JPH05124871A - Production of lead-containing ceramics - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To produce a compact of ceramics suppressing warpage in a sintering process, facilitating the scattering of a binder and reducing cracks as a defect. CONSTITUTION:When one or more compacts of lead-contg. ceramics are piled and sintered to produce a piled ceramic compact, a plate-shaped setter 1 is disposed at least on, under or between the piled compacts 2 before sintering. The setter has a compsn. contg. >=95wt.% MgO.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は鉛を含有するセラミック
スの製造方法に関し、特に鉛を含有するＰＺＴ（チタン
酸ジルコン酸鉛）、ＰＴ（チタン酸鉛）系セラミックス
等の成形体の焼成工程において、セラミックスに発生す
る反りを低減し、同時にバインダーの飛散を容易にし、
ワレ不良の少ない製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing lead-containing ceramics, and more particularly, in the step of firing a lead-containing PZT (lead zirconate titanate), PT (lead titanate) ceramics or the like. , Reduces the warpage that occurs in ceramics, and at the same time facilitates the scattering of the binder,
The present invention relates to a manufacturing method with few crack defects.

【０００２】[0002]

【従来の技術】板状のセラミックスからなる成形体を焼
成する場合に、一般に焼結体には反りが発生する。これ
を低減するためにセラミックスの成形体と同じ組成もし
くは、同様の物性を有する他の材質のセラミックスの板
を積み上げたセラミックス成形体の上下どちらか、もし
くは両方に配置していた。このセラミックス板はセッタ
ーと呼ばれているが、このセッターはラップ等によって
反りを極力少なくし、この面積度により焼成時のセラミ
ックスの成形体の反りを低減している。この成形体の反
り低減のメカニズムは次の通りである。上側に配置され
たセッターはその重量で、成形体が押さえつけられ、反
りが少なくなる。下側に配置されたセッターはセラミッ
クスが焼成時に高温下で柔らかくなり、成形体は自重で
セッターの面にそって変形することにより、成形体独自
の反りがなくなる。2. Description of the Related Art When a plate-shaped ceramic compact is fired, the sintered compact generally warps. In order to reduce this, the ceramics compacts are arranged above or below the ceramics compact, which has the same composition as that of the ceramics compact, or ceramic plates of other materials having the same physical properties are stacked, or both. This ceramic plate is called a setter, and this setter minimizes warpage by wrapping or the like, and this area degree reduces the warpage of the ceramic molded body during firing. The mechanism for reducing the warp of the molded body is as follows. The weight of the setter disposed on the upper side presses the molded body and reduces warpage. The ceramics of the setter disposed on the lower side become softer at high temperature during firing, and the molded body is deformed by its own weight along the surface of the setter, thereby eliminating the warp unique to the molded body.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のセラミック
スの成形体の製造方法では、成形体の反りは低減するこ
とができるが、同一組成のセッターとセラミックスが一
部焼結し、くっついてしまう問題があった。さらにバイ
ンダーを含有する成形体の上下をセッターで挟んでしま
うため、バインダーが飛散しにくくなり、一部残留した
バインダーによってセラミックスが還元されたり、特性
が低下したりする問題点があった。さらにセッターは焼
成工程において何度も使用するため、セッター自体に反
りが発生するようになるという問題があり、この問題の
解決のためにセッターの厚さはある程度厚くして、反り
を発生しにくくしていた。ところがこれに付随してセッ
ターの重量が重くなりすぎ、セラミックスの焼成過程に
おいてワレが発生するという問題点があった。In the above-mentioned conventional method for producing a molded body of ceramics, the warp of the molded body can be reduced, but the setter and ceramics having the same composition are partially sintered and stick to each other. was there. Further, since the upper and lower sides of the molded body containing the binder are sandwiched by the setters, the binder is less likely to scatter, and there is a problem that the ceramics are reduced by the partially remaining binder and the characteristics are deteriorated. Furthermore, since the setter is used many times in the firing process, there is a problem that the setter itself will warp, and in order to solve this problem, the thickness of the setter should be increased to some extent to prevent warping. Was. However, accompanying this, the setter becomes too heavy and cracks occur during the firing process of the ceramics.

【０００４】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたもので、セラミックスに焼結工程で発生
する反りを低減し、同時にバインダーの飛散を容易に
し、ワレ不良を少なくするセラミックスの成形体の製造
方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. In the present invention, the warp generated in the sintering step of the ceramic is reduced, and at the same time, the binder is easily scattered and crack defects are reduced. The object is to provide a method for producing a molded body.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、鉛を含
有するセラミックスの成形体を１枚以上積み上げて焼結
する工程を有するセラミックスの製造方法において、前
記焼結工程を、積み上げた前記成形体の上、下又は成形
体の間の少なくとも１個所に、板状のセッターを配置し
て行い、該セッターの組成はＭｇＯが９５重量％以上と
したことを特徴とする。また、前記セッターは表面粗さ
が５μm以上であり、気孔率が５％以上であることが好
ましい。セラミックスの前記成形体は、内部電極を有す
る積層体に好適に適用できる。The gist of the present invention is to provide a ceramics manufacturing method including a step of stacking one or more lead-containing ceramic compacts and sintering them. A plate-shaped setter is disposed at at least one place on or under the molded body or between the molded bodies, and the composition of the setter is characterized in that MgO is 95% by weight or more. The setter preferably has a surface roughness of 5 μm or more and a porosity of 5% or more. The molded body of ceramics can be suitably applied to a laminated body having internal electrodes.

【０００６】[0006]

【作用】本発明は、上記のようにＰｂＯと反応しにくい
ＭｇＯをセッターの主成分とすることにより、鉛を含有
するセラミックスとの反応を抑えることができる。セッ
ター内に空孔（ポア）を形成することにより、焼成過程
においてセラミックスの成形体に含まれる有機バインダ
ーの分解ガスがポアを通って飛散することが可能とな
る。また、多孔質のセッターにすることにより、セッタ
ーの密度は小さくなりセッターの重量は低減でき、反り
を低減できる。これによりセラミックスの成形体の焼成
時に成形体にかかる加重を低減し、ワレを低減すること
ができる。また、セラミックスの成形体に生じる反りを
低減できる。In the present invention, the reaction with the ceramic containing lead can be suppressed by using MgO, which is difficult to react with PbO, as the main component of the setter as described above. By forming pores (pores) in the setter, the decomposition gas of the organic binder contained in the ceramic compact can be scattered through the pores during the firing process. Further, by using a porous setter, the density of the setter can be reduced, the weight of the setter can be reduced, and the warp can be reduced. This makes it possible to reduce the load applied to the molded body during firing of the ceramic molded body and reduce cracking. In addition, it is possible to reduce the warpage that occurs in the ceramic molded body.

【０００７】[0007]

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
ＰＺＴ系圧電体セラミックスを成形し焼成する製造工程
に適用した例で説明する。先ず、セッターを、鉛を含有
するセラミックスの製造工程を示す図１に従って作製す
る。ＭｇＯの粉末にＡｌ₂ Ｏ₃ を２．０ｗｔ％添加し湿
式混合した（工程ａ）。均一に混合された粉末を１００
０℃で仮焼し（工程ｂ）、仮焼粉末とポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）系のバインダーをＭｇＯの仮焼粉末に対
して３ｗｔ％と、粒度５０μｍのポリメタアクリル酸メ
チル（ＰＭＭＡ）をＭｇＯの仮焼粉末に対し７ｗｔ％加
えボールミルで湿式混合した（工程ｃ）。混合したスラ
リーはスプレードライヤーによって乾燥・造粒した（工
程ｄ）。得られたスプレー粉末をプレス成形によって薄
板状に成形した（工程ｅ）。成形圧力は１ton/ cm²、外
形寸法は３５mm×３５mm×厚さ２．５mmである。この成
形体を電気炉中で１２５０℃の温度で焼成し（工程
ｆ）、気孔率３０％の多孔質焼結体を作製した。この多
孔質焼結体をセッターとして使うために、＃４００の研
磨粉を用いてラップし平面度を出した。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.
An example applied to a manufacturing process of molding and firing PZT-based piezoelectric ceramics will be described. First, a setter is manufactured according to FIG. 1 showing a manufacturing process of a ceramic containing lead. 2.0 wt% of Al ₂ O ₃ was added to MgO powder and wet-mixed (step a). 100 evenly mixed powders
Calcination at 0 ° C. (step b), calcination powder and polyvinyl alcohol (PVA) -based binder at 3 wt% with respect to calcination powder of MgO, and polymethylmethacrylate (PMMA) with particle size of 50 μm of MgO. 7 wt% was added to the calcined powder and wet-mixed with a ball mill (step c). The mixed slurry was dried and granulated with a spray dryer (step d). The obtained spray powder was formed into a thin plate by press molding (step e). The molding pressure is 1 ton / cm ² , and the external dimensions are 35 mm × 35 mm × thickness 2.5 mm. This compact was fired in an electric furnace at a temperature of 1250 ° C. (step f) to produce a porous sintered body having a porosity of 30%. In order to use this porous sintered body as a setter, lapping was performed using # 400 polishing powder to obtain flatness.

【０００８】次いで、鉛を含有するセラミックスを図１
に示す工程に従って製造する。焼成しようとするＰＺＴ
は、Ｐｂ（Ｔｉ_0.48Ｚｒ_0.52）Ｏ₃ ＋１．０ｗｔ％Ｎｂ
₂ Ｏ₅ で表される組成である。このＰＺＴの組成になる
ように、ＰｂＯ，ＴｉＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，Ｎｂ₂ Ｏ₅ を秤
量して混合し（工程ａ）、仮焼する（工程ｂ）。この仮
焼粉末に、有機バインダーとしてＰＶＡを５ｗｔ％混合
し（工程ｃ）、造粒し（工程ｄ）、１ton/ cm²の圧力で
プレス成形を行い（工程ｅ）、２５mm×２５mm×厚さ
０．８mmの寸法の成形体を作製する。この成形体を焼成
した（工程ｆ）。本焼成は、図２に示すように、成形体
１の上下に上記多孔質のセッター２，２を配置して１２
００℃で行った。こうして得られた焼成体についてワレ
不良率、電気機械結合係数（Ｋｐ）（％）、誘電率につ
いて試験した結果を表１に示した。なお、従来例とし
て、焼成しようとするＰＺＴと同一組成のセッターを用
いて焼成した結果も表１のｇ，ｈ欄に合わせて示した。Next, a ceramic containing lead is shown in FIG.
It is manufactured according to the steps shown in. PZT about to bake
Is Pb (Ti _0.48 Zr _0.52 ) O ₃ +1.0 wt% Nb
It is a composition represented by ₂ O ₅ . PbO, TiO ₂ , ZrO ₂ , and Nb ₂ O ₅ are weighed and mixed so as to have the composition of PZT (step a) and calcined (step b). This calcination powder is mixed with 5 wt% of PVA as an organic binder (step c), granulated (step d) and press-molded at a pressure of 1 ton / cm ² (step e), 25 mm × 25 mm × thickness A molded body with a size of 0.8 mm is produced. This molded body was fired (step f). As shown in FIG. 2, the main firing is performed by arranging the porous setters 2 and 2 above and below the molded body 1 and
It was carried out at 00 ° C. Table 1 shows the test results of the cracked defect rate, electromechanical coupling coefficient (Kp) (%), and dielectric constant of the fired body thus obtained. As a conventional example, the results of firing using a setter having the same composition as the PZT to be fired are also shown in columns g and h of Table 1.

【０００９】[0009]

【表１】 [Table 1]

【００１０】なお、上記実施例では圧電体であるＰＺＴ
系で説明したが、ＰＺＴ系以外の圧電体、圧電体以外の
誘電体や、絶縁体、又は磁性体その他の構造用セラミッ
クス等で鉛を含有するセラミックスに適用することがで
きる。また、ポアをセッター中に形成する方法は、樹脂
の粉末を混合する上記実施例に限られず、有機バインダ
ーの混合比を多くしたり、発泡性の薬剤を混合して成形
する等の方法でもよい。また、成形方法も実施例ではス
プレードライヤーによる造粒粉をプレスする例を示した
が、ドクターブレード法や引き上げ成形法等のシート工
法、押し出し成形やインジェクション成形、鋳込み成形
等の成形方法において、上記の焼成後空孔を作る物質を
混入させてもよい。さらに、空孔を作る混入物質は、実
施例ではスラリー中に混合して造粒したが、造粒粉に乾
式で樹脂粉を混合する工法をとってもよい。また、上記
実施例では単板のセラミックスで説明したが、内部電極
を含む積層体では特にバインダーが飛散しにくく、バイ
ンダーの残留が問題になる場合が多いが、本発明に係る
製造方法は積層セラミックスの焼成においても有効であ
ることは勿論である。In the above embodiment, PZT, which is a piezoelectric material, is used.
Although it has been described with respect to the system, it can be applied to a ceramic containing lead such as a piezoelectric material other than the PZT system, a dielectric material other than the piezoelectric material, an insulator, a magnetic material, and other structural ceramics. Further, the method of forming the pores in the setter is not limited to the above-described example in which the resin powder is mixed, and the method of increasing the mixing ratio of the organic binder, mixing the foaming agent and molding may be used. .. Further, the molding method also shows an example of pressing the granulated powder with a spray dryer in the examples, but the sheet construction method such as the doctor blade method and the pull-up molding method, the extrusion molding, the injection molding, the molding method such as the casting molding, the above, A substance that forms pores after firing may be mixed. Further, in the examples, the contaminants forming the pores are mixed in the slurry and granulated, but a method of mixing the granulated powder with the resin powder in a dry manner may be adopted. In the above examples, the single-plate ceramics are explained. However, in a laminated body including internal electrodes, the binder does not easily scatter and the binder remains often a problem. However, the production method according to the present invention is a laminated ceramics. Needless to say, it is also effective in firing.

【００１１】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、セッターの材質をＰｂ
Ｏとの反応が極めて少ないＭｇＯを主成分とすることに
より、焼結しようとする成形体からのＰｂＯの拡散が少
なく、セッターとの焼結によるくっつきをなくすことが
できる。また、本発明により焼成すれば、バインダーの
分解ガスがスムーズにポアを通じて飛散するため、焼成
したセラミックスは、バインダーの残留にともなうセラ
ミックスの劣化や還元は全くなくなる。またセッターの
重量の低減に伴い、セラミックスのワレ不良もなくすこ
とができる。According to the present invention, the material of the setter is Pb.
By using MgO as a main component, which reacts very little with O, diffusion of PbO from a compact to be sintered is small, and sticking due to sintering with a setter can be eliminated. In addition, when fired according to the present invention, the decomposed gas of the binder is smoothly scattered through the pores, so that the fired ceramic does not undergo deterioration or reduction of the ceramic due to the residual binder. Further, as the weight of the setter is reduced, cracking defects of the ceramic can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明における鉛含有セラミックスの製造方法
の工程を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating steps of a method for producing a lead-containing ceramic according to the present invention.

【図２】上記製造方法の内の焼成工程を説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating a firing step in the manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 成形体 ２ セッター 1 molded body 2 setter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 玉依 京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会 社村田製作所内 (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会 社村田製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tamayori Matsuura 2 26-10 Tenjin Tenjin, Nagaokakyo, Kyoto Stock company Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Innovator Yasunobu Yoneda 2 26-10 Tenjin, Nagaokakyo, Kyoto Murata Manufacturing Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 鉛を含有するセラミックスの成形体を１
枚以上積み上げて焼結する工程を有するセラミックスの
製造方法において、前記焼結工程を、積み上げた前記成
形体の上、下又は成形体の間の少なくとも１個所に、板
状のセッターを配置して行い、該セッターの組成はＭｇ
Ｏが９５重量％以上としたことを特徴とする鉛を含有す
るセラミックスの製造方法。1. A molded body of ceramics containing lead
In the method for producing a ceramic having a step of stacking and sintering one or more sheets, the sintering step is performed by disposing a plate-shaped setter on at least one position above, below or between the stacked compacts. The composition of the setter is Mg
A method for producing a ceramic containing lead, characterized in that O is 95% by weight or more. 【請求項２】 鉛を含有する前記セラミックスは、内部
電極を有する積層体であることを特徴とする請求項１記
載の鉛を含有するセラミックスの製造方法。2. The method for producing a ceramic containing lead according to claim 1, wherein the ceramic containing lead is a laminate having internal electrodes. 【請求項３】 前記セッターの表面粗さが５μm 以上で
ある請求項１または請求項２記載の鉛を含有するセラミ
ックスの製造方法。3. The method for producing a ceramic containing lead according to claim 1, wherein the surface roughness of the setter is 5 μm or more. 【請求項４】 前記セッターは５％以上の気孔率である
請求項１または請求項２記載の鉛を含有するセラミック
スの製造方法。4. The method for producing a ceramic containing lead according to claim 1, wherein the setter has a porosity of 5% or more.