JPS63233035A - 多成分セラミツクスの製造方法 - 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） 本発明は多成分セラミックスの製造方法に関する。

多成分セラミックスは圧電体、オプトエレクトロエック
ス材料、誘電体、半導体、センサーなどの機能性セラミ
ックスとして広範囲の分野で利用されている。

（従来の技術） 従来、多成分セラミックスは、各構成成分の単独の粉末
を混合し、仮焼して得られる多成分粉末を焼結する方法
によって製造されている。

しかしながら各構成成分単独の粉末は凝集し易いために
、各成分の均一な混合がむずかしく、また、仮焼による
固相反応が完結し難いという問題があった。

さらに、このようにして得られる仮焼体は粉砕を行なっ
ても平均粒径は１〜２μｍ以下にはならず、その程度の
粒度の多成分セラミックス原料粉末を使用しても、高密
度且つ高度な機能の機能性セラミックスを得ることは難
しい。

特にジルコニア原料については、粉末凝集が極めて生じ
易いため上記のような問題を伴うことのない、分散性の
よいものが望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前記の多成分セラミックスの合成における欠点
を解消すべくなされたもので、その目的は、分散性の良
いサブミクロン級の変成原料粉末を作成し、該粉末を用
いて単なる仮焼によって易焼結性且つ高嵩密度の各種多
成分セラミックス粉末を合成し、更にこれら粉末を焼結
して高性能、かつ高密度の機能性セラミックスを製造す
る方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、多成
分セラミックスの乾式法による製造過程で、とくにその
配合原料粉末として、２種以上の共沈体仮焼粉末を用い
ると、凝集性の極めて少ないサブミクロン級の粉末とな
り、これを成型して焼結すると、焼結助剤なしでも極め
て高密度の多成分セラミックスが容易に得られることを
究明した。

また、この方法によると、ホットプレスやＨＩＰ（熱間
ガス圧焼結）などの操作を省略して、単なる固相焼結に
よってもまた、焼結助剤を必ずしも必要とせずして、理
論密度に極めて近い高密度のものが得られることがわか
った。

本発明はこれらの知見に基いて完成したものである。

すなわち、本発明の要旨は、 下記に従い複数種類の共沈体仮焼粉末を予め調製準備し
、 その後少なくとも２種の共沈体仮焼粉末を含む配合物を
仮焼し、ついでこれを粉砕してから成型を行い、温度７
００〜１７００℃で焼結することを特徴とする多成分セ
ラミックスの製造方法。

記 多成分セラミックスを構成する成分のうち少なくとも２
成分を含む溶液に、沈殿形成剤を加えて共沈体とし、二
〇共沈体を乾燥後に仮焼し、ついで粉砕して得られる共
沈体仮焼粉末。

である。

本発明において、多成分セラミックスを構成する成分と
は、金属元素であり、金属の種類はとくに限定はなり、
ｃｄなど亜鉛族金属、Ａ２などアルミニウム族金属、Ｍ
ｇ、　Ｃａ、　Ｓｒ、　Ｂａなどアルカリ土金属、Ｓｃ
、　Ｌａ、　Ｔｈなど希土類金属、Ｓｎ、　Ｐｂなと炭
素族金属、Ｔｌｌ　Ｚｒ、　Ｈｆなどチタン族金属、Ａ
ｓ、　Ｂｉなど窒素族金属、Ｎｂ、　Ｔａなどバナジウ
ム族金属、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗなどクロム族金属、Ｍｎ
などマンガン族金属、又はＦｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉの鉄族
金属が用いられる。

これらの金属は溶液にする分については塩化物、硝酸塩
などの無機塩類またはアルコキシドなどの有機金属化合
物が用いられる。

ここに溶液とは水溶液またはアルコール溶液である。

沈殿形成剤はアンモニア、炭酸アンモニウム、苛性アル
カリなど無機物やしゅう酸、しゅう酸アンモニウム、ア
ミン、オキシンなどの有機物が挙げられる。

本発明において、共沈体仮焼粉末を少なくとも２種以上
を含む配合物としては、たがいに成分の異なる２種以上
の共沈体仮焼粉末のほかに、成分が同じであっても異な
る共沈条件で得られるような２種以上の共沈体仮焼粉末
であってもよい。

また、共沈体仮焼粉末のたがいに成分の異なるものとし
ては、たとえば、金属元素をＡ、Ｂ、ＣおよびＤとする
とき、ＡＢＯ共沈体とＣＤＯ共沈体のようにたがいに全
く異なる金属元素を含む共沈体だけでな（、ＡＢＯ共沈
体とＢＣＯ共沈体のように両共沈体に共通の金属元素を
含んでいてもよく、また共沈体の構成金属が全く同じで
あっても、共沈体に含まれる陰イオンの違い、溶媒の違
い、沈殿形成剤の違い、さらには溶媒温度の違いなどに
より沈殿形態が異なるものであってもよい。

得られた共沈体の仮焼温度は、組成により異なるが好ま
しくは５００〜１３００℃である。５００℃より低いと
凝集が顕著に起り、１３００℃を超えると粒子が粗大化
する傾向がある。

以上何れの場合も２種以上の共沈体仮焼粉末のみの配合
で目的とする多成分セラミックスの全成分が賄えるよう
に共沈体の成分とその量を設定することはもちろん可能
である。しかし一部分の成分については共沈体に含めず
して、２種以上の共沈体仮焼粉末の配合時に配合するこ
とにすれば、共沈体の製造条件との兼合いで配合の自由
度が増すのでより好ましく、この際、共沈体の成分と共
沈体には含めない成分とはたがいに異なっているものよ
りも、双方に共通している成分がある方が焼結性が良く
、高密度のセラミックスが得られやすい。

共沈体に含めない成分の粉末は、鉛成分の粉末を例外と
して粒度がサブミクロン級の細かいものを用いることが
好ましい。

上記のような共沈体仮焼粉末を用いる配合物の望ましい
仮焼温度は、その配合中にｐｂを含む場合、Ｂａ’ＰＳ
ｒを含む場合、またＮｂやＴａを含む場合とで、５００
〜１３００℃の範囲で大幅に変化する。

要は固相反応がはりまたは完全に完了する最低温度以上
で、顕著な粒子成長が生じない最高温度範囲内であるこ
とが必要である。

（作　用） 本発明では多成分セラミックスの焼結粉末原料として、
そのセラミックスを構成する成分のうち少なくとも２成
分を含む溶液に沈殿形成剤を加えて共沈体とし、この共
沈体を乾燥後に仮焼し、ついで粉砕して得られる共沈体
仮焼粉末を、予め調製した上で該共沈体板焼体を少なく
とも２種配合して仮焼したものを充当することにより、
構成成分の望ましい分散の下に固相反応が充分に促進さ
れる。

このようにして準備した焼結粉末原料を成型して焼結す
る際の焼結温度は、つくろうとする多成分セラミックス
の構成成分の種類によって異なるが、７００〜１７００
℃の範囲内になければならない。

７００℃より低いとｐｂを含む場合でも、焼結が不十分
である一方１７００℃を超えると粒子が粗大化したり、
あるいは構成成分の揮発が起るからである。

（実施例） 叉旌■エニ土 ■、共共沈体燻焼粉末調製 Ａ）変成チタニア粉末 四塩化チタン水溶液（０，７６ｍｏ　１２　／　ｌ　ｆ
！４度）２．２５！とオキシ塩化ジルコニウム水溶液（
１，１２ｍｏｆ　／！濃度）０．１７ｆｆｉとの混合水
溶液を６Ｎ−アンモニア水１０２中に撹拌しながら徐々
に添加してチタンとジルコニウムの水酸化物共沈物を得
た。これを充分洗浄、乾燥した後、温度１１００℃で仮
焼して、変成チタニア粉末（Ｔｉｏ、　ｑＺｒｏ、　＋
）（ｈを得た。

Ｂ）変成酸化ニオブ粉末 四塩化チタン水溶液（０，７６ｍｏ　Ｉｔ　／　１．濃
度）　０．２５１とフッ化ニオブ水溶液（０，３５ｍｏ
β／２濃度）２、１７　ｆとの混合水溶液を６Ｎ−アン
モニア水５１中に撹拌しながら徐々に添加してニオブと
チタンの水酸化物共沈物を得た。これを洗浄、乾燥した
後、温度１１００℃で仮焼してＮｂ　：　Ｔｉの原子比
が４：１の変成酸化ニオブ粉末（２ＮｂｚＯｓ・Ｔｉ（
ｈ）を得た。

Ｃ）変成ジルコニア粉末 四塩化チタン水溶液（０，７６ｍｏ　Ｅ　／　１濃度）
　０．５０１とオキシ硝酸ジルコニウム水溶液（０，８
４ｍｏｊ２　／！濃度）１．８１１とを混合した。この
混合水溶液を６Ｎ−アンモニア水１０ｎ中に撹拌しなが
ら徐々に添加して、ジルコニウムとチタンの水酸化物共
沈物を得た。これを洗浄、乾燥した後、温度１１００℃
で仮焼して変成ジルコニア粉末（Ｚｒｏ、　ｓＴｉ　Ｏ
，り０２を得た。

■、多成分セラミックスの焼結 上記の共沈体仮焼により得られた３種の変成粉末のうち
２種以上と市販のＴｉｅ、、　ＺｒＯ，、ＭｇＯ，Ｎｂ
、Ｏｓおよびｐｂｏとを用いてＰｂ（Ｍｇ　１／３　Ｎ
ｂ　２／３）。、２Ｔｉｏ、　４Ｚｒ　Ｏ，４０３の組
成となるようにボールミルにて１０時間混合したのち、
温度８００〜８５０℃で１時間仮焼して焼結原料粉末を
調製した。

この焼結原料粉末を成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ”で直
径２０ＩｎＩ１１．゛厚さ３ＩｎＩ１１のディスク状に
成形し温度１２５０℃で１時間焼結した。

ル較炎エニ土 実施例で用いた変成粉末を１種以下で使用するか、使用
せずして実施例と同様の条件で焼結を行なった。

実施例１〜４と比較例１〜４の成績を表にまとめて示し
、この表においてＯ印で使用、−印は不使用をあられす
。焼結密度の値は各焼結体について水中置換法（アルキ
メデス法）により測定した結果である。

（発明の効果） この発明の方法によると、焼結密度がとくに高い多成分
セラミックスが得られる。

特許出願人　　　科学技術庁無機材質研究所長岡　出願
人　新技術開発事業団 同　　出願人　　電気化学工業株式会社手　　続　　補
　　正　　書 昭和６２年　４月　６日 特許庁長官　黒　　１）　明　　雄　殿１゜事件の表示 多成分セラミックスの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 科学技術庁無機材質研究所長　瀬高信維新技術開発事業
団 （２３９）電気化学工業株式会社 ４、代理人 住所　　同　所 （１）明細書第４頁第１０行の「ついでこれを粉砕して
からＪを削除する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記に従い複数種類の共沈体仮焼粉末を予め調製準
   備し、 その後少なくとも２種の共沈体仮焼粉末を 含む配合物を仮焼し、ついで成型を行い、温度７００〜
   １７００℃で焼結する ことを特徴とする多成分セラミックスの製 造方法。 記 多成分セラミックスを構成する成分のうち 少なくとも２成分を含む溶液に、沈殿形成剤を加えて共
   沈体とし、この共沈体を乾燥後に仮焼し、ついで粉砕し
   て得られる共沈体仮焼粉末。