JP3465549B2 - チタン酸バリウム焼結体及びその製造方法 - Google Patents
チタン酸バリウム焼結体及びその製造方法Info
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Description
半導体、その他各種電子材料として用いられるチタン酸
バリウム焼結体及びその製造方法に関する。
結体は、積層セラミックコンデンサー等の誘電材料、圧
電材料、半導体、その他各種電子材料として用いられて
いる。
の原料粉末の製造方法として、酸化チタンと炭酸バリウ
ムとの混合物を1300℃以上の高温に加熱して固相反
応させる固相反応法、TiCl4、BaCl2及びシュウ
酸の水溶液間の反応によりBaTiO(C2O4)2・4
H2Oの沈殿を得て、これを熱分解するシュウ酸塩法、
水酸化バリウムと水酸化チタンとの混合物を水熱処理
し、得られた反応物を仮焼する水熱合成法、バリウムア
ルコキシドとチタンアルコキシドとの混合アルコキシド
溶液を加水分解し、得られた加水分解物を仮焼するアル
コキシド法、水酸化バリウム水溶液中におけるチタンア
ルコキシドの加水分解により得られた反応物を仮焼する
水酸化物−アルコキシド法、その他共沈法、ゾル−ゲル
法、噴霧熱分解法などがある。
またはアルコキシド法などによりチタン酸バリウム焼結
体を製造する場合には、固相反応法により製造する場合
と比べると、焼結温度を少し低下できるものの、いずれ
の方法においても焼結温度は1200℃以上である。
度を低下させる方法の検討は、主としてBa/Tiモル
比1.0での原料粉末の合成法とそれによる焼結性につ
いてであった。Ba/Tiモル比に着目した文献として
は、以下に示すものがある。
98巻,第794〜800頁(1990) 噴霧熱分解法によりBa/Tiモル比が0.98〜1.0
5であるBaTiO3粉末を合成する方法が検討されて
おり、Ba/Tiモル比が1.03である場合に最も低
い温度で緻密化が進行することが報告されている。
合であっても、焼結温度は1100℃以上であり、11
00℃未満の温度で焼結した場合には、得られるチタン
酸バリウム焼結体の相対密度は70%にも満たないこと
が報告されている。
巻,第605〜606頁(1973) 米国特許第3330697号明細書には、クエン酸のよ
うなα−オキシ酸とエチレングリコールのような多価ア
ルコールとの混合溶液に、Ba源とTi源を分子レベル
で均一に溶解し、加熱により過剰溶媒を留去して樹脂化
し、この樹脂を熱分解することにより、BaTiO3粉
末を製造する方法(Pechini法)が開示されている。そ
して、この文献では、Ba/Tiモル比が0.94〜
1.04であるBaTiO3原料粉末を合成し、等温収
縮速度からその初期焼結過程を検討している。
ドとを、プロトン性溶媒中で反応させることにより、B
a/Tiモル比が0.99〜1.02である高密度なチ
タン酸バリウム微粉末を得る方法が教示されている。し
かしながら、この公報の実施例では、粉末の焼結は行わ
れていない。
27〜730頁(1989)、J.Am.Ceram.S
oc.,第68巻,C第292頁(1985)、特公平0
2−8996号 公報、特開昭58−20781号公報 これらの文献及び公報には、フッ化リチウム(LiF)
等のフラックスを、チタン酸バリウム原料粉末に添加す
ると、この原料粉末を低温で焼結してもチタン酸バリウ
ム焼結体が得られることが教示されており、またBa/
Tiモル比をBa過剰側に制御すると焼結性が向上する
ことが教示されている。しかしながら、LiF等のフラ
ックスが添加されていないチタン酸バリウム系での焼結
性については記載がない。
によって、チタン酸バリウム原料微細粒子を調製し、こ
れを低温焼結してチタン酸バリウム焼結体を製造する場
合には、充分に目的を達しているとはいい難い。
用いられている積層セラミックコンデンサーは、内部電
極と誘電体層を複数層重ね同時焼結して製造される。そ
のため、内部電極に使用される金属の融点は、焼結温度
より高いものでなくてはならない。したがって低温焼結
によってチタン酸バリウム焼結体を製造することができ
れば、電極として使用しうる金属の選択幅が増え、安価
な金属材料を電極として使用しうるようになる。このよ
うな低温焼結によりチタン酸バリウム焼結体を製造しう
る技術が開発されれば、エネルギー節減効果だけでな
く、内部電極の金属等の原料を含むコンデンサーの製造
コストの低減にもなる。
タン酸バリウム焼結体の製造方法では、いずれも125
0℃前後の温度で焼結しないと、高密度のチタン酸バリ
ウム焼結体を得ることはできない。そのためチタン酸バ
リウム原料粉末を低い焼結温度で焼結しても高密度かつ
均一なチタン酸バリウム焼結体を製造しうるような方法
の出現が望まれている。
ン酸バリウム焼結体の製造方法を提供することを目的と
している。
バリウム原料粉末の焼結温度を大幅に低下させる方法に
ついて鋭意検討した。その結果、チタン酸バリウム原料
粉末として、Ba/Tiモル比で僅かにBa過剰側とな
るように調製されたものを用いれば、飛躍的に焼結性が
向上し、従来の技術に比べて大幅に焼結温度を下げうる
ことを見い出した。
リウム焼結体は、従来の1250〜1300℃程度の高
温で焼結して得られたチタン酸バリウム焼結体と比較し
て、誘電特性などの物性上なんら変わらないことが分か
り、本発明を完成するに至った。
3)原料粉末を調製するには、たとえば、水酸化バリウ
ム(Ba(OH)2)、バリウムアルコキシド(Ba
(OR1)2)と、チタンアルコキシド(Ti(O
R2)4)との反応など種々の方法により製造することが
できる。なお、R1、R2は同一であっても相異なっても
よいアルキル基である。
a/Tiモル比が1.01〜1.18となるように、チタ
ン酸バリウム原料粉末中のBa/Tiモル比を1.01
〜1.18となるように調整する。
どして、得られた粉末のBa/Tiモル比が1.01〜
1.18にならない場合には、Ba源を増やして所望の
モル比となるように調整することが必要である。
と焼結温度等の関係は、下記のようである。すなわち、
チタン酸バリウム(BaTiO3)は、その化学式から
も明らかなように通常Ba/Tiのモル比1.00の化
学量論組成で示される。ところが、Ba/Tiモル比が
1.00より大きくなるに伴って、焼結温度が大きく低
下し、Ba/Tiモル比が1.01〜1.18、好ましく
は1.02〜1.10、更に好ましくは1.03〜1.08
であると、飛躍的に焼結性が向上し、従来より200〜
300℃低い950℃〜1100℃の焼結により、ある
いは更に低い950℃〜1050℃の焼結により、ある
いは更に低い950〜1020℃程度の焼結により、い
ずれの場合でも焼結体嵩密度が5.71g/cm3以上
(相対密度95%以上)である緻密なチタン酸バリウム
焼結体が得られることを見い出した。またこのとき得ら
れたチタン酸バリウム焼結体の誘電特性は、従来技術に
よる焼結体の特性と同等である。
使用されるバリウム源は、特別に高純度品として精製さ
れていない場合には、不純物として一般的にストロンチ
ウムが1000〜10000ppm程度含んでいる場合
がある。例えば、Ba(OH)2・8H2OではJIS特
級試薬の規格(JIS K8577)としてSr0.3重
量%(3000ppm)以下となっている。このような
場合、Ba/Tiモル比の限定範囲は、不純物Srを加
味した、(Ba+Sr)/Tiモル比として、1.01
〜1.18の範囲内であればよい。
S(Joint Committee on Powder Diffraction Standard
s)カードの5−0626に記載されている化学量論組
成のBaTiO3の格子定数より計算した理論密度6.0
12g/cm3に対する百分率(%)で計算され、焼結
体嵩密度が5.71g/cm3以上であれば相対密度は9
5%以上となる。
ム原料粉末のBa/Tiのモル比を1.01〜1.18の
範囲内とすることにより、焼結温度を大幅に下げても、
得られるチタン酸バリウム焼結体の緻密化がもたらされ
るのである。ところが、チタン酸バリウム原料粉末のB
a/Tiのモル比が1.01未満では、950℃〜11
00℃の焼結温度ではほとんど緻密化は進行しない。一
方、Ba/Tiのモル比が1.18を越えると、950
℃〜1100℃の焼結温度で、相対密度95%以上(焼
結体嵩密度5.71g/cm3以上)の緻密な焼結体は得
られない。
/Tiモル比にバラツキがあり、1.01未満となって
いるなどの部分的な不均一があった場合、焼結性にバラ
ツキが生じ、相対密度95%(焼結体嵩密度5.71g
/cm3)まで緻密化しない可能性がある。
Ba/Tiモル比が1.01〜1.18の範囲、好ましく
は1.02〜1.10の範囲、より好ましくは1.03〜
1.08の範囲で均一化しておくことが望ましい。
方法について説明する。本発明で使用されるチタン酸バ
リウム原料粉末の製造方法は、特定の方法に限定される
ものではない。たとえば、バリウムアルコキシドとチタ
ンアルコキシドとを反応させてチタン酸バリウム原料粉
末を製造してもよく、また水酸化バリウムとチタンアル
コキシドとを反応させて製造してもよい。
反応によるチタン酸バリウム原料粉末の製法 バリウムアルコキシドとチタンアルコキシドとの混合ア
ルコキシドを加水分解反応させると、チタン酸バリウム
(BaTiO3)原料粉末を得ることができる。
アルコールの直接反応により得ることができる。またチ
タンアルコキシドは、アルコールに溶解した四塩化チタ
ンに、アンモニアガスを吹き込むことにより得ることが
できる。これらの製造方法は公知である。
2 、R1=アルキル基]とチタンアルコキシド[Ti
(OR2)4、R2=アルキル基]の種類は特に限定され
るものではなく、任意のものを使用できるが、実用性を
考慮すると、R1およびR2は1〜6の炭素数を有する直
鎖または分岐状のアルキル基が好ましい。代表的なアル
キル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピ
ル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル
基、ノルマルペンチル基、ノルマルヘキシル基などが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。また、
R1とR2のアルキル基は、同一のものであってもまた相
異なるものであってもよい。
キシドとしては、特別に精製した高純度品だけでなく、
一般的な工業グレード品も使用できる。バリウムアルコ
キシドとチタンアルコキシドとの混合アルコキシドを溶
解する有機溶媒としては、混合アルコキシドが可溶であ
れば特に制限はなく、メチルアルコール、エチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、ノルマルブチルアルコ
ール等のアルコール、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等
の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素などの有機溶媒が使用でき、これらは単
独でまたは二種類以上を混合して使用することができ
る。ただし、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの非水
溶性溶媒を使用する場合には加水分解時の水との相溶性
の向上による均一な加水分解、加水分解速度の向上によ
る沈殿粒径の微細化を考慮すると、メチルアルコール、
エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマル
ブチルアルコールなどの水溶性溶媒を添加しておくこと
が望ましい。均質で微細な粒子は、焼結時の異常粒成長
などを防ぎ、活性が高いので、焼結性の向上に寄与す
る。水溶性溶媒の添加方法としては、バリウムアルコキ
シドとチタンアルコキシドとの混合アルコキシド溶液中
に添加しておく場合、あるいは加水分解に使用する水に
添加しておく場合、またあるいは加水分解と同時に添加
する場合など、いずれの場合であってもよい。上記の水
溶性溶媒の添加量は、バリウムアルコキシドとチタンア
ルコキシドとの混合アルコキシド溶液の濃度にも依存す
るが、加水分解に使用する水の量に対して、0.2体積
倍〜5体積倍程度が適当である。使用するバリウムアル
コキシドとチタンアルコキシドの混合アルコキシド溶液
の濃度としては、0.1〜3mol/kg、実用性、経済性を
考慮すると、好ましくは0.5〜2mol/kgが適当であ
る。
分解すれば、所望のチタン酸バリウム原料粉末を得るこ
とができる。このような加水分解反応は、撹拌下に、バ
リウムアルコキシドとチタンアルコキシドとの混合アル
コキシド溶液に水を加えてもよく、また水に上記した混
合アルコキシド溶液を加えてもよい。添加する水の量
は、加水分解反応に必要な理論当量(化学量論量)の2
倍〜50倍、好ましくは5倍〜30倍程度である。
のチタン酸バリウム原料粉末の回収は、濾過、遠心分離
などの既存の固液分離方法が適宜選択できる。固液分離
を行わず加水分解物のスラリーをそのまま使い、成形す
ることも可能である。沈殿物の乾燥は、通風乾燥、真空
乾燥、凍結乾燥等の一般的な方法が採用できる。固液分
離と乾燥を同時に行えるスプレー乾燥等の使用も可能で
ある。乾燥温度は、得られる粉末粒子の凝集を防ぐた
め、できるだけ低い方が好ましく、実用性を考慮すると
40〜100℃の範囲が好ましい。 (2)水酸化バリウムとチタンアルコキシドの加水分解
反応によるチタン酸バリウム原料粉末の製法 水酸化バリウムとチタンアルコキシドとを混合して加水
分解することによりチタン酸バリウム(BaTiO3)
原料粉末を製造するには、次のようにすればよい。
ウム水溶液が得られれば、いかなる方法でもよい。一般
的には、Ba(OH)2・8H2O等の水酸化バリウム水
和物、あるいは水酸化バリウム無水物、あるいは酸化バ
リウムを水に溶解して得る方法、バリウムアルコキシド
を加水分解して水酸化バリウム水溶液を得る方法、Ba
Cl2、Ba(NO3)2などの水溶性バリウム塩にカセ
イソーダ等のアルカリを加えて、不純物を除去後、得ら
れたBa(OH)2・nH2Oを水に溶解して得る方法等
がある。
溶解度以下であれば特に問題はない。水酸化バリウムの
水100g当たりの溶解量は、0℃で1.67g、25
℃で4.29g、80℃で101.4gと、室温付近での
溶解度が低いため、溶解度を上げるために、40〜90
℃の加温下、バリウム濃度0.1〜3mol/kg程度で使用
するのが実用的かつ経済的である。
製を施した高純度品だけでなく、一般的な工業グレード
品も使用できる。チタンアルコキシドとしては、前述し
たようなチタンアルコキシドと同様のものを使用でき
る。
たと同様に特別に精製を施した高純度品だけでなく、一
般的な工業グレード品も使用できる。チタンアルコキシ
ドを溶解する有機溶媒としては、チタンアルコキシドが
可溶であれば特に制限はなく、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルブチ
ルアルコール等のアルコール、ヘキサン、ヘプタン、オ
クタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシ
レン等の芳香族炭化水素等の有機溶媒が使用でき、これ
らは単独であるいは2種類以上を混合して使用すること
ができる。ただし、ベンゼン、トルエン、キシレンなど
の非水溶性溶媒を使用する場合には、加水分解時の水酸
化バリウム水溶液との相溶性の向上による均一な加水分
解、加水分解速度の向上による沈殿粒径の微細化を考慮
すると、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール、ノルマルブチルアルコールなどの水
溶性溶媒を添加しておくことが望ましい。均質で微細な
粒子は、焼結時の異常粒成長を防ぎ、活性が高いので、
焼結性の向上に寄与する。水溶性溶媒の添加方法として
は、チタンアルコキシド溶液中に添加しておく場合、あ
るいは水酸化バリウム水溶液中に添加しておく場合、あ
るいは加水分解と同時に添加する場合など、いずれの場
合であってもよい。上記の水溶性溶媒の添加量は、チタ
ンアルコキシド溶液および水酸化バリウム水溶液の濃度
にも依存するが、水酸化バリウム水溶液中の水の量に対
して、0.2体積倍〜5体積倍程度が適当である。
ロポキシド、チタンノルマルブトキシド等の室温で液体
のチタンアルコキシドを用いる場合には、チタンアルコ
キシドと水酸化バリウムとの反応を有機溶媒を用いるこ
となく行うことができるが、操作性を考慮すると、前述
した有機溶媒に溶解して用いるのが好ましい。有機溶媒
を用いた場合のチタンアルコキシド溶液の濃度は、0.
1〜3mol/kg、実用性、経済性を考慮すると好ましく
は0.5〜2mol/kgであることが望ましい。
ドとを混合して加水分解した後の処理は、前述したバリ
ウムアルコキシドとチタンアルコキシドの混合アルコキ
シドの場合と同様である。 (3)チタン酸バリウム原料粉末の焼結方法 (i)上記の方法等により得られたチタン酸バリウム原料
粉末を、仮焼した後に成形焼結してチタン酸バリウム焼
結体を製造することが好ましい。仮焼温度は、特に制限
されないが、残存する有機分の除去のために、また焼結
時の収縮を小さくさせるためには、300℃〜900℃
であることが好ましい。仮焼粉末が一部凝集している
と、焼結によって得られるチタン酸バリウム焼結体の緻
密化が充分でなくなることがあるため、仮焼粉末を適宜
解砕、粉砕しておくことが好ましい。仮焼粉末の成形方
法については、特に制限はなく、プレス成形、静水圧成
形、ドクターブレード法等のテープ成形、押出し成形、
射出成形、鋳込み成形等の従来の技術の適用が可能であ
り、またこれらの成形方法を組み合わせてもよい。
タン酸バリウム原料粉末(成形体)を焼結すると、チタ
ン酸バリウム焼結体が得られるが、この際の焼結温度
は、チタン酸バリウム原料粉末のBa/Tiのモル比に
応じ、常圧で950〜1100℃の間で選択される。す
なわち、最適焼結温度以上の温度で焼結すると、得られ
る焼結体の嵩密度が低下することがある。また昇温速
度、焼結時間についても成形体の形状等により、適宜選
択する必要があるが、一般的には、実用性、経済性を考
慮すると、昇温速度は、通常0.1〜50℃/分の範
囲、好ましくは0.5〜20℃/分の範囲であり、焼結
時間は1〜20時間、好ましくは2〜8時間程度が適当
である。また、昇温途中で一定時間保持したり、昇温速
度を変化させることも可能である。得られたチタン酸バ
リウム原料粉末の粒径が小さくなる程、粉末の活性が高
く、昇温速度が速い場合には、急激な緻密化が起こり、
割れや変形などの原因となると考えられる。したがっ
て、原料粉末の粒径が小さくなるほど、昇温速度は遅い
方が好ましい。これらの条件は、チタン酸バリウム原料
粉末のBa/Tiモル比あるいは焼結する原料粉末の
量、粒径などにより決定される。また、原料粉末の粒径
は、好ましくは0.15μm以下、さらに好ましくは0.
10μm以下、特に好ましくは0.075μm以下であ
ることが望ましい。
密度は、原料粉末のBa/Ti比、焼結温度、焼結時
間、焼結雰囲気、成形体形状などによって変化するが、
本発明ではBa/Ti比と焼結温度との関係については
特に下記の条件が好ましい。
合には、焼結温度は1050〜1100℃、特に107
0〜1100℃であることが好ましく、Ba/Ti比が
1.08〜1.10である場合には、焼結温度は1000
〜1100℃、特に1030〜1100℃であることが
好ましく、Ba/Ti比が1.03〜1.08である場合
には、焼結温度は950〜1100℃、特に950〜1
050℃であることが好ましく、Ba/Ti比が1.0
1〜1.03である場合には、焼結温度は1000〜1
100℃、特に1030〜1100℃であることが好ま
しい。
は、チタンおよびバリウムに加えて、微量の他の金属元
素を含んでいてもよい。
の合成法としては、以下に例示する本発明の製造法のみ
に限定されるものではなく、従来の湿式合成法、即ちシ
ュウ酸塩法、水熱合成法、共沈法、ゾル−ゲル法、噴霧
熱分解法等が適用可能である。
5.78g(0.05モル)の高純度Ba(OH)2・8
H2Oを加え、80℃に加温し溶解した。高純度Ba
(OH)2・8H2Oは、Sr含有量を100ppm以下
に精製したものを使用した。この溶液をN2ガス中60
℃に冷却し、攪拌しながら1mol/kg濃度のチタニ
ウムテトラn−ブトキシド[Ti(OnBu)4]のトル
エン溶液47.6g[チタニウムテトラn−ブトキシド
として16.2g(0.0476モル)でBa/Tiモル
比として、1.05のもの]を加え、還流下1時間攪拌
を続けた。更に加熱を続けトルエン、n−ブチルアルコ
ールを留去し、水系スラリー中、100℃で2時間の攪
拌を行なった。得られた沈殿を減圧下に蒸発乾固し、8
0℃で乾燥後、100メッシュの篩で整粒し、チタン酸
バリウム原料粉末を得た。得られた粉末のX線回折分析
を行ったところ、この粉末はBaTiO3であることが
確認された。この粉末を、800℃で1時間の仮焼を行
い仮焼粉末を得た。仮焼粉末のBa/Tiモル比を蛍光
X線によるガラスビード法により求めた。その分析値は
1.05であった。また、仮焼粉末中のSr含有量は1
00ppm以下であった。
圧力で静水圧成形した後、得られた成形体をそれぞれ別
個に昇温速度10℃/minで表に示す温度で各2時間
常圧焼結し、焼結温度の異なるチタン酸バリウム焼結体
を得た。得られた焼結体の嵩密度を、5.4g/cm3
以上の試料はアルキメデス法により測定し、5.4g/
cm3未満の試料は形状と重量より算出した。(測定方
法は、「セラミックス」第19巻、第520〜529頁
(1984)に記載、実施例2、実施例3、実施例4、
実施例5、表1、表2、表3、表4、表5も同じ)結果
を表1(No.7)に示す。なお、表1には、この実施
例に準じてBa/Ti比、焼結条件を変化させた結果を
同時に示す。
5.78g(0.05モル)の高純度Ba(OH)2・
8H2Oを加え、80℃に加温し溶解した。高純度Ba
(OH)2・8H2Oは、Sr含有量を100ppm以下に
精製したものを使用した。この溶液をN2ガス中60℃
に冷却し、攪拌しながら1mol/kg濃度のチタニウ
ムテトライソプロポキシド[Ti(OiPr)4]のイソ
プロピルアルコール溶液47.6g[チタニウムテトラ
イソプロポキシドTi(OiPr)4として13.5g
(0.0476モル)でBa/Tiモル比として、1.
05のもの]を加え、還流下2時間攪拌を続けた。さら
に加熱を続け溶媒を留去し、得られた沈殿を減圧下に蒸
発乾固し、60℃で乾燥後、乳鉢で解砕して、100メ
ッシュの篩で整粒し、チタン酸バリウム原料粉末を得
た。得られた粉末のX線回折分析を行ったところ、この
粉末はBaTiO3であることが確認された。この粉末
を、800℃で1時間の仮焼を行い仮焼粉末を得た。得
られた仮焼粉末の透過電子顕微鏡写真を図1に示す。こ
れによると平均粒子径がおよそ0.05μm程度の微粒
子粉末であった。仮焼粉末のBa/Tiモル比を蛍光X
線によるガラスビード法により求めた。その分析値は、
1.05であった。また、仮焼粉末中のSr含有量は1
00ppm以下であった。
圧力で静水圧成形した後、得られた成形体をそれぞれ別
個に昇温速度1℃/minで表に示す温度で各4時間常
圧焼結し、焼結温度の異なるチタン酸バリウム焼結体を
得た。得られた焼結体の嵩密度を、5.4g/cm3以
上の試料はアルキメデス法により測定し、5.4g/c
m3未満の試料は形状と重量より算出した。
表2には、この実施例に準じてBa/Ti比、焼結条件
を変化させた結果を同時に示す。
5.78g(0.05モル)の高純度Ba(OH)2・
8H2Oを加え、80℃に加温し溶解した。高純度Ba
(OH)2・8H2Oは、Sr含有量を100ppm以下に
精製したものを使用した。この溶液にメチルアルコール
58gを添加し、N2ガス中60℃に冷却し、攪拌しな
がら1mol/kg濃度のチタニウムテトラn-ブトキシ
ド[Ti(OnBu)4]のトルエン溶液48.1g[チ
タニウムテトラn-ブトキシドTi(OnBu)4として1
6.4g(0.0481モル)でBa/Tiモル比とし
て、1.04のもの]を加え、還流下2時間攪拌を続け
た。さらに加熱を続け溶媒を留去し、得られた沈殿を減
圧下に蒸発乾固し、60℃で乾燥後、乳鉢で解砕して、
100メッシュの篩で整粒し、チタン酸バリウム原料粉
末を得た。得られた粉末のX線回折分析を行ったとこ
ろ、この粉末はBaTiO3であることが確認された。
この粉末を、800℃で1時間の仮焼を行い、仮焼粉末
を得た。仮焼粉末のBa/Tiモル比を蛍光X線による
ガラスビード法により求めた。その分析値は、1.04
であった。また、仮焼粉末中のSr含有量は100ppm
以下であった。このような仮焼粉末を2ton/cm2
の圧力で静水圧成形した後、得られた成形体をそれぞれ
別個に昇温速度1℃/minで表に示す温度で各4時間
常圧焼結し、焼結温度の異なるチタン酸バリウム焼結体
を得た。得られた焼結体の嵩密度を、5.4g/cm3
以上の試料はアルキメデス法により測定し、5.4g/
cm3未満の試料は形状と重量より算出した。
表3には、この実施例に準じてBa/Ti比、焼結条件
を変化させた結果を同時に示す。
の割合)を含んだ1mol/kg濃度のバリウムジイソ
プロポキシド[Ba(OiPr)2]のトルエン、イソプ
ロピルアルコール混合溶液50g[Ba(OiPr)2と
して12.8g(0.05モル)]に、1mol/kg濃
度のチタニウムテトライソプロポキシド[Ti(OiP
r)4]のトルエン溶液48.0g[チタニウムテトライ
ソプロポキシド(Ti(OiPr)4として13.6g
(0.048モル)でBa/Tiモル比で1.04に相当
するもの]を加え、攪拌しながら60℃に加温した。こ
れに脱CO2したイオン交換水117gを加え、還流下
1時間攪拌を続けた。更に加熱を続けトルエン、イソプ
ロピルアルコールを留去し、水系スラリー中、100℃
で2時間の攪拌を行った。得られた沈殿を減圧下に蒸発
乾固し、80℃で乾燥後、100メッシュの篩で整粒
し、チタン酸バリウム原料粉末を得た。得られた粉末の
X線回折分析を行ったところ、この粉末はBaTiO3
であることが確認された。
い仮焼粉末を得た。仮焼粉末のBa/Tiモル比及び
(Ba+Sr)/Tiモル比を蛍光X線によるガラスビ
ード法により求めた。その結果Ba/Tiモル比の分析
値は1.04であった。また、(Ba+Sr)/Tiモ
ル比の分析値は1.06であった。この仮焼粉末を2t
on/cm2の圧力で静水圧成形した後、得られた成形
体をそれぞれ別個に昇温速度10℃/minで表に示す
温度で各2時間常圧焼結し、焼結温度の異なるチタン酸
バリウム焼結体を得た。得られた焼結体の嵩密度を、
5.4g/cm3以上の試料はアルキメデス法により測
定し、5.4g/cm3未満の試料は形状と重量より算
出した。
表4には、この実施例に準じて(Ba+Sr)/Ti
比、焼結条件を変化させた結果を同時に示す。
の割合)を含んだ1mol/kg濃度のバリウムジイソ
プロポキシド[Ba(OiPr)2]のトルエン、イソプ
ロピルアルコール混合溶液50g[Ba(OiPr)2と
して12.8g(0.05モル)]に、1mol/kg濃
度のチタニウムテトライソプロポキシド[Ti(OiP
r)4]のトルエン溶液48.0g[チタニウムテトライ
ソプロポキシド(Ti(OiPr)4として13.6g
(0.048モル)でBa/Tiモル比で1.04相当す
るもの]を加え、攪拌しながら60℃に加温した。これ
に脱CO2したイオン交換水32gを加え、還流下2時
間攪拌を続けた。更に加熱を続け溶媒を留去し、得られ
た沈殿を減圧下に蒸発乾固し、60℃で乾燥後、乳鉢で
解砕して、100メッシュの篩で整粒し、チタン酸バリ
ウム原料粉末を得た。得られた粉末のX線回折分析を行
ったところ、この粉末はBaTiO3であることが確認
された。
い仮焼粉末を得た。仮焼粉末のBa/Tiモル比及び
(Ba+Sr)/Tiモル比を蛍光X線によるガラスビ
ード法により求めた。その結果Ba/Tiモル比の分析
値は1.04であった。また、(Ba+Sr)/Tiモ
ル比の分析値は1.06であった。この仮焼粉末を2t
on/cm2の圧力で静水圧成形した後、得られた成形
体をそれぞれ別個に昇温速度1℃/minで表に示す温
度で各4時間常圧焼結し、焼結温度の異なるチタン酸バ
リウム焼結体を得た。得られた焼結体の嵩密度を、5.
4g/cm3以上の試料はアルキメデス法により測定
し、5.4g/cm3未満の試料は形状と重量より算出
した。
表5には、この実施例に準じて(Ba+Sr)/Ti
比、焼結条件を変化させた結果を同時に示す。
によれば、従来より200〜300℃低い950〜11
00℃の焼結温度で嵩密度5.71g/cm3以上(相対密
度95%以上)の緻密なチタン酸バリウム焼結体を得る
ことができる。これにより積層セラミックスコンデンサ
ー等に代表される製品の製造コストを大幅に低減できる
という優れた効果が得られる。
ム原料粉末の電子顕微鏡写真を示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 950〜1100℃の温度で焼結して得
られ、焼結体嵩密度が5.71g/cm3以上であり、かつ
Ba/Tiモル比が1.01〜1.18であるチタン酸バ
リウム(BaTiO3)焼結体。 - 【請求項2】 950〜1050℃の温度で焼結して得
られ、焼結体嵩密度が5.71g/cm3以上であり、かつ
Ba/Tiモル比が1.01〜1.18であるチタン酸バ
リウム(BaTiO3)焼結体。 - 【請求項3】 950〜1020℃の温度で焼結して得
られ、焼結体嵩密度が5.71g/cm3以上であり、かつ
Ba/Tiモル比が1.01〜1.18であるチタン酸バ
リウム(BaTiO3)焼結体。 - 【請求項4】 Ba/Tiモル比が1.02〜1.10で
あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
チタン酸バリウム(BaTiO3)焼結体。 - 【請求項5】 Ba/Tiモル比が1.03〜1.08で
あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
チタン酸バリウム(BaTiO3)焼結体。 - 【請求項6】 Ba/Tiモル比が1.01〜1.18で
あるチタン酸バリウム原料粉末を、950〜1100℃
の温度で焼結し、焼結体嵩密度が5.71g/cm3以上で
あるチタン酸バリウム(BaTiO3)焼結体を得るこ
とを特徴とするチタン酸バリウムの製造方法。 - 【請求項7】 チタン酸バリウム原料粉末のBa/Ti
モル比が1.02〜1.10である請求項6に記載のチタ
ン酸バリウム(BaTiO3)焼結体の製造方法。 - 【請求項8】 チタン酸バリウム原料粉末のBa/Ti
モル比が1.03〜1.08である請求項6に記載のチタ
ン酸バリウム(BaTiO3)焼結体の製造方法。
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- 1997-08-26 JP JP24469397A patent/JP3465549B2/ja not_active Expired - Fee Related
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