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ジルコニア粉末、および該ジルコニア粉末を用いて得られるチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法

国内特許コード P07A010534
整理番号 P05-1
掲載日 2007年9月14日
出願番号 特願2005-184855
公開番号 特開2007-001821
登録番号 特許第4774511号
出願日 平成17年6月24日(2005.6.24)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
登録日 平成23年7月8日(2011.7.8)
発明者
  • 武田 博明
  • 塩嵜 忠
出願人
  • 学校法人奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 ジルコニア粉末、および該ジルコニア粉末を用いて得られるチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法
発明の概要

【課題】 非鉛系でかつ比較的高温のキュリー温度における良好なPTCR特性を有するチタン酸バリウム系磁器組成物の製造に用いられるジルコニア粉末、該ジルコニア粉末を用いて得られるチタン酸バリウム系半導体磁器組成物およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 ZrO2を主成分とし、Zr3Oを1~50mol%の範囲内で含有するジルコニア粉末、および該ジルコニア粉末を用いたチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法であって、Ba1-2x(BiM)xTiO3(但し、0≦x<0.35、MはKおよび/またはNaである)を含む母体と該ジルコニア粉末とを接触させた状態で、温度1200~1400℃、酸素分圧0.05~1.0、加熱時間0.5~10時間の範囲内に設定して該母体の焼成および半導体化を行なう熱処理工程を含むチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法に関する。
【選択図】 図3

従来技術、競合技術の概要


自己制御型ヒーター、温度検出器、過電流保護素子等において使用されるPTCR(抵抗の正の温度係数)素子としてはチタン酸バリウム(BaTiO3)を基本組成とするセラミックスが広く採用されている。チタン酸バリウム系のセラミックスはキュリー温度付近でPTCR特性を示す。ヒーター等、PTCR素子を使用する装置の動作温度が130℃を超えるような場合には、キュリー温度が高く、所望される動作温度における良好なPTCR特性が得られる点で、チタン酸バリウムとチタン酸鉛(PbTiO3)との固溶体が好ましく使用されている。



たとえば、特許文献1には、Bi4Ti312で表される組成において、Tiの一部がNbで置換されている半導体化ビスマス層状構造酸化物が提案されている。特許文献2には、(Ba1-xPbx)TiO3(0≦x<1)を母体とし、半導体化剤および酸化ホウ素を添加したチタン酸バリウム鉛系半導体磁器組成物が提案されている。特許文献3には、(Ba1-xPbx)TiO3(0≦x<1)を母体とし、半導体化剤、酸化ゲルマニウムを添加し、さらにPbOを母体に対して過剰に添加したチタン酸バリウム鉛系半導体磁器組成物が提案されている。特許文献4には、絶縁体材料に、溶融によって体積減少する金属および/または合金の少なくとも一種を分散した複合材料が提案されている。特許文献5には、(Ba1-xPbx)TiO3(0≦x<1)を母体とし、半導体化剤、酸化ホウ素を添加し、さらにPbOを母体に対して過剰に添加したチタン酸バリウム鉛系半導体磁器組成物が提案されている。特許文献6には、Cを主成分とする非晶質体に、溶融によって体積減少する平均粒径0.5~500μmの金属および/または合金の少なくとも一種を10~90重量%分散した複合材料が提案されている。特許文献7には、高分子化合物に、溶融によって体積減少する平均粒子径0.5~500μmの金属および/または合金の少なくとも一種を10~90重量%分散した複合材料が提案されている。特許文献8には、(Ba1-xPbx)TiO3(0≦x<1)を母体とし、半導体化剤、および軟化点が950℃以下のガラス物質を添加するチタン酸バリウム鉛系半導体磁器組成物が提案されている。



しかし、特許文献1~8に提案される材料はいずれも鉛系を想定したものであり、環境への負荷が大きいという問題がある。



一方、非鉛系のPTCR素子を得るための方法としては、特許文献9に、チタン酸バリウムのバリウムの一部をビスマス-ナトリウムで置換したBa1-2x(BiNa)xTiO3(0<x≦0.15)に、ニオブ、タンタルまたは希土類金属のいずれか一種以上を加えて窒素中で焼結した後、酸化性雰囲気下で熱処理したチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法が提案されている。この方法によれば、鉛を用いることなく比較的高いキュリー温度を得ることが可能であるが、焼成時に2回の熱処理工程が必要であることから、製造効率の点では改善の余地がある。



特許文献10には、Na0.5-xBi2.5+x/3Ta29(但し、-0.05≦x≦0.15)で表される圧電材料が提案されているが、高温の動作温度におけるPTCR特性をさらに向上させることが望まれている。

【特許文献1】特開平6-163204号公報

【特許文献2】特開平11-12030号公報

【特許文献3】特開平11-12031号公報

【特許文献4】特開平11-111507号公報

【特許文献5】特開平11-12033号公報

【特許文献6】特開2000-40601号公報

【特許文献7】特開2000-63687号公報

【特許文献8】特開2001-328862号公報

【特許文献9】特開昭56-169301号公報

【特許文献10】特開2003-277148号公報

産業上の利用分野


本発明は、非鉛系でかつ良好なPTCR特性を有するチタン酸バリウム系半導体磁器組成物を製造効率良く得ることを可能とするジルコニア粉末、該ジルコニア粉末を用いて得られるチタン酸バリウム系半導体磁器組成物およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造における半導体化剤として用いられ、ZrO2を主成分とし、かつZr3Oを1~50mol%の範囲内で含有してなるジルコニア粉末。

【請求項2】
ZrO2を主成分とし、かつZr3Oを1~50mol%の範囲内で含有してなるジルコニア粉末を用いたチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法であって、
Ba1-2x(BiM)xTiO3(但し、0≦x<0.35、MはKおよび/またはNaである)を含む母体と、前記ジルコニア粉末とを接触させた状態で、温度を1200~1400℃の範囲内、酸素分圧を0.05~1.0の範囲内、加熱時間を0.5~10時間の範囲内に設定して前記母体の焼成および半導体化を行なう熱処理工程を含む、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法。

【請求項3】
前記母体は、前記Ba1-2x(BiM)xTiO3に、Nb、Ta、希土類元素から選択される1種以上が添加されてなる、請求項2に記載のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の製造方法。
産業区分
  • 窯業
  • 絶縁材料
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005184855thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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