JPS63233036A - 多成分セラミツクスの製法 - 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、オプトエレクトロニック
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。

（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、共沈体仮焼粉末と、一般の粉末と
を混合したものを用いることにより、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、 （ａ）：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５００〜１３００℃の温度
で仮焼する工程、 （ｂ）　：　（ａ）工程で得られた第１次仮焼粉末に、
多成分セラミックスを構成すべき残りの成分を混合して
、５００〜１３００℃の温度で仮焼する工程、および（
ｃ）　：　（ｂ）工程で得られた第２次仮焼粉末を成型
して７００〜１７００℃で焼結する工程からなることを
特徴とする多成分セラミックスの製法である。

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く、Ｃ
ｄなど亜鉛族金属、Ａｌ１などアルミニウム族金属、Ｍ
ｇ＋　Ｃａｒ　Ｓｒ、　Ｂａなどアルカル土金属、Ｓｃ
＋　Ｌａ、　Ｔｈなど希土類金属、Ｓｎ、　ｐｂなど炭
素族金属、Ｔｔ、　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、４口などマンガン族金属
、又はＦｅ、　Ｃｏ、　Ｎ’ｔ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。

（作　用） （ａ）工程において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
て得られる共沈体の乾燥を終たのちの仮焼温度は、組成
により異なるが、５００〜１３００℃の範囲内でなけれ
ばならない。５００℃より低いと凝集が顕著に起り、１
３００℃を超えると粒子が粗大化する傾向がある。

次に（ｂ）工程では（ａ）工程の方法により得られた第
１次仮焼粉末に、目的とする多成分セラミックスを構成
する上で不足分として残りの成分を加えて混合する。

ここに残りの成分は（ａ）工程で得られる第１次仮焼粉
末の成分と異なるものよりも、共通している成分が含ま
れている方が焼結性が良（、高密度のセラミックスが得
られるので好ましい。また、上記残りの成分は鉛成分の
粉末を例外として粒度がサブミクロン級の細かい粉末が
好ましい。

これらの混合物の望ましい仮焼温度は、ｐｂを含む場合
、ＢａやＳｒ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
とが必要であり、適切な仮焼温度の設定の下に第２次仮
焼粉末を得る。

このようにして得られた第２次仮焼粉末を焼結原料粉末
として成型し、焼結する。焼結温度は前記の混合物の仮
焼温度と同様にその構成成分の種類によって異なるが、
７００〜１７００℃の範囲内でなければならない。７０
０℃より低いとｐｂを含む場合でも焼結が不十分であり
、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。

（実施例） 裏施±上二主 四塩化チタン水溶液（０，７６ｍｏ　ｌ　／　ｌ　ｆ４
度）　２．２５２とオキシ塩化ジルコニウム水溶液（１
，１２ｍｏＡ／ｌ濃度”）　０．１１２との混合水溶液
を６Ｎ−アンモニア水１０Ｉ！、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、チタンとジルコニウムからなる共沈体仮焼粉末
、すなわち変成チタニア粉末（Ｔｉｏ、　ｑＺｒｏ、　
ｌ）Ｏ！を得た。

この粉末と市販のＺｒｏｔ、　ＭｇＯ，ＺｎＯ，Ｎｂｚ
Ｏｓ＋　ｐｂ。

を用いて表に示す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
た。

この粉末を成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ”でディスク状
に成形し温度１２５０℃で１時間焼結した。得られた焼
結体の焼結密度を水中置換法（アルキメデス法）で測定
した結果を表に示す。

此ｊぴＬＬヱＩ 実施例１〜２において変成チタニア粉末の代りに市販の
ＴｉＯ２粉末を用いた以外同様に行なった。

その結果は表に示すとおりである。

裏施皿ユニ土 四塩化チタン水溶液Ｃ０，７６ａａｏ　ｌ　／　Ｉｔ濃
度）　０．２５１とフッ化ニオブ水溶液（０，３５ｍｏ
　１２　／　ｌ濃度）２、１７　ｆとの混合水溶液を６
Ｎ−アンモニア水５ｆ！、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対Ｔｉ
の原子比が４：ｌの共沈体仮焼粉末、すなわち変成酸化
ニオブ粉末（２Ｎｂ、ｏ、・Ｔｉ０ｚ）を得た。

この粉末と市販のＺｒ０ｔ＊　Ｍｇｏ、　ＳｒＣＯ３＋
　ＴｔＯｚ＋ＰｂＯを用いて表に示す組成となるように
ボールミルにて１０時間混合したのち温度８００〜８５
０℃で１時間仮焼した。

この粉末を成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ”でディスク状
に成形し温度１２５０℃で１時間焼結した。焼結密度を
表に示す。

此ｊびしレユ先 実施例３〜４において変成酸化ニオブ粉末の代りに市販
の酸化ニオブ粉末（ＮｂｚＯｓ）を用いた以外同様に行
なった結果を表に示す。

（発明の効果） 本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向　出願
人　新技術開発事業団

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）：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５００〜１３００℃の
   温度で仮焼する工程、（ｂ）：（ａ）工程で得られた第
   １次仮焼粉末に、多成分セラミックスを構成すべき残り
   の成分を混合して、５００〜１３００℃の温度で仮焼す
   る工程、および （ｃ）：（ｂ）工程で得られた第２次仮焼粉末を成型し
   て７００〜１７００℃で焼結する工程 からなることを特徴とする多成分セラミッ クスの製法。