JPH035377A - 圧電セラミックス成形体の焼成方法 - Google Patents
圧電セラミックス成形体の焼成方法Info
- Publication number
- JPH035377A JPH035377A JP1135604A JP13560489A JPH035377A JP H035377 A JPH035377 A JP H035377A JP 1135604 A JP1135604 A JP 1135604A JP 13560489 A JP13560489 A JP 13560489A JP H035377 A JPH035377 A JP H035377A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric ceramic
- vessel
- container
- binder
- firing
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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〕
本発明は積層圧電アクチュエータ素子に用いられる圧電
セラミックス体を焼成する方法に関する。
セラミックス体を焼成する方法に関する。
（従来の技術〕
積層圧電アクチュエータは圧電セラミックス体と内部電
極を交互に多数積層し、この内部電極を並列接続して一
層おきに異なる極性の電圧を印加し、内部電極に挟まれ
た圧電セラミックス体を伸縮させるものであり、低電圧
で高速な伸縮作用が可能であることから、ロボット作動
の微小な位置決めなど、メカトロニクスやエレクトロニ
クス分野における広範囲な利用が期待されている。
極を交互に多数積層し、この内部電極を並列接続して一
層おきに異なる極性の電圧を印加し、内部電極に挟まれ
た圧電セラミックス体を伸縮させるものであり、低電圧
で高速な伸縮作用が可能であることから、ロボット作動
の微小な位置決めなど、メカトロニクスやエレクトロニ
クス分野における広範囲な利用が期待されている。
このような積層圧電アクチュエータ素子に用いられる圧
電セラミックス体は、通常衣のようにして製造される。
電セラミックス体は、通常衣のようにして製造される。
まず酸化鉛（ＰｂＯ） 、二酸化チタン（ＴｉＯオ）、
酸化ジルコニウム（ＺｒＯり、五酸化ニオブ（Ｎｂ、０
．） 、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）などの酸化物の原料粉
を所定の組成となるように秤量配合し、ボールミルを用
いてＰＶＡなどの有機系バインダーと純水を加えて２４
時時間式法で混合した後粉砕する。
酸化ジルコニウム（ＺｒＯり、五酸化ニオブ（Ｎｂ、０
．） 、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）などの酸化物の原料粉
を所定の組成となるように秤量配合し、ボールミルを用
いてＰＶＡなどの有機系バインダーと純水を加えて２４
時時間式法で混合した後粉砕する。
次にこれを乾燥して、８００℃、２時間仮焼し、ボール
ミルを用いて再度純水を加えて粉砕する０次に再びバイ
ンダー（ＰＶＡ）を添加して、スラリー調整を行ない造
粒した後、プレスして圧電セラミックス体の成形体を作
製する。かくして得られた成形体を大気中で１１００〜
１１５０℃に焼成し、厚さ５００〜７００ ｎの焼結体
とする。
ミルを用いて再度純水を加えて粉砕する０次に再びバイ
ンダー（ＰＶＡ）を添加して、スラリー調整を行ない造
粒した後、プレスして圧電セラミックス体の成形体を作
製する。かくして得られた成形体を大気中で１１００〜
１１５０℃に焼成し、厚さ５００〜７００ ｎの焼結体
とする。
この焼成過程は次のようにして行なうのが普通である、
第５図は焼成時に用いる容器とその中にセットした圧電
セラミックス体の成形体を示した模式断面図である。第
５図のようにアルミナ製の底板１の上にアルミナ製の敷
板２を載せ、この敷板２の上に剥離剤としてジルコニア
粉３を敷き、さらに成形体４とジルコニア粉３とを交互
に積み重ね、成形体４を５〜１０枚程度積む、そしてア
ルミナ製のＭ５を底板１の上にかぶせ、底板１と蓋５と
でアルミナ製の容器亙とし、その中に積み重ねられた成
形体４が収容されるようにした後、この容器工全体を電
気炉に装入して加熱することにより圧電セラミックス体
を得るが、そのとき容器６が組成のＰｂ成分の蒸発して
逃げるのを防いでいる。
第５図は焼成時に用いる容器とその中にセットした圧電
セラミックス体の成形体を示した模式断面図である。第
５図のようにアルミナ製の底板１の上にアルミナ製の敷
板２を載せ、この敷板２の上に剥離剤としてジルコニア
粉３を敷き、さらに成形体４とジルコニア粉３とを交互
に積み重ね、成形体４を５〜１０枚程度積む、そしてア
ルミナ製のＭ５を底板１の上にかぶせ、底板１と蓋５と
でアルミナ製の容器亙とし、その中に積み重ねられた成
形体４が収容されるようにした後、この容器工全体を電
気炉に装入して加熱することにより圧電セラミックス体
を得るが、そのとき容器６が組成のＰｂ成分の蒸発して
逃げるのを防いでいる。
しかしながら以上の圧電セラミックス成形体の焼成過程
には次のような問題がある。第５図に示したアルミナ製
の容器工は強度、耐火度が大きい加熱容器であるが、緻
密な材料であるために、成形体中に含まれるバインダー
の加熱中に生ずる分解ガスが外部に逃げることができず
、これが焼結体中に残って空孔を形成し、圧電セラミッ
クス体の特性低下の原因となる。したがって成形体の焼
成過程では第６図の温度プログラムの形に示すように、
５０℃／ｈｒの昇温速度で５５０℃に５時間保持してバ
インダーの分解ガスを外部に放散させるが、その時第５
図のアルミナ製の容器６の蓋５を取り外し、容器６をオ
ーブンの状態にしなければならない、そして−旦室温に
戻した後、昇温速度１００’ｔｌ：／ｈｒで１１５０℃
に２時間保持し、成形体４を焼成するのであるが、この
ような温度プログラムを用いることは焼成過程を終了す
るまでに二度の加熱冷却を行なわなければならず、その
ために必要な作業などを含めて焼成工程に長時間を要し
、製造効率を極めて低下させている。
には次のような問題がある。第５図に示したアルミナ製
の容器工は強度、耐火度が大きい加熱容器であるが、緻
密な材料であるために、成形体中に含まれるバインダー
の加熱中に生ずる分解ガスが外部に逃げることができず
、これが焼結体中に残って空孔を形成し、圧電セラミッ
クス体の特性低下の原因となる。したがって成形体の焼
成過程では第６図の温度プログラムの形に示すように、
５０℃／ｈｒの昇温速度で５５０℃に５時間保持してバ
インダーの分解ガスを外部に放散させるが、その時第５
図のアルミナ製の容器６の蓋５を取り外し、容器６をオ
ーブンの状態にしなければならない、そして−旦室温に
戻した後、昇温速度１００’ｔｌ：／ｈｒで１１５０℃
に２時間保持し、成形体４を焼成するのであるが、この
ような温度プログラムを用いることは焼成過程を終了す
るまでに二度の加熱冷却を行なわなければならず、その
ために必要な作業などを含めて焼成工程に長時間を要し
、製造効率を極めて低下させている。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は圧電セラミックスの成形体の焼成を行なう際に、バ
インダー除去のための加熱過程を省略しても、良好な特
性の得られる圧電セラミックス体の焼成方法を提供する
ことにある。
的は圧電セラミックスの成形体の焼成を行なう際に、バ
インダー除去のための加熱過程を省略しても、良好な特
性の得られる圧電セラミックス体の焼成方法を提供する
ことにある。
上記課題を解決するために、本発明の圧電セラミックス
成形体の焼成方法は、複数個の成形体をジルコニア粉末
をはさんで積み重ねてマグネシア容器に収容し、この容
器とともに大気中で室温から焼成温度まで直線的に昇温
させて所定時間保持した後、放冷するものである。
成形体の焼成方法は、複数個の成形体をジルコニア粉末
をはさんで積み重ねてマグネシア容器に収容し、この容
器とともに大気中で室温から焼成温度まで直線的に昇温
させて所定時間保持した後、放冷するものである。
上記のように本発明の方法は、焼成時に成形体を収容す
る容器に多孔質マグネシア容器を用いているので、バイ
ンダーの分解ガスを除去するための５５０℃の温度設定
をする必要がなく、室温から直線的に焼成温度まで直線
的に昇温させる過程でバインダーの分解ガスは多孔質マ
グネシア容器の気孔から脱気し、得られる焼結体にはバ
インダー分解ガスはなんら影響を与えることがない、ま
たこの容器は成形体組成中のＰｂ成分が逸脱するのを防
ぎ、アルミナ容器を用いたときと同様に安定な組成をも
った焼結体を得ることができ、圧電セラミックス体は良
好な特性を示す。
る容器に多孔質マグネシア容器を用いているので、バイ
ンダーの分解ガスを除去するための５５０℃の温度設定
をする必要がなく、室温から直線的に焼成温度まで直線
的に昇温させる過程でバインダーの分解ガスは多孔質マ
グネシア容器の気孔から脱気し、得られる焼結体にはバ
インダー分解ガスはなんら影響を与えることがない、ま
たこの容器は成形体組成中のＰｂ成分が逸脱するのを防
ぎ、アルミナ容器を用いたときと同様に安定な組成をも
った焼結体を得ることができ、圧電セラミックス体は良
好な特性を示す。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
本発明の焼成方法は、圧電セラミックス体の成形体に含
まれるｐｂ酸成分蒸発して失われるのを防ぐために成形
体を容器に入れて焼成することは、従来の場合と同じで
あるが、その際使用する容器をアルミナ製ではなく、多
孔質のマグネシア製とした点および焼成の温度プログラ
ムが従来と異なる所である。したがって成形体の作製方
法およびこれを積み重ねて容器に収容した状態は第５図
に示した模式断面図と同じであるから、その説明は省略
するが、再び第５図を参照して述べる。
まれるｐｂ酸成分蒸発して失われるのを防ぐために成形
体を容器に入れて焼成することは、従来の場合と同じで
あるが、その際使用する容器をアルミナ製ではなく、多
孔質のマグネシア製とした点および焼成の温度プログラ
ムが従来と異なる所である。したがって成形体の作製方
法およびこれを積み重ねて容器に収容した状態は第５図
に示した模式断面図と同じであるから、その説明は省略
するが、再び第５図を参照して述べる。
本発明で使用する容器工は純度９７％、見掛の気孔率２
０％程度の多孔質マグネシア製である。多孔質マグネシ
ア製の容器ｉを用いると、その中に置かれている成形体
４から昇温中に生ずるバインダーの分解ガスは、容器工
の粒界部の気孔を通して外部に逃すことができる。その
ため焼成の温度プログラム図を第１図のようにすること
ができる。
０％程度の多孔質マグネシア製である。多孔質マグネシ
ア製の容器ｉを用いると、その中に置かれている成形体
４から昇温中に生ずるバインダーの分解ガスは、容器工
の粒界部の気孔を通して外部に逃すことができる。その
ため焼成の温度プログラム図を第１図のようにすること
ができる。
すなわち、成形体４の焼成過程における昇温は第１図の
ごとく、室温から５０℃／ｈｒの速度で焼成温度１１５
０℃まで直線的に昇温させ、この温度で２時間保持した
後放冷する。このとき成形体４から生ずるバインダーの
分解ガスは、成形体４がその焼成温度１１５０℃に到達
するまでに、容器工の気孔を通して外部に放散されるか
ら、とくにバインダー除去のための５５０℃で５時間処
理するという温度プログラムを設定する必要がなくなる
。このことは第１図と第６図の比較かられかるように、
焼成時間の大幅な短縮を可能にするものである。
ごとく、室温から５０℃／ｈｒの速度で焼成温度１１５
０℃まで直線的に昇温させ、この温度で２時間保持した
後放冷する。このとき成形体４から生ずるバインダーの
分解ガスは、成形体４がその焼成温度１１５０℃に到達
するまでに、容器工の気孔を通して外部に放散されるか
ら、とくにバインダー除去のための５５０℃で５時間処
理するという温度プログラムを設定する必要がなくなる
。このことは第１図と第６図の比較かられかるように、
焼成時間の大幅な短縮を可能にするものである。
なお本発明の場合もアルミナ製の敷板２の上に、ジルコ
ニア粉３を成形体４の間に敷いて成形体４を積み重ねる
が、成形体４の一度に積み重ねる数は、５枚以下では押
さえが利かず、成形体４に反りが生ずる恐れがあり、１
０枚以上では重量が大きくなり収縮が均一に行なわれに
くくなるので５〜１０枚程度とするのがよい、また成形
体４を積み重ねたブロックの数を増し、容器工の内容積
の大きなものを用いれば、量産効果が期待できるのは当
然である。
ニア粉３を成形体４の間に敷いて成形体４を積み重ねる
が、成形体４の一度に積み重ねる数は、５枚以下では押
さえが利かず、成形体４に反りが生ずる恐れがあり、１
０枚以上では重量が大きくなり収縮が均一に行なわれに
くくなるので５〜１０枚程度とするのがよい、また成形
体４を積み重ねたブロックの数を増し、容器工の内容積
の大きなものを用いれば、量産効果が期待できるのは当
然である。
次に以上のようにして作製した圧電セラミックス焼結体
の密度を焼成温度との関係で第２図の線図に示した。焼
結体の密度は８．２を示し、この値は従来と変る所がな
い。第３図、第４図は本発明の方法により得られた焼結
体を用いて、積層形圧電アクチュエータ素子を組んで圧
電特性を求め、特性値を焼結体の焼成温度との関係で表
わした線図である。第３図は比誘電率（ε／ε。）であ
り、１１００℃で大きく立ち上り、１１５０℃付近でピ
ーク値５７００が得られる。第４図は電気機械結合係数
（Ｋ７）であり、同様に１１５０℃付近で０．５以上と
なる。ε／ε。およびに１の値はいずれも従来のアルミ
ナ製の容器を用いて圧電セラミックスを焼成した場合と
同等であり、本発明のごとく、マグネシア製の容器を用
いて、バインダー除去過程の温度プログラムを省略した
焼成を行なったときも、良好な圧電特性を有する焼結体
が得られることを示すものである。
の密度を焼成温度との関係で第２図の線図に示した。焼
結体の密度は８．２を示し、この値は従来と変る所がな
い。第３図、第４図は本発明の方法により得られた焼結
体を用いて、積層形圧電アクチュエータ素子を組んで圧
電特性を求め、特性値を焼結体の焼成温度との関係で表
わした線図である。第３図は比誘電率（ε／ε。）であ
り、１１００℃で大きく立ち上り、１１５０℃付近でピ
ーク値５７００が得られる。第４図は電気機械結合係数
（Ｋ７）であり、同様に１１５０℃付近で０．５以上と
なる。ε／ε。およびに１の値はいずれも従来のアルミ
ナ製の容器を用いて圧電セラミックスを焼成した場合と
同等であり、本発明のごとく、マグネシア製の容器を用
いて、バインダー除去過程の温度プログラムを省略した
焼成を行なったときも、良好な圧電特性を有する焼結体
が得られることを示すものである。
圧電セラミックスの成形体を焼成する際に、成形体を緻
密なアルミナ製の容器に入れて行なうときは、昇温途中
で成形体に含まれているバインダーを除去するために、
−旦容器の蓋を外して中間温度で保持する過程が必要で
あるのに対して、本発明のように、多孔質マグネシア製
の容器を用いて、これに成形体を収容して焼成すること
により、昇温中にバインダーの分解ガスが、多孔質マグ
ネシア容器の空孔から外部に放散するので、焼成の温度
プログラムを室温から焼成温度まで直線的に昇温させる
ことができ、その結果、成形体の焼成に要する時間が大
幅に短縮し、圧電セラミックス焼結体の製造効率が高め
られ、しかも得られた焼結体の圧電特性は従来となんら
遜色のない良好な値を有する。
密なアルミナ製の容器に入れて行なうときは、昇温途中
で成形体に含まれているバインダーを除去するために、
−旦容器の蓋を外して中間温度で保持する過程が必要で
あるのに対して、本発明のように、多孔質マグネシア製
の容器を用いて、これに成形体を収容して焼成すること
により、昇温中にバインダーの分解ガスが、多孔質マグ
ネシア容器の空孔から外部に放散するので、焼成の温度
プログラムを室温から焼成温度まで直線的に昇温させる
ことができ、その結果、成形体の焼成に要する時間が大
幅に短縮し、圧電セラミックス焼結体の製造効率が高め
られ、しかも得られた焼結体の圧電特性は従来となんら
遜色のない良好な値を有する。
第１図は本発明の方法における圧電セラミックス成形体
の焼成温度プログラム図、第２図は本発明の方法により
得られた圧電セラミックス焼結体の焼成温度と密度の関
係線図、第３図は同じく焼成温度と比誘電率の関係線図
、第４図は同じく焼成温度と電気機械結合係数の関係線
図、第５図は焼成時の容器に収容した成形体の状態を示
した模式断面図、第６図は従来の焼成温度プログラム図
である。 １；底板、２：敷板、３：ジルコニア粉、４；成形体、
５；蓋、ｉ：容器。
の焼成温度プログラム図、第２図は本発明の方法により
得られた圧電セラミックス焼結体の焼成温度と密度の関
係線図、第３図は同じく焼成温度と比誘電率の関係線図
、第４図は同じく焼成温度と電気機械結合係数の関係線
図、第５図は焼成時の容器に収容した成形体の状態を示
した模式断面図、第６図は従来の焼成温度プログラム図
である。 １；底板、２：敷板、３：ジルコニア粉、４；成形体、
５；蓋、ｉ：容器。
Claims (1)
- １） 原料粉を秤量混合し、バインダーと純水を加えて
造粒した後、プレス成形した圧電セラミックスの成形体
を焼成するに当たり、前記成形体を複数個ジルコニア粉
末をはさんで積み重ねて多孔質のマグネシア容器に収容
し、この容器とともに大気中で室温から所定の焼成温度
まで直線的に昇温させて所定時間保持した後、放冷する
ことを特徴とする圧電セラミックス成形体の焼成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1135604A JPH035377A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 圧電セラミックス成形体の焼成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1135604A JPH035377A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 圧電セラミックス成形体の焼成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH035377A true JPH035377A (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=15155699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1135604A Pending JPH035377A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 圧電セラミックス成形体の焼成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH035377A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100359576B1 (ko) * | 1999-03-11 | 2002-11-07 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 자기코어 소성방법 |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP1135604A patent/JPH035377A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100359576B1 (ko) * | 1999-03-11 | 2002-11-07 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 자기코어 소성방법 |
| US6820323B1 (en) | 1999-03-11 | 2004-11-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of firing magnetic cores |
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