JPH01167227A - チタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製造法 - Google Patents

チタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製造法

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JPH01167227A
JPH01167227A JP32384787A JP32384787A JPH01167227A JP H01167227 A JPH01167227 A JP H01167227A JP 32384787 A JP32384787 A JP 32384787A JP 32384787 A JP32384787 A JP 32384787A JP H01167227 A JPH01167227 A JP H01167227A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はチタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製
造法に関する。
更に言えば、ABO3型ペロブスカイトの即ちAサイト
がQa、[3a、Sr及びBサイトがTiであるチタン
含有セラミック原料の製造法に関する。
ABO3型ベロブスカイl−は圧電体、オプトエレクト
ロニクス材、誘電体、半導体、センサー等の機能性セラ
ミックスどして広範囲に利用されている。
〈従来の技術〉 八日03型ペロブスカイト型セラミック原料の製造法と
しては、下記の方法が代表的に知られている。
■各成分元素の酸化物粉末を混合し、この混合物を高温
に加熱して固相反応を起こさせる方法。
■各成分元素のイオンを含む水溶液中に蓚酸を滴下して
各成分元素を蓚酸塩として共沈させ、この蓚酸塩を熱分
解づる方法。
■各成分元素のアルコキシドの混合物を加水分解して共
沈させ、この共沈加水分解物を熱分解する方法。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の従来方法は各々、■の固相反応は
高温かつ長時間が必要であると同時に、この方法で得ら
れる粉末は焼結し難いのみならず、不均質や粒成長した
粒子になり易く、品質良好なものが得られない。■の共
沈法は、単一相の組成のものを背離いこと、■の共沈法
は、各成分をアルコキシドとして利用するので品質良好
なものが1qられるが、排水処理や原料事情等により製
造コスi〜が高くなる。等の欠点を有しており、満足す
べき製造法ではなかった。
そこで、本発明者は、従来法につき、その問題点を鋭意
研究していたところ湿式法によるペロブスカイト型セラ
ミック原料の製造法において、重炭酸アンモニウム水溶
液及びアンモニアを沈澱工程に使用することにより、高
品質のチタン含有ペロブスカイト型セラミック原料が工
業的に有利に製造できることを知見し本発明を得た。
く問題点を解決するための手段〉 即ち、本発明は、酸化チタンを分散させたCa、Ba、
Sr又はPbから選ばれた少なくとも1種の可溶性金属
塩水性スラリー、重炭酸アンモニウム水溶液及びアンモ
ニアとを混合して沈澱反応を行なう第1工程、次いで、
固液分離して固相を水洗及び乾燥づる第2工程及び乾燥
粉末を假焼後粉砕する第3工程からなることを特徴とす
るチタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製造法で
ある。
本発明において、酸化チタンというのは、通常酸化チタ
ン粉末は勿論、含水酸化チタン(水酸化チタン)も含ま
れるものである。これらはできるだけgI#Iな粒子で
あることが好ましい。
例えば、酸化チタン溶液を加水分解させた含水チタンで
活性で好適でおる。
Ca、Ba、Sr、又はPbから選ばれた少なくとも1
種の可溶性金属塩(g、下[Ca等の可溶性金fill
 )としては、塩化物、硝酸塩、などが挙げられるが、
塩化物であるが経済的理由から好ましい。
又、酸化チタンを分散させたCa等の可溶性金属塩水性
スラリーはS i、Zn、Mn、A I、Co又は希土
類元素から選ばれた少なくとも1種のの可溶性金属塩を
含有するものであっても差支えない。これらの金属はチ
タン含有セラミックの物性改質剤として所望に応じて使
用されるものである。
酸化チタン含有のCa等可溶性金属塩水性スラリーの調
製は、いくつかの態様が挙げられるが、本発明は特に限
定されるものではない。
例えば、Ca等の金R塩水溶液に酸化チタン粉末を分解
させる場合、塩化チタンの加水分解生成物のスラリーと
当該金属塩水溶液とを混合する場合、あるいは、チタン
塩溶液と当該金属塩溶液とを液−液混答した後、加水分
解によりあるいはぞの後完全に加水分解させてチタン含
有スラリーとする場合等が挙げられる。
このときのチタンとCa等との配合割合は理論量を基準
として配合すればよい。
なお、均一な分散体を形成させるために、必要に応じ高
速撹拌、コロイドミル、ホモジナイザー等の分散装置を
用いてスラリーを調製することが望ましい。
本発明は3つの工程からなるものである。
第1工程は酸化チタンを分散させたCa等の可溶性金属
塩水性スラリーを重炭酸アンモニウム水溶液及びアンモ
ニアとを混合させて、沈澱反応を行なう工程である。
第1工程は、本発明で最も重要な沈澱生成工程であるが
、この沈澱反応においては、反応方式が、例えば、次の
態様が代表的に挙げられるが、これらに限定するもので
はない。
(1)酸化チタンを分散させたCa等可溶性金属塩水性
スラリーに重炭酸アンモニウム水溶液を添加混合した後
アンモニア水又はアンモニアガスを加える。
(2)前記スラリーと重炭酸アンモニウム水溶液及びア
ンモニアとを個別的且つ同時に接触混合する方法。
(3)重炭酸アンモニウム水溶液に前記スラリー及びア
ンモニア水(又はアンモニアガス)を添加する方法。尚
、本反応において、アンモニアの添加量は、反応系をア
ンモニアアルカリ性にするに必要な量であり、これはカ
ルシウムやバリウム等のアルカリ土類金属塩とに対して
等モル以上、又は、重炭酸アンモニウムに対して等モル
以上である。
又、重炭酸アンモニウムの添加量は、アルカリ土類金属
の炭酸塩を生成するに要する量であり、従って、理論量
乃至少過剰の割合にある。
従って、上記の沈澱反応から明らかなように、重炭酸ア
ンモニウムとアンモニアの使用ということは、その前駆
体であるCO2ガスとアンモニアガスとを反応系へ前記
の割合になれば導入して行なっても差支えない。
本反応は、常温乃至80℃の加熱下でpH8〜10の条
件で行ない、又、当初のスラリー濃度は5wt%、反応
収量後のスラリー濃度は10〜20wt%の範囲が実用
的で好ましい。
上記の反応によって、酸化チタンの微粒子を核としてそ
の周りに金属炭酸塩の微粒子が被覆又は沈積されて一体
化微粒子を形成する。
このことは、X線回分析により、酸化チタンのピークが
単独の場合よりも半減することから理解できる。
次に、本発明の第2工程は固液を分離して固相を水洗及
び乾燥する工程である。
固液の分離はフィルタープレス等により濾過分離するの
が一般的であるが、特に限定はない。
次いで、リパルプして充分に水洗し、不純物イオンの脱
着を行なうことが必要である。洗浄の程度濾液の電気伝
導度を測定することによって、行なうのが便利である。
水洗後、乾燥工程に入るが、乾燥は#霧乾燥、箱型乾燥
機、ロータリ乾燥などで所望の製造にて、通常的ioo
〜150℃で行なう。
本発明の第3工程は、第2工程で得た乾燥品を似焼に、
炭酸塩を熱分解すると共にペロブスhイトの結晶粒子を
形成させるための処理を含み、次いで微粉砕して製品化
する第1工程と並び重要な後粉砕する工程である。
仮焼条件は第1工程の沈澱条件に同様に製品特性に著し
い差異を生じせしめるため、充分制卸した雰囲気で焼成
することが、必要であるが、本発明では多くの場合、乾
燥粉末の似焼は700〜1200℃の温度で行なうのが
好ましい。その理由は700℃未満では熱分解が不十分
であると共にペロブスカイト型、結晶構造への転換が不
十分どなり易く、また、1200℃を越えると結晶の粒
子成長を伴なって、粉末が粗大化する傾向があるためで
ある。
仮焼後に粉砕工程に入るが、粉砕方法としては、エアー
式粉砕機で行なう方法が好ましいが、特に限定はない。
平均粒子系は、電子顕微鏡による一次粒子で0.1〜1
.5μmコールタ−カウンターによる二次粒子で0.5
〜2.0μ■の範囲である。
なお、本発明において、焼成、粉砕の処理は必要に応じ
2回以上の複数回行うことも出来る。
本発明により製造されるべき製品のチタン系ペロブスカ
イ1〜型セラミック原料の確認は、X線回折図によりす
ることができる。
〈実施例〉 実施例1 脱塩水500jに塩化バリウム(8aCI、、・2H2
0) 全111.0/lyヲ溶解す# タ後IC1二酸
化チタン微粉末36.3Kflを混合分散させたものを
A液とする。脱塩水500.0に25%アンモニア水3
6.8K及び重炭酸アンモニウム44 Kflを溶解し
たものをB液とする。
A液中にB液を約2時間かけて添加混合して沈澱反応を
行なわせる。
B液の添加終了後約1時間撹拌混合する。次いで、フィ
ルタープレスにより濾過して回収した沈澱物を約100
0.Ilの脱塩水で洗浄した後、箱型乾燥機で乾燥させ
る。
乾燥品をロールミルで粗砕後、1ooo℃でシャトルキ
ルンで17時間似仮焼る。
仮焼品をロールミルで粗砕後、ジェットミルで世粉砕し
て製品を得る。
得られた製品の組成T i 0234.2%、BaO6
5,4%、粒度は1.5μ7+1、比表面積はL20 
TIt。
/qであり、X線回折図によってB a T i O3
チタン酸バリウムであることが確認された。
実施例2 脱塩水500(に塩化バリウム(B a C+ 2 ・
2H20)を103.3Kg及び塩化ストロンチウム(
srcl  −6H,,0)11.o*gを完全に溶解
させた後に、二酸化チタン37.1を混合分散させたも
のをA液とする。脱塩水500.0に25%アンモニア
水40.0Ky及び重炭酸アンモニウム48.1kを溶
解したものをB液とする。
A液中に8液を約2時間かけて添加混合して沈澱反応を
行なわせる。
B液の添加終了後的1時間撹拌混合する。次いで、フィ
ルタープレスにより濾過して回収した沈澱物を約100
0.0の脱塩水で洗浄した後、箱型乾燥機で乾燥させる
。
乾燥品をロールミルで粗砕後、1000℃でシャトルキ
ルンで17時間仮焼する。
似焼品をロールミルで粗砕後、ジェットミルで微粉砕し
て製品を得る。
得られた製品の組成T + 0234.2%、8aO6
0,4%、5r04.54%。、粒度は1.5.cz7
7h。
比表面積は1.5m/ gであり、X線回折図によって
(Ba   ”Sr、、>TiO3ジルコン0.9 酸バリウム・ストロンチウムであることが確認された。
実施例3 脱塩水500jに塩化カルシウム(Ca CI 2・ 
2日20)を114.4KfIを溶解させた後に、二酸
化チタン微粉末62.ONyを混合分散さぜたものをA
液とする。脱塩水5001に25%アンモニア水63K
F!及び重炭酸アンモニウム75.6kを溶解したもの
をB液とする。
A液中にB液を約2時間か(ブて添加混合して沈澱反応
を行なわせる。
B液の添加終了後的1時間撹拌混合する。次いで、フィ
ルタープレスにより濾過して回収した沈澱物を約1oo
o、0の脱塩水で洗浄した後、箱型乾燥機で乾燥させる
。
乾燥品をロールミルで粗砕後、1100℃でシャトルキ
ルンで17時間仮焼する。
似焼品をロールミルで粗砕後、ジェットミルで微粉砕し
て製品を得る。
得られた製品の組成T 1O258,76%、ca04
1.12%、粒度は1.5μm、比表面積は1.5rr
r、/ gであり、xll!i1回折図によってCaT
iO3チタン酸カルシウムであることが確認された。
実施例4 脱塩水500 jに塩化バリウム(8aC12・21−
120>を102.0KfI、 H,化カルシウム(C
aC1・21−120>を5.24Kgと塩化マンガン
(MnC1−4H20)2.34Kg、塩化ビスマス(
8iC13>を3.52Kgを溶解させた後に、二酸化
チタン(TiO2)微粉末32.2Kを混合分散させた
ものをA液とする。
また、脱塩水500 IIに25%アンモニア水36.
8Kl及び重炭酸アンモニウム44 Kflを溶解した
ものをB液とする。
A液を50℃に加温し、B液を約2時間かけて添加混合
して、沈澱反応を行なわせる。
B液の添加収量後、約1時間撹拌混合し、次いてフィル
タープレスにより濾過し、回収した沈澱物を約1000
.Ilの脱塩水で洗浄した後、パドルドライヤーにて乾
燥させる。
乾燥品をロールミルで粗砕後、1100℃でシャトルキ
ルンにて20時間仮焼する。
仮焼品をロールミルで粗砕後、ジェットミルにて微粉砕
して、製品を得る。
得られた製品の組成は、BaTiO39i、9%。
CaTi0 4.85%、MnO20,65%、B12
032.6%であり粒度は1,5μ而面表面積1.20
 TIt、/ 9であり、高誘電率磁器組成物であるこ
とを確認した。
実施例5 脱塩水500 Jに塩化バリウム(BaC12−2H2
0)を117.3/(g、塩化ストロンチウム(SrC
I  −6H20)3.11KL塩化カルシュラム(C
aC!2−2H20)  1.26 Kri塩化スズ(
SnCI4)  3.14 Kg、オキシ塩化ジルコニ
ウム(ZrOCl  −8H20)9.6Kg、塩化マ
ンガン(MnCI  −4l−120)  0.91 
K塩化ビスマス(B i C13)  3.2Kgを溶
解させた後に、二酸化チタン(T i 02 )微粉末
30.1yを混合分散させたものをA液とする。
また、脱塩水5001に25%アンモニア水50Ktt
及び重炭酸アンモニウム60/(gを溶解したものをB
液とする。
A液を50℃に加湿し、B液を2時間30分かけ添加混
合して、沈澱反応を行なわせる。
B液の添加終了後、約1時間撹拌混合し、次いでフィル
タープレスにより濾過し、回収した沈澱物を約1000
jの脱塩水で洗浄した後、パドルドライヤーにて乾燥さ
せる。
乾燥品をロールミルで粗砕後、1100℃でシ↑Iトル
キルンにて24時間f焼する。
仮焼品をロールミルで粗砕後、ジェットミルにて微粉砕
して、製品を得る。
得られた製品の組成は、T i 0226.76%。
Ba064.0% 、5rOL05%、 Z r O2
3,16%、 Ca00.42%、5no2 L59%
9Mn0 0.35%、 B r O32,07%であ
り粒度は、コールタ−カウンターにて1.5μm、比表
面積は1.25 ni/ gであり、高誘電率磁器組成
物であることをi9認した。
〈発明の効果〉 本発明の方法は安価な原料を使用すること、プロセスが
簡単であることなどにより、極めて安価にチタン系ペロ
ブスカイトを製造できるので工業的である。
又、本発明の方法により得られるチタン系ペロブスカイ
トは、極めて均一であるので、誘電体材料の如き機能性
セラミックスの原料として使用することができるという
特徴がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化チタンを分散させたCa、Ba、Sr又はPbから
    選ばれた少なくとも1種の可溶性金属塩水性スラリー、
    重炭酸アンモニウム水溶液及びアンモニアとを混合して
    沈澱反応を行なう第1工程、次いで、固液分離して固相
    を水洗及び乾燥する第2工程及び乾燥粉末を假焼後粉砕
    する第3工程からなることを特徴とするチタン系ペロブ
    スカイト型セラミック原料の製造法。
JP32384787A 1987-12-23 1987-12-23 チタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製造法 Granted JPH01167227A (ja)

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