[发明专利]负热膨胀材料、其制造方法和复合材料

说明书

本发明的负热膨胀材料的特征在于：由含有Al原子的磷酸钨酸锆构成，热膨胀系数为－2.0×10supgt;－6/supgt;～－3.3×10supgt;－6/supgt;/K。利用本发明，能够提供一种具有各种热膨胀系数的由磷酸钨酸锆构成的负热膨胀材料，以及其在工业上有利的制造方法。

技术领域

本发明涉及随着温度上升而收缩的负热膨胀材料、其制造方法和含有该负热膨胀材料的复合材料。

背景技术

多数物质在温度上升时，由于热膨胀，长度和体积会增大。与之相对，也已知有高温时体积反而变小的显示负的热膨胀的材料(以下，有时也称为“负热膨胀材料”。)。已知显示负的热膨胀的材料与其他的材料一起使用，能够抑制温度变化所导致的材料的热膨胀的变化。

作为显示负的热膨胀的材料，例如已知有β－锂霞石、钨酸锆(ZrW₂O₈)、磷酸钨酸锆(Zr₂WO₄(PO₄)₂)、Zn_xCd_1－x(CN)₂、锰氮化物、铋·镍·铁氧化物等。

磷酸钨酸锆的线膨胀系数在0～400℃的温度范围内为－3.4～－3.0ppm/K，负热膨胀性大，通过与显示正的热膨胀的材料(以下，有时也称为“正热膨胀材料”。)并用，能够制造低热膨胀的材料(例如参照专利文献1～2和非专利文献1)。

本发明的发明人以前也提出了作为负热膨胀材料有用的磷酸钨酸锆(专利文献3～4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－35840号公报

专利文献2：日本特开2015－10006号公报

专利文献3：日本特开2015－199000号公报

专利文献4：日本专利第6190023号公报

专利文献5：日本专利第6105140号公报

非专利文献

非专利文献1：Materials Research Bulletin，44(2009)，2045－2049.

发明内容

发明所要解决的技术问题

负热膨胀材料与正热膨胀材料并用而使用，但由于与所并用的正热膨胀材料的相容性、用途等，期望开发具有各种热膨胀系数的负热膨胀材料。

因此，本发明的目的在于：提供具有各种热膨胀系数的由磷酸钨酸锆构成的负热膨胀材料、其工业上有利的制造方法和含有该负热膨胀材料的复合材料。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的发明人鉴于上述情况，反复精心研究，结果发现磷酸钨酸锆中例如含有Mg原子等副成分元素时，后述的热膨胀系数与没有添加的情况相比，有变小的倾向，但磷酸钨酸锆中含有Al原子时，与Mg原子等副成分元素不同，后述的热膨胀系数与没有添加的情况相比，有变大的倾向，另外，利用Al的含量能够使热膨胀系数在特定的范围内变化，直至完成本发明。

即，本发明(1)提供一种负热膨胀材料，其特征在于：由含有Al原子的磷酸钨酸锆构成，热膨胀系数为－2.0×10^－6～－3.3×10^－6/K。

另外，本发明(2)提供(1)的负热膨胀材料，其特征在于：负热膨胀材料中的Al原子的含量为100～6000质量ppm。