JPS6257594B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6257594B2 JPS6257594B2 JP55042611A JP4261180A JPS6257594B2 JP S6257594 B2 JPS6257594 B2 JP S6257594B2 JP 55042611 A JP55042611 A JP 55042611A JP 4261180 A JP4261180 A JP 4261180A JP S6257594 B2 JPS6257594 B2 JP S6257594B2
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- Japan
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- porcelain
- sintering
- powder
- pbf
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はジルコン・チタン酸鉛系圧電性磁器の
ごとき含鉛系磁器の製造方法にかかる。
ごとき含鉛系磁器の製造方法にかかる。
ジルコン・チタン酸鉛を主成分とする磁器は誘
電率が高く、圧電性も大きい。そして諸特性の温
度や時間に対する信頼性も高いので、今日各種超
音波振動子やコンデンサ材料として広く実用され
ている。
電率が高く、圧電性も大きい。そして諸特性の温
度や時間に対する信頼性も高いので、今日各種超
音波振動子やコンデンサ材料として広く実用され
ている。
これらの磁器は通常次の様な方法で製造されて
いる。まず、酸化鉛（PbO），酸化ジルコン
（ZrO2），酸化チタン（TiO2）及び主成分となる他
の金属酸化物粉末を化学量論的に所定量を秤量
し、ボールミル等を用いて混合する。混合粉末を
800℃程度の温度で数時間仮焼した後、所定の寸
法、形状にプレン成型する。そして1200〜1300℃
の高温で数時間焼結してはじめて磁器化する。
いる。まず、酸化鉛（PbO），酸化ジルコン
（ZrO2），酸化チタン（TiO2）及び主成分となる他
の金属酸化物粉末を化学量論的に所定量を秤量
し、ボールミル等を用いて混合する。混合粉末を
800℃程度の温度で数時間仮焼した後、所定の寸
法、形状にプレン成型する。そして1200〜1300℃
の高温で数時間焼結してはじめて磁器化する。
ところで、主成分の一つであるPbOはその融点
が1000℃以下にあるため、これ以上の温度の大気
中で焼結するとPb成分の一部が蒸発してしま
う。
が1000℃以下にあるため、これ以上の温度の大気
中で焼結するとPb成分の一部が蒸発してしま
う。
そこで、焼結中にPbOの蒸発を防止し、化学量
論的なジルコン・チタン酸鉛系鉛器を得るために
各種の工夫がこらされている。
論的なジルコン・チタン酸鉛系鉛器を得るために
各種の工夫がこらされている。
例えば上述した仮焼粉末のプレス成型体を
PbZrO3磁器粉末と共に白金ルツボ中に密封して
焼結する方法や、あるいはPbZrO3磁器で造られ
た容器の中へプレス成型体を入れて焼結する等の
方法がとられている。
PbZrO3磁器粉末と共に白金ルツボ中に密封して
焼結する方法や、あるいはPbZrO3磁器で造られ
た容器の中へプレス成型体を入れて焼結する等の
方法がとられている。
従つて白金ルツボやPbZrO3磁器粉末あるいは
PbZrO3磁器容器等を準備せねばならず、またこ
れら容器に密封する作業等は量産処理の大きな障
害となつている。
PbZrO3磁器容器等を準備せねばならず、またこ
れら容器に密封する作業等は量産処理の大きな障
害となつている。
また、PbOの蒸気は人体に有害であるため焼結
中に発生するPbO蒸気を特殊な装置により大気中
に拡散する事を防がねばならない。従つて市販さ
れている電気炉をそのまま使用することが出来
ず、高価な特殊装置の取付けが必要である。
中に発生するPbO蒸気を特殊な装置により大気中
に拡散する事を防がねばならない。従つて市販さ
れている電気炉をそのまま使用することが出来
ず、高価な特殊装置の取付けが必要である。
以上の様な理由でジルコン・チタン酸鉛系磁器
のような含鉛系磁器は鉛を含まない他の磁器と比
較して高価なものになつている。
のような含鉛系磁器は鉛を含まない他の磁器と比
較して高価なものになつている。
上記従来の製造法における欠点を改良した方法
として、前述のような磁器の製造工程で成分原料
あるいは仮焼粉末にアルカリ金属塩とPbF2との
混合粉末を焼結温度低下剤として添加して焼結を
行なうことにより、焼結温度をPbOの融点以下に
下げる製造法が提案されている。この方法に従え
ば700℃程度の低温で充分焼結した磁器が得ら
れ、その結果 (1)大気中で裸の状態での焼結が可能となり、焼
結工程が簡潔化されると同時に所要工数が大巾に
削減される。(2)PbO蒸気の発生に対する公害防止
設備が不要となる。(3)積層セラミツクコンデンサ
の様に磁器内部に電極を有する用途に対しては、
従来は電極材料として白金やパラジウム等の耐熱
性に優れた高価な貴金属しか用いることが出来な
かつたが本発明の方法を採用すれば内部電極材料
としてニツケルや銀等の安価な金属材料の使用が
可能となり、原料費が大巾に削減出来る。
として、前述のような磁器の製造工程で成分原料
あるいは仮焼粉末にアルカリ金属塩とPbF2との
混合粉末を焼結温度低下剤として添加して焼結を
行なうことにより、焼結温度をPbOの融点以下に
下げる製造法が提案されている。この方法に従え
ば700℃程度の低温で充分焼結した磁器が得ら
れ、その結果 (1)大気中で裸の状態での焼結が可能となり、焼
結工程が簡潔化されると同時に所要工数が大巾に
削減される。(2)PbO蒸気の発生に対する公害防止
設備が不要となる。(3)積層セラミツクコンデンサ
の様に磁器内部に電極を有する用途に対しては、
従来は電極材料として白金やパラジウム等の耐熱
性に優れた高価な貴金属しか用いることが出来な
かつたが本発明の方法を採用すれば内部電極材料
としてニツケルや銀等の安価な金属材料の使用が
可能となり、原料費が大巾に削減出来る。
ところで、アルカリ金属塩とPbF2とを組み合
せた焼結温度低下剤を使用して製造したPb
（Zr0.52Ti0.52）O3磁器の径方向振動における電気
機械結合係数Ｋrの値はその最高値が例えば特開
昭54−25909「含鉛系磁器の製造方法」によれば
Ｋr＝46％にすぎない。電気機械結合係数は圧電
材料の電気エネルギと機械エネルギの変換効率を
示す定数で、この値が大きいほど圧電材料として
は優れている。そして例えば圧電材料を超音波の
送受波用変換子として用いる場合には電気機械結
合係数の値が大きいほど送受波感度が上がる。ま
た圧力センサーとして使用する場合も、電気機械
結合係数が大きい程感度が高い。更にセラミツ
ク・フイルタやメカニカルフアルタに使用する場
合には電気機械結合係数が大きい程通過域の帯域
巾が広がる。以上の様な理由で電気機械結合係数
が大きい材料が望まれているにもかかわららず、
前述のごとくアルカリ金属とPbF2とを組み合せ
た焼結温度低下剤を用いた場合にはｋrはたかだ
か46％にすぎない。
せた焼結温度低下剤を使用して製造したPb
（Zr0.52Ti0.52）O3磁器の径方向振動における電気
機械結合係数Ｋrの値はその最高値が例えば特開
昭54−25909「含鉛系磁器の製造方法」によれば
Ｋr＝46％にすぎない。電気機械結合係数は圧電
材料の電気エネルギと機械エネルギの変換効率を
示す定数で、この値が大きいほど圧電材料として
は優れている。そして例えば圧電材料を超音波の
送受波用変換子として用いる場合には電気機械結
合係数の値が大きいほど送受波感度が上がる。ま
た圧力センサーとして使用する場合も、電気機械
結合係数が大きい程感度が高い。更にセラミツ
ク・フイルタやメカニカルフアルタに使用する場
合には電気機械結合係数が大きい程通過域の帯域
巾が広がる。以上の様な理由で電気機械結合係数
が大きい材料が望まれているにもかかわららず、
前述のごとくアルカリ金属とPbF2とを組み合せ
た焼結温度低下剤を用いた場合にはｋrはたかだ
か46％にすぎない。
本発明はアルカリ金属塩とPbF2とをあらかじ
め固相反応せしめ、その粉末を磁器の主成分原料
の仮焼粉末に添加して焼結する事を特徴としてお
り、その目的は低温で焼結出来る利点を維持した
まま、従来法より更に大きな圧電性を示す磁器を
得ることにある。
め固相反応せしめ、その粉末を磁器の主成分原料
の仮焼粉末に添加して焼結する事を特徴としてお
り、その目的は低温で焼結出来る利点を維持した
まま、従来法より更に大きな圧電性を示す磁器を
得ることにある。
以下実施例に沿つて本発明の詳細な説明を行な
う。
う。
実施例
成分原料として酸化鉛（PbO），酸化ジルコン
（ZrO2）及び酸化チタン（TiO2）の粉末を準備し
た。これらをPb（Zr0.52Ti0.48）O3になる様な割
合で秤量した後ボールミルを用いて24時間混合し
た。そして800℃の温度で２時間仮焼した。
（ZrO2）及び酸化チタン（TiO2）の粉末を準備し
た。これらをPb（Zr0.52Ti0.48）O3になる様な割
合で秤量した後ボールミルを用いて24時間混合し
た。そして800℃の温度で２時間仮焼した。
一方、弗化ナトリウム（NaF）と弗化鉛
（PbF2）の粉末を１対２のモル比でボールミル混
合し、450℃の温度で１時間仮焼した後擂かい機
で粉砕した粉末を用意した。この粉末を先に準備
したジルコン・チタン酸鉛仮焼粉に３〜60mol％
の範囲で添加し、ボールミルで混合した後、直径
20mm、厚さ１mmの円板にプレス成型した。この成
型体を700℃の大気中で２時間焼結し、得られた
磁器円板の上、下面を研磨後全電極を蒸着した。
最後に4KV／mmの直流電界を１時間印加して分極
処理を施し、径方向振動における電気機械結合係
数ｋrの測定を行なつた。本発明の結果を図に曲
線１で示す。
（PbF2）の粉末を１対２のモル比でボールミル混
合し、450℃の温度で１時間仮焼した後擂かい機
で粉砕した粉末を用意した。この粉末を先に準備
したジルコン・チタン酸鉛仮焼粉に３〜60mol％
の範囲で添加し、ボールミルで混合した後、直径
20mm、厚さ１mmの円板にプレス成型した。この成
型体を700℃の大気中で２時間焼結し、得られた
磁器円板の上、下面を研磨後全電極を蒸着した。
最後に4KV／mmの直流電界を１時間印加して分極
処理を施し、径方向振動における電気機械結合係
数ｋrの測定を行なつた。本発明の結果を図に曲
線１で示す。
なお、同図にはNaFとPbF2の原料粉末をPb
（Zr0.52Ti0.48）O3の仮焼粉末に添加して得られた
結果も曲線２として同時に示されている。
（Zr0.52Ti0.48）O3の仮焼粉末に添加して得られた
結果も曲線２として同時に示されている。
本図から明らかな様にNaFとPbF2とはあらか
じめ固相反応せしめた粉末を用いる方が従来の原
料粉末のまま添加する場合より磁器の圧電性が改
善される事は明白である。
じめ固相反応せしめた粉末を用いる方が従来の原
料粉末のまま添加する場合より磁器の圧電性が改
善される事は明白である。
これはNaFあるいはPbF2単独では低温で液相
を形成しないばかりか、Pb（Zr0.52Ti0.48）O3と
個々の混入物とが液相を形成する前に反応する可
能性が強いのに対し、NaFとPbF2をあらかじめ
反応させておいた場合には上記の様に単独でPb
（Zr0.52Ti0.48）O3と反応してしまう心配が皆無
で、確実に低温度で液相を形成するためと考えら
れる。従つて２成分以上からなる焼結温度低下剤
を用いる場合には、これらをあらかじめ固相反応
させた粉末を使用する方が低温度で磁器化が進
み、圧電性も大きくなる。
を形成しないばかりか、Pb（Zr0.52Ti0.48）O3と
個々の混入物とが液相を形成する前に反応する可
能性が強いのに対し、NaFとPbF2をあらかじめ
反応させておいた場合には上記の様に単独でPb
（Zr0.52Ti0.48）O3と反応してしまう心配が皆無
で、確実に低温度で液相を形成するためと考えら
れる。従つて２成分以上からなる焼結温度低下剤
を用いる場合には、これらをあらかじめ固相反応
させた粉末を使用する方が低温度で磁器化が進
み、圧電性も大きくなる。
図は本発明の製造法及び従来の製造法に従つて
圧電性磁器を製造した場合に得られた電気機械結
合係数ｋrの値を示している。 １は本発明の方法によつて得られた圧電性磁器
の特性、２は従来方法によつて得られた圧電性磁
器の特性を示す。
圧電性磁器を製造した場合に得られた電気機械結
合係数ｋrの値を示している。 １は本発明の方法によつて得られた圧電性磁器
の特性、２は従来方法によつて得られた圧電性磁
器の特性を示す。
Claims (1)
- １ 仮焼した原料粉末に焼結温度低下剤を添加し
て焼結することによりジルコン・チタン酸鉛系磁
器を製造する方法において、前記焼結温度低下剤
としてアルカリ金属塩とPbF2とをあらかじめ固
相反応せしめたものを使用することを特徴とする
圧電性磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261180A JPS56140074A (en) | 1980-04-01 | 1980-04-01 | Manufacture of piezoelectric ceramic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261180A JPS56140074A (en) | 1980-04-01 | 1980-04-01 | Manufacture of piezoelectric ceramic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56140074A JPS56140074A (en) | 1981-11-02 |
| JPS6257594B2 true JPS6257594B2 (ja) | 1987-12-01 |
Family
ID=12640818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4261180A Granted JPS56140074A (en) | 1980-04-01 | 1980-04-01 | Manufacture of piezoelectric ceramic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56140074A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0719485B2 (ja) * | 1987-12-16 | 1995-03-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 誘電体磁器及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6041024B2 (ja) * | 1977-07-29 | 1985-09-13 | 日本電気株式会社 | ジルコン・チタン酸鉛系磁器の製造方法 |
-
1980
- 1980-04-01 JP JP4261180A patent/JPS56140074A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56140074A (en) | 1981-11-02 |
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