JPS59227771A - 高導電性ジルコニア質焼結体 - Google Patents
高導電性ジルコニア質焼結体Info
- Publication number
- JPS59227771A JPS59227771A JP58102881A JP10288183A JPS59227771A JP S59227771 A JPS59227771 A JP S59227771A JP 58102881 A JP58102881 A JP 58102881A JP 10288183 A JP10288183 A JP 10288183A JP S59227771 A JPS59227771 A JP S59227771A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- zirconia
- stabilized zirconia
- temperature
- conductivity
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Conductive Materials (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】
本発明は導電性を有するジルコニア質焼結体、さらに詳
しくは低温部でも高い電気伝導を有するジルコニア質焼
結体に関するものである。
しくは低温部でも高い電気伝導を有するジルコニア質焼
結体に関するものである。
電気材料のなかで導電性を有するセラミックスの１つと
してジルコニアがあり、固体電解質、電極など広く利用
されている。
してジルコニアがあり、固体電解質、電極など広く利用
されている。
このジルコニアをはじめとしてセラミックスからなる導
電体は一般に導電機構がイオン伝導によるものであるた
め高温においては導電率が大きくなるが、低温部におい
ては下がる傾向を示す。
電体は一般に導電機構がイオン伝導によるものであるた
め高温においては導電率が大きくなるが、低温部におい
ては下がる傾向を示す。
従って、ジルコニアなどの高融点をもつ導電体を一つの
用途として発熱体として用いるような場合には、高温例
えば１１００℃以上といったような高温部における発熱
体としては適しているものであるが、低温部例えば８０
０℃以下とかの低温部においても高い導電性をもつもの
として有効なものはあまり見い出されていないのが実状
である。
用途として発熱体として用いるような場合には、高温例
えば１１００℃以上といったような高温部における発熱
体としては適しているものであるが、低温部例えば８０
０℃以下とかの低温部においても高い導電性をもつもの
として有効なものはあまり見い出されていないのが実状
である。
即ち、ジルコニアにおいて、安定化ジルコニアで高温導
電性を測定したデータは多数報告されているが、低温部
でも高い導電性を示すものは殆んど見い出されていない
し、一方正方晶系ジルコニアで９００℃乃至１０００℃
程度までの低温部における測定データとして比較的良い
電導率を示したものも報告されているが、高温まで連続
的使用は１１００℃近くにおける変態を起こすため使用
しにくいものである。
電性を測定したデータは多数報告されているが、低温部
でも高い導電性を示すものは殆んど見い出されていない
し、一方正方晶系ジルコニアで９００℃乃至１０００℃
程度までの低温部における測定データとして比較的良い
電導率を示したものも報告されているが、高温まで連続
的使用は１１００℃近くにおける変態を起こすため使用
しにくいものである。
本発明はこれらの点に鑑み、低温部でも高い導電率を示
す安定化ジルコニアからなる焼結体を開発すべく種々研
究された結果として見い出されたものであ゛る。
す安定化ジルコニアからなる焼結体を開発すべく種々研
究された結果として見い出されたものであ゛る。
即ち、本発明はモル％で、安定化ジルコニア３５〜９７
％とＺｒＢ２６５〜３％から本質的になることを特徴と
するジルコニア質高導電性焼結体を要旨とするものであ
る。
％とＺｒＢ２６５〜３％から本質的になることを特徴と
するジルコニア質高導電性焼結体を要旨とするものであ
る。
本発明において、ジルコニアは低温部からの導電性を利
用し、かつ変態域を経て高温部においてまでの用途に用
いるものであるため安定化ジルコニアである必要がある
。
用し、かつ変態域を経て高温部においてまでの用途に用
いるものであるため安定化ジルコニアである必要がある
。
安定化ジルコニアは、ＭｇＯ，Ｃａｎ、 Ｙ２０３ 、
ＣｅＯなど通常使用される安定化材により安定化されて
いればよく、通常これらの安定化材の割合はモル％でＺ
ｒ０２９４〜８８％に対して６〜１２％程度が適当で、
安定化ジルコニアとするには予め安定化したジルコニア
として後述するＺｒ１１２との配合に供しても、戒はＺ
ｒＢ ２を含めた安定化材及びジルコニアからなる原料
を同時に焼結に供するようにして形成させることでもよ
い。
ＣｅＯなど通常使用される安定化材により安定化されて
いればよく、通常これらの安定化材の割合はモル％でＺ
ｒ０２９４〜８８％に対して６〜１２％程度が適当で、
安定化ジルコニアとするには予め安定化したジルコニア
として後述するＺｒ１１２との配合に供しても、戒はＺ
ｒＢ ２を含めた安定化材及びジルコニアからなる原料
を同時に焼結に供するようにして形成させることでもよ
い。
本発明においては焼結体中にＺｒｎ２（２硼化ジルコニ
ウム）を存在せしめることが特徴であり、これらの割合
はモル％で安定化材を含めた安定化ジルコニア３５〜９
７％に対して６５〜３％である。
ウム）を存在せしめることが特徴であり、これらの割合
はモル％で安定化材を含めた安定化ジルコニア３５〜９
７％に対して６５〜３％である。
ＺｒＢ ２の導入は通常、予め合成して得たＺｒｎ ２
として配合することが適当であるが、焼成によりＺｒＢ
２となるものであればそのような配合でもよい。
として配合することが適当であるが、焼成によりＺｒＢ
２となるものであればそのような配合でもよい。
本発明において、安定化ジルコニアとＺｒｔ） ２の割
合は上述の範囲であるが、これはＺｒＢ、が多すぎると
安定化ジルコニア自体の構造に変化を生じ、安定化ジル
コニアの特質を損なうことになるばかりか焼結性も十分
でなくなるなどのためでありＪ一方ＺｒＢ２が少なすぎ
ると所期の低温部での顕著な導電性の向」二という目的
を達成出来なくなるなどのためである。
合は上述の範囲であるが、これはＺｒＢ、が多すぎると
安定化ジルコニア自体の構造に変化を生じ、安定化ジル
コニアの特質を損なうことになるばかりか焼結性も十分
でなくなるなどのためでありＪ一方ＺｒＢ２が少なすぎ
ると所期の低温部での顕著な導電性の向」二という目的
を達成出来なくなるなどのためである。
このような割合においても後述するデータで分る如く、
特に使用目的に応じて使い分けすることが望ましいので
あり、温度による電気伝導の上昇の程度を考慮すること
が適切である。
特に使用目的に応じて使い分けすることが望ましいので
あり、温度による電気伝導の上昇の程度を考慮すること
が適切である。
即ち、本発明の焼結体は後述するようにＺｒＢ２を添加
しないものと対比して、室温から８００とか１０００℃
とかの低温部における全域において電気伝導度が少くと
も３桁、高いところでは１゜桁以上も向上せしめうるか
らである。
しないものと対比して、室温から８００とか１０００℃
とかの低温部における全域において電気伝導度が少くと
も３桁、高いところでは１゜桁以上も向上せしめうるか
らである。
また、 Ｚｒ１３２の配合割合によっては温度による電
気伝導の挙動が変わることが見い出されたからである。
気伝導の挙動が変わることが見い出されたからである。
例えば、ＺｒＢ ２の配合量が３０モル％程度以上のも
のは温度上昇にともなって電気伝導が漸減し、金属的な
伝導体の挙動を示すのに対して、１０モル％程度のもの
は温度上昇にともなって電気伝導が上がり、いわゆるイ
オン伝導体的な挙動も示すからである。
のは温度上昇にともなって電気伝導が漸減し、金属的な
伝導体の挙動を示すのに対して、１０モル％程度のもの
は温度上昇にともなって電気伝導が上がり、いわゆるイ
オン伝導体的な挙動も示すからである。
従って、本発明焼結体としては、用途に応じてＺｒＢ
２の割合を６５〜２０モル％と２０〜３モル％で、それ
ぞれ使い分けることが適切である。
２の割合を６５〜２０モル％と２０〜３モル％で、それ
ぞれ使い分けることが適切である。
本発明において安定化ジルコニアとＺｒＦ２２成分以外
の成分、例えばＺｒＣ，ＴｉＢ２ 、 Ｔｊ、Ｃ，Ｍｏ
Ｓｉ２ 。
の成分、例えばＺｒＣ，ＴｉＢ２ 、 Ｔｊ、Ｃ，Ｍｏ
Ｓｉ２ 。
ＺｒＮ、 ＴｊＮ、 ＳｉＣ，ＴａＢ２ 、 ＮｂＢ２
、 ＩＩｆＣなどの添加は本発明の目的と効果を損な
わない程度において勿論差支えなく、通常は可及的少量
にとどめるのがよい反面、目的によってはある程度積極
的に加えることも有利である。
、 ＩＩｆＣなどの添加は本発明の目的と効果を損な
わない程度において勿論差支えなく、通常は可及的少量
にとどめるのがよい反面、目的によってはある程度積極
的に加えることも有利である。
例えば、８００℃や１０００℃程度までの低温域におい
てであっても、これらの温度に近い高温側での電導塵を
よくしたい場合にはイオン伝導をこれらの温度域で大き
くしうる成分としてのＣｒ２０３などの適当量がそれぞ
れであり、またＺｒｎ ２成分は酸化され易いものであ
るためＡｌ１０３ 、５ｉ０２などの適当量を加え耐酸
化性を付与することもできる。
てであっても、これらの温度に近い高温側での電導塵を
よくしたい場合にはイオン伝導をこれらの温度域で大き
くしうる成分としてのＣｒ２０３などの適当量がそれぞ
れであり、またＺｒｎ ２成分は酸化され易いものであ
るためＡｌ１０３ 、５ｉ０２などの適当量を加え耐酸
化性を付与することもできる。
本発明の焼結体は、各成分をもたらす原料を十分調合し
、所期の電気′伝導率を有するとともに使用に供しうる
強度を備えたものとして得られなければならないが、特
殊な手段は特に必要なく、例えば１４００℃以上の温度
でのホットプレスあるいは常圧焼結により容易に得るこ
とが可能である。
、所期の電気′伝導率を有するとともに使用に供しうる
強度を備えたものとして得られなければならないが、特
殊な手段は特に必要なく、例えば１４００℃以上の温度
でのホットプレスあるいは常圧焼結により容易に得るこ
とが可能である。
このようにして得られる本発明導電体は、安定化ジルコ
ニアだけからなるものに比べて、広い範囲の低温度域に
おいて電気伝導度において３桁程度以上、特に常温近く
では７桁程度乃至それ以上もの導電率の向上が可能であ
り、これらを発熱体として使用する場合には、補助ヒー
ターなしての使用も可能となるなど実用的な価値は大き
いものである。
ニアだけからなるものに比べて、広い範囲の低温度域に
おいて電気伝導度において３桁程度以上、特に常温近く
では７桁程度乃至それ以上もの導電率の向上が可能であ
り、これらを発熱体として使用する場合には、補助ヒー
ターなしての使用も可能となるなど実用的な価値は大き
いものである。
実施例
ジルコニア粉末（純度９９，５％以上、３２５メツシユ
以下）、酸化イツトリウム（Ｙ２０３）粉末（純度９９
．５％以上、３２５メツシユ以下）及び２硼化ジルコニ
ウム（ＺｒＢ２ ）粉末（純度９９．５％以上、３２５
メツシユ以下）を、第１表に示す如き所定量に調整した
粉末をポリエチレン製のビン内で粉砕媒体としてのアル
ミナ玉石の存在下にてエタノールを加えて湿式混合した
あと、アルミナ玉石を分離除去したものを乾燥して焼結
用原料とした。
以下）、酸化イツトリウム（Ｙ２０３）粉末（純度９９
．５％以上、３２５メツシユ以下）及び２硼化ジルコニ
ウム（ＺｒＢ２ ）粉末（純度９９．５％以上、３２５
メツシユ以下）を、第１表に示す如き所定量に調整した
粉末をポリエチレン製のビン内で粉砕媒体としてのアル
ミナ玉石の存在下にてエタノールを加えて湿式混合した
あと、アルミナ玉石を分離除去したものを乾燥して焼結
用原料とした。
第 １ 表 （モル％）
Ｚｒ０２ Ｖ２ Ｑ３ ＺｒＢ２５−１０
８１．７４ ７．１６ ］、１．１Ｓ
−３０６０，８７５，３３３３，８ Ｓ−５０３５，６８３，１２６１，２ Ｓ−０９１，９５８，０５０ このようにして得た粉末をカーボンモール１−（直径２
０ｍｍφ）に入れ、３２０ ｋｇ／ｃＪの圧力で最高温
度１４５０℃、３０分保持の条件でホットプレスした。
８１．７４ ７．１６ ］、１．１Ｓ
−３０６０，８７５，３３３３，８ Ｓ−５０３５，６８３，１２６１，２ Ｓ−０９１，９５８，０５０ このようにして得た粉末をカーボンモール１−（直径２
０ｍｍφ）に入れ、３２０ ｋｇ／ｃＪの圧力で最高温
度１４５０℃、３０分保持の条件でホットプレスした。
ついで得られた焼結体の電気伝導度（σ）を４点法によ
り測定した電圧より計算した結果を、第１図乃至第４図
にｌｏｇ σと絶対温度Ｔの逆数（１０００／Ｔ）とし
てプロワ１〜した。
り測定した電圧より計算した結果を、第１図乃至第４図
にｌｏｇ σと絶対温度Ｔの逆数（１０００／Ｔ）とし
てプロワ１〜した。
尚、それぞれの試料についてのこれらの電気伝導度σの
値を概略比較した結果を第２表に示す。
値を概略比較した結果を第２表に示す。
（単位Ω−１ｃ ｍ −１）
第 ２ 表
室温 ３００°Ｃ８００℃
Ｓ −１，０２Ｘ１０−１３Ｘ１０−” ４Ｘ１０−”
Ｓ −３０３Ｘ１０ ２Ｘ１０ １ＸＩＯＳ −５０６
Ｘ］０ ３Ｘ１０３８Ｘ１０”Ｓ −０３Ｘ１０−”
２ＸＩＯ−’ ｌＸｌ０−’
Ｓ −３０３Ｘ１０ ２Ｘ１０ １ＸＩＯＳ −５０６
Ｘ］０ ３Ｘ１０３８Ｘ１０”Ｓ −０３Ｘ１０−”
２ＸＩＯ−’ ｌＸｌ０−’
第１図乃至第４図は焼結体の温度と電気伝導の関係を示
す図面である。 ＼１
す図面である。 ＼１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、 モル％で、安定化ジルコニア３５−９７％とＺｒ
８２６５〜３％から本質的になることを特徴とするジル
コニア質高導電性焼結体 ２、安定化ジルコニア８０〜９７％、ＺｒＢ２２０〜３
％からなる８００℃以下での高い導電性を有する特許請
求の範囲第１項記載の焼結体３、 安定化ジルコニア８
０〜３５％、ＺｒＢ２２０〜６５％からなる高い導電性
を有する特許請求の範囲第１項記載の焼結体
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102881A JPS59227771A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 高導電性ジルコニア質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58102881A JPS59227771A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 高導電性ジルコニア質焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227771A true JPS59227771A (ja) | 1984-12-21 |
Family
ID=14339210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58102881A Pending JPS59227771A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 高導電性ジルコニア質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59227771A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5672302A (en) * | 1996-10-09 | 1997-09-30 | Eastman Kodak Company | In-situ surface nitridation of zirconia ceramics |
| US5679611A (en) * | 1996-10-09 | 1997-10-21 | Eastman Kodak Company | Ceramic article containing a core comprising tetragonal zirconia and a shell comprising zirconium nitride |
| US5688731A (en) * | 1996-11-13 | 1997-11-18 | Eastman Kodak Company | Ceramic articles containing doped zirconia having high electrical conductivity |
| US5696040A (en) * | 1996-12-20 | 1997-12-09 | Eastiman Kodak Company | Ceramic article containing a core comprising zirconia and a shell comprising zirconium boride |
| US5702766A (en) * | 1996-12-20 | 1997-12-30 | Eastman Kodak Company | Process of forming a ceramic article containing a core comprising zirconia and a shell comprising zirconium boride |
| EP0847968A1 (en) * | 1996-11-13 | 1998-06-17 | Eastman Kodak Company | Process for preparing an electrically conductive composite of tetragonal zirconia or of zirconia-alumina, and zirconium diboride |
| CN111018521A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-17 | 广东工业大学 | 一种氧化锆-硼化锆复合陶瓷及其制备方法和应用 |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP58102881A patent/JPS59227771A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679611A (en) * | 1996-10-09 | 1997-10-21 | Eastman Kodak Company | Ceramic article containing a core comprising tetragonal zirconia and a shell comprising zirconium nitride |
| US5672302A (en) * | 1996-10-09 | 1997-09-30 | Eastman Kodak Company | In-situ surface nitridation of zirconia ceramics |
| EP0835852A1 (en) * | 1996-10-09 | 1998-04-15 | Eastman Kodak Company | In-situ surface nitridation of zirconia ceramics |
| EP0835851A1 (en) * | 1996-10-09 | 1998-04-15 | Eastman Kodak Company | A ceramic article containing a core comprising tetragonal zirconia and a shell comprising zirconium nitride |
| EP0847968A1 (en) * | 1996-11-13 | 1998-06-17 | Eastman Kodak Company | Process for preparing an electrically conductive composite of tetragonal zirconia or of zirconia-alumina, and zirconium diboride |
| US5688731A (en) * | 1996-11-13 | 1997-11-18 | Eastman Kodak Company | Ceramic articles containing doped zirconia having high electrical conductivity |
| US5827470A (en) * | 1996-11-13 | 1998-10-27 | Eastman Kodak Company | Method for preparing a zirconia/zirconium diboride composite |
| EP0842912A1 (en) * | 1996-11-13 | 1998-05-20 | Eastman Kodak Company | Ceramic articles containing doped zirconia having high electrical conductivity |
| US5696040A (en) * | 1996-12-20 | 1997-12-09 | Eastiman Kodak Company | Ceramic article containing a core comprising zirconia and a shell comprising zirconium boride |
| EP0849242A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-06-24 | Eastman Kodak Company | A process of forming a ceramic article containing a core comprising zirconia and a shell comprising zirconium boride |
| EP0849241A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-06-24 | Eastman Kodak Company | A ceramic article containing a core comprising zirconia a shell comprising zirconium boride |
| US5702766A (en) * | 1996-12-20 | 1997-12-30 | Eastman Kodak Company | Process of forming a ceramic article containing a core comprising zirconia and a shell comprising zirconium boride |
| CN111018521A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-17 | 广东工业大学 | 一种氧化锆-硼化锆复合陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN111018521B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | 一种氧化锆-硼化锆复合陶瓷及其制备方法和应用 |
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