JPH08188465A - 導電性セラミックス及びその製造方法 - Google Patents

導電性セラミックス及びその製造方法

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JPH08188465A
JPH08188465A JP7002023A JP202395A JPH08188465A JP H08188465 A JPH08188465 A JP H08188465A JP 7002023 A JP7002023 A JP 7002023A JP 202395 A JP202395 A JP 202395A JP H08188465 A JPH08188465 A JP H08188465A
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JP
Japan
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temperature
ionic conductivity
transition point
present
oxygen defects
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JP7002023A
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English (en)
Inventor
Toshihito Kuramochi
豪人 倉持
Toshiyuki Mori
利之 森
Hiroshi Yamamura
博 山村
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のBa2In25ではイオン導電率が著
しく低かった温度領域でのイオン導電率を改善した導電
性セラミックスを提供する。 【構成】 Ba−In−Sn−Oで表される酸化物セラ
ミックであって、Ba、In、Snのモル比がBa:I
n:Sn=1:1−x:x(0<x≦0.6)であるこ
とを特徴とする導電性セラミックス、及びその製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はペロブスカイト関連構造
を有する導電性セラミックスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】Ba2In25はブラウンミラーライト
型化合物(一般式A225)の一種であり、該化合物
は930℃程度に酸素欠陥の秩序−無秩序転移点があ
り、この温度より高い温度では酸素欠陥が無秩序配列し
て欠陥ペロブスカイト型の立方晶構造となり、イオン導
電率が該転移点より低い温度におけるそれに比べて数十
倍であることが知られている(J.B.Goodeno
ugh,J.E.Ruiz−Diag and Y.
S.Zhen,Solid State Ionic
s,44,21−31(1990))。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、Ba
2In25は酸素欠陥の秩序−無秩序転移点以下の温度
では良好なイオン導電率が得られないという問題があっ
た。
【0004】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、Ba2In25ではイオン導電率
が著しく低かった温度領域でのイオン導電率を改善した
導電性セラミックスを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、Ba−In−
Sn−Oで表される酸化物セラミックスが、Ba2In2
5ではイオン導電率が著しく低かった温度領域でのイ
オン導電率を改善できることを見出だし本発明を完成し
た。
【0006】すなわち本発明は、Ba−In−Sn−O
で表される酸化物セラミックであって、Ba、In、S
nのモル比が Ba:In:Sn=1:1−x:x(0<x≦0.6) であることを特徴とする導電性セラミックス、及びその
製造方法である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明の導電性セラミックスは、Snの割
合すなわちxの値を0から上げていくにつれ、酸素欠陥
の秩序−無秩序転移点が低下していき、ついには該転移
点は室温以下となり、xが0.1〜0.6の範囲で確実
に該転移点が室温以下が維持された立方晶系欠陥ペロブ
スカイト構造となる。
【0009】しかしながらxの値が0.1を超えると格
子体積が小さくなり、酸素欠陥が徐々に秩序配列化して
いき、イオン導電率も徐々に低下し始め、0.6を超え
るとイオン導電率の低下が無視しえないものとなる。し
たがって酸素欠陥の秩序−無秩序転移点をBa2In2
5よりも低くし、かつイオン導電率の高いものとするに
は、xは0より大きく0.6以下でなければならず、酸
素欠陥の秩序−無秩序転移点を室温以下にするには、x
は0.1〜0.6の範囲が好ましく、格子体積をBa2
In25よりも大きくするには、xは0.02〜0.2
5の範囲が好ましい。このためxは0.1〜0.25の
範囲が特に好ましい。
【0010】本発明の導電性セラミックスを製造する方
法は特に限定するものではない。例えばBa、In及び
Snの化合物を、 Ba:In:Sn=1:1−x:x(0<x≦0.6) のモル比になるように混合した後、仮焼し、成形し、焼
成する方法、上記各構成金属元素の無機塩の溶液を混合
し、アンモニア等を添加することによって共沈物を得て
から、沈殿を分離し、洗浄し、乾燥した後、仮焼し、成
形し、焼成する方法等によって合成することができる。
また場合によってはBa化合物とIn化合物からBa2
In25を先に合成し、これに上記の組成となるように
Ba化合物及びSn化合物を添加して仮焼し、成形し、
焼成してもよい。
【0011】得られた原料混合粉末が全て酸化物となっ
ている場合にはそのまま成形した後に焼結してもよい
が、その他、例えば原料に構成金属元素の無機塩を用い
た場合等には、そのまま成形して焼結すると、同時に熱
分解反応を伴うため焼結が阻害され緻密な焼結体を得に
くくなるので、焼結前に一度仮焼することが好ましい。
【0012】仮焼温度は仮焼後に得られる粉末が全て酸
化物状態になっていればよく、特に限定するものではな
いが、溶融やIn成分の蒸発を防ぐため、1400℃以
下が好ましい。
【0013】得られた原料混合粉末又は仮焼粉末の焼結
温度は特に限定するものではないが、反応を十分に進行
させ、焼結体の緻密化を十分にし、かつ溶融やIn成分
の蒸発を防ぐため、1300℃〜1400℃の範囲が特
に好ましい。
【0014】酸素欠陥の秩序−無秩序転移点は、示差熱
重量分析により確認することができる。すなわち、測定
温度領域において、該転移点で、昇温時には重量変化を
伴わずに吸熱反応が起こり、降温時には重量変化を伴わ
ずに発熱反応が起こる。ただし、降温時の発熱反応が観
測される温度は、昇温時の吸熱反応が観測される温度よ
りも低温側へ移行することがある。したがって室温で酸
素欠陥が無秩序配列していて該転移点が室温以下である
ものにおいては、室温以上の温度領域での示差熱重量分
析では上記の発熱反応や吸熱反応は認められないことに
なる。
【0015】本発明の効果発現の機構については、未だ
十分には解明されていないが、本発明の導電性セラミッ
クスでは、そのブラウンミラーライト型化合物A22
5のBサイトにSnが位置することにより結晶構造の対
称性が向上して酸素欠陥の無秩序配列が促進され比較的
低い温度から高い導電率が得られたものと考えられる。
しかしながら、このような推測はなんら本発明を拘束す
るものではない。
【0016】本発明の導電性セラミックスは比較的低温
でも良好なイオン導電率を示すので、極めて有用であ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0018】実施例1 Ba(NO32(キシダ化学製)、In23(キシダ化
学製)及びSnO2(関東化学製)をBa:In:Sn
=1:0.95:0.05のモル比となるように混合し
た後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。得られた
粉末を500kg/cm2の圧力で予備成形し、更に2
t/cm2の静水圧により成形した後、1400℃で1
0時間焼成して焼結体を作製した。
【0019】得られた焼結体はBa2(In0.95Sn
0.0525.05であり、X線回折試験(CuKα線)の
結果、この結晶相は斜方晶系ブラウンミラーライト型化
合物単一相であったが、従来のBa2In25に比べ
て、結晶構造の対称性は向上していた。
【0020】また示差熱重量分析の結果から酸素欠陥の
秩序−無秩序転移点は約700℃であることを確認し
た。
【0021】得られた焼結体を厚さ2mmに研削し、白
金ペーストを塗布し、1000℃において電極焼き付け
処理を施した後、交流2端子法(印加交流電流20m
V、周波数10Hz〜1MHz、大気中)により複素イ
ンピーダンスを測定してイオン導電率を算出した。結果
を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】実施例2、実施例3 Ba(NO32(キシダ化学製)、In23(キシダ化
学製)及びSnO2(関東化学製)をBa:In:Sn
=1:0.9:0.1(実施例2)、Ba:In:Sn
=1:0.5:0.5(実施例3)のモル比となるよう
に混合した後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。
得られた粉末を500kg/cm2の圧力で予備成形
し、更に2t/cm2の静水圧により成形した後、14
00℃で10時間焼成して焼結体を作製した。
【0024】得られた焼結体はBa2(In0.9
0.125.1(実施例2)、Ba2(In0.5Sn0.5
25.5(実施例3)であり、X線回折試験の結果、この
結晶相は立方晶系欠陥ペロブスカイト型化合物単一相で
あった。
【0025】また示差熱重量分析の結果では降温時の発
熱反応や昇温時の吸熱反応は認められなかった。
【0026】得られた焼結体を実施例1と同様の方法で
複素インピーダンスを測定してイオン導電率を算出し
た。結果を表1に合わせて示す。
【0027】比較例 Ba(NO32(キシダ化学製)及びIn23(キシダ
化学製)をBa2In25の組成となるように混合した
後、実施例1と同一の処理条件で焼結体を作製し、実施
例1と同様の方法でイオン導電率を測定した。その測定
結果を表1に示す。
【0028】X線回折試験の結果、得られた焼結体の結
晶相は斜方晶系ブラウンミラーライト型化合物単一相で
あった。また示差熱重量分析の結果から酸素欠陥の秩序
−無秩序転移点が約930℃であることが確認された。
【0029】表1から明らかなように900℃以下では
実施例1〜3に比してイオン導電率が1桁程度低かっ
た。
【0030】
【発明の効果】本発明の導電性セラミックスはBa2
25に比べて低い温度で良好なイオン導電率を示すの
で、電池、センサー等各種電子材料への応用が期待でき
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ba−In−Sn−Oで表される酸化物
    セラミックスであって、Ba、In、Snのモル比が Ba:In:Sn=1:1−x:x(0<x≦0.6) であることを特徴とする導電性セラミックス。
  2. 【請求項2】 バリウム化合物、インジウム化合物及び
    スズ化合物を Ba:In:Sn=1:1−x:x(0<x≦0.6) のモル比になるように混合し、この粉末をそのまま又は
    仮焼して得られた粉末を成形し、続いて1300〜14
    00℃で焼結することを特徴とする請求項1に記載の導
    電性セラミックスの製造方法。
JP7002023A 1995-01-10 1995-01-10 導電性セラミックス及びその製造方法 Pending JPH08188465A (ja)

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