JPH06293554A - セラミックス焼結体の製法 - Google Patents
セラミックス焼結体の製法Info
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- JPH06293554A JPH06293554A JP5076694A JP7669493A JPH06293554A JP H06293554 A JPH06293554 A JP H06293554A JP 5076694 A JP5076694 A JP 5076694A JP 7669493 A JP7669493 A JP 7669493A JP H06293554 A JPH06293554 A JP H06293554A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】酸化アルミニウム粉体を焼成してなるセラミッ
クス焼結体または周期律表IIａ、IIIａ族及び希土類か
ら選ばれる金属酸化物の１種以上を含む酸化ジルコニウ
ム粉体を焼成してなるセラミックス焼結体の製法におい
て、前記酸化アルミニウム粉体には周期律表IIａ、III
ａ族及び希土類から選ばれる金属酸化物の１種以上を含
む酸化ジルコニウムからなる粒径制御剤と種結晶を、ま
た、前記酸化ジルコニウム粉体には酸化アルミニウム及
び／またはジルコンの粒径制御剤と種結晶とをそれぞれ
分散混合して焼結することを特徴とするセラミックス焼
結体の製法。 【効果】結晶が微細で非常に均一な高機械強度のセラミ
ックス焼結体を容易に製造でき、燃料電池等の固体電解
質管用材料として優れている。
クス焼結体または周期律表IIａ、IIIａ族及び希土類か
ら選ばれる金属酸化物の１種以上を含む酸化ジルコニウ
ム粉体を焼成してなるセラミックス焼結体の製法におい
て、前記酸化アルミニウム粉体には周期律表IIａ、III
ａ族及び希土類から選ばれる金属酸化物の１種以上を含
む酸化ジルコニウムからなる粒径制御剤と種結晶を、ま
た、前記酸化ジルコニウム粉体には酸化アルミニウム及
び／またはジルコンの粒径制御剤と種結晶とをそれぞれ
分散混合して焼結することを特徴とするセラミックス焼
結体の製法。 【効果】結晶が微細で非常に均一な高機械強度のセラミ
ックス焼結体を容易に製造でき、燃料電池等の固体電解
質管用材料として優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス焼結体の
製法に係り、特に、電気化学装置、例えば、燃料電池、
ナトリウム−硫黄電池等の固体電解質用材料として好適
なセラミックス焼結体の製法に関するものである。
製法に係り、特に、電気化学装置、例えば、燃料電池、
ナトリウム−硫黄電池等の固体電解質用材料として好適
なセラミックス焼結体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス焼結体の製造には原料とな
る粉末のみを成形後、焼結するという方法と、特開昭５
３−６３４１０号公報、特開平１−２２６７１７号公
報、特開平３−４５５５４号公報で知られているよう
に、目的とする焼結体、または、該焼結体と結晶相が同
じ種結晶を予め原料粉中に分散混合させて成形後、焼結
する方法等がある。
る粉末のみを成形後、焼結するという方法と、特開昭５
３−６３４１０号公報、特開平１−２２６７１７号公
報、特開平３−４５５５４号公報で知られているよう
に、目的とする焼結体、または、該焼結体と結晶相が同
じ種結晶を予め原料粉中に分散混合させて成形後、焼結
する方法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記原料となる粉末を
成形後焼結すると云う方法は、焼結時に活性な一部の粒
子が粒成長の核となり、そこから異常粒成長が起こるた
めに、焼結体中の結晶粒子の大きさに著しいばらつきが
生じる。また、焼結体と結晶相が同じ結晶を種結晶とし
て分散混合させて成形後、焼結する方法では、原料粉中
に分散させた種結晶が粒成長の核となるために異常粒成
長を抑制するが、平均的に粒径が大きくなり焼結体の機
械的強度が低下する。
成形後焼結すると云う方法は、焼結時に活性な一部の粒
子が粒成長の核となり、そこから異常粒成長が起こるた
めに、焼結体中の結晶粒子の大きさに著しいばらつきが
生じる。また、焼結体と結晶相が同じ結晶を種結晶とし
て分散混合させて成形後、焼結する方法では、原料粉中
に分散させた種結晶が粒成長の核となるために異常粒成
長を抑制するが、平均的に粒径が大きくなり焼結体の機
械的強度が低下する。
【０００４】本発明の目的は、種結晶の粒成長を抑制
し、結晶粒径が小さくばらつきが少ないセラミックス焼
結体の製法を提供することにある。
し、結晶粒径が小さくばらつきが少ないセラミックス焼
結体の製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次のとおりである。
明の要旨は次のとおりである。
【０００６】（１） 原料粉中に種結晶を分散混合して
焼結するセラミックス焼結体の製法であって、前記原料
粉中または種結晶中に粒径制御剤を含有させて焼結する
ことを特徴とするセラミックス焼結体の製法。
焼結するセラミックス焼結体の製法であって、前記原料
粉中または種結晶中に粒径制御剤を含有させて焼結する
ことを特徴とするセラミックス焼結体の製法。
【０００７】（２） 原料粉中に種結晶を分散混合して
焼結するセラミックス焼結体の製法であって、前記原料
粉中に粒径制御剤を種結晶より前、または同時に添加
し、熱処理後、成形，焼結することを特徴とするセラミ
ックス焼結体の製法。
焼結するセラミックス焼結体の製法であって、前記原料
粉中に粒径制御剤を種結晶より前、または同時に添加
し、熱処理後、成形，焼結することを特徴とするセラミ
ックス焼結体の製法。
【０００８】（３） 酸化アルミニウム粉体を焼成して
なるセラミックス焼結体、または周期律表IIａ、IIIａ
族及び希土類から選ばれる金属酸化物の１種以上を含む
酸化ジルコニウム粉体を焼成してなるセラミックス焼結
体の製法において、前記酸化アルミニウム粉体には周期
律表IIａ、IIIａ族及び希土類から選ばれる金属酸化物
の１種以上を含む酸化ジルコニウムからなる粒径制御剤
と種結晶を、また、前記酸化ジルコニウム粉体には酸化
アルミニウム及び／またはジルコンの粒径制御剤と種結
晶とをそれぞれ分散混合して焼結することを特徴とする
セラミックス焼結体の製法。
なるセラミックス焼結体、または周期律表IIａ、IIIａ
族及び希土類から選ばれる金属酸化物の１種以上を含む
酸化ジルコニウム粉体を焼成してなるセラミックス焼結
体の製法において、前記酸化アルミニウム粉体には周期
律表IIａ、IIIａ族及び希土類から選ばれる金属酸化物
の１種以上を含む酸化ジルコニウムからなる粒径制御剤
と種結晶を、また、前記酸化ジルコニウム粉体には酸化
アルミニウム及び／またはジルコンの粒径制御剤と種結
晶とをそれぞれ分散混合して焼結することを特徴とする
セラミックス焼結体の製法。
【０００９】（４） 前記粒径制御剤は、前記種結晶よ
りも前、または同時に原料粉中に添加し焼結する前記
（３）に記載のセラミックス焼結体の製法。
りも前、または同時に原料粉中に添加し焼結する前記
（３）に記載のセラミックス焼結体の製法。
【００１０】本発明の製法において、添加する種結晶の
平均粒径は原料粉の平均粒径に対して２〜１０倍の大き
さで、その添加量は２〜２５重量％が望ましい。また、
粒径制御剤の添加量は０.０１〜２０重量％が望まし
い。
平均粒径は原料粉の平均粒径に対して２〜１０倍の大き
さで、その添加量は２〜２５重量％が望ましい。また、
粒径制御剤の添加量は０.０１〜２０重量％が望まし
い。
【００１１】本発明によって得られる焼結体は、結晶粒
子の粒径が小さく、ばらつきが少ないことから、従来の
製法で作成した焼結体と比較してイオン伝導抵抗率が低
く、機械的強度の高いものが得られるので、燃料電池ま
たはナトリウム−硫黄電池の固体電解質用材料として適
している。
子の粒径が小さく、ばらつきが少ないことから、従来の
製法で作成した焼結体と比較してイオン伝導抵抗率が低
く、機械的強度の高いものが得られるので、燃料電池ま
たはナトリウム−硫黄電池の固体電解質用材料として適
している。
【００１２】
【作用】従来の粒径制御技術である種結晶のみを添加し
た場合は、異常粒成長を抑制できるが、結晶粒子が全体
的に大きくなるために機械的強度が低下すると云う問題
が起こる。粒径制御剤のみを添加した場合は、原料粉末
中への分散性によって効果がばらつき、焼結温度が高い
場合には粒径制御剤自身の粒成長が起こり、その効果が
低減する。
た場合は、異常粒成長を抑制できるが、結晶粒子が全体
的に大きくなるために機械的強度が低下すると云う問題
が起こる。粒径制御剤のみを添加した場合は、原料粉末
中への分散性によって効果がばらつき、焼結温度が高い
場合には粒径制御剤自身の粒成長が起こり、その効果が
低減する。
【００１３】上記に対して、本発明は、原料粉中に粒径
制御剤を含む種結晶を添加することにより、焼結時にマ
トリックスを吸収して核となる種結晶自体の粒成長が抑
制されるため、平均粒径が小さく、かつ、粒径の揃った
結晶粒子の焼結体が得られる。
制御剤を含む種結晶を添加することにより、焼結時にマ
トリックスを吸収して核となる種結晶自体の粒成長が抑
制されるため、平均粒径が小さく、かつ、粒径の揃った
結晶粒子の焼結体が得られる。
【００１４】本発明は、結晶粒子の大きさが揃うことに
よって、焼結時の面方向と厚さ方向との収縮率の差に基
づく歪や残留応力の発生を低減することができるので、
薄板や半球底袋管のように歪や残留応力が発生し易い構
造のセラミックス焼結体でも容易に形成することができ
る。
よって、焼結時の面方向と厚さ方向との収縮率の差に基
づく歪や残留応力の発生を低減することができるので、
薄板や半球底袋管のように歪や残留応力が発生し易い構
造のセラミックス焼結体でも容易に形成することができ
る。
【００１５】なお、原料粉を成形，焼結する前に熱処理
する場合には、粒径制御剤の原料粉への添加時期を種結
晶の添加する前、または同時に添加しないと粒径制御効
果は低減する。これは、種結晶を含む原料粉は、仮焼等
の熱処理後に粒径制御剤を添加しても分散性が悪く、種
結晶に対して十分な粒径制御が行なわれないためと考え
る。
する場合には、粒径制御剤の原料粉への添加時期を種結
晶の添加する前、または同時に添加しないと粒径制御効
果は低減する。これは、種結晶を含む原料粉は、仮焼等
の熱処理後に粒径制御剤を添加しても分散性が悪く、種
結晶に対して十分な粒径制御が行なわれないためと考え
る。
【００１６】従来、安定化ジルコニアやβ”−アルミナ
焼結体のように、結晶相が室温において準安定相である
構造のものでは、種結晶の結晶相が目的の焼結体と殆ど
同じであることが要求されていたが、本発明においては
粒径制御剤が種結晶の安定性を高める効果を持っている
ために、従来に比べて比較的低温で焼成しても目的とす
る焼結体は種結晶と同じ結晶相のものが得られる。
焼結体のように、結晶相が室温において準安定相である
構造のものでは、種結晶の結晶相が目的の焼結体と殆ど
同じであることが要求されていたが、本発明においては
粒径制御剤が種結晶の安定性を高める効果を持っている
ために、従来に比べて比較的低温で焼成しても目的とす
る焼結体は種結晶と同じ結晶相のものが得られる。
【００１７】
【実施例】以下に実施例により本発明を説明する。
【００１８】〔実施例１〜３及び比較例１，２〕粒径制
御剤の添加方法の違いが及ぼす焼結体の機械強度につい
て検討した。原料粉としては、Ｎａ2Ｏが約８.６重量
％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる
組成で平均粒径が約１μｍのベータアルミナを用いた。
御剤の添加方法の違いが及ぼす焼結体の機械強度につい
て検討した。原料粉としては、Ｎａ2Ｏが約８.６重量
％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる
組成で平均粒径が約１μｍのベータアルミナを用いた。
【００１９】種結晶としては平均粒径が約２μｍのもの
を１０重量％、粒径制御剤として４.０重量％のＹ2Ｏ3
安定化ジルコニアを用いた。その結果を表１に示す。
を１０重量％、粒径制御剤として４.０重量％のＹ2Ｏ3
安定化ジルコニアを用いた。その結果を表１に示す。
【００２０】種結晶中に粒径制御剤を添加したものを用
いた場合は、無添加のものを用いた場合に比べて、焼結
体の機械強度は約６０％向上する。顕微鏡による組織観
察を行なったところ、本実施例の焼結体中の結晶粒子の
大きさは約４〜５μｍと小さく、且つ、形状が揃ってい
ることが分かった。
いた場合は、無添加のものを用いた場合に比べて、焼結
体の機械強度は約６０％向上する。顕微鏡による組織観
察を行なったところ、本実施例の焼結体中の結晶粒子の
大きさは約４〜５μｍと小さく、且つ、形状が揃ってい
ることが分かった。
【００２１】また、粒径制御剤を添加して、１２００℃
で２時間仮焼後、種結晶を添加したものもの（実施例
２）、および同時に添加したもの（実施例３）の機械強
度は約５０％向上する。そして、結晶粒子の大きさや形
状も種結晶中に粒径制御剤を添加した場合とほゞ同じで
ある。比較例２は、種結晶を添加後１２００℃で２時間
仮焼後に粒径制御剤を添加した。
で２時間仮焼後、種結晶を添加したものもの（実施例
２）、および同時に添加したもの（実施例３）の機械強
度は約５０％向上する。そして、結晶粒子の大きさや形
状も種結晶中に粒径制御剤を添加した場合とほゞ同じで
ある。比較例２は、種結晶を添加後１２００℃で２時間
仮焼後に粒径制御剤を添加した。
【００２２】比較例１，２のものは結晶粒径制御が不十
分で、焼結体の結晶粒子径がそれぞれ１０μｍ、８μｍ
と大きい。
分で、焼結体の結晶粒子径がそれぞれ１０μｍ、８μｍ
と大きい。
【００２３】
【表１】
【００２４】〔実施例４〜８及び比較例３〕Ｙ2Ｏ3が８
モル％、残りがＺｒＯ2からなり、平均粒径が約０.３μ
ｍの安定化ジルコニア原料粉中に、粒径制御剤としてＡ
ｌ2Ｏ3を０.１〜２０重量％含むＹ2Ｏ3安定化ジルコニ
ア種結晶を１０重量％添加したものについて焼結体の機
械強度、電気抵抗率を比較した。その結果を表２に示
す。
モル％、残りがＺｒＯ2からなり、平均粒径が約０.３μ
ｍの安定化ジルコニア原料粉中に、粒径制御剤としてＡ
ｌ2Ｏ3を０.１〜２０重量％含むＹ2Ｏ3安定化ジルコニ
ア種結晶を１０重量％添加したものについて焼結体の機
械強度、電気抵抗率を比較した。その結果を表２に示
す。
【００２５】種結晶中にＡｌ2Ｏ3を添加した種結晶を用
いた本実施例の焼結体（実施例４〜８）は、無添加の種
結晶を用いたもの（比較例３）と比較して、機械強度が
約１０〜５０％向上し、電気抵抗率も約２０〜３０％低
下する。
いた本実施例の焼結体（実施例４〜８）は、無添加の種
結晶を用いたもの（比較例３）と比較して、機械強度が
約１０〜５０％向上し、電気抵抗率も約２０〜３０％低
下する。
【００２６】但し、Ａｌ2Ｏ3含有量が３０重量％になる
と電気抵抗率が若干上昇した。
と電気抵抗率が若干上昇した。
【００２７】
【表２】
【００２８】〔実施例９〜１２及び比較例４〕Ｙ2Ｏ3が
８モル％、残りがＺｒＯ2からなり、平均粒径が約０.３
μｍの安定化ジルコニア原料粉中に、粒径制御剤として
Ａｌ2Ｏ3を１０重量％含む平均粒径が約１μｍのＹ2Ｏ3
安定化ジルコニア種結晶を２〜２０重量％添加し、造
粒，成形後焼結した焼結体の機械強度と電気抵抗率を比
較した。その結果を表３に示す。
８モル％、残りがＺｒＯ2からなり、平均粒径が約０.３
μｍの安定化ジルコニア原料粉中に、粒径制御剤として
Ａｌ2Ｏ3を１０重量％含む平均粒径が約１μｍのＹ2Ｏ3
安定化ジルコニア種結晶を２〜２０重量％添加し、造
粒，成形後焼結した焼結体の機械強度と電気抵抗率を比
較した。その結果を表３に示す。
【００２９】粒径制御剤を含む種結晶を添加した焼結体
（実施例９〜１２）は、粒径制御剤を含まない種結晶を
添加したもの（比較例４）と比較して、焼結体の機械強
度は約１０〜８０％向上し、電気抵抗率も約１０〜３０
％低下する。
（実施例９〜１２）は、粒径制御剤を含まない種結晶を
添加したもの（比較例４）と比較して、焼結体の機械強
度は約１０〜８０％向上し、電気抵抗率も約１０〜３０
％低下する。
【００３０】しかし、種結晶の添加量が２０重量％より
多くなると焼結性が悪くなる。また、添加量が２重量％
より少ない場合には機械強度の向上が認められなかっ
た。
多くなると焼結性が悪くなる。また、添加量が２重量％
より少ない場合には機械強度の向上が認められなかっ
た。
【００３１】
【表３】
【００３２】上記実施例１１の焼結体を、立方晶の不安
定領域である１０００℃で２００時間アニールし、劣化
相である単斜相の生成量をＸ線回折により測定した。単
斜相の量はＸ線の回折強度より次式を用いて計算した。
定領域である１０００℃で２００時間アニールし、劣化
相である単斜相の生成量をＸ線回折により測定した。単
斜相の量はＸ線の回折強度より次式を用いて計算した。
【００３３】
【数１】
【００３４】粒径制御剤（Ａｌ2Ｏ3）を含む種結晶を用
いた焼結体は、２００時間アニール後においても、単斜
相の生成は認められず焼結体の安定性が高いことが確認
された。これに対して、粒径制御剤を含まない種結晶を
用いたものは、劣化相である単斜相が約５モル％生成し
ていることが確認された。
いた焼結体は、２００時間アニール後においても、単斜
相の生成は認められず焼結体の安定性が高いことが確認
された。これに対して、粒径制御剤を含まない種結晶を
用いたものは、劣化相である単斜相が約５モル％生成し
ていることが確認された。
【００３５】〔実施例１３〜１７及び比較例５〕平均粒
径が約０.２μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉中に、粒径制御剤と
してＹ2Ｏ3が３モル％、残りがＺｒＯ2からなる安定化
ジルコニアを０.１〜２０重量％含む平均粒径約０.８μ
ｍのＡｌ2Ｏ3種結晶を１０重量％添加し焼結体を作製し
た。その結果を表４に示す。
径が約０.２μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉中に、粒径制御剤と
してＹ2Ｏ3が３モル％、残りがＺｒＯ2からなる安定化
ジルコニアを０.１〜２０重量％含む平均粒径約０.８μ
ｍのＡｌ2Ｏ3種結晶を１０重量％添加し焼結体を作製し
た。その結果を表４に示す。
【００３６】種結晶中に粒径制御剤である安定化ジルコ
ニアを添加すると、粒径制御剤無添加の種結晶を用いた
場合と比較して、機械強度が約１０〜５０％向上する。
しかし、種結晶中の安定化ジルコニア含有量が４０重量
％を超えると焼結性が悪くなる。
ニアを添加すると、粒径制御剤無添加の種結晶を用いた
場合と比較して、機械強度が約１０〜５０％向上する。
しかし、種結晶中の安定化ジルコニア含有量が４０重量
％を超えると焼結性が悪くなる。
【００３７】
【表４】
【００３８】〔実施例１８〜２２及び比較例６〕平均粒
径が約０.２μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉中に、粒径制御剤と
してＹ2Ｏ3が３モル％、残りがＺｒＯ2からなる安定化
ジルコニアを１０重量％含む平均粒径が約０.８μｍの
Ａｌ2Ｏ3種結晶を１〜２０重量％添加し、造粒，成形後
焼結した焼結体の機械強度を測定した。結果を表５に示
す。
径が約０.２μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉中に、粒径制御剤と
してＹ2Ｏ3が３モル％、残りがＺｒＯ2からなる安定化
ジルコニアを１０重量％含む平均粒径が約０.８μｍの
Ａｌ2Ｏ3種結晶を１〜２０重量％添加し、造粒，成形後
焼結した焼結体の機械強度を測定した。結果を表５に示
す。
【００３９】粒径制御剤である安定化ジルコニアを含む
種結晶を用いたものは、粒径制御剤無添加の種結晶を用
いたものに比較して、焼結体の機械強度は約１０〜８０
％向上する。
種結晶を用いたものは、粒径制御剤無添加の種結晶を用
いたものに比較して、焼結体の機械強度は約１０〜８０
％向上する。
【００４０】
【表５】
【００４１】〔実施例２３〜２８及び比較例７，８〕Ｎ
ａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残り
がＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベータアルミ
ナ原料粉中に、粒径制御剤としてＹ2Ｏ3安定化ジルコニ
アを５.０重量％含む平均粒径が約０.５〜３０μｍの種
結晶を１０重量％添加して焼結体を作製した。その結果
を表６に示す。
ａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残り
がＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベータアルミ
ナ原料粉中に、粒径制御剤としてＹ2Ｏ3安定化ジルコニ
アを５.０重量％含む平均粒径が約０.５〜３０μｍの種
結晶を１０重量％添加して焼結体を作製した。その結果
を表６に示す。
【００４２】Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニアを添加した種結晶
を用いたものは、無添加の種結晶を用いたものに比較し
て、機械強度が約１０〜５０％向上する。また電気抵抗
率は約２０〜３０％低下する。しかし、種結晶中の平均
粒径が原料粉の平均粒径以下であると、種結晶の効果が
無くなり異常粒成長が起こり焼結体の機械強度は低下す
る。また、種結晶の平均粒径が原料粉の２５倍より大き
くなると、焼結体の緻密化が妨げられ電気抵抗率が高く
なる。従って種結晶の大きさは、原料粉の平均粒径に対
して１〜２５倍、好ましくは約２〜１０倍がよい。
を用いたものは、無添加の種結晶を用いたものに比較し
て、機械強度が約１０〜５０％向上する。また電気抵抗
率は約２０〜３０％低下する。しかし、種結晶中の平均
粒径が原料粉の平均粒径以下であると、種結晶の効果が
無くなり異常粒成長が起こり焼結体の機械強度は低下す
る。また、種結晶の平均粒径が原料粉の２５倍より大き
くなると、焼結体の緻密化が妨げられ電気抵抗率が高く
なる。従って種結晶の大きさは、原料粉の平均粒径に対
して１〜２５倍、好ましくは約２〜１０倍がよい。
【００４３】
【表６】
【００４４】〔実施例２９〜３２及び比較例９〜１１〕
Ｎａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残
りがＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベータアル
ミナ原料粉中に、粒径制御剤としてＹ2Ｏ3安定化ジルコ
ニアを１０重量％含む平均粒径が約５μｍの種結晶を
０.５〜３０重量％添加した。その結果を表７に示す。
Ｎａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残
りがＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベータアル
ミナ原料粉中に、粒径制御剤としてＹ2Ｏ3安定化ジルコ
ニアを１０重量％含む平均粒径が約５μｍの種結晶を
０.５〜３０重量％添加した。その結果を表７に示す。
【００４５】Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニアを添加した種結晶
を用いたものは、無添加の種結晶を用いたものと比較し
て、機械強度が約１０〜５０％向上する。また電気抵抗
率は約２０〜３０％低下する。
を用いたものは、無添加の種結晶を用いたものと比較し
て、機械強度が約１０〜５０％向上する。また電気抵抗
率は約２０〜３０％低下する。
【００４６】
【表７】
【００４７】〔実施例３３〜４２及び比較例１２〜１
６〕Ｎａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量
％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベー
タアルミナ原料粉中に、平均粒径が約５μｍの種結晶１
０重量％と粒径制御剤として０.０５〜３０重量％のＹ2
Ｏ3安定化ジルコニアを同時に添加した焼結体の機械強
度と電気抵抗率を測定した。その結果を表８に示す。
６〕Ｎａ2Ｏが約８.６重量％、Ｌｉ2Ｏが約０.７重量
％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる平均粒径が約１μｍのベー
タアルミナ原料粉中に、平均粒径が約５μｍの種結晶１
０重量％と粒径制御剤として０.０５〜３０重量％のＹ2
Ｏ3安定化ジルコニアを同時に添加した焼結体の機械強
度と電気抵抗率を測定した。その結果を表８に示す。
【００４８】Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニアの添加方法として
は、平均粒径が約０.３μｍのＹ2Ｏ3安定化ジルコニア
粉末とイットリウムおよびジルコニウムの硝酸塩を用い
た場合について検討した。
は、平均粒径が約０.３μｍのＹ2Ｏ3安定化ジルコニア
粉末とイットリウムおよびジルコニウムの硝酸塩を用い
た場合について検討した。
【００４９】種結晶と粒径制御剤を同時に添加すると、
種結晶のみを添加した場合と比較して、焼結体の機械強
度は約１０〜７０％向上する。また、電気抵抗率も約１
０〜２０％低下する。なお、添加する際の粒径制御剤の
性状は、硝酸塩の方が粉末で添加した場合と比較して効
果が大きい。
種結晶のみを添加した場合と比較して、焼結体の機械強
度は約１０〜７０％向上する。また、電気抵抗率も約１
０〜２０％低下する。なお、添加する際の粒径制御剤の
性状は、硝酸塩の方が粉末で添加した場合と比較して効
果が大きい。
【００５０】
【表８】
【００５１】〔実施例４３〕Ｎａ2Ｏが約８.６重量％、
Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる平均
粒径が約１μｍのベータアルミナ原料粉中に、平均粒径
が約５μｍの種結晶１０重量％と粒径制御剤として５.
０重量％のＹ2Ｏ3安定化ジルコニアを同時に添加した焼
結体を作製し、１５８０℃で焼結後１４００℃における
アニール時間を０と５時間についてβ”化率をＸ線回折
により測定した。β”化率は、β（１１０）とβ”（０
１，１１）の回折強度より次式を用いて計算した。
Ｌｉ2Ｏが約０.７重量％、残りがＡｌ2Ｏ3からなる平均
粒径が約１μｍのベータアルミナ原料粉中に、平均粒径
が約５μｍの種結晶１０重量％と粒径制御剤として５.
０重量％のＹ2Ｏ3安定化ジルコニアを同時に添加した焼
結体を作製し、１５８０℃で焼結後１４００℃における
アニール時間を０と５時間についてβ”化率をＸ線回折
により測定した。β”化率は、β（１１０）とβ”（０
１，１１）の回折強度より次式を用いて計算した。
【００５２】
【数２】
【００５３】粒径制御剤と種結晶を同時に添加した焼結
体は、焼結温度がβ”アルミナの不安定領域であるにも
かかわらず、アニール処理をしなくともβ”化率は１０
０％であった。これに対して、種結晶のみ添加または無
添加の焼結体は、アニール処理を行なってもβ”化率は
約９６％であり電気抵抗率が高い。
体は、焼結温度がβ”アルミナの不安定領域であるにも
かかわらず、アニール処理をしなくともβ”化率は１０
０％であった。これに対して、種結晶のみ添加または無
添加の焼結体は、アニール処理を行なってもβ”化率は
約９６％であり電気抵抗率が高い。
【００５４】〔実施例４４〕実施例２３〜４２の原料粉
を用いて作製した固体電解質管を、図１の模式断面図に
示すようなナトリウム−硫黄電池に組込み、充放電試験
を行なった。各電池とも１００Ａｈ／ｃｍ2の通電を行
なったが、電解質管の破損あるいは電池特性の低下等は
認められず、本発明によるセラミックス焼結体からなる
固体電解質管が優れた性能を有していることが分かっ
た。
を用いて作製した固体電解質管を、図１の模式断面図に
示すようなナトリウム−硫黄電池に組込み、充放電試験
を行なった。各電池とも１００Ａｈ／ｃｍ2の通電を行
なったが、電解質管の破損あるいは電池特性の低下等は
認められず、本発明によるセラミックス焼結体からなる
固体電解質管が優れた性能を有していることが分かっ
た。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、粒径制御剤を含む種結
晶を原料粉中に分散混合することにより、結晶が微細で
均一な焼結体が得られ、機械強度の優れたセラミックス
焼結体を容易に製造することができる。また、焼結温度
が従来に比べて比較的低くても焼結できるので工業的に
も有効で、燃料電池等の固体電解質管用材料として優れ
ている。
晶を原料粉中に分散混合することにより、結晶が微細で
均一な焼結体が得られ、機械強度の優れたセラミックス
焼結体を容易に製造することができる。また、焼結温度
が従来に比べて比較的低くても焼結できるので工業的に
も有効で、燃料電池等の固体電解質管用材料として優れ
ている。
【図１】本発明の一実施態用であるナトリウム−硫黄電
池の構成を示す模式断面図である。
池の構成を示す模式断面図である。
１…固体電解質管、２…金属ナトリウムを主体とする陰
極、３…硫黄と集電材からなる陽極、４…絶縁材、５…
陰極容器、６…陽極容器。
極、３…硫黄と集電材からなる陽極、４…絶縁材、５…
陰極容器、６…陽極容器。
Claims (10)
- 【請求項１】 原料粉中に種結晶を分散混合して焼結す
るセラミックス焼結体の製法であって、前記原料粉中ま
たは種結晶中に粒径制御剤を含有させて焼結することを
特徴とするセラミックス焼結体の製法。 - 【請求項２】 原料粉中に種結晶を分散混合して焼結す
るセラミックス焼結体の製法であって、前記原料粉中に
粒径制御剤を種結晶より前、または同時に添加して熱処
理後、成形，焼結することを特徴とするセラミックス焼
結体の製法。 - 【請求項３】 酸化アルミニウム粉体を焼成してなるセ
ラミックス焼結体、または周期律表IIａ、IIIａ族及び
希土類から選ばれる金属酸化物の１種以上を含む酸化ジ
ルコニウム粉体を焼成してなるセラミックス焼結体の製
法において、前記酸化アルミニウム粉体には周期律表II
ａ、IIIａ族及び希土類から選ばれる金属酸化物の１種
以上を含む酸化ジルコニウムからなる粒径制御剤と種結
晶を、また、前記酸化ジルコニウム粉体には酸化アルミ
ニウム及び／またはジルコンの粒径制御剤と種結晶とを
それぞれ分散混合して焼結することを特徴とするセラミ
ックス焼結体の製法。 - 【請求項４】 前記粒径制御剤は、前記種結晶よりも
前、または同時に原料粉中に添加し焼結する請求項３に
記載のセラミックス焼結体の製法。 - 【請求項５】 前記粒径制御剤の量が全セラミックス組
成物の０.０１〜２０重量％である請求項１〜４のいず
れかに記載のセラミックス焼結体の製法。 - 【請求項６】 前記種結晶の量が全セラミックス組成物
の２〜２５重量％である請求項１〜５のいずれかに記載
のセラミックス焼結体の製法。 - 【請求項７】 酸化ナトリウムと酸化アルミニウムに安
定化剤としてリチウム及び／またはマグネシウムの金属
酸化物を含有するベ−タアルミナの原料粉を焼成してな
るβ”−アルミナ焼結体の製法において、前記原料粉に
粒径制御剤として酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジ
ルコニウム、希土類または周期律表IIａ、IIIａ族の金
属酸化物を含む酸化ジルコニウムの少なくとも１種を含
む種結晶を分散混合して焼結することを特徴とするβ”
−アルミナ焼結体の製法。 - 【請求項８】 酸化ナトリウムと酸化アルミニウムに安
定化剤としてリチウム及び／またはマグネシウムの金属
酸化物を含有するベ−タアルミナの原料粉を焼成してな
るβ”−アルミナ焼結体の製法において、前記原料粉に
粒径制御剤として酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジ
ルコニウム、希土類または周期律表IIａ、IIIａ族の金
属酸化物を含む酸化ジルコニウムの少なくとも１種を、
種結晶より前、または同時に原料粉中へ分散混合して焼
結することを特徴とするβ”−アルミナ焼結体の製法。 - 【請求項９】 粒径制御剤の量が組成物の０.１〜２０
重量％である請求項７または８に記載のβ”−アルミナ
焼結体の製法。 - 【請求項１０】 添加する種結晶の量が組成物の０.０
５重量％より多く３０重量％未満である請求項７，８ま
たは９に記載のβ”−アルミナ焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076694A JPH06293554A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | セラミックス焼結体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076694A JPH06293554A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | セラミックス焼結体の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293554A true JPH06293554A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13612595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5076694A Pending JPH06293554A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | セラミックス焼結体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06293554A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011521873A (ja) * | 2008-05-19 | 2011-07-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 複合品及び製造方法 |
| WO2021020104A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | 第一稀元素化学工業株式会社 | ジルコニア系複合酸化物、及び、ジルコニア系複合酸化物の製造方法 |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP5076694A patent/JPH06293554A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011521873A (ja) * | 2008-05-19 | 2011-07-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 複合品及び製造方法 |
| WO2021020104A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | 第一稀元素化学工業株式会社 | ジルコニア系複合酸化物、及び、ジルコニア系複合酸化物の製造方法 |
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