JP2000226260A - ＬａＧａＯ３系焼結体 - Google Patents
ＬａＧａＯ３系焼結体Info
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- JP2000226260A JP2000226260A JP11030661A JP3066199A JP2000226260A JP 2000226260 A JP2000226260 A JP 2000226260A JP 11030661 A JP11030661 A JP 11030661A JP 3066199 A JP3066199 A JP 3066199A JP 2000226260 A JP2000226260 A JP 2000226260A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】機械的強度の高いＬａＧａＯ3系焼結体を提供
する。 【解決手段】 所要量のアルミニウム等を含有させるこ
とで、ランタン、ガリウム及び酸素を含有し、更に少な
くとも１種の他の元素を含有し、異なる組成式を有する
３以上の結晶相を備えるＬａＧａＯ3系焼結体を得るこ
とができる。この焼結体はランタンのモル量、ガリウム
のモル量及び他の元素のモル量の合計に対する、アルミ
ニウムのモル量の比が０．０５〜０．５である。更に、
ランタンのモル量、ガリウムのモル量及び他の元素のモ
ル量の合計に対する、アルミニウムのモル量の比が０．
０６〜０．５５である第１結晶相と、アルミニウムのモ
ル量の比が０．０４〜０．６である第２結晶相を備え
る。これによりＪＩＳ Ｒ １６０１に従う４点曲げ強
さが２５０ＭＰａ以上のＬａＧａＯ3系焼結体となる。
する。 【解決手段】 所要量のアルミニウム等を含有させるこ
とで、ランタン、ガリウム及び酸素を含有し、更に少な
くとも１種の他の元素を含有し、異なる組成式を有する
３以上の結晶相を備えるＬａＧａＯ3系焼結体を得るこ
とができる。この焼結体はランタンのモル量、ガリウム
のモル量及び他の元素のモル量の合計に対する、アルミ
ニウムのモル量の比が０．０５〜０．５である。更に、
ランタンのモル量、ガリウムのモル量及び他の元素のモ
ル量の合計に対する、アルミニウムのモル量の比が０．
０６〜０．５５である第１結晶相と、アルミニウムのモ
ル量の比が０．０４〜０．６である第２結晶相を備え
る。これによりＪＩＳ Ｒ １６０１に従う４点曲げ強
さが２５０ＭＰａ以上のＬａＧａＯ3系焼結体となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＬａＧａＯ3系焼結
体に関する。更に詳しくは、機械的強度が高く、優れた
導電性を有するため、実用量産製品に使用することがで
きるＬａＧａＯ3系焼結体に関する。本発明のＬａＧａ
Ｏ3系焼結体は、酸素透過膜やリアクタ一などに利用す
ることができる。
体に関する。更に詳しくは、機械的強度が高く、優れた
導電性を有するため、実用量産製品に使用することがで
きるＬａＧａＯ3系焼結体に関する。本発明のＬａＧａ
Ｏ3系焼結体は、酸素透過膜やリアクタ一などに利用す
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】ＬａＧａＯ3系焼結体の導電性は、安定
化ジルコニアのそれよりもかなり高いことが知られてお
り、特開平９−１６１８２４号公報に開示されているよ
うな低温領域で優れた発電特性を示す固体電解質型燃料
電池の電解質に用いることができる。しかし、このＬａ
ＧａＯ3系焼結体は、機械的強度が低いという難点があ
る。例えば、１５００℃で焼成したイットリアで安定化
させたジルコニア（以下、単にＹＳＺという。）の曲げ
強さが５００ＭＰａであるのに対して、ＬａＧａＯ3系
焼結体の曲げ強さは２００ＭＰａ以下とかなり低い。こ
のため、実際に製品に、特に、実用量産製品等に使用す
るには機械的強度の大幅な向上を行う必要がある。
化ジルコニアのそれよりもかなり高いことが知られてお
り、特開平９−１６１８２４号公報に開示されているよ
うな低温領域で優れた発電特性を示す固体電解質型燃料
電池の電解質に用いることができる。しかし、このＬａ
ＧａＯ3系焼結体は、機械的強度が低いという難点があ
る。例えば、１５００℃で焼成したイットリアで安定化
させたジルコニア（以下、単にＹＳＺという。）の曲げ
強さが５００ＭＰａであるのに対して、ＬａＧａＯ3系
焼結体の曲げ強さは２００ＭＰａ以下とかなり低い。こ
のため、実際に製品に、特に、実用量産製品等に使用す
るには機械的強度の大幅な向上を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するものであり、高い導電性を大きく低下させるこ
となく、機械的強度が大幅に向上されたＬａＧａＯ3系
焼結体を提供することを目的とする。
解決するものであり、高い導電性を大きく低下させるこ
となく、機械的強度が大幅に向上されたＬａＧａＯ3系
焼結体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本第１発明のＬａＧａＯ
3系焼結体は、ランタン、ガリウム及び酸素を含有し、
更に少なくとも１種の他の元素を含有し、異なる組成式
を有する３以上の結晶相を備えることを特徴とする。
尚、以下、ランタンのモル量をＭLa、ガリウムのモル量
をＭGa、他の元素の合計モル量をＭOとそれぞれ表すも
のとする。
3系焼結体は、ランタン、ガリウム及び酸素を含有し、
更に少なくとも１種の他の元素を含有し、異なる組成式
を有する３以上の結晶相を備えることを特徴とする。
尚、以下、ランタンのモル量をＭLa、ガリウムのモル量
をＭGa、他の元素の合計モル量をＭOとそれぞれ表すも
のとする。
【０００５】上記「異なる組成式を有する」とは、各結
晶相に含まれる組成は同一であっても、また、異なって
いてもよいが、ある元素の含有量をモル比として表した
場合に異なることを意味する。即ち、一の結晶相にラン
タン、ガリウム、及び３種の他の元素が含有され、その
モル量の比がａ：ｂ：ｃ：ｄ：ｅである場合、他の結晶
相に含まれる各元素のモル量の比が、例えば、ａ’：
ｂ：ｃ：ｄ：０となる、又はａ’：ｂ’：０：ｄ：ｅと
なる、又はａ：ｂ’：ｃ’：ｄ’：ｅとなる、又は
ａ’：ｂ’：ｃ’：ｄ’：ｅ’等となることを表す。但
し、ａ≠ａ’、ｂ≠ｂ’、ｃ≠ｃ’、ｄ≠ｄ’及びｅ≠
ｅ’である。
晶相に含まれる組成は同一であっても、また、異なって
いてもよいが、ある元素の含有量をモル比として表した
場合に異なることを意味する。即ち、一の結晶相にラン
タン、ガリウム、及び３種の他の元素が含有され、その
モル量の比がａ：ｂ：ｃ：ｄ：ｅである場合、他の結晶
相に含まれる各元素のモル量の比が、例えば、ａ’：
ｂ：ｃ：ｄ：０となる、又はａ’：ｂ’：０：ｄ：ｅと
なる、又はａ：ｂ’：ｃ’：ｄ’：ｅとなる、又は
ａ’：ｂ’：ｃ’：ｄ’：ｅ’等となることを表す。但
し、ａ≠ａ’、ｂ≠ｂ’、ｃ≠ｃ’、ｄ≠ｄ’及びｅ≠
ｅ’である。
【０００６】また、このＬａＧａＯ3系焼結体は、Ｌａ
ＧａＯ3系焼結体の化学量論比である１：１：３により
近い結晶相（以下、単に第１結晶相という。）と、第１
結晶相に比べて化学量論比からよりずれた組成式で表さ
れる結晶相（以下、単に第２結晶相という。）を少なく
とも備えることが好ましく、更にこれらとは組成式の異
なる結晶相（以下、単に第３結晶相という。）を備え、
通常、この第３結晶相は粒界相である。
ＧａＯ3系焼結体の化学量論比である１：１：３により
近い結晶相（以下、単に第１結晶相という。）と、第１
結晶相に比べて化学量論比からよりずれた組成式で表さ
れる結晶相（以下、単に第２結晶相という。）を少なく
とも備えることが好ましく、更にこれらとは組成式の異
なる結晶相（以下、単に第３結晶相という。）を備え、
通常、この第３結晶相は粒界相である。
【０００７】このようなＬａＧａＯ3焼結体は、第２発
明の様に、アルミニウムを含有させることにより形成す
ることができる。更に、このＬａＧａＯ3系焼結体に含
有されるアルミニウムのモル比（ＭAl）はＭLa、ＭGa及
びＭOの合計（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）に対する、ＭAlの比
｛ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）｝として表した場合に、
０．０５〜０．５（より好ましくは０．０５〜０．２、
更に好ましくは０．０５〜０．１）であることが好まし
い。アルミニウムの含有量が比ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋Ｍ
O）において０．０５未満であると、組成式の異なる３
つの結晶相が形成されにくく、導電性は十分に高いが、
機械的強度が不十分となり、この比が０．５を超えると
強度は十分となるが、固溶しきれなかったアルミニウム
が他の元素と反応し別相を形成することで、導電性が十
分でなくなるため好ましくない。
明の様に、アルミニウムを含有させることにより形成す
ることができる。更に、このＬａＧａＯ3系焼結体に含
有されるアルミニウムのモル比（ＭAl）はＭLa、ＭGa及
びＭOの合計（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）に対する、ＭAlの比
｛ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）｝として表した場合に、
０．０５〜０．５（より好ましくは０．０５〜０．２、
更に好ましくは０．０５〜０．１）であることが好まし
い。アルミニウムの含有量が比ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋Ｍ
O）において０．０５未満であると、組成式の異なる３
つの結晶相が形成されにくく、導電性は十分に高いが、
機械的強度が不十分となり、この比が０．５を超えると
強度は十分となるが、固溶しきれなかったアルミニウム
が他の元素と反応し別相を形成することで、導電性が十
分でなくなるため好ましくない。
【０００８】更に、このアルミニウムの含有量は、第３
発明のように、第１及び第２結晶相の各々における
ＭLa、ＭGa及びＭOの合計ＭLa＋ＭGa＋ＭOに対する上記
ＭAlの比ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）として表した場合
に、第１結晶相では０．０６〜０．５５であり、第２結
晶相では０．０４〜０．６であることが好ましい。この
ような２つの結晶相を少なくとも焼結体中に備えること
で、十分な機械的強度を得ることができる。
発明のように、第１及び第２結晶相の各々における
ＭLa、ＭGa及びＭOの合計ＭLa＋ＭGa＋ＭOに対する上記
ＭAlの比ＭAl／（ＭLa＋ＭGa＋ＭO）として表した場合
に、第１結晶相では０．０６〜０．５５であり、第２結
晶相では０．０４〜０．６であることが好ましい。この
ような２つの結晶相を少なくとも焼結体中に備えること
で、十分な機械的強度を得ることができる。
【０００９】更に、ＬａＧａＯ3系焼結体を構成する第
１及び第２結晶相の割合は以下の様に評価することがで
きる。ＬａＧａＯ3系焼結体の表面を鏡面研磨し、電子
顕微鏡により撮影し、得られた電子顕微鏡写真上の任意
の場所の一端から他端へ直線を引き、この直線下に存在
する第１結晶相及び第２結晶相の各々の長さを比として
表すことができる。このようにして表す結晶相の含有率
を結晶相比というものとする。全結晶相の合計に対する
各結晶相の結晶相比は、第１結晶相は０．５５〜０．９
（より好ましくは０．６〜０．９、更に好ましくは０．
８〜０．９）であることが好ましく、第２結晶相は０．
４以下（より好ましくは０．２５以下、更に好ましくは
０．１８以下）であることが好ましい。この結晶相比
は、複数の視野を撮影した各電子顕微鏡写真において複
数の直線を引き、これらに関して同様に各直線下の第１
又は第２結晶相等の各々にまたがる長さの合計を比とし
て算出し、この平均値を得ることで、近似的な体積比と
見なすことができる。
１及び第２結晶相の割合は以下の様に評価することがで
きる。ＬａＧａＯ3系焼結体の表面を鏡面研磨し、電子
顕微鏡により撮影し、得られた電子顕微鏡写真上の任意
の場所の一端から他端へ直線を引き、この直線下に存在
する第１結晶相及び第２結晶相の各々の長さを比として
表すことができる。このようにして表す結晶相の含有率
を結晶相比というものとする。全結晶相の合計に対する
各結晶相の結晶相比は、第１結晶相は０．５５〜０．９
（より好ましくは０．６〜０．９、更に好ましくは０．
８〜０．９）であることが好ましく、第２結晶相は０．
４以下（より好ましくは０．２５以下、更に好ましくは
０．１８以下）であることが好ましい。この結晶相比
は、複数の視野を撮影した各電子顕微鏡写真において複
数の直線を引き、これらに関して同様に各直線下の第１
又は第２結晶相等の各々にまたがる長さの合計を比とし
て算出し、この平均値を得ることで、近似的な体積比と
見なすことができる。
【００１０】ＬａＧａＯ3系焼結体は、ペロブスカイト
型酸化物であり、一般式ＡＢＯ3で表され、単斜相のＯ
ｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ（斜方晶）の結晶構造を有す
る。この結晶構造では、イオン半径の大きい１２配位の
イオンが体心であるＡサイトに位置され、このイオンを
取り囲むようにイオン半径の小さい６配位のイオンがＢ
サイトに位置される。この理論的なＬａＧａＯ3系焼結
体では、Ａサイトに含有される元素のモル量（ＭA）に
対するＢサイトに含有される元素のモル量（ＭB）の比
をＭA／ＭBとすると、このＭA／ＭBは１であり、ランタ
ンはＡサイトに存在し、ガリウムはＢサイトに存在す
る。ランタン、ガリウムに加えて、例えば、ストロンチ
ウム、マグネシウム及びアルミニウムを含有するＬａＧ
ａＯ3系焼結体において、ランタン及びストロンチウム
をＡサイトに含有される元素とし、ガリウム、マグネシ
ウム及びアルミニウムをＢサイトに含有される元素とし
た場合のＭA／ＭBは、理論的なＭA／ＭBからのずれを表
す。このＭA／ＭBは第１結晶相では０．６５〜０．８０
となり、第２結晶相では０．５５〜０．７０となること
が好ましい。
型酸化物であり、一般式ＡＢＯ3で表され、単斜相のＯ
ｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ（斜方晶）の結晶構造を有す
る。この結晶構造では、イオン半径の大きい１２配位の
イオンが体心であるＡサイトに位置され、このイオンを
取り囲むようにイオン半径の小さい６配位のイオンがＢ
サイトに位置される。この理論的なＬａＧａＯ3系焼結
体では、Ａサイトに含有される元素のモル量（ＭA）に
対するＢサイトに含有される元素のモル量（ＭB）の比
をＭA／ＭBとすると、このＭA／ＭBは１であり、ランタ
ンはＡサイトに存在し、ガリウムはＢサイトに存在す
る。ランタン、ガリウムに加えて、例えば、ストロンチ
ウム、マグネシウム及びアルミニウムを含有するＬａＧ
ａＯ3系焼結体において、ランタン及びストロンチウム
をＡサイトに含有される元素とし、ガリウム、マグネシ
ウム及びアルミニウムをＢサイトに含有される元素とし
た場合のＭA／ＭBは、理論的なＭA／ＭBからのずれを表
す。このＭA／ＭBは第１結晶相では０．６５〜０．８０
となり、第２結晶相では０．５５〜０．７０となること
が好ましい。
【００１１】上記の様な、３以上の異なる組成式を有す
る結晶相、特に、第１及び第２結晶相を備えるＬａＧａ
Ｏ3系焼結体を得ることで、第３発明のように、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に従う４点曲げ強さが２５０ＭＰａ以上、
更には、３００ＭＰａ以上、特に３５０ＭＰａ以上であ
る十分な強度を有する焼結体を得ることができる。ま
た、焼成条件等を変化させることで更なる強度の向上が
期待できる。更に、第５発明のように、ＬａＧａＯ3系
焼結体に含有されるアルミニウムの量を調整すること
で、結晶相の組成を変化させることができ、これによっ
て機械的強度及び導電特性を調整することができる。
る結晶相、特に、第１及び第２結晶相を備えるＬａＧａ
Ｏ3系焼結体を得ることで、第３発明のように、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に従う４点曲げ強さが２５０ＭＰａ以上、
更には、３００ＭＰａ以上、特に３５０ＭＰａ以上であ
る十分な強度を有する焼結体を得ることができる。ま
た、焼成条件等を変化させることで更なる強度の向上が
期待できる。更に、第５発明のように、ＬａＧａＯ3系
焼結体に含有されるアルミニウムの量を調整すること
で、結晶相の組成を変化させることができ、これによっ
て機械的強度及び導電特性を調整することができる。
【００１２】
【作用】ＬａＧａＯ3系焼結体は、通常２つの相から構
成され、一方は結晶相であり、他方は粒界相である。こ
のような相形態を有することで良好な導電性を保持する
ことができる。しかし、本発明では、焼結助剤の機能と
は別に、比較的固溶しにくい元素を添加することによ
り、通常ＬａＧａＯ3系焼結体が有する結晶相及び粒界
相に加えて、第３相及び第４相等を形成させ強度を向上
させることができる。この様な異なる組成式を有する３
相以上の結晶相を有することで、強度が向上する理由は
明らかではない。しかし、以下の実施例等より、例え
ば、アルミナを添加することにより、組成式の異なる結
晶相が出現し、この結晶相の出現によりＬａＧａＯ3系
焼結体の強度が向上することが分かる。
成され、一方は結晶相であり、他方は粒界相である。こ
のような相形態を有することで良好な導電性を保持する
ことができる。しかし、本発明では、焼結助剤の機能と
は別に、比較的固溶しにくい元素を添加することによ
り、通常ＬａＧａＯ3系焼結体が有する結晶相及び粒界
相に加えて、第３相及び第４相等を形成させ強度を向上
させることができる。この様な異なる組成式を有する３
相以上の結晶相を有することで、強度が向上する理由は
明らかではない。しかし、以下の実施例等より、例え
ば、アルミナを添加することにより、組成式の異なる結
晶相が出現し、この結晶相の出現によりＬａＧａＯ3系
焼結体の強度が向上することが分かる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。 実験例 （１）試験片１〜８の作成 混合粉末の調整 ランタン、ガリウム、ストロンチウム及びマグネシウム
の各々の元素のモル比が約０．９：０．１：０．８：
０．２となるようにランタン、ガリウム、ストロンチウ
ム及びマグネシウムの各々の硝酸塩を秤量し、所要量の
純水に溶解させ、ｐＨを調整して各元素が共沈した沈殿
物を得た。この沈殿物を濾過し、乾燥させ、仮焼成する
ことにより各元素の酸化物の混合粉末とした。この各元
素の酸化物の混合粉末中のランタン、ガリウム、ストロ
ンチウム及びマグネシウムの合計モル量を１００モル％
とした場合に、アルミニウムが上記酸化物の混合粉末に
対して約０．０５、０．０８、０．１、０．２、０．
３、０．３３、０．４、０．５モル％となるようにアル
ミナ粉末を秤量し、樹脂製ポットに投入して１６時間湿
式混合し、得られた泥しょうをステンレスボールに入れ
替え、投入ヒータを用いて、湯せん乾燥させ、６０メッ
シュの篩に通して、ランタン、ガリウム、ストロンチウ
ム、マグネシウム及びアルミニウムの各酸化物の混合粉
末を得た。
的に説明する。 実験例 （１）試験片１〜８の作成 混合粉末の調整 ランタン、ガリウム、ストロンチウム及びマグネシウム
の各々の元素のモル比が約０．９：０．１：０．８：
０．２となるようにランタン、ガリウム、ストロンチウ
ム及びマグネシウムの各々の硝酸塩を秤量し、所要量の
純水に溶解させ、ｐＨを調整して各元素が共沈した沈殿
物を得た。この沈殿物を濾過し、乾燥させ、仮焼成する
ことにより各元素の酸化物の混合粉末とした。この各元
素の酸化物の混合粉末中のランタン、ガリウム、ストロ
ンチウム及びマグネシウムの合計モル量を１００モル％
とした場合に、アルミニウムが上記酸化物の混合粉末に
対して約０．０５、０．０８、０．１、０．２、０．
３、０．３３、０．４、０．５モル％となるようにアル
ミナ粉末を秤量し、樹脂製ポットに投入して１６時間湿
式混合し、得られた泥しょうをステンレスボールに入れ
替え、投入ヒータを用いて、湯せん乾燥させ、６０メッ
シュの篩に通して、ランタン、ガリウム、ストロンチウ
ム、マグネシウム及びアルミニウムの各酸化物の混合粉
末を得た。
【００１４】成形及び焼成 この混合粉末を金型で縦７０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚み１
０ｍｍに成形し、この成形体をポリウレタン製の袋に入
れ、真空パックした後、圧力１５００トンで１０秒間、
等方静水圧プレス処理（ＣＩＰ）を行った後、大気中で
１５００℃において３時間焼成を行った。得られた各焼
結体を切断し、平面研磨を行い、ＪＩＳ規格に従う試験
片１〜８を得た。尚、各試験片はアルミニウムの添加量
に従い、１〜８の番号を付し、アルミニウムの添加量の
最も少ないものを１とし、最も大きいものを８とした。
０ｍｍに成形し、この成形体をポリウレタン製の袋に入
れ、真空パックした後、圧力１５００トンで１０秒間、
等方静水圧プレス処理（ＣＩＰ）を行った後、大気中で
１５００℃において３時間焼成を行った。得られた各焼
結体を切断し、平面研磨を行い、ＪＩＳ規格に従う試験
片１〜８を得た。尚、各試験片はアルミニウムの添加量
に従い、１〜８の番号を付し、アルミニウムの添加量の
最も少ないものを１とし、最も大きいものを８とした。
【００１５】（２）比較試験片１及び２の作成 （１）と同様にして、共沈法により各元素の酸化物の
混合粉末を得、アルミニウムを含有しないＬａＧａＯ3
系焼結体である比較試験片１を作成した。ジルコニウム
とイットリウムの元素のモル比が０．９５５：０．０４
５となるように秤量したジルコニア及びイットリアを粉
砕した後、湿式混合し、次いで、大気中で１５００℃に
おいて２時間焼成し、（１）のと同様に加工し、ＹＳ
Ｚからなる比較試験片２を作成した。
混合粉末を得、アルミニウムを含有しないＬａＧａＯ3
系焼結体である比較試験片１を作成した。ジルコニウム
とイットリウムの元素のモル比が０．９５５：０．０４
５となるように秤量したジルコニア及びイットリアを粉
砕した後、湿式混合し、次いで、大気中で１５００℃に
おいて２時間焼成し、（１）のと同様に加工し、ＹＳ
Ｚからなる比較試験片２を作成した。
【００１６】（３）試験片１〜８及び比較試験片１、２
の分析 定量分析 試験片１〜８及び比較試験片１の電子線プローブマイク
ロアナリシス（ＥＰＭＡ）（日本電子株式会社製、形式
「ＪＸＡ−８８００Ｍ」）により各元素の定量分析を行
った。その結果を表１に示す。
の分析 定量分析 試験片１〜８及び比較試験片１の電子線プローブマイク
ロアナリシス（ＥＰＭＡ）（日本電子株式会社製、形式
「ＪＸＡ−８８００Ｍ」）により各元素の定量分析を行
った。その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】ＭA／ＭBの算出 表１の結果より、Ａサイトに入ると予測されるランタン
のモル量、ストロンチウムのモル量の合計と、Ｂサイト
の入ると予測されるガリウムのモル量、マグネシウムの
モル量及びアルミニウムのモル量の合計の比、即ち、Ｍ
A／ＭBを算出し、表２に示した。
のモル量、ストロンチウムのモル量の合計と、Ｂサイト
の入ると予測されるガリウムのモル量、マグネシウムの
モル量及びアルミニウムのモル量の合計の比、即ち、Ｍ
A／ＭBを算出し、表２に示した。
【００１９】
【表２】
【００２０】電子顕微鏡写真の撮影 試験片１〜８及び比較試験片１に関して、それぞれの表
面を鏡面研磨した後、電子顕微鏡（日本電子株式会社
製、形式「ＪＳＭ−８４０」）により１０００倍に拡大
された電子顕微鏡写真（以下、単にＳＥＭ写真とい
う。）を撮影した。このうち試験片１、３、４及び比較
試験片１のＳＥＭ写真を図１〜４に示す。この図４では
淡色相及び濃色相の２相が認められ、図１〜３では、更
に、中間色相が認められる。この中間色相はアルミニウ
ムの含有量の増加に伴い、増加することが分かる。
面を鏡面研磨した後、電子顕微鏡（日本電子株式会社
製、形式「ＪＳＭ−８４０」）により１０００倍に拡大
された電子顕微鏡写真（以下、単にＳＥＭ写真とい
う。）を撮影した。このうち試験片１、３、４及び比較
試験片１のＳＥＭ写真を図１〜４に示す。この図４では
淡色相及び濃色相の２相が認められ、図１〜３では、更
に、中間色相が認められる。この中間色相はアルミニウ
ムの含有量の増加に伴い、増加することが分かる。
【００２１】結晶相比の算出 上記ＳＥＭ写真を使用して、各ＳＥＭ写真の一端から、
多端へ３本の直線を引き、その直線下にまたがる各結晶
相の長さを計測し、その長さを平均し、結晶相比として
表３に示す。
多端へ３本の直線を引き、その直線下にまたがる各結晶
相の長さを計測し、その長さを平均し、結晶相比として
表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】（４）試験片１〜８及び比較試験片１の機
械的特性の評価 密度、弾性率、ポアソン比、破壊靭性、硬さ、４点曲
げ強さの各測定 試験片１〜８及び比較試験片１に関して、各々密度、弾
性率、ポアソン比、破壊靭性、硬さ、４点曲げ強さの各
測定を、下記のように行った。その結果を表４に併記す
る。また、このうち４点曲げ強さをグラフにし、図５に
示す。 密度；アルキメデス法により測定した。 弾性率；ＪＩＳ Ｒ １６０２に従い測定した。 ポアソン比；ＪＩＳ Ｒ １６０２に従い測定した。 破壊靭性値；ＪＩＳ Ｒ １６０７に従い測定した。 硬さ；ＪＩＳ Ｒ １６１０に従い測定した。 ４点曲げ強さ；ＪＩＳ Ｒ １６０１に従い測定した。
械的特性の評価 密度、弾性率、ポアソン比、破壊靭性、硬さ、４点曲
げ強さの各測定 試験片１〜８及び比較試験片１に関して、各々密度、弾
性率、ポアソン比、破壊靭性、硬さ、４点曲げ強さの各
測定を、下記のように行った。その結果を表４に併記す
る。また、このうち４点曲げ強さをグラフにし、図５に
示す。 密度；アルキメデス法により測定した。 弾性率；ＪＩＳ Ｒ １６０２に従い測定した。 ポアソン比；ＪＩＳ Ｒ １６０２に従い測定した。 破壊靭性値；ＪＩＳ Ｒ １６０７に従い測定した。 硬さ；ＪＩＳ Ｒ １６１０に従い測定した。 ４点曲げ強さ；ＪＩＳ Ｒ １６０１に従い測定した。
【００２４】
【表４】
【００２５】試験片１〜３及び比較試験片１、２の導
電性を、室温大気中にて、直流四端子法により測定し、
これをグラフにして、図６に示す。
電性を、室温大気中にて、直流四端子法により測定し、
これをグラフにして、図６に示す。
【００２６】図１〜５よりアルミニウムの添加により、
中間色相が出現し、アルミニウムの増加に伴い、中間色
相の占める面積が増加することが分かる。この結果と、
表１を比較することで、この中間色相が表１に示す第２
結晶相であることが分かる。この第２結晶相の占める面
積が増加するに伴い、第２結晶相も増加し、この第２結
晶相の増加に伴い、表４に示す弾性率、破壊靭性値、４
点曲げ強さの各々が増加することが分かる。また、図６
よりいずれの試験片においてもＹＳＺよりも高い導電性
を保っていることが分かる。
中間色相が出現し、アルミニウムの増加に伴い、中間色
相の占める面積が増加することが分かる。この結果と、
表１を比較することで、この中間色相が表１に示す第２
結晶相であることが分かる。この第２結晶相の占める面
積が増加するに伴い、第２結晶相も増加し、この第２結
晶相の増加に伴い、表４に示す弾性率、破壊靭性値、４
点曲げ強さの各々が増加することが分かる。また、図６
よりいずれの試験片においてもＹＳＺよりも高い導電性
を保っていることが分かる。
【００２７】尚、本発明においては、上記の具体的実施
例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で種々変更した実施例とすることがでる。即ち、
混合粉末を調整する際に、その原料粉末は上記硝酸塩に
限られず、各元素の炭酸塩、硫酸塩、水酸化物及び塩化
物等を使用することができる。更に、これらの混合物で
あってもよい。
例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で種々変更した実施例とすることがでる。即ち、
混合粉末を調整する際に、その原料粉末は上記硝酸塩に
限られず、各元素の炭酸塩、硫酸塩、水酸化物及び塩化
物等を使用することができる。更に、これらの混合物で
あってもよい。
【００２８】
【発明の効果】本第１発明によると、ＬａＧａＯ3系焼
結体に、所定の元素を添加することにより、組成式の異
なる３以上の結晶相が形成され、導電性を大きく低下さ
せることなく、所定の結晶相の増加に伴い機械的強度を
大きく向上させることができる。これにより、実用量産
品等に使用することのできるＬａＧａＯ3系焼結体を得
ることができる。
結体に、所定の元素を添加することにより、組成式の異
なる３以上の結晶相が形成され、導電性を大きく低下さ
せることなく、所定の結晶相の増加に伴い機械的強度を
大きく向上させることができる。これにより、実用量産
品等に使用することのできるＬａＧａＯ3系焼結体を得
ることができる。
【図１】試験片１の結晶構造を倍率１０００倍で撮影し
たＳＥＭ写真である。
たＳＥＭ写真である。
【図２】試験片３の結晶構造を倍率１０００倍で撮影し
たＳＥＭ写真である。
たＳＥＭ写真である。
【図３】試験片４の結晶構造を倍率１０００倍で撮影し
たＳＥＭ写真である。
たＳＥＭ写真である。
【図４】比較試験片１の結晶構造を倍率１０００倍で撮
影したＳＥＭ写真である。
影したＳＥＭ写真である。
【図５】試験片１〜８及び比較試験片１の４点曲げ強さ
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】試験片１〜３及び比較試験片１、２の導電率を
示すグラフである。
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 崇文 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 MA03 MB16 MB17 MB20 MC03X NA39 PA01 PB62 4G030 AA13 AA34 AA36 BA02 BA20 CA01
Claims (5)
- 【請求項１】 ランタン、ガリウム及び酸素を含有し、
更に少なくとも１種の他の元素を含有し、異なる組成式
を有する３以上の結晶相を備えることを特徴とするＬａ
ＧａＯ3系焼結体。 - 【請求項２】 上記他の元素のうちの１種はアルミニウ
ムであり、上記ランタンのモル量、上記ガリウムのモル
量及び上記他の元素のモル量の合計に対する、該アルミ
ニウムのモル量の比が０．０５〜０．５である請求項１
記載のＬａＧａＯ3系焼結体。 - 【請求項３】 上記ランタンのモル量、上記ガリウムの
モル量及び上記他の元素のモル量の合計に対する、上記
アルミニウムのモル量の比が０．０６〜０．５５である
結晶相と、該アルミニウムのモル量の比が０．０４〜
０．６である結晶相を備える請求項１又は２記載のＬａ
ＧａＯ3系焼結体。 - 【請求項４】 ＪＩＳ Ｒ １６０１に従い測定した４
点曲げ強さが２５０ＭＰａ以上である請求項１乃至３の
うちのいずれか１項に記載のＬａＧａＯ3系焼結体。 - 【請求項５】 上記アルミニウムの含有量によって結晶
相の組成を変化させることにより、機械的強度及び導電
特性を調整することができる請求項２乃至４のうちのい
ずれか１項に記載のＬａＧａＯ3系焼結体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030661A JP2000226260A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | ＬａＧａＯ３系焼結体 |
| EP00102641A EP1026133B1 (en) | 1999-02-08 | 2000-02-08 | LaGaO3 sintered body |
| US09/499,359 US6337006B1 (en) | 1999-02-08 | 2000-02-08 | Lanthanum gallate sintered body |
| DE60011825T DE60011825T2 (de) | 1999-02-08 | 2000-02-08 | Sinterkörper aus LaGaO3 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030661A JP2000226260A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | ＬａＧａＯ３系焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226260A true JP2000226260A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12309944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11030661A Pending JP2000226260A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | ＬａＧａＯ３系焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000226260A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007309A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | 電極材料、固体電解質型燃料電池及びガスセンサ |
| JP2003112973A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ＬａＧａＯ３系焼結体 |
| JP2007073272A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Noritake Co Ltd | 非電子伝導性組成傾斜型固体電解質膜 |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP11030661A patent/JP2000226260A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007309A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | 電極材料、固体電解質型燃料電池及びガスセンサ |
| JP2003112973A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ＬａＧａＯ３系焼結体 |
| JP2007073272A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Noritake Co Ltd | 非電子伝導性組成傾斜型固体電解質膜 |
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