JP2581841B2 - Method for producing porous PZT ceramics - Google Patents
Method for producing porous PZT ceramicsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水中音響センサー用ハイドロホンに用いる
多孔質PZTセラミックスの製造方法に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a porous PZT ceramic used for a hydrophone for an underwater acoustic sensor.
（従来の技術） 従来、水中音響センサー用のハイドロホンの材料とし
ては、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（PZTセラ
ミックスと称されている）、PZTセラミックスとエポキ
シ樹脂等のプラスチックとの複合体、あるいはPZTセラ
ミックスと空気との複合体（すなわち、多孔質PZTセラ
ミックス）などの圧電性材料が用いられていた。そのハ
イドロホンの製造方法はこれらの圧電性材料を指定の形
状に加工し、表面に銀焼き付け等により電極を形成し、
樹脂封止等により耐水性構造としていた。(Prior art) Conventionally, as materials for hydrophones for underwater acoustic sensors, lead zirconate titanate-based ceramics (referred to as PZT ceramics), composites of PZT ceramics with plastics such as epoxy resin, or Piezoelectric materials such as composites of PZT ceramics and air (ie, porous PZT ceramics) have been used. The manufacturing method of the hydrophone processes these piezoelectric materials into a specified shape, forms electrodes on the surface by baking silver, etc.,
A water-resistant structure was formed by resin sealing or the like.
これらの圧電性材料のうち、多孔質PZTセラミックス
は高感度なハイドロホン材料として用いられており、空
孔率の大きいほど感度が良いハイドロホンが得られてい
た。そして、多孔質PZTセラミックスの技術において
は、ハイドロホンの形状、使用目的により、多孔質PZT
セラミックス内の空孔の分布状態が等方性であるほうが
適している場合と、異方性であるほうが適している場合
とがあり、その空孔の分布状態が等方性、異方性ともに
簡単に製造できる技術が要望されていた。Among these piezoelectric materials, porous PZT ceramics have been used as a highly sensitive hydrophone material, and the higher the porosity, the better the sensitivity of the hydrophone. In the technology of porous PZT ceramics, depending on the shape and purpose of the hydrophone,
In some cases, the distribution of pores in ceramics is more isotropic, and in other cases, the distribution of pores is more anisotropic. There has been a demand for a technology that can be easily manufactured.
従来、このような多孔質PZTセラミックス材料を製造
する技術としては、次の（ｉ）〜（iii）に示す３つの
技術があった。Conventionally, there have been the following three techniques (i) to (iii) as techniques for producing such a porous PZT ceramic material.
（ｉ）金型を用いた乾式プレスによる方法 この方法は仮焼されたPZT粉末と空孔形成材（球状カ
ーボン、粒状のプラスチック）を混合した後、通常のセ
ラミックスの乾式造粒方法により、バインダーを添加し
て顆粒状に造粒し、この顆粒を金型に充填して乾式プレ
スにより希望の形状に成形して成形体とし、次に、この
成形体を焼成して空孔形成材を焼き飛ばし、その跡を空
孔とし多孔質PZTセラミックスとする方法である。(I) Dry pressing method using a mold In this method, after calcined PZT powder and a pore-forming material (spherical carbon, granular plastic) are mixed, a binder is obtained by a usual dry granulation method of ceramics. , And granulated into granules, and the granules are filled in a mold, formed into a desired shape by a dry press into a desired shape, and then fired to fire the pore-forming material. This is a method of skipping, leaving holes as pores to make porous PZT ceramics.
（ii）グリーンシートの積層による方法 例えば、本出願人の先の出願に係る特願平１−50466
号明細書に示された技術がある。該明細書に示された方
法はPZT粉末と空孔形成材に溶媒、バインダー、分散剤
等を加えてスラリーとし、このスラリーをドクターブレ
ード法によりグリーンシートを作製し、このシートを所
定の形状に打ち抜いたものを積層することにより成形体
とし、この成形体を焼成工程において前記空孔形成材を
焼き飛ばし、その跡を空孔として多孔質PZTセラミック
スを製造する方法である。(Ii) A method by laminating green sheets For example, Japanese Patent Application No. 1-50466 based on the earlier application of the present applicant.
There is a technique described in the specification. In the method described in the specification, a solvent, a binder, a dispersant, etc. are added to the PZT powder and the pore-forming material to form a slurry, and the slurry is formed into a green sheet by a doctor blade method, and the sheet is formed into a predetermined shape. This is a method of producing a porous PZT ceramic by laminating punched pieces to form a molded body, baking off the pore forming material in a firing step, and using the traces as pores.
（iii）鋳込み成形法による方法 本出願人の先の出願に係る特開平１−100982号公報に
示された技術がある。該公報に示された方法は、連続し
たファイバー状の空孔形成材が取り付けられた成形型に
圧電材料スラリーを流し込み、脱水後着肉した成形体を
得、これを焼成して空孔を形成し、多孔質PZTセラミッ
クスとする方法である。(Iii) A method by a casting method There is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 100982/1999 filed by the present applicant. According to the method disclosed in the publication, a piezoelectric material slurry is poured into a forming die provided with a continuous fiber-shaped hole forming material, and a molded body which is dehydrated and deposited is obtained, and then fired to form holes. Then, a porous PZT ceramic is obtained.
（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の方法において、（ｉ）の金型による乾
式プレス成形については、大きな空孔率を得るためには
空孔形成材を多量に添加せねばならず、このように空孔
形成材を多量に使用すると成形品を金型より取り出すと
き、あるいは成形体の取り扱い時に形くずれが生じ、良
好な焼成体が得られないという問題点があった。そのた
めに、成形材料にバインダーが多量に添加されていた。(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned conventional method, in the dry press molding using the mold of (i), a large amount of a pore-forming material must be added in order to obtain a large porosity. However, when such a large amount of the pore-forming material is used, there is a problem that when the molded article is taken out of the mold or when the molded article is handled, the molded article loses its shape and a good fired body cannot be obtained. Therefore, a large amount of a binder has been added to the molding material.
しかしながら、バインダーの量を多くした場合、脱バ
インダー工程を注意深く行わないで焼成するとクラック
が生じ易く、さらに焼成時の収縮率が大きくなり欠陥の
ある焼成品が発生していた。このように従来の製造方法
では、脱バインダー、焼成工程の温度管理が難しく長時
間を要するという問題点があった。さらにまた、空孔形
成材は、数10〜数100ミクロンとPZTセラミックス粉の数
ミクロンに比べて一桁以上大きいので乾式混合では、PZ
T粉と空孔形成材との均一な分散が困難であるという問
題点もあった。However, when the amount of the binder is increased, cracking is liable to occur if the binder is fired without carefully performing the debinding step, and the shrinkage rate during firing is increased, resulting in a defective fired product. As described above, the conventional manufacturing method has a problem that it is difficult to control the temperature of the binder removal and firing steps, and it takes a long time. Furthermore, the pore-forming material is several tens to several hundreds microns, which is an order of magnitude or more larger than the several microns of PZT ceramic powder.
There is also a problem that it is difficult to uniformly disperse the T powder and the pore-forming material.
また、（ii）のグリーンシートの積層による方法につ
いては、PZT粉末、空孔形成材、溶媒、バインダー、分
散剤等を混合した湿式混合によりグリーンシートを製造
したものであるから、PZTセラミックスと空孔形成材の
分散は良く、さらに空孔形成材の有るシートと無いシー
トを適宜の順に積層することにより空孔の入り方の異方
性、等方性とも作製できるという利点はあるが、シート
を積層して作成しているので層間の剥離が生じ易く、さ
らにグリーンシートにするためには、スラリー中に多
量、例えばPZT100重量部に対して25重量部前後、のバイ
ンダーを添加する必要があるため、乾式プレス成形の場
合と同じように、脱バインダー、焼成工程を注意深く長
時間をかけて行わなければならないという問題点があっ
た。In the method (ii) of laminating green sheets, a green sheet is manufactured by wet mixing of PZT powder, a pore-forming material, a solvent, a binder, a dispersant, and the like. The dispersion of the pore-forming material is good, and the sheet having the pore-forming material and the sheet without the pore-forming material are laminated in an appropriate order, and there is an advantage that the anisotropy of the way of entering the holes and the isotropic can be produced, but the sheet has It is easy to cause delamination between layers because it is made by laminating, and in order to further form a green sheet, it is necessary to add a large amount of binder in the slurry, for example, about 25 parts by weight to 100 parts by weight of PZT Therefore, as in the case of dry press molding, there is a problem that the binder removal and firing steps must be performed carefully over a long period of time.
さらに、（iii）の鋳込み成形の方法については、生
成した空孔は、成形型に固定された連続したファイバー
状のものより形成されるので、異方性の多孔質PZTセラ
ミックスを作製するには、一方向に空孔形成材を配列す
れば良いが、空孔分布が均一で等方性の多孔質PZTセラ
ミックスを作製するには、ファイバー状の空孔形成材を
成形型内に上下左右に網の目状に張り巡らさねばなら
ず、成形型を造るのに多大な工数とコストがかかり、容
易に作製出来ないという問題点があった。Furthermore, regarding the casting method of (iii), since the generated pores are formed from continuous fiber-shaped ones fixed to a mold, it is necessary to produce anisotropic porous PZT ceramics. The pore-forming material may be arranged in one direction.However, in order to produce a porous PZT ceramic having a uniform pore distribution and isotropic, a fibrous pore-forming material is vertically and horizontally placed in a mold. There is a problem that it has to be stretched in a mesh shape, and it takes a lot of man-hours and costs to produce a mold, and it cannot be easily produced.
そこで、本発明は、以上述べた問題点を解決するた
め、層間剥離の問題を持つ積層成形によらない製造方法
で、かつ成形体の取扱の困難な乾式プレス成形によらな
い製造方法を採用し、しかも異方性、等方性とも簡単な
製造方法で作製でき、空孔形成材料の分散が良く空孔分
布が均一で、焼成時の温度管理及び脱バインダーが簡単
に行なえるハイドロホン用多孔質PZTセラミックスの製
造方法を提供することを目的とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs a manufacturing method that does not rely on lamination molding having a problem of delamination, and a manufacturing method that does not rely on dry press molding in which a molded body is difficult to handle. In addition, it can be manufactured by a simple manufacturing method with both anisotropic and isotropic properties, the pore forming material is well dispersed, the pore distribution is uniform, and the temperature control and debinding can be easily performed during firing. It is an object of the present invention to provide a method for producing high quality PZT ceramics.
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、PZT粉末、空
孔形成材料および分散剤を水と湿式混合した後、PZT粉
末と空孔形成材料の合計重量100重量部に対し水溶性の
バインダー１重量部以上５重量部以下を加えてスラリー
とし、該スラリーを鋳込み成形型に導入して鋳込み成形
により成形体を作成し、該成形体を焼成して多孔質PZT
セラミックスを製造したものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a method of mixing PZT powder, a pore-forming material and a dispersant with water by wet mixing, and then mixing the PZT powder and the pore-forming material with a total weight of 100%. 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less of a water-soluble binder is added to parts by weight to form a slurry. The slurry is introduced into a casting mold to form a molded body by casting, and the molded body is fired to form a porous body. PZT
It is made of ceramics.
また、本発明は、空孔形成材の入ったスラリーと空孔
形成材の入らないスラリーとを任意の順に鋳込み成形型
に導入して鋳込み成形により成形体を作成し、該成形体
を焼成して多孔質PZTセラミックスを製造したものであ
る。Further, the present invention is to introduce a slurry containing a pore-forming material and a slurry not containing a pore-forming material into a casting mold in an arbitrary order to form a molded body by casting, and firing the molded body. Manufactured porous PZT ceramics.
（作用） 以上のように、本発明の多孔質PZTセラミックスの製
造方法によれば、バインダーの量をPZT粉末と空孔形成
材料の合計重量100重量部に対し１重量部以下、５重量
部以下に限定したので、金型を用いた乾式プレスによる
方法及びグリーンシートの積層による方法におけるバイ
ンダーの使用量に比べて大幅に使用量を減らしたので、
焼成時のバインダーの分解、燃焼による多量のガスの発
生が抑えられ、そのために製品にクラックや層間剥離が
起こらない。ここで、バインダーの量が１重量部以下で
は、成形体の強度が十分でなく、５重量部を越えると比
較例のバインダー混合比に近付き、脱バインダー時の発
生ガスが多くなり、焼成体にクラックが生じ易くなるか
らである。(Action) As described above, according to the method for producing a porous PZT ceramic of the present invention, the amount of the binder is 1 part by weight or less and 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total weight of the PZT powder and the pore-forming material. Since the amount of binder was significantly reduced compared to the method of dry pressing using a mold and the method of laminating green sheets,
The generation of a large amount of gas due to the decomposition and burning of the binder at the time of firing is suppressed, so that cracks and delamination do not occur in the product. Here, when the amount of the binder is 1 part by weight or less, the strength of the molded body is not sufficient, and when the amount exceeds 5 parts by weight, the binder mixing ratio approaches the comparative example, and the generated gas at the time of debinding increases, and the fired body becomes This is because cracks are likely to occur.
また、本発明の多孔質PZTセラミックスの製造方法に
よれば、空孔形成材の入ったスラリーと空孔形成材の入
らないスラリーとを任意の順に鋳込み成形型に導入する
ことにより、各層の表面が乾かないうちに次の層が積層
されるので、層間のなじみがよく、製造された多孔質PZ
Tセラミックスには、グリーンシートの積層による方法
によって製造された多孔質PZTセラミックスに見られる
ような層間剥離の発生がない。Further, according to the method for producing a porous PZT ceramic of the present invention, the slurry containing the pore-forming material and the slurry not containing the pore-forming material are introduced into the casting mold in an arbitrary order, whereby the surface of each layer is formed. The next layer is laminated before the layer dries, so the familiarity between the layers is good and the manufactured porous PZ
T ceramics does not suffer from delamination as seen in porous PZT ceramics produced by a method of laminating green sheets.
（実施例） まず、本発明の実施例で使用するPZT仮焼粉の製造方
法を説明する。一酸化鉛（PbO、純度99.9％）、二酸化
チタン（TiO2,純度99.9％）、酸化ジルコニウム（Zr
O2、純度99.9％）及びその他の添加剤をそれぞれ所定量
秤量し、ポットミルを用いて純水と共に約20時間混合し
た。混合物を脱水、乾燥し、900℃で５時間仮焼し、PZT
の仮焼物を得た。この仮焼物に純水を加えてポットミル
で粉砕し、脱水し、乾燥してPZT仮焼粉を作製した。(Example) First, a method for producing a calcined PZT powder used in an example of the present invention will be described. Lead monoxide (PbO, purity 99.9%), titanium dioxide (TiO 2 , purity 99.9%), zirconium oxide (Zr
O 2 , purity 99.9%) and other additives were weighed in predetermined amounts, and mixed with pure water using a pot mill for about 20 hours. The mixture is dehydrated, dried and calcined at 900 ° C for 5 hours.
Was obtained. Pure water was added to the calcined product, pulverized with a pot mill, dehydrated, and dried to produce a PZT calcined powder.
このようにして得られたPZT仮焼粉を用いて空孔分布
が等方性の多孔性PZTセラミック体と、空孔分布が異方
性の多孔性PZTセラミック体の作成方法を次に説明す
る。Next, a method for producing a porous PZT ceramic body having an isotropic pore distribution and a porous PZT ceramic body having an anisotropic pore distribution using the PZT calcined powder thus obtained will be described. .
空孔分布が等方性の多孔性PZTセラミック体の成形 前記方法によって得られたPZT仮焼粉100重量部に対
し、空孔形成材料として球径約0.3mmのカーボン粒子13
重量部（焼成後の空孔率40％となる）、水23重量部、分
散剤Ｄ−134（第一工業製薬製）５重量部をポットミル
により５時間混合し、PZT仮焼粉とカーボン粒子を均一
に分散させた。これにバインダーTB−13（第一工業製薬
製）５重量部、消泡剤0.5重量部を添加して20時間混合
し、スラリーを作製した。このスラリーを直径45mmで底
部に多数の小さな穴を持った円筒状の成形型に吸引濾過
用の濾紙を敷いた所に流し込み、下部よりアスピレータ
ーで吸引脱水し厚さ10mmの円板状にした後100℃で乾燥
してカーボンが等方的に分散した成形体を得た。Molding of a porous PZT ceramic body having an isotropic pore distribution With respect to 100 parts by weight of the PZT calcined powder obtained by the above method, carbon particles 13 having a sphere diameter of about 0.3 mm were used as a pore forming material.
Parts by weight (porosity becomes 40% after firing), 23 parts by weight of water, and 5 parts by weight of dispersant D-134 (Daiichi Kogyo Seiyaku) are mixed by a pot mill for 5 hours, and calcined powder of PZT and carbon particles are mixed. Was uniformly dispersed. 5 parts by weight of a binder TB-13 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku) and 0.5 parts by weight of an antifoaming agent were added thereto and mixed for 20 hours to prepare a slurry. This slurry was poured into a cylindrical mold having a diameter of 45 mm and having a large number of small holes at the bottom, where filter paper for suction filtration was laid. Drying was performed at 100 ° C. to obtain a molded body in which carbon was isotropically dispersed.
空孔分布が異方性の多孔性PZTセラミック体の成形 空孔形成材料の入ったスラリーを前記と同じ方法に
よって作製した。このスラリーを前記と同じ成形型に
濾紙を敷いて前記のスラリー量の５分の１だけを流し
込む。アスピレーターで吸引脱水した後、成形体の表面
が乾燥していない状態のときに、次のスラリーとして、
前記と同様な方法にて作製したカーボン粒子を除いたス
ラリーをその上に流し込む。さらに、同様にしてこの上
にカーボン粒子の入ったスラリーを流し込み、この操作
を交互に繰り返した後、100℃で乾燥してカーボン粒子
が異方的に分散した５層からなる成形体を得た。Molding of Porous PZT Ceramic Body with Anisotropic Pore Distribution A slurry containing a pore-forming material was prepared by the same method as described above. This slurry is laid on a filter paper in the same mold as above, and only one fifth of the slurry amount is poured. After suction dehydration with an aspirator, when the surface of the molded body is not dried, as the next slurry,
A slurry prepared by the same method as described above except for the carbon particles is poured thereon. Further, in the same manner, a slurry containing carbon particles was poured thereon, and this operation was repeated alternately, and then dried at 100 ° C. to obtain a molded body composed of five layers in which carbon particles were anisotropically dispersed. .
以上の及びの方法によって得られた成形体を30℃
／時間の昇温速度で600℃、５時間保持し、脱バインダ
ー及びカーボン粒子の焼き飛ばしを行った後、100℃／
時間の昇温速度で1300℃、２時間保持した条件で焼成す
ることにより、カーボン粒子の消失した跡を空孔とする
多孔質PZTセラミックス焼成体を作製した。The molded body obtained by the above method and 30 ° C.
/ 600 ° C for 5 hours at a heating rate of / hour to remove binder and burn off carbon particles.
By firing at a temperature rising rate of 1300 ° C. for 2 hours and maintaining the temperature for 2 hours, a porous PZT ceramic fired body having pores formed by traces of disappearance of carbon particles was produced.
このように、本発明では、PZT仮焼粉にカーボン粒子
を均一に湿式分散したスラリーを、成形型内に流し込み
吸引脱水するだけで良いので、バインダーの添加量が少
なくても型崩れしない成形体が得られる。このため、乾
式プレスによる成形体、及びグリーンシートの積層によ
る成形体に比べバインダー量の少ない成形体が得られる
ので、脱バインダー処理が容易となる。また、空孔分布
が異方性のセラミックス体を製造するのに特開平１−10
0982号公報に示されているように成形型の内部に空孔形
成材を張り巡らせる必要もなく、簡単な方法で空孔分布
が異方性、等方性のセラミックス体を製造することがで
きる。As described above, in the present invention, since the slurry obtained by uniformly wet-dispersing the carbon particles in the PZT calcined powder only needs to be poured into the mold and suction dewatered, the molded body does not collapse even if the amount of the binder is small. Is obtained. For this reason, a molded article having a smaller amount of binder can be obtained as compared with a molded article obtained by dry pressing and a molded article obtained by laminating green sheets, so that the binder removal treatment is facilitated. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-10 / 1990 discloses a method for producing a ceramic body having anisotropic pore distribution.
As shown in JP-A-0982, it is not necessary to stretch a pore-forming material inside a molding die, and it is possible to produce a ceramic body having anisotropic pore distribution and an isotropic pore by a simple method. .
次に、前記従来法のグリーンシートを積層して作製さ
れた成形体、及び前記従来法のグリーンシートを作るた
めのスラリーと同じ配合のスラリーで本発明の鋳込み成
形法を適用して作製された成形体と本発明の方法によっ
て作製された成形体の以上３種の成形体をセラミックス
体とするための比較焼成試験をおこなった。Next, a molded article produced by laminating the conventional green sheets, and a slurry having the same composition as the slurry for producing the conventional green sheets, were produced by applying the casting method of the present invention. A comparative firing test was conducted to make the above three types of formed bodies and the formed bodies produced by the method of the present invention into ceramic bodies.
比較例１の成形体 PZTの仮焼粉100重量部に対し、球形0.3mmのカーボン
粒子13重量部、水23重量部、分散剤Ｄ−134（第一工業
製薬製）５重量部を添加してポットミルで５時間混合
し、PZTの仮焼粉とカーボン粒子を十分に分散させた。
これにバインダーTB−13（第一工業製薬製）50重量部、
消泡剤１重量部を添加して20時間混合し、スラリーを作
製した。このスラリーをドクターブレード装置を用いて
厚さ0.7mmのグリーンシートとした後、直径45mmの円板
状に打ち抜き100℃に加熱した積層型中で1ton/cm2の加
圧を行い厚さ10mmの成形体を得た。13 parts by weight of 0.3 mm spherical carbon particles, 23 parts by weight of water, and 5 parts by weight of dispersant D-134 (Daiichi Kogyo Seiyaku) were added to 100 parts by weight of the calcined powder of the compact PZT of Comparative Example 1. The mixture was mixed in a pot mill for 5 hours to sufficiently disperse the calcined powder of PZT and the carbon particles.
50 parts by weight of binder TB-13 (Daiichi Kogyo Seiyaku)
One part by weight of an antifoaming agent was added and mixed for 20 hours to prepare a slurry. This slurry was formed into a green sheet having a thickness of 0.7 mm using a doctor blade apparatus, and then punched into a disc having a diameter of 45 mm and pressed at 1 ton / cm 2 in a lamination mold heated to 100 ° C. to have a thickness of 10 mm. A molded article was obtained.
比較例２の成形体 前記比較例１の成形体を作るためのスラリー組成と同
一の組成のスラリーを用いて、本発明の実施例と同じ鋳
込み成形方法を適用して成形体を作製した。Molded article of Comparative example 2 A molded article was produced using a slurry having the same composition as the slurry composition for producing the molded article of Comparative example 1 and applying the same casting method as in the example of the present invention.
焼成試験 以上の比較例１の成形体、及び比較例２の成形体と前
記実施例で得られた本発明の成形体の各々10個づつを30
℃／時間の昇温速度で600℃、５時間保持し、脱バイン
ダー、及びカーボン粒子の焼き飛ばしを行った後、100
℃／時間の昇温速度で1300℃、２時間保持の条件で焼成
することにより、カーボン粒子の消失した跡を空孔とす
る多孔質PZTセラミックス焼成体を作製した。本発明に
より作製した焼成体は、バインダーが５重量部と少ない
ため、10個すべてにクラックなどの不良がなく良好な焼
成体が得られた。これに対し比較例１、２の成形体で作
製した焼成体は、各々10個中５個と７個にクラックが認
められた歩留りが悪かった。また、比較例１のものには
層間剥離が認められた。Firing test Ten pieces each of the molded article of Comparative Example 1 and the molded article of Comparative Example 2 and the molded article of the present invention obtained in the above-mentioned Example were subjected to 30
After holding at 600 ° C. for 5 hours at a heating rate of 100 ° C./hour to remove binder and burn off carbon particles, 100
By firing at 1300 ° C. for 2 hours at a rate of temperature increase of 2 ° C./hour, a porous PZT ceramic fired body having pores formed by traces of disappearance of carbon particles was produced. In the fired body produced according to the present invention, since the binder was as small as 5 parts by weight, good fired bodies having no defects such as cracks were obtained in all 10 pieces. On the other hand, in the fired bodies produced from the molded bodies of Comparative Examples 1 and 2, cracks were observed in 5 out of 10 pieces and 7 pieces, respectively, and the yield was poor. In the case of Comparative Example 1, delamination was observed.
これらの欠陥の原因はスラリー中のバインダーの添加
量が多いため600℃までの昇温時にバインダーの分解、
燃焼により成形体の内部より急速に多量のガスが発生す
るためである。比較例１、２の成形体ではバインダーの
量がPZT仮焼粉と空孔形成材を合わせたもの100重量部に
対して44重量部と多量に含まれているが、本発明ではバ
インダーの量を１重量部以上、５重量部以下としたので
焼成によるガスの発生のための悪影響が認められない。The cause of these defects is the large amount of binder added in the slurry.
This is because a large amount of gas is rapidly generated from the inside of the compact by combustion. In the molded articles of Comparative Examples 1 and 2, the amount of binder was as large as 44 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PZT calcined powder and the pore-forming material combined. Is not less than 1 part by weight and not more than 5 parts by weight, there is no adverse effect on the generation of gas by firing.
また、本発明で作製した焼成体の収縮率は、15％であ
るのに対し比較例１、２の成形体で作製した焼成体の収
縮率は23％であった。本発明により作製した焼成体は、
比較例の成形体に比べて収縮率が８％小さいので同一寸
法の焼成体を得るのに比較例に比べて８％寸法の小さな
成形体で良いから、焼成時の温度管理が相対的に容易に
なる。The shrinkage rate of the fired body produced by the present invention was 15%, whereas the shrinkage rate of the fired bodies produced by the molded bodies of Comparative Examples 1 and 2 was 23%. The fired body produced according to the present invention is:
Since the shrinkage is 8% smaller than that of the comparative example, a compact having the same size as that of the comparative example can be obtained to obtain a fired body having the same size as that of the comparative example. become.
本発明は、以上説明した実施例に限定されず、本発明
の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本
発明の範囲から排除するものではない。例えば、実施例
に用いたスラリーを本実施例のアスピレーターを用いる
方法によらずに、直径45mmの穴を有する石膏型に流し込
み、石膏の吸水作用により脱水して成形体を作製し、前
記と同じ方法で焼成した場合においても、同様の効果を
得ることができる。更に、本実施例では、空孔形成材料
として球状カーボンを用いているが、材質は、球状カー
ボンに限定されずスラリー中にPZTと均一に分散して消
失するものであればプラスチック性のものでも何でも良
い。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention. For example, regardless of the method using the aspirator of the present example, the slurry used in the example was poured into a gypsum mold having a hole having a diameter of 45 mm, and dewatered by the water absorbing action of gypsum to produce a molded body, and the same as above. The same effect can be obtained when firing by the method. Further, in the present embodiment, spherical carbon is used as the pore-forming material, but the material is not limited to spherical carbon, and may be a plastic material as long as it is uniformly dispersed in slurry and disappears with PZT. anything is fine.
（発明の効果） 以上のように、本発明の多孔質PZTセラミックスの製
造方法によれば、PZTと空孔形成材料の分散性が良く、
従来の方法に比べてバインダーの添加量が少ない状態で
成形体が作製出来るため、脱バインダーをおこなっても
クラックが発生しない。また、空孔分布を異方性とする
ために空孔形成材料の入った層と入らない層とを積層し
ても、各層間のなじみが良く、焼成された多孔質PZTセ
ラミックスに層間剥離は発生しない。更に、焼成工程に
おける収縮率が小さいため同一寸法の焼成体を作製する
のにそのぶん成形体を小さく作製できるので、焼成の温
度管理が容易になる。さらにまた、成形体に空孔形成材
が均一に分布するので、鋳込み成形型へのスラリーの種
類を変えることにより、空孔分布の等方性、異方性を容
易に制御することのできる多孔質PZTセラミックスの製
造方法を提供することができる。(Effect of the Invention) As described above, according to the method for producing a porous PZT ceramic of the present invention, the dispersibility of PZT and the pore-forming material is good,
Since the molded article can be produced with a smaller amount of the binder than in the conventional method, cracks do not occur even when the binder is removed. In addition, even if a layer containing the hole-forming material and a layer not containing the hole-forming material are laminated in order to make the pore distribution anisotropic, the compatibility between the respective layers is good, and delamination does not occur in the fired porous PZT ceramics. Does not occur. Further, since the shrinkage ratio in the firing step is small, the formed body can be made smaller to manufacture a fired body of the same dimensions, so that the firing temperature can be easily controlled. Furthermore, since the pore-forming material is uniformly distributed in the molded body, by changing the type of slurry in the casting mold, it is possible to easily control the isotropic and anisotropic pore distribution. A method for producing high quality PZT ceramics can be provided.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−24971（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357003（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357181（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-24971 (JP, A) JP-A-4-357003 (JP, A) JP-A-4-357181 (JP, A)
Claims (2)
て、PZT粉末、空孔形成材料および分散剤を水と湿式混
合した後、PZT粉末と空孔形成材料の合計重量100重量部
に対し水溶性のバインダー１重量部以上５重量部以下を
加えてスラリーとし、該スラリーを鋳込み成形型に導入
して鋳込み成形により成形体を作成し、該成形体を焼成
することを特徴とする多孔質PZTセラミックスの製造方
法。In a method for producing a porous PZT ceramic, a PZT powder, a pore-forming material and a dispersant are wet-mixed with water, and then water-soluble with respect to a total weight of 100 parts by weight of the PZT powder and the pore-forming material. A slurry of porous PZT ceramics characterized by adding 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less of a binder to form a slurry, introducing the slurry into a casting mold, forming a molded body by casting, and firing the molded body. Production method.
の入らないスラリーとを任意の順に鋳込み成形型に導入
することを特徴とする請求項１記載の多孔質PZTセラミ
ックスの製造方法。2. A method for producing a porous PZT ceramic according to claim 1, wherein the slurry containing the pore-forming material and the slurry containing no pore-forming material are introduced into the casting mold in any order. .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2298899A JP2581841B2 (en) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | Method for producing porous PZT ceramics |
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| JP2298899A JP2581841B2 (en) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | Method for producing porous PZT ceramics |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175274A JPH04175274A (en) | 1992-06-23 |
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1990
- 1990-11-06 JP JP2298899A patent/JP2581841B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04175274A (en) | 1992-06-23 |
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