JPH01298023A - Plztの合成方法 - Google Patents

Plztの合成方法

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JPH01298023A
JPH01298023A JP63125835A JP12583588A JPH01298023A JP H01298023 A JPH01298023 A JP H01298023A JP 63125835 A JP63125835 A JP 63125835A JP 12583588 A JP12583588 A JP 12583588A JP H01298023 A JPH01298023 A JP H01298023A
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plzt
oxine
soln
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    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
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    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
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    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram

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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、キレート剤を用いたPLZTの合成方法に関
する。特に、高い均一性と易焼結性を有するPLZT材
料の合成方法に関する。
[従来の技術] Pb(Zr、Ti)O,にLaを添加した系のPLZT
は、透明焼結体にすることができ、電気−光学変換素t
として用いられている。そのようなP LZT結晶体を
調製するためには、高い化学的均一・性と、易焼成性を
有する組成物材料を必要と4゛る。そのためにはPLZ
Tの原料粉末は、湿式法により調製Cることか望ましい
ときれている。l?II式法ではPLZTを得る方法は
、これまでいくつか提案されている。しかし、構成陽イ
オンのうらでPb1イオンが定IA的に沈殿し難いため
、組成の正確な制御は困難であった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明で技術的に解決するための課題は、化学的に均一
で、焼成したときに容易に焼結できるPLZT材料を調
製でき、その材料を焼成することにより、PLZTを合
成する方法を提供することである。即ち、本発明は、P
b”、L a & +、Zr4°、T i ”などのP
LZTを構成する元素を均一に配して、焼結され易い沈
殿物を得、それを焼結し、容易に結晶化PLZTを得る
方法を提供することを目的にする。
[発明の構成] [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記の技術的な課題の解決のために、ツルー
1ニウム塩溶液とチタニウム塩溶液を混合し、アン[ニ
ア溶液を添加し、沈殿物を得て、更にその沈殿物を硝酸
で溶解し、必要により、希り類元素を添加し、更に、酸
化鉛を添加溶解した溶液に、キレート剤を添加し、pH
を調整しながら沈殿物を得、洗浄濾過し、乾燥して得た
所望組成のPLZT組成物を焼成することよりPLZT
を合成する方法を提供する。この場合、このキレート剤
は、オキシンであり、調整pHの範囲は、8〜12.3
の範囲であることが好適である。また、前記所望組成の
PLZTキレート沈殿物を、焼成前に、減圧下で昇温す
ることによりキレート化合物を昇華きせる工程を更に含
むことが好適である。また、キレート剤がオキシンであ
る場合に、調整pHの範囲は、8.4〜8.6がより好
適である。
本発明は、有機キレート試薬が、種々のイオンを定理的
に沈殿させ得ることに着目し、有機キレート試薬を用い
て、PLZTを合成する方法を見出したものである。
即ち、PLZTの構成イオンは、Pb”、La50、Z
 r”、T i ”テあり、コttうを4″ヘテ沈殿さ
せ得るキレート試薬を用いて、化学的に均一な沈殿物を
得る方法を見出し、この知見に基づいて本発明を為した
ものである。
このためキレート試薬として、オキシンが最も好適であ
ることを見出した。即ち、PLZTを構成するイオンで
あるpb”、L a”、Z r 4 *、TMeをすべ
て沈殿させ得るキレート試薬として、オキシンを用いる
。これらPb”、L a * 4、Zr0、T i ”
イオンを溶解させた溶液に、オキシンを溶解し、各イオ
ンのオキシン塩の溶解度以上の濃度を作る溶解オキシン
量にする必要がある。然し乍ら、オキシンの溶解度は非
常に低く、必要と4°るオキシン盪以−Fを溶解するこ
とは、実際−ヒ困難である。そこで溶解度以−]二の量
のオキシンを用いて、未溶解のオキシンが存在している
状態で操作を行なうことが好適である。このように常に
オキシンの飽和状態を保持するようにする。然し乍ら、
市販のオキシン粉末は、溶解速度が遅いため沈殿物形成
に消費される猜を速やかに補充することができないこと
を見出した。そこでオキシンを微結晶にすることにより
、その溶解速度を実質上大きく4゛ることかできる、−
とを見出した。
即ら、キレート試薬を、所望のイオンを含有する溶液に
溶解し、必要とする量の溶解キレート試薬が溶液中に供
給されるようにするために、例えば、キレート試薬を塩
酸又は硝酸に溶解し、アンモニアにより必要なpH範囲
に調整し、微細な結晶のキレート試薬を析出させ、この
析出キレート試薬微結晶を含む溶液を用いて、上記のP
b”、La1、Z r”、T i ”″イオンのキレー
ト塩を形成せしめる。即ち、この微結晶キレート試薬沈
殿物は、溶解速度が大きく、キレート試薬の溶解度の低
い点は解決された。
このキレート試薬としてオキシンを用いた場合、Pb”
、La1、Zr”、T 44′″の各オキシン塩として
、沈殿させるpHva囲は、各々、8゜4〜12.3.
6.5〜10.3.4.7〜12.5及び4.8〜8.
6であるため、この全PLZT構成成分をオキシン塩と
して同時に沈殿させるpHfa囲は、上記の各pH範囲
の全部の重複範囲であるpH−8,4〜8.6の範囲で
ある。
また、T i II、 L aII、Z r”イオンに
ついては、水〜塩として沈殿できるために、−1−記T
 i ”によるpH範囲の上限pH−8,6等による沈
殿物形成限界は、考慮する必要はなく、Pb”のオキシ
ン塩の形成するpH範囲たるpH−8,4〜12.3の
みを考慮して、調整pH範囲を決めることができる。
以上の点を考慮して、調整pHm囲は、8〜12.3と
した。即ち、pHが8以下では、Pb”″イオンのオキ
シン塩の形成が不十分で、化学的均一性が不十分である
。また、pHが12.3以上でPb1+イオンの塩の形
成が不十分となり、化学的均一性が不十分となる。
このpH範囲に溶解液を保持するために、アンモニア−
塩化アンモニウム系又はアンモニア−硝酸アンモニウム
の緩衝液を用いることが好適である。以1−のように各
PLZT構成成分を含有”する溶液から、化学的均一性
を有するキレート塩及び/水酸塩の沈殿物を得る。
尚、各金属イオンのオキシン塩の沈殿を生成させる際に
、金属イオン溶液の滴下に伴ってpH値が酸性側にずれ
る傾向があるので、アンモニア水添加によりpH値の調
整を行ないながら、金属イオン溶液の滴下を行なう必要
がある。
次に、この得られた沈殿物をよく清浄し、過剰のキレー
ト試薬を取り除いた。然し乍ら、過剰のキレート試薬を
完全に沈殿物から洗浄除去することは困難である。その
ために、次の沈殿物の乾燥工程中に、残留していたキレ
ート試薬の融解が見られた。即ち、沈殿物の乾燥中に、
過剰のオキシンが融解し、沈殿物中の化学的均一性を損
なう危険があると考えられる。これを避けるために、本
発明においては、得られた沈殿物を減圧下に加熱昇温し
、過剰のオキシン或いはキレート試薬を昇やさせて、除
いた。
即ら、得られた沈殿物を洗浄しなければならないが、過
剰に含有されたキレート試薬を完全に洗浄することは困
難であるに加えて、沈殿物を乾燥4−る工程において、
残留したキレート試薬が、融解することがあり、そのた
めに、沈殿物中の各イオン等の化学的均一性を損なう原
因となると考えられ、残留キレ−1・試薬はできるだけ
避けなければならない、そこで、本発明の合成方法では
、減圧下で沈殿物を昇温し、キレート試薬を昇華させる
ことにより沈殿物中の残留キレート試薬量を削減或いは
0になるようにする。
次いで、キレート化合物の熱分解を図った。然し乍ら、
直接高温で熱分解を行なうと、キレート化合物自体が融
解することがあり、これも化学的均一性を損なう原因と
なる危険がある。このキレート化合物の融解を避けつつ
、熱分解するために沈殿物の昇温速度に注意しつつ昇温
する必要がある。この熱分解を行なうことにより、ペロ
ブスカイト型結晶構造のPLZTが生成できる。
以上の本発明によるPLZTの合成方法を、第1図のフ
【1−シートに示す。
即ら、フローシートに示すように、ZrOClmの水溶
液とTiCj!を水溶液を調製し、所望のモル比になる
ような割合で混合し、次に、アンモニア水添加し、ジル
;1ニウム及びチタンの水酸塩の沈殿さける0次に、塩
素イオンを沈殿物より除去するために、よく水で洗浄し
、塩素イオンのない水酸塩沈殿物を得る6次に、この水
酸塩沈殿物を硝酸で溶解し、硝酸溶液にする。更に、こ
の硝酸溶液に、酸化鉛と酸化ランタンを所望量添加する
一方、キレート試薬であるオキシンを希塩酸又は硝酸に
溶解し、更にそのオキシン溶解塩機又は硝酸溶液に、ア
ンモニア水を添加し、pHを8゜4〜8,6の範囲に調
整しながら、約58°Cに加温すると、アルカリ性によ
りオキシンが沈殿し、微結晶のオキシンを含有するアル
カリ性溶液が得られる。この微結晶オキシン沈殿を有す
る溶液に、前記のように調製した所望モル比でPLZT
構成金属を溶解させた溶液を添加する。同時に、添加溶
液が酸性であるために、アンモニア水を添加しながら、
混合溶液のpHを8.4〜8.6の範囲に調整すると、
加温溶液から、各金属のオキシン塩を所望モル比で含有
4−る沈殿物が生成する。
得られた沈殿物を洗浄濾過し、十分に蒸留水で洗浄し、
過剰のオキシンを取り除く。
この沈殿物を加熱し、焼成膚゛ると容易にPLZT原料
粉末を調製できる。
本発明によるPLZTの合成づj法は、PLZT合成だ
けでなく、多種の金属イオンを含有するセシミックス材
料の調製にも適用できることが期待される。
次に本発明によるPLZT合成方法を具体的に実施例に
より説明するが、本発明はそれらによって限定されるも
のではない。
[実施例] 第1図のフ11−シートに従って、Z r OCl m
水溶液と、T i Cl m水溶液を所望のZr:Ti
のモル比率により、混合し、アンモニア水を添加し、沈
殿物を形成し、濾過、洗浄し、得られた沈殿物をHNO
,に溶解し、L a r OIも所望モル比添加溶解し
、更にPbOを溶解して、Pb”、La″4、zr′4
、T i ”を所望モル比で含有する溶液を得た。
一方、1キシンを希塩醜に溶解し、アンモニアによりp
H8,4〜8.6の範囲に調整した溶液を作成した。こ
の溶液を前記のように作成したPb1、La1、z「4
′″、Ti”を所望モル比で含有した溶液と、アンモニ
ア水を添加しながら、混合した。アンモニア水は混合溶
液全体のI)Hが、8.4〜8.6になるように添加す
るものである。すると、溶液から各イオンのオキシン塩
が沈殿した。得られた沈殿物を濾過し、よく洗浄した後
、乾燥した。
この沈殿物を減圧下で加熱し、過剰のオキシンを昇華し
、取り除いた0次に、得られた沈殿物を第2図の昇温パ
ターンで昇温しながら、Xa回折による観察で、反応を
見、生成される反応物を観察した結果を、同じ第2図に
示す、生成物によるX線回折強度で、示すために、生成
物の生成喰を示すものではないが、おおよそのIJ安が
得られた。
即ち、225°Cまでは、0.14°C/時間の速度で
昇温し、225℃に10時間保持し、次に32010ま
で0.14℃/時間の昇温速度で昇温し、320℃で5
時間保持した。320℃からは、8°C/時間の急速な
昇温速度で500°Cまで昇温した。これに対して、第
2図に示されるように、先ず、有機金属Aのx6回折線
が見られ、次に、180°C付近から有機金属BのX線
回折線が見られ、320°C付近からpt、zrノX、
111回折線とPboのX線回折線が見られ、PLZT
結晶が230°C付近から生成されたことを示す、そし
て、320°C以上でPLZT結晶によるX線回折線の
強度が急速に増加している。
この昇温加熱でより、金属オキシン塩が熱分解した後の
粉末を化学分析し、出発溶液の成分比と比較した。出発
溶液と、粉末との成分比が一致していることが判った0
本発明によるPLZT合成法では、構成金属イ〕ンを全
て定敬的沈殿きせることができたことが示された。
以上により得られたP L Z’Tの構成金属イオンの
Aキシン塩による沈殿物は、320℃焼成で結晶化し、
ぺ「1シス力イト型化合物になった。これに対し、湿式
法で作成された沈殿物は、550℃付近で結晶化すると
いう報告があるが、本発明いよる合成法では、それより
も230℃も低温で結晶化したことになる0本発明によ
るPLZTの原料粉末は、非常に反応性がよいことが分
かった。
以−Fによって得られたPLZT原料粉末を、1200
°Cで本焼成した後に、X線回折線で観察した結果Aと
、乾式法で得られるPLZT原料粉末による結果Bと比
較した。その結果を、第3図に示10本発明により合成
されるPLZTは結晶が微細であることを示している。
[発明の効果] 本発明のPLZT合成方法は、以上のようなことにより
、以下のような種々の顕著な技術的効果が得られた。
第1に、化学的均一性が高いPLZT原料粉末が得られ
、そのために、すぐれた特性の透明焼結体PLZTが得
られ安い。
第2に、本発明により得られたPLZTM料粉末は、従
来の湿式法で得られるものと比べて、非常に焼結性が高
く、そのために、著しい低温でも焼成焼成でき、結晶が
得られる。
第3に、PLZTを構成する金属イオンが、所望モル比
にあるPLZT結晶を、容易に得られるPLZT合成法
が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるPLZT合成法をフローレート
で示すものである。 第2図は、本発明により調製された沈殿物を加熱焼成し
た場合の、加熱パターンと生成きれたものをX線回折線
による観察の結果を示す。 第3図は、本発明により調製された試料と乾式法で調製
された試料とを、1200℃での本焼成での結果得られ
たもののX線回折線で、比較Cるものである。 特許出願人  住友セメント株式会社 代理人  弁理上 倉 持  裕 ζ洗浄・濾か乾燥 第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ジルコニウム塩溶液とチタニウム塩溶液を混合し
    、アンモニア溶液を添加し、沈殿物を得て、更にその沈
    殿物を硝酸で溶解し、必要により、希土類元素を添加し
    、更に、酸化鉛を添加溶解した溶液と、キレート剤と混
    合し、pHを調整しながら沈殿物を得、洗浄濾過し、乾
    燥して得た所望組成のPLZT組成物を焼成することを
    特徴とするPLZTの合成方法。
  2. (2)前記キレート剤は、オキシンであり、調整pHの
    範囲は、8〜12.3の範囲である特許請求の範囲第1
    項記載のPLZTの合成方法。
  3. (3)前記所望組成のPLZTキレート沈殿物を、焼成
    前に、減圧下で昇温することによりキレート化合物を昇
    華させることを更にに含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載のPLZTの合成方法。
  4. (4)前記の調整pHの範囲が、8.4〜8.6の範囲
    である特許請求の範囲第2項のPLZTの合成方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50116399A (ja) * 1974-02-22 1975-09-11
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