JPH0784347B2 - タンタルを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法 - Google Patents
タンタルを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法Info
- Publication number
- JPH0784347B2 JPH0784347B2 JP62120062A JP12006287A JPH0784347B2 JP H0784347 B2 JPH0784347 B2 JP H0784347B2 JP 62120062 A JP62120062 A JP 62120062A JP 12006287 A JP12006287 A JP 12006287A JP H0784347 B2 JPH0784347 B2 JP H0784347B2
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- tantalum
- perovskite
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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、タンタルを含むペロブスカイトセラミックス
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
ペロブスカイトセラミックスは、圧電体、オプトエレク
トロニクス材料、誘電体、半導体、センサー等の機能性
セラミックスとして広範囲の分野で利用されている。
トロニクス材料、誘電体、半導体、センサー等の機能性
セラミックスとして広範囲の分野で利用されている。
（従来技術およびその問題点） 重要なペロブスカイト系機能性セラミックスには、タン
タルを含むおのが極めて多い。
タルを含むおのが極めて多い。
従来、ペロブスカイト原料粉末の製造法としては、乾式
法が広く行われている。しかしながら、出発原料として
酸化タンタル粉末を使用して乾式法でプロブスカイト原
料粉末を調製する場合、市販の酸化タンタル粉末は粒径
が１μｍ以上と大きいために、得られるペロブスカイト
原料粉末も粒径が１μｍ以上のものとなる。この程度の
粒度のペロブスカイト原料粉末を使用すると焼結性が良
好でなく、また高密度かつ高度な機能の機能性セラミッ
クスを得ることは難しい。
法が広く行われている。しかしながら、出発原料として
酸化タンタル粉末を使用して乾式法でプロブスカイト原
料粉末を調製する場合、市販の酸化タンタル粉末は粒径
が１μｍ以上と大きいために、得られるペロブスカイト
原料粉末も粒径が１μｍ以上のものとなる。この程度の
粒度のペロブスカイト原料粉末を使用すると焼結性が良
好でなく、また高密度かつ高度な機能の機能性セラミッ
クスを得ることは難しい。
（発明の目的） 本発明は前記のタンタルを含むペロブスカイト系セラミ
ックスの乾式法による合成における欠点を解消すべくな
されたもので、その目的は、共沈法によって分散性の良
いサブミクロン級の変成酸化タンタル原料粉末を作成
し、該粉末を用いて単なる乾式法によって易焼結性且つ
高密度のペロブスカイト系機能性セラミックスを製造す
る方法を提供することある。
ックスの乾式法による合成における欠点を解消すべくな
されたもので、その目的は、共沈法によって分散性の良
いサブミクロン級の変成酸化タンタル原料粉末を作成
し、該粉末を用いて単なる乾式法によって易焼結性且つ
高密度のペロブスカイト系機能性セラミックスを製造す
る方法を提供することある。
（問題点を解決するための技術的手段） 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、タ
ンタル単独溶液と沈澱形成液とを混合してタンタルの沈
澱物を形成した場合、得られる沈澱物は非常に凝集した
ものとなるが、タンタル溶液とペロブスカイト化合物を
構成するタンタル以外の成分の部分量を混合し、この混
合溶液と沈澱形成液とを混合して沈澱物を形成した場合
には、凝集の極めて少ない共沈体が得られ、この共沈体
を仮焼することにより、分散性の良いサブミクロン級の
粉末（変成酸化タンタル粉末）が得られることを見出し
た。さらには、この変成酸化タンタル粉末を原料とし、
残余のペロブスカイト化合物の構成成分の化合物を乾式
法によって混合すれば、サブミクロン級の粉末特性の優
れた原料粉末が容易に得られ、この原料粉末を成型して
焼結すると、焼結助剤を使用しない場合でも極めて高密
度のプロブスカイトセラミックスが容易に得られること
を見出し、本発明に到った。
ンタル単独溶液と沈澱形成液とを混合してタンタルの沈
澱物を形成した場合、得られる沈澱物は非常に凝集した
ものとなるが、タンタル溶液とペロブスカイト化合物を
構成するタンタル以外の成分の部分量を混合し、この混
合溶液と沈澱形成液とを混合して沈澱物を形成した場合
には、凝集の極めて少ない共沈体が得られ、この共沈体
を仮焼することにより、分散性の良いサブミクロン級の
粉末（変成酸化タンタル粉末）が得られることを見出し
た。さらには、この変成酸化タンタル粉末を原料とし、
残余のペロブスカイト化合物の構成成分の化合物を乾式
法によって混合すれば、サブミクロン級の粉末特性の優
れた原料粉末が容易に得られ、この原料粉末を成型して
焼結すると、焼結助剤を使用しない場合でも極めて高密
度のプロブスカイトセラミックスが容易に得られること
を見出し、本発明に到った。
すなわち、本発明は、一般式 Ａ（Ｂ1/3Ta2/3）O3（ただし、ＡはBaおよび／またはSr
を示し、ＢはMg、Zn、Coから選ばれる一種以上を示
す。）で表されるペロブスカイト化合物を構成するタン
タル以外の成分の部分量と、タンタル溶液との混合溶液
を形成し、この混合溶液と沈澱形成液とを混合して共沈
体を形成し、乾燥後700〜1300℃で仮焼する第１工程、 第１工程の仮焼物と、残余のプロブスカイト化合物の構
成成分の化合物を混合して700〜1500℃で仮焼する第２
工程、 第２工程の仮焼粉末を成型して900〜1700℃で焼結する
第３工程とからなることを特徴とするタンタルを含むペ
ロブスカイトセラミックスの製造方法に関する。
を示し、ＢはMg、Zn、Coから選ばれる一種以上を示
す。）で表されるペロブスカイト化合物を構成するタン
タル以外の成分の部分量と、タンタル溶液との混合溶液
を形成し、この混合溶液と沈澱形成液とを混合して共沈
体を形成し、乾燥後700〜1300℃で仮焼する第１工程、 第１工程の仮焼物と、残余のプロブスカイト化合物の構
成成分の化合物を混合して700〜1500℃で仮焼する第２
工程、 第２工程の仮焼粉末を成型して900〜1700℃で焼結する
第３工程とからなることを特徴とするタンタルを含むペ
ロブスカイトセラミックスの製造方法に関する。
なお、本発明においては、これらのＡ成分と（Ｂ1/3Ta
2/3）成分のモル比が1.0より高い値、もしくは低い値に
ずらしたものも含む。
2/3）成分のモル比が1.0より高い値、もしくは低い値に
ずらしたものも含む。
以下、本発明の各工程について説明する。
第１工程： タンタル溶液を調製するための化合物としては、五塩化
タンタル、水酸化タンタル等が挙げられ、溶媒としては
水、アルコールが通常使用される。
タンタル、水酸化タンタル等が挙げられ、溶媒としては
水、アルコールが通常使用される。
タンタル溶液に溶解するペロブスカイトの構成成分の化
合物としては、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
塩等の有機酸塩等から適宜選択される。これらは一般に
水溶液として使用されるが水に可溶でない場合には酸を
添加して溶解させればよく、不溶原料については懸濁溶
液として使用してもよい。また水溶液のかわりにアルコ
ール溶液を使用してもよい。
合物としては、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
塩等の有機酸塩等から適宜選択される。これらは一般に
水溶液として使用されるが水に可溶でない場合には酸を
添加して溶解させればよく、不溶原料については懸濁溶
液として使用してもよい。また水溶液のかわりにアルコ
ール溶液を使用してもよい。
本発明において、「タンタル以外の成分の部分量」と
は、 （１）タンタル以外の一成分の部分量、あるいは二種以
上の成分のそれぞれの部分量 および／または （２）タンタル以外の一成分の全量、あるいは二種以上
の成分のそれぞれの全量で、かつ全成分の全量でない を意味する。例えば、ペロブスカイト化合物がタンタル
とタンタル以外の２成分Ｘ、Ｙから構成されている場
合、タンタル以外の成分の部分量としては、 Ｘの部分量 Ｙの部分量 Ｘの部分量およびＹの部分量 Ｘの部分量およびＹの全量 Ｙの部分量およびＸの全量 Ｘの全量 Ｙの全量 の７通りが考えられる。
は、 （１）タンタル以外の一成分の部分量、あるいは二種以
上の成分のそれぞれの部分量 および／または （２）タンタル以外の一成分の全量、あるいは二種以上
の成分のそれぞれの全量で、かつ全成分の全量でない を意味する。例えば、ペロブスカイト化合物がタンタル
とタンタル以外の２成分Ｘ、Ｙから構成されている場
合、タンタル以外の成分の部分量としては、 Ｘの部分量 Ｙの部分量 Ｘの部分量およびＹの部分量 Ｘの部分量およびＹの全量 Ｙの部分量およびＸの全量 Ｘの全量 Ｙの全量 の７通りが考えられる。
沈澱形成液作成のための試薬としては、アンモニア、炭
酸アンモニウム、苛性アルカリ、しゅう酸、しゅう酸ア
ンモニウムやアミン、オキシン等の有機試薬が挙げられ
る。
酸アンモニウム、苛性アルカリ、しゅう酸、しゅう酸ア
ンモニウムやアミン、オキシン等の有機試薬が挙げられ
る。
得られた共沈体の仮焼温度は、700〜1300℃である。700
℃より低いと凝集が顕著に起り、1300℃を越えると粒子
が粗大化する傾向がある。
℃より低いと凝集が顕著に起り、1300℃を越えると粒子
が粗大化する傾向がある。
また、ペロブスカイト系機能性セラミックスにおいて
は、その焼結性や特性を改善するために微量の助剤、例
えば酸化ホウ素、酸化ビスマス等を添加することもでき
る。これらの助剤は第１、第２工程で適当に添加するこ
とができる。
は、その焼結性や特性を改善するために微量の助剤、例
えば酸化ホウ素、酸化ビスマス等を添加することもでき
る。これらの助剤は第１、第２工程で適当に添加するこ
とができる。
第２工程： 第１工程で得られた仮焼粉に、残余のタンタル以外の構
成成分を加えて混合する。混合方法としては、水、アル
コール等の混合溶媒を用いる湿式混合あるいはそれらを
用いない乾式混合のいずれでもよい。添加する成分の化
合物としては、それらの酸化物、炭酸塩、水酸化物等が
用いられる。この場合、それらの化合物粉末の粒度はサ
ブミクロン級のものを使用する。
成成分を加えて混合する。混合方法としては、水、アル
コール等の混合溶媒を用いる湿式混合あるいはそれらを
用いない乾式混合のいずれでもよい。添加する成分の化
合物としては、それらの酸化物、炭酸塩、水酸化物等が
用いられる。この場合、それらの化合物粉末の粒度はサ
ブミクロン級のものを使用する。
これらの混合物の仮焼温度は、700〜1500℃の範囲であ
り、固相反応がほぼまたは完全に完了する最低温度以上
で、顕著な粒子成長が生じない最高温度範囲内であるこ
とが必要である。
り、固相反応がほぼまたは完全に完了する最低温度以上
で、顕著な粒子成長が生じない最高温度範囲内であるこ
とが必要である。
第３工程： 第２工程で得られた仮焼粉末を成型して焼結する。焼結
温度は、一般的に900〜1700℃の範囲である。900℃より
低いと焼結が不十分であり、1700℃を越えると粒子が粗
大化したり、あるいは構成成分の揮発が起こる。
温度は、一般的に900〜1700℃の範囲である。900℃より
低いと焼結が不十分であり、1700℃を越えると粒子が粗
大化したり、あるいは構成成分の揮発が起こる。
（実施例） 以下に実施例及び比較例により、本発明を詳しく説明す
る。
る。
実施例１ 塩化バリウム（BaCl2・2H2O）の水溶液（1.7モル／）
20.00mlと五塩化タンタル（TaCl5）のエタノール溶液
（2.94モル／）46.26mlとを混合した。この混合水溶
液を攪拌している6N−アンモニア水１中に徐々に添加
してBa2+とTa5+の水酸化物共沈体を得た。これを洗浄、
乾燥した後、900℃で仮焼して変成酸化タンタル粉末を
作成した。
20.00mlと五塩化タンタル（TaCl5）のエタノール溶液
（2.94モル／）46.26mlとを混合した。この混合水溶
液を攪拌している6N−アンモニア水１中に徐々に添加
してBa2+とTa5+の水酸化物共沈体を得た。これを洗浄、
乾燥した後、900℃で仮焼して変成酸化タンタル粉末を
作成した。
この粉末の平均粒子径は0.21μｍであった。
該粉末17.583gと市販のBaCO3粉末14.329gおよびMgO微粉
末1.284gとをボールミルで一昼夜混合した後、1100℃で
２時間仮焼して Ba（Mg1/3Ta2/3）O3粉末を得た。その平均粒子径は0.25
μｍであった。該粉末を1t/cm2で成型したタブレットを
空気雰囲気下、1450℃で２時間焼結した。
末1.284gとをボールミルで一昼夜混合した後、1100℃で
２時間仮焼して Ba（Mg1/3Ta2/3）O3粉末を得た。その平均粒子径は0.25
μｍであった。該粉末を1t/cm2で成型したタブレットを
空気雰囲気下、1450℃で２時間焼結した。
得らてたものの密度は、理論密度の99.3％であった。ま
た電気特性を測定したところ、比誘電率24.3、10GHzに
おけるＱは20000であった。
た電気特性を測定したところ、比誘電率24.3、10GHzに
おけるＱは20000であった。
比較例１ 市販のBaCO3、MgOおよびTa2O5粉末をBa（Mg1/3Ta2/3）O
3の組成になるように配合し、ボールミルで一昼夜混合
した後、1100℃で２時間仮焼した。この粉末の平均粒子
径は3.7μｍであった。該粉末を1t/cm2で成型し、実施
例１と同様にして焼結した。
3の組成になるように配合し、ボールミルで一昼夜混合
した後、1100℃で２時間仮焼した。この粉末の平均粒子
径は3.7μｍであった。該粉末を1t/cm2で成型し、実施
例１と同様にして焼結した。
得られたセラミックスの密度は理論密度の92.3％であ
り、電気特性を測定したところ、比誘電率23.1、10GHz
におけるＱは10000であった。
り、電気特性を測定したところ、比誘電率23.1、10GHz
におけるＱは10000であった。
実施例２ 実施例１と同様にして作成した変成タンタル粉末17.068
g、市販のMgO粉末0.374g、 ZnO粉末1.760gおよびBaCO3粉末13.895gをボールミルで
一昼夜混合した後、1100℃で２時間仮焼して 0.7Ba（Zn1/3Ta2/3）O3−0.3Ba（Mg1/3Ta2/3）O3の組成
粉末を得た。その平均粒子径は0.26μｍであった。該粉
末を1t/cm2で成型したタブレットを空気雰囲気下、1450
℃で１時間焼結した。
g、市販のMgO粉末0.374g、 ZnO粉末1.760gおよびBaCO3粉末13.895gをボールミルで
一昼夜混合した後、1100℃で２時間仮焼して 0.7Ba（Zn1/3Ta2/3）O3−0.3Ba（Mg1/3Ta2/3）O3の組成
粉末を得た。その平均粒子径は0.26μｍであった。該粉
末を1t/cm2で成型したタブレットを空気雰囲気下、1450
℃で１時間焼結した。
得られたセラミックスの密度は、理論密度の99.4％であ
った。また電気特性を測定したところ、比誘電率27.8、
10GHzにおけるＱは15000であった。
った。また電気特性を測定したところ、比誘電率27.8、
10GHzにおけるＱは15000であった。
比較例２ 市販のBaCO3、ZnO、Ta2O5およびMgO粉末を 0.7Ba（Zn1/3Ta2/3）O3−0.3Ba（Mg1/3Ta2/3）O3の組成
になるように配合し、ボールミルで一昼夜混合した後、
1100℃で２時間仮焼した。得られた粉末の平均粒子径は
2.9μｍであった。
になるように配合し、ボールミルで一昼夜混合した後、
1100℃で２時間仮焼した。得られた粉末の平均粒子径は
2.9μｍであった。
この粉末を1t/cm2で成型し、空気雰囲気下、1450℃で１
時間焼結した。
時間焼結した。
得られたセラミックスの密度は理論密度の94.3％であ
り、電気特性を測定したところ、比誘電率26.9、10GHz
におけるＱは11000であった。
り、電気特性を測定したところ、比誘電率26.9、10GHz
におけるＱは11000であった。
（発明の効果） 本発明の方法によると、第１工程により得られるペロブ
スカイト化合物の構成成分を一部含む酸化タンタル粉末
（変成酸化タンタル粉末）は、二次粒子の極めて少ない
サブミクロン粒子であり、これを使用することによっ
て、以後単なる乾式法によって、容易にサブミクロン級
のペロブスカイト原料粉末が得られ、更にこれを原料と
して理論密度に極めて近い高密度のセラミックスが得ら
れるという優れた効果を得られる。また次の効果も得ら
れる。
スカイト化合物の構成成分を一部含む酸化タンタル粉末
（変成酸化タンタル粉末）は、二次粒子の極めて少ない
サブミクロン粒子であり、これを使用することによっ
て、以後単なる乾式法によって、容易にサブミクロン級
のペロブスカイト原料粉末が得られ、更にこれを原料と
して理論密度に極めて近い高密度のセラミックスが得ら
れるという優れた効果を得られる。また次の効果も得ら
れる。
１）仮焼によって得られる変成酸化タンタル粉末が十分
分散されたものが得られるため、仮焼物の粉砕工程を特
に必要としないで、原料粉末として供給できる。
分散されたものが得られるため、仮焼物の粉砕工程を特
に必要としないで、原料粉末として供給できる。
２）該仮焼変成酸化タンタル粉末から乾式法で得られる
ペロブスカイト粉末も単分散状態で得られ、従って粉砕
工程を除いても十分易焼結性且つ高嵩密度の特性を有す
る。
ペロブスカイト粉末も単分散状態で得られ、従って粉砕
工程を除いても十分易焼結性且つ高嵩密度の特性を有す
る。
３）極めて高密度のものを要求されるペロブスカイト系
機能性セラミックスをホットプレスやHIP（熱間ガス圧
焼結）などの操作を省略して単なる固相焼結によって、
かつ焼結助剤を必ずしも使用しないで、理論密度に極め
て近い高密度のものが得られる。
機能性セラミックスをホットプレスやHIP（熱間ガス圧
焼結）などの操作を省略して単なる固相焼結によって、
かつ焼結助剤を必ずしも使用しないで、理論密度に極め
て近い高密度のものが得られる。
４）優れた粉末特性を有する変成酸化タンタル粉末を大
量生産することによって、数限りない酸化タンタルを含
むペロブスカイト原料粉末及び高性能ペロブスカイト系
機能性セラミックスを極めて安価に供給できる。
量生産することによって、数限りない酸化タンタルを含
むペロブスカイト原料粉末及び高性能ペロブスカイト系
機能性セラミックスを極めて安価に供給できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤永 昌孝 山口県宇部市大字小串1978の５ 宇部興産 株式会社宇部研究所内 (72)発明者 白崎 信一 茨城県新治郡桜村竹園３−610−201 審査官 米田 健志
Claims (1)
- 【請求項１】一般式Ａ（Ｂ1/3Ta2/3）O3（ただし、Ａは
Baおよび／またはSrを示し、ＢはMg、Zn、Coから選ばれ
る一種以上を示す。）で表されるペロブスカイト化合物
を構成するタンタル以外の成分の部分量と、タンタル溶
液との混合溶液を形成し、この混合溶液と沈澱形成液と
を混合して共沈体を形成し、乾燥後700〜1300℃で仮焼
する第１工程、 第１工程の仮焼物と、残余のプロブスカイト化合物の構
成成分の化合物を混合して700〜1500℃で仮焼する第２
工程、 第２工程の仮焼粉末を成型して900〜1700℃で焼結する
第３工程とからなることを特徴とするタンタルを含むペ
ロブスカイトセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120062A JPH0784347B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | タンタルを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120062A JPH0784347B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | タンタルを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285148A JPS63285148A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0784347B2 true JPH0784347B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=14776942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62120062A Expired - Lifetime JPH0784347B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | タンタルを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784347B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62120062A patent/JPH0784347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285148A (ja) | 1988-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |