JPS63100061A - 透光性セラミツクスの製造方法 - Google Patents

透光性セラミツクスの製造方法

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JPS63100061A
JPS63100061A JP61246823A JP24682386A JPS63100061A JP S63100061 A JPS63100061 A JP S63100061A JP 61246823 A JP61246823 A JP 61246823A JP 24682386 A JP24682386 A JP 24682386A JP S63100061 A JPS63100061 A JP S63100061A
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JP
Japan
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firing
atmosphere
plzt
hot press
pbo
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JP61246823A
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Inventor
利幸 鈴木
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Harima Ceramic Co Ltd
Original Assignee
Harima Ceramic 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はジルコンチタン酸鉛中の鉛の一部をランタンで
置換した組成をもつ焼結体である透光性セラミックス(
明細書において単に、PLZTと略号表示する場合もあ
る)の製造方法に関する。
(従来技術) PLZT構成成分となる原料粉末を用いて透光性セラミ
ックスを製造する場合において、透光性をもたせるため
のもっとも重要な条件は、周知のように、セラミックス
の気孔率を小さく抑えることである。
この方法として従来、知られているものとしては、つぎ
の(a)〜(e)に列挙するような方法が論文発表され
ている。
Ta)真空ホットプレス法; ホットプレスの過程において減圧(〜1O−3Toor
)することにより、残留空孔を除去しようというもの。
〔和久茂他:第19回応用物理連合講演会予稿集3l−
P−G−2P2S5  (1972)〕 (b)酸素雰囲気ホットプレス法; 予備成形した試料を型の中に入れ、試料の周辺をAhO
i 、MgO、Zr0zなどの粉末覆うもので、代表的
な条件は1.150℃、210 kg/−116hrで
加圧中酸素を流すことにより、製品の気孔率の小さくし
ようというもの。
〔ハートリングの論文(G  −H−Haertlin
g et al  : Ferroelectrics
 3269 (1972) )(C)アイソスタテック
ホットプレス法;その圧力媒体としてガラスを用い、加
圧は2,000気圧、温度700〜900℃、2〜50
時間の条件で処理して透光性セラミックスを得ようとい
うもの、〔石飛裕他:粉体粉末冶金協会、昭和49年度
春季大会講演概要集p189 (1974) ) (d)2段焼成法; 焼結過程を2段階に分離し、前段で短時間真空ホットプ
レスし、後段で長時間雰囲気焼成する方法であって、真
空ホットプレス条件を1 、200℃、200kg/c
d、lhrとし、雰囲気焼成条件をPbZr0= + 
PbO雰囲気中、1 、250℃、40hrとしたもの
であって、前段において気孔は粒界の液相酸化鉛中に集
まり、後段においては酸化鉛が菓発、消失すると同時に
気孔が消失するとするもの。〔岡崎清他:チタン酸バリ
ウム実用化研究会資料X X I[[−132−875
(1974) )tel酸素雰囲気焼成法; ホットプレスを用いない唯一の方法であって、酸素気流
中、高いpboの蒸気圧のもとで1 、200℃、60
hrの長時間焼成を行うことにより透明PLZTを得よ
うというもの。
但し、この方法によると、かなり大きな空孔が残留する
ことは避けられない。CG 。
S 、 Snow : J 、 Am、Ceram、 
Soc 、、5691  ((発明が解決しようとする
問題点) しかしながら、上述の(al〜+elに列挙した従来技
術を比較すると第1表のとおりである。
上記比較表から明らかなように、(a)の真空ホットプ
レス法、中)の酸素雰囲気ホットプレス及び(C)のア
イソスタテックホットプレス法による場合には、透光性
良好なPLZTが得られる反面、試料の大きさく得よう
とする製品の大きさ)が型によって制限されるし、雰囲
気を真空、酸素雰囲気等のコントロールするものく(a
)及び(b)の方法)では装置上の制約が非常に多く、
(C)のものでも別に圧力媒体が必要となるので、装置
上非常に制約されるものであり、いずれの場合にも装置
的にみて不利となる。さらに、予備成形した試料から出
発するので焼成中の収縮などのコントロールのため、昇
温スケジュールや加圧スケジュール等が非常に難しくな
る欠点がある。
一方、(dlの二段焼成法では優れた透光性セラミック
スが得られる反面、1段目のホットプレスが減圧ホント
プレスという装置上の制約があるうえ、2段目(アニー
リング)が雰囲気焼成であり、比較的長時間を要し、p
boのコントロールが困難かつ粒径制御も困難で再現性
に乏しい欠点を有する。また、(e)の酸素雰囲気焼成
法ではホットプレスを用いないので装置上の制約はない
が、透光性の良好な製品は得られず、また、長時間を要
し、かつ鉛を抜く工程(アニーリング工程)での再現性
に乏しいという欠点がある。
本発明は上述の従来技術の有する問題点にかんがみ、発
明されたものであって、透光性に優れ、製造時間の短縮
化が図れ、かつ製造装置面での制約も少なく、より簡便
能率的に高品質の透光性セラミックスを製造できる方法
を提供しようというものである。
(問題点を解決するための手段) 以下、本発明の構成について説明する。
すなわち、本発明の構成要旨とするところは、PLZT
構成成分となる原料粉末を混合・仮焼したものを造粒し
、ついで、加圧成形したものを酸素気流中、pbo雰囲
雰囲気−次焼成したのち、ホットプレス処理することを
特徴とする透光性セラミックスの製造方法、にある。
ここで、本発明において用いられるPLZT構成成分と
なる原料粉末としては、化学組成式; P b+−x 
La、、  (Z rv T i+−y ) v 03
となるように秤量混合した酸化物原料からなるMO(M
ixed 0w1de )法の原料粉あるいは化学反応
で共沈させるC P (Chemically Pre
pared)法による原料粉があるが、後者のCP法に
よる原料粉のほうが雰囲気焼成時の密度を向上できる効
果があるのでより望ましい。
また、混合・仮焼は均一度を向上させるために望ましく
は複数回(実用においては時間的能率を考慮して2回程
度)繰り返す。造粒については特に、限定しないが、適
量の水を添加したのち、60メツシュ全通処理などに付
する。さらに、加圧成形は金型プレスで150〜1,5
00 kg/cj、好ましくはラバープレスで500〜
2.000 kg/ cnT  で成形する。なお、1
次焼成の雰囲気焼成は第1図に例示するようなルツボ中
で行う。
同図について簡単に説明すると、符号lはマグネシア基
板、2はアルミナベソシャー、3は下蓋、4はアルミナ
ルツボ、5は上蓋、6は内アルミナルツボ、7は雰囲気
焼成粉、8は敷粉、9はPLZT乾燥後供試体、10は
ルツボ内に吹き込まれる02ガスである。
かくして、第1図のようなルツボでPLZT乾燥後供試
体の1次焼成が行われるが、この際の焼成条件としては
通常、1.100〜1 、300°C(好ましくは1,
150℃〜1 、250℃)で1〜50時間(好ましく
は4〜30時間)焼成する。この焼成時にルツボに供給
する酸素の流入量は通常、0゜5〜51 /min  
(好ましくは1.0〜2.51/m1n)とし、PbO
雰囲気をコントロールするために原料中に過剰なPbO
量として1〜6mo1%添加し、かつ雰囲気焼成時とし
てpbo過剰なPLZT粉を用いる。
つぎに、PbO抜きのアニーリングとして、1次焼成後
の供試体について短時間のホ・ノドプレス処理を行う。
この際に使用するホットプレス治具としては、たとえば
、第2図に例示するようなものを用いる。同図について
簡単に説明すると、符号11は炉体、12はSiC発熱
体、13はアルミナ押棒、14はアルミナモールド、1
5はジルコニア粉、16はジルコニアプレート、17は
PLZT供試体である。なお、ホットプレス条件は通常
、温度1,100〜1 、300℃(好ましくは1.1
50〜1.250℃)、圧力10〜500 kg/cI
J(好ましくは25〜350kg/cflI)、時間1
〜30時間(好ましくは3〜15時間)とする。
(作用) しかして、本発明方法によれば、基本的には2段焼成法
(従来の2段焼成法とは異なる)ではあるが、前段の雰
囲気焼成に先立ってPLZT構成成分となるCP粉など
の原料粉末をあらかじめ、混合・仮焼、造粒、加圧成形
したのち、雰囲気焼成することにより気孔率も1%以下
とできる。したがって、これに続くホットプレス段階に
おいては雰囲気コントロールの必要もなく、昇温・加圧
スケジュールも短縮でき、かつ型寸法が収縮重分だけ小
さくでき、しかもホットプレス条件として真空にしたり
、酸素を流したりする必要がなくなる。
(発明の効果) 以上のように構成される本発明によれば、製造方法全体
としての所要時間を大幅に短縮化でき、しかも得られる
透光性セラミックスの気孔率もきわめて小さく、PbO
のコントロール及び粒径の均一化が容易で、再現性の良
好な高品質のものとすることができ、製造装置面や操作
面からみても特別仕様のホットプレス機でなくとも通常
のホットプレス機を使用でき、雰囲気コントロールの必
要もないので製造方法の能率化・合理化が実現できる。
(実施例) 酸化鉛(PbO) 、酸化ランタン(Lag (h)、
酸化ジルコニウム(ZrOz)ならびに、酸化チタン(
Tiez)の各粉末を化学組成として、Pbo、q+L
ao、 ow(Zro、 &5Tioo、 ss) o
、 q* 03となるように配合したのち、ボールミル
で4時間混合した。配合時にpboは化学量論量より2
mo1%過剰に加えた。これを900°Cで2時間、仮
焼した後、ボールミルで粉砕した。均一性の向上をはか
るため、仮焼・粉砕を2回繰り返した。この仮焼粉を水
をバインダーとして用いて造粒・成形した。
成形は一次成形を250kg /cniで金型成形し、
さらに、静水圧プレスを用いてl 、 500 kg 
/ calで加圧成形し、直径50龍、厚み10龍の円
形状成形体を作成した。この成形体を第1図の焼成治具
で一次焼成した。焼成条件は1 、200℃X 12h
r、焼成中酸素ガスを1.!IM/分流した。なお、雰
囲気焼成時に酸化鉛の飛散を防止するためにPLZTの
仮焼粉を周りに充填し、酸化鉛雰囲気状態で焼成した。
このようにして作成した焼結体を第2図のホットプレス
機を置き、ホットプレスを行った。
ホットプレス条件はL200℃×4hr、圧力50kg
ZC−であった。
得られた焼結体を厚さ500μにスライスしたのち、鏡
面研磨し、厚さ350μの試料を作成した。これを分光
光度計により透過率を測定し、光学顕″RX鏡で組織の
観察を行った。
なお、比較のために、雰囲気焼成のみのサンプルと、ホ
ットプレスのみのサンプルにても同様の測定を行った。
雰囲気焼成条件は1,200℃X 100hrとし、こ
の場合のホットプレス条件は第2図のホットプレス装置
にマツフルを装着し、酸素ガスを流しながら行った。ホ
ットプレス条件は1 、200℃X 20hr、圧力2
00 kg / cnlであった。
その結果を第2表に示す。
第2表 第2表の結果からあきからなように、本発明による製造
方法によれば、内部欠陥のない優れた透光性を有するP
LZTウェファ−が比較的短時間に得られることとなり
、工業的価値はきわめて大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は雰囲気焼成時の状態を示す正面図、第2図はホ
ットプレス時の状態を示す正面断面図である。 ■・・・マグネシア基板、4・・・外アルミナルツボ、
6・・・内アルミナルツボ、9・・・PLZT乾燥後供
試体、11・・・炉体、12・・・SiC発熱体、13
・・・アルミナ押棒、17・・・PLZT供試体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  PLZT構成成分となる原料粉末を混合・仮焼したも
    のを造粒し、ついで、加圧成形したものを酸素気流中、
    PbO雰囲気下で一次焼成したのち、ホットプレス処理
    することを特徴とする透光性セラミックスの製造方法。
JP61246823A 1986-10-16 1986-10-16 透光性セラミツクスの製造方法 Pending JPS63100061A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005026369A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp 圧電アクチュエータ、液体吐出装置及び電子機器
JP2010267980A (ja) * 2010-06-30 2010-11-25 Kyocera Corp 圧電アクチュエータ、液体吐出装置及び電子機器

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