JPH0493201A - 粉体の電気泳動電着成形法 - 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（戴　誘電未　圧電イ衣　基板　サーミス久パリ
ス久　多層基板　積層コンデンサ、各種の構造材料など
に用いる特に超微粒子の粉体の電気泳動電着成形法に関
すム 従来の技術 均質で高密度の焼結体を作製するためには　使用する原
料粉体の粒子径をサブミクロン以下にしそれを高密度に
成形することが不可欠であると言われていも　近低　均
質で高密度の焼結体を低温で焼成するための原料粉体と
して、共沈法　アルコキシド法等の溶液法で作製した微
粉体が注目されていも　また　粉砕法で微粉体を得る方
法として、玉石と粉体を撹拌装置で高速に撹拌する粉砕
機である媒体撹拌ミルによる微粉体の製造方法もあム　
このようにして作製した粉体の成形方法として：戴　鋳
込み成ゑ　可塑成ゑ　加圧成瓢　電気泳動電着成形法な
ど各種の成形方法があム　粉体を液体中に分散してスラ
リーとして、このスラリー中に２個の電橋を浸漬して電
橋間に直流電圧を印加し　電極上に粉体を付着させて成
形する電気泳動電着成形法は　スラリーより直接成形体
にすることができること、特別に高価な設備を必要とし
ないことなどの特徴があム 発明が解決しようとする課題 しかしなが収　粒子径の小さい粉俵　特にサブミクロン
以下の粒子径を持つ粉体（よ　従来　成形性が悪くプレ
ス成形が困難なたべ　顆粒を用いる方法が行なわれてい
る力（この方法では顆粒の大きさの影響が成形体および
焼成体の微細構造にあられれも　均質な成形体を得るた
めに（よ　均一に分散させた一次粒子の状態から直柩　
高密度で均質な成形体を得る必要があも　また微粉体を
得る方法として、従来の共沈法やアルコキシド法等の溶
液法により均質なサブミクロンから数ナノメータの粒子
径でかつ粒子径の揃った微粉体が得られるが、　これら
の方法による粉体は一般にスラリー中の分散性が悪（〜
　そのため均質で高密度の成形体が得られないという課
題があり、このため焼結時に異常粒成長を生じるなどし
て高密度の均質な焼結体を得ることが困難であａ　また
　これらの方法では作製した粉体の組成比力（原料組成
比と必ずしも同じにならないという課題があるとともに
一般に高価になム　またこれらの方法はあらゆる粉体に
適用できる方法ではなし 一人　微粉体を得るための粉砕法として４友　　ボール
ミル粉砕があり、量産性に優れた微粉体の製造方法とし
て広く用いられていも　しかし　この方法でサブミクロ
ンの粒子径を有する粉体を得るには長時間を必要とすａ
　また従来の粉砕法で作製した粉体はスラリー中での分
散性が悪く、高密度の成形体や焼結体を得ることが困難
であった一般的に微粉体スラリー中でのは分散性が悪く
、凝集体になり易いた取　スラリーより直接成形する電
気泳動電着成形法でも高密度の成形体を得ることは困難
であった　また微粉体は従来の成形方法では成形に多量
の有機バインダーを必要としその焼却に長時間を要する
とともへ　焼成体にひび割れを起こし易いという課題が
があつ九　本発明は上記従来の課題を解決するものであ
り、均一な組成を有する高密度の成形体を作製できる優
れた粉体の電気泳動電着成形法を提供することを目的と
すａ 課題を解決するための手段 本発明（よ　上記目的を達成するために粉体をこの粉体
の比重より低い比重を有する液体中に分散させたスラリ
ーから粉体を電気泳動電着法で成形する方法において、
スラリー中の液体の量が粉体の真の体積の４倍以下で、
かつスラリー中に分散剤を含有させ、さらに粉体の平均
粒子径が１μｍ以下としたものであム　さらに本発明（
よ　粉体を液体中に分散させたスラリーから粉体を電気
泳動電着法で成形する方法において、スラリーとして粉
体を媒体撹拌ミルで液中粉砕したスラリーを用いるもの
であａ 作用 したがって本発明によれは　スラリー中の液体の体積を
少なくし　かつ多量の分散剤をスラリー中に含有させる
ことにより、サブミクロン以下の粒子径の粉体またはナ
ノメーターのオーダの粉体を均一にかつ高密度に成形で
きも　さらに媒体撹拌ミルで粉体を液中粉砕することに
より、極めて短時間に微粉体のスラリーが得られるとと
もにこのスラリーより直接電気泳動電着成形することに
より、微粉体や超微粒子を高密度に成形できるものであ
ａ 実施例 以下、本発明の実施例について説明すも実施例１ 原料粉体にＢａＣＯ５とＴｉｄｅを用ｔ′Ｘ、両者を等
モルに秤量し　これらを混合したのｔ３．　１１００℃
で２時間仮焼し　その後粗砕し　チタン酸バリウム粉体
を得九　このセラミックス粉体１５０ｇをエタノールと
ともに直径２ｍｍのジルコニア玉石６００ｇの入った内
容積６００ｃｃのポリエチレン製のポットに入れ　回転
数１５０ｒｐｍで１特低　６時俣　４５時間および２０
０時間それぞれ粉砕し　それぞれ平均粒子径０．９８．
０．５７．０、１９．０．１０μｍの粉体を得九　な耘
　粉体の平均粒子径は沈降法（（株）島津製作所製沈降
式粒度分布測定装置セディグラフ５０００）で測定Ｌ　
ｆ−これらの粉体をつぎの第１表に示した量のエタノー
ルと分散剤（中東油脂（株）製セルナＥ５０３、成分は
ポリカルボン酸とエタノール）とともに前記のポット（
ただし　玉石は直径的１０ｍｍのめのうを使用した）に
入れて１５時間混合して均一なスラリーとし九　表のエ
タノールと分散剤の量は粉体の真の体積に対する量であ
ムこのスラリーより粉体を電気泳動電着法で成形し九　
成形方法は　スラリーを２００ｃｃのガラスピーカに入
れ　スラリー中に２０ｍｍの間隙を設けて電極としてニ
ッケル板（３０ｍｍｘ　３０　ｍｍ）を平行に対向させ
て配置し　この両電極間に５００ｖの直流電圧を１〜１
５分間印加して行なった　な耘　電圧印加中はスラリー
をマグネチックスターラーでゆっくり撹拌した　乾燥比
　５００℃に加熱し有機物等を除去し九　この試料につ
いて成形密度を測定し九　第１表には粉体の真密度に対
する比（％）で示し九 第１表（但し本印は比較例） この第１表から明らかなように　液体の量をセラミック
ス粉体の真の体積の４倍以下と少なくしかつ分散剤を多
量に添加したスラリーから電気泳動電着法で成形した成
形体は成形密度の大きいものが得られも　特に液体の量
を２倍以下にしたものでは成形体の密度が一層大きくな
ム　粉体の粒子径が同程度の場合には液体の量が少ない
ほど高密度に成形できることがわか４ スラリーに分散剤を添加しない場合には　液体の量が粉
体の真の体積の４倍以下ではスラリーに流動性がな（電
気泳動電着法で成形できなしち　また分散剤を添加した
場合でも液体の量が粉体の真の体積の４倍をこえる場合
には成形密度が小さくなａ　な耘　液体の量の下限はス
ラリーに流動性を与える量であればよしも 実施例２ 原料粉体にＰｂｓ○ａ、ＺｎＯ，ＳｎＯ＊、Ｎｂ＋ｓＯ
ｓ、ＴｉＯ２およびＺｒ０２（これらの粉体の平均の粒
子径は２．３μｍである）を用いて、これらの粉体をＰ
　ｂ　（Ｚ　ｒｚｚｓＮ　ｂａｚｓ）　ｏ、ｏｓ　（Ｓ
　ｒｒ＋ｚｓＮｂ２／ｓ）　ｏ、ｏｓＴ　ｉｏ、ａ＋＋
Ｚ　ｒｏ、４ｏＯｓで表される組成の成分比に秤量した
のち混合り、、８５０℃で２時間仮焼したのち粗砕し　
ペロブスカイト型結晶構造をもつ圧電セラミックスの仮
焼粉体を得た　この粉体とつぎの第２表に示した量の酢
酸ブチルおよび分散剤（スパン８５）とをミキサーで予
備混合した爽　内容積１４００ｃｃの媒体撹拌ミル（ウ
ィリー・工・バッコーフエン社製ＫＤＬ−Ｐ　Ｉ　ＬＯ
Ｔ型グイノーミノｋ　撹拌器の周速度１４ｍ／ｓｅｃ玉
石の充填量７６％）に入れ４〜９０分間粉砕ニスラリ−
を作製し丸　な耘　酢酸ブチルと分散剤の量は粉体の真
の体積に対する量であム　玉石として直径１、０．６、
０．４、０．２４および０゜１３ｍｍのジルコニアセラ
ミックス（イツトリアを添加した部分安定化ジルコニア
）製を用い九第２表中の粉砕時間はスラリーの粉砕容器
内の平均滞貿時間で示した　得られた粉体の粒子径は沈
降法（（株）島津製作所製沈降式粒度分布測定装置セデ
ィグラフ５０００）または光相関法（犬塚電子（株）製
レーザー粒径解析システムＬＰＡ３０００／３１００）
で測定し九　このスラリーより粉体を電気泳動電着法で
成形し通　成形方法と成形密度の測定方法は実施例１の
場合と同様であム（以下余白） 第２表 本実施例の媒体撹拌ミルによる微粉体の製造方法で１友
　玉石の直径を１ｍｍ以下にすることにより、極めて短
時間にサブミクロン以下の微粉体が得られた　な耘　こ
れらの微粉体を従来のボールミルで作製するに（よ　実
施例１に示したように数時間以上の長時間粉砕が必要で
あム　本実施例による方法で作製したスラリーは粉体の
分散性がよくナノメータのオーダーの超微粉体でも本発
明の電気泳動電着成形法で高密度に成形できも　また液
体の量は少ないほど高密度に成形できム　な耘分散剤な
しで単に直径の小さい玉石を用いたものでも粉体の平均
粒子径は小さくなった力（この場合にζよ　粉体のスラ
リー中での分散性が悪く、高密度の成形体は得られなか
った　また　単に粉砕媒液を減らすだけではスラリーの
流動性がなくなり全く粉砕されな（℃　玉石の直径が１
ｍｍをこえて大きくなると粉砕速度は低下し丸　玉石の
直径は１ｍｍ以下で小さいほど微粉砕に適していも玉石
の直径が０．６ｍｍ以下では微粉砕の効果はいっそう大
きくなも　また０、３ｍｒｎ以下の玉石ではさらに短時
間に粉体を微粉砕できも　また粉砕を効果的にするため
には　粉体を予め玉石の大きさより十分に小さくしてお
くのがよｌ、％　　粉砕媒液の必要最低量はスラリーに
流動性を与える量であればよ１．Ｘｏ　　また玉石では
ジルコニア、チタニアおよびジルコン製の場合に玉石の
磨耗量が少なく、アルミナの玉石は著しく磨耗し　チタ
ニアやジルコンの１０倍以上でありね　また分散剤の種
類は粉体の種類により最適のものをを選ぶ必要がある。

な耘　分散剤は粉体の粒子径等で適量を選ぶ必要があａ な耘　本発明の範囲は上記の実施例に限定されるもので
はなｌ、％　　例えば実施例では粉体の材質はセラミッ
クスとしている力（他の材質の粉体でもよく、さらにそ
の他の誘電体材粁　基板材礼　金属材料等でも使用可能
であム　また粉体を分散させる液恢　すなわち粉砕媒液
はエタノ−＆　　酢酸ブチノｋ　メタノーノｋ　トリク
ロルエタン、アセトン等の有機溶剤や水その他の液体で
もよく、粉体の材質等に応じて分散性のよい媒液を用い
ることができ４　分散剤も粉砕媒液の種類や粉体に応じ
た各種の分散剤を用いることができも　実施例では粉砕
に流通管型の媒体撹拌ミルを用いた力（他の形式　すな
わち略式　撹拌槽風　アニユラ−型等の媒体撹拌ミルで
もよ（も　な耘　媒体撹拌ミルによる粉砕の速度は粉体
の材質、玉石の充填監玉石の大きさ、粉体の濃度等で変
化するものである。またスラリー中に結合剤などを含ま
せてもよ賎　な耘　粉体の平均粒子径が１μｍをこえる
場合は比較的成形が容易であるため本発明の範囲から除
い九 このよう＆ミ　上記実施例によればスラリー中の液体の
堆積を少くし　かつ多量の分散剤をスラリー中に含有さ
せることにより、また媒体撹拌ミルで粉体を液中粉砕す
ることにより、微粉体のスラリーが得られるとともに直
接電気泳動電着成形することによって微粉体を高密度に
成形できも発明の効果

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体、前記粉体の比重より低い比重を有する液体
   、及び分散剤を含み、前記液体の体積が前記粉体の真の
   体積の４倍以下で、かつ前記粉体の平均粒子径が１μｍ
   以下であることを特徴としたスラリーから、前記粉体を
   電気泳動電着法で形成する粉体の電気泳動電着成形法。
2. （２）スラリーが、粉体を媒体撹拌ミルで液中粉砕した
   スラリーを用いることを特徴とする、請求項１記載の粉
   体の電気泳動電着成形法。
3. （３）液体が有機溶剤であることを特徴とする、請求項
   １記載の粉体の電気泳動電着成形法。
4. （４）媒体撹拌ミルで使用する玉石の直径が、１ｍｍ以
   下であることを特徴とする、請求項２記載の粉体の電気
   泳動電着成形法。
5. （５）玉石の直径が、０．６ｍｍ以下であることを特徴
   とする、請求項４記載の粉体の電気泳動電着成形法。
6. （６）粉体がセラミックス材料であることを特徴とする
   、請求項１または２何れかに記載の粉体の電気泳動電着
   成形法。