JP2000072538A - チタン酸バリウム系セラミックの製造方法 - Google Patents
チタン酸バリウム系セラミックの製造方法Info
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Abstract
度を低くすることのできるチタン酸バリウム系セラミッ
クの製造方法を提供する。 【解決手段】 チタン酸バリウム粉末に、Ba,Sr,
Ca,Mgのいずれかの元素を含む化合物と、B元素を
含む化合物とを添加して混合した後、成形して焼成する
ことを特徴とする。
Description
を主成分とするチタン酸バリウム系セラミックの製造方
法に関する。
より、誘電特性やPTC特性がよいという理由から、チ
タン酸バリウム系セラミックは、コンデンサやPTCサ
ーミスタ等に広く用いられてきた。
セラミックを焼結させるためには、1300℃以上の高
温下で焼成する必要があり、このような高温の熱処理を
行うと、焼成炉に破損が生じやすく、焼成炉の維持費が
大きくなるとともに、省エネの点からも好ましくないた
め、より低温で焼成することのできるチタン酸バリウム
系セラミックが望まれていた。
焼成温度を下げるために、チタン酸バリウムに窒化ホウ
素を添加してセラミックの半導体化温度を下げるという
技術が「Semiconducting Barium Titanate Ceramics Pr
epared by Boron-ConductingLiquid-Phase Sintering」
(In-Chyuan Ho、Communications of the AmericanCera
mic Society Vol.77,No3,P829〜832、1994年)に開
示されている。この文献によれば、チタン酸バリウムに
窒化ホウ素を添加したセラミックは、その半導体化温度
が1100℃程度での半導体化が可能であると報告され
ている。
酸バリウムにホウ素を添加したセラミックでは、十分に
焼成温度を下げることができなかった。本発明者らは、
焼結助剤の組み合わせを種々検討し、焼結助剤として添
加したホウ素化合物が反応して液相となる温度が高く、
これが焼成温度を十分に下げることができない原因であ
るということを見出した。
度を下げて、焼成温度を低くすることのできるチタン酸
バリウム系セラミックの製造方法を提供することにあ
る。
的に鑑みてなされたものである。第1の発明のチタン酸
バリウム系セラミックの製造方法は、チタン酸バリウム
粉末に、Ba,Sr,Ca,Mgのいずれかの元素を含
む化合物と、B元素を含む化合物とを添加して混合した
後、成形して焼成することを特徴とする。
ウ素化合物、およびバリウムまたはバリウムに置換可能
な元素を含む化合物を添加することによって、ホウ素化
合物の液相化温度を下げることができ、その結果、焼成
温度を十分に低くすることができる。
方法においては、前記Ba,Sr,Ca,Mgのいずれ
かの元素を含む化合物をそれぞれBaCO3,SrC
O3,CaCO3,MgCO3に換算し、前記B元素を含
む化合物をBNまたはB4Cに換算して、前記Ba,S
r,Ca,Mgのいずれかの元素を含む化合物と前記B
元素を含む化合物とのモル比が、
とによって、ホウ素化合物の液相化温度の低下が顕著と
なり、焼成温度を1000℃以下にすることができる。
ラミックの製造方法においては、前記チタン酸バリウム
粉末をBaTiO3に換算し、前記B元素を含む化合物
をBNまたはB4Cに換算して、前記チタン酸バリウム
原料粉末と前記B元素を含む化合物とのモル比が、
とによって、得られるチタン酸バリウム系セラミックの
機械的強度の低下を防止することができる。
ミックの製造方法は、BaTiO3粉末に、Ba,S
r,Ca,Mgのいずれかの元素を含む化合物と、B元
素を含む化合物とを添加して混合し、得られた混合粉末
を成形した後、焼成するという工程からなるものであ
る。
は、原料粉末を混合し、合成したものであるが、その後
仮焼したものも含む。なお、チタン酸バリウム粉末の合
成方法は水熱合成法、加水分解法、もしくは固相原料
(BaCO3,TiO2)を仮焼する方法等が挙げられる
が、特に限定するものではない。
の元素を含む化合物としては、BaCO3,SrCO3,
CaCO3,MgCO3といった炭酸塩等が挙げられる
が、特にこれら限定するものではない。
N,B4C等が挙げられるが、特にこれらに限定するも
のではない。
ックは、必要に応じ、上記化合物以外の添加物を添加し
てもよい。この場合、上記添加物は、チタン酸バリウム
粉末を合成する段階、あるいは上記化合物を上記チタン
酸バリウム粉末に添加する段階で添加される。
合物とを混合した混合粉末の成形方法としては、混合粉
末にバインダーを添加して所望の形状に加圧成形しても
よいし、バインダーを添加した混合粉末をスラリー状に
し、ドクターブレード法等でシート状に成形してもよ
い。
ックの製造方法を実施例を用いてさらに具体的に説明す
る。
3原料粉末を仮焼後粉砕してBaTiO3仮焼粉末を得
た。次に、B元素を含む化合物としてBN粉末を用意
し、Ba,Sr,Ca,Mgのいずれかの元素を含む化
合物としてBaCO3粉末を用意した。そして、BaT
iO3仮焼粉末にBN粉末およびBaCO3粉末を添加
し、ジルコニアボールとともに5時間ボールミルで湿式
混合して混合粉末を得た。次に、得られた混合粉末にバ
インダーを混合して、50メッシュの篩いで造粒し、
1.5ton/cm2でプレス成形し、成形体を得た。この成
形体のバインダーを大気中で燃焼させた後、さらに大気
中で800〜1300℃で2時間焼成して、本発明のチ
タン酸バリウム系セラミックを得た。
する焼成温度を調べた。その結果を表1に示す。なお、
表中の※印は本発明の範囲外、*印は請求項2の範囲外
を示す。また、比較例として、BaCO3およびBNと
もに添加しないものを他の試料と同様の条件で測定し
た。
aCO3粉末をBaTiO3の合成時に添加し、BN粉末
をBaCO3を添加したBaTiO3仮焼粉末に添加した
ものを作製して比較例1とした。なお、BaCO3をB
aTiO3の合成時に添加した以外は、その添加量、焼
成条件等は実施例1と同様である。
試料が15%以上収縮する焼成温度を調べた。その結果
を表2に示す。
にBaCO3およびBNを添加したものは、比較例に比
べ、焼成温度が200℃以上低下していることがわか
る。これに対し、BaCO3またはBNのうちどちらか
を添加していない試料番号1から6,12,18,2
4,30では100℃程度しか焼成温度が低下していな
いことがわかる。
3をBaTiO3の合成時に添加した比較例1は、実施例
1と比べ、その焼成温度の低下が多くとも100℃程度
であることがわかる。
仮焼粉末に添加する化合物の添加比を(I)式のように
限定したのは、試料番号11のように、BNに対するB
aCO3の添加比が0.1より小さい場合には、炭酸塩
の分解が遅れ、焼成温度が1000℃以上となるため好
ましくないからである。
に、BNに対するBaCO3の添加比が5より大きい場
合には、BNの反応が進まず、焼成温度が1000℃以
上となるため好ましくないからである。
物の種類を変え、その焼成温度を測定した。なお、Ba
TiO3系セラミックの作製方法、焼成温度の測定方法
等は、実施例1と同様である。
の種類をBaの代わりにSr,Ca,Mgに変えたり、
化合物の形を変えても、焼成温度が低下していることが
わかる。
物のうち、BaCO3をBaTiO3に対し、モル比で
0.02:1の割合で添加し、BNのBaTiO3に対
する添加比を変動させ、焼成温度を1000℃とした以
外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム系セラミ
ックを得た。このチタン酸バリウム系セラミックの機械
的強度を3点曲げ強度試験によって測定した。その結果
を表4に示す。なお、表4中の*印は請求項3の範囲外
を示す。
ム粉末に対するB元素を含む化合物の添加比を(II)式
のように限定したのは、試料番号51のように、BaT
iO3に対するBNの添加比が0.01より小さい場合
には、機械的強度が100MPaより小さくなり好ましく
ないからである。一方、試料番号57のように、BaT
iO3に対するBNの添加比が0.20より大きい場合
には、機械的強度が100MPaより小さくなり好ましく
ないからである。
Ca,Mgのいずれかの元素を含む化合物と、B元素を
含む化合物とを添加して混合した後、成形して焼成する
ことにより、ホウ素化合物の液相化温度を下げることが
でき、その結果、焼成温度を十分に低くすることができ
る。
の元素を含む化合物をそれぞれBaCO3,SrCO3,
CaCO3,MgCO3に換算し、B元素を含む化合物を
BNまたはB4Cに換算して、Ba,Sr,Ca,Mg
のいずれかの元素を含む化合物と前記B元素を含む化合
物とのモル比を
合物の液相化温度の低下が顕著となり、焼成温度を10
00℃以下にすることができる。
3に換算し、B元素を含む化合物をBNまたはB4Cに換
算して、前記チタン酸バリウム原料粉末と前記B元素を
含む化合物とのモル比を
チタン酸バリウム系セラミックの機械的強度を十分なも
のとすることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 チタン酸バリウム粉末に、Ba,Sr,
Ca,Mgのいずれかの元素を含む化合物と、B元素を
含む化合物とを添加して混合した後、成形して焼成する
ことを特徴とするチタン酸バリウム系セラミックの製造
方法。 - 【請求項2】 前記Ba,Sr,Ca,Mgのいずれか
の元素を含む化合物をそれぞれBaCO3,SrCO3,
CaCO3,MgCO3に換算し、前記B元素を含む化合
物をBNまたはB4Cに換算して、前記Ba,Sr,C
a,Mgのいずれかの元素を含む化合物と前記B元素を
含む化合物とのモル比が、 【数1】 の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のチタン
酸バリウム系セラミックの製造方法。 - 【請求項3】 前記チタン酸バリウム粉末をBaTiO
3に換算し、前記B元素を含む化合物をBNまたはB4C
に換算して、前記チタン酸バリウム原料粉末と前記B元
素を含む化合物とのモル比が、 【数2】 の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2
に記載のチタン酸バリウム系セラミックの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23882598A JP4122586B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | チタン酸バリウム系セラミックの製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23882598A JP4122586B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | チタン酸バリウム系セラミックの製造方法 |
Publications (2)
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JP4122586B2 JP4122586B2 (ja) | 2008-07-23 |
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JP23882598A Expired - Fee Related JP4122586B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | チタン酸バリウム系セラミックの製造方法 |
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---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009277211A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Hitachi Ltd | ストレージシステムでi/oプライオリティを制御する方法及び装置 |
WO2012002118A1 (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-05 | 株式会社村田製作所 | 誘電体セラミックおよびそれを用いた積層セラミックコンデンサ |
JP2014005197A (ja) * | 2013-08-05 | 2014-01-16 | Seiko Epson Corp | セラミックス組成物およびその製造方法、液体噴射ヘッドならびに液体噴射装置 |
CN113149640A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-23 | 宁波大学 | 一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法 |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP23882598A patent/JP4122586B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2012002118A1 (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-05 | 株式会社村田製作所 | 誘電体セラミックおよびそれを用いた積層セラミックコンデンサ |
JP2014005197A (ja) * | 2013-08-05 | 2014-01-16 | Seiko Epson Corp | セラミックス組成物およびその製造方法、液体噴射ヘッドならびに液体噴射装置 |
CN113149640A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-23 | 宁波大学 | 一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法 |
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