JP2767538B2 - 微細結晶質Pt粉末、その製造方法及び厚膜導体用Ptペースト - Google Patents
微細結晶質Pt粉末、その製造方法及び厚膜導体用PtペーストInfo
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Description
粉末に関し、特にはアルミナ、ジルコニア等のセラミッ
ク基板上に厚膜導体として、電極、ヒーター、回路を形
成することに有効な貴金属粉末及び貴金属粉末ペースト
及びこれらの製造方法に関する。
法や気相反応やガス還元等で得られる0.1〜5μmのP
t粉末が用いられる。これらのPt粉末を有機ビヒクル
に分散させて、必要に応じ種々の添加剤を加え、得られ
るペーストは、ドクターブレード法等でシート化された
アルミナ及びジルコニアのグリーンシート上にスクリー
ン印刷によって導体を形成し、同時に焼成することによ
って電極、ヒーター及び回路となる。
t粉末は、一般にアモルファス状である。
t粉末を用いたペーストの焼成温度が高温の場合、例え
ば1000℃以上になると、電極膜中のポアが多くなり、発
泡や剥離、異常収縮等の構造欠陥が生じるという欠点が
あった。
離、異常収縮等の構造欠陥が生じない厚膜導体用Ptペ
ーストを提供すること、及び、特に、そのために有用な
Pt粉末を提供することを目的とする。
従い鋭意研究の結果、上記構造欠陥が、Ptの粒子成長
が激しく起こるために生じることを突き止め、Pt粉末
に所定の微細結晶性を付与することによりこれらが解消
され、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完
成させた。
ルファス状のPt粉末が不活性なガス雰囲気中かつ該P
t粉末同士が焼結をおこさない条件で加熱された粉末で
あって結晶子が35〜60nmである微細結晶質の粒子
からなるPt粉末を提供するものである。第2の視点に
おいて、不活性かつPt粉末同士が焼結をおこさない条
件でアモルファス状のPt粉末を350〜650℃で、
結晶子が35〜60nmになるまで加熱して結晶化させ
て微細結晶質にするものである。第3の視点において、
有機ビヒクルに、アモルファス状のPt粉末が不活性な
ガス雰囲気中かつ該Pt粉末同士が焼結をおこさない条
件で加熱された粉末であって結晶子が35〜60nmの
微細結晶質Pt粉末を所定量分散させてなるものであ
る。第4の視点において、第3の視点に基づき、微細結
晶質Pt粉末を全重量の60〜90重量%含有する。
子同士の結合による急激な粒成長を生じない条件でPt
粉末粒子内での微細結晶子の生成を図る。これにより、
結晶の状態が安定化し、メタライズ時の高温加熱に際し
てもPtの粒子としての成長を抑制することができる。
これは、微細結晶子を予め生成させれば粒成長が一層増
大すると、一見考えられることに対する大きな驚きであ
り、アンチテーゼを成す。即ち、所定の微細結晶子の生
成は、Pt粉末をかえって温度に対して安定化させる効
果を有することが判明したのである。
中に含まれる微細結晶子のことをいう。また、結晶子の
大きさは、粉末X線回折から求められる値を指し、X線
回折チャートの強度ピークの半値幅を求め下記のシェラ
ーの式により算出される値とする。
末」とは、周知の方法、即ち、還元析出法、気相反応法
及びガス還元法等により製造された結晶性の低いアモル
ファス状のPt粉末をいうこととし、「微細結晶質性P
t粉末」とは、前記アモルファスPt粉末を不活性かつ
該Pt粉末同士が焼結をおこさない条件で熱処理して得
られる、又は不活性かつPt粉末同士が焼結をおこさな
い条件でアモルファス状のPt粉末を350〜650℃
で加熱して結晶化させて得られる、結晶子が35〜60
nmの微細結晶質を有するPt粉末をいうこととし、呼
び方を変えることで、両者を区別させることとする。
れた電極、ヒーター及び回路等は、焼成時の高温による
Pt粒子の異常成長が抑制され、セラミックシートの収
縮とペーストの収縮が合う為に発泡やシートからの剥
離、収縮等の構造欠陥が防止できる。また、本発明の微
細結晶質性Pt粉末は、その結晶性を上げて微細結晶質
としている為、高温時における粒子の異常成長が抑制さ
れる。従って、有機ビヒクル中に配合させると、前記種
々の構造欠陥を防止できる厚膜導体用Ptペーストを得
ることができる。 更には、本発明の微細結晶質性Pt
粉末の製造方法により、粒子の異常成長が抑制されたP
t粉末を製造することができる。
することによって、種々の構造欠陥を防止することが期
待される。
造方法は、周知の還元析出法、気相反応法及びガス還元
法等で製造されるアモルファスPt粉末を材料とする。
本発明に適用するPt粉末の好ましい粒子径は0.2〜2
μmである。
なるPt粉末は焼結の際の異常粒成長が抑制されたもの
となる。結晶子が35nm未満では粒成長を抑制するこ
とができず、発泡等を防ぎきれない。結晶子が60nm
を超える粒子は製造するために700℃程度の高熱で処
理されなければならず、そうすると粒子同士のネッキン
グが進行するなどの弊害が生じ、製造が困難であるため
不適である。
に関し、Pt粉末と不活性な環境でかつPt粉末同士が
焼結しないようにすることが肝要である。そこで、不活
性ガス中で、前記不活性ガスを流通循環させてPt粉末
を分散させて熱処理を行う。空気中で熱処理を行うと、
微細結晶性は獲得されるものの、Ptが酸化を受けるた
め該粉末を使用して作製したヒーター、電極等の焼結時
に構造欠陥をきたす。故に不活性ガスにはN2、H2及
びArなどの希ガスが挙げられる。
方法は、ここに掲げたものに限定されない。
ァクターになっていると考えられる。熱処理温度は35
0℃以上650℃以下とし、好ましくは、500℃〜6
00℃である。350℃以下では結晶子が35nm未満
のPt粒子が多数存在し、結晶質形成が十分ではなく、
発泡等を防ぎきれない。一方、650℃より高温では、
粒子の結晶質化は60nmを超え十分に大きくなるが、
かえって粒子同士のネッキングが進行しペースト化には
適さなくなる。
れるが、好ましくは1〜5時間程度である。例えば、具
体的なスケジュールを一つ挙げると、20〜30℃/m
inで昇温していき、500〜600℃になったら15
〜60分保持した後、3〜5℃/minで降温してい
く。
従来のPtペーストの製造方法と同様にして有機ビヒク
ル中に分散させれば、本発明の導体用Ptペーストが得
られる。本発明の導体用Ptペーストは、従来のものと
異なり、発泡やセラミックシートからの剥離、収縮等の
構造欠陥が生じない。
粉末は、通常配合されている量でよく、好ましくは60
〜90重量%であり、更に好ましくは65〜80重量%
である。60重量%未満では、貴金属粉末が少なすぎる
ため導電性が悪く、逆に90重量%を超えると、ペース
トの流動性が失われ、印刷性、塗布性が悪化する。
ストに使用されているものを選択すれば良く、例えば、
バインダーにはエチルセルロースなど、溶剤にはB.
C.系などが挙げられる。また、本発明のペースト中に
は必要に応じてセラミック粉末等の添加剤を15重量%
程度まで含有させることができる。
末を所定のセラミック容器に入れ、雰囲気置換できる電
気炉に入れ、真空脱気を行なった。真空度は10-1〜1
0-3Torrが望ましい。その後、N2等の不活性ガス
を100〜500cc/minの流速で導入し雰囲気置
換を行なった。
00cc/min)で所定の温度でPt粉末の熱処理を
行ない、それぞれ10、30、35、40、45、50
nmの結晶子を有する結晶質性Pt粉末を製造した。各
結晶子ごとに表1に記載の組成に従ってペースト材料を
調合し、セラミック三本ロールミルを用い混練を行ない
ペースト化した。
し、ジルコニア等のセラミックグリーンシートにスクリ
ーン印刷し、プレスを行ない、電極及び回路を作製し
た。また、前記導体用Ptペーストを前記セラミックグ
リーンシートにスクリーン印刷し、これを積層してプレ
スを行ない、ヒーターを作製した。焼成は共に、155
0℃〜1590℃で2時間保持し、できあがった製品の
構造欠陥等を調べた。結果を表2に示す。
による不良が認められず、電極の剥離も生じなかった。
しかし、結晶子が35nm未満(10、30nm)のも
のを用いた電極及びヒーターは発泡が認められ、剥離等
の不良が生じた。図1にPt粒子の結晶子と発泡率の関
係を示すが、30nmにおいて50%の発泡率を示した
が、35nm以上では0%を示した。
トを用いて作製したヒーターの表面及び断面を走査型電
子顕微鏡により観察を行なった(図2及び図3)。表面
を比較すると、結晶子が10nmのPt粒子を配合した
ペーストを用いた場合には粒子の成長が大きく粒界も鮮
明であったが、結晶子が35nmのものの場合には粒子
の成長は小さく粒界が不鮮明であった。断面を比較する
と、前者の場合はポアが大きく多数存在するが、後者の
場合はポアは小さく、数も少なくなることがわかった。
Pt粉末は、粒子の異常成長が抑制された粉末で、ペー
スト化における印刷性も問題なく導体を形成し、100
0℃以上での高温焼成においても発泡、剥離、収縮等の
構造欠陥を抑制することができる。従って、従来のアモ
ルファスPt粉末では防止できなかった不良を解決した
画期的なものである。
示すグラフである。
粉末を配合した本発明の導体用Ptペーストを用いて作
製したヒーターの表面の電子顕微鏡写真であり、焼成後
のセラミック材料(導体用Ptペースト)の組織を表わ
したものである(倍率×1000)。(b)前記ヒーターの
断面の電子顕微鏡写真であり、焼成後のセラミック材料
(導体用Ptペースト)の組織を表わしたものである
(倍率×1000)。
粉末を配合した比較品の導体用Ptペーストを用いて作
製したヒーターの表面の電子顕微鏡写真であり、焼成後
のセラミック材料(導体用Ptペースト)の組織を表わ
したものである(倍率×1000)。(b)前記ヒーターの
断面の電子顕微鏡写真であり、焼成後のセラミック材料
(導体用Ptペースト)の組織を表わしたものである
(倍率×1000)。
Claims (4)
- 【請求項1】アモルファス状のPt粉末が不活性なガス
雰囲気中かつ該Pt粉末同士が焼結をおこさない条件で
加熱された粉末であって結晶子径が35〜60nmの微
細結晶質から成ることを特徴とする微細結晶質Pt粉
末。 - 【請求項2】不活性かつPt粉末同士が焼結をおこさな
い条件でアモルファス状のPt粉末を350〜650℃
で、結晶子が35〜60nmになるまで加熱して結晶化
させて微細結晶質にすることを特徴とする微細結晶質P
t粉末を製造する方法。 - 【請求項3】有機ビヒクルに、アモルファス状のPt粉
末が不活性なガス雰囲気中かつ該Pt粉末同士が焼結を
おこさない条件で加熱された粉末であって結晶子が35
〜60nmの微細結晶質Pt粉末を所定量分散させてな
ることを特徴とする厚膜導体用Ptペースト。 - 【請求項4】前記微細結晶質Pt粉末が全重量の60〜
90重量%含有する請求項3記載の厚膜導体用Ptペー
スト。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5257551A JP2767538B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 微細結晶質Pt粉末、その製造方法及び厚膜導体用Ptペースト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5257551A JP2767538B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 微細結晶質Pt粉末、その製造方法及び厚膜導体用Ptペースト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0794012A JPH0794012A (ja) | 1995-04-07 |
JP2767538B2 true JP2767538B2 (ja) | 1998-06-18 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5257551A Expired - Lifetime JP2767538B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 微細結晶質Pt粉末、その製造方法及び厚膜導体用Ptペースト |
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JP2008261054A (ja) * | 2008-05-22 | 2008-10-30 | Murata Mfg Co Ltd | 金属粉末の熱処理方法 |
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JP2014023997A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | M Technique Co Ltd | 微粒子の製造方法 |
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-
1993
- 1993-09-22 JP JP5257551A patent/JP2767538B2/ja not_active Expired - Lifetime
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