JPS63110681A - 圧電セラミツクス部品の製造方法 - Google Patents

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、電気泳動電着法を用い任意の形状をもった薄
肉あるいは薄膜状の圧電セラミックス部品の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、圧電セラミックス部品は、セラミックス粉体をバ
インダーとともに金型に入れ、圧力をかけ、（町）られ
な圧着体を焼結することにより作られていたため、複雑
な形状をも−）たちのは作成することはできなかった。

泥奨鋳込成形においては、セラミックス粉末を濃厚なス
ラリー状とし、多孔質の型人面に脱水凝固させるもので
あるが、型材料の選定、凝固したセラミックス粉末の強
度が弱いなどの欠点がある。

また通常ドクターブレードと呼ばれる方法は、フィルム
上にセラミックス粉末のスラリーを流出させ、フィルム
との間に所定の隙間を設けたすき板（ドクターブレード
）でスラリーをすくい取り、基板上に薄板を形成させる
方法であるが、この方法では単純な形状の板状部品しか
′ＪＡｙｌ−できない。

さらに、気相蒸着により基板上にセラミックス薄膜を堆
積させる方法は、セラミックス層の成形速度が遅く、極
く薄い膜の製造にしか適していない。

圧電セラミックスの電気泳動電着は、古くは米国特許ｚ
、８４３，５４１（１９５Ｂ）に見られるが、ＢａＴｉ
Ｏ３を金属板上にエチルセルソルブまたはピリジン中に
界面活性剤３加えることにより電着させている。

しかしここでは、金属平面上に電着することを主体とし
、Ｐｅｎｅｔｒｏｌ−６０という界面活性剤を用いてい
るため同一の界面活性剤は得がたいということが、電気
泳動電着が広く行えないということになっている。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来技術による圧電セラミ・ソクス部品の
製造法では形の大きな、単純な形しか作製できないとい
う問題点があった。本発明は複雑な形状、特に薄肉の圧
電セラミックス部品を製造することを目口勺とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明はアルコール系溶媒に酸またはアルカリを添加し
、圧電セラミックス粉体を分散させた電解液を用い、電
気泳動電着法により電極上に圧電セラミックスを付着せ
しめる工程と、該圧電セラミックスを焼結する工程と、
前記電極を除去する工程とを合むことを特徴とする圧電
セラミックス部品の製造方法である。

まず、この発明の方法は、電気泳動電着にて基材−１−
に圧電セラミックス粉末を沈着させるものであるから、
基材としてはそれ自体導電性を有するか、または表面に
導電性処理を施したものが必要である。

粒子を溶媒中で分散させ安定な電気泳動電着を行わせる
なめには、通常分散系に添加剤を加える必要がある。こ
の時に使用する添加剤としては、セラミックス粉末に付
着し、かつセラミックスを帯電させ得るものであればよ
い。しかし電気泳動によって基材上に沈着後、焼結する
過程で元来のセラミックスの性質を変えてしまうような
添加剤、特に金属元素をかむ添加剤は好ましくない。

また、添加剤として通常の電着塗装に使用されている界
面活性剤等は、圧電セラミ・ソクス材料の組成を変えた
場合、必ずしも有効ではないため好しくない。

そのため本発明で用いる剤加剤として酸、例えば、塩酸
、硝酸など、アルカリ、例えばアンモニア、水酸化ナト
リウムなどが好しい。

この発明で原料粉末の主となるセラミックス粉末は、液
体中に安定に分散させ、電気泳動を容易にするために十
分に微粒子化する必要があり、特に密度の大きいセラミ
ックス粉体では、さらに微粒子化することが望しい。

基板上に薄くて均一な膜を得るためには、電気泳動を行
わせるために印加する電圧を制御する必要がある。好し
くは数十ポルＩ”　／　ｃｒｓであれば、分散液の電解
によって生じるガスの量が少く薄くて均一な膜が得られ
る。

膜の厚さを制御するためには、電気泳動を行わせるのに
必要な電圧を印加する時間を変えればよい。セラミック
ス層は通常、絶縁体であるため、膜厚が厚くなると電圧
印加時間に対して生成するセラミックス層の膜厚は比例
しなくなるが、膜厚の薄い場合は膜厚は時間に対して比
例するため、電圧印加時間により、所望の厚さのセラミ
ックス層を得ることができる。

このようにして基板上にセラミックス層を沈着析出させ
たものには、セラミックス粒子間にわずかな分散液と添
加剤が含れているため分子ｌｉ液が蒸発する　１００℃
前後でセラミックス層を乾燥させる。

次いでこの基板上についたセラミックス層から、基板が
炭素または有機物ができている場合、これらが燃えて揮
散するような酸素存在下の４００〜５００℃前後で加熱
処理することにより、基板のみを除去することができる
。

この後、直ちにセラミックスが焼結するような温度にて
、雰囲気を空気、酸素、不活性ガス等を任意に選促して
焼結を行わせる。

こうして得られた、任意の形状をもったセラミ・ソクス
焼結体の内外側の両面に気相蒸着、もしくは導電体を塗
布することにより、導電体層を形成し、リード線を取り
つけることにより最終的な圧電セラミ・ソクス部品を得
ることができる。

（実施例１） Ｐｂ＜Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏｓ系の圧電特性を有するセラミッ
クス材料の粉末をエタノール中に分散させ塩酸を添加剤
として加えた。これらの組成としては、次の通りである
。

この分散系にＮ２をバブルしながら電極用基材として円
筒形の第１図の２に示すような形状のカーポジ対向極と
してアルミニウムを用い１００Ｖの電圧をカーボンを負
極にして１０分間印加したところ約１・１０μｒｎの厚
さのセラミックス層１が得られた。

この後１００℃で１０分間セラミックス層１を乾燥させ
、電気炉にて５００℃にてカーボン基材を燃焼揮散させ
た後、１１２０℃にてセラミックス層を焼結させた。

こののち導電ペーストをセラミックス層の両面に塗布し
圧電効果が得られることを確認した。第１図、第２図の
形状をもった圧電セラミックスは、マイクロポンプとし
て使用することができる。

（実施例２） 分散系の組成として この分散系にＮ２をバブルしながら、電極用基材として
板状のカーボン、対向極としてアルミニウムを用い、１
００Ｖの電圧をカーボンを負極にして印加したところ約
１０μｍの厚さのセラミックス層が得られた。乾燥、カ
ーボンの燃焼揮散、焼結は、実施例１と同じ粂件で行っ
た。

こののち金をスバ・・ｌタリングにてセラミックス層の
両面につけ、圧電効果が得られることを確シュした。

（実施例３） 分散系の組成として この分散系にＮ２をバブルしながら、電極用基材として
板状のカーボン対向極としてアルミニウムを用い、１０
０ｖの電圧をカーボンを負極にして印加したところ、約
１０μＩｎの厚さのセラミックス層が得られた。乾燥、
カーボンの燃焼揮散、焼結、導電体層の形成は実施例２
と同様の柔性で行った。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、圧電セラミックス粉体を
電気泳動電着を利用することにより、肉薄の均一な厚さ
をちった複雑な形状をもった圧電セラミックス部品を提
供できる効果がある。

特に実施例１で示したような途中で直径が変る形状のパ
イプは、従来の射出成形では作ることが不可能であった
。切削加工では肉薄のものを作ることができず、本発明
によって初めて第１図に示したような形状のパイプを作
成することができた。このようなパイプは、中空層に液
体を入れると、マイクロポンプとして作動させることが
できる。

なお、この発明の方法によれば、マイクロポンプ以外に
も、微小な変位が要求される精密部品で、しかも一方向
以外に駆動させる必要な精密部品の製造方法として最適
である。さらには、球面の一部を取った形の圧電セラミ
ックス成形体を本発明の方法によ−）で作成すれば圧電
セラミックススピーカーをも作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は圧電セラミックス製のパイプの断面図
と側面図である。 １・・圧電セラミックス層 ２１１．カー□２　　　　　　　　　　“（′）、ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アルコール系溶媒に酸またはアルカリを添加し、圧電
   セラミックス粉体を分散させた電解液を用い、電気泳動
   電着法により電極上に圧電セラミックスを付着せしめる
   工程と、該圧電セラミックスを焼結する工程と、前記電
   極を除去する工程とを含むことを特徴とする圧電セラミ
   ックス部品の製造方法。