JPS61106463A - Manufacture of ceramics - Google Patents

Manufacture of ceramics

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JPS61106463A
JPS61106463A JP59227690A JP22769084A JPS61106463A JP S61106463 A JPS61106463 A JP S61106463A JP 59227690 A JP59227690 A JP 59227690A JP 22769084 A JP22769084 A JP 22769084A JP S61106463 A JPS61106463 A JP S61106463A
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Japan
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particles
ceramics
ceramics according
ceramic material
acicular
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永田 邦裕
和康 疋田
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の属する技術分野〕 本発明はセラミックスの製造方法に関するもので、特に
異なる方向から複数回熱間加圧することによって、セラ
ミックスを構成する形状異方性を有する粒子を一軸方向
に揃え、配向性の良いセラミックスを製造する方法に関
する。 〔発明の背景〕 圧電材料の中には1本来比較的良好な誘電特性。 圧電特性および電気光学効果を有する材料がある。 −例として、タングステンブロンズ型の結晶構造を有す
る強誘電体材料が挙げられるが、この材料の結晶系では
、結晶粒子が針状等の大きい寸法異方性を有しており1
分極容易な方向が限定される。 したがって、この材料を圧電セラミックスに用いようと
しても、セラミックスではその粒子の結晶軸が任意の方
向を向いているため、外部から電界を印加しても効率の
良い分極処理を行なうことができず、この材料が本来有
している良好な圧電特性および電気光学効果を利用する
ことが不可能であった。このため、この結晶系に対する
研究は。 主として単結晶材料としての応用研究に向けられている
。 一方、ビスマス層状化合物よりなる強誘電体材料では、
その粒子が板状をなしており、したがって−軸加圧のホ
ンドグレス法等によって結晶粒子が配向されたセラミッ
クス、したがって効率の良い分極処理が可能なセラミッ
クスを製造することができ、良好な圧電特性を示すもの
が得られている。 しかしながら、上述の針状結晶粒子よりなるタングステ
ンブロンズ型構造の材料においては、二軸加圧のホット
プレス法を行なったのみでは、加圧面内に針状粒子がラ
ンダムに配向するのみで、特定の方向に粒子を揃えるこ
とは不可能であるため。 良好な圧電特性を示すものが得られなかった。 〔発明の目的〕 そこで本発明では1寸法異方性を有する粒子よりなるセ
ラミックス材料から、前記粒子を一軸方向に配向させた
セラミックスを得るための製造方法を提供することを目
的とする。 〔発明の概要〕 本発明は、予め成長させた寸法異方性を有する粒子より
なるセラミックス材料に成形用バインダを加えて所定の
形状に予備成形し、この成形体に対し、異なる方向から
熱間での加圧(ホノトゾレス)を行なうことだよって上
記目的を達成している。 上記の寸法異方性を有する粒子としては1例えばフラッ
クス法によって形成されたタングステンブロンズ型の結
晶構造を有する例えばPbNb2O6等の針状または棒
状結晶粒子が用いられる。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例について詳細に説明する。 結晶粒子が針状または棒状等の寸法異方性を有する材料
として種々のものが考えられるが、ここでは0粒子を一
軸方向に配向させた場合、その粒子の一軸配向性が確認
し易く、また粒子を一軸方向に配向させることにより、
その優れた誘電特性。 圧電特性および電気光学特性を活用することが期待され
るタングステンブロンズ型の結晶構造を有する強誘電体
材料を選び9本発明の有効性を実証することにする。 上記のタングステンブロンズ型の結晶構造を有する強誘
電体材料としては、PbNb2O6゜5r2NaNb5
015.5r2KNb5015. Pb)(Ba1zN
b206゜5rXBa4 、Nb2o6. (Pb、K
)Nb206. K3Li2Nb5015゜Ba 2 
N8 Nb 5015、Ba2NaNb5015 、 
K5Li2Nb5−X”aXo15−(Pb、 Ba、
 La )Nb206  等がその主成分として挙げら
れるが、ここではPbNb2O6′を用いた実施例につ
いて述べる。 まず。PbNb2O6の針状結晶粒子をフラックス法で
合成
[Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to a method for manufacturing ceramics, and in particular, by hot pressing multiple times from different directions, the particles having shape anisotropy constituting the ceramic are aligned in a uniaxial direction, and the orientation is improved. Concerning how to produce good ceramics. [Background of the Invention] Some piezoelectric materials inherently have relatively good dielectric properties. There are materials with piezoelectric properties and electro-optic effects. - An example is a ferroelectric material with a tungsten bronze type crystal structure.
The directions in which polarization is easy are limited. Therefore, even if this material is tried to be used in piezoelectric ceramics, the crystal axes of the particles in ceramics are oriented in arbitrary directions, so efficient polarization cannot be performed even if an electric field is applied from the outside. It has been impossible to take advantage of the good piezoelectric properties and electro-optic effects inherent to this material. For this reason, research into this crystal system. It is mainly aimed at applied research as a single crystal material. On the other hand, in ferroelectric materials made of bismuth layered compounds,
The particles are plate-shaped, so it is possible to produce ceramics in which the crystal grains are oriented by the Hondogress method using -axial pressure, and therefore ceramics that can be efficiently polarized and have good piezoelectric properties. What is shown is obtained. However, for the above-mentioned material with a tungsten bronze type structure made of acicular crystal grains, if only the biaxial hot press method is applied, the acicular grains will only be oriented randomly within the pressurized surface, and the acicular grains will be oriented in a specific manner. Because it is impossible to align the particles in the direction. No material showing good piezoelectric properties was obtained. [Object of the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method for obtaining a ceramic material in which the particles are uniaxially oriented from a ceramic material made of particles having unidimensional anisotropy. [Summary of the Invention] The present invention involves adding a molding binder to a ceramic material made of pre-grown particles with dimensional anisotropy, pre-forming it into a predetermined shape, and hot-heating the molded body from different directions. The above objective is achieved by applying pressure (honotosores). As the particles having the above-mentioned dimensional anisotropy, for example, needle-shaped or rod-shaped crystal particles such as PbNb2O6 having a tungsten bronze type crystal structure formed by a flux method are used. [Embodiments of the Invention] Examples of the present invention will be described in detail below. Various materials can be considered as materials having dimensional anisotropy such as needle-like or rod-like crystal grains, but here, when zero particles are oriented in a uniaxial direction, the uniaxial orientation of the particles can be easily confirmed, and By orienting the particles in a uniaxial direction,
Its excellent dielectric properties. The effectiveness of the present invention will be demonstrated by selecting a ferroelectric material having a tungsten bronze type crystal structure that is expected to utilize piezoelectric properties and electro-optical properties. As the ferroelectric material having the above-mentioned tungsten bronze crystal structure, PbNb2O6゜5r2NaNb5
015.5r2KNb5015. Pb) (Ba1zN
b206°5rXBa4, Nb2o6. (Pb, K
) Nb206. K3Li2Nb5015゜Ba 2
N8 Nb 5015, Ba2NaNb5015,
K5Li2Nb5-X”aXo15-(Pb, Ba,
La)Nb206 and the like can be cited as its main components, but here an example using PbNb2O6' will be described. first. Synthesis of acicular crystal particles of PbNb2O6 by flux method

【−1た。ここで用いる試薬はすべて純度99.5
%以上の高純度の試薬である。PbOとNb2O5をP
bNb2O6の組成となるように調合し。 900°Cの温度で2時間仮焼成したものに1等重量の
KClを加え、電動乳鉢で15分間混合した混合物約1
00グラムをアルミナ製るつぼに入れ。 900°〜1200℃ の温度で1〜8時間加熱して反
応させた。 上記の熱処理後、混合物を熱湯を入れた2リツトルのガ
ラスビーカー内に入れて洗浄を行ない、KC1部分を除
去した。その際、イオン交換した水の熱湯を用い、攪拌
しながら洗浄し、熱湯を取り替えて反復洗浄した。この
熱湯を10回以上取り替えて洗浄を行なったところ、得
られたPbNb2O6の針状粒子粉末に残存するCt−
イオンは、AgNO3溶液を用いた検出によっては検出
不能であった。 かくて得られた針状および柱状の粒子を電子顕微鏡で観
察した結果を第1図(a) 、 (b)に示す。第1図
(a)の粒子は、KCtCラフラックス中度1050℃
で5時間熱処理して得られたものであり、第1図(b)
の粒子は、温度1200℃で5時間熱処理して得られた
ものである。合成温度が900℃未満では針状粒子の発
達が不良で短いものしか得られなかった。4ft:、t
2oo℃を超える温度では1粒子が太く成長し1粒子の
寸法異方性が少なくなるため、この材料では熱処理温度
は9000〜1200℃の範囲が適当であった。特に1
000°〜1100℃の温度で合成したものの針状比(
長さ/太さまたは直径)が大きく、20〜40であった
。また合成時間が短か過ぎると粒子の成長が進行せず、
長過ぎると粒子の成長が進み過ぎて太くなり、針状比が
1に近くなるため1本実施例では1〜8時間の熱処理に
よって1粒子の長さ2μm以上、針状比が1.2以上で
100以下の寸法異方性を有する粒子を得た。特に10
50゜〜1100℃の範囲内で3〜6時間反応させたも
のの針状比は大きく、5時間反応させたものでは直径1
.5〜2μmで針状比が20〜40と大きい良好な針状
粒子を得た。 次にこの針状粒子よりなる粉末をイオン交換水の中に投
入し、更に分散剤を加えて十分に分散させた後、沈降分
級によって、大きな粒子と超微粉とを除き、針状粒子の
みを取り出した。この分散液を沢過し、かつ濾過しなが
らよく洗浄して乾燥した。 この針状粒子よりなるセラミックス材料に7重量%のP
VA溶液を8重量%加えながら造粒し、さらに整粒した
ものを、第2図(a)に示すように。 直径15mz、高さ約20顛の円柱状成形体に予備成形
した。この円柱状成形体の底面上で互いに直交する2方
向をそれぞれY軸およびY軸とし1円柱の高さ方向をZ
軸とする。 次にこの成形体を、内径4Qmmの高純度アルミナ製の
ダイスに入れ、上下方向すなわちZ軸方向の第1回目の
ホットプレス(熱間加圧)を行なった。この場合の圧力
P1と加圧の方向、ホットプレス後の試料の形状を第2
図(b)に示す。この場合、アルミナ製ダイスと試料を
150℃/時で昇温し、1200℃の温度において10
0)C9/(4の圧力を印加し、3時・間のホットプレ
スを行なった。 上記第1回目のホットプレス後、一旦降温して試料を取
出し、この試料に対し、第1回目の加圧方−向と直角の
方向から加圧しつるように試料の方向を変えて再びアル
ミナ製のダイス中にセットし。 昇温して、第2図(c)に示すように、第2回目のホッ
トプレスを、Z軸と直角なY軸の方向から圧力P2をも
って行なった。この第2回目のホットプレスは、温度1
250℃において100 kg/caの圧力を3時間加
えて行ない、試料を第2図(c)に示す形状にした。 なお、ここでは−軸方向のみから加圧できるホットプレ
ス装置を用いたため、上記のように第1回目のホットプ
レスを行なった試料を一旦降温してダイス内から取り出
したが、互いに直交する2軸方向から加圧できるホット
プレス装置を用いれば、Z軸方向からの第1回目の加圧
に引続き、Y軸方向からの第2回目の加圧を連続して行
なうことができ、これにより、同様の効果が得られるこ
とはいうまでもない。また1本実施例では、@2図(a
)に示すように試料を円柱状に予備成形したが、この成
形体の形状は直方体あるいは立方体であってもよく、ま
た第1回目の加圧をY軸方向から行ない、W、2回目の
加圧をZ軸方向から行なっても得られる効果に変りはな
い。 第2回目のホットプレス後、取り出された試料は、第6
図(a)に示すように1円柱が径方向に押しつぶされた
形状をしている。また第6図(b)に示すように、この
試料のX軸、Y軸、Z軸に垂直な面をそれぞれSX、 
SY、 SZとして、各面における粒子の配向状態を電
子顕微鏡で観察した。 まずZ軸からの第1回目のホットプレスを行なった試料
の取面および82面をそれぞれ鏡面研磨した後、温度1
150℃で熱エツチングしてから観察した結果を第4図
(a) 、 (b)に示す。この第4図から明らかなよ
うに、加圧方向に垂直な82面では針状の粒子がランダ
ムに配向している。一方加圧方向と平行なSx面では、
加圧方向に配向した粒子は見られない。このことから1
粒子は加圧方向に垂直な方向に配向することが理解され
る。 次に第6図(b)のように、互いに直交する2方向から
2回のホットプレスを行なった試料におけるSX面、S
Y面、82面の電子顕微鏡写真を第5図(a) 、 (
b) 、(c)  に示す。この図から明らかなように
、寸法異方性を有する粒子は、2回のホットプレスのそ
れぞれの圧力の方向に対して直交するX軸方向に配向し
ている。 第6図はxm回回折母ターンを示し、第6図(a)は合
成した針状粒子粉末、第6図(b)はSY面。 第6図(c)はSX面である。第6図(a)はPbNb
2O6がランダムな方向を向いているときの向析パター
ンであり、第6図(b)では、第6図(a)に比較して
(he k、 o)の面指数を持つ回折線の相対強度が
強く、第6図(c)においては、  (o、 O,Z)
の面指数を持つ回折線の相対強度が強<、(h、に、o
)の指数を持つ面からの回折ピークはほとんど観察され
なかった。 この事実は、針状結晶粒子の長軸方向が一方向に配向し
ている場合は、結晶学的な結晶軸もまた特定の一軸方向
に配向していることを示している。 次に第7図に示すような板サンプルを切出して誘電特性
および圧電特性を測定した。ここで、試料(1)は、S
Y面に対向する一対の電極を備え。 電極と平行な方向に粒子の長軸が配向している。 試料(■)は、SX面に対向する一対の電極を備え。 電極と垂直な方向に粒子の長軸が配向している。 測定用サンプルの形状は、厚さ】朋、短辺5朋2長辺7
鴎の長方形の角板であり、誘電率は1 kHzにおける
静電容置から求めた。圧電諸定数は、共振1反共振を生
じる周波数、およびインピーダンスより求めた。分極処
理は、温度110℃において、厚さ1間当り2kVの電
圧を10分間印加して行なった。測定結果を下記の第1
表に示す。なお、第1表には、比較のために、第1回目
のZ軸の方向からのみのホットプレスを行なった試料に
おいて、加圧方向に対し垂直な82面に対向する一対の
電極を備えた試料(I′)の特性と、加圧方向に平行な
SX面に対向する一対の電極を備えた試料(■′)の特
性とを併せて示しである。 上記第】表から明らかなように本実施例においては、互
いに直交する方向からの2回のホットプレスを行なうこ
とにより、セラミックスの持つ特性の異方性をさらに大
きなものとすることができた。例えば、第1回目のホッ
トプレスのみでは。 室温における比誘電率ε、の異方性(比)(I′のと8
/II’のε3)が0.88であるが、第2回目のホッ
トプレスを行なえばこの異方性の比率は0,75に変化
する。この比誘電率はキュリ一温度近傍で最大値を示し
、比誘電率の最大値εmaxの異方性は1.6から3.
4へと、2倍以上変化し、また厚み方向の電気機械結合
係数Ktの異方性も1.9から4.0へと、やはり2倍
以上の変化を示している。 このことは1本実施例のように、直交する2方向からの
2回のホントプレスを行えば、1回のホットプレスを行
なったものに比較して、セラミックス粒子が一軸方向に
配向したセラミックス製造に有効であるのみでなく、セ
ラミックスを構成する材料の特性の異方性を利用した材
料を製造するためにきわめて好適であることを示してい
る。 また上記のような誘電率の異方性は、電気光学効果の異
方性と直接関係があシ、さらにホットプレスによる緻密
化の効果とも相俟って、優れた電気光学材料を得ること
ができる。 なお、上記の実施例においては、あらかじめPbNb2
O6を仮焼して合成してから、KCtCラフラックス中
状結晶を成長させたが、 pboとNb2O5とKCl
とを前述の量比で混合して、同様に900゜〜1200
℃の温度で1〜8時間加熱し反応させたところ、はぼ同
様の針状結晶が得られた。 また− PbNb606をKCtCラフラックス中成す
る最適条件は温度900°〜1200℃で1〜8時間で
あったが、他の5r2KNb5015.5r2NaNb
5015 。 Pb)(Ba、−>(Nb206.5rXBa1−XN
b206゜Ba2NaNb5015.(Pb、 K)N
b206. K3Li2Nb5015゜Ba2LtNb
5015. K5Lt21’Jb5−X’I’aXo1
5 。 (Pb+ Ba、 La )Nb206等で代表される
タングステンブロンズ型結晶構造を有する材料の針状粒
子合成に際しては、材料によってそれぞれ最適な条件を
選べばよい。 また上記の実施例においては、第1回目のホットプレス
を温度1200℃で100 k17/ctMの圧力を3
時間印加して行ない1次に第2回目のホットプレスを温
度1250℃で100 kli’/clrの圧力を3時
間印加して行なったが、これらの条件は、材料の種類1
粒子の寸法異方性等によって異なるものであり1例えば
第1回目のホットプレスの温度を1151]’〜125
0℃の範囲に選んでもよく、また印加圧力を20〜20
0 kg/C,i、の範囲内で変化させることもでき、
加圧時間も0.5〜10時間程時間幅を見こむことがで
き、さらに第2回目のホントf1/スの温度を】180
°〜1280℃の範囲内としてもよい。要は針状または
棒状の粒子の配向を促す条件が満足されればよい。 次に、第2回目のホットプレスの加圧方向に関[7て考
察すると、第1回のホットプレスの加圧方向に対し直交
する方向から第2回目のホットプレスを行なうことが力
学的にはもっとも効率的に粒子の一慟配向を促すことが
できる瀘、この2つの加圧方向のなす角度は必ず[7も
直角である必要はなく1例えば80’、100’、60
°、120°等の方向から加圧しても、その加圧力のう
ち、第1回目の加圧方向に対し垂直の成分の力の働きに
よって。 前記同様に粒子が一軸配向したセラミックスを製作し、
うろことは容易に類推できる。 また、−軸配向性を高めるために、所望の配向方向とは
異なる方向、好ましくは所望の配向方向と垂直の方向か
ら、第3回目、第4回目、・・・・・・のホットプレス
を反復することがさらに有効である。 なお、上述した実施例においては、セラミックスを形成
する材料として、タングステンブロンズ型の結晶構造を
有する結晶粒子を用いているが。 非結晶粒子を用いても、また結晶粒子、非結晶粒子の双
方を用いてもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように1本発明によれば。 結晶学的に異方性を有する材料の単結晶を製作しなくて
も、単結晶と同様の所望の特性を有するセラミックス材
料を製造することができる。 単結晶の育成には材料の融点よりも高い温度を必要とす
るが1本発明の方法によれば、焼結温度で目的とするセ
ラミックスを得ることができるため、加熱源、加熱方法
の選択の幅が広く、また。 耐火物、るつぼ等も、より低温で使用できるため。 より安価で経済的な材料を得ることも可能である。 また本発明によれば、単結晶の育6vの困難な材料でも
、比較的容易に焼成でき、異方性を利用する材料を提供
することが可能となった。
[-1. All reagents used here have a purity of 99.5
% or higher purity reagent. PbO and Nb2O5
Blend to have a composition of bNb2O6. A mixture of 1 equivalent weight of KCl was added to the mixture calcined for 2 hours at a temperature of 900°C and mixed for 15 minutes in an electric mortar.
00 grams into an alumina crucible. The reaction was carried out by heating at a temperature of 900° to 1200°C for 1 to 8 hours. After the above heat treatment, the mixture was placed in a 2 liter glass beaker filled with hot water and washed to remove the KC1 portion. At that time, washing was performed using hot water of ion-exchanged water while stirring, and repeated washing was performed by replacing the hot water. When cleaning was performed by changing the hot water more than 10 times, the Ct-
The ions were undetectable by detection using AgNO3 solution. The results of observation of the thus obtained acicular and columnar particles using an electron microscope are shown in FIGS. 1(a) and 1(b). The particles in FIG. 1(a) were obtained by KCtC rough flux medium
Figure 1(b)
The particles were obtained by heat treatment at a temperature of 1200° C. for 5 hours. When the synthesis temperature was less than 900°C, the development of needle-shaped particles was poor and only short particles were obtained. 4ft:,t
At temperatures exceeding 200°C, each particle grows thicker and the dimensional anisotropy of each particle decreases, so for this material, a heat treatment temperature range of 9000 to 1200°C was appropriate. Especially 1
The acicular ratio (
The length/thickness or diameter) was large, ranging from 20 to 40. Also, if the synthesis time is too short, particle growth will not proceed,
If the length is too long, the grains will grow too much and become thicker, resulting in an acicular ratio close to 1. In this example, heat treatment for 1 to 8 hours results in a particle length of 2 μm or more and an acicular ratio of 1.2 or more. Particles having a dimensional anisotropy of 100 or less were obtained. Especially 10
Those reacted for 3 to 6 hours within the range of 50° to 1100°C have a large needle-like ratio, and those reacted for 5 hours have a diameter of 1.
.. Good acicular particles with a diameter of 5 to 2 μm and a large acicular ratio of 20 to 40 were obtained. Next, this powder made of acicular particles is poured into ion-exchanged water, and a dispersant is added to sufficiently disperse the powder. Large particles and ultrafine particles are removed by sedimentation classification, and only acicular particles are separated. I took it out. This dispersion was thoroughly filtered, and while being filtered, it was thoroughly washed and dried. This ceramic material made of acicular particles contains 7% by weight of P.
The granules were granulated while adding 8% by weight of the VA solution and then sized, as shown in FIG. 2(a). It was preformed into a cylindrical molded body with a diameter of 15 ms and a height of about 20 pieces. The two directions perpendicular to each other on the bottom surface of this cylindrical molded body are the Y-axis and Y-axis, respectively, and the height direction of one cylinder is Z.
The axis. Next, this molded body was placed in a high-purity alumina die having an inner diameter of 4 Q mm, and a first hot press (hot pressing) was performed in the vertical direction, that is, in the Z-axis direction. In this case, the pressure P1, the direction of pressurization, and the shape of the sample after hot pressing are
Shown in Figure (b). In this case, the alumina die and sample were heated at a rate of 150°C/hour, and at a temperature of 1200°C,
0) A pressure of C9/(4) was applied and hot pressing was performed for 3 hours. After the first hot pressing, the temperature was lowered and the sample was taken out, and this sample was subjected to the first heating. Pressure was applied from a direction perpendicular to the pressure direction, and the sample was reoriented and set in the alumina die again. Hot pressing was performed at a pressure of P2 from the direction of the Y axis perpendicular to the Z axis.This second hot pressing was performed at a temperature of 1.
A pressure of 100 kg/ca was applied for 3 hours at 250° C., and the sample was shaped as shown in FIG. 2(c). In addition, since we used a hot press device that can press only from the -axis direction, the sample that had been hot pressed for the first time as described above was cooled down and taken out from the die, but the two axes that are orthogonal to each other were used. If a hot press device that can apply pressure from the direction is used, the first pressurization from the Z-axis direction can be followed by the second pressurization from the Y-axis direction. Needless to say, this effect can be obtained. In addition, in this embodiment, @2 figure (a
), the sample was preformed into a cylindrical shape, but the shape of this molded body may also be a rectangular parallelepiped or a cube. There is no difference in the effect obtained even if the pressure is applied from the Z-axis direction. After the second hot press, the sample taken out was
As shown in Figure (a), one cylinder has a shape crushed in the radial direction. Also, as shown in Figure 6(b), the planes perpendicular to the X-axis, Y-axis, and Z-axis of this sample are SX, respectively.
As SY and SZ, the orientation state of particles on each surface was observed using an electron microscope. First, after mirror-polishing the face and 82 sides of the sample that was subjected to the first hot pressing from the Z axis,
The results observed after thermal etching at 150° C. are shown in FIGS. 4(a) and 4(b). As is clear from FIG. 4, the acicular particles are randomly oriented on the 82 plane perpendicular to the pressing direction. On the other hand, in the Sx plane parallel to the pressing direction,
No particles oriented in the direction of pressure are observed. From this, 1
It is understood that the particles are oriented in a direction perpendicular to the direction of application of pressure. Next, as shown in Figure 6(b), the SX plane and S
Electron micrographs of Y plane and 82 plane are shown in Fig. 5(a), (
Shown in b) and (c). As is clear from this figure, the particles having dimensional anisotropy are oriented in the X-axis direction perpendicular to the direction of pressure in each of the two hot presses. FIG. 6 shows the xm diffraction mother turn, FIG. 6(a) shows the synthesized acicular particle powder, and FIG. 6(b) shows the SY plane. FIG. 6(c) is the SX plane. Figure 6(a) shows PbNb
This is the diffraction pattern when 2O6 is oriented in a random direction, and in comparison with FIG. The intensity is strong, and in Figure 6 (c), (o, O, Z)
The relative intensity of the diffraction line with the plane index is strong <, (h, to, o
) were hardly observed. This fact indicates that when the long axis of the acicular crystal grain is oriented in one direction, the crystallographic crystal axis is also oriented in a specific uniaxial direction. Next, a plate sample as shown in FIG. 7 was cut out and its dielectric properties and piezoelectric properties were measured. Here, sample (1) is S
Equipped with a pair of electrodes facing the Y plane. The long axes of the particles are oriented in a direction parallel to the electrodes. The sample (■) is equipped with a pair of electrodes facing the SX surface. The long axes of the particles are oriented perpendicular to the electrode. The shape of the measurement sample is: Thickness: 5, short side 5, long side 7.
It is a rectangular square plate of a seagull, and the dielectric constant was determined from the electrostatic capacity at 1 kHz. The piezoelectric constants were determined from the frequency at which one resonance and one antiresonance occur and the impedance. The polarization treatment was performed at a temperature of 110° C. by applying a voltage of 2 kV per thickness for 10 minutes. The measurement results are shown below.
Shown in the table. Table 1 shows, for comparison, samples that were hot-pressed only from the Z-axis direction in the first round, and were equipped with a pair of electrodes facing 82 planes perpendicular to the pressing direction. The characteristics of the sample (I') and the characteristics of the sample (■') having a pair of electrodes facing each other in the SX plane parallel to the pressing direction are shown together. As is clear from Table 1 above, in this example, the anisotropy of the properties of the ceramics could be further increased by performing hot pressing twice in directions perpendicular to each other. For example, only the first hot press. The anisotropy (ratio) of the dielectric constant ε at room temperature (I′ and 8
/II' ε3) is 0.88, but if the second hot press is performed, this anisotropy ratio changes to 0.75. This relative permittivity shows a maximum value near one Curie temperature, and the anisotropy of the maximum value εmax of the relative permittivity is 1.6 to 3.
The anisotropy of the electromechanical coupling coefficient Kt in the thickness direction also shows a change of more than twice from 1.9 to 4.0. This means that if hot pressing is performed twice from two orthogonal directions as in this example, ceramic particles with uniaxially oriented ceramic particles can be produced compared to when hot pressing is performed once. It has been shown that this method is not only effective for the production of ceramics, but also extremely suitable for producing materials that take advantage of the anisotropy of the properties of the materials that make up the ceramics. Furthermore, the anisotropy of the dielectric constant as described above is directly related to the anisotropy of the electro-optic effect, and together with the densification effect by hot pressing, it is possible to obtain an excellent electro-optic material. can. In addition, in the above example, PbNb2
After calcination and synthesis of O6, KCtC rough flux medium crystal was grown, but pbo, Nb2O5 and KCl
and 900° to 1200° in the same manner.
When the mixture was reacted by heating at a temperature of 1 to 8 hours, needle-like crystals similar to those of Habo were obtained. Moreover, the optimum conditions for forming PbNb606 in KCtC rough flux were 1 to 8 hours at a temperature of 900° to 1200°C, but other 5r2KNb5015.5r2NaNb
5015. Pb) (Ba, -> (Nb206.5rXBa1-XN
b206°Ba2NaNb5015. (Pb, K)N
b206. K3Li2Nb5015゜Ba2LtNb
5015. K5Lt21'Jb5-X'I'aXo1
5. When synthesizing acicular particles of a material having a tungsten bronze type crystal structure, such as (Pb+Ba, La)Nb206, etc., optimal conditions may be selected depending on the material. In addition, in the above example, the first hot press was performed at a temperature of 1200°C and a pressure of 100 k17/ctM for 3
A second hot press was carried out at a temperature of 1250°C and a pressure of 100 kli'/clr was applied for 3 hours.
It varies depending on the dimensional anisotropy of the particles, etc. 1For example, the temperature of the first hot press is 1151]' to 125
The temperature may be selected within the range of 0°C, and the applied pressure may be set within the range of 20 to 20°C.
It can also be changed within the range of 0 kg/C,i,
The pressurization time can be set at a time range of about 0.5 to 10 hours, and the temperature of the second real f1/s]180
It is good also within the range of 1280 degrees Celsius. In short, it is sufficient that conditions that promote orientation of acicular or rod-shaped particles are satisfied. Next, considering the pressing direction of the second hot pressing [7], it is mechanically possible to perform the second hot pressing from a direction perpendicular to the pressing direction of the first hot pressing. is the most efficient way to promote particle orientation, and the angle formed by these two pressurizing directions must be [7] does not have to be a right angle; for example, 80', 100', 60'
Even if pressure is applied from a direction such as 120° or 120°, the force of the component perpendicular to the first pressurizing direction is used. Similarly to the above, a ceramic with uniaxially oriented particles is produced,
It is easy to analogize with scales. In addition, in order to improve the -axis orientation, hot pressing is performed for a third time, a fourth time, etc. from a direction different from the desired orientation direction, preferably from a direction perpendicular to the desired orientation direction. Repetition is even more effective. In the above embodiments, crystal grains having a tungsten bronze crystal structure are used as the material forming the ceramic. Amorphous particles may be used, or both crystalline particles and amorphous particles may be used. [Effects of the Invention] As is clear from the above description, one aspect of the present invention is achieved. Ceramic materials having desired properties similar to those of single crystals can be produced without producing single crystals of crystallographically anisotropic materials. Growing a single crystal requires a temperature higher than the melting point of the material, but according to the method of the present invention, the desired ceramic can be obtained at the sintering temperature, so it is easy to select the heating source and heating method. Wide and wide. Refractories, crucibles, etc. can also be used at lower temperatures. It is also possible to obtain cheaper and more economical materials. Further, according to the present invention, even a material that is difficult to grow as a single crystal can be fired relatively easily, and it has become possible to provide a material that utilizes anisotropy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a) 、 (b)はフラックス法で合成したP
bNb2O6系粒子の電子顕微鏡写真、第2図(a)〜
(c)は本発明の方法における成形体とホットプレスの
方向との関係を示す説明図、第6図(a)。 (b)は第2回目のホットプレスの方向と電子顕微鏡で
観察した試料の面の方向とを示す説明図、第4図(a)
 、 (b)は第1回目のホットプレスによる粒子配向
状態を示す電子顕微鏡写真、第5図(a)〜(C)は第
2回目のホントプレスによる粒子配向状態を示す電子顕
微鏡写真、第6図(a)〜(c)はX線回折図、第7図
は第2回目のホットプレスを行なった試料から切り出し
た板状サンプルの方向を示す説明図である。 特許出願人 三菱鉱業セメント株式会社
Figures 1 (a) and (b) show P synthesized by the flux method.
bElectron micrographs of Nb2O6-based particles, Figure 2(a)~
FIG. 6(c) is an explanatory view showing the relationship between the molded body and the hot pressing direction in the method of the present invention, and FIG. 6(a). (b) is an explanatory diagram showing the direction of the second hot press and the direction of the surface of the sample observed with an electron microscope, and Figure 4 (a)
, (b) is an electron micrograph showing the particle orientation state after the first hot press, FIGS. 5(a) to (C) are electron micrographs showing the particle orientation state after the second real press, and FIG. Figures (a) to (c) are X-ray diffraction diagrams, and Figure 7 is an explanatory diagram showing the direction of a plate-shaped sample cut from a sample subjected to the second hot pressing. Patent applicant Mitsubishi Mining Cement Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、予め成長させた寸法異方性を有する粒子よりなるセ
ラミックス材料に成形用バインダを加えて所定の形状に
予備成形し、この成形体に対し第1の方向から第1回目
の熱間加圧を行ない、次に前記第1の方向とは異なる第
2の方向から第2回目の熱間加圧を行ない、これにより
前記粒子を一軸方向に配向させたセラミックスを得るこ
とを特徴とするセラミックスの製造方法。 2、特許請求の範囲第1項記載のセラミックスの製造方
法において、前記粒子が結晶粒子および非結晶粒子の少
なくとも一方よりなる前記方法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項記載のセラミッ
クスの製造方法において、前記寸法異方性を有する粒子
が針状および棒状の粒子の少なくとも一方よりなる前記
方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載されたセラミックスの
製造方法において、前記粒子がフラックス法により合成
され、かつその針状比が1を越え100以下の範囲にあ
る前記方法。 5、特許請求の範囲第1項〜第4項のうちの何れか1つ
に記載されたセラミックスの製造方法において、前記粒
子が異方性結晶構造を有する結晶粒子よりなる前記方法
。 6、特許請求の範囲第5項記載のセラミックスの製造方
法において、前記セラミックス材料が圧電材料よりなる
前記方法。 7、特許請求の範囲第5項記載のセラミックスの製造方
法において、前記セラミックス材料が強誘電体材料より
なる前記方法。 8、特許請求の範囲第1項記載のセラミックスの製造方
法において、前記セラミックス材料が、タングステンブ
ロンズ型の結晶構造を有する結晶粒子よりなる前記方法
。 9、特許請求の範囲第8項記載のセラミックスの製造方
法において、前記セラミックス材料が、PbNb_2O
_6、(Pb、K)Nb_2O_6、Sr_2NaNb
_5O_1_5、Sr_2KNb_5O_1_5、Pb
_xBa_1_−_xNb_2O_6、Sr_xBa_
1_−_xNb_2O_6、K_3Li_2Nb_5O
_1_5、Ba_2NaNb_5O_1_5、Ba_2
LiNb_5O_1_5、K_3Li_2Nb_5_−
_xTa_xO_1_5、(Pb、Ba、La)Nb_
2O_6のうちの少なくとも1つを含むものである前記
方法。 10、特許請求の範囲第1項〜第9項のうちの何れか1
つに記載されたセラミックスの製造方法において、前記
第1の方向と前記第2の方向とが互いに直交する方向で
ある前記方法。 11、特許請求の範囲第1項〜第10項のうちの何れか
1つに記載されたセラミックスの製造方法において、前
記第1回目および第2回目の熱間加圧が連続して行なわ
れる前記方法。
[Claims] 1. A molding binder is added to a ceramic material made of particles having dimensional anisotropy grown in advance, and the molded body is preformed into a predetermined shape. performing a second hot press, and then performing a second hot press from a second direction different from the first direction, thereby obtaining a ceramic in which the particles are uniaxially oriented; A method for producing ceramics characterized by: 2. The method for producing ceramics according to claim 1, wherein the particles are at least one of crystalline particles and amorphous particles. 3. The method for producing ceramics according to claim 1 or 2, wherein the particles having dimensional anisotropy are at least one of acicular and rod-shaped particles. 4. The method for producing ceramics as set forth in claim 3, wherein the particles are synthesized by a flux method, and the acicular ratio thereof is in the range of more than 1 and 100 or less. 5. A method for producing ceramics as set forth in any one of claims 1 to 4, wherein the particles are crystal grains having an anisotropic crystal structure. 6. The method for manufacturing ceramics according to claim 5, wherein the ceramic material is made of a piezoelectric material. 7. The method for manufacturing ceramics according to claim 5, wherein the ceramic material is made of a ferroelectric material. 8. The method for manufacturing ceramics according to claim 1, wherein the ceramic material is composed of crystal grains having a tungsten bronze type crystal structure. 9. The method for manufacturing ceramics according to claim 8, wherein the ceramic material is PbNb_2O
_6, (Pb, K)Nb_2O_6, Sr_2NaNb
_5O_1_5, Sr_2KNb_5O_1_5, Pb
_xBa_1_-_xNb_2O_6, Sr_xBa_
1_-_xNb_2O_6, K_3Li_2Nb_5O
_1_5, Ba_2NaNb_5O_1_5, Ba_2
LiNb_5O_1_5, K_3Li_2Nb_5_-
_xTa_xO_1_5, (Pb, Ba, La)Nb_
2O_6. 10. Any one of claims 1 to 9
In the method for manufacturing ceramics described in 1., the first direction and the second direction are directions perpendicular to each other. 11. In the method for manufacturing ceramics according to any one of claims 1 to 10, the first and second hot pressings are performed consecutively. Method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2644779A1 (en) * 1989-03-22 1990-09-28 Centre Nat Rech Scient CERAMIC COMPOSITION HAVING A HIGH DIELECTRIC CONSTANT
JP2010251766A (en) * 2001-11-15 2010-11-04 Fujifilm Dimatix Inc Ink jet printing module with orientation-determined piezoelectric film
CN102863024A (en) * 2012-10-10 2013-01-09 西北工业大学 Preparation method of cylindrical strontium sodium niobate crystallite powder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2644779A1 (en) * 1989-03-22 1990-09-28 Centre Nat Rech Scient CERAMIC COMPOSITION HAVING A HIGH DIELECTRIC CONSTANT
JP2010251766A (en) * 2001-11-15 2010-11-04 Fujifilm Dimatix Inc Ink jet printing module with orientation-determined piezoelectric film
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