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JP2000281470A - Ceramic surface modifier - Google Patents

Ceramic surface modifier

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Publication number
JP2000281470A
JP2000281470A JP9477599A JP9477599A JP2000281470A JP 2000281470 A JP2000281470 A JP 2000281470A JP 9477599 A JP9477599 A JP 9477599A JP 9477599 A JP9477599 A JP 9477599A JP 2000281470 A JP2000281470 A JP 2000281470A
Authority
JP
Japan
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etching
solution
ceramics
oxidizing agent
acid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9477599A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000281470A5 (en
Inventor
Hiromitsu Fujii
博満 藤井
Katsuhiro Nakamura
克弘 中村
Takehiko Namekata
武彦 行方
Shin Yokouchi
伸 横内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP9477599A priority Critical patent/JP2000281470A/en
Priority to KR10-2000-7003049A priority patent/KR100369872B1/en
Priority to IDW20000544D priority patent/ID30074A/en
Priority to US09/508,639 priority patent/US6411464B1/en
Priority to MYPI99003114A priority patent/MY121366A/en
Priority to TW088112525A priority patent/TW520490B/en
Priority to PCT/JP1999/003945 priority patent/WO2000005711A1/en
Priority to CN99801212A priority patent/CN1114901C/en
Priority to EP99931503A priority patent/EP1018110A1/en
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Publication of JP2000281470A5 publication Critical patent/JP2000281470A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5338Etching
    • C04B41/5353Wet etching, e.g. with etchants dissolved in organic solvents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックス並びにセラミックスの複合材料
に施す表面改質のために選定したエッチング液の化学反
応速度を適正にでき、安定したエッチングを実現してエ
ネルギー資源の使用量の増大を抑制できる組成からなる
セラミックスの表面改質剤の提供。 【解決手段】 表面改質の目的に応じて選定される酸化
剤を含む溶液、酸化剤と酸を含む溶液、酸化剤とアルカ
リを含む溶液、酸化剤と酸とアルカリを含む溶液などか
らなるエッチング液とキレート試薬との溶液からなり、
エッチング時に発生する陽イオンをキレート試薬にて溶
液中に捕捉させてエッチングを行うことにより、目的の
表面改質の効率を向上させ、当該改質の種々制御を可能
にする。
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the chemical reaction rate of an etching solution selected for surface modification applied to ceramics and ceramic composite materials, realize stable etching and increase the amount of energy resources used. To provide a surface modifier for ceramics having a composition capable of suppressing cracking. SOLUTION: An etching comprising a solution containing an oxidizing agent selected according to the purpose of surface modification, a solution containing an oxidizing agent and an acid, a solution containing an oxidizing agent and an alkali, a solution containing an oxidizing agent, an acid and an alkali, and the like. Liquid and a solution of a chelating reagent,
By performing etching while capturing cations generated during etching in a solution with a chelating reagent, the efficiency of target surface modification is improved, and various controls of the modification are enabled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、各種のセラミッ
クスに対して表面改質を行うためのエッチング液の改良
に関し、所要のセラミックスに対する特定の表面改質の
ために選定したエッチング液にキレート試薬を所定量含
有させることにより、目的の表面改質の効率を向上さ
せ、当該改質の種々制御を可能にしたセラミックスの表
面改質剤とその表面改質方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an etching solution for performing surface modification on various ceramics, and more particularly, to a method for applying a chelating reagent to an etching solution selected for a specific surface modification on required ceramics. The present invention relates to a ceramic surface modifier and a method for modifying the surface thereof, in which the content of a predetermined amount is improved to improve the efficiency of the intended surface modification and enable various control of the modification.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックスには、圧電変換子用の所謂
PZTおよび複合PZT磁器、ZnO系磁器(Li・Na)(Nb・Ta)O3
系磁器、マイクロ波用誘電体磁器、電磁変換器用の所謂
(Mn・Ni)Znフェライト等スピネル磁器、ガーネット型フ
ェライト磁器、ZrO2等を主体とする酸化物半導体磁器、
各種素子を担持し保護等の機能をする構造材磁器、熱電
変換用磁器、燃料電池セパレータ用磁器等々の広汎な材
料が知られている。
2. Description of the Related Art Ceramics include so-called piezoelectric transducers.
PZT and composite PZT porcelain, ZnO-based porcelain (Li ・ Na) (Nb ・ Ta) O 3
System porcelain, microwave dielectric porcelain, so-called electromagnetic transducer
(Mn ・ Ni) Zn ferrite etc. spinel porcelain, garnet type ferrite porcelain, oxide semiconductor porcelain mainly composed of ZrO 2 etc.
A wide variety of materials are known, such as structural material porcelain supporting various elements and performing functions such as protection, porcelain for thermoelectric conversion, porcelain for fuel cell separators, and the like.

【0003】上記の金属酸化物、窒化物、炭化物の材料単体
だけでなく、これらセラミックスとガラスおよび/又は
他の金属材、樹脂材との複合形態も知られており、極め
て広範囲の目的や用途に用いられている。
[0003] Not only the above-mentioned metal oxides, nitrides and carbides alone but also composite forms of these ceramics with glass and / or other metal materials and resin materials are known, and they have a very wide range of purposes and applications. It is used for

【0004】かかるセラミックス並びにセラミックスの複合
材料には、目的とする機能を果たすため、あるいはその
機能の向上を目的に種々の改良が施される。例えば、セ
ラミックスに対する電気信号の入出力に関しては、電極
付け性の向上であり、外力に対する密着強度等の向上で
ある。
[0004] Various improvements have been made to such ceramics and ceramic composite materials in order to achieve the desired function or to improve the function. For example, regarding the input and output of electric signals to and from ceramics, it is an improvement in electrode attachment properties and an improvement in adhesion strength against external force and the like.

【0005】また、電波又は赤外線の入力に関してみれば、
反射損失の低減であり、気体と電解質中のイオン・電子
の交換に関すれば交換効率の増大であり、セラミックス
とセラミックスもしくは他の材料の複合構築に関すれば
固着強度の向上であり、水分を含む化学物質との吸着を
含む化学反応に関すれば表面積の増大であり、他の材料
・部品との接触摺動に関すれば摺動特性の向上などと、
目的とする用途や機能の数だけその改良点がある。
[0005] Further, regarding the input of radio waves or infrared rays,
It is a reduction in reflection loss, an increase in the exchange efficiency when it comes to the exchange of ions and electrons in the gas and electrolyte, and an improvement in the bond strength when it is involved in the composite construction of ceramics and ceramics or other materials. It is an increase in surface area when it comes to chemical reactions involving adsorption with chemical substances containing, and when it comes to contact sliding with other materials and components, such as improving the sliding characteristics,
There are as many improvements as there are intended uses and functions.

【0006】これら目的に対して種々の解決策が既に採られ
ているが、そうした対策のうちで共通する解決策の1つ
としてセラミックスの表面改質という方法があり、表面
改質の一方法として、表面形状に注目した表面粗化とい
う方法、例えば化学薬品を用いてセラミックスの表面を
食刻するエッチング技術がある。
[0006] Various solutions have already been adopted for these purposes, but one of the common solutions among them is a method of surface modification of ceramics. There is a method called surface roughening focusing on the surface shape, for example, an etching technique for etching the surface of ceramics using a chemical.

【0007】このエッチング技術を用いて表面粗化が実施さ
れると、電極付けに関すればアンカー効果が働いて電極
の密着強度の向上が計られ、電磁波の反射損失に関すれ
ば乱反射および黒体化効果が働いて吸収率の向上が計ら
れ、荷電粒子の交換効率に関すれば比表面積が増大する
ことによって効率の向上を図ることが可能である。
[0007] When the surface is roughened by using this etching technique, an anchor effect is exerted on the electrode attachment to improve the adhesion strength of the electrode, and the reflection loss of the electromagnetic wave is irregular reflection and black. The absorption effect is improved by the effect of the embodiment, and the efficiency of charged particle exchange can be improved by increasing the specific surface area.

【0008】積層などの複合構築における固着強度に関すれ
ば、ガラス、接着剤、ろう剤等固着剤を用いる場合は固
着剤が材料表面と接する面積が増大することによって強
度の向上が得られ、あるいは固着剤を用いない一方材の
部分溶着の場合は他方材の面積が増大することによって
強度の向上を図ることが可能である。
[0008] With respect to the fixing strength in a composite construction such as lamination, when a fixing agent such as glass, an adhesive or a brazing agent is used, an increase in the area of the fixing agent in contact with the material surface increases the strength. Alternatively, in the case of partial welding of one material without using a fixing agent, it is possible to improve the strength by increasing the area of the other material.

【0009】さらに、化学反応に関すれば化学反応はあくま
で化学物質とセラミックスの界面で進行するため表面積
が増大することによって反応の進行度合の増大が図ら
れ、摺動特性に関すれば接触する2材料間の接触面積の
低減と気体流路の十分な確保によって摺動特性の向上、
摩擦抵抗の減少を図ることが可能である。
Further, as for the chemical reaction, the chemical reaction proceeds at the interface between the chemical substance and the ceramics, and therefore the degree of progress of the reaction is increased by increasing the surface area. (2) Sliding characteristics are improved by reducing the contact area between materials and ensuring sufficient gas flow paths.
It is possible to reduce frictional resistance.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記エッチング技術
は、対象とするセラミックス材料とその改質目的に応じ
て、種々の酸および/又は種々のアルカリおよび/又は種
々の酸化剤等を選択、含有する種々の組成からなるエッ
チング液を用いる。
The above-mentioned etching technique involves selecting and containing various acids and / or various alkalis and / or various oxidizing agents, etc., depending on the target ceramic material and its purpose of modification. Etching solutions having various compositions are used.

【0011】このセラミックスのエッチングにおいては、金
属とは異なり、エッチング能率、換言すればセラミック
ス材料とエッチング液の化学反応速度が小さかったり、
他の要因で反応のバラツキを生じて制御が不安定になる
場合があり、これら諸問題を解決するために、溶液の処
理温度を上げたり、溶液濃度を大きくしたり、溶液組成
を厳しく管理したり、あるいは撹拌、揺動に工夫を凝ら
すなどの多くの対策が採られてきた。
In the etching of ceramics, unlike the metal, the etching efficiency, in other words, the chemical reaction rate between the ceramic material and the etching solution is low,
The reaction may be unstable due to other factors and the control may become unstable.To solve these problems, raise the processing temperature of the solution, increase the solution concentration, or strictly control the solution composition. Many measures have been taken, such as devising, or devising stirring and rocking.

【0012】しかし、これらの対策は、エッチング装置を複
雑化し、作業や工程の管理を複雑化し、さらには薬液お
よびエネルギー資源の使用量の増大をもたらすことにな
り、種々の環境に対する問題となっている。
[0012] However, these countermeasures complicate the etching apparatus, complicate the management of operations and processes, and further increase the use of chemicals and energy resources, causing problems for various environments. I have.

【0013】この発明は、前述したセラミックス並びにセラ
ミックスの複合材料に施す表面改質方法の改良を目的と
し、目的の表面改質のために選定したエッチング液の化
学反応速度を適正にでき、安定したエッチングを実現し
てエネルギー資源の使用量の増大を抑制できる組成から
なるセラミックスの表面改質剤の提供を目的としてい
る。
An object of the present invention is to improve the surface modification method applied to the ceramics and the ceramic composite material described above, and to make the chemical reaction rate of the etching solution selected for the desired surface modification appropriate and stable. It is an object of the present invention to provide a ceramic surface modifier having a composition capable of realizing etching and suppressing an increase in the amount of energy resources used.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】発明者は、エッチングと
はセラミックスと各薬液の単純な反応でなく、いくつか
の並列反応からなっていることに着目し、有効な反応だ
け進行させ、不要であったり逆効果であったり系を乱す
ような反応を極力抑えることが、エッチングという化学
反応の速度を大きくし、反応のバラツキを減少させ安定
させることに不可欠であると考え、エッチング液の組成
について種々検討した結果、所要のセラミックスに対す
る特定の表面改質のために選定したエッチング液にキレ
ート試薬を所定量含有させ、エッチング時に発生する陽
イオンをキレート試薬にて溶液中に捕捉させてエッチン
グを行うことにより、目的の表面改質の効率を向上さ
せ、当該改質の種々制御が可能であることを知見し、こ
の発明を完成した。
The inventor of the present invention has noticed that etching is not a simple reaction between ceramics and each chemical solution, but rather consists of several parallel reactions. We believe that it is indispensable to minimize the reaction that causes a disturbing effect or to disturb the system as much as possible in order to increase the speed of the chemical reaction called etching, reduce the variation in the reaction, and stabilize it. As a result of various studies, a predetermined amount of a chelating reagent is contained in an etching solution selected for specific surface modification of required ceramics, and cations generated during etching are captured in the solution by the chelating reagent to perform etching. Thereby, it was found that the efficiency of the intended surface modification was improved, and that various modifications of the modification were possible, and the present invention was completed.

【0015】すなわち、この発明は、表面改質の目的に応じ
て選定される酸化剤を含む溶液、酸化剤と酸を含む溶
液、酸化剤とアルカリを含む溶液、酸化剤と酸とアルカ
リを含む溶液などからなるエッチング液とキレート試薬
との溶液からなるセラミックスの表面改質剤を提案する
ものである。
That is, the present invention provides a solution containing an oxidizing agent selected according to the purpose of surface modification, a solution containing an oxidizing agent and an acid, a solution containing an oxidizing agent and an alkali, and a solution containing an oxidizing agent, an acid and an alkali. The present invention proposes a ceramic surface modifier comprising a solution of an etchant such as a solution and a chelating reagent.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】セラミックスとは、構成元素であ
る金属の酸化物又は窒化物あるいは炭化物又はこれらの
複合物であり、これらが水に溶けると仮定すれば、金属
は陽イオン(M n+と略す)であり、酸素、窒素、炭素はそ
れぞれ単独又は複合して陰イオンとなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Ceramics are constituent elements.
Oxides or nitrides or carbides of metals
Composites, assuming that they are soluble in water,
Is a cation (M n +Oxygen, nitrogen, and carbon are
Each may be used alone or in combination to form an anion.

【0017】一般的なエッチングとしてセラミックスと酸が
反応すると、酸の塩基とセラミックスの陽イオンが対イ
オンとなり、溶解限界まで分散溶解する。一方、この対
イオンは反応して塩を作るが、この際必ず、前記塩が元
のイオンに分解する逆反応が並行して進行する(以下、
これを(1)正逆並行反応という)。
When a ceramic reacts with an acid as a general etching, the base of the acid and the cation of the ceramic become a counter ion and disperse and dissolve to the solubility limit. On the other hand, the counter ion reacts to form a salt, and at this time, the reverse reaction in which the salt is decomposed into the original ion always proceeds in parallel (hereinafter, referred to as a salt).
This is called (1) forward / reverse parallel reaction).

【0018】また、前記塩の生成量が溶解度を超えた場合、
沈殿を生じる(以下、これを(2)沈殿という)。さらに反
応に供与されるべき表面を乱すことになる(以下、これ
を(3)表面荒れという)。セラミックスの酸素、窒素、炭
素は酸のH+と反応して可溶物を生成する。こうしたエッ
チングでは、前記の(1)正逆並行反応、(2)沈殿、(3)表
面荒れが不要であったり、逆効果であったり、当該反応
系を乱すような反応である。
When the amount of the salt produced exceeds the solubility,
Precipitation occurs (hereinafter, this is referred to as (2) precipitation). Further, the surface to be provided to the reaction is disturbed (hereinafter, this is referred to as (3) surface roughness). Oxygen, nitrogen and carbon of ceramics react with H + of acid to form soluble matter. Such etching is a reaction which does not require the above-mentioned (1) forward / reverse parallel reaction, (2) precipitation, and (3) surface roughness, has an adverse effect, or disturbs the reaction system.

【0019】セラミックスにアルカリを反応させると、アル
カリも溶液中では陽イオンになっているため反応は酸の
場合ほど進行せず、反応速度は遅い(以下、これを(4)低
反応速度という)。しかし、セラミックスの陽イオンと
アルカリの水酸イオンOH-が反応してM(OH)nなる両性化
合物を生成する場合がある。この場合は往々にして溶解
度が小さく沈殿を生じ(以下、これを(5)沈殿という)、
さらには反応に供与されるべき表面を乱すことになる
(以下、これを(6)表面荒れという)。この場合、もとも
と(4)低反応速度であり、(5)沈殿、(6)表面荒れが不要
であったり、逆効果であったり、当該反応系を乱すよう
な反応となる。
When an alkali is reacted with a ceramic, the reaction does not proceed as much as an acid because the alkali is also a cation in the solution, and the reaction rate is low (hereinafter, this is referred to as (4) low reaction rate). . However, ceramics cations and alkali hydroxide ion OH - in some cases react to produce M (OH) n becomes amphoteric compounds. In this case, the solubility is often small and precipitates (hereinafter, this is referred to as (5) precipitate),
It will also disturb the surface to be donated to the reaction
(Hereinafter, this is referred to as (6) surface roughness). In this case, the reaction is originally (4) low in reaction rate, (5) precipitation, and (6) no need for surface roughness, an adverse effect, or a reaction that disturbs the reaction system.

【0020】セラミックスに作用させる酸および/又はアル
カリに、酸化物を併用すると、酸化剤はセラミックス中
の金属原子の陽イオン化を促進する。金属原子の陽イオ
ン化を促進されたセラミックスと酸および/又はアルカ
リの反応は、酸化剤を使用しない場合と同様に、(1)〜
(6)の反応が起こる。
When an oxide is used in combination with the acid and / or alkali acting on the ceramic, the oxidizing agent promotes the cationization of metal atoms in the ceramic. The reaction between the ceramic and the acid and / or the alkali promoted by the cationization of the metal atom is the same as in the case where no oxidizing agent is used, (1) to
The reaction of (6) occurs.

【0021】上記の(1)正逆並行反応、(2)沈殿、(4)低反応
速度、(5)沈殿の現象は、いずれもセラミックスから陽
イオンが生成することと関係がある。すなわち陽イオン
が生成し増えるため不要であったり、逆効果であった
り、当該反応系を乱すような反応を引き起こすことにな
る。また上記の(3)(6)表面荒れは各々(2)(5)沈殿の現象
が大きくなって引き起こされるものであるから、(2)(5)
沈殿の現象を解決すればよいことになる。
The above-mentioned phenomena of (1) forward-reverse parallel reaction, (2) precipitation, (4) low reaction rate, and (5) precipitation are all related to the generation of cations from ceramics. That is, cations are generated and increased, which is unnecessary, has an adverse effect, or causes a reaction that disturbs the reaction system. In addition, since the above (3) (6) surface roughness is caused by an increase in the precipitation phenomenon (2) (5), respectively (2) (5)
The solution is to solve the phenomenon of precipitation.

【0022】発明者は、増え続ける陽イオンはどうしたら減
らせるか、あるいは減少させたと同じ効果を持たせるこ
とが可能であるかを考え、エッチング液がセラミックス
に作用してセラミックスの表面でセラミックスの金属元
素をイオン化し、陽イオンが生成すると同時に陽イオン
を錯イオンに形成させて溶液中で安定化し、セラミック
スの表面を常に反応に供与することが不可欠であること
を知見した。
The inventor considered how the increasing number of cations could be reduced or could have the same effect as the reduced cations. It has been found that it is essential to ionize the metal element, generate cations, form cations into complex ions at the same time as stabilizing the solution, and always provide the surface of the ceramic to the reaction.

【0023】しかし、錯イオン形成のための所謂錯化剤で
は、溶液中の金属イオンだけでなくセラミックス表面の
金属原子とも錯を形成してしまい、逆にセラミックスの
表面から反応に供与させるべき表面を減じてしまう結果
となる。
However, a so-called complexing agent for forming complex ions forms a complex not only with metal ions in the solution but also with metal atoms on the ceramic surface, and conversely, the surface to be provided to the reaction from the ceramic surface. As a result.

【0024】そこで、発明者は、溶液中でのみ安定な錯イオ
ンの形成について種々検討の結果、セラミックスの表面
でイオン化された金属原子をキレートして安定化させる
ことが必要不可欠である、すなわち、エッチング液とキ
レート試薬をセラミックスに同時に作用させると、セラ
ミックスの表面でイオン化された金属原子がキレート試
薬という分子内で捕捉されて安定化、一種の錯イオン化
することを知見した。
The inventors of the present invention have made various studies on the formation of a complex ion that is stable only in a solution. As a result, it is indispensable to chelate and stabilize ionized metal atoms on the surface of ceramics. It has been found that when an etchant and a chelating reagent are allowed to act on ceramics at the same time, metal atoms ionized on the surface of the ceramics are trapped in molecules of the chelating reagent and stabilized, forming a kind of complex ion.

【0025】この発明による表面改質剤において、キレート
試薬は、セラミックス表面から生成される陽イオンを常
に溶液中に安定化させているため、セラミックス表面は
常にエッチング液に作用されてエッチングされることに
なる。すなわち、エッチングの有効な反応だけが進行し
て化学反応の速度は大きく保たれた状態となる。
[0025] In the surface modifier according to the present invention, the chelating reagent always stabilizes the cations generated from the ceramic surface in the solution, so that the ceramic surface is always affected by the etchant and etched. become. That is, only the effective reaction of the etching proceeds, and the speed of the chemical reaction is kept high.

【0026】セラミックス表面に作用させたエッチング液が
消費されるまで、又はセラミックス表面から生成される
陽イオンとエッチング液中の塩基が化学量論的に等モル
になるまでエッチング反応が進むものとすれば、キレー
ト試薬はこの反応の進行中は常に陽イオンを捕捉して溶
液中で安定化させることになり、化学反応のバラツキを
抑制し、表面改質の制御を安定化させることになる。
It is assumed that the etching reaction proceeds until the etching solution acting on the ceramic surface is consumed, or until the cation generated from the ceramic surface and the base in the etching solution are stoichiometrically equimolar. For example, the chelating reagent constantly captures cations during the progress of this reaction and stabilizes the cations in the solution, thereby suppressing variations in the chemical reaction and stabilizing the control of surface modification.

【0027】よって、キレート試薬の量Q1は、エッチング液
中の塩基と化学量論的に等モルなセラミックス表面から
生成される陽イオンの量Q2と同モル量、Q1/Q2=1が適当
である。
Therefore, the amount Q 1 of the chelating reagent is the same as the amount Q 2 of the cation generated from the ceramic surface stoichiometrically equimolar to the base in the etching solution, and Q 1 / Q 2 = 1 is appropriate.

【0028】しかし、Q1/Q2<1であっても、上述の作用が減
少するだけであって、Q1=0の場合よりも上記効果が発揮
されることに変わりなく、一方Q1/Q2>1の場合は、前記
化学反応の速度はさらに大きくなるため、いずれの場合
もこの発明の表面改質方法に適している。
[0028] However, even in Q 1 / Q 2 <1, be only the action of the above is reduced, without changes to the above effect is exhibited than in the case of Q 1 = 0, whereas Q 1 In the case of / Q 2 > 1, the speed of the chemical reaction is further increased, and any case is suitable for the surface modification method of the present invention.

【0029】尚、発明者らの実験によれば、エッチング液と
エッチング液中の酸化剤、酸、アルカリなどの薬品との
比は、薬品量/エッチング液=1×10-2〜1(重量比)、ま
た、キレート試薬とエッチング液との比は、キレート試
薬量/エッチング液=1×10- 5〜1×10-1(モル濃度M) の
範囲で選定することが好ましいことを確認した。
According to experiments by the inventors, the ratio of an etching solution to a chemical such as an oxidizing agent, an acid, or an alkali in the etching solution is such that the chemical amount / etching solution = 1 × 10 −2 to 1 (weight) ratio), the ratio of the chelating agent and the etching solution, a chelating agent weight / etchant = 1 × 10 - it was confirmed that it is preferable to select a range of 5 ~1 × 10 -1 (molar M) .

【0030】この発明によるエッチング液とキレート試薬か
らなる表面改質剤は、必要以上に処理温度を上げたり、
濃度を大きくしたりする必要はなく、薬液組成を適正に
管理するだけでよく、揺動や撹拌も適度の操作でよい。
[0030] The surface modifier comprising an etching solution and a chelating reagent according to the present invention can be used to raise the processing temperature more than necessary,
It is not necessary to increase the concentration, it is only necessary to appropriately control the chemical composition, and the swinging and stirring may be performed by appropriate operations.

【0031】この発明によるエッチング液に使用する薬品と
しては、例えば酸化剤としては過酸化水素(H2O2)、酸に
は酢酸(CH3COOH)、蟻酸(HCOOH)、硫酸(H2SO4)など、ア
ルカリにはアンモニア(NH3)、炭酸ソーダ(Na2CO3)、炭
酸カリウム(K2CO3)などが採用でき、他に公知のエッチ
ング用酸、アルカリ液を適宜組み合せて利用することが
できる。
The chemicals used in the etching solution according to the present invention include, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as an oxidizing agent, acetic acid (CH 3 COOH), formic acid (HCOOH), and sulfuric acid (H 2 SO 2 ) as acids. Ammonia (NH 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), etc. can be adopted as the alkali such as 4 ), and other known etching acids and alkali liquids can be used in appropriate combination. can do.

【0032】この発明において、キレート試薬としては、対
象とするセラミックスの組成や表面改質の所要目的、表
面改質の状況と程度、使用するエッチング液および条件
等を種々勘案して、さまざまの化学物質の中から適宜選
定される。一例として、金属原子をキレート形成する薬
品には次のようなものがある。
In the present invention, various chelating reagents can be used in consideration of various factors such as the composition of the target ceramic, the required purpose of surface modification, the situation and degree of surface modification, the etching solution and conditions to be used, and the like. It is appropriately selected from substances. As an example, chemicals that chelate metal atoms include:

【0033】アセチルアセトン、エチレンジアミン四酢酸(E
DTA)およびアルカリ金属塩、2,2',2"-テルピリジン、ネ
オトリン、ニトロソフェニルヒドロキシルアミンNH4
(クペロン)、ジエチルジチオカルバミン酸およびアルカ
リ金属塩、トリン(トロンとも呼ぶ)、4,7-ジフェニル-
1,10-フェナントロリン(バソフェナントロリン)、ビス
ムチオール(2)(但しローマ数字)、1,10-フェナントロリ
ン、ベリロン(2)(但しローマ数字)、オキシン、ニトリ
ロ三酢酸(NTA)およびアルカリ金属塩、1,2-ジアミノシ
クロヘキサン四酢酸(CyDTA)およびアルカリ金属塩、N-
オキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)およびア
ルカリ金属塩、エチレングリコールビス(β-アミノエチ
ルエーテル)四酢酸(GEDTA)およびアルカリ金属塩、エチ
レンジアミン四プロピオン酸(EDTP)およびアルカリ金属
Acetylacetone, ethylenediaminetetraacetic acid (E
DTA) and alkali metal salts, 2,2 ', 2 "-terpyridine, neotrin, nitrosophenylhydroxylamine NH 4 salt
(Cuperone), diethyldithiocarbamic acid and alkali metal salts, trin (also called thoron), 4,7-diphenyl-
1,10-phenanthroline (vasophenanthroline), bismuthiol (2) (but Roman numerals), 1,10-phenanthroline, berylon (2) (but Roman numerals), oxine, nitrilotriacetic acid (NTA) and alkali metal salts, 1 , 2-Diaminocyclohexanetetraacetic acid (CyDTA) and alkali metal salts, N-
Oxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA) and alkali metal salts, ethylene glycol bis (β-aminoethylether) tetraacetic acid (GEDTA) and alkali metal salts, ethylenediaminetetrapropionic acid (EDTP) and alkali metal salts

【0034】[0034]

【実施例】実施例1 表1に示す鏡面仕上げ研磨を施したセラミックスに、表1
に示すエッチング液と表2に示すキレート試薬とからな
る表面改質剤を用いて、温度50℃で3分間保持する表面
改質を施した。表面改質の程度を評価するため、表面改
質処理前後における中心線平均粗さRa(nm)を測定し、表
1に示す。
Example 1 Example 1 was applied to ceramics which had been subjected to mirror finish polishing as shown in Table 1.
Surface modification was performed at a temperature of 50 ° C. for 3 minutes using a surface modifying agent composed of an etching solution shown in Table 2 and a chelating reagent shown in Table 2. In order to evaluate the degree of surface modification, the center line average roughness Ra (nm) before and after the surface modification treatment was measured, and
Shown in 1.

【0035】中心線平均粗さRa(nm)は、摺動面表面の状態を
AFM(原子間力顕微鏡、Nano Scope3 デジタルインスツル
メント社製)を用いて調べ、その結果得られる粗さ曲線
からその中心線の方向に測定長さLの部分を抜取り、こ
の抜取り部分の中心線をX軸、その縦倍率の方向をY軸と
し、粗さ曲線を下記のy=f(x)の関数で表す。
The center line average roughness Ra (nm) indicates the state of the sliding surface.
Using an AFM (Atomic Force Microscope, Nano Scope 3 Digital Instruments Co., Ltd.), examine and use the resulting roughness curve to extract a portion of the measurement length L in the direction of the center line, and then extract the center line Is the X axis, the direction of the vertical magnification is the Y axis, and the roughness curve is represented by the following function of y = f (x).

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【0037】比較例1 また、比較のために、キレート試薬を含まない以外は実
施例1同様に処理した場合のRa(nm)を測定し、表1に示
す。
Comparative Example 1 For comparison, Ra (nm) was measured in the same manner as in Example 1 except that no chelating reagent was contained, and the results are shown in Table 1.

【0038】但し、表1中に付した○印は表面改質処理前
を、●は比較例を表す。エッチング液は、各種薬品を含
む水溶液であり、構成される薬品を( )内に示した純度
100%換算の組成比で調整した。キレート試薬もまた、使
用した薬品およびエッチング液基準の組成比を( )内に
示した。
[0038] However, in Table 1, a circle indicates a surface before the surface modification treatment, and a circle indicates a comparative example. The etching solution is an aqueous solution containing various chemicals.
It was adjusted with a composition ratio of 100% conversion. For the chelating reagent, the composition ratio based on the chemical used and the etching solution is also shown in parentheses.

【0039】尚、表2に示すキレート試薬において、略した
表示は以下のとおりである。NTA(ニトリロ三酢酸)、ビ
スムチオール(2)(但しローマ数字) (C8H5KN2S3)、クペ
ロン(ニトロソフェニルヒドロキシルアミンNH4塩、EDTP
(エチレンジアミン四プロピオン酸Na塩)、EDTA(エチレ
ンジアミン四酢酸Na塩)
The abbreviations of the chelating reagents shown in Table 2 are as follows. NTA (Nitrilotriacetic acid), Bismuthiol (2) (however, Roman numeral) (C 8 H 5 KN 2 S 3 ), Cupron (Nitrosophenylhydroxylamine NH 4 salt, EDTP
(Na salt of ethylenediaminetetrapropionate), EDTA (Na salt of ethylenediaminetetraacetic acid)

【0040】[0040]

【表1】 【table 1】

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【発明の効果】この発明は、前記の表1及び表2より、エ
ッチング液のみによる表面改質程度、すなわち比較例の
Raに対して、キレート試薬を含むこの発明による表面改
質剤の場合はRaが大幅に向上していることが明らかであ
As can be seen from Tables 1 and 2, the present invention shows that the degree of surface modification using only the etching solution,
In contrast to Ra, it is clear that Ra is greatly improved in the case of the surface modifier according to the present invention containing a chelating reagent.

【0043】すなわちこの発明は、表面改質のために選定し
たエッチング液にキレート試薬を所定量含有させ、エッ
チング時に発生する陽イオンをキレート試薬にて溶液中
に捕捉させてエッチングを行うことにより、目的の表面
改質の効率を向上させ、当該改質の種々制御を可能にし
たもので、実施例に示すセラミックス以外のあらゆるセ
ラミックスに対して有効であり、表面改質の目的に応じ
て選定するあらゆるエッチング液に対しても、適宜キレ
ート試薬を選定することが可能である。
That is, according to the present invention, a predetermined amount of a chelating reagent is contained in an etching solution selected for surface modification, and cations generated at the time of etching are captured in the solution by the chelating reagent to perform etching. It improves the efficiency of the target surface modification and enables various controls of the modification. It is effective for all ceramics other than the ceramics shown in the examples, and is selected according to the purpose of the surface modification. A chelating reagent can be appropriately selected for any etching liquid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行方 武彦 大阪府三島郡島本町江川2丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 横内 伸 大阪府三島郡島本町江川2丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takehiko 2-15-17 Egawa, Shimamoto-cho, Mishima-gun, Osaka Prefecture Inside the Yamazaki Works, Sumitomo Special Metals Co., Ltd. (72) Inventor Shin Yokouchi 2 Egawa, Shimamoto-cho, Mishima-gun, Osaka Chome 15-17 Sumitomo Special Metals Co., Ltd., Yamazaki Works

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エッチング液とキレート試薬との溶液か
らなるセラミックスの表面改質剤。
1. A ceramic surface modifier comprising a solution of an etching solution and a chelating reagent.
【請求項2】 請求項1において、エッチング液が酸化剤
を含む溶液からなるセラミックスの表面改質剤。
2. The ceramic surface modifier according to claim 1, wherein the etchant is a solution containing an oxidizing agent.
【請求項3】 請求項1において、エッチング液が酸化剤
と酸を含む溶液からなるセラミックスの表面改質剤。
3. The ceramic surface modifier according to claim 1, wherein the etchant comprises a solution containing an oxidizing agent and an acid.
【請求項4】 請求項1において、エッチング液が酸化剤
とアルカリを含む溶液からなるセラミックスの表面改質
剤。
4. The ceramic surface modifier according to claim 1, wherein the etchant comprises a solution containing an oxidizing agent and an alkali.
【請求項5】 請求項1において、エッチング液が酸化剤
と酸とアルカリを含む溶液からなるセラミックスの表面
改質剤。
5. The ceramic surface modifier according to claim 1, wherein the etching solution is a solution containing an oxidizing agent, an acid, and an alkali.
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