JPS5848500B2 - 配向性焼結体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結晶方位と特定の関係を有する、針状または短
冊状または板状粒子からなる酸化亜鉛が主体であり、微
量の副成分が添加され、各粒子の特定の結晶学的な結晶
面が高度２こ同一方向に配列している配向性焼結体に関
するものである。

一般に焼結体とは、微小な粒子の集合体であって、各粒
子の結晶学的な方位は、ほゾ無秩序な方向に向いており
、全体として等方性を示している。

このために、結晶異方性を示すような物質であっても上
述のように焼結体としては等方性を示す。

等方性は焼結体として一つの長所でもありまた短所にも
なっている。

長所というのは、例えば等方性の材料では方位を考えず
ｌこ〃ｎ工ができるということであり、一方短所という
のは、例えば、局所的に見た場合、異った方向を向いて
いる微小な粒子微結晶が隣接しているため、その接合部
に応力が発生し、このために最終的には性能の劣化につ
ながるというようなことが挙げられる。

本発明は焼結体を構戒する各粒子の特定の結晶学的方位
が、一定の方向に向いた配向性ＺｎＯ焼結体を提供し、
その異方性を利用した新しい応用を可能とするものであ
るｏＺｎＯは六方晶系に属し、それに起因する異方性を
有している。

本発明による配向性ＺｎＯ焼結体は、或形の工程で方位
が確定しており、容易に方位が判明し、容易に加工がな
される０さらに結晶軸が一定の方向に向いているため、
特性に異方性が生じており、その異方性を利用する新し
い応用の考えられる材料である。

その製造法は、後述するように、従来の焼結体とかなり
共通の点があるので従来から使用されている装置を使用
することができる。

本発明の配向性ＺｎＯ焼結体は、特定の形状をもったＺ
ｎＯ粒子を主原料とするものである。

ＺｎＯ粒子の形状は、無定形、針状、板状、六角板状、
その他いろいろの形状のものがあるが、針状、板状、六
角板状などの粒子の結晶方位が、結晶粒子と特定の関係
にあるものが必要である。

例えば５００℃〜１３５０℃の温度でＺｎを酸化し、微
結晶粒子をつくった場合、第１図に示すような、短冊状
ないしは薄板状のＺｎＯ粒子が得られ、かつ第１図の平
坦にみられる粒子の面は、（１１０）一面である特有の
ＺｎＯ粒子が得られる。

この粒子を主原料とした場合には、ＺｎＯの（１１０）
−−ｃｉｆｉが一定方向に配列した配向性ＺｎＯ焼結体
が得られる。

また１４００℃以上の温度でつくられたＺｎＯ粒子は、
第２図に示したように理想的には六角板状とみなされる
ものであって、その六角板面は（００１）一面に対応し
ている。

このようなＺｎＯ粒子を主原料とした場合には、ＺｎＯ
の結晶の（００１）一面が一定方向に配列した配向性Ｚ
ｎＯ焼結体が得られる。

本発明による配向性ＺｎＯ焼結体の製造方法は次の通り
である。

特定の形状を有するＺｎＯ粉末に、所望の副成分を加え
、水、アルコールなどの媒体中（こ浸し、十分に混合す
る。

得た泥状の混合物を一軸性の加圧によって戒形し、戒形
体を適当な雰囲気中で焼成する。

このようにして得た焼結体の整列した配向面は、或形時
の一軸性の加圧方向に直角となっており、容易（こ配向
軸の判定がなされる○混合、戒形を乾式で行なっても同
様の結果が得られるが、取り扱いの方法、環境を考慮し
た場合には湿式の方がすぐれているといえる。

ＺｎＯの粒径は大きい方が望ましいが、０．１μ以上で
あれば５０％程度の配向性のものが得られる。

成形に用いられる圧力は、所望する配向度、密度によっ
て決定されるが、１ ０ ０ｋｇ／ｉないし数ｔｏｎ／
Ｃｒ？Ｌであり、高い方が望ましい○焼或後の粒径は大
きい方が望ましいが、５０％程度の配向度を得るため（
こは５μ程度の大きさが望ましい。

微量の副戒分により効果が認められる理由は定かではな
いが、粒界に析出し、粒成長を促進する際に配向性を向
上させるものと思われる。

上記のよう（こして得た配向性ＺｎＯ焼結体の配向度は
、５０〜８０係であるが焼結温度を上げ、粒径の大きな
焼結体とした場合には、９０係以上になることが確認さ
れている。

配向度は、配列した面の（ｉｏｏ）および（００２）の
Ｘ線回折強度ｈｔｏｏおよびｈ００２を求め、次式によ
って算定した０ 上式中、ａ＝１．２７であって無配向のＺｎＯ材料のｈ
ｌｏｏ／ｈｏ０２の値である。

上述したような方法で得た配向性ＺｎＯ焼結体は、異方
性によるいろいろの特徴を有し、新しい応用面を有する
新規な材料である。

以下に従来例（例１）および本発明の実施例（例２〜例
５）を示す。

例１ 第１図の電子顕微鏡写真に示されているような結晶の形
を有するＺｎＯ粉末を用い、これＣとアルコールを加え
て湿式混合し、１０００ｋｇ／一の圧力で成形した後、
１３５０’Ｃにおいて焼威し、結晶の粒径約２μの焼結
体を得た。

この焼結体の（１１０）一面の配向度は３０％であった
。

以上のように例１では配向度は低いが、以下の例に示す
ように本発明に従って微量の副成分を添加したものは非
常に高い配向度を示していることが分る○例２ 例１に用いたＺｎＯ粉末９９．７モルφと酸化ビスマス
（Ｂｉ２０３）０．３モル多とを用い、これ（こアルコ
ールを加えて湿式混合し、５００ｋｙ／ｆｆｌの圧力で
湿式戒形した後、１３００゜Ｃにおいて焼成し、結晶の
粒径約３０μ、（１１０）一面の配向度６５係の焼結体
を得た。

例３ 例２に用いたＺｎＯ−Ｂｉ２０３の混合物に０．３％の
酸化べＩＪ ＩＪウム（Ｂｅｄ）を加え、例２の場合と
同じよう｛こ処理して、結晶の粒径約６５μ（ｉｉｏ）
一面の配向度約８０俤の焼結体を得た。

例４ 例３において用いたＺｎＯの代りに第２図の電子顕微鏡
写真に示されているような結晶の形を有するＺｎＯ粉末
を用いた以外は例３の場合と同じように処理して、結晶
の粒径約７０μ、（００１）一面の配向度約８０％の焼
結体を得た。

例５ 例４で得た戒形体を用い、１３５０℃、１５０ｋｇ／ａ
ｉｔの条件でホットプレス焼結を行ない、結晶の粒径約
１２０μの緻密な焼結体を得た。

この焼結体の（ｏｏｉ）一面の配向度は約９５φであっ
た。

以上のことから明らかなように、本発明は次のような顕
著な効果を奏するものである。

（１）本発明による配向性焼結体では、その結晶配向性
が電気的特性の配向性｛こ関連し、従って電気的特性の
改善が可能となる〇 （２）従来の焼結体では機械的異方性があって方位が整
夕１ルていなかったために、粒界で異なった方位が対向
しており、強度の劣化を招来したが、本発明による配向
性焼結体ではそのようなことがない。

（３）微量戒分の添加によって大巾に配向度が向上する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶方位と特定の関係を有する、針状または短冊状
   または板状粒子からなる酸化亜鉛が主体であり、微量の
   副或分が添加され、各粒子の特定の結晶面が高度に同一
   方向に配列していることを特徴とする配同性焼結体。