陶瓷及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷及其制造方法。本发明专利技术提供了一种烧成后的尺寸变化率小、具有高精度的形状和尺寸、且可充分发挥无机功能性材料粒子特性的陶瓷。所述陶瓷由无机功能性材料粒子１和复合氧化物粒子２组成。所述复合氧化物堵塞在无机功能性材料粒子之间，焙烧时，和与其外周接触的所述无机功能性材料粒子１起烧结反应，由氧化的金属粒子和无机化合物形成。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于各种电子部件中的。以往，陶瓷按下述方法制造。首先，将陶瓷的原料粉末用有机粘结剂粘结成型，接着焙烧该模制品得到陶瓷。然而，如上制得的陶瓷，在其上述的焙烧过程中模制品多少总会产生收缩，而很难得到具高精度的形状和尺寸的陶瓷。因此，在上述焙烧之后，为使上述陶瓷具有所需形状和尺寸，就有必要对该陶瓷进行切削或研磨等加工，处理。但是，因经焙烧的陶瓷非常坚硬，作上述切削或研磨加工就会使成本增加。于是，有人公开了一种具高精度的形状和尺寸的陶瓷，该陶瓷基本上消除了焙烧中产生的收缩，而无须进行如上所述的切削加工处理(参照特开平1-317157号公报)。上述陶瓷用反应烧结法制造。例如，混合绝缘性和热传导性材料的氧化铝粉末和金属钛粉末，接着，将该混合物置于金属模中成型，然后，从金属模中取出该模制品，在氮气氛中焙烧制得。该陶瓷的结构特征为，所述陶瓷系在焙烧过程中，将生成自上述金属钛粉末的氮化钛粘结上述氧化铝粉末而成的反应烧结体。该现有的陶瓷因上述金属Ti粉末和氮气反应而产生膨胀，所以可将焙烧中产生的模制品的收缩抑止在极小程度;又因该陶瓷系用低电介质材料的氮化钛粘结的，故可获得介电系数较低的氧化铝质陶瓷。然而，该根据已有技术得到的陶瓷，须使与金属粒子反应的反应性气体通过模制品中的气孔由外部供给至模制品内部，结果，为使在陶瓷中生成约15-20%的大量气孔，损坏了机械强度及无机功能性材料的粒子所具有的特性，这是反应烧结法所特有的问题。另外，还有这样的问题由于是在氮气氛中进行焙烧，对氮浓度进行控制及焙烧温度升高，则从降低制造成本的观点来说，都是不利的。通常人们知道，在陶瓷中，焙烧后的气孔率越低，则越能发挥陶瓷本来的功能。即，当陶瓷为由氧化铝构成的场合，其导热系数变好;当陶瓷为磁性材料时，其磁饱和性能改善;当陶瓷为电介质材料时，其介电常数增大。不过，气孔率在15-20%尚不能说充分。现有技术中，正是利用这一点，使金属粉末在氮气氛中反应烧结，作成氮化金属，以制取导热系数大的导热体。但是，此时，从成本上来说，这种方法是不利的。本专利技术解决了上述课题。本专利技术的目的在于提供一种高尺寸精度的，该陶瓷可最大限度地发挥无机功能性材料的粒子的特性，赋予反应生成物的功能;同时，可将烧成中的成型体(坯件)的收缩抑止在极小的范围，并将气孔率抑止在更小的程度。为达到上述目的，本专利技术涉及一种陶瓷，该陶瓷由无机功能性材料的粒子和复合氧化物粒子构成。该复合氧化物粒子系由至少二种以上的金属粒子组成的混合物或含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物粒子的混合物在焙烧时产生膨胀的同时，发生化学反应而形成的。又，本专利技术的陶瓷的制造方法由;将无机功能性材料粉末与由至少二种以上的金属粒子组成的混合物，或者与含有至少一种以上的金属粒子组成的混合物，或者与含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物粒子的混合粉末混合的第一工序;将在上述第一工序所得的混合物成形的第二工序，及焙烧在上述第二工序所得的成型体(坯件)的第三工序组成。根据上述步骤所得到的陶瓷，其由焙烧产生的尺寸变化率小，具有高精度的形状和尺寸，且在具充分的机械强度和作为无机功能性材料粒子的特性之外，还具有作为复合氧化物的各种特性。究其原因，即因为在焙烧中，金属粒子与从外部供给的氧作化学反应而形成氧化物，该氧化物在逐渐填埋了成形体(坯件)中的空隙的同时，与无机化合物进行化学反应，边形成一种复合氧化物，边填埋外部氧通过的气孔，从而显著减少气孔率。附图说明图1为显示本专利技术的一个实施例中的平板状陶瓷的内部结构的放大图，图2所示为本专利技术的一个实施例中的平板状陶瓷在焙烧前的内部结构放大图。实施专利技术的最佳形态实施例1以下，参照附图，说明本专利技术的实施例。图1所示为作为本专利技术的一个实施例的平板状陶瓷的内部结构的放大图。该陶瓷由无机功能性材料粒子1和位于该些无数的无机功能性材料粒子1之间的复合氧化物粒子2构成。如图2所示，由将含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物粒子的混合物2a混合于无机功能性材料粉末1a时，烧成，如图1所示地，在无机功能性材料粒子1之间形成复合氧化物粒子2。图中，3表示气孔。又，本专利技术的陶瓷的制造方法具有如下的三个工序。为形成复合氧化物2，如图2所示，将形成复合氧化物所需的至少由二种以上的金属粒子组成的混合物，或含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物的粒子的混合物2a混合于无机功能性材料粉末1a中的第一工序;使在该第一工序中所得的混合物成形的第二工序;及使在该第二工序中所得的成型品在升温过程中发生氧化反应及化学反应，同时进行焙烧的第三工序。另外，根据成型品的形状，也可在第二工序中，使用挤出成型、压缩成型等已知的一般成型方法，形成粒化粉。在本实施例中，一个很大的特征在第一工序中，为制造无机功能性材料粒子2，使至少由二种以上的金属粒子组成的混合物或使含有至少一种金属粒子的无机化合物粒子的混合物2a处于图2所示位置，并焙烧。即，这样的话，金属粒子因第三工序中的焙烧而与外部雾围中的氧结合并膨胀，无机功能性材料粒子1之间难以发生收缩。另外由于，该氧化的金属粒子在与无机化合物粒子作化学反应而膨胀的同时，形成复合氧化物，不仅在无机功能性材料粒子1之间难以发生收缩，且堵塞氧气通过的气孔，使气孔率减至更小。这里所用的金属粒子是可因氧化反应而导致体积膨胀的材料，特别理想的是Al，Si，Ti，Mn，Fe，Co，Ni，Cn，Mo，W，Cr，Zn。另外，这里所用的无机化合物粒子为与氧化的金属粒子起化学反应后，可形成复合氧化物而作体积膨胀的粒子，特别理想的是LiO2，B2O3，MgO，MgCO3，Al2O3，SiO2，SiO，CaO，CaCO3，TiO，Ti2O3，TiO2，V2O3，V2O4，V2O5，MnO，MnO2，FeO，Fe2O3，Fe3O4，CoO，Co3O4，NiO，NiO2，CuO，Cu2O，ZnO，SrO，SrCO3，NbO，NbO2，Nb2O5，BaO，BaO2，Ta2O5，GeO2，Ga2O3，Y2O3，Ag2O。由选择二种以上的上述金属粒子和上述无机化合物粒子，可使无机功能性材料具有复合氧化物的功能特性。例如，选择Al和Si生成复合氧化物，即可赋予无机功能性材料以Si2Al6O13富铝红柱石所具有的低介电常数的特性。另外，也有在该复合氧化物与无机功能性材料粉末1a烧结的同时，如图1所示，无机功能性材料粒子1之间发生烧结的情况。然而，如图2所示，因至少由二种以上的金属粒子组成的混合物，或含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物粒子的混合物2a处在无机功能性材料粒子1之间的大空隙中，就整体而言，无机功能性材料粒子1和复合氧化物2发生烧结，由此而防止了收缩的产生。另外，既便无机功能性材料粉末与至少由二种以上的金属粒子组成的混合物，或与含有至少一种以上的金属粒子的无机化合物粒子粉末的混合物互相起化学反应后，形成一部分多种的复合氧化物，也不会对本专利技术的陶瓷特性产生大影响。下面，就具体的实施例作一说明。本专利技术的实施例1中的陶瓷由作为无机功能性材料粒子1的氧化铝粒子，和作为复合氧化物的粒子2、位于这些氧化铝粒子间的Mg2Al4SiO10系假蓝宝石复合氧化物粒子构成，该陶瓷系将Al粒子和Si粒子、MgO粒子的混合粉末混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷，由无机功能性材料粒子和复合氧化物和粒子构成，所述复合氧化物粒子系由至少二种以上的金属粒子组成的混合物或含有一种以上的金属粒子的无机化合物粒子的混合物在焙烧时发生膨胀并同时产生化学反应而形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：犬敦，原田真二，御堂勇治，东条正，富冈聪志，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]