦおよびＰｂＦ２粉末を公Ｆ
十犯ｂＦ２の割合に混合したものを成分原料に対して５
〜６２ｈｏｌ％の範囲で添加し、実施例１と同様の方法
で混合、成型および競縞体を得た。

得られた磁器の誘電的、圧電的特性を第４表に示す。第
４表本例からジルコン・チタン酸鉛磁器の一部をべロブ
スカィト型酸化物強誘電体で贋摸した磁器に対してもＫ
ＦとＰｂＦ２の添加は暁結温度を低下せしめる効果のあ
ることは明白である。

実施例 ５ 実施例１と同様Ｐｂ（Ｚも．５２Ｔｉ。

．４８）０３磁器の仮膝粉末に焼結温度低下剤としてＬ
ｉＣ０３とＰｂＦ２とを等モルつっの割合で成分原料に
対し３〜４９ｈｏｌ％の範囲で添加し、実施例１と同様
に混合、成型および焼結を行い、同様にして特性を測定
した結果を第５表に示す。その結果５〜４５ｍｏｌ％の
範囲で低温暁精により有効な圧電性磁器を製造できるこ
とが明白である。第５表 実施例 ６ 実施例２と同じく一部をべロブスカィト型酸化物で置換
したジルコン・チタン酸鉛系の○‐８５０｛Ｐｂ（Ｚｒ
号Ｔｉ身）。

３｝−○‐１５０｛Ｆｂ（Ｍｎ★Ｓｂ各）０３｝磁器の
仮競粉末に、嫌結温度低下剤として実施例５と同様にＬ
ｉＣ０３とＰｂＦ２とを等モルづつの割合で成分原料に
対し５〜５仇ｈｏｌ％の範囲で添加し、実施例１と同機
にして得た磁器の特性を測定した結果を第６表に示す。

第６表その結果、５〜５０ｈｏｌ％の範囲で低温蟻縞に
よ′り有効な圧電性磁器を製造できることが明白である
。

以上の実施例においては、含鉛系磁器としてジルコン・
チタン酸鉛系磁器（その一部をべロブスカィト型酸化物
で置換した磁器を含む）を取り上げて焼結温度低下剤の
効果を確めた。

しかし本発明の主旨は、焼結温度を低下して主要成分原
料であるＰｂｏの蒸発を抑えることにあるので、本発明
は実施例に例示の磁器に限定されるものではなく、他の
含鉛系磁器をも含むものであることは勿論である。また
鱗絹温度低下剤としてはアルカリ金属塩とＰｂＦ２とを
数種類の割合に混合したものを示したが本発明はそれら
の割合に限定されないことも勿論である。以上の説明か
ら明らかなように、本発明によれば含鉛系磁器の磁器化
の暁絹温度の大中な低下が可能となり、工業的価値は多
大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジルコン・チタン酸鉛系磁器の製造方法であつて、
   ＰｂＦ＿２と、アルカリ金属のフツ化物又は炭酸塩とか
   らなる焼結温度低下剤を成分原料の仮焼後に添加する工
   程を備えたことを特徴とするジルコン・チタン酸鉛系磁
   器の製造方法。