JPH07157368A - セラミック原料粉体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック基本組成物の個々の粉体表面に、
特性の改変や向上を目的として添加する金属元素の酸化
物層を均一に形成する。 【構成】 有機溶剤に対して不溶なセラミック基本組成
物粉体を有機溶剤および少なくとも一種類以上の添加金
属元素を含有する有機脂肪酸金属塩化合物とともに混合
してスラリー化し、このスラリーを乾燥させて前記セラ
ミック基本組成物粉体の表面に添加金属元素を含有する
有機脂肪酸金属塩化合物を担持固定させた後、このセラ
ミック基本組成物粉体を仮焼または焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック原料粉体、
特にセラミック電子部品の材料として有用なセラミック
原料粉体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、セラミック電子部品を製造する
場合、基本となる磁器組成物、例えば、セラミック誘電
体の基本組成物に種々の元素を添加してその電気特性の
改変や向上を図ることが行われている。この元素の添加
方法としては、セラミック誘電体の基本組成物粉体の個
々の粒子の表面に添加金属元素の化合物を被覆する方法
が採用されている。この具体的な被覆方法を以下に示
す。

【０００３】（１）セラミック誘電体の基本組成物粉体
に添加すべき元素の炭酸塩もしくは酸化物またはそれら
の混合物を添加し、混合粉砕した後、仮焼する方法。

【０００４】（２）セラミック誘電体の基本組成物粉体
のスラリー中に添加すべき元素のイオンを含む水溶液を
添加し、これに沈殿剤を加えて添加すべき元素のイオン
の沈殿物を生成させ、これを濾過、乾燥させて仮焼する
方法。

【０００５】（３）セラミック誘電体の基本組成物粉体
に有機バインダおよび添加すべき元素の化合物の溶液を
添加してスラリー化し、これを噴霧乾燥して造粒した
後、仮焼する方法。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
の乾式法では、セラミック基本組成物粉体に対して複数
の添加金属元素の炭酸塩もしくは酸化物をミクロ的に均
一に分散させることは不可能である。したがって、セラ
ミック基本組成物粉体中で添加金属元素の化合物が偏析
し、セラミック基本組成物粉体の個々の粒子間で元素添
加の効果に差が生じて、目的とする特性を得ることが困
難となり、セラミック電子部品の特性にばらつきが多く
なるという問題点を有していた。

【０００７】一方、（２）の湿式法は、乾式法に比べて
添加金属元素の分散性が向上するが、十分とはいえず、
しかも、複数の添加金属元素のイオンを一種類の沈殿剤
で共沈させることは困難な場合があった。例えば、Ｓ
ｒ，ＣａおよびＭｇ等は炭酸イオン（ＣＯ₃ ^-2）と反応
させて複合炭酸塩として沈殿させることは可能であが、
Ｔｉ⁴⁺等は炭酸イオンでは、炭酸塩として沈殿させるこ
とは不可能である。また、沈殿剤としてアンモニウム塩
を用いた場合、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ等の元素はアン
ミン錯体を形成して可溶性となり、沈殿物を生成するこ
とができないという問題点を有していた。

【０００８】さらに、（３）の方法は、セラミック基本
組成物粉体を造粒する際、その粒子表面に添加金属元素
のイオンを付着させる方法であるが、スラリー形成時に
共存する陰イオンおよび陽イオンの種類によっては、有
機バインダとの相互作用によりスラリーがゲル化し、添
加金属元素を均一に分散付着させることができなくなる
という問題点を有していた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、セラミック基本
組成物の個々の粉体表面に、特性の改変や向上を目的と
して添加する金属元素の酸化物層を均一に形成すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のセラミック原料粉体の製造方法は、有機溶
剤に対して不溶なセラミック基本組成物粉体を有機溶剤
および少なくとも一種類以上の添加金属元素を含有する
有機脂肪酸金属塩化合物とともに混合してスラリー化
し、該スラリーを乾燥させて前記セラミック基本組成物
粉体の表面に前記添加金属元素を含有する有機脂肪酸金
属塩化合物を担持固定させた後、該セラミック基本組成
物粉体を仮焼または焼成することを特徴とする。

【００１１】また、有機脂肪酸金属塩化合物は、有機溶
剤に可溶性で、かつ、一般式（Ｃ_nＨ_2n+1ＣＯＯ）_m Ｍ
ｅで表され（但し、Ｍｅは添加金属元素、ｍは添加金属
元素の価数を示す。）ｎが５〜２０の飽和脂肪酸金属塩
化合物またはシクロ構造を有する脂肪酸金属塩化合物の
群より選ばれた少なくとも一種類以上からなることを特
徴とする。具体的に、有機脂肪酸金属塩化合物として
は、カプリル酸金属塩化合物、カプリン酸金属塩化合
物、ミリスチン酸金属塩化合物、パルミチン酸金属塩化
合物、ステアリン酸金属塩化合物、ナフテン酸金属塩化
合物等があるが、これらに限定されるものではない。

【００１２】そして、仮焼温度は、添加金属元素を含有
する有機脂肪酸金属塩化合物を酸化し酸化物とする温度
から該添加金属元素がセラミック基本組成物粉体の表面
層において反応し固溶してコアーシェル構造を形成する
温度の間にあることを特徴とする。

【００１３】さらに、有機脂肪酸金属塩化合物として
は、焼成によりセラミック基本組成物粉体の表面部分と
反応してコアーシェル構造の二層構造を形成する化合
物、仮焼もしくは焼成によりセラミック基本組成物粉体
と反応して均一な固溶体を生成する化合物または仮焼も
しくは焼成によりセラミック原料の焼結助剤となるガラ
ス成分を構成する化合物が好ましい。

【００１４】そして、有機溶剤としては、沸点が１２０
℃以下のものが好適であり、その構成溶剤として一般式
Ｃ_n Ｈ_2n+1ＯＨ（但し、ｎ＝２〜６）で示されるアルコ
ール等の親水性官能基を有する有機溶剤を含むこともで
きる。即ち、有機溶剤としては、親油性有機溶剤単独ま
たはこれに親水性有機溶剤を含んだ混合系のどちらの有
機溶剤をも用いることが可能である。具体的に、親油性
有機溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族系またはメチルエチルケトン等のケトン類があ
り、また、親水性有機溶剤としては、エタノール、イソ
プロパノールまたはそれらの混合物等があるが、これら
に限定されるものではない。

【００１５】

【作用】有機脂肪酸金属塩化合物は、脂肪酸基と金属イ
オンからなる化合物であり、溶媒中においては、陰イオ
ン系界面活性剤として作用する。一方、有機溶媒中にセ
ラミック基本組成物粉体と有機脂肪酸金属塩化合物を混
合分散処理するとき、一般にセラミック基本組成物粉体
の表面には水分が単分子層の状態で存在している。した
がって、混合分散時に、セラミック基本組成物粉体の親
水性を有する表面に有機脂肪酸金属塩化合物の脂肪酸基
サイトが配位した形のミセル構造を形成し、セラミック
基本組成物粉体の分散が向上する。そして、ミセル配位
構造をした外側は親油性であり、この親油基サイトに有
機脂肪酸金属塩化合物が優先的に配位吸着する。したが
って、セラミック基本組成物粉体は、個々の粉体表面に
添加金属元素を含む有機脂肪酸金属塩化合物がコーティ
ングされた形で分散されて、新たに界面活性剤を添加し
なくても、セラミック基本組成物粉体をスラリー中に均
一に分散させることが可能となる。

【００１６】このスラリーを噴霧乾燥等の方法で乾燥さ
せると、セラミック基本組成物粉体の粒子表面が添加金
属元素を含有する有機脂肪酸金属塩化合物で均一に担持
固定された状態の乾燥粉体となる。つぎに、この乾燥粉
体を仮焼または焼成すると、添加金属元素を含有する化
合物が金属酸化物となり、セラミック基本組成物粉体の
粒子表面がこの金属酸化物で覆われた形態のセラミック
原料粉体となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のセラミック原料粉体の製造方
法について、その実施例を説明する。 （実施例１）１００ｇのチタン酸バリウム粉体、１００
ｇのトルエン、５００ｇの直径５ｍｍの部分安定化ジル
コニア（ＰＳＺ）玉石、０．０１９３モルのナフテン酸
セリウム、および０．０１９３モルのノナデカン酸チタ
ンをポリエチレン製ポットに入れ、１６時間粉砕分散処
理を行ないスラリーを得た。得られたスラリーをスプレ
ードライ法により乾燥して乾燥粉体を得た。その後、こ
の乾燥粉体を１０００℃で仮焼してＣｅを４．５モル％
添加したチタン酸バリウム粉体を得た。

【００１８】つぎに、この粉体表面のＣｅの分布状態を
Ｘ線マイクロアナライザー（ＸＭＡ）によりマッピング
分析を行なったところ、Ｃｅの偏析は認められず、粉体
表面に均一に分散していることが確認できた。

【００１９】（実施例２）１００ｇのチタン酸バリウム
粉体、１００ｇのトルエン、５００ｇの直径５ｍｍの部
分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）玉石、酸化コバルト換算
で０．０５ｇのナフテン酸コバルト、酸化ニオブ換算で
２．００ｇのオクチル酸ニオブ、酸化ネオジウム換算で
０．６０ｇのオクチル酸ネオジウムをポリエチレン製ポ
ットに入れ、１６時間粉砕分散処理を行ないスラリーを
得た。得られたスラリーをスプレードライ法で乾燥して
乾燥粉体を得た。その後、この乾燥粉体を１０００℃で
仮焼した。この仮焼粉体はチタン酸バリウム粒子を核と
し、その周囲をＮｂ，ＮｄおよびＣｏの酸化物が層状に
包囲した、コアーシェル構造を有していることが確認で
きた。

【００２０】（実施例３）１００ｇのチタン酸バリウム
粉体、１００ｇのキシレン、５００ｇの直径５ｍｍの部
分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）玉石、酸化鉛換算で９．
５７５ｇのオクチル酸鉛、酸化チタン換算で１．７１０
ｇのノナデカン酸チタン、および酸化ジルコニウム換算
で２．６３７ｇのオクチル酸ジルコニウムをポリエチレ
ン製ポットに入れ、１６時間粉砕分散処理を行ないスラ
リーを得た。得られたスラリーをスプレードライ法で乾
燥して乾燥粉体を得た。その後、この乾燥粉体を７００
℃で仮焼した。この仮焼粉体はチタン酸バリウムを核と
し、その周囲をチタン酸ジルコン酸鉛層が包囲したコア
ーシェル構造を有していることが確認できた。

【００２１】つぎに、この乾燥粉体および仮焼粉体につ
いて、その粒子表面のＰｂ，ＴｉおよびＺｒの分布状態
をＸ線マイクロアナライザー（ＸＭＡ）によりマッピン
グ分析を行なったところ、乾燥粉体および仮焼粉体とも
に、これらの元素の偏析は認められず、粉体表面に均一
に分散していることが確認された。また、仮焼粉体につ
いてＸ線回折（ＸＲＤ）分析を実施したところ、生成物
はチタン酸ジルコン酸鉛であることが確認された。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
セラミック原料粉体の製造方法によれば、セラミック基
本組成物の個々の粉体表面に添加金属元素を含有する有
機脂肪酸金属塩化合物を均一にコーティングすることが
できるため、これを仮焼あるいは焼成することにより、
セラミック基本組成物粉体の表面に添加金属元素の酸化
物層を均一に形成することができる。

【００２３】また酸化物を構成する金属を適宜選択をす
ることにより、セラミック基本組成物の個々の粉体に均
一なコアーシェル構造を容易に形成することができる。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶剤に対して不溶なセラミック基本
   組成物粉体を有機溶剤および少なくとも一種類以上の添
   加金属元素を含有する有機脂肪酸金属塩化合物とともに
   混合してスラリー化し、該スラリーを乾燥させて前記セ
   ラミック基本組成物粉体の表面に前記添加金属元素を含
   有する有機脂肪酸金属塩化合物を担持固定させた後、該
   セラミック基本組成物粉体を仮焼または焼成することを
   特徴とするセラミック原料粉体の製造方法。
2. 【請求項２】 有機脂肪酸金属塩化合物は、有機溶剤に
   可溶性で、かつ、一般式（Ｃ_n Ｈ_2n+1ＣＯＯ）_m Ｍｅで
   表され（但し、Ｍｅは添加金属元素、ｍは添加金属元素
   の価数を示す。）ｎが５〜２０の飽和脂肪酸金属塩化合
   物またはシクロ構造を有する脂肪酸金属塩化合物の群よ
   り選ばれた少なくとも一種類以上からなることを特徴と
   する請求項１記載のセラミック原料粉体の製造方法。
3. 【請求項３】 仮焼温度は、添加金属元素を含有する有
   機脂肪酸金属塩化合物を酸化し酸化物とする温度から該
   添加金属元素がセラミック基本組成物粉体の表面層にお
   いて反応し固溶してコアーシェル構造を形成する温度の
   間にあることを特徴とする請求項１記載のセラミック原
   料粉体の製造方法。
4. 【請求項４】 有機脂肪酸金属塩化合物は、焼成により
   セラミック基本組成物粉体の表面部分と反応し、コアー
   シェル構造の二層構造を形成する化合物からなることを
   特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載のセ
   ラミック原料粉体の製造方法。
5. 【請求項５】 有機脂肪酸金属塩化合物は、仮焼または
   焼成によりセラミック基本組成物粉体と反応し、均一な
   固溶体を生成する化合物からなることを特徴とする請求
   項１、２または３のいずれかに記載のセラミック原料粉
   体の製造方法。
6. 【請求項６】 有機脂肪酸金属塩化合物は、仮焼または
   焼成によりセラミック原料の焼結助剤となるガラス成分
   を構成する化合物からなることを特徴とする請求項１、
   ２または３のいずれかに記載のセラミック原料粉体の製
   造方法。
7. 【請求項７】 有機溶剤は、沸点が１２０℃以下であっ
   て、少なくとも一種類以上の有機溶剤から構成されてい
   ることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに
   記載のセラミック原料粉体の製造方法。
8. 【請求項８】 有機溶剤は、その構成溶剤として、親水
   性官能基を有する有機溶剤を含むことを特徴とする請求
   項１、２または３のいずれかに記載のセラミック原料粉
   体の製造方法。
9. 【請求項９】 親水性官能基を有する有機溶剤は、一般
   式Ｃ_n Ｈ_2n+1ＯＨ（但し、ｎ＝２〜６）で示されるアル
   コールであることを特徴とする請求項８記載のセラミッ
   ク原料粉体の製造方法。