JP2017095340A - Production of molded body comprising ceramic particle aggregates having properties of metal or alloy - Google Patents
Production of molded body comprising ceramic particle aggregates having properties of metal or alloy Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017095340A JP2017095340A JP2015240626A JP2015240626A JP2017095340A JP 2017095340 A JP2017095340 A JP 2017095340A JP 2015240626 A JP2015240626 A JP 2015240626A JP 2015240626 A JP2015240626 A JP 2015240626A JP 2017095340 A JP2017095340 A JP 2017095340A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- suspension
- metal
- molded body
- alcohol
- ceramic particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 124
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 121
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 56
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 55
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 112
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 60
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 claims description 143
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 77
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 67
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 55
- 150000004671 saturated fatty acids Chemical class 0.000 claims description 36
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 23
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 23
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 13
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 10
- 210000003934 vacuole Anatomy 0.000 claims description 9
- 150000001735 carboxylic acids Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 abstract description 13
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 92
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical group 0.000 description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- UQDUPQYQJKYHQI-UHFFFAOYSA-N methyl laurate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC UQDUPQYQJKYHQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 14
- WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N octanoic acid Chemical compound CCCCCCCC(O)=O WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 12
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N methyl undecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 7
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 7
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 7
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- VAROLYSFQDGFMV-UHFFFAOYSA-K di(octanoyloxy)alumanyl octanoate Chemical compound [Al+3].CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O VAROLYSFQDGFMV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N Dimethyl phthalate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OC NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- KRZQYDMOEZDDGE-UHFFFAOYSA-N sodium;octan-1-olate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC[O-] KRZQYDMOEZDDGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 3
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical compound CC(O)COC(C)COC(C)CO LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical group 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- CEGOLXSVJUTHNZ-UHFFFAOYSA-K aluminium tristearate Chemical compound [Al+3].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CEGOLXSVJUTHNZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229940063655 aluminum stearate Drugs 0.000 description 2
- KMJRBSYFFVNPPK-UHFFFAOYSA-K aluminum;dodecanoate Chemical compound [Al+3].CCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCC([O-])=O KMJRBSYFFVNPPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N dimethyl phthalate Natural products CC(=O)OC1=CC=CC=C1OC(C)=O FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001826 dimethylphthalate Drugs 0.000 description 2
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N elaidic acid methyl ester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N methyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N 0.000 description 2
- 229940073769 methyl oleate Drugs 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 2
- MZQZXSHFWDHNOW-UHFFFAOYSA-N 1-phenylpropane-1,2-diol Chemical compound CC(O)C(O)C1=CC=CC=C1 MZQZXSHFWDHNOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZUAURMBNZUCEAF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenoxyethoxy)ethanol Chemical group OCCOCCOC1=CC=CC=C1 ZUAURMBNZUCEAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCOCCO COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCDWFXQBSFUVSP-UHFFFAOYSA-N 2-phenoxyethanol Chemical compound OCCOC1=CC=CC=C1 QCDWFXQBSFUVSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CUZKCNWZBXLAJX-UHFFFAOYSA-N 2-phenylmethoxyethanol Chemical compound OCCOCC1=CC=CC=C1 CUZKCNWZBXLAJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N azane;octadecanoic acid Chemical class [NH4+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SVOAENZIOKPANY-CVBJKYQLSA-L copper;(z)-octadec-9-enoate Chemical compound [Cu+2].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O SVOAENZIOKPANY-CVBJKYQLSA-L 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-M dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC([O-])=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940070765 laurate Drugs 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- QIWKUEJZZCOPFV-UHFFFAOYSA-N phenyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC1=CC=CC=C1 QIWKUEJZZCOPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 125000005472 straight-chain saturated fatty acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- MMKRHZKQPFCLLS-UHFFFAOYSA-N tetradecanoic acid ethyl ester Natural products CCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC MMKRHZKQPFCLLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、金属ないしは合金の微粒子の金属結合でセラミックス粒子を結合し、金属ないしは合金の性質を持つセラミックス粒子の集まりからなる成形体を製造する技術である。 The present invention is a technique for manufacturing a molded body made of a collection of ceramic particles having properties of a metal or alloy by bonding ceramic particles by metal bonding of fine particles of metal or alloy.
本発明に最も近い従来技術として、セラミックス粒子に導電性を付与する技術がある。例えば、特許文献１に、二酸化炭素の超臨界状態において、長尺のカーボンナノチューブを絶縁性のセラミックス粒子に付着させる技術が提案されている。また、特許文献２に、気相法に依って製作した炭素繊維と絶縁性のセラミックス粒子との混合物をホットプレスで燒結することで、導電性のセラミックス焼結体を得る技術が提案されている。 As a conventional technique closest to the present invention, there is a technique for imparting conductivity to ceramic particles. For example,
しかし、特許文献１に記載されたカーボンナノチューブは４．４×１０−４〜１．２×１０−１Ωｃｍの体積抵抗率を持ち、銅の体積抵抗率１．６８×１０−６Ωｃｍに比べ２桁以上抵抗率が高い。さらに、絶縁性のセラミックス粒子にカーボンナノチューブを付着させるため、複合材料の体積抵抗率はカーボンナノチューブの配合割合に比例する。従って、複合材料における導電性を高めるには、カーボンナノチューブの配合割合を高めなければならず、極めて高価な素材であるカーボンナノチューブの配合割合を高めるほど、複合材料が高価になり、複合材料を製造する意味がなくなる。従って、特許文献１の記載では、カーボンナノチューブの配合割合は０．０５重量％以下であり、得られる体積抵抗率は１０８Ωｃｍ以下であり、金属の体積抵抗率に比べると１４桁も高く、複合材料は依然として絶縁材料である。
また、特許文献２に記載された炭素繊維は、最も結晶性が高く純度が高いＣＶＤ法で製作した炭素繊維であっても体積抵抗率は１×１０−４Ωｃｍであり、銅の体積抵抗率に比べ２桁高い。さらに、絶縁性のセラミックス粒子に炭素繊維を分散させるため、複合材料の導電性は炭素繊維の配合割合に比例する。従って、複合材料の導電性を高めるには、結晶性が高く純度が高い高価な炭素繊維の配合割合を高めなければならず、極めて高価な素材である炭素繊維の配合割合を高めるほど複合材料が高価になり、複合材料を製造する意味がなくなる。従って、特許文献２の記載では、炭素繊維の配合割合は３質量％と低く、得られる電気伝導度は４００Ｓ／ｍであり、銅の電気伝導度５９．０×１０６Ｓ／ｍに比べると５桁も低い。However, the carbon nanotube described in
In addition, the carbon fiber described in
以上に説明した複合材料の導電性は、導電性物質の配合割合に比例する。つまり、導電性物質が直接結合し、導電性物質が連続した導電経路を形成すれば、複合材料は導電性物質の導電性に近づく。しかし、導電性物質をセラミックス粒子に分散させても、導電性物質は直接結合しない。いっぽう、複合材料の導電性を高めるために、導電性物質の配合割合を高めるほど、導電性物質が高価である場合は複合材料が高価になる。また、導電性物質が固体であるため、導電性物質の配合割合を高めるほど、導電性物質とセラミックス粒子とをバインダーに分散させた混合物の粘度が高まり、導電性物質の配合割合には限界がある。さらに、導電性物質の導電率が金属より低いため、導電性物質の配合割合を高めても、複合材料の導電率は金属より著しく低い。この結果、従来技術では、セラミックス粒子との複合材料の導電性は金属より著しく低い。しかし、金属ないしは合金からなる物質の金属結合でセラミックス粒子を結合し、金属結合した金属ないしは合金からなる物質が、セラミックス粒子の集まりからなる成形体に連続した導電経路を形成する技術はこれまで存在しない。また、金属ないしは合金からなる物質を液相化させる技術もこれまでに存在しない。このため、金属ないしは合金の性質を持つセラミックス粒子の集まりからなる成形体を製造する技術はこれまでに存在しない。 The conductivity of the composite material described above is proportional to the blending ratio of the conductive material. That is, when the conductive material is directly bonded and the conductive material forms a continuous conductive path, the composite material approaches the conductivity of the conductive material. However, even if the conductive material is dispersed in the ceramic particles, the conductive material is not directly bonded. On the other hand, in order to increase the conductivity of the composite material, the higher the compounding ratio of the conductive material, the more expensive the composite material when the conductive material is expensive. In addition, since the conductive material is solid, the higher the blending ratio of the conductive material, the higher the viscosity of the mixture in which the conductive material and ceramic particles are dispersed in the binder, and there is a limit to the blending ratio of the conductive material. is there. Furthermore, since the conductivity of the conductive material is lower than that of the metal, the conductivity of the composite material is significantly lower than that of the metal even if the blending ratio of the conductive material is increased. As a result, in the prior art, the conductivity of the composite material with ceramic particles is significantly lower than that of metal. However, there has been a technology to bond ceramic particles by metal bonds of substances made of metals or alloys, and to form a continuous conductive path in a compact made of a collection of ceramic particles by a metal-bonded metal or alloy substance. do not do. In addition, there has been no technology for liquidizing a substance made of metal or alloy. For this reason, there is no technology for producing a molded body made of a collection of ceramic particles having the properties of metals or alloys.
いっぽう、セラミックスの成形体、例えば、代表的なアルミナＡｌ２Ｏ３の成形体は、圧縮強度が３０００ＭＰａと大きく、曲げ強度が４００ＭＰａと大きく、１６００℃の耐熱性と酸やアルカリにも侵されない耐食性を持つ。しかし、セラミックスの成形体は、１３００℃程度の高温でセラミックス粒子を結合させて製作するため、最高温度に至る昇温過程と、最高温度に保持する反応過程と、最高温度からの冷却過程とのいずれの過程も材料の収縮を伴うため、各々の過程で長時間に及ぶ熱処理を行い、成形体内部に構造欠陥が発生することを抑えている。このため、セラミックスの成形体の製造には高いエネルギー費用を要する。さらに、セラミックスの成形体は、瞬間的な物理的応力で破壊する脆性を持つ。
いっぽう、セラミックス粒子を焼結で結合させず、金属ないしは合金からなる物質で結合できれば、金属ないしは合金からなる物質が連続した導電経路をセラミックス粒子の集まりに形成し、金属ないしは合金の性質を持つ成形体が製造できる。また、展性と延性とに優れる金属ないしは合金からなる物質によって、成形体は脆性を持たない。
このため、第一に、金属ないしは合金からなる物質が、液相化された原料によって生成されれば、セラミックス粒子の材質や形状に依らず、セラミックス粒子に液相化された原料が付着できる。第二に、液相化された原料が安価であり、簡単な処理で金属ないしは合金からなる物質が生成できれば、金属ないしは合金からなる物質が安価に生成できる。第三に、金属ないしは合金からなる物質が生成される際に、空隙の発生が抑えられれば、セラミックス粒子の集まりからなる成形体に構造的な欠陥が発生しない。
こうした全く新たな成形体の製造技術を実現するには、成形体の製作工程に応じて、次の８つの技術課題が発生する。第一に、金属ないしは合金の原料が液相化され、この液相化された物質にセラミックス粒子の集まりを混錬して懸濁体を作成し、セラミックス粒子に液相化された物質が付着できること。第二に、金属ないしは合金の原料が安価であること。第三に、懸濁体から空胞を取り除くとともに粘度を増大させ、懸濁体が成形体に加工できる滑り性と粘り性とを兼備すること。第四に、滑り性と粘り性とを兼備する懸濁体を成形機に充填し、懸濁体を加圧して成形体に加工できること。第五に、セラミックス粒子の焼結温度より著しく低温で成形体を熱処理することで、金属ないしは合金からなる物質の金属結合でセラミックス粒子が結合された成形体が加工できること。第六に、金属ないしは合金からなる物質が連続した導電経路を成形体に形成すること。第七に、金属ないしは合金からなる物質が生成される際に、セラミックス粒子同士の間隙に不要な空隙を形成しないこと。第八に、成形体に瞬間的な物理的応力が加えられた際に、金属ないしは合金からなる物質が塑性変形して応力を吸収すること。これらの８つの課題が解決できれば、様々な金属の性質、ないしは、様々な合金の性質を持ち、様々な形状の成形体が著しく低い温度で安価に製造できる。また、成形体は、従来のセラミックス成形体の固有の欠点である脆性を持たない。本発明はこれら８つの課題を解決する。On the other hand, a ceramic molded body, for example, a typical alumina Al 2 O 3 molded body has a large compressive strength of 3000 MPa, a bending strength of 400 MPa, a heat resistance of 1600 ° C., and a corrosion resistance not affected by acid or alkali. have. However, since the ceramic compact is manufactured by bonding ceramic particles at a high temperature of about 1300 ° C., the temperature rising process up to the maximum temperature, the reaction process holding at the maximum temperature, and the cooling process from the maximum temperature are performed. Since both processes involve material shrinkage, heat treatment for a long time is performed in each process to suppress the occurrence of structural defects in the molded body. For this reason, high energy costs are required for the production of a ceramic body. Furthermore, the ceramic compact has a brittleness that is broken by an instantaneous physical stress.
On the other hand, if ceramic particles are not bonded by sintering, but can be bonded by a substance made of metal or alloy, a metal or alloy substance forms a continuous conductive path in a collection of ceramic particles, and has a metal or alloy property. The body can be manufactured. Further, the molded body does not have brittleness due to a material made of a metal or an alloy excellent in malleability and ductility.
For this reason, first, if a substance made of a metal or an alloy is generated from a liquid phase raw material, the liquid phase raw material can adhere to the ceramic particles regardless of the material and shape of the ceramic particles. Secondly, if a liquid phase raw material is inexpensive and a substance made of metal or alloy can be produced by a simple treatment, a substance made of metal or alloy can be produced at a low cost. Thirdly, if the formation of voids is suppressed when a material made of metal or alloy is generated, structural defects do not occur in the formed body made of a collection of ceramic particles.
In order to realize such a completely new molded body manufacturing technology, the following eight technical problems occur depending on the manufacturing process of the molded body. First, the raw material of the metal or alloy is made into a liquid phase, and a suspension is created by kneading a collection of ceramic particles into this liquid phase material, and the liquid phase material adheres to the ceramic particles. What you can do. Second, the raw materials for metals or alloys are inexpensive. Thirdly, it removes vacuoles from the suspension and increases the viscosity, so that the suspension has both slipperiness and stickiness that can be processed into a molded body. Fourthly, a suspension that has both slipperiness and stickiness can be filled into a molding machine, and the suspension can be pressurized to be processed into a molded body. Fifth, by heat-treating the molded body at a temperature significantly lower than the sintering temperature of the ceramic particles, the molded body in which the ceramic particles are bonded by metal bonding of a substance made of a metal or alloy can be processed. Sixth, to form a continuous conductive path in the molded body of a substance made of metal or alloy. Seventh, no unnecessary voids are formed in the gaps between the ceramic particles when a substance made of metal or alloy is produced. Eighth, when a momentary physical stress is applied to the molded body, the metal or alloy material is plastically deformed to absorb the stress. If these eight problems can be solved, it is possible to produce compacts having various metal properties or various alloy properties at various temperatures and at a low temperature. Moreover, a molded object does not have the brittleness which is an intrinsic fault of the conventional ceramic molded object. The present invention solves these eight problems.
本発明に関わる第一特徴手段は、金属の原料と有機化合物とセラミックス粒子の集まりとからなる懸濁体を製造することに関わり、該懸濁体の製造は、
熱分解で金属を析出する有機金属化合物を、アルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点が前記アルコールの沸点より高く、前記有機金属化合物が熱分解する温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合して混合液を作成し、該混合液にセラミックス粒子の集まりを混練することによって懸濁体を製造する。The first characteristic means related to the present invention relates to producing a suspension composed of a raw material of metal, an organic compound and a collection of ceramic particles,
An organometallic compound that deposits metal by pyrolysis is dispersed in alcohol to create an alcohol dispersion, the first property of dissolving or mixing in the alcohol, the second property having a higher viscosity than the alcohol, the boiling point An organic compound having a third property that is higher than the boiling point of the alcohol and lower than the temperature at which the organometallic compound is thermally decomposed is mixed with the alcohol dispersion to prepare a mixed solution, and the ceramic is added to the mixed solution. A suspension is produced by kneading the particle mass.
つまり、本特徴手段に依れば、第一に、熱分解で金属を析出する有機金属化合物をアルコールに分散すると、有機金属化合物が分子状態でアルコールに分散されて液相化する。第二に、アルコール分散液に有機化合物を混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高いため、粘度が増大した混合液に有機金属化合物が分子状態で分散する。第三に、混合液にセラミックス粒子の集まりを混練すれば、アルコールで希釈された有機化合物に分子状態で分散された有機金属化合物と、均一に分散されたセラミックス粒子とからなる懸濁体が製造される。
従って、本特徴手段に依って、６段落に記載した第一の課題が解決される。That is, according to this feature means, first, when an organometallic compound that deposits a metal by thermal decomposition is dispersed in alcohol, the organometallic compound is dispersed in the alcohol in a molecular state to form a liquid phase. Second, when an organic compound is mixed in an alcohol dispersion, the organic compound is dissolved or mixed in the alcohol, and the viscosity is higher than that of the alcohol, so that the organometallic compound is dispersed in a molecular state in the liquid mixture having increased viscosity. Third, if a mixture of ceramic particles is kneaded into the mixed solution, a suspension composed of an organometallic compound dispersed in an organic compound diluted with alcohol in a molecular state and ceramic particles uniformly dispersed is produced. Is done.
Therefore, the first problem described in the sixth paragraph is solved by the feature means.
本発明に関わる第二特徴手段は、第一特徴手段に記載した懸濁体の原料であって、該懸濁体の原料は、
第一特徴手段に記載した有機金属化合物が、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、第一特徴手段に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物である。The second characteristic means related to the present invention is the suspension raw material described in the first characteristic means, and the suspension raw material is:
The organometallic compound described in the first feature means has a first feature in which an oxygen ion constituting a carboxyl group of a carboxylic acid is covalently bonded to a metal ion, and a second feature in which the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid. The organic compound described in the first characteristic means is any one organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers.
つまり、飽和脂肪酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンに、金属イオンが共有結合する分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物は、アルコールに１０重量％近く分散し、また、大気雰囲気の２９０℃〜４３０℃の温度で短時間に熱分解して金属を析出する。このため、カルボン酸金属化合物は、第一特徴手段に記載した懸濁体の原料になる。
すなわち、飽和脂肪酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合するカルボン酸金属化合物を構成するイオンの中で、金属イオンが最も大きい。従って、飽和脂肪酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長い。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、カルボン酸と金属とに分離する。さらに、カルボン酸が飽和脂肪酸から構成される場合は、カルボン酸が気化熱を奪って１分程度で気化し、カルボン酸の気化が完了すると金属が析出する。こうしたカルボン酸金属化合物として、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などがある。なお、オクチル酸の沸点は２２８℃で、ラウリン酸の沸点は２９６℃で、ステアリン酸の沸点は３６１℃である。従って、これらのカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０℃〜４３０℃で短時間に熱分解が完了する。
さらに、前記したカルボン酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸を、強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成され、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、様々な金属からなるカルボン酸金属化合物が合成される。従って、カルボン酸金属化合物は、第一特徴手段に記載した懸濁体の安価な原料になる。
なお、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物は、飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物に比べて、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、熱分解によって金属酸化物、例えば、オレイン酸銅の場合は、酸化銅（Ｉ）Ｃｕ２Ｏと酸化銅（ＩＩ）ＣｕＯとが同時に析出し、酸化銅（Ｉ）Ｃｕ２Ｏと酸化銅（ＩＩ）ＣｕＯとを銅に還元する処理費用を要する。特に、酸化銅（Ｉ）Ｃｕ２Ｏは、大気雰囲気より酸素がリッチな雰囲気で一度酸化銅（ＩＩ）ＣｕＯに酸化させ、さらに、還元雰囲気で銅に還元させる必要があるため、処理費用がかさむ。
また、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類の中に、アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点がアルコールの沸点より高く、カルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物がある。また、このような有機化合物は汎用的な工業用薬品であり、第一特徴手段に記載した懸濁体の安価な原料になる。
従って、カルボン酸金属化合物をアルコールに分散すると、カルボン酸金属化合物が分子状態でアルコールに分散して液相化される。また、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高いため、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液に有機化合物を混合すると、粘度が増大した混合液にカルボン酸金属化合物が分子状態で分散する。この混合液にセラミックス粒子の集まりを混錬すると、第一特徴手段に記載した懸濁体が製造される。
以上に説明したように、本特徴手段は第一特徴手段に記載した濁体の安価な原料になる。従って、本特徴手段に依れば、６段落に記載した第二の課題が解決される。That is, a metal carboxylate having a molecular structure in which a metal ion is covalently bonded to an oxygen ion constituting a carboxyl group of a saturated fatty acid is dispersed in alcohol in an amount of about 10% by weight, A metal is deposited by thermal decomposition at a temperature of 430 ° C. in a short time. For this reason, the carboxylic acid metal compound becomes a raw material of the suspension described in the first characteristic means.
That is, the metal ion is the largest among the ions constituting the carboxylate metal compound in which the oxygen ion constituting the carboxyl group of the saturated fatty acid is covalently bonded to the metal ion. Therefore, the distance between the oxygen ions constituting the carboxyl group of the saturated fatty acid and the metal ions is longer than the distance between the other ions. When heat treatment is performed in a carboxylic acid metal compound having such molecular structure characteristics in the air atmosphere, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond between the oxygen ion and the metal ion constituting the carboxyl group is first divided, and the carboxylic acid and Separated into metal. Furthermore, when the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, the carboxylic acid loses heat of vaporization and vaporizes in about 1 minute, and the metal is deposited when the vaporization of the carboxylic acid is completed. Examples of such carboxylic acid metal compounds include octyl acid metal compounds, lauric acid metal compounds, and stearic acid metal compounds. Octyl acid has a boiling point of 228 ° C., lauric acid has a boiling point of 296 ° C., and stearic acid has a boiling point of 361 ° C. Accordingly, these metal carboxylate compounds are completely decomposed in a short time at 290 ° C. to 430 ° C. in the air atmosphere.
Furthermore, the aforementioned carboxylic acid metal compound is an inexpensive industrial chemical that can be easily synthesized. That is, when a carboxylic acid, which is the most general-purpose organic acid, is reacted with a strong alkali, a carboxylic acid alkali metal compound is produced. When a carboxylic acid alkali metal compound is reacted with an inorganic metal compound, a carboxylic acid composed of various metals. A metal compound is synthesized. Accordingly, the carboxylic acid metal compound becomes an inexpensive raw material for the suspension described in the first characteristic means.
In addition, since the carboxylic acid metal compound composed of an unsaturated fatty acid has an excess of carbon atoms relative to the hydrogen atom as compared with the carboxylic acid metal compound composed of a saturated fatty acid, the metal oxide such as copper oleate is obtained by thermal decomposition. In this case, copper (I) Cu 2 O and copper oxide (II) CuO are deposited at the same time, and processing costs for reducing copper (I) Cu 2 O and copper (II) CuO to copper are required. . In particular, copper (I) Cu 2 O needs to be oxidized once into copper (II) CuO in an atmosphere richer in oxygen than the atmosphere, and further reduced to copper in a reducing atmosphere, resulting in high processing costs. .
In addition, among the carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, a first property that dissolves or mixes in the alcohol, a second property that is higher in viscosity than the alcohol, a boiling point that is higher than the boiling point of the alcohol, and a carboxylic acid There are organic compounds that have a third property that is lower than the thermal decomposition temperature of the metal compound. Moreover, such an organic compound is a general-purpose industrial chemical, and becomes an inexpensive raw material for the suspension described in the first characteristic means.
Therefore, when the carboxylic acid metal compound is dispersed in the alcohol, the carboxylic acid metal compound is dispersed in the alcohol in a molecular state to form a liquid phase. In addition, since organic compounds are dissolved or mixed in alcohol and have a higher viscosity than alcohol, mixing organic compounds with alcohol dispersions of carboxylic acid metal compounds will disperse the carboxylic acid metal compounds in a molecular state in the mixture with increased viscosity. To do. When a mixture of ceramic particles is kneaded into this mixed solution, the suspension described in the first characteristic means is manufactured.
As explained above, this characteristic means becomes an inexpensive raw material of the suspension described in the first characteristic means. Therefore, according to this feature means, the second problem described in the sixth paragraph is solved.
本発明に関わる第三特徴手段は、第一特徴手段における懸濁体が、合金の原料と有機化合物とセラミックス粒子の集まりとからなる懸濁体であって、該懸濁体の製造は、
第一特徴手段における有機金属化合物として、熱分解で互いに異なる複数種類の金属を同時に析出する複数種類の有機金属化合物を用い、該複数種類の有機金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、第一特徴手段における有機化合物として、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点が前記アルコールの沸点より高く、前記複数種類の有機金属化合物が同時に熱分解する温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を用い、該有機化合物を前記アルコール分散液に混合して混合液を作成し、該混合液にセラミックス粒子の集まりを混錬することによって懸濁体を製造する。According to the third characteristic means of the present invention, the suspension in the first characteristic means is a suspension composed of a raw material of the alloy, an organic compound, and a collection of ceramic particles,
As the organometallic compound in the first feature means, a plurality of types of organometallic compounds that simultaneously deposit a plurality of different types of metals by pyrolysis are used, and the plurality of types of organometallic compounds are dispersed in alcohol to produce an alcohol dispersion. As the organic compound in the first characteristic means, a first property that is dissolved or mixed in the alcohol, a second property that is higher in viscosity than the alcohol, a boiling point that is higher than the boiling point of the alcohol, and the plurality of types of organic compounds Using an organic compound having a third property lower than the temperature at which the metal compound is thermally decomposed at the same time, the organic compound is mixed with the alcohol dispersion to create a mixed solution, and ceramic particles are gathered in the mixed solution. A suspension is produced by kneading.
つまり、第一特徴手段に準じて、第一に、熱分解で互いに異なる複数種類の金属を同時に析出する複数種類の有機金属化合物をアルコールに分散すると、複数種類の有機金属化合物が分子状態でアルコールに分散して液相化される。第二に、アルコール分散液に有機化合物を混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高いため、粘度が増大した混合液に、複数種類の有機金属化合物が分子状態で分散される。第三に、混合液にセラミックス粒子の集まりを混練すれば、アルコールで希釈された有機化合物に分子状態で分散された複数種類の有機金属化合物と、均一に分散されたセラミックス粒子とからなる懸濁体が製造される。
従って、本特徴手段に依れば、６段落に記載した第一の課題が解決される。That is, in accordance with the first feature means, first, when a plurality of types of organometallic compounds that simultaneously deposit a plurality of types of metals different from each other by pyrolysis are dispersed in alcohol, the plurality of types of organometallic compounds are converted into alcohol in the molecular state. And dispersed into a liquid phase. Second, when an organic compound is mixed with an alcohol dispersion, the organic compound dissolves or mixes in the alcohol, and the viscosity is higher than that of the alcohol. Therefore, multiple types of organometallic compounds are dispersed in a molecular state in the mixture with increased viscosity. Is done. Thirdly, if a mixture of ceramic particles is kneaded in the mixed solution, a suspension composed of a plurality of types of organometallic compounds dispersed in an organic compound diluted with alcohol in a molecular state and uniformly dispersed ceramic particles. The body is manufactured.
Therefore, according to this feature means, the first problem described in the sixth paragraph is solved.
本発明に関わる第四特徴手段は、第三特徴手段に記載した懸濁体の原料に関わり、該懸濁体の原料は、
第三特徴手段に記載した複数種類の有機金属化合物が、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合した複数種類のカルボン酸金属化合物であり、第三特徴手段に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物である。The fourth characteristic means according to the present invention relates to the raw material of the suspension described in the third characteristic means, the raw material of the suspension is
The plurality of types of organometallic compounds described in the third feature means are a plurality of types of carboxylate metal compounds in which the oxygen ions constituting the carboxyl group in the same saturated fatty acid are covalently bonded to different metal ions. The organic compound described in the means is any one organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers.
つまり、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合した複数種類のカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸金属化合物が１０段落で説明したカルボン酸金属化合物で構成されるため、２９０℃〜４３０℃で同時に熱分解し、複数種類のカルボン酸金属化合物のモル数の比率に応じた組成からなる合金を析出する。このため、複数種類のカルボン酸金属化合物は、第三特徴手段に記載した懸濁体の安価な原料になる。
すなわち、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合する複数種類のカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、飽和脂肪酸の沸点を超える温度で、同一の飽和脂肪酸と互いに異なる金属とに同時に分解する。さらに昇温すると、飽和脂肪酸の気化が１分程度で進み、気化が完了した後に複数種類の金属が同時に析出し、これらの金属は不純物を持たない活性状態にあるため、析出した複数種類の金属からなる合金が生成される。
また、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類の中に、アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点がアルコールの沸点より高く、複数種類のカルボン酸金属化合物が同時に熱分解する温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は汎用的な工業用薬品であるため、第三特徴手段に記載した懸濁体を構成する安価な原料になる。
従って、複数種類のカルボン酸金属化合物をアルコールに分散すると、複数種類のカルボン酸金属化合物が分子状態でアルコールに分散して液相化される。また、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高いため、複数種類のカルボン酸金属化合物のアルコール分散液に有機化合物を混合すると、粘度が増大した混合液に複数種類のカルボン酸金属化合物が分子状態で分散する。この混合液にセラミックス粒子の集まりを混錬すると、第三特徴手段に記載した懸濁体が製造される。
以上に説明したように、本特徴手段は第三特徴手段に記載した懸濁体の安価な原料になる。従って、本特徴手段に依れば、６段落に記載した第二の課題が解決される。That is, when a plurality of types of carboxylic acid metal compounds in which oxygen ions constituting carboxyl groups in the same saturated fatty acid are covalently bonded to different metal ions are heat-treated in the air atmosphere, the carboxylic acid metal compounds described in paragraph 10 Since it is comprised with a metal compound, it thermally decomposes simultaneously at 290 degreeC-430 degreeC, and deposits the alloy which consists of a composition according to the ratio of the number of moles of multiple types of carboxylic acid metal compound. For this reason, a plurality of types of carboxylic acid metal compounds become inexpensive raw materials for the suspension described in the third characteristic means.
That is, when a plurality of kinds of metal carboxylate compounds in which the oxygen ions constituting the carboxyl group in the same saturated fatty acid are covalently bonded to different metal ions are heat-treated in the atmosphere, the same saturation is obtained at a temperature exceeding the boiling point of the saturated fatty acid. Decomposes simultaneously into fatty acids and different metals. When the temperature is further increased, vaporization of the saturated fatty acid proceeds in about 1 minute, and after the vaporization is completed, a plurality of types of metals are deposited at the same time, and these metals are in an active state having no impurities. An alloy consisting of
In addition, among carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, there are a first property that dissolves or mixes in alcohol, a second property that is higher in viscosity than alcohol, and a boiling point that is higher than the boiling point of alcohol. There is an organic compound having a third property lower than the temperature at which the metal compound of carboxylic acid is thermally decomposed simultaneously. Since such an organic compound is a general-purpose industrial chemical, it becomes an inexpensive raw material constituting the suspension described in the third characteristic means.
Therefore, when a plurality of types of carboxylic acid metal compounds are dispersed in alcohol, the plurality of types of carboxylic acid metal compounds are dispersed in the alcohol in a molecular state to form a liquid phase. In addition, since organic compounds are dissolved or mixed in alcohol and have a higher viscosity than alcohol, mixing organic compounds with alcohol dispersions of multiple types of carboxylic acid metal compounds will result in multiple types of carboxylic acid metals being added to the mixture with increased viscosity. The compound is dispersed in the molecular state. When a mixture of ceramic particles is kneaded into this mixed solution, the suspension described in the third characteristic means is manufactured.
As explained above, this feature means becomes an inexpensive raw material for the suspension described in the third feature means. Therefore, according to this feature means, the second problem described in the sixth paragraph is solved.
本発明に関わる第五特徴手段は、第一特徴手段ないしは第三特徴手段に記載した懸濁体を、成形加工ができる懸濁体に加工することに関わり、該懸濁体の加工は、
第一特徴手段ないしは第三特徴手段に記載した懸濁体を撹拌型の真空脱泡装置に投入し、該懸濁体を大気圧より低い圧力の下で撹拌し、該懸濁体からアルコールを気化させるとともに、該懸濁体中に含まれる空胞を取り除くことよって、成形加工ができる懸濁体が加工される。The fifth characteristic means according to the present invention relates to processing the suspension described in the first characteristic means or the third characteristic means into a suspension that can be molded.
The suspension described in the first characteristic means or the third characteristic means is put into a stirring-type vacuum defoaming apparatus, the suspension is stirred under a pressure lower than atmospheric pressure, and alcohol is removed from the suspension. By evaporating and removing vacuoles contained in the suspension, a suspension that can be molded is processed.
つまり、第一特徴手段ないしは第三特徴手段に記載した懸濁体は、過剰なアルコールを含むため粘度が低く粘り性がない。この懸濁体を加圧しても懸濁体が崩れて成形体が加工できない。このため、懸濁体を撹拌型の真空脱泡装置に投入し、真空脱泡装置内を大気圧より低い圧力に低下させてアルコールを気化させ、懸濁体の粘度を著しく増大させる。なお、有機化合物は沸点が高いため気化せず、懸濁体に残存して滑り性と粘り性とを発揮する。これによって、懸濁体は成形体に加工できる滑り性と粘り性とを兼備する。
なお、有機金属化合物はアルコールに分散するが、有機化合物には分散しないため、懸濁体に分子状態で分散されていた有機金属化合物ないしは複数種類の有機金属化合物は、アルコールが気化すると、有機金属化合物の微細結晶の集まりを、ないしは、複数種類の有機金属化合物の微細結晶の集まりを懸濁体中に析出する。この結果、有機金属化合物の微細結晶の集まりと、ないしは、複数種類の有機金属化合物の微細結晶の集まりと、セラミックス粒子とが、有機化合物に均一に分散された懸濁体になる。
また、第一特徴手段ないしは第三特徴手段に記載した懸濁体を作成する際に混合液を混錬するため、空気が混合液に空胞として混入する。さらに、混入された空胞は、混練時にさらに微細な空胞となる。これらの空胞がセラミックス粒子の集まりからなる成形体に残存すると、成形体が昇温された際に、ボイルシャルルの法則に従って、昇温された温度差に応じて空胞が体積膨張し、空胞の体積膨張で成形体にクラックが入る。このため、真空脱泡装置において懸濁体を十分に撹拌させ、懸濁体に混入した空胞を取り除く。
この結果、本特徴手段に依って、懸濁体から空胞を取り除くとともに懸濁体の粘度が著しく増大し、成形体に加工できる滑り性と粘り性とを兼備する懸濁体が作成できる。
従って、本特徴手段に依れば、６段落に記載した第三の課題が解決される。That is, the suspension described in the first characteristic means or the third characteristic means contains excessive alcohol and thus has a low viscosity and is not sticky. Even if this suspension is pressurized, the suspension collapses and the molded body cannot be processed. For this reason, the suspension is put into a stirring-type vacuum defoaming apparatus, the inside of the vacuum defoaming apparatus is lowered to a pressure lower than the atmospheric pressure to vaporize alcohol, and the viscosity of the suspension is remarkably increased. In addition, since an organic compound has a high boiling point, it does not evaporate and remains in the suspension to exhibit slipperiness and stickiness. As a result, the suspension has both slipperiness and stickiness that can be processed into a molded body.
Note that since the organometallic compound is dispersed in alcohol but not in the organic compound, the organometallic compound or a plurality of types of organometallic compounds dispersed in the suspension in the molecular state are separated from the organic metal when the alcohol is vaporized. A collection of fine crystals of the compound or a collection of fine crystals of a plurality of types of organometallic compounds is precipitated in the suspension. As a result, a collection of fine crystals of organometallic compounds, or a collection of fine crystals of a plurality of types of organometallic compounds, and ceramic particles are uniformly dispersed in the organic compound.
Further, since the mixed liquid is kneaded when the suspension described in the first characteristic means or the third characteristic means is prepared, air is mixed into the mixed liquid as vacuoles. Further, the mixed vacuoles become finer vacuoles during kneading. If these vesicles remain in the compact made of a collection of ceramic particles, when the compact is heated, the vesicles expand in volume according to the temperature difference, according to Boyle's law. Cracks occur in the compact due to the volume expansion of the cells. For this reason, the suspension is sufficiently stirred in a vacuum degassing apparatus to remove vacuoles mixed in the suspension.
As a result, according to the present feature means, the vacuoles are removed from the suspension, and the viscosity of the suspension is remarkably increased. Thus, a suspension having both slipperiness and stickiness that can be processed into a molded body can be produced.
Therefore, according to this feature means, the third problem described in the sixth paragraph is solved.
本発明に関わる第六特徴手段は、第五特徴手段に記載した成形加工ができる懸濁体を用いた成形体の加工に関わり、該成形体の加工は、
第五特徴手段に記載した成形加工ができる懸濁体を、該懸濁体を構成する有機化合物の沸点に昇温した成形機に充填し、該懸濁体から前記有機化合物を気化しながら、前記成形機によって該懸濁体を加圧して成形体に加工する。The sixth feature means related to the present invention relates to the processing of the molded body using the suspension that can be molded as described in the fifth feature means, the processing of the molded body,
Filling the suspension that can be molded as described in the fifth feature means into a molding machine heated to the boiling point of the organic compound constituting the suspension, while vaporizing the organic compound from the suspension, The suspension is pressed into a molded body by the molding machine.
つまり、本特徴手段に依れば、第五特徴手段に記載した成形加工ができる懸濁体を、有機化合物の沸点に昇温した成形機に充填し、成形機で昇温された懸濁体を加圧して成形体（グリーンシート）に加工する。このため、懸濁体が成形機に充填された時点では、懸濁体は十分な液体の有機化合物を含むため、懸濁体は流動性に富み、潰れやすく加工されやすい。いっぽう、懸濁体を加圧して成形体（グリーンシート）に加工する際には、有機化合物の気化が進み、懸濁体から流動性が失われるのに対し粘り性が増大するため、加工された成形体は壊れにくい。成形体（グリーンシート）への加工が完了すると、形状と大きさとが異なるセラミックス粒子の集まりが隙間を埋めて高密度に圧縮されるため、成形体は潰れにくい。この結果、有機金属化合物の微細結晶の集まりが、ないしは、複数種類の有機金属化合物の微細結晶の集まりがセラミックス粒子の表面に付着したセラミックス粒子の集まりからなる成形体（グリーンシート）が製造される。なお、成形機としては、射出成形機、押出成形機、加圧成形機、テープ成形機などがあり、成形機に応じた加工が懸濁体に施される。ただし、加工された成形体（グリーンシート）は、液状物質を殆ど持っていないため曲げ加工ができず、例えば、シート成形機で加工した成形体（グリーンシート）は巻き取らずにシート形状として移動させて、次工程の熱処理に用いる。
従って、本特徴手段によって、６段落に記載した第四の課題が解決される。That is, according to the present characteristic means, the suspension capable of being molded as described in the fifth characteristic means is filled into a molding machine heated to the boiling point of the organic compound, and the suspension heated at the molding machine. To form a green body. For this reason, when the suspension is filled in the molding machine, the suspension contains a sufficient liquid organic compound, so that the suspension is rich in fluidity and easily crushed and easily processed. On the other hand, when the suspension is pressurized and processed into a green body, the organic compound is vaporized, and the fluidity is lost from the suspension. The molded body is difficult to break. When the processing to the molded body (green sheet) is completed, a collection of ceramic particles having different shapes and sizes fills the gaps and is compressed with a high density, so that the molded body is not easily crushed. As a result, a compact (green sheet) is produced which is composed of a collection of ceramic particles in which a collection of fine crystals of an organometallic compound or a collection of fine crystals of a plurality of types of organometallic compounds adheres to the surface of the ceramic particles. . Examples of the molding machine include an injection molding machine, an extrusion molding machine, a pressure molding machine, a tape molding machine, and the like, and processing according to the molding machine is performed on the suspension. However, the processed molded body (green sheet) has almost no liquid substance, so it cannot be bent. For example, the molded body (green sheet) processed by a sheet molding machine moves as a sheet shape without being wound up. And used for the heat treatment in the next step.
Therefore, the fourth problem described in the sixth paragraph is solved by the feature means.
本発明に関わる第七特徴手段は、第六特徴手段に記載した成形体を用いたセラミックス粒子の集まりからなる成形体の製造に関わり、該成形体の製造は、
第六特徴手段に記載した成形体を、該成形体を構成する有機金属化合物が熱分解する温度に昇温し、ないしは、該成形体を構成する複数種類の有機金属化合物が同時に熱分解する温度に昇温し、前記有機金属化合物の熱分解で析出した金属微粒子の金属結合によって前記成形体を構成するセラミックス粒子が結合され、ないしは、前記複数種類の有機金属化合物の熱分解で析出した合金微粒子の金属結合によって前記成形体を構成するセラミックス粒子が結合され、これによって、前記セラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造される。The seventh characteristic means according to the present invention relates to the production of a molded body composed of a collection of ceramic particles using the molded body described in the sixth characteristic means.
The molded body described in the sixth feature means is heated to a temperature at which the organometallic compound constituting the molded body is thermally decomposed, or a temperature at which a plurality of types of organometallic compounds constituting the molded body are thermally decomposed simultaneously. The ceramic particles constituting the molded body are bonded by the metal bonds of the metal fine particles deposited by thermal decomposition of the organometallic compound, or alloy fine particles deposited by the thermal decomposition of the plurality of types of organometallic compounds. The ceramic particles constituting the molded body are bonded by the metal bonding, thereby forming a molded body made of a collection of the ceramic particles.
つまり、本特徴手段に依れば、第六特徴手段に記載した成形体を昇温すると、セラミックス粒子の表面に付着していた有機金属化合物の微細結晶の集まりが、ないしは、複数種類の有機金属化合物の微細結晶の集まりが熱分解する。これによって、微細結晶の大きさに応じた金属ないしは合金の粒状微粒子の集まりが、セラミックス粒子の表面に一斉に析出する。この金属ないしは合金の粒状微粒子は、不純物を持たない活性状態にあるため、粒状微粒子が互いに接触する部位で金属結合する。この結果、セラミックス粒子を覆った金属ないしは合金の粒状微粒子の金属結合でセラミックス粒子が結合され、セラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造される。また、金属結合した金属ないしは合金の微粒子の集まりが、成形体に連続した導電経路を形成する。
つまり、熱分解で金属を析出する有機金属化合物を昇温すると、有機金属化合物を構成する有機酸の沸点を超える温度に達すると、有機金属化合物は有機酸と金属に分解する。さらに昇温すると、有機酸が気化熱を奪って短時間で気化し、有機酸の気化が完了すると金属が析出し、有機金属化合物の熱分解が完了する。従って、セラミックス粒子の表面に付着していた有機金属化合物の微細結晶の集まりが熱分解すると、有機金属化合物の微細結晶の大きさに応じた粒状の金属微粒子が、一斉にセラミックス粒子の表面に析出し、不純物を持たない粒状の金属微粒子は、互いに接触する部位で金属結合する。
同様に、熱分解で互いに異なる複数種類の金属を同時に析出する有機金属化合物を昇温すると、複数種類の有機金属化合物は同一の有機酸で構成されるため、有機酸の沸点を超える温度に達すると、複数種類の有機金属化合物は、有機酸と互いに異なる複数種類の金属とに分解する。さらに昇温すると、有機酸が気化熱を奪って短時間で気化し、有機酸の気化が完了すると互いに異なる複数種類の金属が析出し、複数種類の金属からなる合金を生成し、複数種類の有機金属化合物の熱分解が完了する。従って、セラミックス粒子の表面に付着していた複数種類の有機金属化合物の微細結晶の集まりが熱分解すると、複数種類の有機金属化合物の微細結晶の大きさに応じた粒状の合金微粒子が、一斉にセラミックス粒子の表面に析出し、不純物を持たない粒状の合金微粒子は、互いに接触する部位で金属結合する。なお、合金の微粒子は、複数種類の有機金属化合物のモル数に応じた組成からなる合金で構成される。
なお、有機金属化合物として第二特徴手段に記載したカルボン酸金属化合物を用いれば、ないしは、複数種類の有機金属化合物として第四特徴手段に記載したが複数種類のカルボン酸金属化合物を用いれば、大気雰囲気の２９０℃〜４３０℃の温度での１分程度の熱処理で、４０ｎｍ〜６０ｎｍの大きさの粒状の金属ないしは合金の微粒子の集まりが析出する。
いっぽう、有機酸が気化すると、セラミックス粒子の表面に微細な空隙が形成される。しかし、金属ないしは合金の粒状の微粒子は、隣接する粒状の微粒子が、微粒子の大きさよりさらに小さい空隙を形成して互いに金属結合するため、有機酸が気化した際に形成した微細な空隙を埋めて、金属結合した微粒子の集まりを析出する。このため、成形体の内部に不要な空隙は形成されない。いっぽう、金属結合した微粒子よりさらに小さい空隙が熱膨張すると、金属結合した金属ないしは合金の微粒子の集まりも熱膨張し、空隙の熱膨張を吸収して熱的応力は発生しない。また、成形体に瞬間的に過大な物理的応力が加わっても、金属結合した金属ないしは合金の微粒子の集まりの塑性変形で応力を吸収する。このため、成形体は従来のセラミックス成形体の固有の欠点である脆性を持たない。
以上に説明したように、本特徴手段に依って、６段落に記載した第五〜第八の４つの課題が同時に解決される。この結果、第一特徴手段〜第七特徴手段に依って、６段落に記載した８つの課題の全てが解決される。That is, according to this feature means, when the temperature of the molded body described in the sixth feature means is increased, a collection of fine crystals of the organometallic compound adhering to the surface of the ceramic particles or a plurality of kinds of organic metals A collection of fine crystals of the compound is thermally decomposed. As a result, a collection of particulate fine particles of metal or alloy corresponding to the size of the fine crystals is deposited on the surface of the ceramic particles all at once. Since the particulate fine particles of the metal or alloy are in an active state having no impurities, they are metal-bonded at the site where the particulate fine particles contact each other. As a result, the ceramic particles are bonded by metal bonding of the metal or alloy particulate fine particles covering the ceramic particles, and a molded body made of a collection of ceramic particles is manufactured. In addition, a collection of metal-bonded metal or alloy fine particles forms a continuous conductive path in the formed body.
That is, when the temperature of the organometallic compound that deposits metal by thermal decomposition is increased, the organometallic compound decomposes into an organic acid and a metal when the temperature exceeds the boiling point of the organic acid constituting the organometallic compound. When the temperature is further raised, the organic acid takes the heat of vaporization and vaporizes in a short time, and when the vaporization of the organic acid is completed, the metal is deposited and the thermal decomposition of the organometallic compound is completed. Therefore, when the collection of fine crystals of the organometallic compound adhering to the surface of the ceramic particles is thermally decomposed, granular metal fine particles corresponding to the size of the fine crystals of the organometallic compound are deposited on the surface of the ceramic particles all at once. However, the particulate metal fine particles having no impurities are metal-bonded at the portions in contact with each other.
Similarly, when the temperature of an organometallic compound that simultaneously deposits multiple types of different metals by pyrolysis is reached, the temperature exceeds the boiling point of the organic acid because the multiple types of organometallic compound are composed of the same organic acid. Then, a plurality of types of organometallic compounds are decomposed into a plurality of types of metals different from organic acids. When the temperature is further increased, the organic acid takes the heat of vaporization and vaporizes in a short time.When the organic acid is completely vaporized, a plurality of different types of metals are deposited, and an alloy composed of a plurality of types of metals is produced. Thermal decomposition of the organometallic compound is completed. Therefore, when a collection of fine crystals of multiple types of organometallic compounds adhering to the surface of the ceramic particles is thermally decomposed, granular alloy particles corresponding to the size of the fine crystals of multiple types of organometallic compounds are simultaneously formed. The granular alloy fine particles which are deposited on the surface of the ceramic particles and have no impurities are metal-bonded at the portions where they contact each other. The fine particles of the alloy are composed of an alloy having a composition corresponding to the number of moles of a plurality of types of organometallic compounds.
If the carboxylic acid metal compound described in the second characteristic means is used as the organometallic compound, or if the carboxylic acid metal compound described in the fourth characteristic means is used as a plurality of kinds of organometallic compounds, the atmosphere By heat treatment at a temperature of 290 ° C. to 430 ° C. for about 1 minute in the atmosphere, a collection of particulate metal or alloy fine particles having a size of 40 nm to 60 nm is deposited.
On the other hand, when the organic acid is vaporized, fine voids are formed on the surface of the ceramic particles. However, the granular fine particles of metal or alloy form a void that is smaller than the size of the fine particles and metal bonds with each other, so that the fine void formed when the organic acid is vaporized is filled. Then, a collection of metal-bonded fine particles is deposited. For this reason, an unnecessary space | gap is not formed in the inside of a molded object. On the other hand, when a void further smaller than the metal-bonded fine particles is thermally expanded, a collection of metal-bonded metal or alloy fine particles is also thermally expanded, and the thermal expansion of the voids is absorbed and no thermal stress is generated. Further, even if an excessive physical stress is momentarily applied to the molded body, the stress is absorbed by plastic deformation of a collection of metal-bonded metal or alloy fine particles. For this reason, a molded object does not have the brittleness which is an intrinsic fault of the conventional ceramic molded object.
As described above, the fifth to eighth problems described in the sixth paragraph are solved simultaneously by the feature means. As a result, all of the eight problems described in the sixth paragraph are solved by the first characteristic means to the seventh characteristic means.
本実施形態は、１０段落と１４段落とに記載したカルボン酸金属化合物の実施形態である。
本発明における熱分解で金属を析出する金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属を析出する２つの性質を兼備する必要がある。ここでは金属をアルミニウムとし、アルミニウム化合物を例にしてカルボン酸金属化合物の実施形態を説明する。
塩化アルミニウムは水に溶け、水酸化アルミニウムと塩酸に加水分解する。また、水酸化アルミニウムはアルコールに分散しない。さらに、硫酸アルミニウムはアルコールに溶解し、アルミニウムイオンが溶出してしまい、多くのアルミニウムイオンがアルミニウムの析出に参加できなくなる。また、酸化アルミニウムは、アルコールに分散しない。このため、これらの無機アルミニウム化合物は、アルミニウム化合物として適切でない。
アルミニウム化合物はアルミニウムを析出する。アルミニウム化合物からアルミニウムを析出する最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、アルミニウム化合物を大気雰囲気で昇温するだけでアルミニウムが析出する。さらに、アルミニウム化合物の合成が容易でれば、アルミニウム化合物が安価に製造できる。こうした性質を兼備するアルミニウム化合物にカルボン酸アルミニウム化合物がある。
つまり、カルボン酸アルミニウム化合物を構成するイオンの中で、最も大きいイオンはアルミニウムイオンである。従って、カルボン酸アルミニウム化合物におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、アルミニウムイオンと共有結合すれば、アルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの距離が、イオン同士の距離の中で最も長い。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸アルミニウム化合物を大気雰囲気で昇温させると、カルボン酸の沸点において、カルボン酸とアルミニウムとに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸で構成されれば、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した後にアルミニウムが析出する。従って、飽和脂肪酸の沸点が低いほど、カルボン酸アルミニウム化合物の熱分解が始まる温度は低く、飽和脂肪酸の分子量が小さいほど飽和脂肪酸の気化が進み、アルミニウムが析出する温度は低い。なお、還元雰囲気でのカルボン酸アルミニウム化合物の熱分解は、大気雰囲気での熱分解より高温側で進む。つまり、熱分解反応が遅い。このため、大気雰囲気での熱分解がアルミニウムを析出させる条件として望ましい。
一方、カルボン酸が不飽和脂肪酸であれば、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物が熱分解すると、アルミニウムの酸化物が析出する。さらに、カルボン酸アルミニウム化合物の中で、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子となってアルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物では、アルミニウムイオンと酸素イオンとの距離が短くなり、反対に、酸素イオンがアルミニウムイオンと反対側で結合するイオンとの距離が最も長くなる。このようなカルボン酸アルミニウム化合物の熱分解反応では、酸素イオンがアルミニウムイオンと反対側で結合するイオンとの結合部が最初に分断され、この結果、酸化アルミニウムが析出する。このようなカルボン酸アルミニウム化合物は、酸化アルミニウムを析出する原料になる。
さらに、カルボン酸アルミニウム化合物は合成が容易で、安価な有機アルミニウム化合物である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中で反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物と反応させると、カルボン酸アルミニウム化合物が生成される。以下に、カルボン酸アルミニウム化合物の実施形態を説明する。This embodiment is an embodiment of the carboxylic acid metal compound described in the 10th and 14th paragraphs.
In the present invention, the metal compound that deposits a metal by pyrolysis must first have two properties of dispersing in alcohol and secondly depositing the metal by pyrolysis. Here, an embodiment of a carboxylic acid metal compound will be described using aluminum as the metal and an aluminum compound as an example.
Aluminum chloride dissolves in water and hydrolyzes into aluminum hydroxide and hydrochloric acid. Aluminum hydroxide is not dispersed in alcohol. Furthermore, aluminum sulfate is dissolved in alcohol, and aluminum ions are eluted, so that many aluminum ions cannot participate in the precipitation of aluminum. Aluminum oxide is not dispersed in alcohol. For this reason, these inorganic aluminum compounds are not suitable as aluminum compounds.
Aluminum compounds precipitate aluminum. The simplest chemical reaction for depositing aluminum from an aluminum compound is a pyrolysis reaction. That is, aluminum is deposited simply by raising the temperature of the aluminum compound in an air atmosphere. Furthermore, if the synthesis of the aluminum compound is easy, the aluminum compound can be produced at a low cost. An aluminum compound having such properties is an aluminum carboxylate compound.
That is, the largest ion among the ions constituting the aluminum carboxylate compound is an aluminum ion. Therefore, if the oxygen ion constituting the carboxyl group in the aluminum carboxylate compound is covalently bonded to the aluminum ion, the distance between the aluminum ion and the oxygen ion constituting the carboxyl group is the longest among the distances between the ions. When the temperature of an aluminum carboxylate compound having such a molecular structure is raised in the atmosphere, it decomposes into carboxylic acid and aluminum at the boiling point of the carboxylic acid. When the temperature is further increased, if the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and aluminum is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Therefore, the lower the boiling point of the saturated fatty acid, the lower the temperature at which the thermal decomposition of the carboxylic acid aluminum compound starts, and the lower the molecular weight of the saturated fatty acid, the more the saturated fatty acid vaporizes and the lower the temperature at which aluminum precipitates. Note that the thermal decomposition of the aluminum carboxylate compound in the reducing atmosphere proceeds on the higher temperature side than the thermal decomposition in the air atmosphere. That is, the thermal decomposition reaction is slow. For this reason, thermal decomposition in an air atmosphere is desirable as a condition for depositing aluminum.
On the other hand, if the carboxylic acid is an unsaturated fatty acid, the carbon atom becomes excessive with respect to the hydrogen atom, so that when the carboxylic acid aluminum compound composed of the unsaturated fatty acid is thermally decomposed, an aluminum oxide is deposited. Furthermore, among the carboxylate aluminum compounds, the distance between the aluminum ion and the oxygen ion is shortened in the aluminum carboxylate compound in which the oxygen ion constituting the carboxyl group becomes a ligand and approaches the aluminum ion to form a coordinate bond. On the other hand, the distance between the oxygen ion and the ion bonded to the aluminum ion on the opposite side is the longest. In such a thermal decomposition reaction of an aluminum carboxylate compound, a bonded portion between an oxygen ion and an ion bonded on the opposite side of the aluminum ion is first divided, and as a result, aluminum oxide is precipitated. Such an aluminum carboxylate compound is a raw material for depositing aluminum oxide.
Furthermore, the aluminum carboxylate compound is an organic aluminum compound that is easy to synthesize and inexpensive. That is, when a carboxylic acid is reacted in a strong alkali solution such as sodium hydroxide, a carboxylic acid alkali metal compound is produced. When this alkali metal carboxylate compound is reacted with an inorganic aluminum compound such as aluminum sulfate, an aluminum carboxylate compound is produced. Hereinafter, embodiments of the aluminum carboxylate compound will be described.
飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物の組成式は、Ａｌ（ＲＣＯＯ）３で表わせられる。Ｒはアルカンで、この組成式はＣｍＨｎである（ここでｍとｎとは整数）。カルボン酸アルミニウム化合物を構成する物質の中で、組成式の中央に位置するアルミニウムイオンＡｌ３＋が最も大きい。従って、アルミニウムイオンＡｌ３＋とカルボキシル基を構成する酸素イオンＯ−とが共有結合する場合は、アルミニウムイオンＡｌ３＋と酸素イオンＯ−との距離が最大になる。ちなみに、アルミニウムイオン原子の共有結合半径は１２１±４ｐｍであり、酸素イオン原子の共有結合半径は６６±２ｐｍであり、炭素原子の共有結合半径は７３ｐｍである。このため、アルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとが共有結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、カルボン酸の沸点を超えると、結合距離が最も長いアルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの結合部が最初に分断され、アルミニウムとカルボン酸とに分離する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸であれば、カルボン酸が気化熱を奪いながら気化し、カルボン酸の気化が完了した後にアルミニウムが析出する。こうしたカルボン酸アルミニウム化合物として、オクチル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウムなどがある。
さらに、飽和脂肪酸の沸点が低ければ、カルボン酸アルミニウム化合物は低い温度で熱分解し、飽和脂肪酸の分子量が小さいほど飽和脂肪酸の気化が進み、アルミニウムが析出する温度は低い。飽和脂肪酸を構成する炭化水素が長鎖構造である場合は、長鎖が長いほど、つまり、飽和脂肪酸の分子量が大きいほど、飽和脂肪酸の沸点が高くなる。ちなみに、分子量が２００．３であるラウリン酸の大気圧での沸点は２９６℃で、分子量が２８４．５であるステアリン酸の大気圧での沸点は３６１℃である。従って、長鎖構造の飽和脂肪酸の分子量が相対的に小さい飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物は、熱分解温度が相対的に低い。なお、ラウリン酸アルミニウムは大気雰囲気の３６０℃で熱分解が完了し、ステアリン酸アルミニウムは大気雰囲気の４３０℃で熱分解が完了する。
また、飽和脂肪酸が分岐鎖構造の飽和脂肪酸である場合は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短く、沸点がさらに低くなり、アルミニウムが析出する温度も低くなる。さらに、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は極性を持ち、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物も極性を持ち、極性を持つアルコールに相対的に高い割合で分散する。こうした分岐構造の飽和脂肪酸としてオクチル酸がある。すなわち、オクチル酸は構造式がＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ（Ｃ２Ｈ５）ＣＯＯＨで示され、ＣＨでＣＨ３（ＣＨ２）３とＣ２Ｈ５とのアルカンに分岐され、ＣＨにカルボキシル基ＣＯＯＨが結合する。オクチル酸の大気圧での沸点は２２８℃であり、前記したラウリン酸より沸点が６８℃低い。このため、オクチル酸アルミニウムはカルボン酸アルミニウム化合物の中で最も低い温度で熱分解する。ちなみに、オクチル酸アルミニウムは、大気雰囲気において２９０℃で熱分解が完了してアルミニウムが析出し、メタノールやｎ‐ブタノールなどに１０重量％まで分散する。
以上に説明したように、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物は金属微粒子の原料になる。また、これらのカルボン酸金属化合物は、様々な金属元素からなる金属化合物が存在し、金属微粒子を構成する金属元素は制約されない。
さらに、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合する複数種類のカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、飽和脂肪酸の沸点を超えると、複数種類のカルボン酸金属化合物が同時に飽和脂肪酸と互いに異なる複数種類の金属とに分解され、さらに、飽和脂肪酸の分子量に応じて飽和脂肪酸の気化が進み、気化が完了した後に互いに異なる複数種類の金属が同時に析出する。これら複数種類の金属はいずれも不純物を持たない活性状態にあるため、カルボン酸金属化合物のモル数に応じた金属の比率からなる合金が生成される。このため、複数種類のオクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物ないしはステアリン酸金属化合物は、合金微粒子の原料になる。The composition formula of an aluminum carboxylate compound composed of a saturated fatty acid is represented by Al (RCOO) 3 . R is an alkane, and the composition formula is C m H n (where m and n are integers). Among the substances constituting the aluminum carboxylate compound, the aluminum ion Al 3+ located at the center of the composition formula is the largest. Therefore, when the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O − constituting the carboxyl group are covalently bonded, the distance between the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O − is maximized. Incidentally, the covalent bond radius of aluminum ion atoms is 121 ± 4 pm, the covalent bond radius of oxygen ion atoms is 66 ± 2 pm, and the covalent bond radius of carbon atoms is 73 pm. For this reason, an aluminum carboxylate compound in which an aluminum ion and an oxygen ion constituting a carboxyl group are covalently bonded, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond between the aluminum ion having the longest bond distance and the oxygen ion constituting the carboxyl group The part is first divided and separated into aluminum and carboxylic acid. When the temperature is further increased, if the carboxylic acid is a saturated fatty acid, the carboxylic acid vaporizes while taking heat of vaporization, and aluminum is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Examples of such an aluminum carboxylate compound include aluminum octylate, aluminum laurate, and aluminum stearate.
Furthermore, if the boiling point of the saturated fatty acid is low, the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed at a low temperature, and the vaporization of the saturated fatty acid proceeds as the molecular weight of the saturated fatty acid decreases, and the temperature at which aluminum precipitates is low. When the hydrocarbon constituting the saturated fatty acid has a long chain structure, the longer the long chain, that is, the higher the molecular weight of the saturated fatty acid, the higher the boiling point of the saturated fatty acid. Incidentally, the boiling point at atmospheric pressure of lauric acid having a molecular weight of 200.3 is 296 ° C., and the boiling point at atmospheric pressure of stearic acid having a molecular weight of 284.5 is 361 ° C. Accordingly, an aluminum carboxylate compound composed of a saturated fatty acid having a relatively small molecular weight of a saturated fatty acid having a long chain structure has a relatively low thermal decomposition temperature. Note that the thermal decomposition of aluminum laurate is completed at 360 ° C. in the air atmosphere, and the thermal decomposition of aluminum stearate is completed at 430 ° C. in the air atmosphere.
Further, when the saturated fatty acid is a branched chain saturated fatty acid, the chain length is shorter than that of the straight chain saturated fatty acid, the boiling point is further lowered, and the temperature at which aluminum is deposited is also lowered. Furthermore, the saturated fatty acid having a branched chain structure has polarity, and the aluminum carboxylate compound composed of the saturated fatty acid having a branched chain structure also has polarity, and is dispersed at a relatively high ratio in the polar alcohol. Octyl acid is a saturated fatty acid having such a branched structure. That is, octylic acid has a structural formula represented by CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COOH, and is branched into an alkane of CH 3 (CH 2 ) 3 and C 2 H 5 with CH. Carboxyl group COOH binds. The boiling point of octylic acid at atmospheric pressure is 228 ° C., which is 68 ° C. lower than that of lauric acid. For this reason, aluminum octylate is thermally decomposed at the lowest temperature among the carboxylic acid aluminum compounds. Incidentally, aluminum octylate is thermally decomposed at 290 ° C. in an air atmosphere to precipitate aluminum, and is dispersed up to 10% by weight in methanol, n-butanol or the like.
As explained above, the metal octylate compound, the metal laurate, and the metal stearate are the raw materials for the metal fine particles. In addition, these carboxylic acid metal compounds include metal compounds composed of various metal elements, and the metal elements constituting the metal fine particles are not limited.
Furthermore, when a plurality of types of carboxylic acid metal compounds in which oxygen ions constituting carboxyl groups in the same saturated fatty acid are covalently bonded to different metal ions are heat-treated in the atmosphere, a plurality of types of carboxyl The acid metal compound is simultaneously decomposed into a saturated fatty acid and a plurality of different types of metal, and further the vaporization of the saturated fatty acid proceeds according to the molecular weight of the saturated fatty acid, and after the completion of the vaporization, a plurality of different types of metals are simultaneously deposited. . Since these multiple types of metals are all in an active state having no impurities, an alloy having a metal ratio corresponding to the number of moles of the carboxylic acid metal compound is generated. For this reason, a plurality of types of metal octylates, metal laurates or metal stearates serve as raw materials for alloy fine particles.
本実施形態は、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコールより粘度が高く、第三に、沸点がカルボン酸金属化合物を分散したアルコールより高く、カルボン酸金属化合物が熱分解する温度より低い、これら３つの性質を兼備する有機化合物に関する実施形態である。このような有機化合物に、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしは、グリコールエーテル類に属する有機化合物がある。なお、カルボン酸金属化合物は２９０℃〜４３０℃で熱分解する。 In this embodiment, the temperature is first dissolved or mixed in alcohol, secondly higher in viscosity than alcohol, thirdly higher in boiling point than alcohol in which the carboxylic acid metal compound is dispersed, and thermally decomposed at the carboxylic acid metal compound. It is an embodiment relating to a lower organic compound that combines these three properties. Such organic compounds include organic compounds belonging to carboxylic acid esters, glycols, or glycol ethers. The carboxylic acid metal compound is thermally decomposed at 290 ° C to 430 ° C.
最初にカルボン酸エステル類について説明する。カルボン酸エステル類は、飽和カルボン酸からなる第一のエステル類と、不飽和カルボン酸からなる第二のエステル類と、芳香族カルボン酸からなる第三のエステル類に分けられる。
第一のエステル類で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が２５６．４で沸点が２９５℃であるミリスチン酸エチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。
第二のエステル類で、メタノールに混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が２９６．６であるオレイン酸メチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、メタクリル酸フェニルの沸点は２４９℃で、オレイン酸メチルの沸点は３５１℃である。
第三のエステル類で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１９４であるフタル酸ジメチル以下の分子量のカルボン酸エステルである。なお、フタル酸ジメチルの沸点は２８４℃である。
以上に説明したように、カルボン酸エステル類には、２４段落で説明した３つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を構成する。First, carboxylic acid esters will be described. Carboxylic acid esters are divided into first esters composed of saturated carboxylic acids, second esters composed of unsaturated carboxylic acids, and third esters composed of aromatic carboxylic acids.
Carboxylic acid ester that is a first ester and is dissolved in methanol and has a higher viscosity than methanol and a boiling point lower than 290 ° C. is a carboxylic acid having a molecular weight of 256.4 and a boiling point of 295 ° C. and a lower molecular weight than ethyl myristate Ester.
The second esters, which are miscible with methanol, have a higher viscosity than methanol, and have a boiling point lower than 290 ° C., are carboxylic acid esters having a molecular weight lower than that of methyl oleate having a molecular weight of 296.6. The boiling point of phenyl methacrylate is 249 ° C., and the boiling point of methyl oleate is 351 ° C.
A third ester, a carboxylic acid ester that is dissolved in methanol, has a higher viscosity than methanol, and a boiling point lower than 290 ° C., is a carboxylic acid ester having a molecular weight of 194 or less and having a molecular weight of dimethyl phthalate or less. The boiling point of dimethyl phthalate is 284 ° C.
As described above, there are many organic compounds having the three properties described in paragraph 24 in the carboxylic acid esters, and the carboxylic acid esters are uniformly mixed with the alcohol dispersion of the carboxylic acid metal compound. Configure.
次に、グリコール類について説明する。グリコール類は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールからなる６種類のグリコールが存在し、これらのグリコール類はいずれも、メタノールに溶解ないしは混和し、メタノールより粘度が高い。
エチレングリコールは沸点が１９７℃の液状モノマーである。ジエチレングリコールは沸点が２４４℃の液状モノマーである。プロピレングリコールは沸点が１８８℃の液状モノマーである。ジプロピレングリコールは沸点が２３２℃の液状モノマーである。トリプロピレングリコールは沸点が２６５℃の液状モノマーである。いずれも沸点が２９０℃より低い。
以上に説明したように、グリコール類は２４段落で説明した３つの性質を兼備し、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を構成する。Next, glycols will be described. There are 6 types of glycols consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol. All of these glycols are dissolved or mixed in methanol. High viscosity.
Ethylene glycol is a liquid monomer having a boiling point of 197 ° C. Diethylene glycol is a liquid monomer having a boiling point of 244 ° C. Propylene glycol is a liquid monomer having a boiling point of 188 ° C. Dipropylene glycol is a liquid monomer having a boiling point of 232 ° C. Tripropylene glycol is a liquid monomer having a boiling point of 265 ° C. Both have boiling points lower than 290 ° C.
As described above, glycols have the three properties described in the 24th paragraph, and are uniformly mixed with an alcohol dispersion of a carboxylic acid metal compound to form a mixed solution.
最後に、グリコールエーテル類について説明する。グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの各々の末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルとの３種類がある。いずれのグリコールエーテルも、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高い。
エチレングリコール系エーテルの中で、沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が２２９℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２３１℃の部ジルジグリコールと、沸点が２４５℃のフェニルグリコールと、沸点が２４９℃のメチルトリグリコールと、沸点が２５６℃のベンジルグリコールと、沸点が２５９℃のヘキシルジグリコールと、沸点が２７１℃のブチルトリグリコールと、沸点が２７２℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２８３℃のフェニルジグリコールがある。
プロピレングリコール系エーテルの中で、沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が２３１℃のブチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４２℃のメチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４３℃のフェニルプロピレングリコールと、沸点が最も高い２７４℃のブチルプロピレントリグリコールとがある。
ジアルキルグリコールエーテルの中で、沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が１８９℃のジエチルジグリコールと、沸点が２１６℃のジメチルトリグリコールと、沸点が２５５℃のジブチルジグリコールがある。
以上に説明したように、グリコールエーテル類には、２４段落で説明した３つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を構成する。Finally, glycol ethers will be described. There are three types of glycol ethers: ethylene glycol ethers, propylene glycol ethers, and dialkyl glycol ethers in which hydrogen at each terminal of ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol is substituted with an alkyl group. Any glycol ether dissolves in methanol and has a higher viscosity than methanol.
Among the ethylene glycol ethers, those having a boiling point lower than 290 ° C. are those having a boiling point of 229 ° C., 2-ethylhexyl glycol, a boiling point of 231 ° C., a partial zirdiglycol, a boiling point of 245 ° C. of phenyl glycol, Methyltriglycol having a boiling point of 249 ° C., benzyl glycol having a boiling point of 256 ° C., hexyl diglycol having a boiling point of 259 ° C., butyl triglycol having a boiling point of 271 ° C., 2-ethylhexyl glycol having a boiling point of 272 ° C., boiling point There is phenyl diglycol at 283 ° C.
Among the propylene glycol ethers, those having a boiling point lower than 290 ° C include butylpropylene diglycol having a boiling point of 231 ° C, methylpropylene diglycol having a boiling point of 242 ° C, and phenylpropylene glycol having a boiling point of 243 ° C. And 274 ° C. butyl propylene triglycol having the highest boiling point.
Among dialkyl glycol ethers, those having a boiling point lower than 290 ° C. include diethyl diglycol having a boiling point of 189 ° C., dimethyltriglycol having a boiling point of 216 ° C., and dibutyl diglycol having a boiling point of 255 ° C.
As described above, glycol ethers have many organic compounds having the three properties described in paragraph 24, and they are mixed uniformly with an alcohol dispersion of a carboxylic acid metal compound to form a mixed solution. To do.
本実施形態は、セラミックス粒子に関わる実施形態である。セラミックス粒子は、様々な部品に使用される構造用セラミックス粒子と、イオン導電性、サーミスター特性、バリスタ―特性、誘電体特性、圧電性、強磁性などの機能を持つ機能性セラミックス粒子とに大別される。機能性セラミックス粒子は、固有の機能を発揮するセラミックス粒子であるため、機能性セラミックス粒子に金属ないしは合金の性質を付与するニーズは、構造用セラミックス粒子に比べると相対的に低い。
いっぽう、構造用セラミックス粒子は下記に説明するように、各々が固有の特長を持ち、主成分の純度によって物性値が変わるが、炭化ケイ素ＳｉＣを除くと、１０８Ωｃｍ以上の体積抵抗率を持つ絶縁体である。なお、炭化ケイ素ＳｉＣは半導体の機能を持つとともに、耐熱性と耐摩耗性と摺動性と熱伝導性と耐薬品性とに優れるため、構造用セラミックスと機能性セラミックスとの双方に用いられる。つまり、絶縁性である構造用セラミックス粒子が金属ないしは合金の性質を持てば、炭化ケイ素のように機能性セラミックスとして新たな用途が開拓される。従って、本発明に依れば、構造用セラミックス粒子を金属ないしは合金の機能を持つ機能性セラミックス粒子に変えることができる。This embodiment is an embodiment related to ceramic particles. Ceramic particles are divided into structural ceramic particles used for various parts and functional ceramic particles with functions such as ionic conductivity, thermistor characteristics, varistor characteristics, dielectric characteristics, piezoelectricity, and ferromagnetism. Separated. Since the functional ceramic particles are ceramic particles that exhibit unique functions, the need for imparting metal or alloy properties to the functional ceramic particles is relatively low compared to structural ceramic particles.
On the other hand, as described below, the structural ceramic particles each have a unique feature, and the physical property value varies depending on the purity of the main component, but excluding silicon carbide SiC, it has a volume resistivity of 10 8 Ωcm or more. It is an insulator. Silicon carbide SiC has a semiconductor function and is excellent in heat resistance, wear resistance, slidability, thermal conductivity, and chemical resistance, and is therefore used for both structural ceramics and functional ceramics. In other words, if the structural ceramic particles that are insulative have the properties of metals or alloys, new applications will be developed as functional ceramics such as silicon carbide. Therefore, according to the present invention, the structural ceramic particles can be changed to functional ceramic particles having a metal or alloy function.
アルミナＡｌ２Ｏ３は耐薬品性に優れたセラミックスで、体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、曲げ強度が３２０〜４００ＭＰａと大きく、圧縮強度が２４００〜３０００ＭＰａと大きく、ヤング率が３．８×１０５ＭＰａで、熱伝導率が２３〜３６Ｗ／ｍＫと大きく、熱膨張係数が７．０〜７．７×１０−６／℃で、１５００℃の耐熱性と酸やアルカリにも侵されない。
ムライト３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２は耐熱性と耐熱衝撃性に優れたセラミックスで、体積抵抗率は１０８〜１０１４Ωｃｍの絶縁体で、曲げ強度が２８０ＭＰａで、ヤング率が２．１×１０５ＭＰａで、熱伝導率が３．８〜５．０Ｗ／ｍＫで、熱膨張係数が４．２〜５．６×１０−６／℃と小さく、１６００℃の耐熱性を持つ比較的安価なセラミックスである。
コージライト２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２は耐熱衝撃性に優れたセラミックスで、体積抵抗率が１０１４Ωｃｍの絶縁体で、曲げ強度が４５ＭＰａで、ヤング率が１．４×１０５ＭＰａで、熱膨張係数が４．７〜５．０×１０−６／℃と小さく、１２００℃の耐熱性を持つ。
ステアタイトＭｇＯ・ＳｉＯ２は高温環境下でも優れた絶縁性を示すセラミックスで、体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、曲げ強度が１４５〜２００ＭＰａで、ヤング率が１．３×１０５ＭＰａで、熱伝導率が２．５〜２．９Ｗ／ｍＫで、熱膨張係数が７．８〜８．５×１０−６／℃で、１０００℃の耐熱性を持つ安価なセラミックスである。
フォルステライト２ＭｇＯ・ＳｉＯ２は高周波絶縁抵抗が大きく、高周波誘電損失が少ないセラミックスで、体積抵抗率は１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、曲げ強度が１４５〜２００ＭＰａで、圧縮強度が１１５０ＭＰａで、ヤング率が１．５×１０５ＭＰａで、熱伝導率が３．３〜５．０Ｗ／ｍＫで、熱膨張係数が１０×１０−６／℃と金属に近く、９００℃の耐熱性を持つセラミックスである。
窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４は高温環境下で機械的強度を失わず、優れた耐熱衝撃性と低熱膨張性とを持つセラミックスであり、体積抵抗率は１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、曲げ強度が７３０〜９００ＭＰａと極めて大きく、圧縮強度が２４５２ＭＰａと大きく、ヤング率が２．７〜３．０×１０５ＭＰａで、熱伝導率が２０〜２８Ｗ／ｍＫと大きく、熱膨張係数が２．６〜３．５×１０−６／℃と小さく、１２００℃の耐熱性を持つセラミックスである。
窒化アルミＡｌＮは熱伝導性と熱衝撃性に優れ、体積抵抗率は１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、嵩比重が３．２〜３．３ｇ／ｃｍ３で、曲げ強度が３４０〜３６０ＭＰａで、圧縮強度が２６００ＭＰａと大きく、ヤング率が３．２×１０５ＭＰａで、熱伝導率が９０〜２００Ｗ／ｍＫと大きく、熱膨張係数が４．５×１０−６／℃で、１０００℃の耐熱性を持つセラミックスである。
サイアロンＳｉ３Ｎ４・Ａｌ２Ｏ３は、窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４をベースにアルミナＡｌ２Ｏ３とシリカＳｉＯ２とを合成したセラミックスで、窒化珪素より熱的、機械的特性が優れ、体積抵抗率は１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体で、曲げ強度が６９０ＭＰａと大きく、圧縮強度が３５００ＭＰａと大きく、ヤング率が２．７５×１０５ＭＰａで、熱伝導率が２１Ｗ／ｍＫと大きく、熱膨張係数が２．６×１０−６／℃と小さく、１２００℃の耐熱性を持つセラミックスである。
炭化ケイ素ＳｉＣは耐熱性と耐摩耗性と摺動性と熱伝導性と耐薬品性とに優れ、唯一半導体の性質を持ち、体積抵抗率は１０５Ωｃｍと１０８Ωｃｍとを持ち、曲げ強度が４９０ＭＰａで、圧縮強度が２５００ＭＰａと大きく、ヤング率が４．３×１０５ＭＰａで、熱伝導率が５５〜１３０Ｗ／ｍＫと大きく、熱膨張係数が４．０×１０−６／℃で、１６００℃の耐熱性を持つ。Alumina Al 2 O 3 is a ceramic with excellent chemical resistance, an insulator having a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more, a bending strength as large as 320 to 400 MPa, a compressive strength as large as 2400 to 3000 MPa, and a Young's modulus of 3 .8 × 10 5 MPa, thermal conductivity is as high as 23 to 36 W / mK, thermal expansion coefficient is 7.0 to 7.7 × 10 −6 / ° C., heat resistance of 1500 ° C., acid and alkali Not attacked.
Mullite 3Al 2 O 3 ·
Cordierite 2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 is a ceramic with excellent thermal shock resistance, an insulator having a volume resistivity of 10 14 Ωcm, a bending strength of 45 MPa, and a Young's modulus of 1.4 × 10 5 MPa. The thermal expansion coefficient is as small as 4.7 to 5.0 × 10 −6 / ° C., and it has a heat resistance of 1200 ° C.
Steatite MgO · SiO 2 is a ceramic that exhibits excellent insulation even in a high temperature environment, is an insulator having a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more, a bending strength of 145 to 200 MPa, and a Young's modulus of 1.3 × 10 5. It is an inexpensive ceramic having a heat conductivity of 1000 ° C. with a thermal conductivity of 2.5 to 2.9 W / mK, a thermal expansion coefficient of 7.8 to 8.5 × 10 −6 / ° C., at a MPa.
Forsterite 2MgO · SiO 2 is a ceramic with high high-frequency insulation resistance and low high-frequency dielectric loss, an insulator with a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more, a bending strength of 145 to 200 MPa, a compressive strength of 1150 MPa, and a Young's modulus. Is 1.5 × 10 5 MPa, thermal conductivity is 3.3 to 5.0 W / mK, thermal expansion coefficient is 10 × 10 −6 / ° C. is there.
Silicon nitride Si 3 N 4 is a ceramic that has excellent thermal shock resistance and low thermal expansion without losing mechanical strength in a high temperature environment. It is an insulator having a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more and a bending strength. It is as large as 730 to 900 MPa, the compressive strength is as large as 2452 MPa, the Young's modulus is as large as 2.7 to 3.0 × 10 5 MPa, the thermal conductivity is as large as 20 to 28 W / mK, and the thermal expansion coefficient is 2.6 to This ceramic is as small as 3.5 × 10 −6 / ° C. and has heat resistance of 1200 ° C.
Aluminum nitride AlN is excellent in thermal conductivity and thermal shock resistance, is an insulator having a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more, a bulk specific gravity of 3.2 to 3.3 g / cm 3 , a bending strength of 340 to 360 MPa, High compressive strength of 2600 MPa, Young's modulus of 3.2 × 10 5 MPa, thermal conductivity of 90 to 200 W / mK, thermal expansion coefficient of 4.5 × 10 −6 / ° C., heat resistance of 1000 ° C. Ceramics with properties.
Sialon Si 3 N 4 · Al 2 O 3 is a ceramic in which alumina Al 2 O 3 and silica SiO 2 are synthesized based on silicon nitride Si 3 N 4 , and has better thermal and mechanical properties than silicon nitride, and has a volume Resistivity is an insulator of 10 14 Ωcm or higher, bending strength is as large as 690 MPa, compressive strength is as large as 3500 MPa, Young's modulus is 2.75 × 10 5 MPa, thermal conductivity is as large as 21 W / mK, and thermal expansion A ceramic having a coefficient as small as 2.6 × 10 −6 / ° C. and having heat resistance of 1200 ° C.
Silicon carbide SiC is excellent in heat resistance, wear resistance, slidability, thermal conductivity and chemical resistance, and has only semiconductor properties, volume resistivity of 10 5 Ωcm and 10 8 Ωcm, bending strength Is 490 MPa, the compressive strength is as large as 2500 MPa, the Young's modulus is 4.3 × 10 5 MPa, the thermal conductivity is as large as 55 to 130 W / mK, and the thermal expansion coefficient is 4.0 × 10 −6 / ° C. Has heat resistance of 1600 ° C.
本実施例は、カルボン酸アルミニウム化合物のアルコール分散液と、有機化合物とアルミナ粒子の集まりとからなる懸濁体を製造する実施例である。アルミニウムは銀、銅、金に次いで優れた熱伝導率２３６Ｗ／ｍＫと導電率（電気抵抗率が２６．５×１０−８Ωｍ）とを有し、比重が２．７０と小さい。また、アルミナＡｌ２Ｏ３の純度が９９．６％の場合は、熱伝導率が３２Ｗ／ｍＫで、圧縮強度が２３５０ＭＰａで、３点曲げ強度が３６０ＭＰａで、９．８Ｎの荷重におけるビッカース硬度が１６．０と硬い。従って、本実施例における懸濁体を用いて製作した成形体がアルミニウムに近い導電性を持てば、軽量で機械的強度が大きい放熱基材となる。
また、成形体を板厚が薄いシートに成形すれば、成形体は軽量で機械的強度が大きい透明導電性基材となる。つまり、成形体が透明体であるためには、第一に、入射光が高い透過率で成形体を透過しなければならない。いっぽう、成形体に光が入射する際に、空気の屈折率との差によって表面反射が生じる。成形体の表面はアルミニウム微粒子で構成されるため、成形体に光が入射する際に、アルミニウム微粒子が表面反射をもたらす。表面反射率は、空気との屈折率の差を両者の和で割った値の２乗になる。屈折率が１．４８のアルミニウムからなる微粒子は表面反射率が３．７％になり、９６．３％の光が成形体に入射する。なお、屈折率が１．７５のアルミナ粒子は表面反射率が７．４％になる。さらに、成形体に入射する光の割合は全光線透過率で表され、全光線透過率は入射光の全体を１とした場合、１から表面反射率を差し引いた値の２乗になる。従って、アルミニウム微粒子の全光線透過率は９３％になる。フロートガラスの２ｍｍの板厚の全光線透過率が９０％であるため、成形体は入射光に対する高い透過率を持つ。
第二に、表面を透過した光は成形体に入り込んで光が散乱する。成形体が透明体であるためには光の散乱が起こりにくい、つまり、散乱係数が小さいことが必要になる。光の散乱はレイリー散乱に基づき、成形体がアルミナ粒子にアルミニウム微粒子の集まりが分散された形態であり、アルミナの屈折率に対するアルミニウムの屈折率の比率ｍについて、レイリー散乱係数は｛（ｍ２−１）／（ｍ２＋１）｝２に比例する。比率ｍは０．８５になり、｛（ｍ２−１）／（ｍ２＋１）｝２は２．６×１０−２になる。さらに散乱係数は、可視光の波長λに対する粒子径Ｄの比率Ｄ／λの４乗と、粒子径Ｄの２乗とに比例する。アルミニウム微粒子の平均粒径を５０ｎｍとすると、可視光の波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍに対する比率Ｄ／λの４乗は１．３×１０−５〜２．９×１０−４になり、粒子径Ｄの２乗が２．５×１０−１５になる。従って２．６×１０−２と１．３×１０−５〜２．９×１０−４と２．５×１０−１５との積からなる散乱係数は極めて小さな値になる。この結果、成形体は高い透明性を示す。従って、成形体がアルミニウムに近い導電性を持てば、つまり、アルミニウム微粒子の金属結合でアルミナ粒子が結合された成形体であれば、透明導電性基材になる。This example is an example of producing a suspension composed of an alcohol dispersion of an aluminum carboxylate compound and a collection of organic compounds and alumina particles. Aluminum has excellent thermal conductivity 236 W / mK and electrical conductivity (electrical resistivity 26.5 × 10 −8 Ωm) next to silver, copper, and gold, and its specific gravity is as small as 2.70. Further, when the purity of alumina Al 2 O 3 is 99.6%, the thermal conductivity is 32 W / mK, the compressive strength is 2350 MPa, the three-point bending strength is 360 MPa, and the Vickers hardness at a load of 9.8 N is As hard as 16.0. Therefore, if the molded body manufactured using the suspension in this example has conductivity close to that of aluminum, it becomes a heat dissipation base material that is lightweight and has high mechanical strength.
Further, if the molded body is formed into a sheet having a small plate thickness, the molded body becomes a transparent conductive base material that is lightweight and has high mechanical strength. That is, in order for the molded body to be a transparent body, first, incident light must pass through the molded body with a high transmittance. On the other hand, when light enters the molded body, surface reflection occurs due to a difference from the refractive index of air. Since the surface of the molded body is composed of aluminum fine particles, the aluminum fine particles cause surface reflection when light enters the molded body. The surface reflectance is the square of the value obtained by dividing the difference in refractive index from air by the sum of the two. The fine particles made of aluminum having a refractive index of 1.48 have a surface reflectance of 3.7%, and 96.3% of light enters the molded body. The alumina particles having a refractive index of 1.75 have a surface reflectance of 7.4%. Furthermore, the ratio of the light incident on the molded body is represented by the total light transmittance, and the total light transmittance is the square of the value obtained by subtracting the surface reflectance from 1 when the entire incident light is 1. Therefore, the total light transmittance of the aluminum fine particles is 93%. Since the total light transmittance of the 2 mm plate thickness of the float glass is 90%, the molded body has a high transmittance for incident light.
Secondly, the light transmitted through the surface enters the molded body and is scattered. Since the molded body is a transparent body, light scattering hardly occurs, that is, it is necessary that the scattering coefficient is small. Light scattering is based on Rayleigh scattering, and the compact is in a form in which a collection of aluminum fine particles is dispersed in alumina particles. For the ratio m of the refractive index of aluminum to the refractive index of alumina, the Rayleigh scattering coefficient is {(m 2 − 1) / (m 2 +1)} 2 . The ratio m becomes 0.85, and {(m 2 −1) / (m 2 +1)} 2 becomes 2.6 × 10 −2 . Further, the scattering coefficient is proportional to the fourth power of the ratio D / λ of the particle diameter D to the wavelength λ of visible light and the square of the particle diameter D. When the average particle diameter of the aluminum fine particles is 50 nm, the fourth power of the ratio D / λ to the visible light wavelength of 380 nm to 780 nm is 1.3 × 10 −5 to 2.9 × 10 −4 , and the particle diameter D is 2 The power is 2.5 × 10 −15 . Therefore, the scattering coefficient composed of the product of 2.6 × 10 −2 and 1.3 × 10 −5 to 2.9 × 10 −4 and 2.5 × 10 −15 is extremely small. As a result, the molded body exhibits high transparency. Therefore, if the molded body has conductivity close to that of aluminum, that is, a molded body in which alumina particles are bonded by metal bonding of aluminum fine particles, a transparent conductive substrate is obtained.
アルミニウム微粒子の原料は、大気雰囲気の２９０℃で熱分解するオクチル酸アルミニウムＡｌ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３（例えば、ホープ製薬株式会社の製品）を用いた。有機化合物は、沸点が２６３℃で、メタノールに混和し、メタノールの粘度の３．６倍を有するラウリン酸メチルＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯＯＣＨ３（例えば、当栄ケミカル株式会社の製品）を用いた。ラウリン酸メチルは、合成繊維油剤、金属油剤、合成潤滑剤、合成樹脂用、化粧品用、界面活性剤などの原料などに用いられる汎用の工業用薬品である。アルミナ粒子は、バイヤー法で製造したアルミナの粗粒品を粉砕した粉砕品（例えば、住友化学株式会社のＡＭ−２１０）を用いた。このアルミナ粒子におけるアルミナＡｌ２Ｏ３の純度が９９．６％であり、前記した物性を持ち、真比重が３．９５ｇ／ｃｍ３で、中心粒径が４．８μｍからなる粒子である。
最初に、オクチル酸アルミニウムの１８．２８ｋｇ（４０モルに相当する）が１０重量％になるようにメタノールに分散し、この分散液にラウリン酸メチルが２０重量％になるように混合した。この混合液に、５１６ｍｇのアルミナ粒子（２×１０９個に相当する）を混合して撹拌し、懸濁体を製造した。
ここで、アルミナ粒子の平均的な形状を直径が５μｍからなる球状粒子とすると、１個の粒子の重量は２．５８×１０−１０ｇになる。また、アルミニウム微粒子が直径５０ｎｍからなる球状粒子とすると、１個のアルミナ粒子を覆うアルミニウム微粒子の数は４×１０８個になる。また、１モルのオクチル酸アルミニウム（４５７ｇに相当する）から析出する１モルのアルミニウム（２７．０ｇに相当する）は、アルミニウム微粒子の数では１．５２×１０１７個になる。従って、１２．９ｍｇのアルミナ粒子（５×１０７個に相当する）を用いると、金属結合したアルミニウム微粒子の集まりが平均で７．６層の多重構造を形成してアルミナ微粒子を覆う。従って、アルミニウム微粒子が７層ないし８層からなる多層構造でアルミナ微粒子の全体を覆う。As the raw material for the aluminum fine particles, aluminum octylate Al (C 7 H 15 COO) 3 (for example, a product of Hope Pharmaceutical Co., Ltd.) that thermally decomposes at 290 ° C. in the air atmosphere was used. For the organic compound, methyl laurate CH 3 (CH 2 ) 10 COOCH 3 (for example, a product of Toei Chemical Co., Ltd.) having a boiling point of 263 ° C. and miscible with methanol and having 3.6 times the viscosity of methanol is used. It was. Methyl laurate is a general-purpose industrial chemical used as a raw material for synthetic fiber oils, metal oils, synthetic lubricants, synthetic resins, cosmetics, surfactants, and the like. As the alumina particles, a pulverized product (for example, AM-210 of Sumitomo Chemical Co., Ltd.) obtained by pulverizing a coarse product of alumina produced by the Bayer method was used. The alumina Al 2 O 3 has a purity of 99.6%, and has the above-mentioned physical properties, a true specific gravity of 3.95 g / cm 3 and a center particle diameter of 4.8 μm.
First, 18.28 kg (corresponding to 40 mol) of aluminum octylate was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and this dispersion was mixed so that methyl laurate was 20% by weight. To this mixed solution, 516 mg of alumina particles (corresponding to 2 × 10 9 particles) were mixed and stirred to produce a suspension.
Here, if the average shape of the alumina particles is a spherical particle having a diameter of 5 μm, the weight of one particle is 2.58 × 10 −10 g. If the aluminum fine particles are spherical particles having a diameter of 50 nm, the number of aluminum fine particles covering one alumina particle is 4 × 10 8 . Further, 1 mol of aluminum (corresponding to 27.0 g) precipitated from 1 mol of aluminum octylate (corresponding to 457 g) is 1.52 × 10 17 in terms of the number of aluminum fine particles. Therefore, when 12.9 mg of alumina particles (corresponding to 5 × 10 7 particles) is used, a collection of metal-bonded aluminum fine particles forms an average 7.6 layer multi-layer structure to cover the alumina fine particles. Therefore, the entire alumina fine particles are covered with a multilayer structure composed of 7 to 8 aluminum fine particles.
実施例１で製造した懸濁体を容器に充填し、真空撹拌脱泡機（例えば、有限会社タクミ技研の製品）に容器を入れて、容器を回転させながらメタノールを気化させた。この懸濁体をシート成形機によって、厚さが１ｍｍのシート状の成形体（グリーンシート）を製作した。つまり、懸濁体は、ドクターブレードとキャリアフィルムとの間に設けた１ｍｍのギャップによって、一定速度で移動するキャリアフィルム上に１ｍｍの厚みでキャストされ、厚さが１ｍｍの成形体（グリーンシート）が製作される。なお、キャリアフィルムを２６３℃に昇温し、懸濁体から多くのラウリン酸メチルを気化させ、粘り性が増大した懸濁体によって１ｍｍの厚みのキャストを成形した。こうして製作した成形体（グリーンシート）は、多くのラウリン酸メチルが気化して粘り性を持たないため、シート巻き取り装置で巻き取らず、シート状の形状で移動させて成形体（グリーンシート）を得た。 The suspension produced in Example 1 was filled in a container, and the container was placed in a vacuum stirring deaerator (for example, a product of Takumi Giken Co., Ltd.), and methanol was vaporized while rotating the container. From this suspension, a sheet-like molded body (green sheet) having a thickness of 1 mm was produced using a sheet molding machine. That is, the suspension is cast with a thickness of 1 mm onto a carrier film that moves at a constant speed by a 1 mm gap provided between the doctor blade and the carrier film, and a molded body (green sheet) with a thickness of 1 mm. Is produced. The carrier film was heated to 263 ° C., a large amount of methyl laurate was vaporized from the suspension, and a cast having a thickness of 1 mm was formed from the suspension having increased viscosity. The molded body (green sheet) produced in this way is not sticky due to the vaporization of much methyl laurate, so it is not rolled up by the sheet take-up device, but moved in the form of a sheet (green sheet). Got.
実施例２で製作した成形体（グリーンシート）を３ｃｍ×３ｃｍの大きさに切断し、大気雰囲気の２９０℃の熱処理炉に１分間放置して熱処理した。
製作した試料の表面と切断面との複数個所を電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社が所有する極低加速電圧ＳＥＭを用いた。この装置は１００Ｖからの極低加速電圧による表面観察が可能で、さらに導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる。
最初に、試料の表面と切断面との複数個所について、９００Ｖ〜１ｋＶの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行った。試料表面はいずれの部位も、４０ｎｍ〜６０ｎｍの大きさからなる粒状微粒子の集まりが、表面全体に満遍なく形成されていた。また、試料の断面は、８層前後の厚みで粒状微粒子がアルミナ粒子の表面に積層され、粒状微粒子の集まりでアルミナ粒子が結合されていた。
次に、試料の表面と切断面との複数個所からの反射電子線について、９００Ｖ〜１ｋＶの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で微粒子の材質を観察した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められず、単一原子から構成されていることが分かった。
さらに、試料の表面と切断面との複数個所からの特性Ｘ線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子はアルミニウム原子のみで構成されていたため、アルミニウムの粒状微粒子である。
以上の観察結果から、アルミナ粒子表面が多数のアルミニウム微粒子で覆われと共に、アルミニウム微粒子の集まりでアルミナ粒子が金属結合されていることが分かった。この結果を図１に模式的に示した。１はアルミナ粒子で、２はアルミニウム微粒子である。
さらに、試料表面の複数個所の表面抵抗を表面抵抗計（例えば、シムコジャパン株式会社の表面抵抗計ＳＴ−４）によって測定した。表面抵抗値は１×１０３Ω／□未満であったため、試料はアルミニウムに近い表面抵抗を有した。
また、５つの試料を１ｍの高さからコンクリートの床に落としたが破壊されなかった。さらに、２ｍの高さから床に落としたが、僅かな打痕が確認されたが、破壊されなかった。これらの結果から、試料はセラミックス固有の脆性を持たないことが分かった。
以上の結果から、アルミナ粒子がアルミニウム微粒子の集まりで覆われ、アルミニウム微粒子の金属結合で結合されたアルミナ粒子の集まりはアルミニウムに近い導電性を持つ。この結果、本実施例で製作したシートは、放熱基材や透明導電性基材として用いることができる。なお、本実施例は一例に過ぎない。２９段落で説明した様々な材質からなるセラミックス粒子を用い、オクチル酸金属化合物の熱分解で様々な金属が析出するため、様々な金属微粒子の集まりで様々なセラミックス粒子が金属結合されたセラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造できる。この成形体は金属の性質を持ち、脆性を持たない。The molded body (green sheet) produced in Example 2 was cut into a size of 3 cm × 3 cm and heat-treated by being left in a heat treatment furnace at 290 ° C. in an air atmosphere for 1 minute.
A plurality of locations on the surface and cut surface of the manufactured sample were observed with an electron microscope. As the electron microscope, an extremely low acceleration voltage SEM owned by JFE Techno-Research Corporation was used. This apparatus can observe the surface with an extremely low acceleration voltage from 100 V, and can directly observe the surface of the sample without forming a conductive film.
First, image processing was performed by taking out a secondary electron beam between 900 V and 1 kV at a plurality of locations on the surface and cut surface of the sample. In any part of the sample surface, a collection of particulate fine particles having a size of 40 nm to 60 nm was uniformly formed on the entire surface. Further, in the cross section of the sample, granular fine particles were laminated on the surface of the alumina particles with a thickness of about 8 layers, and the alumina particles were bonded by a collection of the granular fine particles.
Next, with respect to the reflected electron beams from a plurality of locations on the surface and cut surface of the sample, energy between 900 V to 1 kV was extracted and image processing was performed, and the material of the fine particles was observed with the density of the image. No granular fine particles were observed, and it was found that the particles were composed of a single atom.
Further, the energy and intensity of characteristic X-rays from a plurality of locations on the sample surface and the cut surface were subjected to image processing, and the types of elements constituting the fine particles were analyzed. Since the particulate fine particles are composed of only aluminum atoms, they are aluminum particulate particulates.
From the above observation results, it was found that the surface of the alumina particles was covered with a large number of aluminum fine particles, and the alumina particles were metal-bonded by the collection of aluminum fine particles. The result is schematically shown in FIG. 1 is alumina particles and 2 is aluminum fine particles.
Furthermore, the surface resistance at a plurality of locations on the sample surface was measured with a surface resistance meter (for example, surface resistance meter ST-4 manufactured by Simco Japan Co., Ltd.). Since the surface resistance value was less than 1 × 10 3 Ω / □, the sample had a surface resistance close to that of aluminum.
Five samples were dropped from a height of 1 m onto a concrete floor, but were not destroyed. Furthermore, although it dropped on the floor from the height of 2 m, the slight dent was confirmed, but it was not destroyed. From these results, it was found that the sample did not have the brittleness inherent to ceramics.
From the above results, the alumina particles are covered with a collection of aluminum fine particles, and the collection of alumina particles bonded by metal bonds of the aluminum fine particles has conductivity close to that of aluminum. As a result, the sheet produced in this example can be used as a heat dissipation base or a transparent conductive base. This embodiment is only an example. Using ceramic particles made of various materials as described in paragraph 29, various metals are precipitated by thermal decomposition of the metal octylate compound. Therefore, ceramic particles in which various ceramic particles are metal-bonded by a collection of various metal fine particles. A molded body consisting of a group can be produced. This molded body has a metallic property and does not have brittleness.
次に、実施例１で製造した懸濁体を容器に充填し、実施例２で用いた真空撹拌脱泡機に容器を入れて、容器を回転させながらメタノールを気化させた。この懸濁体を下方の金型に充填し、上方の金型を下して最大で４００ＭＰａの圧力を加え、高さが１ｃｍで幅が２ｍｍで長さが１ｃｍの４つのプレートフィンを有する厚さが２ｍｍの櫛歯状の成形体（グリーンシート）を加圧成形で製作した。なお、懸濁体は、２６３℃に昇温された下方の金型に充填し、多くのラウリン酸メチルを気化させて懸濁体の粘り性を増大させ、この後、上方の金型を下して徐々に加圧し、ラウリン酸メチルをさらに気化させた後に、最大の加圧力に１分近く放置した。この後、金型から成形体（グリーンシート）を抜き出した。 Next, the suspension produced in Example 1 was filled in a container, and the container was placed in the vacuum stirring deaerator used in Example 2, and methanol was vaporized while rotating the container. The suspension is filled into the lower mold, the upper mold is lowered and a pressure of up to 400 MPa is applied, and the thickness is 4 cm with four plate fins having a height of 1 cm, a width of 2 mm and a length of 1 cm. A comb-shaped shaped body (green sheet) having a length of 2 mm was produced by pressure molding. The suspension is filled in a lower mold heated to 263 ° C., and a lot of methyl laurate is vaporized to increase the viscosity of the suspension. Thereafter, the upper mold is moved down. Then, the pressure was gradually increased to further vaporize methyl laurate, and then left at the maximum applied pressure for nearly 1 minute. Thereafter, a molded body (green sheet) was extracted from the mold.
さらに、実施例４で製作した成形体（グリーンシート）を大気雰囲気の２９０℃の熱処理炉に１分間放置して熱処理した。
製作した試料の表面と切断面との複数個所を、実施例３で用いた電子顕微鏡で観察した。実施例３と同様に、アルミナ粒子表面が多数のアルミニウム微粒子で覆われと共に、アルミニウム微粒子の集まりでアルミナ粒子が金属結合されていることが分かった。この結果は、実施例３に類似しているため図示しない。
さらに、試料表面の複数個所の表面抵抗を、実施例３で用いた表面抵抗計によって測定した。表面抵抗値は１×１０３Ω／□未満であり、アルミニウムに近い表面抵抗を有した。
また、５つの試料を１ｍの高さからコンクリートの床に落としたが破壊されなかった。さらに、２ｍの高さから床に落としたが、僅かな打痕が確認されたが、破壊されなかった。これらの結果から、試料はセラミックス固有の脆性を持たないことが分かった。
以上の結果から、アルミナ粒子がアルミニウム微粒子の集まりで覆われ、アルミニウム微粒子の金属結合で結合されたアルミナ粒子の集まりはアルミニウムに近い導電性を持つ。なお、本実施例は一例に過ぎない。実施例３のシート成形と本実施例の加圧成形に限らず、様々な成形法に依って、金属微粒子の金属結合で様々なセラミックス粒子が結合されたセラミックス粒子の集まりからなる様々な成形体が製造できる。この成形体は金属の性質を持ち、脆性を持たない。Furthermore, the molded body (green sheet) produced in Example 4 was left to stand in a heat treatment furnace at 290 ° C. in an air atmosphere for 1 minute for heat treatment.
A plurality of locations on the surface and cut surface of the manufactured sample were observed with the electron microscope used in Example 3. As in Example 3, it was found that the surface of the alumina particles was covered with a large number of aluminum fine particles, and the alumina particles were metal-bonded by the collection of aluminum fine particles. Since this result is similar to Example 3, it is not illustrated.
Furthermore, the surface resistance at a plurality of locations on the sample surface was measured by the surface resistance meter used in Example 3. The surface resistance value was less than 1 × 10 3 Ω / □, and the surface resistance was close to that of aluminum.
Five samples were dropped from a height of 1 m onto a concrete floor, but were not destroyed. Furthermore, although it dropped on the floor from the height of 2 m, the slight dent was confirmed, but it was not destroyed. From these results, it was found that the sample did not have the brittleness inherent to ceramics.
From the above results, the alumina particles are covered with a collection of aluminum fine particles, and the collection of alumina particles bonded by metal bonds of the aluminum fine particles has conductivity close to that of aluminum. This embodiment is only an example. Not only the sheet molding of Example 3 and the pressure molding of this example, but various molded bodies composed of a collection of ceramic particles in which various ceramic particles are bonded by metal bonding of metal fine particles depending on various molding methods. Can be manufactured. This molded body has a metallic property and does not have brittleness.
本実施例は、パーマロイと呼ばれるニッケルと鉄とを主成分とする合金微粒子の原料を、アルコールに分散したアルコール分散液と、有機化合物とアルミナ粒子の集まりとからなる懸濁体を製造する実施例である。本実施例におけるパーマロイは、モル比がニッケル８０、モリブデン５、鉄１５の割合からなるＰＣパーマロイである。このＰＣパーマロイの直流磁気特性は、初透磁率が６０，０００、最大透磁率が１８０，０００、飽和磁束密度が０．６５テスラ、保持力が１．２Ａ／ｍの特性を持つ。交流のインダクタンスは、板厚が薄いほど高く、０．３５ｍｍの板厚では、０．３ＫＨｚで１５，０００、１ＫＨｚで８，０００、３０ＫＨｚで３，３００のインダクタンスを持つ。このため、１００ＫＨｚ付近までの電磁波を吸収する性能を持つ。また、比重が８．６２で、アルミナの３．２倍の値を持つ。従って、本実施例における懸濁体を用いて製作した成形体がＰＣパーマロイに近い性質を持てば、軽量で機械的強度が大きい電磁波吸収基材になる。
なお、従来のＰＢパーマロイないしはＰＣパーマロイからなる薄体は、パーマロイを水素雰囲気の１１００℃で磁気焼鈍し、表面の酸化膜や内部に存在する不純物としての酸化物を除去し、さらに、圧延して箔状に引き伸ばした後に、加工に伴う歪を除去する歪取焼鈍を行う。これに対し本実施例では、３種類の金属化合物の熱分解でニッケルとモリブデンと鉄とを同時に析出させ、不純物を持たない合金が生成するため、従来のパーマロイの製造における水素焼鈍と歪取焼鈍との双方が不要になる。This example is an example of producing a suspension composed of an alcohol dispersion obtained by dispersing a raw material of alloy fine particles mainly composed of nickel and iron called permalloy in alcohol, and a collection of organic compounds and alumina particles. It is. The permalloy in this example is a PC permalloy having a molar ratio of nickel 80, molybdenum 5 and iron 15. The DC magnetic characteristics of this PC permalloy have an initial magnetic permeability of 60,000, a maximum magnetic permeability of 180,000, a saturation magnetic flux density of 0.65 Tesla, and a coercive force of 1.2 A / m. The AC inductance is higher as the plate thickness is thinner. With a plate thickness of 0.35 mm, the inductance is 15,000 at 0.3 KHz, 8,000 at 1 KHz, and 3,300 at 30 KHz. For this reason, it has the capability of absorbing electromagnetic waves up to around 100 KHz. The specific gravity is 8.62, which is 3.2 times that of alumina. Therefore, if the molded body manufactured using the suspension in the present example has properties close to PC permalloy, it becomes an electromagnetic wave absorbing base material that is lightweight and has high mechanical strength.
In addition, the conventional thin body made of PB permalloy or PC permalloy is magnetically annealed permalloy at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere to remove the oxide film on the surface and impurities existing inside, and further rolling. After stretching into a foil shape, strain relief annealing is performed to remove strain associated with processing. In contrast, in this example, nickel, molybdenum, and iron are simultaneously deposited by pyrolysis of three kinds of metal compounds, and an alloy having no impurities is generated. Therefore, hydrogen annealing and strain relief annealing in the production of conventional permalloy are performed. Both are unnecessary.
ニッケルと鉄の原料となるオクチル酸金属化合物は市販されていないため次の製法で精製した。組成式がＣ７Ｈ１５ＣＯＯＨで表されるオクチル酸（協和発酵ケミカル株式会社の製品）を水酸化ナトリウムＮａＯＨ（試薬一級品）の水溶液と反応させると、オクチル酸のカルボキシル基ＣＯＯＨを構成する水素が電離し、電離したカルボキシル基にナトリウムが結合し、オクチル酸ナトリウムＣ７Ｈ１５ＣＯＯＮａが析出する。このオクチル酸ナトリウムを水洗して、オクチル酸ナトリウムを精製する。次に、オクチル酸ナトリウムを硫酸ニッケル（ＩＩ）（試薬一級品）ないしは硫酸鉄（ＩＩＩ）（試薬一級品）の水溶液と反応させると、オクチル酸ニッケルＮｉ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２ないしはオクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３が析出する。析出したオクチル酸ニッケルないしはオクチル酸鉄を水洗して、オクチル酸ニッケルないしはオクチル酸鉄を精製する。なお、オクチル酸モリブデンＭｏ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）６（ＣＡＳ番号が３４０４１−０９−３に相当する工業薬品）は前記の製法では合成できないため輸入品を用いた。なお、有機化合物は、実施例１と同様にラウリン酸メチルを用いた。アルミナ粒子は、実施例１のアルミナ粒子を用いた。
最初に、オクチル酸ニッケルの１３８０ｇ（４モルに相当する）と、オクチル酸モリブデンの２３９ｇ（０．２５モルに相当する）とオクチル酸鉄の３６４ｇ（０．７５モルに相当する）の各々が１０重量％になるようにメタノールに分散し、これらのメタノール分散液を混合した。この混合液にラウリン酸メチルが２０重量％になるように混合した。さらに、４３ｍｇのアルミナ粒子を混合して撹拌した。
ここで、アルミナ粒子の平均的な形状を直径が５μｍの球状粒子とすると、１個の粒子の重量は２．５８×１０−１０ｇになる。また、ＰＣパーマロイ微粒子が直径５０ｎｍの球状粒子とすると、１個のアルミナ粒子を覆うＰＣパーマロイ微粒子の数は４×１０８個になる。また、１モルのＰＣパーマロイ（６０．１３ｇに相当する）は、ＰＣパーマロイ微粒子の数では１．０６×１０１７個になる。従って、８．６ｍｇのアルミナ粒子（３．３×１０７個に相当する）を用いると、金属結合したＰＣパーマロイ微粒子が平均で８層の多重構造を形成してアルミナ粒子を覆う。Since the octylic acid metal compound used as a raw material for nickel and iron is not commercially available, it was purified by the following production method. When octylic acid (product of Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) whose composition formula is represented by C 7 H 15 COOH is reacted with an aqueous solution of sodium hydroxide NaOH (first grade reagent), hydrogen constituting the carboxyl group COOH of octylic acid Is ionized, sodium is bonded to the ionized carboxyl group, and sodium octylate C 7 H 15 COONa is deposited. The sodium octylate is washed with water to purify the sodium octylate. Next, when sodium octylate is reacted with an aqueous solution of nickel (II) sulfate (reagent primary product) or iron (III) sulfate (reagent primary product), nickel octylate Ni (C 7 H 15 COO) 2 or octylic acid Iron Fe (C 7 H 15 COO) 3 is precipitated. The precipitated nickel octylate or iron octylate is washed with water to purify the nickel octylate or iron octylate. Note that molybdenum octylate Mo (C 7 H 15 COO) 6 (an industrial chemical whose CAS number corresponds to 34041-09-3) could not be synthesized by the above-mentioned manufacturing method, so imported products were used. As the organic compound, methyl laurate was used as in Example 1. The alumina particles of Example 1 were used as the alumina particles.
First, 1380 g of nickel octylate (corresponding to 4 mol), 239 g of molybdenum octylate (corresponding to 0.25 mol) and 364 g of iron octylate (corresponding to 0.75 mol) each Dispersed in methanol to a weight percent, and these methanol dispersions were mixed. This mixture was mixed so that methyl laurate was 20% by weight. Furthermore, 43 mg of alumina particles were mixed and stirred.
Here, if the average shape of the alumina particles is a spherical particle having a diameter of 5 μm, the weight of one particle is 2.58 × 10 −10 g. If the PC permalloy fine particles are spherical particles having a diameter of 50 nm, the number of PC permalloy fine particles covering one alumina particle is 4 × 10 8 . One mole of PC permalloy (corresponding to 60.13 g) is 1.06 × 10 17 in terms of the number of PC permalloy fine particles. Therefore, when 8.6 mg of alumina particles (corresponding to 3.3 × 10 7 particles) is used, the PC-bounded PC permalloy fine particles form an average of 8 layers to cover the alumina particles.
実施例６で製造した懸濁体を容器に充填し、実施例２で用いた真空撹拌脱泡機に容器を入れて、容器を回転させながらメタノールを気化させた。この懸濁体を実施例２で用いたシート成形機によって、厚さが０．３５ｍｍのシート状の成形体（グリーンシート）を製作した。製作した成形体（グリーンシート）は、ラウリン酸メチルが気化して粘り性を持たないため、実施例２と同様に、シート巻き取り装置で巻き取らず、シート状の形状で移動させて成形体（グリーンシート）を得た。 The suspension produced in Example 6 was filled in a container, and the container was placed in the vacuum stirring deaerator used in Example 2, and methanol was vaporized while rotating the container. A sheet-like molded body (green sheet) having a thickness of 0.35 mm was produced from the suspension using the sheet molding machine used in Example 2. Since the produced molded body (green sheet) does not have stickiness due to vaporization of methyl laurate, it is not wound by the sheet winding device as in Example 2, but is moved in a sheet-like shape. (Green sheet) was obtained.
実施例７で製作した成形体（グリーンシート）を３ｃｍ×３ｃｍの大きさに切断し、大気雰囲気の２９０℃の熱処理炉に１分間放置して熱処理した。
製作した試料の表面と切断面との複数個所を、実施例３で用いた電子顕微鏡で観察した。最初に、試料の表面と複数の断面からの反射電子線について、９００Ｖ〜１ｋＶの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行った。試料表面はいずれの部位も、４０ｎｍ〜６０ｎｍの大きさからなる粒状微粒子の集まりが、表面全体に満遍なく形成されていた。また、試料の断面は、８層前後の厚みで粒状微粒子がアルミナ粒子の表面に積層され、粒状微粒子の集まりでアルミナ粒子が結合されていた。
次に、試料の表面と複数の断面からの反射電子線について、９００Ｖ〜１ｋＶの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で粒子の材質を分析した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められたため、複数種類の原子から構成されていることが分かった。
さらに、試料の表面と複数の断面からの特性Ｘ線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素の種類を分析した。多量のニッケル原子と少量の鉄原子と僅かなモリブデン原子とで構成されていた。使用したオクチル酸金属化合物のモル比から、粒状微粒子はニッケル８０、モリブデン５、鉄１５の割合からなる粒状微粒子である。
以上の観察結果から、アルミナ粒子が多数のＰＣパーマロイ微粒子で覆われ、ＰＣパーマロイ微粒子の金属結合でアルミナ粒子が結合されていることが分かった。この結果は、実施例３の結果に類似しているため図示しない。
また、実施例３と同様に、試料表面の複数個所の表面抵抗を表面抵抗計で測定した。表面抵抗値は１×１０３Ω／□未満であり、試料はＰＣパーマロイに近い表面抵抗を有した。なお、ＰＣパーマロイの比抵抗は５５μΩｃｍであり、鉄の比抵抗１０μΩｃｍに近い値を持つ。
また、５つの試料を１ｍの高さからコンクリートの床に落としたが破壊されなかった。さらに、２ｍの高さから床に落としたが、僅かな打痕が確認されたが、破壊されなかった。これらの結果から、試料はセラミックス固有の脆性を持たないことが分かった。
以上の結果から、アルミナ粒子がＰＣパーマロイ微粒子の集まりで覆われ、ＰＣパーマロイ微粒子の金属結合で結合されたアルミナ粒子の集まりはＰＣパーマロイに近い性質を持つ。なお、本実施例は一例に過ぎない。３３段落で説明した様々な材質からなるセラミックス粒子を用い、複数種類のオクチル酸金属化合物の熱分解で様々な合金が析出するため、様々な成形法に依って、合金微粒子の金属結合で様々なセラミックス粒子が結合されたセラミックス粒子の集まりからなる様々な成形体が製造できる。この成形体は合金の性質を持ち、脆性を持たない。The molded body (green sheet) produced in Example 7 was cut into a size of 3 cm × 3 cm, and heat-treated by being left in a heat treatment furnace at 290 ° C. in an air atmosphere for 1 minute.
A plurality of locations on the surface and cut surface of the manufactured sample were observed with the electron microscope used in Example 3. First, with respect to the reflected electron beams from the sample surface and a plurality of cross sections, a secondary electron beam between 900 V and 1 kV was taken out and image processing was performed. In any part of the sample surface, a collection of particulate fine particles having a size of 40 nm to 60 nm was uniformly formed on the entire surface. Further, in the cross section of the sample, granular fine particles were laminated on the surface of the alumina particles with a thickness of about 8 layers, and the alumina particles were bonded by a collection of the granular fine particles.
Next, with respect to the reflected electron beam from the sample surface and a plurality of cross-sections, energy between 900 V to 1 kV was extracted and image processing was performed, and the material of the particles was analyzed based on the density of the image. Since all the granular fine particles were observed to be shaded, it was found that they were composed of a plurality of types of atoms.
Furthermore, the energy and intensity of characteristic X-rays from the sample surface and a plurality of cross sections were subjected to image processing, and the types of elements constituting the fine particles were analyzed. It was composed of a large amount of nickel atoms, a small amount of iron atoms and a few molybdenum atoms. From the molar ratio of the metal octylate compound used, the granular fine particles are granular fine particles having a ratio of nickel 80, molybdenum 5 and iron 15.
From the above observation results, it was found that the alumina particles were covered with a large number of PC permalloy fine particles, and the alumina particles were bound by the metal bonds of the PC permalloy fine particles. This result is not shown because it is similar to the result of Example 3.
In addition, as in Example 3, the surface resistance at a plurality of locations on the sample surface was measured with a surface resistance meter. The surface resistance value was less than 1 × 10 3 Ω / □ , and the sample had a surface resistance close to that of PC permalloy. The specific resistance of PC permalloy is 55 μΩcm, which is close to the specific resistance of iron of 10 μΩcm.
Five samples were dropped from a height of 1 m onto a concrete floor, but were not destroyed. Furthermore, although it dropped on the floor from the height of 2 m, the slight dent was confirmed, but it was not destroyed. From these results, it was found that the sample did not have the brittleness inherent to ceramics.
From the above results, the alumina particles are covered with a collection of PC permalloy fine particles, and the collection of alumina particles bonded by metal bonds of the PC permalloy fine particles has a property close to that of PC permalloy. This embodiment is only an example. Using ceramic particles made of various materials described in paragraph 33, various alloys are precipitated by thermal decomposition of a plurality of types of metal octylates, so that various metal bonding of alloy fine particles depends on various forming methods. Various shaped bodies made of a collection of ceramic particles combined with ceramic particles can be produced. This compact has the properties of an alloy and does not have brittleness.
以上に説明した８つの実施例は一部の事例に過ぎない。つまり、２９段落で説明した様々な材質からなるセラミックス粒子は、２３段落で説明したカルボン酸金属化合物の熱分解温度より耐熱性が著しく高い。さらに、２５段落〜２７段落で説明したように、アルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高く、沸点がアルコールの沸点より高く、カルボン酸金属化合物が熱分解する温度より低い、これら３つの性質を兼備する有機化合物は、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしは、グリコールエーテル類に属する多くの有機化合物が存在する。このため、様々なセラミックス粒子を様々な金属ないしは合金の微粒子で金属結合したセラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造できる。
また、実施例１と実施例６とで説明したように、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液と有機化合物とセラミックス粒子とを混錬するだけで、懸濁体が製造できる。
さらに、実施例２、実施例４と実施例７とで説明したように、懸濁体を撹拌型の真空脱泡装置で処理するだけで、懸濁体から不要な空胞が取り除かれ、メタノールが気化した粘り性を有する懸濁体が得られる。これによって、様々な形状の成形体（グリーンシート）の加工が可能になる。従って、従来の成形体を成形する製法上の制約はない。ただし成形体（グリーンシート）は、液状物質を殆ど持っていないため曲げ加工ができず、シート成形においては、シート成形機で加工した成形体（グリーンシート）は巻き取らずにシート形状として移動させて、次工程の熱処理に用いる。
また、実施例３、実施例５と実施例８とで説明したように、成形体（グリーンシート）を大気雰囲気の２９０℃で短時間熱処理するだけで、セラミックス粒子を金属ないしは合金の微粒子で金属結合したセラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造でき、この成形体は金属ないしは合金の性質を持ち、脆性を持たない。
以上に説明したように、本発明は、セラミックス粒子の焼結温度より著しく低い温度で、金属ないしは合金の性質を持つとともに、脆性破壊しない全く新たな性質を持つセラミックス粒子の集まりからなる成形体を、極めて簡単な処理で安価に製造する技術である。The eight embodiments described above are only some examples. That is, the ceramic particles made of various materials described in the 29th paragraph have significantly higher heat resistance than the thermal decomposition temperature of the carboxylic acid metal compound described in the 23rd paragraph. Furthermore, as described in paragraphs 25 to 27, these three properties are dissolved or mixed in alcohol, have a higher viscosity than alcohol, have a boiling point higher than that of alcohol, and lower than a temperature at which the metal carboxylate is thermally decomposed. There are many organic compounds belonging to carboxylic acid esters, glycols, or glycol ethers. For this reason, it is possible to manufacture a molded body made of a collection of ceramic particles obtained by metal bonding various ceramic particles with fine particles of various metals or alloys.
Moreover, as explained in Example 1 and Example 6, a suspension can be produced simply by kneading an alcohol dispersion of a carboxylic acid metal compound, an organic compound, and ceramic particles.
Furthermore, as described in Example 2, Example 4 and Example 7, by simply treating the suspension with a stirring type vacuum degassing apparatus, unnecessary vacuoles are removed from the suspension, and methanol is removed. A suspension having the stickiness of vaporizing is obtained. As a result, it is possible to process molded bodies (green sheets) having various shapes. Therefore, there is no restriction on the manufacturing method for forming the conventional molded body. However, the molded body (green sheet) has almost no liquid material and cannot be bent. In sheet molding, the molded body (green sheet) processed by the sheet molding machine is moved into a sheet shape without being wound up. And used for heat treatment in the next step.
Further, as described in Example 3, Example 5, and Example 8, the ceramic particles can be converted into metal or alloy fine particles by simply heat-treating the formed body (green sheet) at 290 ° C. in an air atmosphere for a short time. A molded body composed of a collection of bonded ceramic particles can be produced. This molded body has the properties of a metal or an alloy and does not have brittleness.
As described above, the present invention provides a molded body made up of a collection of ceramic particles that have properties of metals or alloys at a temperature significantly lower than the sintering temperature of ceramic particles and have completely new properties that do not cause brittle fracture. It is a technology that can be manufactured at a low cost by an extremely simple process.
１ アルミナ粒子 ２ アルミニウム微粒子 1
Claims (7)
熱分解で金属を析出する有機金属化合物を、アルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点が前記アルコールの沸点より高く、前記有機金属化合物が熱分解する温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合して混合液を作成し、該混合液にセラミックス粒子の集まりを混練することによって懸濁体を製造することを特徴とする、金属の原料と有機化合物とセラミックス粒子の集まりとからなる懸濁体の製造。Production of suspensions consisting of metal raw materials, organic compounds and ceramic particles
An organometallic compound that deposits metal by pyrolysis is dispersed in alcohol to create an alcohol dispersion, the first property of dissolving or mixing in the alcohol, the second property having a higher viscosity than the alcohol, the boiling point An organic compound having a third property that is higher than the boiling point of the alcohol and lower than the temperature at which the organometallic compound is thermally decomposed is mixed with the alcohol dispersion to prepare a mixed solution, and the ceramic is added to the mixed solution. A suspension comprising a collection of metal raw materials, an organic compound, and ceramic particles, wherein the suspension is produced by kneading the collection of particles.
請求項１に記載した有機金属化合物が、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、請求項１に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であることを特徴とする、請求項１に記載した懸濁体の原料。The raw material of the suspension according to claim 1 is:
The organometallic compound according to claim 1 has a first feature in which an oxygen ion constituting a carboxyl group of a carboxylic acid is covalently bonded to a metal ion, and a second feature in which the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid. The organic compound according to claim 1, which is a carboxylic acid metal compound, is any one organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers. Suspended raw material.
請求項１における有機金属化合物として、熱分解で互いに異なる複数種類の金属を同時に析出する複数種類の有機金属化合物を用い、該複数種類の有機金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、請求項１における有機化合物として、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールより粘度が高い第二の性質と、沸点が前記アルコールの沸点より高く、前記複数種類の有機金属化合物が同時に熱分解する温度より低い第三の性質を兼備する有機化合物を用い、該有機化合物を前記アルコール分散液に混合して混合液を作成し、該混合液にセラミックス粒子の集まりを混錬することによって懸濁体を製造することを特徴とする、合金の原料と有機化合物とセラミックス粒子の集まりとからなる懸濁体の製造。The suspension according to claim 1 is a suspension composed of a raw material of an alloy, an organic compound, and a collection of ceramic particles,
As the organometallic compound according to claim 1, a plurality of types of organometallic compounds that simultaneously deposit a plurality of different types of metals by pyrolysis are used, and the plurality of types of organometallic compounds are dispersed in alcohol to prepare an alcohol dispersion. The organic compound according to claim 1, wherein a first property that is dissolved or mixed in the alcohol, a second property that is higher in viscosity than the alcohol, a boiling point that is higher than the boiling point of the alcohol, and the plurality of types of organometallic compounds Using an organic compound having a third property lower than the temperature at which it is simultaneously pyrolyzed, mixing the organic compound with the alcohol dispersion to create a mixture, and kneading a collection of ceramic particles into the mixture A suspension comprising a raw material of an alloy, an organic compound and a collection of ceramic particles, Production.
請求項３に記載した複数種類の有機金属化合物が、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合した複数種類のカルボン酸金属化合物であり、請求項３に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であることを特徴とする、請求項３に記載した懸濁体の原料。The raw material of the suspension according to claim 3 is:
The plurality of types of organometallic compounds described in claim 3 are a plurality of types of carboxylate metal compounds in which oxygen ions constituting carboxyl groups in the same saturated fatty acid are covalently bonded to different metal ions, 4. The suspension raw material according to claim 3, wherein the organic compound described is any one organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers.
請求項１ないしは請求項３に記載した懸濁体を撹拌型の真空脱泡装置に投入し、該懸濁体を大気圧より低い圧力の下で撹拌し、該懸濁体からアルコールを気化させるとともに、該懸濁体中に含まれる空胞を取り除くことによって、該懸濁体が成形加工のできる懸濁体に加工されることを特徴とする、請求項１ないしは請求項３に記載した懸濁体の加工。In connection with processing the suspension according to claim 1 to claim 3 into a suspension that can be molded,
The suspension according to any one of claims 1 to 3 is put into a stirring-type vacuum defoaming apparatus, and the suspension is stirred under a pressure lower than atmospheric pressure to vaporize alcohol from the suspension. The suspension according to any one of claims 1 to 3, wherein the suspension is processed into a suspension that can be molded by removing vacuoles contained in the suspension. Suspension processing.
請求項５に記載した成形加工ができる懸濁体を、該懸濁体を構成する有機化合物の沸点に昇温した成形機に充填し、該懸濁体から前記有機化合物を気化しながら、前記成形機によって該懸濁体を加圧することによって成形体に加工することを特徴とする、請求項５に記載した成形加工ができる懸濁体を用いた成形体の加工。The processing of the molded body using the suspension that can be molded according to claim 5,
Filling the suspension capable of forming processing according to claim 5 into a molding machine heated to the boiling point of the organic compound constituting the suspension, and evaporating the organic compound from the suspension, The processing of a molded body using the suspension capable of being molded according to claim 5, wherein the suspension is pressed into a molded body by pressurizing with a molding machine.
請求項６に記載した成形体を、該成形体を構成する有機金属化合物が熱分解する温度に昇温し、前記有機金属化合物の熱分解で析出した金属微粒子の金属結合によって、前記成形体を構成するセラミックス粒子を結合し、ないしは、該成形体を構成する複数種類の有機金属化合物が同時に熱分解する温度に昇温し、前記複数種類の有機金属化合物の熱分解で析出した合金微粒子の金属結合によって、前記成形体を構成するセラミックス粒子を結合し、これによって、前記セラミックス粒子の集まりからなる成形体が製造されることを特徴とする、請求項６に記載した成形体を用いたセラミックス粒子の集まりからなる成形体の製造。Production of a molded body made of a collection of ceramic particles using the molded body according to claim 6,
The molded body according to claim 6 is heated to a temperature at which an organometallic compound constituting the molded body is thermally decomposed, and the molded body is formed by metal bonding of metal fine particles precipitated by thermal decomposition of the organometallic compound. The metal of the alloy fine particles deposited by the thermal decomposition of the plurality of types of organometallic compounds by bonding the ceramic particles constituting the temperature or raising the temperature to a temperature at which the plurality of types of organometallic compounds constituting the molded body are thermally decomposed simultaneously The ceramic particles using the molded body according to claim 6, wherein the ceramic particles constituting the molded body are bonded by bonding, whereby a molded body made of a collection of the ceramic particles is manufactured. Manufacture of compacts consisting of
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015240626A JP6626333B2 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Method for producing molded body comprising a collection of ceramic particles having metal or alloy properties |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015240626A JP6626333B2 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Method for producing molded body comprising a collection of ceramic particles having metal or alloy properties |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017095340A true JP2017095340A (en) | 2017-06-01 |
| JP2017095340A5 JP2017095340A5 (en) | 2019-05-16 |
| JP6626333B2 JP6626333B2 (en) | 2019-12-25 |
Family
ID=58803695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015240626A Active JP6626333B2 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Method for producing molded body comprising a collection of ceramic particles having metal or alloy properties |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6626333B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176448A (en) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | Conductive paste |
| JP2015056392A (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 小林 博 | Production of electroconductive paste material and production method |
| JP2015161027A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 小林 博 | Production of scaly base material covered with the assembly of fine particle and production method therefor |
-
2015
- 2015-11-20 JP JP2015240626A patent/JP6626333B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176448A (en) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | Conductive paste |
| JP2015056392A (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 小林 博 | Production of electroconductive paste material and production method |
| JP2015161027A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 小林 博 | Production of scaly base material covered with the assembly of fine particle and production method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6626333B2 (en) | 2019-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Self‐assembly core–shell graphene‐bridged hollow MXenes spheres 3D foam with ultrahigh specific EM absorption performance | |
| Liu et al. | Small magnetic Co-doped NiZn ferrite/graphene nanocomposites and their dual-region microwave absorption performance | |
| Li et al. | Facile fabrication of highly conductive and robust three-dimensional graphene/silver nanowires bicontinuous skeletons for electromagnetic interference shielding silicone rubber nanocomposites | |
| Füzer et al. | Innovative ferrite nanofibres reinforced soft magnetic composite with enhanced electrical resistivity | |
| US20130052438A1 (en) | Max-phase oriented ceramic and method for producing the same | |
| Zhou et al. | High dielectric permittivity and low loss in PVDF filled by core-shell Zn@ ZnO particles | |
| Alias | Structural and dielectric properties of glass-ceramic substrate with varied sintering temperatures | |
| Hassan et al. | Morphology and dielectric properties of single sample Ni 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 nanoparticles prepared via mechanical alloying | |
| EP2581357B1 (en) | Circuit board comprising an aluminium nitride substrate and production method thereof | |
| JP6626333B2 (en) | Method for producing molded body comprising a collection of ceramic particles having metal or alloy properties | |
| JP2004259807A (en) | Dust core and magnetic powder therefor | |
| Chen | Effect of ZnO addition on properties of cordierite-based glass-ceramics | |
| Liu et al. | Activated treatment of magnesite for preparing size-controlled Mg2B2O5 whiskers and their microwave dielectric properties | |
| Song et al. | Fabrication, sintering and characterization of cordierite glass–ceramics for low temperature co-fired ceramic substrates from kaolin | |
| JP2017095340A5 (en) | ||
| JP6384805B2 (en) | Method for producing ceramic particles having properties of metal and metal oxide | |
| JP2017532276A (en) | Ceramic substrate, method for manufacturing the same, and power module | |
| Badica et al. | Challenges of nanostructuring and functional properties for selected bulk materials obtained by reactive spark plasma sintering | |
| Lee et al. | Synthesis of MgO-CaO-Al 2 O 3-SiO 2 nanocomposite powder by polymeric complex method as a novel sintering additive of AlN ceramics | |
| KR101363292B1 (en) | Cu-Zr composite having 3-dimensionally interconnected structure and method for preparing the same | |
| JP2015056392A (en) | Production of electroconductive paste material and production method | |
| KR102585807B1 (en) | High-strength aluminum alloy using the dispersion principle of calcium carbonate, graphene and carbon nanotubes | |
| JP2019509243A (en) | Thermally laminated multilayer zircon high temperature co-fired ceramic (HTCC) tape and method for producing the same | |
| JP6646905B2 (en) | Method for producing glass frit covered with collection of fine particles of metal or alloy, and method for producing molded body made of glass frit having properties of metal or alloy | |
| JP5051834B2 (en) | Thermal shock-resistant electromagnetic shielding material and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180226 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190406 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190827 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190905 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191126 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191129 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6626333 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |