(57)【要約】      （修正有）【課題】耐腐食性に優れ、電波吸収の特性と電波反射の特性を保持する電波遮蔽セラミックス及びその製造方法を提供をする。【解決手段】金属酸化物と、カーボンブラックと、アルミナと、バインダーとを所定の割合、例えば、前記金属酸化物の酸化チタンまたは酸化モリブデンが、前記アルミナに対して２０重量％となるように混合し、該混合物を成形した後、前記バインダーを気化させるための脱脂を行わなず、１５００℃以上の還元雰囲気で焼成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物と、カーボンブラックと、アルミナと、バインダーとを混合して成形し、焼成したことを特徴とする電波遮蔽セラミックス。
【請求項２】
前記金属酸化物は、酸化チタンまたは酸化モリブデンであることを特徴とする請求項１に記載の電波遮蔽セラミックス。
【請求項３】
前記酸化チタンまたは前記酸化モリブデンを前記アルミナに対して２０重量％混合したことを特徴とする請求項１に記載の電波遮蔽セラミックス。
【請求項４】
金属酸化物と、カーボンブラックと、アルミナと、バインダーとを混合して成形し、焼成することを特徴とする電波遮蔽セラミックスの製造方法。
【請求項５】
前記焼成は、１５００℃以上の還元雰囲気で行われることを特徴とする請求項４に記載の電波遮蔽セラミックスの製造方法。
【請求項６】
前記１５００℃以上で還元雰囲気で焼成する際に前記バインダーを気化させるための脱脂を行わないことを特徴とする請求項５に記載の電波遮蔽セラミックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を遮蔽する効果を有する電波遮蔽セラミックス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から金属は電波を反射し、電波遮蔽材として使われてきた。しかしながら、金属の致命的な欠点は腐食である。特に海岸地帯、海洋での使用では腐食は進行する。また、多孔質セラミックスを利用した電波遮蔽材が特開平７−２１５７７６号公報（特許文献１）により提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な使用環境に適応できる耐腐食性で安価な材料としてアルミナセラミックスがあるが、アルミナセラミックスの電気的な特徴は絶縁体であり、電波に関する特徴は僅かな吸収であるため、十分な電波遮蔽効果が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、アルミナセラミックスと炭素を混合し焼成した材料が金属のように電波を反射する性質と炭素を混合したセラミックスのように電波を吸収する性質とを兼ね備えた特性を有するといった知見により、炭素を混合し焼成したアルミナセラミックスは電波吸収の効果を有していることから、これを利用して、耐腐食性に優れ、電波吸収の特性と電波反射の特性を保持する電波遮蔽セラミックス及びその製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明に係る電波遮蔽セラミックスの第１の構成は、金属酸化物と、カーボンブラックと、アルミナと、バインダーとを混合して成形し、焼成したことを特徴とする。ここで、バインダーは各種有機物からなる。
【０００７】
また、本発明に係る電波遮蔽セラミックスの第２の構成は、前記電波遮蔽セラミックスの第１の構成において、前記金属酸化物は、酸化チタンまたは酸化モリブデンであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る電波遮蔽セラミックスの第３の構成は、前記電波遮蔽セラミックスの第１の構成において、前記酸化チタンまたは前記酸化モリブデンを前記アルミナに対して２０重量％混合したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電波遮蔽セラミックスの製造方法の第１の構成は、金属酸化物と、カーボンブラックと、アルミナと、バインダーとを混合して成形し、焼成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電波遮蔽セラミックスの製造方法の第２の構成は、前記製造方法の第１の構成において、前記焼成は、１５００℃以上の還元雰囲気で行われることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電波遮蔽セラミックスの製造方法の第３の構成は、前記製造方法の第２の構成において、前記１５００℃以上で還元雰囲気で焼成する際に前記バインダーを気化させるための脱脂を行わないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、本発明の電波遮蔽セラミックスは、セラミックスでありながら金属板と同等の電波遮蔽効果を有しており、海水等の腐食に耐性を持ち、金属酸化物を全体の２０重量％程度で金属と同等の性能を有することから、金属資源の節約の効果がある。
【００１３】
本発者等は、電波遮蔽効果を有する金属と安価で耐腐食性に優れた電波吸収効果を有する炭素−アルミナセラミックスとを複合化することで電波遮蔽効果を有するアルミナセラミックスが可能ではないかと考え実験を繰り返した。
【００１４】
上記構成によれば、電波吸収の特性を有する炭素−アルミナ混合材と還元されて金属を析出する金属酸化物とを混合して成形した後、１５００℃以上の還元雰囲気で焼成したことでセラミックスの物理的、化学的特性を保持し、尚且つ、電波遮蔽効果を付与することが出来る。
【００１５】
炭素は金属酸化物の還元剤として作用し、１５００℃以上の焼成の過程で一酸化炭素、二酸化炭素として大気へ放出される。そして以下の化学式１，２に示される反応を経過すると推定される。この反応はアルミナセラミックスの結晶粒子の空隙で行われていると考えられる。尚、以下の化学式のｎおよびｍは任意の整数を示す。
【００１６】
［化１］
ＴｉＯ２＋Ｃ＝Ｔｉ＋ＣＯ２
【００１７】
生成物として金属チタンのほかＴｉＯ２の還元で生成されるＴｉｎＯｍも共存する。
【００１８】
［化２］
ＭｏＯ２＋Ｃ＝Ｍｏ+ＣＯ２
【００１９】
生成物として金属モリブデンのほか還元で生成されるＭｏ２Ｃ（炭化モリブデン）も共存する。
【００２０】
上記化学反応式１，２から炭素の混合量は決まり、酸化チタン１モルに対し炭素１モルが必要である。
【００２１】
炭素は高温度の条件では酸化（燃焼）し、炭酸ガスとして消費されることから、焼成は還元雰囲気或いは不活性ガス中雰囲気のうち何れかで行い炭素の酸化を抑制して酸化チタンの還元を促進する。
【００２２】
また、炭素源として、セラミックスの製造の際に一般的に使用し、５００℃以上で気化、或いは分解する（以下、「脱脂工程」という）成形に必要なバインダー（例えばＰＶＡ（ポリビニールアルコール），アクリル樹脂など）を脱脂することなく還元焼成を行うと炭素は残留し炭素源となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図により本発明に係る電波遮蔽セラミックス及びその製造方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る電波遮蔽セラミックスの製造方法を示す製造工程図、図２は一般的な製造工程図、図３は脱脂を行なわない場合の酸化チタンの混合率と電波遮蔽効果との関係を示す図、図４は酸化チタンのアルミナに対する混合率が１５重量％及び２０重量％における脱脂の有無による電波遮蔽効果の違いを説明する図、図５は酸化モリブデンのアルミナに対する混合率が５重量％〜２０重量％における電波遮蔽効果を説明する図である。
【００２４】
図１において、本発明の電波遮蔽セラミックスの製造工程では、金属酸化物としての酸化チタンと、炭素源となるカーボンブラックとを所定の混合比に混合し、この混合した粉末を、２μｍ〜３μｍに調整したアルミナに添加率を調整して混合し、更にセラミックスの成形に必要なバインダーを添加したスラリーを作成した。このスラリーは各原料を馴染ませるために２４時間静置した後、スプレードライヤーを用いて電波遮蔽セラミックスの原料となる顆粒を製造した。
【００２５】
酸化チタンの添加率をアルミナに対して５重量％，１０重量％，１５重量％，２０重量％にそれぞれ調整した顆粒を用い、縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚さ５ｍｍに５０ｔプレスを用いて成形した。この成形物をガス交換し、アルゴンガスを流した還元雰囲気焼成炉を用いて焼成した。焼成は、１００（℃／時間）で昇温し、１５００℃で２時間保持し、その後、室温まで自然放冷を行った。焼成後、１００ｍｍ角、厚さ２ｍｍに切断、研磨した板状の試料を用いて電波遮蔽の測定を行った。
【００２６】
図２に示した試料の製法は、基本的には通常行われている方法であり、１５００℃の本焼成の前に１０００℃以下で造粒の際に添加したバインダーを気化させる脱脂を行ったものである。
【００２７】
測定に用いたシステムは、ビーム収束型ホーンアンテナを用いたフリースペース法で、３４ＧＨｚ〜５０ＧＨｚで電波遮蔽効果の測定を行った。製造した電波遮蔽セラミックスと同じ面積の金属板であるアルミニウム板とを比較した。
【００２８】
図３に脱脂をしない場合の酸化チタンの混合率と３４ＧＨｚ〜５０ＧＨｚでの電波遮蔽効果の関係を示した。酸化チタンの混合率の増加に従い電波遮蔽効果は増加し、酸化チタンのアルミナに対する混合率が２０重量％では、金属板であるアルミニウム板に匹敵する電波遮蔽効果が確認できる。
【００２９】
図４には、酸化チタンの混合率がアルミナに対して１５重量％および２０重量％で脱脂工程の有無による違いを示した。４２ＧＨｚ付近で比較すると、酸化チタンをアルミナに対して２０重量％混合した試料で、脱脂なしで−７０ｄＢ程度を示すが、脱脂を行うと−１２ｄＢ程度に電波遮蔽効果は低下し、また、酸化チタンをアルミナに対して１５重量％混合した試料で、脱脂なしで−２５ｄＢ程度を示すが、脱脂を行うと−７ｄＢ程度に電波遮蔽効果は低下する。従って、脱脂の有無は、電波遮蔽効果に顕著な差を示す。
【００３０】
脱脂を行わない場合、造粒の際に添加した有機物は、還元雰囲気で加熱され炭素が生成される。生成した炭素が直接電波を吸収しているのか、本焼成での還元反応に消費され、還元反応の生成物が増加し、電波遮蔽効果に寄与しているのかは定かでない。
【００３１】
上記構成によれば、金属のように電波を反射する性質と、炭素を混合したセラミックスのように電波を吸収する性質とを兼ね備えた特性を有する電波遮蔽セラミックスを提供することが出来る。
【００３２】
図５には、酸化モリブデンをアルミナに対して５重量％，１０重量％，１５重量％，２０重量％混合し、更に炭素を化学等量混合した材料を前述の酸化チタンを混合した材料と同様な処理を行い、３４ＧＨｚから５０ＧＨｚの間の電波遮蔽効果を測定した結果を示した。図５において、酸化モリブデンの混合率がアルミナに対して５重量％から１５重量％までは電波遮蔽効果は見られないが、酸化モリブデンの混合率がアルミナに対して２０重量％では、アルミニウム板とほぼ同じ電波遮蔽効果が確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の活用例として、電波を遮蔽する効果を有する電波遮蔽セラミックス及びその製造方法に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電波遮蔽セラミックスの製造方法を示す製造工程図である。
【図２】一般的な製造工程図である。
【図３】脱脂を行なわない場合の酸化チタンの混合率と電波遮蔽効果との関係を示す図である。
【図４】酸化チタンのアルミナに対する混合率が１５重量％及び２０重量％における脱脂の有無による電波遮蔽効果の違いを説明する図である。
【図５】酸化モリブデンのアルミナに対する混合率が５重量％〜２０重量％における電波遮蔽効果を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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