JPH0116775B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0116775B2 JPH0116775B2 JP55171884A JP17188480A JPH0116775B2 JP H0116775 B2 JPH0116775 B2 JP H0116775B2 JP 55171884 A JP55171884 A JP 55171884A JP 17188480 A JP17188480 A JP 17188480A JP H0116775 B2 JPH0116775 B2 JP H0116775B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- powder
- particles
- pbtio
- crystal
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧電体材料として有用なチタン酸鉛
（PbTiO3）粉体の製造方法に関し、圧電特性を
顕著に向上できる粒子配向性の焼結体の作製にお
いて極めて有用な、針状ないし柱板状の粒子形状
を有するPbTiO3粒子からなる粉体の製造方法を
提供するものである。
（PbTiO3）粉体の製造方法に関し、圧電特性を
顕著に向上できる粒子配向性の焼結体の作製にお
いて極めて有用な、針状ないし柱板状の粒子形状
を有するPbTiO3粒子からなる粉体の製造方法を
提供するものである。
磁性体の分野においては、酸化鉄を主成分とす
る、結晶の特定方向に伸長した針状ないし柱状の
磁性体の結晶粒子粉体がかなり以前から作られて
おり、それらを有機物と混練して針状ないし柱状
の磁性体の結晶粒子が一方向に並んだフイルムな
いしシート状の複合体材料が作製されている。そ
れらの材料は、磁気テープやその目的に広く用い
られている。また、磁性体材料の分野において
も、原材料の少なくとも一つにおいて、針状や板
状などの特殊形状の粒子からなる原材料粉体を用
い、混合物をいわゆるホツトプレス法によつて焼
結することにより、磁性体物質の結晶粒子が一方
向に配向した焼結体が作製されている。この焼結
体は、方向によつて著しく磁気特性の異なる磁性
体材料として、ビデオテープレコーダなどの磁気
ヘツド材料として広く実用に供されている。
る、結晶の特定方向に伸長した針状ないし柱状の
磁性体の結晶粒子粉体がかなり以前から作られて
おり、それらを有機物と混練して針状ないし柱状
の磁性体の結晶粒子が一方向に並んだフイルムな
いしシート状の複合体材料が作製されている。そ
れらの材料は、磁気テープやその目的に広く用い
られている。また、磁性体材料の分野において
も、原材料の少なくとも一つにおいて、針状や板
状などの特殊形状の粒子からなる原材料粉体を用
い、混合物をいわゆるホツトプレス法によつて焼
結することにより、磁性体物質の結晶粒子が一方
向に配向した焼結体が作製されている。この焼結
体は、方向によつて著しく磁気特性の異なる磁性
体材料として、ビデオテープレコーダなどの磁気
ヘツド材料として広く実用に供されている。
このように、磁性体材料の分野では、磁性体の
結晶粒子の磁気特性の顕著な異方性を利用した材
料が広く実用に供されているわけであるが、磁性
体材料と並んでエレクトロニクス材料の双璧を形
成している誘電体、圧電体材料の分野において
は、結晶粒子の誘電、圧電特性の異方性を利用し
た材料はほとんど作製されていない。わずかに、
Bi層状化合物について粒子配向した焼結体が作
製できることが報告されているが、Bi層状化合
物の誘電、圧電特性は、誘電体や圧電体材料の分
野で指導的な役割を果しているペロブスカイト化
合物と比較して、かなり見劣りがする。
結晶粒子の磁気特性の顕著な異方性を利用した材
料が広く実用に供されているわけであるが、磁性
体材料と並んでエレクトロニクス材料の双璧を形
成している誘電体、圧電体材料の分野において
は、結晶粒子の誘電、圧電特性の異方性を利用し
た材料はほとんど作製されていない。わずかに、
Bi層状化合物について粒子配向した焼結体が作
製できることが報告されているが、Bi層状化合
物の誘電、圧電特性は、誘電体や圧電体材料の分
野で指導的な役割を果しているペロブスカイト化
合物と比較して、かなり見劣りがする。
一方、ペロブスカイト化合物とくにBaTiO3
系、PbTiO3系やPbTiO3−PbZrO3系などのTi含
有系ペロブスカイト化合物の焼結体は、圧電、誘
電体としての特性が極めてすぐれており、種々の
圧電性、誘電性応用部品として広く実用に供され
ている。これらの材料は、誘電、圧電特性が結晶
の軸方向によつて顕著に異なるので、粒子配向性
の焼結体が作製できれば、従来よりも各段に高性
能化することがき、さらに高性能化により新規応
用分野も十分に期待できるわけである。したがつ
て、このようなペロブスカイト化合物の配向性焼
結体が望まれるわけであるが、いままで実現され
ていなかつた。
系、PbTiO3系やPbTiO3−PbZrO3系などのTi含
有系ペロブスカイト化合物の焼結体は、圧電、誘
電体としての特性が極めてすぐれており、種々の
圧電性、誘電性応用部品として広く実用に供され
ている。これらの材料は、誘電、圧電特性が結晶
の軸方向によつて顕著に異なるので、粒子配向性
の焼結体が作製できれば、従来よりも各段に高性
能化することがき、さらに高性能化により新規応
用分野も十分に期待できるわけである。したがつ
て、このようなペロブスカイト化合物の配向性焼
結体が望まれるわけであるが、いままで実現され
ていなかつた。
Bi層状化合物の場合には、結晶構造が層状構
造をもつことから、ホツトプレス焼結を行うと、
その層状構造が加圧方向に垂直になつた結晶粒子
が形成されやすいので、配向性の焼結体が形成さ
れるものである。しかしながら、ペロブスカイト
化合物では、結晶構造そのものに粒子配向の起り
やすいような層状構造などの特徴的な構造部分が
ないので、粒子形状に特徴のない通常の原材料を
用いた場合には、結晶粒子の方位のそろつた焼結
体磁器は作製できない。
造をもつことから、ホツトプレス焼結を行うと、
その層状構造が加圧方向に垂直になつた結晶粒子
が形成されやすいので、配向性の焼結体が形成さ
れるものである。しかしながら、ペロブスカイト
化合物では、結晶構造そのものに粒子配向の起り
やすいような層状構造などの特徴的な構造部分が
ないので、粒子形状に特徴のない通常の原材料を
用いた場合には、結晶粒子の方位のそろつた焼結
体磁器は作製できない。
このような配向性焼結体の作製法として、次の
ような方法が考えられる。すなわち、１原材料と
して、特定の結晶方位を有する針状ないし板状粒
子の粉体を用い、これを一定方向に並べて成型
し、その成型体を焼結することにより配向性焼結
体を作製する方法、２，１の原材料を利用してあ
るいは、その他の方法を用いて、特定粒子形状お
よび特定結晶方位を有する生成物粒子からなる粉
体を作製し、これを並べて成型した成型体を焼結
し配向性焼結体を作製する方法、などが考えられ
る。
ような方法が考えられる。すなわち、１原材料と
して、特定の結晶方位を有する針状ないし板状粒
子の粉体を用い、これを一定方向に並べて成型
し、その成型体を焼結することにより配向性焼結
体を作製する方法、２，１の原材料を利用してあ
るいは、その他の方法を用いて、特定粒子形状お
よび特定結晶方位を有する生成物粒子からなる粉
体を作製し、これを並べて成型した成型体を焼結
し配向性焼結体を作製する方法、などが考えられ
る。
本発明は、K2O・nTiO2で表わされているわゆ
るチタン酸カリウム繊維と酸化鉛粉体または加熱
により酸化鉛となる鉛化合物粉体とを混合し、焼
成して反応させ、チタン酸ウリウム繊維中のカリ
ウム成分を鉛成分に置き換えることにより、一つ
のａ軸方向に伸長した正方晶系のチタン酸鉛
（PbTiO3）の結晶粒子を生成せしめ、このとき
遊離生成したカリウム成分を水または酸により溶
解・除去することにより、一つのａ軸向に伸長し
たPbTiO3粒子からなる粉体を作製することを特
徴とするものである。
るチタン酸カリウム繊維と酸化鉛粉体または加熱
により酸化鉛となる鉛化合物粉体とを混合し、焼
成して反応させ、チタン酸ウリウム繊維中のカリ
ウム成分を鉛成分に置き換えることにより、一つ
のａ軸方向に伸長した正方晶系のチタン酸鉛
（PbTiO3）の結晶粒子を生成せしめ、このとき
遊離生成したカリウム成分を水または酸により溶
解・除去することにより、一つのａ軸向に伸長し
たPbTiO3粒子からなる粉体を作製することを特
徴とするものである。
以下、実施例に基ずき本発明の製造方法につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
実施例 １
K2O・nTiO2（ｎ＝４）の組成で示されるチタ
ン酸カリウム繊維を、報告されているK2MoO4を
フラツクスとして用いるフラツクス法により作製
した。すなわち、K2CO3とTiO2とK2MoO4を混
合し、白金ルツボに入れて1100℃で焼成し、４
℃／時間の冷却速度で室温まで冷却し、ついで冷
水によりフラツクスを洗浄・除去した後乾燥し
た。得られた繊維は、Ｘ線回折と電子線回折の結
果、K2O・4TiO2からなり、報告されているよう
に結晶軸の方向に伸長した繊維であつた。
ン酸カリウム繊維を、報告されているK2MoO4を
フラツクスとして用いるフラツクス法により作製
した。すなわち、K2CO3とTiO2とK2MoO4を混
合し、白金ルツボに入れて1100℃で焼成し、４
℃／時間の冷却速度で室温まで冷却し、ついで冷
水によりフラツクスを洗浄・除去した後乾燥し
た。得られた繊維は、Ｘ線回折と電子線回折の結
果、K2O・4TiO2からなり、報告されているよう
に結晶軸の方向に伸長した繊維であつた。
つぎに、得られたチタン酸カリウム繊維を、
PbO、Pb（NO3）2、Pb（COO）2などの粉体と、
K2O・4TiO21モルに対し４モルの割合に混合し、
800、900および1000℃で焼成した。第３図ａにそ
の混合物の電子顕微鏡写真を示す。焼成物のＸ線
回折解析の結果、いずれの鉛化合物を用いた場合
でも、PbTiO3が形成されており、カリウム成分
と思われる不明物質が形成された。この不明物質
は、一夜の水中放置およびその後の水洗により容
易に溶解・除去でき、乾燥後の粉体試料は、第４
図に示すように、PbTiO3の単一相からなつてい
た。第３図ｂはその電子顕微鏡写真である。電子
顕微鏡および電子線回折法により作製された粉体
試料の粒子の形状と結晶方位をしらべた。ほとん
どすべての粒子は、第１図のタイプと第２図のタ
イプのａ軸方向に伸長した長さ0.5〜2μｍの針状
ないし板状の粒子であつた。図において、ａは結
晶軸方向、（ok1）⊥は（ok1）面に垂直な方向を
示す。なお、ｋとしては１ないし６の粒子が含ま
れていた。
PbO、Pb（NO3）2、Pb（COO）2などの粉体と、
K2O・4TiO21モルに対し４モルの割合に混合し、
800、900および1000℃で焼成した。第３図ａにそ
の混合物の電子顕微鏡写真を示す。焼成物のＸ線
回折解析の結果、いずれの鉛化合物を用いた場合
でも、PbTiO3が形成されており、カリウム成分
と思われる不明物質が形成された。この不明物質
は、一夜の水中放置およびその後の水洗により容
易に溶解・除去でき、乾燥後の粉体試料は、第４
図に示すように、PbTiO3の単一相からなつてい
た。第３図ｂはその電子顕微鏡写真である。電子
顕微鏡および電子線回折法により作製された粉体
試料の粒子の形状と結晶方位をしらべた。ほとん
どすべての粒子は、第１図のタイプと第２図のタ
イプのａ軸方向に伸長した長さ0.5〜2μｍの針状
ないし板状の粒子であつた。図において、ａは結
晶軸方向、（ok1）⊥は（ok1）面に垂直な方向を
示す。なお、ｋとしては１ないし６の粒子が含ま
れていた。
この実施例においては、原料の鉛化合物として
Pb（COO）2を使用した場合について述べたが、そ
れ以外にもPbOやPb（NO3）2といつた高温度下で
鉛酸化物になる化合物を使用できることは言うま
でもないことである。
Pb（COO）2を使用した場合について述べたが、そ
れ以外にもPbOやPb（NO3）2といつた高温度下で
鉛酸化物になる化合物を使用できることは言うま
でもないことである。
実施例 ２
K2O・nTiO2（ｎ＝６）の組成で示されるチタ
ン酸カリウム繊維を、K2MoO4をフラツクスとし
て用いるいわゆるフラツクス法により作製した。
すなわち、K2CO3、TiO2とK2MoO4を混合し、
白金ルツボに入れ1200℃で焼成し、４℃／時間の
冷却速度で室温まで冷却し、ついで冷水によりフ
ラツクスを洗浄・除去した後乾燥した。得られた
繊維は、Ｘ線回折と電子線回折の結果、K2O・
6TiO2からなり、報告されているように結晶軸の
方向に伸長した繊維であつた。
ン酸カリウム繊維を、K2MoO4をフラツクスとし
て用いるいわゆるフラツクス法により作製した。
すなわち、K2CO3、TiO2とK2MoO4を混合し、
白金ルツボに入れ1200℃で焼成し、４℃／時間の
冷却速度で室温まで冷却し、ついで冷水によりフ
ラツクスを洗浄・除去した後乾燥した。得られた
繊維は、Ｘ線回折と電子線回折の結果、K2O・
6TiO2からなり、報告されているように結晶軸の
方向に伸長した繊維であつた。
つぎに、得られたK2O・6TiO2繊維試料を、
PbO、Pb（NO3）2、Pb（COO）2の粉体と１対６モ
ルの割合に混合し、800、900および1000℃で焼成
した。焼成物のＸ線回折解析の結果、いずれの鉛
化合物を用いた場合でも、PbTiO3が形成されて
おり、カリウム成分と思われる不明物質が形成さ
れた。この不明物質は一夜の水中放置およびその
後の水洗により容易に溶解・除去でき、乾燥後の
粉体試料はPbTiO3の単一相からなつていた。得
られた粉体試料の粒子の形状と結晶方位を電子顕
微鏡および電子線回折法によりしらべた。ほとん
どすべての粒子は、K2O・4TiO2を用いたと同様
に第１図のタイプまたは第２図のタイプのａ軸方
向に伸長した長さ0.5〜2μｍの針状ないし板状の
粒子であつた。ｋとしては１ないし６の粒子が含
まれていた。
PbO、Pb（NO3）2、Pb（COO）2の粉体と１対６モ
ルの割合に混合し、800、900および1000℃で焼成
した。焼成物のＸ線回折解析の結果、いずれの鉛
化合物を用いた場合でも、PbTiO3が形成されて
おり、カリウム成分と思われる不明物質が形成さ
れた。この不明物質は一夜の水中放置およびその
後の水洗により容易に溶解・除去でき、乾燥後の
粉体試料はPbTiO3の単一相からなつていた。得
られた粉体試料の粒子の形状と結晶方位を電子顕
微鏡および電子線回折法によりしらべた。ほとん
どすべての粒子は、K2O・4TiO2を用いたと同様
に第１図のタイプまたは第２図のタイプのａ軸方
向に伸長した長さ0.5〜2μｍの針状ないし板状の
粒子であつた。ｋとしては１ないし６の粒子が含
まれていた。
なお、上記実施例においては、K2O・nTiO2で
表わされるチタン酸カリウム繊維の中で、ｎが４
と６のものを用いているが、ｎが１、２などの繊
維も知られている。チタン酸カリウム繊維では、
結晶構造の中にTiO6八面体が頂点共有で平行に
連結した構造部分が含まれ、かつその頂点共有の
連結方向が繊維の伸長方向に一致していること、
およびTiO6八面体が同様に頂点共有で平行に結
晶軸方向に連なつたペロブスカイト構造と結晶構
造に共通性があること、などからPbTiO3ペロブ
スカイト化合物の結晶軸方向に伸長した結晶粒子
が形成されるものと考えられる。従つて、ｎが
１、２などのチタン酸カリウム繊維についても実
施例と同一の効果がある。
表わされるチタン酸カリウム繊維の中で、ｎが４
と６のものを用いているが、ｎが１、２などの繊
維も知られている。チタン酸カリウム繊維では、
結晶構造の中にTiO6八面体が頂点共有で平行に
連結した構造部分が含まれ、かつその頂点共有の
連結方向が繊維の伸長方向に一致していること、
およびTiO6八面体が同様に頂点共有で平行に結
晶軸方向に連なつたペロブスカイト構造と結晶構
造に共通性があること、などからPbTiO3ペロブ
スカイト化合物の結晶軸方向に伸長した結晶粒子
が形成されるものと考えられる。従つて、ｎが
１、２などのチタン酸カリウム繊維についても実
施例と同一の効果がある。
実施例において用いたPbO以外の鉛化合物はい
ずれも高温域で分解しPbOとなるものであるが、
鉛化合物としては、これらのもの以外でも加熱に
より同様に分解してPbOとなるものであれば良い
ことは勿論のことである。
ずれも高温域で分解しPbOとなるものであるが、
鉛化合物としては、これらのもの以外でも加熱に
より同様に分解してPbOとなるものであれば良い
ことは勿論のことである。
また、実施例において、焼成は800℃、900℃と
1000℃で行なつているが、これ以外の温度でも良
い。要するに、チタン酸カリウムと高温で分解し
てPbOとなる鉛化合物とが高温で反応して
PbTiO3が生成し、カリウム成分が遊離生成する
ことが重要である。
1000℃で行なつているが、これ以外の温度でも良
い。要するに、チタン酸カリウムと高温で分解し
てPbOとなる鉛化合物とが高温で反応して
PbTiO3が生成し、カリウム成分が遊離生成する
ことが重要である。
また実施例において、反応により遊離生成した
カリウム成分の除去に、水による溶解・除去法を
用いているが、湯や酸を使うこともできる。
カリウム成分の除去に、水による溶解・除去法を
用いているが、湯や酸を使うこともできる。
PbTiO3焼結体は、径方向の電気機械結合係数
ｋと厚み方向の電気機械結合係数ｋとの差が著し
く大きいこと、誘電率が小さいこと、キユーリー
点が470℃と非常に高く、温度に対して安定であ
ること、などの特徴を生かして赤外線温度計や
VHF帯域の圧電共振子として広く実用に供せら
れている極めて有用な材料である。また、近年、
著しい進歩をとげつつある、身体の断層写真撮影
用の超音波採触子材料として有望視されている。
このPbTiO3焼結体を粒子配向化することによ
り、圧電特性が顕著になり、これらの用途で高性
能化が可能である。本発明によつて得られる一つ
のａ軸方向に伸長したPbTiO3粒子粉体は、この
ような配向性焼結体の作製に極めて有用なもので
ある。配向性焼結体は、粉体粒子を少量の粘結剤
と混合し、伸長方向を一定方向に並べた成型体を
作製し、これを焼結することによつて得られる。
ｋと厚み方向の電気機械結合係数ｋとの差が著し
く大きいこと、誘電率が小さいこと、キユーリー
点が470℃と非常に高く、温度に対して安定であ
ること、などの特徴を生かして赤外線温度計や
VHF帯域の圧電共振子として広く実用に供せら
れている極めて有用な材料である。また、近年、
著しい進歩をとげつつある、身体の断層写真撮影
用の超音波採触子材料として有望視されている。
このPbTiO3焼結体を粒子配向化することによ
り、圧電特性が顕著になり、これらの用途で高性
能化が可能である。本発明によつて得られる一つ
のａ軸方向に伸長したPbTiO3粒子粉体は、この
ような配向性焼結体の作製に極めて有用なもので
ある。配向性焼結体は、粉体粒子を少量の粘結剤
と混合し、伸長方向を一定方向に並べた成型体を
作製し、これを焼結することによつて得られる。
第１図および第２図は本発明によつて得られる
PbTiO3粒子の粒子形状を示したものである。第
３図ａ，ｂはそれぞれ本発明の一実施例で使用し
た原料混合物およびそれによつて得られた生成物
の電子顕微鏡写真であり、第４図は同じく生成物
の粉末Ｘ線電子線回折図である。
PbTiO3粒子の粒子形状を示したものである。第
３図ａ，ｂはそれぞれ本発明の一実施例で使用し
た原料混合物およびそれによつて得られた生成物
の電子顕微鏡写真であり、第４図は同じく生成物
の粉末Ｘ線電子線回折図である。
Claims (1)
- １ 一般式K2O・nTiO2で表わされるチタン酸カ
リウム繊維と酸化鉛粉体もしくは加熱により酸化
鉛となる鉛化合物粉体とを混合し、これを焼成す
ることによつて針状もしくは柱板状の正方晶系の
チタン酸鉛粒子を生成し、この後遊離生成したカ
リウム成分を水もしくは酸によつて溶解・除去す
ることにより、チタン酸鉛粒子を取り出すことを
特徴とするチタン酸鉛粉体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55171884A JPS5795829A (en) | 1980-12-04 | 1980-12-04 | Manufacture of lead titanate powder |
| EP81302105A EP0048536A3 (en) | 1980-09-18 | 1981-05-12 | Sintered body of lead titanate and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55171884A JPS5795829A (en) | 1980-12-04 | 1980-12-04 | Manufacture of lead titanate powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5795829A JPS5795829A (en) | 1982-06-14 |
| JPH0116775B2 true JPH0116775B2 (ja) | 1989-03-27 |
Family
ID=15931575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55171884A Granted JPS5795829A (en) | 1980-09-18 | 1980-12-04 | Manufacture of lead titanate powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5795829A (ja) |
-
1980
- 1980-12-04 JP JP55171884A patent/JPS5795829A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5795829A (en) | 1982-06-14 |
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