负热膨胀材料及其制造方法技术

一种负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包含M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负热膨胀材料及其制造方法
本专利技术涉及负热膨胀材料及其制造方法，特别涉及包含MxSryBazZn2Si2O7(其中，M为Na、Ca中的任意一种以上)的负热膨胀材料及其制造方法。
技术介绍
为了消除在异种材料之间由热膨胀率的差异引起的不良情况，正在进行为了在保持原本的特性的同时弥补该差异而添加的负热膨胀材料的研究和开发。作为负热膨胀材料，已知锆酸钨(ZrW2O8)，由于在宽的温度范围(-272℃～777℃)内表现出负热膨胀特性，因此对其进行了广泛的研究。但是，由于ZrW2O8的材料成本高，因此存在使用受到约束的问题。作为其它负热膨胀材料，在专利文献1中公开了包含Ba1-xSrxZn2Si2O7的材料体系。该材料体系的负热膨胀率为-5(ppm/K)～-10(ppm/K)，具有与原来已知的负热膨胀材料相比并不低的热膨胀率，并且材料成本比ZrW2O8低。然而，至今还没有报道其工业应用，另外，也没有关于相图、端员组分(端組成)的晶系的详细报道。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2018/0201539号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的问题对包含Ba1-xSrxZn2Si2O7的材料体系进行了研究，结果可知，该化合物的端员组分在室温下表现出具有正热膨胀率的晶相(单斜晶)，但是在某温度下发生相变，以高温相(斜方晶)表现出负热膨胀特性。此外，可以说该材料为通过用另一种碱金属、碱土金属置换端员组分化合物的碱土金属位点(Sr→Ba、Ba→Sr)而在室温附近能够表现出端员组分的高温相的实用的材料。但是，由于包含重金属碱土金属元素，因此存在比重容易变大、在对负热膨胀材料进行复合(添加到材料中等)时容易沉降的问题。另外，该晶系含有Ba氧化物作为含有元素，含有Ba氧化物的材料需要被标示为有毒物质，因此从使用者的角度考虑存在使用上的担忧。因此，要求尽量减少Ba量的氧化物材料。本申请是鉴于上述问题而完成的，其课题在于提供低比重的负热膨胀材料，还提供Ba量少的负热膨胀材料。用于解决问题的手段本专利技术人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，即使将Ba1-xSrxZn2Si2O7的碱土金属的位点置换为离子半径小的Ca或/和Na，也能够得到具有负热膨胀特性的晶相(斜方晶)，从而完成了本专利技术。即，本申请的主旨如下所述。1)一种负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包含MxSryBazZn2Si2O7(其中，M为Na、Ca中的任意一种以上，x+y+z＝1，0＜x≤0.5，0.3＜z＜1.0)，并且表现出负膨胀特性的斜方晶结构的主晶相的XRD峰强度INTR与背景强度IBG满足INTE/IBG＞15的关系。2)如上述1)所述的负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的热膨胀率为-5ppm/K以下。3)如上述1)或2)所述的负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的比重小于4.2g/cm3。4)如上述1)～3)中任一项所述的负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的中值粒径D50为5μm以上且90μm以下。5)一种负热膨胀材料的制造方法，其为上述1)～4)中任一项所述的负热膨胀材料的制造方法，其特征在于，将BaCO3粉末、SrCO3粉末、CaCO3粉末、Na2CO3、ZnO2粉末、SiO2粉末混合，并在1050℃～1250℃下对混合粉末进行烧结。专利技术效果根据本专利技术，能够提供低比重的负热膨胀材料，还能够提供Ba量少的负热膨胀材料。由此，能够缓和在对负热膨胀材料进行复合时容易沉降的问题。另外，通过减少被指定为有毒物质的Ba的量而使其成为容易处理的材料。此外，与以往已知的作为负热膨胀材料的锆酸钨(ZrW2O8)相比，能够减少材料成本。具体实施方式本专利技术的实施方式的负热膨胀材料的特征在于，所述负热膨胀材料包含MxSryBazZn2Si2O7(其中，M为Na、Ca中的任意一种以上，x+y+z＝1，0＜x≤0.5，0.3＜z＜1.0)。Na、Ca的离子半径分别为116pm、114pm，小于Ba(149pm)、Sr(132pm)的半径，通过以规定的比率置换Ba、Sr，能够得到具有负热膨胀特性的晶相(斜方晶)。由此，还能够降低比重。另外，认为除了Ca、Na以外，K(钾)、Mg(镁)作为置换元素也能够得到同样的效果。另外，本专利技术的实施方式的负膨胀材料的表现出负膨胀特性的斜方晶结构的主晶相的XRD峰强度INTR与背景强度IBG满足INTE/IBG＞15的关系。在此，如下定义表现出负膨胀特性的斜方晶结构的主晶相的XRD峰强度INTE(NTE：负热膨胀)、背景强度IBG(BG：背景)。INTE：在26.0°≤2θ≤28.0°的范围内的XRD峰强度IBG：在10.0°≤2θ＜12.0°的范围内的XRD平均强度在上述组成中，0＜x≤0.5、x+y+z＝1、0.3＜z＜1.0。关于作为Na、Ca的含有比的x，当x为0时、即像现有技术那样仅包含Ba、Sr时，比重变大，另一方面，当x大于0.5时，无法保持具有负热膨胀特性的晶相(斜方晶)。另外，关于作为Ba的含有比的z，当z小于0.3或z大于0.9时，无法保持具有负热膨胀特性的晶相(斜方晶)。另外，本专利技术的实施方式的负热膨胀材料的热膨胀率优选为-5ppm/K以下。大部分的物质具有正热膨胀，但是由于负热膨胀材料具有体积随着温度升高而收缩的特别的性质，因此通过将两者复合来控制热膨胀率，能够抑制伴随温度变化的应变等。如果热膨胀率为-5ppm/K以下，则能够充分避免由这样的热膨胀引起的不良情况。另外，本专利技术的实施方式的负热膨胀材料的比重优选小于4.2g/cm3。负热膨胀材料通过与树脂等混炼而进行复合，此时存在负热膨胀材料容易在树脂中沉降的问题。但是，通过将比重大的Ba或Sr的一部分置换为Na、Ca中的任意一种以上，能够将比重降低至小于4.2g/cm3，从而能够缓和上述的沉降问题。另外，本专利技术的实施方式的负热膨胀材料的中值粒径D50优选为5μm以上且90μm以下。如上所述，负热膨胀材料通过与树脂等混炼而进行复合，当中值粒径D50过小时，粉体的处理变得困难，另一方面，当中值粒径D50过大时，在树脂等中聚集而难以均匀地分散，因此，中值粒径D50优选为5μm以上且90μm以下。中值粒径D50是指在利用激光衍射散射粒度测定装置得到的粒度分布中累积值为50％时的粒径。例如，可以利用株式会社堀场制作所制造的激光衍射/散射式粒径分布测定装置LA-960进行测定。接着，以下对本专利技术的实施方式的负热膨胀材料的制造方法进行说明。首先，可以使用BaCO3粉末、SrCO3粉末、CaCO3粉末、Na2CO3粉末、ZnO2粉末、SiO2粉末作为原料粉末。关于这些原料粉末的粒径，优选使用平均粒径为0.3μm以上且10μm以下的原料粉末。另外，当在原料粉末中含有大量杂质时，有可能使特性变差，因此优选使用纯度为3N以上的原料粉末。接着，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包含M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190129 JP 2019-0126731.一种负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包含MxSryBazZn2Si2O7(其中，M为Na、Ca中的任意一种以上，x+y+z＝1，0＜x≤0.5，0.3＜z＜1.0)，并且表现出负膨胀特性的斜方晶结构的主晶相的XRD峰强度INTR与背景强度IBG满足INTE/IBG＞15的关系。


2.如权利要求1所述的负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的热膨胀率为-5ppm/K以下。


3.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎芳树，宗安慧，三上充，
申请(专利权)人：捷客斯金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP