JPS5950028A - 高純度チタン酸バリウムの形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高純度チタン酸バリウムの形成方法に１− 係り、特に電気特性に優れた有用な誘電体磁器材料を与
え得る高純度なチタン酸バリウムの形成方法に関するも
のである。

従来より、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ　　）は半
導体磁器コンデンサの代表的な製造原料として用いられ
、これに他の副原料（鉱化剤等）を微量添加せしめて磁
器化焼成することにより、強誘電体磁器として製造され
ている。

ところで、かかるチタン酸バリウムは、通常炭酸バリウ
ム（ＢＢＣＯｓ　）と酸化チタン（ＴｉＯｑ）とを混合
して加熱、反応せしめることにより、製造されているが
、その製造時の原料の種類やその純度、その粒状形態の
如何等によって、該チタン酸バリウムを原料成分として
得られる誘電体磁器材料の電気特性に大きな差異を生じ
ることが、本発明者等の研究によって明らかとなつＩｆ
たのである。

即ち、チタン酸バリウムの！１！！造に用いられている
酸化チタンは、公知のように、工業的にはイルメナイト
等を原料としで■法、塩素法などによ２− つて製造されており、そしてこれが炭酸バリウムと混合
せしめられて、反応に供されているのであるが、そこに
は、前記硫酸法、塩素法にて得られる酸化チタンがかな
りの不純物を含むところから、高純度のチタン酸バリウ
ムを製造することが出来ず、それ故該チタン酸バリウム
を原料成分とした誘電体磁器材料の電気特性を充分に向
上せしめ得ないという問題が内在しており、また高純度
の酸化チタンを用いた場合においても、それは一般に金
属チタンをチタン原料として、前述の塩素法と同様な方
法に従って得られる略２〜８μ程度の粒径のものとして
用いられるが、目的とする誘電体磁器材料の電気特性の
改善には充分でないことが明らかとなったのである。

そして、かかる状況下、本発明者等が更に鋭意研究した
結果、出発原料としての酸化チタンは、金属チタンをチ
タン原料として用いて得られる高純度のものを用いると
共に、その粒径を小さくして超微粉の状態で用いること
により、その形成された高純度チタン酸バリウムを使用
して最終的に得られる誘電体磁器材料の電気特性をより
一層高め、従来にない誘電体磁器が得られることが見い
出されたのである。

本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであっ
て、その要旨とするところは、炭酸バリウムと酸化チタ
ンとを用いて高純度なチタン酸バリウムを形成せしめる
にあたり、該酸化チタンとして、金属チタンから得られ
た、平均粒径が１．０７７以下に調製された高純度のも
のを使用するようにしたことにあり、これによって該生
成した高純度チタン酸バリウムを原料成分とした誘電体
磁器材料の電気特性を著しく改善し得たのである。

特に、かかる本発明に従って得られる高純度チタン酸バ
リウムを用いて、これをベース材とし、積層磁器コンデ
ンサを製造すると、誘電率の温度変化率が同じであれば
、２５°Ｃにおける誘電率が大きなものが得られるので
あり、またｔａｎδ（誘電損失）の電圧依存性が、磁器
の厚さに左右されにくいという特徴が発揮されるのであ
って、そしてこれらの特徴はまた酸化チタンの平均粒径
が小さくなればなるほど高められるのである。

ここにおいて、かかる本発明で使用される酸化チタン（
ＴｉＣ）＋）は、イルメナイト等から硫酸法あるいは塩
素法にて製造されるものではなく、金属チタンをチタン
原料として用い、これを塩素化して四塩化チタン（Ｔｉ
Ｃｅ４）と為し、更にこれを１０００〜１５００°Ｃの
高温で酸化分解して得られる高純度、一般に９９％以上
、望ましくは９９．６％以上の純度のもの（ルチル型）
である。そして、本発明では、かくの如き手法で得られ
る高純度な酸化チタンをその平均粒径が１．０／ｌ以下
、好ましくは０，５μ以下となるように調製して用いる
ものであって、その平均粒径が１，０μを超えるような
ものにあっては、それから形成されるチタン酸バリウム
から得られた誘電体磁器材料の電気特性の改善を充分に
図り得ないのである。なお、かくの如き平均粒径が１．
０μ以下の超微粉化高純度酸化チタンは、上記手法にて
製造された粒径の大きなものを粉砕等の機械的手段によ
って、微粒子化したりすること等によって容易に得られ
るも５− のである。

そして、かくの如（１，ＯＩｔ以下、好適には０．５μ
以下に、超微粒子化された高純度酸化チタンは、通常の
粉末状の炭酸バリウム（ＢａＣＯ５）、一般に９９％以
上の高純度の炭酸バリウムと混合せしめられ、常法に従
って加熱１反応せしめられることによって、目的とする
高純度なチタン酸バリウム（ＢａＴｉ０ａ　）が形成さ
れることとなるのである。なお、かかるチタン酸バリウ
ムの形成に際して、炭酸バリウムと酸化チタンとの混合
比としては、一般に前者１モルに対して後者は０．９９
〜１゜０１モル程度の割合で用いられることとなる。ま
た、それらの混合物には、目的とするチタン酸バリウム
が形成されるように、一般に略１０５０〜１１００″Ｃ
の加熱操作が施されることとなる。尤も、このようなチ
タン酸バリウムを形成せしめるための前記混合割合、加
熱温度は、またかかるチタン酸バリウムを原料とした最
終製品の製造形態の如何によって適宜に変更され得るも
のである。

かくして得られた高純度チタン酸バリウム生成−６＝ 物には適宜に粉砕１分級等の操作が加えられた後、各種
の用途に適用され、前述の如き優れた効果を達成するの
である。

即ち、例えば該チタン酸バリウムを積層磁器コンデンサ
のベース材として用いる場合には、かかるチタン酸バリ
ウムが９５重敗％以上となるように、そして他の成分と
して、０．０５〜０．５重量％の酸化コバルト（Ｃｏｘ
ｅｓ　）や０．５〜２重敬％の酸化ニオブ（Ｎｂ２０５
）や０．０５〜８重１％の酸化セリウム（Ｃｅ０２）や
１．５軍歌％までの酸化チタン（Ｔｉｅｓ　）が含まれ
るような磁器組成を与えるべく、各原料成分が配合され
て磁器化焼成せしめられることによって、目的とする誘
電体磁器が有利に製造されることとなるのである。

なお、かかる誘電体磁器の製造工程において、本発明に
従うチタン酸バリウムはその磁器化焼成（本焼成）に先
立って、予め仮焼された後、他の成分（副原料）と混合
せしめられる他、それら酸化コバルト等の他の成分と共
に本発明に従う酸化チタンと炭酸バリウムとの全成分を
一度に配合せ７− しめ、そしてそれらの均一混合物を磁器化焼、成する（
仮焼することなく）ことによって、直ちに磁器を得るよ
うにすることも可能であって、かかる磁器化焼成の過程
において本発明に従うチタン酸バリウムが得られる誘°
五体磁器中に効果的に形成せしめられるのである。

以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に明らかにす
るが、本発明がかかる実施例の記載によって、何らの制
約をも受けるものでないことは言うまでもないところで
ある。なお、実施例中の百分率は全て重量基準で示され
ている。

実施例　１ 金属チタンをチタン原料として用いて得られた、平均粒
径が約２．０μである、９９９％の純度の市販の酸化チ
タン（ルチル型）を、ジェット空気粉砕機：ジェットマ
イザー（第一実業株式会社）にて微粉砕しく供給空気圧
：　６．５　Ｋｇ／　ｃ４　）、平均粒径が０．２０７
１のものと０．９８μのものを調製した。

また、純度が９９．８％の市販の炭酸バリウム（平均粒
径：１．５／７）に対しても、同様にして超微粉８− 砕操作を施し、平均粒径が０，１７μのもの及び０゜５
２　／１のものをそれぞれ調製した。

次いで、かかる各種の平均粒子径の炭酸バリウムと酸化
チタンとを、下記第１表に示されるように種々組み合わ
せ、樹脂コーティングを施したボールを充填した樹ｌ１
ｗ製ポットミル（内容積５４）にて２８時時間式混合せ
しめて、均一な混合物とした。

第　　　１　　　表 ９− 次いで、かくして得られた炭酸バリウムと酸化チタンと
の組合せ粒子径の異なる各種の均乙な混合物を、１００
０℃×８時間の条件下に加熱１反応（仮焼）せしめるこ
とによって、目的とする高純度チタン酸バリウムを形成
せしめた。

なお、このようにして合成された高純度チタン酸バリウ
ムは、それ単体では電気特性の実用的判定が不可能であ
るので、それぞれの単体に副原料を添加混合せしめた、
所謂誘電体磁器組成物についてそれらの電気特性を間接
的に判定した。また、チタン酸バリウムとしては、前述
の形成操作の後に所定の粉砕９分級操作を加えたものが
用いられ、そしてこのような粉末化チタン酸バリウムに
対して混合、添加される副原料並びにその割合は、下記
第２表の如く６種類のもの（ａ−ｆ）が選定され、前記
試料＆−Ｉに対して、それぞれ第８表の如く組み合わせ
られた。なお、第２表中の酸化チタンは、チタン酸バリ
ウムに対して、別途に当該配合割合１を添加、配合する
場合のみならず、チタン酸バリウムの形成に際して、酸
化チタン成分１０− を過剰に用いることによっても導入することのできるも
のである。

第　　　　８　　　　表 １８− 次いで、第８表に示される如き各種の組合せの試料のそ
れぞれについて、積層誘電体磁器を製造した。即ち、か
かる誘電体磁器は、先ず各組合せからなる均一な混合物
を用いて、ドクターブレード法にて２５μの組成物シー
トとパラジウム８５％、銀１５％からなる電極ペイント
とをサンドウィッチ状に８層に積層し、これを１０ＭＸ
１０ｗ＊の面積の大きさに切断、成形した後、それを１
８５０°Ｃの温度にて焼成せしめることによって製造さ
れた。

また、別途に、第８表に示される組合せの誘電体原料組
成物をそれぞれ１６Ｊｆｆφ、厚さ０．６肩肩の大きさ
に成形したものを１８５０°Ｃの温度で焼成することに
よって、誘電体磁器板を製造した。

これら得られた各種の積層誘電体磁器並びに誘電体磁器
板について、その電気特性を調べ、その結果を第４表及
び第５表（Ａ）、（Ｂ）に示した。

なお、電気特性値は、各試料、各測定項目とも焼成後３
０００時間経過した後の値である。また、第４表は、積
層誘電体磁器についての諸電気特性１４− の結果であり、第５表（Ａ）、（Ｂ）は、誘電体磁器板
と積層誘電体磁器についてのｔａｎδが比較して示され
ている。

第　　　　４　　　　表 １５− １８− 第　　　５　　　表　　（Ａ） 第　　　５　　　表　　０３） 上記第４表及び第５表（Ａ）、（Ｂ）の結果より明らか
なように、従来の如き平均粒径が略２　ｔｉである酸化
チタンから形成されたチタン酸バリウムを用いて得られ
る磁器（轟１８〜１　Ｂ　、Ａ、８１〜８６．Ａ４’ｌ
〜５４）に比して、本発明に従つて酸化チタンの平均粒
径を１．０μ以下として形成されたチタン酸バリウムを
用いて製造された磁器（煮１〜１２．瓜１９〜８０．轟
３７〜４８）においては、その誘電率の温度変化率が同
じであれば、２５°Ｃにおける誘電率が著しく改善され
ていなＪうに、本発明に従って酸化チタンの平均粒径力
１．０１１以下のものを使用した場合においては、ｔａ
ｎ　　δ（誘電損失）の電圧依存性が磁器の厚さに左右
されにくくなっているのである。

そして、このような電気特性は、磁器のベース材となる
チタン酸バリウムを形成するための酸化チタンの平均粒
径が小さくなればなるほど、改善されることも認められ
るのである。

出願人　　共立窯業原料株式会社 ２１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）炭酸バリウムと酸化チタンとを用いて高純度のチ
   タン酸バリウムを形成せしめるにあたり、該酸化チタン
   として、金属チタンから得られた、平均粒径が１．０μ
   以下に調製された高純度のものを使用することを特徴と
   する高純度チタン酸バリウムの形成方法。 （２）前記チタン酸バリウムの形成が、チタン酸バリウ
   ム系誘電体磁器の製造工程において、その磁器化焼成前
   に行なわれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （８）前記チタン酸バリウムの形成が、チタン酸バリウ
   ム系誘電体磁器の製造工程において、その磁器化焼成中
   に行なわれる特許請求の範囲第１項記載の方法。