JPH0333671B2 - - Google Patents
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- JPH0333671B2 JPH0333671B2 JP58501619A JP50161983A JPH0333671B2 JP H0333671 B2 JPH0333671 B2 JP H0333671B2 JP 58501619 A JP58501619 A JP 58501619A JP 50161983 A JP50161983 A JP 50161983A JP H0333671 B2 JPH0333671 B2 JP H0333671B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- sintering
- slurry
- particles
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
請求の範囲
１ 適当な金属アルコキシドを加水分解し、洗浄
し、乾燥し、造粒し、さらにか焼することからな
る加水分解技術によつて金属酸化物粉末を用意
し、該か焼した金属酸化物粉末を湿式ボールミル
処理し、該湿式ボールミル処理により生ずる上澄
み液を排出し、該上澄み液からの粉末を少なくと
も一つの粉末凝縮体に形成し、さらに該少なくと
も一つの粉末凝縮体をセラミツク体に焼結するこ
とからなるAl2O3、ZrO2およびTiO2からなる材
料類から選択されるセラミツク材料体の製造方法
において、前記湿式ボールミル処理を、1.8乃至
2.4にわたるPHを有する水性スラリーと共に行う
ことを特徴とする方法。
し、乾燥し、造粒し、さらにか焼することからな
る加水分解技術によつて金属酸化物粉末を用意
し、該か焼した金属酸化物粉末を湿式ボールミル
処理し、該湿式ボールミル処理により生ずる上澄
み液を排出し、該上澄み液からの粉末を少なくと
も一つの粉末凝縮体に形成し、さらに該少なくと
も一つの粉末凝縮体をセラミツク体に焼結するこ
とからなるAl2O3、ZrO2およびTiO2からなる材
料類から選択されるセラミツク材料体の製造方法
において、前記湿式ボールミル処理を、1.8乃至
2.4にわたるPHを有する水性スラリーと共に行う
ことを特徴とする方法。
２ 前記セラミツク材料がTiO2を包含しており、
かつ前記アルコキシドがチタンエトキシド、チタ
ンイソプロポキシドおよびチタンブトキシドから
選択される請求の範囲第１項記載の方法。
かつ前記アルコキシドがチタンエトキシド、チタ
ンイソプロポキシドおよびチタンブトキシドから
選択される請求の範囲第１項記載の方法。
３ 前記PHが約2.1である請求の範囲第１項また
は第２項記載の方法。
は第２項記載の方法。
４ 前記焼結を650℃と1200℃との間の温度、好
ましくは850℃において行う請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載の方法。
ましくは850℃において行う請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載の方法。
５ 前記セラミツク材料が更にAl、NbおよびTa
から選択される元素を含む請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれか一項に記載の方法。
から選択される元素を含む請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれか一項に記載の方法。
６ 前記アルコキシドにアルコールを添加する請
求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一項に記載
の方法。
求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一項に記載
の方法。
技術分野
本発明は低められた温度における焼結工程を有
するセラミツク製造方法に関するものである。
するセラミツク製造方法に関するものである。
発明の背景
セラミツク材料から製造される機器は多くの重
要な技術的用途を有する。例えばそれらは磁石、
コンデンサー、サイリスター、サーミスター並び
に多くの他の用途に有効である。これら材料の製
造のため多くの技術が開発されており、全部とは
言わなくともその多くは高温における焼結工程と
して必要としている。
要な技術的用途を有する。例えばそれらは磁石、
コンデンサー、サイリスター、サーミスター並び
に多くの他の用途に有効である。これら材料の製
造のため多くの技術が開発されており、全部とは
言わなくともその多くは高温における焼結工程と
して必要としている。
セラミツク材料を用いる多くのタイプの機器は
１以上の電気的接点を必要とする電気機器であ
る。しかし、1400℃を代表とする高い焼結温度は
電極を形成するのに用いることができる材料を大
きく制限する。電極材料の多くは貴金属であり、
これら金属の価格は近年大きく上昇してきている
ので、より低い焼結温度および、したがつてより
安価な電極材料を使用することができるセラミツ
ク材料の製造方法が望まれる。もちろん低い焼結
温度は他のタイプの機器の製造においても、例え
ば、低い焼結温度のエネルギーコストと低さおよ
び揮発性成分が存在する場合に低い焼結温度によ
つて可能になる組成制御の容易さが望ましいとの
理由からまた望ましいものである。
１以上の電気的接点を必要とする電気機器であ
る。しかし、1400℃を代表とする高い焼結温度は
電極を形成するのに用いることができる材料を大
きく制限する。電極材料の多くは貴金属であり、
これら金属の価格は近年大きく上昇してきている
ので、より低い焼結温度および、したがつてより
安価な電極材料を使用することができるセラミツ
ク材料の製造方法が望まれる。もちろん低い焼結
温度は他のタイプの機器の製造においても、例え
ば、低い焼結温度のエネルギーコストと低さおよ
び揮発性成分が存在する場合に低い焼結温度によ
つて可能になる組成制御の容易さが望ましいとの
理由からまた望ましいものである。
多層セラミツクコンデンサーはより低い焼結温
度が望ましい電気機器の一例である。多層セラミ
ツクコンデンサーの製造は代表的にセラミツク材
料の層の間に電極材料を配置することを必要とす
る。セラミツク層と電極材料層とは共に酸化雰囲
気中の高められた温度において共焼結される。多
層セラミツクコンデンサーに通常用いられるチタ
ン酸バリウムセラミツクの粉末は、代表的におよ
そ1400℃の焼結温度を必要とする。このような比
較的高い温度においては、Ag−Pd合金のような
貴金属が電極として代表的に必要とされる。Ag
から成る電極のような代替物は、セラミツク材料
をAgの融点、およそ962℃、より低い温度におい
て焼結されることができない限り使用することは
できない。
度が望ましい電気機器の一例である。多層セラミ
ツクコンデンサーの製造は代表的にセラミツク材
料の層の間に電極材料を配置することを必要とす
る。セラミツク層と電極材料層とは共に酸化雰囲
気中の高められた温度において共焼結される。多
層セラミツクコンデンサーに通常用いられるチタ
ン酸バリウムセラミツクの粉末は、代表的におよ
そ1400℃の焼結温度を必要とする。このような比
較的高い温度においては、Ag−Pd合金のような
貴金属が電極として代表的に必要とされる。Ag
から成る電極のような代替物は、セラミツク材料
をAgの融点、およそ962℃、より低い温度におい
て焼結されることができない限り使用することは
できない。
焼結温度を低めるべく種々の解決法が採られて
きた。１つの解決法は化学的手段、例えば焼結に
先立ちセラミツク組成物にドーパントを添加する
ことにより焼結温度を低下させるものである。し
かしこの解決法はドーパントがセラミツク組成物
の誘電性に有害な影響を与えるのでしばしば望ま
しくない。第２の解決法は、低い温度において焼
結を進めるために最適の物理的性質を備えたセラ
ミツク粉末を製造するものである。この方法の１
例がアメリカセラミツク学会ジヤーナル
（Journal of the American Ceramic Society）、
64、第19〜22頁、1981年に報告されている。この
論文は1100℃において焼結し得るZrO2で安定化
したY2O3の凝集していないミクロン単位の粉末
を利用することを報告している。この温度は通常
の焼結温度よりもおよそ300℃低い。
きた。１つの解決法は化学的手段、例えば焼結に
先立ちセラミツク組成物にドーパントを添加する
ことにより焼結温度を低下させるものである。し
かしこの解決法はドーパントがセラミツク組成物
の誘電性に有害な影響を与えるのでしばしば望ま
しくない。第２の解決法は、低い温度において焼
結を進めるために最適の物理的性質を備えたセラ
ミツク粉末を製造するものである。この方法の１
例がアメリカセラミツク学会ジヤーナル
（Journal of the American Ceramic Society）、
64、第19〜22頁、1981年に報告されている。この
論文は1100℃において焼結し得るZrO2で安定化
したY2O3の凝集していないミクロン単位の粉末
を利用することを報告している。この温度は通常
の焼結温度よりもおよそ300℃低い。
発明の概要
本発明によれば、スラリー中における金属酸化
物粉末の分散を最大にするPH領域においてボール
ミル処理し、焼結することによりセラミツク材料
を比較的低い温度において高密度に焼結すること
ができる。金属酸化物粉末は、好ましい実施態様
にあつては、アルコキシドを加水分解してスラリ
ーを形成し、該スラリー中の金属酸化物粉末を乾
燥し、造粒し、そしてか焼することを包含する方
法により製造される。更に好ましい実施態様とし
てアルコキシドにアルコールが添加される。更に
他の好ましい実施態様として本方法により製造さ
れるセラミツク材料はTiO2を包含する。なおい
つそう好ましい実施態様として本方法により製造
されるセラミツク材料はイソプロポキシドのよう
なTi−アルコキシドの加水分解により製造され
るTiO2を包含し、850℃においてその理論密度の
99パーセントまで焼結される。この温度は通常の
焼結温度よりおよそ500℃低い。
物粉末の分散を最大にするPH領域においてボール
ミル処理し、焼結することによりセラミツク材料
を比較的低い温度において高密度に焼結すること
ができる。金属酸化物粉末は、好ましい実施態様
にあつては、アルコキシドを加水分解してスラリ
ーを形成し、該スラリー中の金属酸化物粉末を乾
燥し、造粒し、そしてか焼することを包含する方
法により製造される。更に好ましい実施態様とし
てアルコキシドにアルコールが添加される。更に
他の好ましい実施態様として本方法により製造さ
れるセラミツク材料はTiO2を包含する。なおい
つそう好ましい実施態様として本方法により製造
されるセラミツク材料はイソプロポキシドのよう
なTi−アルコキシドの加水分解により製造され
るTiO2を包含し、850℃においてその理論密度の
99パーセントまで焼結される。この温度は通常の
焼結温度よりおよそ500℃低い。
詳細な説明
セラミツク酸化物材料は、非常に小さい粒子サ
イズを有する凝集していないセラミツク粉末を用
いることにより、比較的低い温度において焼結す
ることができる。金属酸化物粉末を、スラリー中
における粉末の分散を最大にする領域内のPH値を
有するスラリー中においてボールミル処理する。
このPHは粒子の表面電荷を制御し、凝集傾向を減
少させる。粒子サイズの小さいことは、密集した
材料中の間隙が小さく焼結工程中に容易に除去で
きることにつながり、それによつて高密度を達成
できることになるので望ましい。しかし、単に粒
子サイズが小さいだけでは。粒子はまた凝集を妨
げるためにスラリー中に分散させなければなら
ず、これが再び大きな間隙をつくることになり、
結果として焼結後の密度が低くなるので十分でな
い。
イズを有する凝集していないセラミツク粉末を用
いることにより、比較的低い温度において焼結す
ることができる。金属酸化物粉末を、スラリー中
における粉末の分散を最大にする領域内のPH値を
有するスラリー中においてボールミル処理する。
このPHは粒子の表面電荷を制御し、凝集傾向を減
少させる。粒子サイズの小さいことは、密集した
材料中の間隙が小さく焼結工程中に容易に除去で
きることにつながり、それによつて高密度を達成
できることになるので望ましい。しかし、単に粒
子サイズが小さいだけでは。粒子はまた凝集を妨
げるためにスラリー中に分散させなければなら
ず、これが再び大きな間隙をつくることになり、
結果として焼結後の密度が低くなるので十分でな
い。
好ましい実施態様にあつては、粉末はアルコキ
シドの加水分解で始まる方法により製造される。
アルコキシドの粘度が所望の工程温度において望
ましからぬ程高い場合は、アルコキシドを適当な
アルコール中に溶解することによりその粘度を低
減させることができる。アルコールを添加するこ
とにより、また粒子のサイズも小さくなる。セラ
ミツク材料中に数種の金属が望ましく存在する場
合は、２種以上のアルコキシドが使用される。ア
ルコキシドの使用は、反応生成物、金属酸化物お
よびアルコールを生成しながら所望の金属原子を
導入する便利な手段を与えるものであり、加水分
解後それらは反応することがない。
シドの加水分解で始まる方法により製造される。
アルコキシドの粘度が所望の工程温度において望
ましからぬ程高い場合は、アルコキシドを適当な
アルコール中に溶解することによりその粘度を低
減させることができる。アルコールを添加するこ
とにより、また粒子のサイズも小さくなる。セラ
ミツク材料中に数種の金属が望ましく存在する場
合は、２種以上のアルコキシドが使用される。ア
ルコキシドの使用は、反応生成物、金属酸化物お
よびアルコールを生成しながら所望の金属原子を
導入する便利な手段を与えるものであり、加水分
解後それらは反応することがない。
加水分解後、金属酸化物粉末は一般にボールミ
ル処理の前に中間処理工程を経る。適当の中間工
程は代表的に、加水分解中に製造されたスラリー
中の粉末の乾燥およびこれに続く造粒および粉末
のか焼を含んでいる。ボールミル処理が終了した
後、スラリーをしばらくの間放置し、より大きい
粒子を沈降させる。しばらく沈降させたのち、上
澄みのスラリーを排出し、粒子を稠密にする。本
方法においては、より小さい粒子を選択し、得ら
れる密度を増大させている。
ル処理の前に中間処理工程を経る。適当の中間工
程は代表的に、加水分解中に製造されたスラリー
中の粉末の乾燥およびこれに続く造粒および粉末
のか焼を含んでいる。ボールミル処理が終了した
後、スラリーをしばらくの間放置し、より大きい
粒子を沈降させる。しばらく沈降させたのち、上
澄みのスラリーを排出し、粒子を稠密にする。本
方法においては、より小さい粒子を選択し、得ら
れる密度を増大させている。
ボールミル処理中に最大にすべき粉末の分散度
は溶液のPHに依存する。スラリーの粘度および沈
降について研究結果を粉末の分散量および、した
がつてスラリー中の臨界PH値およびPH領域を決定
するのに用いることができる。一般に、より高度
に分散された粉末を有するスラリーは、より低度
に分散された粉末を有すスラリーよりも相対的に
低い粘度を有する。文献中には論文があり、例え
ばアメリカセラミツク学会ジヤーナル、12、第
394〜398頁、1949年、はスラリーの見掛け粘度と
そのPHとの関係を示している。酸化物の表面は一
般に真の表面電荷および酸化物表面と酸化物表面
から離れた液体媒質との間の電位差に帰着する
H+またはOH-を放つことができるイオン化位置
を有するとの仮説を設けている。この電位差は通
常ゼータ電位と呼ばれており、それば臨界PH値ま
たはPH領域において最大値に達するとの分析が示
されている。これらの値および領域は、酸化物表
面のイオン化は酸化物が平衡にある液体媒質のPH
に依存しているという事実に決定される。すべて
の粒子は同一の電荷を運び、同一のゼータ電位を
有するので、粒子間の静電気的斥力は粒子の緊密
な接近すなわちフロキユレーシヨンを防止するこ
とができる。ゼータ電位が十分に大きい場合、静
電気的斥力は顕著になり、フアンデルワールス引
力に打ち勝ち、粒子は液体中に分散したまま留ま
る。比較的低い粘度はそれが良好に分散した粒子
に帰着するので望ましい。
は溶液のPHに依存する。スラリーの粘度および沈
降について研究結果を粉末の分散量および、した
がつてスラリー中の臨界PH値およびPH領域を決定
するのに用いることができる。一般に、より高度
に分散された粉末を有するスラリーは、より低度
に分散された粉末を有すスラリーよりも相対的に
低い粘度を有する。文献中には論文があり、例え
ばアメリカセラミツク学会ジヤーナル、12、第
394〜398頁、1949年、はスラリーの見掛け粘度と
そのPHとの関係を示している。酸化物の表面は一
般に真の表面電荷および酸化物表面と酸化物表面
から離れた液体媒質との間の電位差に帰着する
H+またはOH-を放つことができるイオン化位置
を有するとの仮説を設けている。この電位差は通
常ゼータ電位と呼ばれており、それば臨界PH値ま
たはPH領域において最大値に達するとの分析が示
されている。これらの値および領域は、酸化物表
面のイオン化は酸化物が平衡にある液体媒質のPH
に依存しているという事実に決定される。すべて
の粒子は同一の電荷を運び、同一のゼータ電位を
有するので、粒子間の静電気的斥力は粒子の緊密
な接近すなわちフロキユレーシヨンを防止するこ
とができる。ゼータ電位が十分に大きい場合、静
電気的斥力は顕著になり、フアンデルワールス引
力に打ち勝ち、粒子は液体中に分散したまま留ま
る。比較的低い粘度はそれが良好に分散した粒子
に帰着するので望ましい。
固体粒子の沈降速度はストークスの式から算出
することができ、この式は速度が粒子サイズの二
乗に伴つて増加することを示している。このよう
に、微粒子を有するスラリー中では沈降は代表的
にゆつくりと進行する。一例として下記のように
製造されるTiO2の粉末はおよそ0.02μｍの粒子半
径を有し、よく分散した場合、0.1mm／日より小
さい沈降速度を有している。
することができ、この式は速度が粒子サイズの二
乗に伴つて増加することを示している。このよう
に、微粒子を有するスラリー中では沈降は代表的
にゆつくりと進行する。一例として下記のように
製造されるTiO2の粉末はおよそ0.02μｍの粒子半
径を有し、よく分散した場合、0.1mm／日より小
さい沈降速度を有している。
しかし、微粒子は凝集する傾向があり、各凝集
体はやや低い固形含量を有する103〜105個のゆる
く結合した粒子からなつている。凝集体のサイズ
は粒子サイズよりはるかに大きいので、凝集体の
沈降速度は個々の粒子に期待される速度よりもは
るかに大きい。凝集体が主にほぼ同一サイズの粒
子からなつている場合、それらの沈降速度は凝集
体中の固型画分に逆比例する。このように沈降速
度は微粒子がかさばつた、低密度の凝集体を形成
する場合においてさえも比較的早い。その結果と
して粉末の分散度合は沈降速度に直接的に関連す
る。
体はやや低い固形含量を有する103〜105個のゆる
く結合した粒子からなつている。凝集体のサイズ
は粒子サイズよりはるかに大きいので、凝集体の
沈降速度は個々の粒子に期待される速度よりもは
るかに大きい。凝集体が主にほぼ同一サイズの粒
子からなつている場合、それらの沈降速度は凝集
体中の固型画分に逆比例する。このように沈降速
度は微粒子がかさばつた、低密度の凝集体を形成
する場合においてさえも比較的早い。その結果と
して粉末の分散度合は沈降速度に直接的に関連す
る。
本方法はAl2O3、ZrO2、およびTiO2の使用に
対し良く適合しているが、特にTiO2に言及して
説明することとする。ミクロン単位のTiO2の粉
末をチタンアルコキシド、例えばチタンエトキシ
ド、チタンイソプロポキシドおよびチタンブトキ
シドの加水分解により製造される。加水分解反応
は以下の化学反応式により表わされる： 2Ti（OCoH2o+1）4＋2H2O→2TiO（OCoH2o+1）
2＋4CoH2o+1OH(1) 2TiO（OCoH2o+1）2→TiO2＋Ti（OCo
H2o+1）4(2) 正味の反応は： Ti（OCoH2o+1）4＋2H2O→TiO2＋4Co
H2o+1OH(3) である（式中ｎはチタンエトキシド、チタンイソ
プロポキシドおよびチタンブトキシドに対し、
夫々ｎ＝２、３および４である）。このようにチ
タンアルコキシドの各１モルが水２モルと反応
し、TiO21モルおよびアルコール４モルを生成す
る。
対し良く適合しているが、特にTiO2に言及して
説明することとする。ミクロン単位のTiO2の粉
末をチタンアルコキシド、例えばチタンエトキシ
ド、チタンイソプロポキシドおよびチタンブトキ
シドの加水分解により製造される。加水分解反応
は以下の化学反応式により表わされる： 2Ti（OCoH2o+1）4＋2H2O→2TiO（OCoH2o+1）
2＋4CoH2o+1OH(1) 2TiO（OCoH2o+1）2→TiO2＋Ti（OCo
H2o+1）4(2) 正味の反応は： Ti（OCoH2o+1）4＋2H2O→TiO2＋4Co
H2o+1OH(3) である（式中ｎはチタンエトキシド、チタンイソ
プロポキシドおよびチタンブトキシドに対し、
夫々ｎ＝２、３および４である）。このようにチ
タンアルコキシドの各１モルが水２モルと反応
し、TiO21モルおよびアルコール４モルを生成す
る。
ある種の陽イオンドーパント、例えばAl、Nb
およびTaがある静電気特性を制御するためTiO2
にしばしば好ましく添加される。このドーパント
は金属アルコキシドの形で導入することができ、
これがチタンアルコキシド中に溶解する。例えば
Alが所望のドーパントである場合、例えばアル
ミニウムブトキシドの適当量をチタンブトキシド
中に溶解する。TaまたはNbが所望のドーパント
である場合、例えばタンタルエトキシドまたはニ
オブエトキシドをチタンエトキシド中に溶解す
る。陽イオンドーパントおよびTiO2の前駆物質
は共に混和性溶液中に存在するので、TiO2中へ
のドーパントの均質な分布が達成される。
およびTaがある静電気特性を制御するためTiO2
にしばしば好ましく添加される。このドーパント
は金属アルコキシドの形で導入することができ、
これがチタンアルコキシド中に溶解する。例えば
Alが所望のドーパントである場合、例えばアル
ミニウムブトキシドの適当量をチタンブトキシド
中に溶解する。TaまたはNbが所望のドーパント
である場合、例えばタンタルエトキシドまたはニ
オブエトキシドをチタンエトキシド中に溶解す
る。陽イオンドーパントおよびTiO2の前駆物質
は共に混和性溶液中に存在するので、TiO2中へ
のドーパントの均質な分布が達成される。
チタンアルコキシドの融点は代表的な処理温
度、例えば、25℃、に近いので液体アルコキシド
はこれらの温度において非常に粘着性がある。ア
ルコキシドの粘度はアルコキシドを適当なアルコ
ール、例えばチタンエトキシドはエチルアルコー
ルに、チタンイソプロポキシドはイソプロピルア
ルコールに、チタンブトキシドはブチルアルコー
ルに溶解することにより低減させることができ
る。
度、例えば、25℃、に近いので液体アルコキシド
はこれらの温度において非常に粘着性がある。ア
ルコキシドの粘度はアルコキシドを適当なアルコ
ール、例えばチタンエトキシドはエチルアルコー
ルに、チタンイソプロポキシドはイソプロピルア
ルコールに、チタンブトキシドはブチルアルコー
ルに溶解することにより低減させることができ
る。
希釈されたアルコキシド溶液のアルコール含量
は望ましくは95パーセントより小さい。希釈溶液
もまたより小さい粒子サイズのTiO2加水分解反
応生成物を生じる。例えば、10パーセントのチタ
ンイソプロポキシドおよび90％のイソプロピルア
ルコールからなるアルコキシド溶液を用いて製造
されたTiO2粒子のサイズは、希釈しないチタン
イソプロポキシドを用いて製造された粒子サイズ
のほぼ25パーセントである。粒子サイズはTiO2
分子間のブラウン衝突の頻度により決定されるの
で、粒子サイズはアルコールによる希釈により減
ぜられるとの仮設が設けられる。希釈された条件
ではTiO2分子はより少なく集中され、それらの
衝突頻度は減ぜられる。
は望ましくは95パーセントより小さい。希釈溶液
もまたより小さい粒子サイズのTiO2加水分解反
応生成物を生じる。例えば、10パーセントのチタ
ンイソプロポキシドおよび90％のイソプロピルア
ルコールからなるアルコキシド溶液を用いて製造
されたTiO2粒子のサイズは、希釈しないチタン
イソプロポキシドを用いて製造された粒子サイズ
のほぼ25パーセントである。粒子サイズはTiO2
分子間のブラウン衝突の頻度により決定されるの
で、粒子サイズはアルコールによる希釈により減
ぜられるとの仮設が設けられる。希釈された条件
ではTiO2分子はより少なく集中され、それらの
衝突頻度は減ぜられる。
本処理方法は以下のように進行する。反応はチ
タンアルコキシド、例えばイソプロポキシドが液
体のままである温度、例えば25℃において好適に
起こる。チタンイソプロポキシド溶液が水と接触
すると直ちに反応して濁つた沈殿を生じる。チタ
ンイソプロポキシドは例えば撹拌している水の中
に噴霧することができる。CO2による汚染を最小
にするため、好ましくは窒素のような不活性気体
で運動している水の上を覆う。
タンアルコキシド、例えばイソプロポキシドが液
体のままである温度、例えば25℃において好適に
起こる。チタンイソプロポキシド溶液が水と接触
すると直ちに反応して濁つた沈殿を生じる。チタ
ンイソプロポキシドは例えば撹拌している水の中
に噴霧することができる。CO2による汚染を最小
にするため、好ましくは窒素のような不活性気体
で運動している水の上を覆う。
小径、代表的には２〜3μｍより小さい孔を有
する適当な紙を通しての過によりスラリーか
ら液体を除去する。得られる液は透明な液体で
あり、加水分解の間に形成された沈澱の凝集のサ
イズが紙の孔より大きいことを示している。残
渣を移して蒸留水と十分に混合し、好ましくは３
回蒸留してあらゆる未反応チタンイソプロポキシ
ドを除去する。次いでスラリーを過して液体を
除去する。次いで残渣をイソプロピルアルコール
と混合し、再び過する。アルコールとの混合、
洗浄およびこれに引き続いての過の処理を好ま
しくは数回、例えば３回繰り返して残留水を除去
する。
する適当な紙を通しての過によりスラリーか
ら液体を除去する。得られる液は透明な液体で
あり、加水分解の間に形成された沈澱の凝集のサ
イズが紙の孔より大きいことを示している。残
渣を移して蒸留水と十分に混合し、好ましくは３
回蒸留してあらゆる未反応チタンイソプロポキシ
ドを除去する。次いでスラリーを過して液体を
除去する。次いで残渣をイソプロピルアルコール
と混合し、再び過する。アルコールとの混合、
洗浄およびこれに引き続いての過の処理を好ま
しくは数回、例えば３回繰り返して残留水を除去
する。
過した粉末を次いで約100℃において約１時
間乾燥する。乾燥した粉末を例えば850μｍの直
径の孔を有するふるいを通して造粒し、空気中約
550℃の温度において16時間か焼する。か焼した
粉末を次いでポリプロピレン容器中においてPH約
2.1を有するHCl−H2O溶液中でZrO2ミリング媒
体を用いて約３時間粉砕する。
間乾燥する。乾燥した粉末を例えば850μｍの直
径の孔を有するふるいを通して造粒し、空気中約
550℃の温度において16時間か焼する。か焼した
粉末を次いでポリプロピレン容器中においてPH約
2.1を有するHCl−H2O溶液中でZrO2ミリング媒
体を用いて約３時間粉砕する。
スラリーはおよそ14重量パーセントの固型分を
有する。
有する。
2.1のPHが水溶液中におけるTiO2粉末の分散を
最大にするもので最も好ましいと思われる。約
1.8乃至約2.4の範囲内のどのPHも好都合に使用す
ることができる。この範囲外では凝集体が形成し
易い。
最大にするもので最も好ましいと思われる。約
1.8乃至約2.4の範囲内のどのPHも好都合に使用す
ることができる。この範囲外では凝集体が形成し
易い。
ボールミル処理後、粉末スラリーを72時間放置
する。上澄みのスラリーは懸濁液中の最も微小な
粒子のみからなつているのでこれをサイホンで除
去し、例えば遠心分離により密に凝縮する。得ら
れた粉末の凝縮物を約105℃において約16時間乾
燥する。得られた凝集物を次いで650℃と1200℃
との間の温度において焼結する。焼結雰囲気とし
て流動酸素を用いることができる。
する。上澄みのスラリーは懸濁液中の最も微小な
粒子のみからなつているのでこれをサイホンで除
去し、例えば遠心分離により密に凝縮する。得ら
れた粉末の凝縮物を約105℃において約16時間乾
燥する。得られた凝集物を次いで650℃と1200℃
との間の温度において焼結する。焼結雰囲気とし
て流動酸素を用いることができる。
得られた材料の密度をCCl4を沈没液体として
アルキメデスの原理により測定した。決定した相
対密度は4.26ｇ／cm3の理論密度に基づくものであ
つた。上述した方法により製造し、酸素中で850
℃において２時間焼結したTiO2はドープしたも
のもドープしながつたものも共に理論値の99.5パ
ーセントより大きな密度と0.5μｍより小さい結晶
粒度を有していた。
アルキメデスの原理により測定した。決定した相
対密度は4.26ｇ／cm3の理論密度に基づくものであ
つた。上述した方法により製造し、酸素中で850
℃において２時間焼結したTiO2はドープしたも
のもドープしながつたものも共に理論値の99.5パ
ーセントより大きな密度と0.5μｍより小さい結晶
粒度を有していた。
与えられた温度における焼結により粒子寸法が
異なる以外は同一である固体粒子の２以上の糸に
幾何学的に類似する変化を生ぜしめるのに要する
時間を支配する比較的簡単な法則があることは当
業者により一般的に認められるところである。そ
の一例として、与えらた温度において半径r1の球
形粒子を焼結するのに時間t1を要するとすれば、
半径r2を有する粒子を焼結するのに要する時間t2
は式： t2＝（r2／r1＝）nt1 により与えられる（式中ｎの値は焼結に際しての
物質輸送機構のいかんによる）。ｎの値は格子拡
散に関して３であり、粒界拡散に関して４であ
る。一般に、必要とされる焼結時間が温度の逆数
に伴つて指数的に増大することは当業者によりさ
らに推測されるところである。低い温度でかつ小
さい結晶粒度を有する試料にあつては、一般に粒
界拡散は稠密化へ導くより重要な物質輸送機構で
ある。TiO2中における粒界拡散は文献中に報告
されていないが、粒界拡散の活性化エネルギーは
一般に格子拡散のそれより小さい。したがつて粒
子サイズが小さければ焼結温度が低下することが
期待される。
異なる以外は同一である固体粒子の２以上の糸に
幾何学的に類似する変化を生ぜしめるのに要する
時間を支配する比較的簡単な法則があることは当
業者により一般的に認められるところである。そ
の一例として、与えらた温度において半径r1の球
形粒子を焼結するのに時間t1を要するとすれば、
半径r2を有する粒子を焼結するのに要する時間t2
は式： t2＝（r2／r1＝）nt1 により与えられる（式中ｎの値は焼結に際しての
物質輸送機構のいかんによる）。ｎの値は格子拡
散に関して３であり、粒界拡散に関して４であ
る。一般に、必要とされる焼結時間が温度の逆数
に伴つて指数的に増大することは当業者によりさ
らに推測されるところである。低い温度でかつ小
さい結晶粒度を有する試料にあつては、一般に粒
界拡散は稠密化へ導くより重要な物質輸送機構で
ある。TiO2中における粒界拡散は文献中に報告
されていないが、粒界拡散の活性化エネルギーは
一般に格子拡散のそれより小さい。したがつて粒
子サイズが小さければ焼結温度が低下することが
期待される。
低温焼結に先だつてTiO2粉末を凝集の前によ
く分散させることが重要である。上述の方法にお
いて、加水分解およびか焼の間に形成された大き
な凝集体は沈降により除去した。したがつて微小
で凝集していない粒子のみが遠心分離により稠密
体に凝縮される。凝集体を除去すると、製造され
た試料中の密度分布はより均一になつた。細孔の
サイズ分布はより均一になり、稠密化は試料が不
均一な密度を有する場合に存在する残留細孔によ
り制限を受けて遅れることなく、より容易に進行
する。
く分散させることが重要である。上述の方法にお
いて、加水分解およびか焼の間に形成された大き
な凝集体は沈降により除去した。したがつて微小
で凝集していない粒子のみが遠心分離により稠密
体に凝縮される。凝集体を除去すると、製造され
た試料中の密度分布はより均一になつた。細孔の
サイズ分布はより均一になり、稠密化は試料が不
均一な密度を有する場合に存在する残留細孔によ
り制限を受けて遅れることなく、より容易に進行
する。
粉末の凝集物は遠心分離技術以外の方法によつ
ても製造することができる。例えば、アイソスタ
テイツクプレスによつても所望の均一な密度分布
を有する凝集物を得ることができる。
ても製造することができる。例えば、アイソスタ
テイツクプレスによつても所望の均一な密度分布
を有する凝集物を得ることができる。
焼結が終了したのち機器の製造、例えばセラミ
ツク材料への電気的接点の製造を続けて行なうこ
とができる。
ツク材料への電気的接点の製造を続けて行なうこ
とができる。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1983/000457 WO1983003823A1 (en) | 1982-05-03 | 1983-04-04 | Method for fabricating ceramic materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59500714A JPS59500714A (ja) | 1984-04-26 |
| JPH0333671B2 true JPH0333671B2 (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=22174946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58501619A Granted JPS59500714A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | セラミツク材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59500714A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0829264B2 (ja) * | 1986-12-03 | 1996-03-27 | 日本セメント株式会社 | セラミツクス用原料微粉末の製造方法 |
| JP2947558B2 (ja) * | 1988-10-18 | 1999-09-13 | 新光電気工業株式会社 | セラミック絶縁材料およびその製造方法 |
-
1983
- 1983-04-04 JP JP58501619A patent/JPS59500714A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59500714A (ja) | 1984-04-26 |
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