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Zn2SiO4セラミックス及びその製造方法 新技術説明会

国内特許コード P10A015585
整理番号 DP1202
掲載日 2010年7月16日
出願番号 特願2008-069149
公開番号 特開2009-221068
登録番号 特許第5234920号
出願日 平成20年3月18日(2008.3.18)
公開日 平成21年10月1日(2009.10.1)
登録日 平成25年4月5日(2013.4.5)
発明者
  • 吉門 進三
  • 澤 佐幸
  • 高田 雅之
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 Zn2SiO4セラミックス及びその製造方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】本発明は、低温焼成で製造することができ、高い相対密度や硬度、並びに高い品質係数(高いQ値又は低いtanδ値)を有するZn2SiO4セラミックス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】酸化亜鉛(ZnO)粒子と二酸化珪素(SiO2)粒子を2:1のモル比で配合したものに10mol%未満の一定量の酸化ビスマス(Bi23)粒子を添加し、湿式混合する(ステップS1)。ステップS1で得た混合物を仮焼成する(ステップS2)。ステップS2で得た仮焼成物を粉砕する(ステップS3)。ステップS3で得た粉砕物を加圧成形する(ステップS4)。ステップS4で得た成形物を本焼成することによりZn2SiO4セラミックスを形成する(ステップS5)。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、移動体通信や衛星通信等に見られるように高度情報化社会の進展は目覚ましく、この高度情報化社会を支えるキーマテリアルであるマイクロ波材料の開発が進められている。
マイクロ波材料として、例えばウィレマイト鉱と同じ組成で高い品質係数(Q値)を持つZn2SiO4が注目され、その製造方法が既に提案されている。(例えば、非特許文献1参照)



この製造方法は、酸化亜鉛(ZnO)粒子と二酸化珪素(SiO2)粒子を配合したものに、5~15重量%の酸化チタン(TiO)を添加し混合して、1280℃~1340℃の温度で焼成するものである。



しかしながら、この従来の製造方法おいては、1280℃以上の高温で焼成する必要がある上、再現性が低く、結果として製造コストが高くなるという問題点があった。
また、この製造方法によるZn2SiO4セラミックスは、1300℃という高温で焼成しても相対密度がせいぜい97%であり、この製造方法によってこれ以上の高密度(あるいは高硬度)を有するZn2SiO4セラミックスを製造することは難しかった。

【非特許文献1】Yiping Guo, Hitoshi Ohsato, Ken-ichi Kakimoto,「Characterization and dielectric behavior of willemite and TiO2-doped willemite ceramics at millimeter-wave frequency」, Journal of the European Ceramic Society, 2006, 第26巻, p.1827-1830

産業上の利用分野


本発明は、Zn2SiO4セラミックス及びその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
(a)酸化亜鉛(ZnO)粒子と二酸化珪素(SiO2)粒子を2:1のモル比で配合したものに10mol%未満の一定量の酸化ビスマス(Bi23)粒子及び10mol%未満の一定量の塩化コバルト(CoCl2)粒子を添加し、湿式混合するステップと、
(b)前記ステップ(a)で得た混合物を空気中で500℃~1100℃の温度で仮焼成するステップと、
(c)前記ステップ(b)で得た仮焼成物を粉砕するステップと、
(d)前記ステップ(c)で得た粉砕物を加圧成形するステップと、
(e)前記ステップ(d)で得た成形物を空気中で1100℃~1250℃の温度で本焼成することによりZn2SiO4セラミックスを形成するステップと、を有していることを特徴とするZn2SiO4セラミックスの製造方法。

【請求項2】
前記ステップ(a)において、平均粒径が100nm以下の前記二酸化珪素(SiO2)粒子を用いることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。

【請求項3】
前記ステップ(a)において、前記湿式混合を、水又はエタノールを使用して行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の製造方法。

【請求項4】
前記ステップ(e)において、前記本焼成を、空気中で1100℃~1200℃の温度で1時間~20時間焼成した後、さらに1200℃以上の温度で1時間~80時間焼成することによって行うことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の製造方法。

【請求項5】
請求項1に記載の製造方法によって製造され、90%以上の相対密度を有するとともに、5.0GPa以上の硬度を有し、さらに、1.0kHz以上の周波数において、1.0以上のQ値を有することを特徴とするZn2SiO4セラミックス。

【請求項6】
1.0kHz以上の周波数において、5.0以上の比誘電率を有することを特徴とする請求項5に記載のZn2SiO4セラミックス。
産業区分
  • 窯業
  • 絶縁材料
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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