JPH0623044B2 - ペロブスカイト原料粉末の製造方法 - Google Patents

ペロブスカイト原料粉末の製造方法

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JPH0623044B2
JPH0623044B2 JP61146011A JP14601186A JPH0623044B2 JP H0623044 B2 JPH0623044 B2 JP H0623044B2 JP 61146011 A JP61146011 A JP 61146011A JP 14601186 A JP14601186 A JP 14601186A JP H0623044 B2 JPH0623044 B2 JP H0623044B2
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恭二 大段
芳孝 有木
優 倉橋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,ペロブスカイト型構造化合物およびその固溶
体(以下ペロブスカイトという)の原料粉末の製法に関
するものである。
ペロブスカイトは,圧電体,誘電体,半導体,センサ
ー,オプトエレクトロニクス材料,コンデンサー材料等
の機能性セラミックスとして広範囲に利用されている。
最近この機能性セラミックスの高度化が進展し、その要
請に対応できる易焼結性,均一性,且つ低コストのペロ
ブスカイトの原料粉末が多量に効率的に製造できる技術
の開発が要望されている。
〔従来の技術〕
従来,ペロブスカイトの原料粉末の製造方法としては,
乾式法と共沈法が知られている。
乾式法は構成原料成分の化合物を乾式で混合し,これを
仮焼する方法である。しかし,この方法では,均一組成
の原料粉末が得難いため,優れた機能性をもつペロブス
カイトを得難いし,また焼結性も十分ではない。
共沈法はその構成成分のすべてを一緒にした混合溶液を
作り,これにアルカリ等の沈殿形成液を添加して共沈さ
せ,この共沈物を乾燥,仮焼させる方法である。
この共沈法によると,均一性の優れた粉末が得易いが,
沈殿生成時に粒子の凝集が起こり,二次粒子を形成し,
焼結しにくい欠点があった。
また,共沈法では各成分の該沈殿成形液に対する沈殿形
成能が同じでない場合は,例えば或成分は実質的に10
0%沈殿を生成するが,他の成分は実質的に全部沈殿を
生成し得ないことが起こり,所望組成となし難いことが
ある。
〔発明の目的〕
本発明は従来の共沈法における欠点をなくすことができ
る方法,さらには湿式法によって易焼結性で均一性のよ
い微細なペロブスカイト原料粉末を効率よく製造するこ
とができる方法を提供するにある。
〔発明の構成〕
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果,一
般式A(B1/3C2/3)O3(ただし,AはBa および/また
はSr を,BはCo,Zn,Mgの少なくとも1種を,C
はTa および/またはNb を示す。)で表わされるペロ
ブスカイトの原料粉末を湿式法で製造する際に,平均粒
子径が1000Å以下のC成分元素の微粒子水酸化物を
使用することにより,従来法の欠点を改善することがで
きるとともに,各成分の微粒子が高度に相互分散した均
一粒子の沈殿物が得られ,該沈殿物を仮焼して得られる
原料粉末は,粒度分布が狭く,粒度が揃った微粒子から
なっており,しかも組成が均一であり,極めて工業的に
有利に易焼結性ペロブスカイト粉末,詳しくは易焼結性
のペロブスカイト原料粉末を製造できることを知見し,
本発明に到達した。
本発明は,一般式A(B1/3C2/3)O3(ただし,AはBa
および/またはSr を,BはCo,Zn,Mgの少なくと
も1種を,CはTa および/またはNb を示す。)で表
わされるペロブスカイトおよびその固溶体(以下ペロブ
スカイトという)の原料粉末の製造に際し,平均粒子径
が1000Å以下のC成分元素の微粒子水酸化物を分散
させた溶液に,沈殿形成液およびA成分元素を含んだ化
合物の溶液を添加して沈殿を生成させ,次いでアルキル
アミンの溶液とB成分元素を含んだ化合物の溶液とを添
加して沈殿を生成させ,得られた沈殿物を仮焼すること
を特徴とするペロブスカイト原料粉末の製法に関するも
のである。
本発明によると,従来の共沈法における欠点を解消する
ことができる。
本発明におけるペロブスカイトには,A成分に対するB
成分とC成分との合計原子比が1であるもの,さらにこ
の比が1より高い値もしくは低い値にずらして,B,C
位置またはA位置に格子欠陥を有する不定比ペロブスカ
イトの両者が含まれる。一方B成分とC成分の比率は特
定されず任意の比率にすることができる。
ペロブスカイトの構成成分であるA成分,B成分の金属
元素を含む化合物の溶液を調製するための成分化合物と
しては,特に限定されないがそれらの水酸化物,炭酸
塩,オキシ塩,硫酸塩,硝酸塩,塩化物等の無機塩,酢
酸塩,しゅう酸塩等の有機酸塩,酸化物などがある。こ
れらは一般に水溶液またはアルコール溶液として使用さ
れるが溶媒に可溶できない場合には適宜に酸を添加する
などして溶解させればよい。
またペロブスカイトの構成成分であるC成分化合物とし
ては、平均粒子径が1000Å以下の微粒子水酸化物を
使用することが必要である。平均粒子径が1000Åよ
り大きい水酸化物を使用した場合には,得られたペロブ
スカイトの原料粉末の粒子径が大きく,焼結性が悪い。
そのために低温焼結することが難しい。また微粒子水酸
化物の平均粒子径の下限値は,特別制限を設ける必要が
ないが約50Å程度までが良い。微粒子水酸化物のさら
に好ましい平均粒子径は100Å〜500Åである。こ
れら微粒子水酸化物は,いかなる方法で調製されたもの
でも有用である。その調製法としては,例えばNb,Ta
の塩化物を加水分解する方法を挙げることができる。
本発明で使用する沈殿形成液としては,アンモニア
(水),炭酸アンモニウム,炭酸水素アンモニウム,炭
酸アルカリ,しゅう酸,しゅう酸アンモニウム等が挙げ
られる。
A成分およびC成分の沈殿を生成するには,C成分を含
有する沈殿形成液を撹拌しながら,沈殿形成液にA成分
の溶液を添加してもよく,その反対に添加してもよい。
添加に際しては液を十分に撹拌しながら行うことが好ま
しい。沈殿形成液の使用量は各成分に対して1〜30倍
モルが好ましい。
構成成分の沈殿を生成するには炭酸塩の沈殿形成液を撹
拌しながら添加するのがよい。
前記方法により得られたA成分およびC成分を含む沈殿
物は,傾瀉法の如き通常の洗浄方法により水等で洗浄す
る。ついで,上記沈殿物を水中に分散し,アルキルアミ
ンの存在下,B成分の沈殿を生成させる。
本発明に使用するアルキルアミンとしては,例えばメチ
ルアミン,エチルアミン,プロピルアミン,ブチルアミ
ンなどの低級アルキル基を有する第一アミン,シクロヘ
キシルアミンの如きシクロアルキル基を有する第一アミ
ン,ジメチルアミン,ジエチルアミンなどの低級アルキ
ル基を有する第二アミン,トリエチルアミンの如き低級
アルキル基を有する第三アミンのようなB成分を完全に
沈殿させることができるものを好適に挙げることができ
る。
アルキルアミンの使用量は,B成分化合物のモル数に対
して1〜20倍モルが好適である。
アルキルアミンの溶液とB成分化合物の溶液を加えるに
あたっては、アルキルアミンの水および/またはアルコ
ール溶液を先に加えても,B成分化合物の溶液を先に加
えても,あるいは同時に加えてもよく,また多段に加え
てもよい。
また沈殿の生成に際し,例えばA成分の沈殿を生成した
後,以後の工程を妨害する陰イオンを除去するために水
洗いした後,沈殿物を新しい水またはアルコール中に分
散して,次の工程に進めることが望ましい。
更にまた,A成分の沈殿およびB成分の沈殿を生成させ
るにあたり,沈殿形成液の種類と濃度,また沈殿形成時
の温度を適宜調節することにより得られる粒子形状をコ
ントロールすることができる。
A成分,B成分,C成分のほかに,ペロブスカイトの焼
結性や特性を制御するための微量成分を添加する場合
は,A成分,B成分の溶液を調製する際,それらの微量
成分を添加させてもよい。
またA成分およびB成分の沈殿の生成を,必要に応じ多
段にしてもよい。
前記方法により得られた沈殿物は通常の方法によりろ
別,乾燥した後,仮焼する。乾燥は,大気圧下で行なっ
ても減圧下で行なってもよい。
仮焼温度としては,過度に低いと沈殿物の脱水,熱分解
が不十分であり,また過度に高いと粉末が粗大化するの
で,通常,仮焼温度は500〜1300℃の範囲で好適
である。
〔実施例〕
以下に実施例および比較例を示し,さらに詳しく本発明
について説明する。
実施例1:Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 平均粒子径200Åの水酸化タンタル〔Ta(OH)5〕8.
86gの溶液を水100ml中に分散し,これに炭酸水素
アンモニウム(NH4HCO3)79gを水600mlに溶
解した溶液を加え,さらに硝酸バリウム〔Ba(NO3)2〕1
3.067gを200mlの水に溶解した溶液を撹拌しな
がら徐々に添加して沈殿を生成した。沈殿物を含有する
液を静置し,上澄液を除去し,新たに水を加えて充分撹
拌した後最後静置して上澄液を除去した。この操作を4
回繰返した液に,ジエチルアミン〔(C2H5)2NH〕10ml
を水50mlに加えた水溶液を加え,更にこの溶液に硝酸
亜鉛〔Zn(NO3)2・6H2O〕4.958gを水150mlに溶
解した溶液を徐々に加えて沈殿を生成させた。この沈殿
物をろ別,乾燥した後,900℃で3時間仮焼した。こ
の仮焼粉末の含有金属元素組成は仕込みの組成と同一で
あった。TEM観察の結果0.3μmの粒子であった。
この粉末をボールミルで粉砕した。
この粉末を1.5t/cm2で成型し1450℃で4時間
焼結した。その密度は7.92g/cm3であった。(理
論密度99%以上) 実施例2:Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 B成分の硫酸亜鉛4.958gの代りに硝酸マグネシウ
ム〔Mg(NO3)2・6H2O〕4.273gを用いた他は実施例
1と同様な操作でBa(Mg1/3Ta2/3)O3の仮焼粉末を製造し
た。この仮焼粉末の含有金属元素組成は仕込みの組成と
同一であった。また仮焼粉末も実施例1と同様に焼結体
を得た。その密度は7.571g/cm3であった。(理
論密度99%以上) 実施例3:Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 C成分の水酸化タンタル溶液8.86gの代りに平均粒
子径300Åの水酸化ニオブ〔Nb(OH)5〕5.93gを
含む溶液を用いた他は実施例1と同様な操作でBa(Zn1/3
Nb2/3)O3 の仮焼粉末を製造した。この仮焼粉末の含有
金属元素の組成は仕込みの組成と同一であった。また仮
焼粉末も実施例1と同様に焼結体を得た。その密度は
6.436g/cm3であった。(理論密度99%以上) 実施例4:Sr(Zn1/3Nb2/3)O3 A成分の硝酸バリウム〔Ba(NO3)2〕13.067gに代
えて硝酸ストロンチウム〔Sr(NO3)2〕10.581g
を,またC成分の水酸化タンタルの代りに平均粒子径3
00Åの〔Nb(OH)5〕5.93gを,それぞれ使用した
他は実施例1と同様な操作によって仮焼粉末のSr(Zn1/3
Nb2/3)O3を製造した。この仮焼粉末の含有金属元素組成
は仕込みの組成とほぼ同一であった。また仮焼粉末は実
施例1と同様に焼結体を得た。その密度は5.642g
/cm3であった。
実施例5:Ba(Zn1/3Ta2/3)O3-Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 平均粒子径の200Åの水酸化タンタル〔Ta(OH)5〕1
7.72gを含む溶液200mlに2N-NH4OH200mlを添
加した。これに炭酸水素アンモニウム(NH4HCO3)158
gを水1000mlに溶解した溶液を加え,更に硝酸バリ
ウム〔Ba(NO3)2〕26.134gを400mlの水に溶解
した溶液を撹拌しながら徐々に添加して沈殿を生成し
た。
この沈殿物含有液を静置し,上澄液を除去し新たに水を
加えて充分撹拌後,再度静置して上澄液を除去した。こ
の操作を4回繰返した液にジエチルアミン〔(C2H5)2N
H〕20mlを水100mlに加えた水溶液を加え,その溶
液に硝酸亜鉛〔Zn(NO3)2・6H2O〕4.958gと硝酸マ
グネシウム〔Mg(NO3)2・6H2O〕4.273gを水300
mlに溶解した溶液を徐々に加えて沈殿を生成させた。こ
の沈殿物を洗浄・ろ別・乾燥した後,900℃で3時間
仮焼した。この仮焼粉末の含有金属元素組成は仕込みの
組成と同一であった。この仮焼粉末をボールミルで粉砕
した。この粉砕により焼結性を増すことができた。この
粉末を1.5t/cm2で成型し1450℃で4時間焼結
した。その密度は7.73g/cm3であった。
実施例6 ジエチルアミンの代りにトリエチルアミンを使用した他
は,実施例1と同様な操作方法でBa(Zn1/3Ta2/3)O3
仮焼粉末を製造し,引続き焼結体を得た。
その密度は7.92g/cm3であり,仮焼粉末の含有元
素組成は仕込みの組成と同一であった。
比較例1 ジエチルアミンを全く使用しない以外は実施例1と同様
の方法を繰返して,仮焼粉末を製造した。その時の含有
元素を分析したところZn が仕込量の50%であった。
比較例2 市販のBaCO3,ZnO,Ta2O5の粉末をBa(Zn1/3Ta2/3)O3の組
成になるように配合し,ボールミルで混合した後115
0℃で約2時間仮焼し,再びボールミルで粉砕混合し
た。この粉末を1.5t/cm2で成型し,1500℃で
約2時間焼結した結果,その密度は7.18g/cm3
あった。
〔発明の効果〕
一般式A(B1/3C2/3)O3(ただし,AはBa および/
またはSr を,BはCo,Zn,Mgの少なくとも1種
を,CはTa および/またはNb を示す。)で表わされ
るペロブスカイト原料粉末の製造に際し,従来の共沈法
における全成分を同時に共沈させる方法とは異なり,平
均粒子径が1000Å以下のC成分元素の微粒子水酸化
物を使用してA成分化合物の沈殿を生成させ,次いでア
ルキルアミンの存在下にB成分化合物の沈殿を生成させ
るため,従来法では100%沈殿させることが困難であ
ったB成分やその他の全成分を完全に沈殿させることが
でき,また各成分の微粒子が高度に相互分散した均一粒
子の沈殿物が得られる結果,沈殿生成時に凝集,もしく
は乾燥,仮焼時に凝結を起しにくく,易焼結性の粉末を
再現性良く製造することができる。
また本発明で得られるペロブスカイト原料粉末は,各相
が高度に相互分散しており,従ってこのものを仮焼した
ものは十分な均一性が達成される。
本発明によれば,再現性良く低コストで易焼結性の粉末
が得られる等の優れた効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 中田 とし子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式A(B1/3C2/3)O3(ただし,Aは
    Ba および/またはSr を,BはCo,Zn,Mgの少な
    くとも1種を,CはTa および/またはNb を示す。)
    で表わされるペロブスカイトおよびその固溶体(以下ペ
    ロブスカイトという)の原料粉末の製造に際し,平均粒
    子径が1000Å以下のC成分元素の微粒子水酸化物を
    分散させた溶液に,沈殿形成液およびA成分元素を含ん
    だ化合物の溶液を添加して沈殿を生成させ,次いでアル
    キルアミンの溶液とB成分元素を含んだ化合物の溶液と
    を添加して沈殿を生成させ,得られた沈殿物を仮焼する
    ことを特徴とするペロブスカイト原料粉末の製法。
JP61146011A 1986-06-24 1986-06-24 ペロブスカイト原料粉末の製造方法 Expired - Lifetime JPH0623044B2 (ja)

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