JPH042650A - 圧電及び誘電体セラミックスの合成方法 - Google Patents
圧電及び誘電体セラミックスの合成方法Info
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- JPH042650A JPH042650A JP2103021A JP10302190A JPH042650A JP H042650 A JPH042650 A JP H042650A JP 2103021 A JP2103021 A JP 2103021A JP 10302190 A JP10302190 A JP 10302190A JP H042650 A JPH042650 A JP H042650A
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- precipitate
- pmn
- synthesis
- oxalate
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
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。
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
この発明はＰＭＮ−ＰＴの易焼結性粉末の合成方法に関
する。ＰＭＮ−ＰＴは高い比誘電率を示し電歪定数が大
きいこ之より、誘電材料、電歪材料として期待されてい
る。
する。ＰＭＮ−ＰＴは高い比誘電率を示し電歪定数が大
きいこ之より、誘電材料、電歪材料として期待されてい
る。
従来の技術
ＰＭＮ−ＰＴを合成する方法は次の（１） 、 （２）
の方法があった。
の方法があった。
（１）ペロブスカイトの構成元素を含む化合物、例えば
酸化物や炭酸塩などを混合仮焼することによって合成す
る方法。
酸化物や炭酸塩などを混合仮焼することによって合成す
る方法。
ＰＭＮ−ＰＴの場合は、ＰｂＯｌＭｇＯ、Ｗｂ、０５、
ＴｉＯ２を単に混合して仮焼するだけでは目的のペロブ
スカイト相の他に、材料特性を著しく損なうパイロクロ
ア相が生成するため、まず、 ＭｇＯ、Ｎｂ、Ｏ２とＴ
ｉ ０２を混合し仮焼してコロンバイトを合成し、こ
れにＰｂＯを加えて再度仮焼し、ＰＭＮ−ＰＴのペロブ
スカイト相を得ることが行われている（Ｓ。
ＴｉＯ２を単に混合して仮焼するだけでは目的のペロブ
スカイト相の他に、材料特性を著しく損なうパイロクロ
ア相が生成するため、まず、 ＭｇＯ、Ｎｂ、Ｏ２とＴ
ｉ ０２を混合し仮焼してコロンバイトを合成し、こ
れにＰｂＯを加えて再度仮焼し、ＰＭＮ−ＰＴのペロブ
スカイト相を得ることが行われている（Ｓ。
Ｌ、 Ｓｗａｌｔｚ ｅｔ ａｔ、 Ｍａｔ、 Ｒｅｓ
、 Ｂｕｌｌ、 １７ （１！１１８２）。
、 Ｂｕｌｌ、 １７ （１！１１８２）。
１２４５）が、仮焼温度を高くしなければならないため
、平均粒径がサブミクロンで粒度分布がシャープな粉体
の合成は困難で、焼結性が悪かった。
、平均粒径がサブミクロンで粒度分布がシャープな粉体
の合成は困難で、焼結性が悪かった。
（２）ペロブスカイトの構成元素イオンを含む溶液から
、それらの沈澱を生成させ、これを乾燥、仮焼すること
により合成する方法。
、それらの沈澱を生成させ、これを乾燥、仮焼すること
により合成する方法。
（２−Ａ）構成元素イオンのアルコキシドを加水分解し
て共沈させるアルコキシド法。
て共沈させるアルコキシド法。
（２−Ｂ） Ｌゆう酸エタノール法に水酸化物の共沈
を組み合わせることにより合成する方法（特願昭６２−
１５５３４８） 。
を組み合わせることにより合成する方法（特願昭６２−
１５５３４８） 。
これらの方法の特徴を以下、簡単に列挙する。
（２−Ａ）のアルコキシド法は高純度かつ均一性の高い
ものが得られるが、各成分イオンを一度アルコキシドと
して合成しなければならないため製法が煩雑となり、ま
た、高価なアルコキシドを利用するので経済的にも不利
である。
ものが得られるが、各成分イオンを一度アルコキシドと
して合成しなければならないため製法が煩雑となり、ま
た、高価なアルコキシドを利用するので経済的にも不利
である。
（２−Ｂ）の方法はアルコールにＮｂのしゅう酸溶液を
混合した後、Ｐｂ、Ｍｇの硝酸塩の水溶液とＴｉの硝酸
溶液を混合し、しゅう酸塩として沈澱させる。
混合した後、Ｐｂ、Ｍｇの硝酸塩の水溶液とＴｉの硝酸
溶液を混合し、しゅう酸塩として沈澱させる。
この際、溶液のｐＨを３以上とすることによってＮｂを
水酸化物として沈澱させ、溶液中で攪拌・混合し、この
沈澱を癌過、洗浄、乾燥及び仮焼することにより、ＰＭ
Ｎ−ＰＴを作成する方法である。
水酸化物として沈澱させ、溶液中で攪拌・混合し、この
沈澱を癌過、洗浄、乾燥及び仮焼することにより、ＰＭ
Ｎ−ＰＴを作成する方法である。
この方法は、酸化物混合法と比較すると、仮焼が酸化物
混合法の２回に対して１回で良く、しかも仮焼温度を約
２００℃低くすることができるという利点を有する一方
、沈Ｖ粉末として生成するしゅう酸鉛（Ｐｂ（ＣＯＯ）
２）は大量に合成する場合、その毒性と微粉であるとい
う点で安全管理上の問題があった。
混合法の２回に対して１回で良く、しかも仮焼温度を約
２００℃低くすることができるという利点を有する一方
、沈Ｖ粉末として生成するしゅう酸鉛（Ｐｂ（ＣＯＯ）
２）は大量に合成する場合、その毒性と微粉であるとい
う点で安全管理上の問題があった。
発明が解決しようとする課題
本発明は電歪及び誘電材料として好適なＰＭＮＰＴの製
造に関し、従来の共沈法を組み合わせた合成法で安全管
理の点で問題であった。しゅう酸鉛を用いずにＰＭＮ−
ＰＴを容易に得ることができる製造法を提供するもので
ある。
造に関し、従来の共沈法を組み合わせた合成法で安全管
理の点で問題であった。しゅう酸鉛を用いずにＰＭＮ−
ＰＴを容易に得ることができる製造法を提供するもので
ある。
課題を解決するための手段
本発明は、ＰＭＮ−ＰＴ系の複合ペロブスカイトの合成
において、 Ｎｂを含むしゅう酸のアルコール溶液にＰ
ｂの酸化物粉末を分散させ、Ｍｇ、 Ｔｉを含んだ溶液
を混合した後、ｐＨをコントロールすることにより、Ｐ
ｂ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉの混合沈澱物を生成させ、これを
乾燥、仮焼することによりＰＭＮ −ＰＴの複合ペロブ
スカイト型酸化物とすることを特徴とする。以下本発明
の詳細な説明する。
において、 Ｎｂを含むしゅう酸のアルコール溶液にＰ
ｂの酸化物粉末を分散させ、Ｍｇ、 Ｔｉを含んだ溶液
を混合した後、ｐＨをコントロールすることにより、Ｐ
ｂ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉの混合沈澱物を生成させ、これを
乾燥、仮焼することによりＰＭＮ −ＰＴの複合ペロブ
スカイト型酸化物とすることを特徴とする。以下本発明
の詳細な説明する。
Ｎｂイオンを含むしゅう酸溶液（溶液■）とＭｇ、Ｔｉ
のイオンを含む水溶液（溶液ＩＩ）とアルコールを用意
する。溶液ＩＩとしては、例えば硝酸塩、オキシ硝酸塩
などの水溶液が用いられる。
のイオンを含む水溶液（溶液ＩＩ）とアルコールを用意
する。溶液ＩＩとしては、例えば硝酸塩、オキシ硝酸塩
などの水溶液が用いられる。
ＰＭＮ−ＰＴの合成は、まず、アルコールを攪拌をしな
がら溶液Ｉを滴下し、その後、 Ｐｂｏの粉末を分散さ
せ、溶液ＩＩをさらに滴下する。ここで、合成に使用す
るＰｂＯの粉末は、平均粒径は約１μｍで最大粒径は５
ｇｍ以下のも′のを使用する。
がら溶液Ｉを滴下し、その後、 Ｐｂｏの粉末を分散さ
せ、溶液ＩＩをさらに滴下する。ここで、合成に使用す
るＰｂＯの粉末は、平均粒径は約１μｍで最大粒径は５
ｇｍ以下のも′のを使用する。
次にアンモニア水とアルコールを混合した溶液を同様に
滴下し、ｐＨを３以上１２以下、好ましくは５以上９以
下として、沈澱させる０滴下速度は毎分１−１００−と
するのがよい。
滴下し、ｐＨを３以上１２以下、好ましくは５以上９以
下として、沈澱させる０滴下速度は毎分１−１００−と
するのがよい。
以上のようにして得られた沈澱を濾過し、アルコールで
洗浄することを３回以上行い、 １２０ ’Ｃで１２時
間乾燥し、７００〜９００ ’Ｃで１ｏ分〜４８時間仮
焼し、ＰＭＮ−ＰＴの微粉を得る。
洗浄することを３回以上行い、 １２０ ’Ｃで１２時
間乾燥し、７００〜９００ ’Ｃで１ｏ分〜４８時間仮
焼し、ＰＭＮ−ＰＴの微粉を得る。
作用
本発明の方法によって、しゅう酸エタノール法に水酸化
物の共沈法を組み合わせた方法（特願昭６ｔ２−１５５
３４８号）を用いて合成したＰＭＮ−ＰＴ粒粉末回等の
性質を持つ電歪及び誘電体セラミックス粉末を合成する
ことができる。すなわち１次のような作用効果がある。
物の共沈法を組み合わせた方法（特願昭６ｔ２−１５５
３４８号）を用いて合成したＰＭＮ−ＰＴ粒粉末回等の
性質を持つ電歪及び誘電体セラミックス粉末を合成する
ことができる。すなわち１次のような作用効果がある。
（１）シゅう耐エタノール法を応用した方法（特願昭６
２−１５５３４８号）では、Ｐｂは、しゅう酸塩の沈澱
として合成していた。しゅう酸塩は、比較的低温（約３
５０°Ｃ）で分解し、微粉末であるため比較的低温でＰ
ＭＮ−ＰＴが合成できる利点を有する一力、Ｐｂのしゆ
う酸塩の形態は毒性が強いため天与。
２−１５５３４８号）では、Ｐｂは、しゅう酸塩の沈澱
として合成していた。しゅう酸塩は、比較的低温（約３
５０°Ｃ）で分解し、微粉末であるため比較的低温でＰ
ＭＮ−ＰＴが合成できる利点を有する一力、Ｐｂのしゆ
う酸塩の形態は毒性が強いため天与。
生産をするためには安全管理の点で問題があったが、Ｐ
ｂを酸化物にすることにより合成時の安全性が向トした
。
ｂを酸化物にすることにより合成時の安全性が向トした
。
（２） Ｐｂをしゅう酸塩として沈Ｖさせる場合は、微
量ではあるがエタノール中にＰｂイオンが残る可能性が
あり、廃液処理が問題となるが、ｐＨ−ｇ化物にするこ
とにより廃液へのＰｂの混入を避けることができる。
量ではあるがエタノール中にＰｂイオンが残る可能性が
あり、廃液処理が問題となるが、ｐＨ−ｇ化物にするこ
とにより廃液へのＰｂの混入を避けることができる。
（３） ＰｂＯ粉末の溶液中の分散性は溶液のＰＨに左
右され、 Ｐｂｏの水溶液相中における当電点は約９で
あるので、溶液のｐＨが酸性領域の方が粉体表面がプロ
トン付加によって正に帯電し、その静電的反発により分
散性が向上するため、本合成法では、ＰｂＯ粉末をしゅ
う酸ニオブ溶液を滴下した後の酸性溶液に攪拌しながら
加えることによって、溶液中に粉末を十分に分散させる
ことができる。
右され、 Ｐｂｏの水溶液相中における当電点は約９で
あるので、溶液のｐＨが酸性領域の方が粉体表面がプロ
トン付加によって正に帯電し、その静電的反発により分
散性が向上するため、本合成法では、ＰｂＯ粉末をしゅ
う酸ニオブ溶液を滴下した後の酸性溶液に攪拌しながら
加えることによって、溶液中に粉末を十分に分散させる
ことができる。
実施例Ｉ
Ｐｂ （Ｎｇｌ／３Ｎｂｚｘ） ０３− ＰｂＴｉＯ３
（ＰＭ Ｎ −Ｆ Ｔ）の合成について述べる。ここで
、ＰｂＴｉＯ３の添加量はｇｏ １％で全体の０〜５０
％である。ここでは、 ＰｂＴｉＯ３の添加量が１０ｍ
ｏ１％の合成の場合について述べる。
（ＰＭ Ｎ −Ｆ Ｔ）の合成について述べる。ここで
、ＰｂＴｉＯ３の添加量はｇｏ １％で全体の０〜５０
％である。ここでは、 ＰｂＴｉＯ３の添加量が１０ｍ
ｏ１％の合成の場合について述べる。
Ｎｂについては、五塩化ニオブにアンモニア水ヲ加え水
酸化ニオブを合成し、これを濾過洗浄した後、熱しゅう
酸に溶解しＮｂのしゅう酸水溶液とした。この濃度は０
．４２＋１１■ｏｌ／ｊｌであった。このしゅう酸ニオ
ブ水溶液１００−をはかり採った（溶液１）。
酸化ニオブを合成し、これを濾過洗浄した後、熱しゅう
酸に溶解しＮｂのしゅう酸水溶液とした。この濃度は０
．４２＋１１■ｏｌ／ｊｌであった。このしゅう酸ニオ
ブ水溶液１００−をはかり採った（溶液１）。
Ｔｉは四塩化チタンにアンモニア水を加え水酸化チタン
を合成し、これを濾過洗浄した後、硝酸に溶解し、硝酸
チタニル溶液とした。この溶液の濃度は０．４４４ｍｏ
ｌ／ ｌであった。そして、ニオブ１モルに対して１／
６モルに相当する１６．１０−の硝酸チタニル溶液をは
かり採った。
を合成し、これを濾過洗浄した後、硝酸に溶解し、硝酸
チタニル溶液とした。この溶液の濃度は０．４４４ｍｏ
ｌ／ ｌであった。そして、ニオブ１モルに対して１／
６モルに相当する１６．１０−の硝酸チタニル溶液をは
かり採った。
Ｍｇは硝酸塩の水溶液として調整する。この溶液の濃度
は１．０３３ｍｏｌ／ ｌであった。そして、ニオブ１
モルに対して１／２モルより５％過剰に相当する２１．
７９−のＭ８水溶液をはかり採った。
は１．０３３ｍｏｌ／ ｌであった。そして、ニオブ１
モルに対して１／２モルより５％過剰に相当する２１．
７９−のＭ８水溶液をはかり採った。
これらのＴｉとＭｇの溶液を水に加えて１００−の溶液
とした（溶液２）。
とした（溶液２）。
しかる後、エタノール８００−を激しく攪拌し、この中
へ溶液ｌを滴下した０滴下後のＰＨは約１であった６次
に、純度９９．９８％のＰｂｏを１５．９５８０ｇはか
り採り、この溶液中に少量ずつ加えて分散させた。この
後、溶液２を滴下し、ＰｂＯとＭｇ、 Ｔｉのしゅう酸
塩からなる黄白色の沈εを得た。さらに、この溶液中に
アンモニアとその４倍体積のエタノールとを混合したア
ンモニア−エタノール混合溶液をＰＨが８となるように
滴下した。
へ溶液ｌを滴下した０滴下後のＰＨは約１であった６次
に、純度９９．９８％のＰｂｏを１５．９５８０ｇはか
り採り、この溶液中に少量ずつ加えて分散させた。この
後、溶液２を滴下し、ＰｂＯとＭｇ、 Ｔｉのしゅう酸
塩からなる黄白色の沈εを得た。さらに、この溶液中に
アンモニアとその４倍体積のエタノールとを混合したア
ンモニア−エタノール混合溶液をＰＨが８となるように
滴下した。
以上の様にして得られた共沈澱を濾過しエタノールで洗
浄することを３回行い、 １２０℃で１２時間乾帰し、
黄白色粉末を得た。
浄することを３回行い、 １２０℃で１２時間乾帰し、
黄白色粉末を得た。
この粉末を８００°Ｃで２ＦＩ＋間仮焼し、０．９Ｐｂ
（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）０３−０．１ＰｂＴｉ０３の
微粉とした０以上の手順を第１図に示す。
（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）０３−０．１ＰｂＴｉ０３の
微粉とした０以上の手順を第１図に示す。
上記の仮焼粉末のパイロクロア相比は約６％で、先願の
方法（特願昭８２−１５５３４８号）と同様の結果であ
った。ここで、パイロクロアの量は、Ｘ線回折のパイロ
クロアとペロブスカイトのメインピークの比 Ｉ ／（Ｉｐｅ、。＋ＩＰ！ｒ。）ｐｙｒ。
方法（特願昭８２−１５５３４８号）と同様の結果であ
った。ここで、パイロクロアの量は、Ｘ線回折のパイロ
クロアとペロブスカイトのメインピークの比 Ｉ ／（Ｉｐｅ、。＋ＩＰ！ｒ。）ｐｙｒ。
但し、Ｉ ：ペロブスカイト相のメインピｐｅｒ。
−りの強度
Ｉ ：パイロクロア相のメインピー
ｐｙｒ。
りの強度
として表現した。
この仮焼粉末を用いて一軸成形した後、冷間静水圧プレ
ス（ＣＩＰ）を行い、ペレットを作成し、これを８５０
℃で２時間仮焼した。この焼結体の比誘電率（εｒ）の
温度特性を第２図に示す、これより、εＴのピークは約
５０℃で２１０００であった。
ス（ＣＩＰ）を行い、ペレットを作成し、これを８５０
℃で２時間仮焼した。この焼結体の比誘電率（εｒ）の
温度特性を第２図に示す、これより、εＴのピークは約
５０℃で２１０００であった。
発明の効果
ＰＭＮ−ＰＴの従来沈澱法では、Ｐｂをしゅう酸塩とし
て沈澱させていたため、粉体製造の際の安全管理が問題
となっていたが、本発明のＰｂの酸化物を用いる沈澱法
により、安全上の管理が容易になった。
て沈澱させていたため、粉体製造の際の安全管理が問題
となっていたが、本発明のＰｂの酸化物を用いる沈澱法
により、安全上の管理が容易になった。
第１図はＰＭＮ−ＰＴの合成のフローチャート図を示す
、第２図はＰＭＮ−ＰＴ焼結体の比誘電率の温度特性を
示す図である。
、第２図はＰＭＮ−ＰＴ焼結体の比誘電率の温度特性を
示す図である。
Claims (1)
- Ｐｂ（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３−
ＰｂＴｉＯ＿３（ＰＭＮ−ＰＴ）系の複合ペロブスカイ
トの合成において、Ｎｂを含むしゅう酸のアルコール溶
液にＰｂの酸化物粉末を分散させ、Ｍｇ、Ｔｉを含んだ
溶液を混合してＭｇとＴｉのしゅう酸塩の沈澱物を生成
させた後、該溶液のｐＨを３以上となし、Ｎｂの水酸化
物を沈澱させ、該混合沈澱物を乾燥し、仮焼により熱分
解させてＰＭＮ−ＰＴを合成することを特徴とする誘電
体セラミックス粉末の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103021A JPH042650A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 圧電及び誘電体セラミックスの合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103021A JPH042650A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 圧電及び誘電体セラミックスの合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042650A true JPH042650A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14342995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2103021A Pending JPH042650A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 圧電及び誘電体セラミックスの合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042650A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100484241B1 (ko) * | 2001-04-20 | 2005-04-20 | 한국과학기술연구원 | 저온 소결용 Ｐｂ계 Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ 유전체 분말의제조방법 |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2103021A patent/JPH042650A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100484241B1 (ko) * | 2001-04-20 | 2005-04-20 | 한국과학기술연구원 | 저온 소결용 Ｐｂ계 Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ 유전체 분말의제조방법 |
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