JP2550347B2 - エレクトロセラミックス用金属酸化物の製造方法 - Google Patents
エレクトロセラミックス用金属酸化物の製造方法Info
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- C01G51/006—Compounds containing, besides cobalt, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
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- C01G25/00—Compounds of zirconium
- C01G25/006—Compounds containing, besides zirconium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はエレクトロセラミツクス用金属酸化物、とく
に鉄族元素を含むペロブスカイト型のエレクトロセラミ
ツクス用金属酸化物の製造方法に関する。これらの金属
酸化物は誘電特性、圧電特性および電歪特性に優れ、コ
ンデンサー、アクチユエーター、点火栓、ブザー、フイ
ルターなどに広く応用されている。
に鉄族元素を含むペロブスカイト型のエレクトロセラミ
ツクス用金属酸化物の製造方法に関する。これらの金属
酸化物は誘電特性、圧電特性および電歪特性に優れ、コ
ンデンサー、アクチユエーター、点火栓、ブザー、フイ
ルターなどに広く応用されている。
＜従来の技術とその問題点＞ 最近、エレクトロセラミツクスの使用条件の苛こく
化、大出力化にともないその高強度化が要望されてい
る。しかしながら、従来のエレクトロセラミツクスは反
復加電圧時、大出力時あるいは機械的な応力が加わつた
ときの強度は充分ではなかつた。また、使用時の歪量の
再現性不足、バラツキなどの問題があつた。
化、大出力化にともないその高強度化が要望されてい
る。しかしながら、従来のエレクトロセラミツクスは反
復加電圧時、大出力時あるいは機械的な応力が加わつた
ときの強度は充分ではなかつた。また、使用時の歪量の
再現性不足、バラツキなどの問題があつた。
本発明はとくに機械的な応力に耐えるエレクトロセラ
ミツクス用金属酸化物を提供することを目的とする。
ミツクス用金属酸化物を提供することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明者らは上記目的を達成するために種々の金属酸
化物について検討を行なつた結果、鉄族元素であるFe、
CoまたはNiを含有するペロブスカイト型金属酸化物にお
いて鉄族元素の含有量を化学量論量よりも少なく配合し
た原料混合物を用いることで、電気特性を損うことなく
機械的強度が改善されることを見出し本発明に至つた。
化物について検討を行なつた結果、鉄族元素であるFe、
CoまたはNiを含有するペロブスカイト型金属酸化物にお
いて鉄族元素の含有量を化学量論量よりも少なく配合し
た原料混合物を用いることで、電気特性を損うことなく
機械的強度が改善されることを見出し本発明に至つた。
式Ａ（B,C）xDyO3で表わされるペロブスカイト型金属
酸化物からなるエレクトロセラミックス用金属酸化物の
製造方法において、Ｂを化学量論量より１〜25原子％少
なく配合することを特徴とするエレクトロセラミックス
用金属酸化物の製造方法。
酸化物からなるエレクトロセラミックス用金属酸化物の
製造方法において、Ｂを化学量論量より１〜25原子％少
なく配合することを特徴とするエレクトロセラミックス
用金属酸化物の製造方法。
（ただし、Ａは酸素12配位であつて原子価が２価の金属
元素もしくは平均の原子価が２価となる比率で含有させ
た２種以上の金属元素、Ｂは鉄属元素、Ｃは酸素６配位
の金属元素、Ｄは酸素６配位であって原子価が４価の金
属元素もしくは平均の原子価が４価となる比率で含有さ
せた２種以上の金属元素、Ｏは酸素であり、Ｂ元素とＣ
元素とは、それらの平均の原子価が４価となる比率で含
有させ、さらにｘは0.05以上であり、ｘとｙの合計は0.
95以上1.05以下であること。） 以下、本発明について詳しく説明する。本発明におい
てＡで示される酸素12配位の金属元素の例としてはPb、
Sr、Ba、Ca、Laなどがあげられる。
元素もしくは平均の原子価が２価となる比率で含有させ
た２種以上の金属元素、Ｂは鉄属元素、Ｃは酸素６配位
の金属元素、Ｄは酸素６配位であって原子価が４価の金
属元素もしくは平均の原子価が４価となる比率で含有さ
せた２種以上の金属元素、Ｏは酸素であり、Ｂ元素とＣ
元素とは、それらの平均の原子価が４価となる比率で含
有させ、さらにｘは0.05以上であり、ｘとｙの合計は0.
95以上1.05以下であること。） 以下、本発明について詳しく説明する。本発明におい
てＡで示される酸素12配位の金属元素の例としてはPb、
Sr、Ba、Ca、Laなどがあげられる。
２価以外の金属元素を用いる場合には、補正する計数
として2/（原子価）を適用する。たとえば３価のLaの場
合には2/3Laとして配合する。
として2/（原子価）を適用する。たとえば３価のLaの場
合には2/3Laとして配合する。
Ｂで示される鉄族元素はFe、Co、Niのうち少なくとも
一種であり、Ｃで示される酸素６配位の金属元素はＢ元
素とＣ元素とを合せた平均原子価が４価となるものであ
り、その例としては５価の金属元素であるNb、Sb、Ta、
Biや６価の金属元素であるＷ、Te、Reなどがあげられ
る。
一種であり、Ｃで示される酸素６配位の金属元素はＢ元
素とＣ元素とを合せた平均原子価が４価となるものであ
り、その例としては５価の金属元素であるNb、Sb、Ta、
Biや６価の金属元素であるＷ、Te、Reなどがあげられ
る。
Ｂ元素とＣ元素との含有割合は、たとえばＢ元素が２
価でＣ元素が５価の場合B1/3 C2/3であり、Ｂ元素が２
価でＣ元素が６価の場合B1/2 C1/2である。また、Ｂ元
素が３価でＣ元素が５価の場合B1/2 C1/2であり、Ｂ元
素が３価でＣ元素が６価の場合B2/3 C1/3である。Ｂ元
素とＣ元素の合計量ｘは0.05以上でなければならない。
ｘが0.05未満では金属酸化物あるいはその焼結体の機械
的強度を向上させるという本発明の目的が達成されな
い。
価でＣ元素が５価の場合B1/3 C2/3であり、Ｂ元素が２
価でＣ元素が６価の場合B1/2 C1/2である。また、Ｂ元
素が３価でＣ元素が５価の場合B1/2 C1/2であり、Ｂ元
素が３価でＣ元素が６価の場合B2/3 C1/3である。Ｂ元
素とＣ元素の合計量ｘは0.05以上でなければならない。
ｘが0.05未満では金属酸化物あるいはその焼結体の機械
的強度を向上させるという本発明の目的が達成されな
い。
Ｄで示される酸素６配位であつて原子価が４価の金属
元素はTi、Zrなどの４価の金属元素か、または平均の原
子価が４価となる比率で含有させた２種以上の金属元素
である。このように２種以上の金属元素を組合せて平均
原子価を４価にするにはたとえば（D2+1/3 D5+2/3）、
（D3+1/2 D5+1/2）、（D2+1/2 D6+1/2）、（D3+2/3 D6+
1/3）、（D1+1/4 D5+3/4）のような比率による組合せが
ある。（ただし、D1+はLi、Cuなどであり、D2+はMg、Z
n、Mn、Sn、Cdなどであり、D3+はMn、Sb、Al、Yb、In、
Se、Ｙなどであり、D5+はNb、Sb、Ta、Biなどであり、D
6+はＷ、Te、Reなどである。） 前記のＢ元素とＣ元素を合わせた量ｘとＤ元素の含有
量ｙとの合計量（ｘ＋ｙ）は0.95以上1.05以下でなけれ
ばならない。ｘとｙの合計量が0.95未満あるいは1.05を
越えると得られる金属酸化物の電気特性が悪化する。
元素はTi、Zrなどの４価の金属元素か、または平均の原
子価が４価となる比率で含有させた２種以上の金属元素
である。このように２種以上の金属元素を組合せて平均
原子価を４価にするにはたとえば（D2+1/3 D5+2/3）、
（D3+1/2 D5+1/2）、（D2+1/2 D6+1/2）、（D3+2/3 D6+
1/3）、（D1+1/4 D5+3/4）のような比率による組合せが
ある。（ただし、D1+はLi、Cuなどであり、D2+はMg、Z
n、Mn、Sn、Cdなどであり、D3+はMn、Sb、Al、Yb、In、
Se、Ｙなどであり、D5+はNb、Sb、Ta、Biなどであり、D
6+はＷ、Te、Reなどである。） 前記のＢ元素とＣ元素を合わせた量ｘとＤ元素の含有
量ｙとの合計量（ｘ＋ｙ）は0.95以上1.05以下でなけれ
ばならない。ｘとｙの合計量が0.95未満あるいは1.05を
越えると得られる金属酸化物の電気特性が悪化する。
本発明は前記Ｂで示される鉄族元素を化学量論量より
も少なく含有させることが特徴である。
も少なく含有させることが特徴である。
少なく含有させる割合すなわち減率は化学量論量の１
〜25原子％でなければならず、好ましくは２〜20原子％
である。減率が１原子％未満であつても、また、逆に25
原子％を越えても機械的強度向上の効果がない。
〜25原子％でなければならず、好ましくは２〜20原子％
である。減率が１原子％未満であつても、また、逆に25
原子％を越えても機械的強度向上の効果がない。
本発明において、化学量論量とは、ｘ＋ｙ＝１の場合
であって、しかも、例えばＢ元素については、Ｂ元素と
Ｃ元素とを合わせた平均原子価が４価となるＢ元素の量
の理論値をいう。
であって、しかも、例えばＢ元素については、Ｂ元素と
Ｃ元素とを合わせた平均原子価が４価となるＢ元素の量
の理論値をいう。
これらの金属元素の原料は金属単体、合金または金属
化合物のいずれでも用いられるが、一般には金属酸化物
がとくに好ましい。これらの金属元素を含む混合物から
プロブスカイト型金属酸化物を製造するには前記混合物
を仮焼および／または焼結を行なえばよい。仮焼とは原
料混合物を700〜1000℃の温度で加熱することであり、
焼結とは原料混合物または仮焼体粉末を粒径３μｍ以下
に粉砕して粉末とし、得られた粉末を加圧成形、シート
成形などにより成形し、温度900〜1300℃で焼結する方
法である。
化合物のいずれでも用いられるが、一般には金属酸化物
がとくに好ましい。これらの金属元素を含む混合物から
プロブスカイト型金属酸化物を製造するには前記混合物
を仮焼および／または焼結を行なえばよい。仮焼とは原
料混合物を700〜1000℃の温度で加熱することであり、
焼結とは原料混合物または仮焼体粉末を粒径３μｍ以下
に粉砕して粉末とし、得られた粉末を加圧成形、シート
成形などにより成形し、温度900〜1300℃で焼結する方
法である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
＜実施例＞ 実施例１〜５および比較例１〜２ PbO、CoO、Nb2O5、ZrO2およびTiO2の各粉末をPb（Co1
/3 Nb2/3）0.2Zr0.4Ti0.4の比率で秤量し混合した。た
だし、この際CoOの量は化学量論量よりも表１に示す減
率だけ少なくした。
/3 Nb2/3）0.2Zr0.4Ti0.4の比率で秤量し混合した。た
だし、この際CoOの量は化学量論量よりも表１に示す減
率だけ少なくした。
この混合物をマツフル炉中で温度800〜900℃で１時間
仮焼して式Pb（Co1/3 Nb2/3）0.2Zr0.4Ti0.4O3で示され
るペロブスカイト型金属酸化物とした。この仮焼物をボ
ールミルで５時間粉砕して粒径0.5〜２μｍの粉末と
し、これを1000kg/cm2の圧力で直径20mmの円板に加圧成
形し、温度1100〜1200℃で焼結した。
仮焼して式Pb（Co1/3 Nb2/3）0.2Zr0.4Ti0.4O3で示され
るペロブスカイト型金属酸化物とした。この仮焼物をボ
ールミルで５時間粉砕して粒径0.5〜２μｍの粉末と
し、これを1000kg/cm2の圧力で直径20mmの円板に加圧成
形し、温度1100〜1200℃で焼結した。
上記焼結体から幅5mm、厚み0.3mm、長さ25mmの試験片
を切り出し研摩したのち、試験機（株式会社今田製作所
製SV3型）を用いてスパン10mmで３点曲げ試験を行なつ
て抗折強度を測定した。
を切り出し研摩したのち、試験機（株式会社今田製作所
製SV3型）を用いてスパン10mmで３点曲げ試験を行なつ
て抗折強度を測定した。
その結果、表１に示すとおり鉄族元素を化学量論量よ
り１〜25原子％少なく含有させたものが抗折強度が高く
なつていた。
り１〜25原子％少なく含有させたものが抗折強度が高く
なつていた。
実施例６〜10および比較例３〜４ PbO、Nb2O5、ZrO2およびTiO2の各粉末をPb（Ni1/2 Nb
2/3）0.1Zr0.45Ti0.45の比率で秤量し、さらに、前記各
粉末の秤量合計量の１重量％のMnO2を秤量し、これらの
粉末を混合した。ただし、この際NiOの量は化学量論量
よりも表１に示す減率だけ少なくした。以下、実施例１
〜４および比較例１〜２と同一方法、同一条件で仮焼で
行ない、式 Pb（Ni1/2 Nb2/3）0.1Zr0.45Ti0.45O3で示されるペロブ
スカイト型金属酸化物とした。この仮焼物から実施例１
〜４および比較例１〜２と同一方法、同一条件で試験片
を切り出し、抗折強度を測定した。
2/3）0.1Zr0.45Ti0.45の比率で秤量し、さらに、前記各
粉末の秤量合計量の１重量％のMnO2を秤量し、これらの
粉末を混合した。ただし、この際NiOの量は化学量論量
よりも表１に示す減率だけ少なくした。以下、実施例１
〜４および比較例１〜２と同一方法、同一条件で仮焼で
行ない、式 Pb（Ni1/2 Nb2/3）0.1Zr0.45Ti0.45O3で示されるペロブ
スカイト型金属酸化物とした。この仮焼物から実施例１
〜４および比較例１〜２と同一方法、同一条件で試験片
を切り出し、抗折強度を測定した。
その結果、表１に示すとおり鉄族元素を化学量論量よ
り１〜25原子％少なく含有させたものが抗折強度が高く
なつていた。
り１〜25原子％少なく含有させたものが抗折強度が高く
なつていた。
実施例11〜13および比較例５〜７ PbO、SrCO3、CaO、Ta2O5、TiO2、ZnOおよびNb2O5の各
粉末を表２に示す金属酸化物の金属元素の比率で秤量し
混合した。ただし、CoOの量は表２に示すとおり実施例1
1〜13は化学量論量よりも10％少なくし、比較例５〜７
は化学量論量通りにした。
粉末を表２に示す金属酸化物の金属元素の比率で秤量し
混合した。ただし、CoOの量は表２に示すとおり実施例1
1〜13は化学量論量よりも10％少なくし、比較例５〜７
は化学量論量通りにした。
これらの混合物を温度800〜900℃で１時間仮焼して表
２に示す金属酸化物とした。これらの仮焼体をボールミ
ルで５時間粉砕して粒径0.5〜２μｍの粉末とし、これ
を1000kg/cm2の圧力で直径20mmの円板に加圧成形し、温
度1100〜1200℃で焼結した。
２に示す金属酸化物とした。これらの仮焼体をボールミ
ルで５時間粉砕して粒径0.5〜２μｍの粉末とし、これ
を1000kg/cm2の圧力で直径20mmの円板に加圧成形し、温
度1100〜1200℃で焼結した。
前記方法により円板の抗折強度を測定した結果、表２
に示すとおり、鉄族元素を少なく含有させたものは抗折
強強度が高くなつていた。
に示すとおり、鉄族元素を少なく含有させたものは抗折
強強度が高くなつていた。
＜発明の効果＞ 本発明の製造法により得られるエレクトロセラミック
ス用金属酸化物の焼結体は、その機械的強度が格別に高
く、コンデンサー、点火栓をはじめとする多くの用途に
好適である。
ス用金属酸化物の焼結体は、その機械的強度が格別に高
く、コンデンサー、点火栓をはじめとする多くの用途に
好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飴谷 公兵 町田市旭町３丁目５番１号 電気化学工 業株式会社中央研究所内 審査官 松波 由美子
Claims (1)
- 【請求項１】式Ａ（B,C）xDyO3で表わされるペロブスカ
イト型金属酸化物からなるエレクトロセラミックス用金
属酸化物の製造方法において、Ｂを化学量論量より１〜
25原子％少なく配合することを特徴とするエレクトロセ
ラミックス用金属酸化物の製造方法。 （ただし、Ａは酸素12配位であって原子価が２価の金属
元素もしくは平均の原子価が２価となる比率で含有させ
た２種以上の金属元素、Ｂは鉄族元素、Ｃは酸素６配位
の金属元素、Ｄは酸素６配位であって原子価が４価の金
属元素もしくは平均の原子価が４価となる比率で含有さ
せた２種以上の金属元素、Ｏは酸素であり、Ｂ元素とＣ
元素とは、それらの平均の原子価が４価となる比率で含
有させ、さらにｘは0.05以上であり、ｘとｙの合計は0.
95以上1.05以下であること。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123754A JP2550347B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | エレクトロセラミックス用金属酸化物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123754A JP2550347B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | エレクトロセラミックス用金属酸化物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288917A JPS63288917A (ja) | 1988-11-25 |
| JP2550347B2 true JP2550347B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=14868479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123754A Expired - Lifetime JP2550347B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | エレクトロセラミックス用金属酸化物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550347B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3087644B2 (ja) * | 1996-03-26 | 2000-09-11 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JP5196879B2 (ja) | 2007-06-20 | 2013-05-15 | キヤノン株式会社 | 圧電材料 |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123754A patent/JP2550347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288917A (ja) | 1988-11-25 |
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