JP4400718B2 - Method for producing single crystal ceramic particles - Google Patents

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Description

本発明は、単結晶セラミックス粒子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing single crystal ceramic particles.

従来、誘電体粒子や磁性フェライト粒子等のセラミックス粒子が多くの分野で使用されている。例えば誘電体粒子として、チタン酸バリウムや酸化チタン等は誘電性、圧電性および焦電性に優れ、磁器コンデンサやフィルタ、センサ等の材料として用いられている。
セラミックス粒子を磁器コンデンサ用の材料として使用する場合、誘電率が高く、損失の小さいものが望まれる。また磁性フェライト材料として使用する場合は、損失が小さく、透磁率がフラットに高周波域まで伸びているものが望まれる。これら特性はセラミックス粒子の形状、粒径、純度、反応性等の物性に依存する。例えば、セラミックス粒子が多結晶や不定形の粒子であると、局部的異常粒成長を起こし、あるいは組成の不均一を生じやすくなり、磁気的特性や電気的特性の劣化を招くことになる。したがってセラミックス粒子は結晶粒界や不純物を有せず、単相であり、また単結晶であることが好ましい。また、さらに優れた特性を得るため、セラミックス粒子は2種類以上の金属と酸素の化合物であることが好ましい。
Conventionally, ceramic particles such as dielectric particles and magnetic ferrite particles have been used in many fields. For example, as dielectric particles, barium titanate, titanium oxide, and the like are excellent in dielectric properties, piezoelectricity, and pyroelectricity, and are used as materials for ceramic capacitors, filters, sensors, and the like.
When ceramic particles are used as a material for a ceramic capacitor, a material having a high dielectric constant and low loss is desired. When used as a magnetic ferrite material, it is desirable that the loss is small and the permeability is flat and extends to a high frequency range. These characteristics depend on the physical properties such as the shape, particle size, purity and reactivity of the ceramic particles. For example, if the ceramic particles are polycrystalline or amorphous particles, local abnormal grain growth or nonuniform composition tends to occur, leading to deterioration of magnetic characteristics and electrical characteristics. Therefore, the ceramic particles are preferably single-phase and single-crystal without crystal grain boundaries and impurities. In order to obtain more excellent characteristics, the ceramic particles are preferably a compound of two or more metals and oxygen.

しかし、優れた特性を有するセラミックス粒子を製造することは難しい。例えば固相反応法では、最終生成物の組成に対応した金属酸化物の混合粒子を空気中や不活性ガス中で焼成することにより、2種類以上の金属と酸素の化合物である金属酸化物の誘電体を得ることができるが、単相の粒子を得ることが難しい。また、共沈法等の液相法では、金属塩の水溶液或いは有機溶媒溶液から水和物などの金属酸化物の前駆体(一次粒子)を製造し、この前駆体を空気中や不活性ガス中で焼成してセラミックス粒子を得る。しかし、結晶性に優れた誘電体粒子を得ることは難しく、また金属酸化物の前駆体の結合が強く最終的に大きな塊として得られるため、誘電体粒子を得るためには焼成後の誘電体を粉砕しなければならない。このようにして得られる粒子では、個々の粒子の形状が不定形であり、また粒度分布も広いものとなり、さらに不純物が混入する可能性も高い。   However, it is difficult to produce ceramic particles having excellent characteristics. For example, in the solid-phase reaction method, the mixed particles of metal oxide corresponding to the composition of the final product are fired in air or in an inert gas, thereby forming a metal oxide that is a compound of two or more metals and oxygen. Although a dielectric can be obtained, it is difficult to obtain single-phase particles. Further, in a liquid phase method such as a coprecipitation method, a precursor (primary particle) of a metal oxide such as a hydrate is produced from an aqueous solution of a metal salt or an organic solvent solution, and this precursor is used in the air or an inert gas. Baking in to obtain ceramic particles. However, it is difficult to obtain dielectric particles with excellent crystallinity, and since the bond of the metal oxide precursor is strong and finally obtained as a large lump, it is necessary to obtain dielectric particles after firing. Must be crushed. In the particles thus obtained, the shape of each particle is indefinite, the particle size distribution is wide, and there is a high possibility that impurities will be mixed.

そこで、粒子の形状や粒度分布を改良した水熱合成法や気相反応法等も提案されているが、いずれも生産性やコストの点で工業的に効率的に製造することは困難である。また特開平7−33579号公報(特許文献1)には、溶液に原料を溶解させたものを加水分解や共沈法等により酸化物の微粒子を形成し、微粒子を熱処理して結晶化および粒子の成長を促し、さらに得られたものに含まれるガラスを溶解除去し、粒径の揃った単結晶粒子を得る方法が開示されている。しかし、この方法では工程が複雑であり、工業的に量産するのが困難である。   Thus, hydrothermal synthesis methods and gas phase reaction methods with improved particle shape and particle size distribution have been proposed, but it is difficult to produce them industrially efficiently in terms of productivity and cost. . Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-33579 (Patent Document 1) discloses a method in which fine particles of oxide are formed by hydrolysis, coprecipitation method or the like in which a raw material is dissolved in a solution, and the fine particles are heat-treated to be crystallized and particles. A method of promoting single crystal growth and further dissolving and removing glass contained in the obtained product to obtain single crystal particles having a uniform particle size is disclosed. However, this method has complicated processes and is difficult to industrially mass-produce.

また、特開平9−263496号公報(特許文献2)には、平均粒径が10μm以下のチタン酸バリウムを1618℃未満1200℃以上で焼結させて、単結晶のチタン酸バリウムを得る方法が開示されている。この方法では、チタン酸バリウムの融点より低い温度で、焼結時に温度勾配を付けて異常粒成長をさせ、単結晶のチタン酸バリウムを形成している。しかし、この方法では、得られるチタン酸バリウムの粒径が500μm程度と大きく、微粒子を得るものではない。また単結晶は多結晶体中に含有された状態で得られるので、単結晶を取り出すには多結晶体を濃塩酸中に浸漬させて粒界部分を破壊する工程が必要である。   JP-A-9-26396 (Patent Document 2) discloses a method of obtaining barium titanate in a single crystal by sintering barium titanate having an average particle size of 10 μm or less at a temperature lower than 1618 ° C. and 1200 ° C. or higher. It is disclosed. In this method, a single crystal barium titanate is formed at a temperature lower than the melting point of barium titanate to cause abnormal grain growth with a temperature gradient during sintering. However, in this method, the particle diameter of the obtained barium titanate is as large as about 500 μm, and fine particles are not obtained. Moreover, since the single crystal is obtained in a state of being contained in the polycrystal, a step of breaking the grain boundary portion by immersing the polycrystal in concentrated hydrochloric acid is required to take out the single crystal.

ところで、セラミックス粒子は、粒子のみを単体として利用する場合もあるが、樹脂材料と複合化した複合材料として利用することもある。複合材料として用いられるセラミックス粒子には、樹脂材料に対する分散性、充填性が要求される。樹脂材料に対する分散性、充填性を確保するための一つの要素として、粒子の粒径がある。
しかし、前記した共沈法で得られるセラミックス粒子は粒径が微細すぎて樹脂材料に対する分散性、充填性を確保することができない。また、前記した固相反応法により得られたセラミックス粒子は、粉砕により得られるものであるため粒子の形態が不定形となり、樹脂材料に対する分散性、充填性を確保することができない。また、特許文献2に記載の単結晶のチタン酸バリウムは粒径が大きいので、高い充填性を得ることが難しい。
By the way, the ceramic particles may be used as a simple substance, but may be used as a composite material combined with a resin material. Ceramic particles used as a composite material are required to have dispersibility and filling properties with respect to a resin material. One factor for ensuring the dispersibility and filling properties of the resin material is the particle size of the particles.
However, the ceramic particles obtained by the above-described coprecipitation method have a too small particle size and cannot secure dispersibility and filling properties for the resin material. Further, since the ceramic particles obtained by the above-described solid phase reaction method are obtained by pulverization, the form of the particles becomes indefinite, and it is impossible to ensure dispersibility and filling properties for the resin material. Moreover, since the single crystal barium titanate described in Patent Document 2 has a large particle size, it is difficult to obtain high filling properties.

本発明者等は優れた特性を有する球状の単結晶セラミックス粒子を得るために、セラミックス成分からなる粉体をキャリアガスとともに加熱処理領域に供給する粉体供給工程と、加熱処理領域に供給された粉体を当該粉体の融点以上に加熱する加熱処理工程と、加熱処理工程で得られた生成物を冷却することにより単結晶セラミックス粒子を得る冷却工程とを備える製造方法を先に提案している(特願2002−160798号)。   In order to obtain spherical single crystal ceramic particles having excellent characteristics, the present inventors supplied a powder comprising a ceramic component together with a carrier gas to the heat treatment region, and the powder supply step was supplied to the heat treatment region. Proposed first a manufacturing method comprising a heat treatment step for heating the powder above the melting point of the powder, and a cooling step for obtaining single crystal ceramic particles by cooling the product obtained in the heat treatment step. (Japanese Patent Application No. 2002-160798).

特開平7−33579号公報JP-A-7-33579 特開平9−263496号公報JP-A-9-26396

特願2002−160798号にて提案した方法は、樹脂材料への分散性、充填性に優れた球状の単結晶セラミックス粒子を容易に得るために好適な方法である。ところが、本発明者等の検討によると、当該方法で得られた球状の粒子の中には、非晶質状態の粒子が含まれることがあることを確認した。
本発明は、非晶質状態の粒子の発生を抑制するとともに、樹脂材料への分散性、充填性に優れた球状の単結晶粒子を容易に得るために好適な方法を提供することを目的とする。
The method proposed in Japanese Patent Application No. 2002-160798 is a suitable method for easily obtaining spherical single crystal ceramic particles excellent in dispersibility and filling properties in a resin material. However, according to the study by the present inventors, it was confirmed that the spherical particles obtained by the method may contain amorphous particles.
An object of the present invention is to provide a suitable method for easily obtaining spherical single crystal particles excellent in dispersibility and filling properties in a resin material while suppressing the generation of particles in an amorphous state. To do.

前述した特願2002−160798号にて提案した方法の特徴は、出発原料粉体に加熱領域にて融点以上の熱エネルギーを与え、一度、結晶性を壊すことにある。したがって、原料粉体がたとえ、不定形な一塊の破粉粒、微粒子が凝集した形の顆粒であったとしても、それを溶融させることにより一粒(球状)の液滴を作製し、表面張力によって球状となり、球状のまま冷却領域へ運ばれることで真球状に再結晶した単結晶セラミックス粒子が得られることを説明している。
特願2002−160798号においては、加熱温度が融点よりも低い場合、例えば、不定形な一塊の粉砕粉であれば不定形のまま、微粒子が凝集した形の顆粒であれば、加熱領域を通過後、中空孔および各粒子が凝集したセラミック粒子が形成されると説明がなされている。
ところが本発明者等の検討によると、出発原料粉体の性状によっては、加熱温度が融点未満の場合であっても単結晶の粒子を得ることができることを確認した。
本発明は原料粉体をキャリアガスとともに加熱処理領域に供給し、加熱処理領域に供給された原料粉体に最終的に作製したいセラミックスの融点未満であってかつ当該融点−200℃以上の温度の加熱処理を施し、この加熱処理で得られた生成物を冷却し、セラミックスは、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム及びNi−Cu−Znフェライトのいずれか一種であり、原料粉体は、700〜1000℃の温度範囲で固相反応法により仮焼した後に粉砕された粉砕粉であって、完全に焼結反応を進めていないために活性度の高い状態にあることを特徴とする単結晶セラミックス粒子の製造方法である。
The feature of the method proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2002-160798 is that the starting material powder is given thermal energy higher than the melting point in the heating region, and the crystallinity is once broken. Therefore, even if the raw material powder is an irregularly shaped lump of crushed particles or granules of fine particles agglomerated, a single (spherical) droplet is produced by melting it, and the surface tension It is explained that single-crystal ceramic particles recrystallized into a true sphere can be obtained by making the sphere into a sphere by being carried to the cooling region while keeping the sphere.
In Japanese Patent Application No. 2002-160798, if the heating temperature is lower than the melting point, for example, if it is an irregularly shaped lump of pulverized powder, it remains indefinite, and if it is a granulated form of fine particles, it passes through the heating region. Later, it is explained that ceramic particles in which hollow holes and particles are aggregated are formed.
However, according to studies by the present inventors, it was confirmed that single crystal particles can be obtained even when the heating temperature is lower than the melting point, depending on the properties of the starting raw material powder.
In the present invention, the raw material powder is supplied to the heat treatment region together with the carrier gas, and the raw material powder supplied to the heat treatment region is lower than the melting point of the ceramic to be finally produced and has a temperature of the melting point of −200 ° C. or higher. The heat treatment is performed, the product obtained by this heat treatment is cooled, the ceramic is any one of barium titanate, magnesium titanate and Ni-Cu-Zn ferrite, and the raw material powder is 700 to 1000 Single crystal ceramic particles characterized in that they are pulverized powders after being calcined by a solid phase reaction method in a temperature range of 0 ° C. and are in a highly active state because they have not completely advanced the sintering reaction It is a manufacturing method.

本発明の単結晶セラミックス粒子の製造方法において、原料粉体を浮遊させながら加熱処理を施し、かつ生成物を冷却することが望ましい。
本発明の単結晶セラミックス粒子の製造方法において、原料粉体は、顆粒から構成することもできるし、又は顆粒のような集合体としてではなく単独で存在する粒子から構成することもできる。原料粉体が顆粒の場合、浮遊状態で、顆粒を構成する一次粒子同士が加熱処理により固相拡散する。また、原料粉体が単独の粒子から構成される場合には、単独の粒子同士が浮遊状態で接触し、かつ接触した状態で単独の粒子同士が加熱処理により固相拡散する。また、この固相拡散により、複数の粒子から1つの単結晶粒子が構成されることになる。
In the method for producing single crystal ceramic particles of the present invention, it is desirable to heat-treat the raw material powder while floating and cool the product.
In the method for producing single crystal ceramic particles of the present invention, the raw material powder can be composed of granules, or can be composed of particles that exist alone rather than as aggregates such as granules. When the raw material powder is a granule, the primary particles constituting the granule are solid-phase diffused by heat treatment in a floating state. Further, when the raw material powder is composed of single particles, the single particles are in contact with each other in a floating state, and the single particles are solid-phase diffused by heat treatment in the contacted state. Moreover, one single crystal particle is comprised from several particle | grains by this solid phase diffusion.

本発明によれば、融点未満の加熱温度であっても単結晶セラミックス粒子を作製することができる。しかも、この作製の過程で非晶質の球状粒子が作製されることがない。   According to the present invention, single crystal ceramic particles can be produced even at a heating temperature lower than the melting point. Moreover, amorphous spherical particles are not produced during this production process.

以下本発明の実施の形態を説明する。
本発明による単結晶セラミックス粒子の製造工程概略の一例を図1に基づき説明する。図1に示すように、本発明の製造方法は、原料を粉砕して1次粒子を得る。次いで、1次粒子から顆粒を形成し、この顆粒を加熱処理領域に供給する。加熱処理領域で所定温度に加熱されて生成された生成物は冷却され、その後に後処理に移行する。なお、ここでは顆粒からなる粉体を加熱処理する例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below.
An example of the outline of the manufacturing process of single crystal ceramic particles according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the manufacturing method of this invention grind | pulverizes a raw material and obtains a primary particle. Next, granules are formed from the primary particles, and the granules are supplied to the heat treatment region. The product produced by heating to a predetermined temperature in the heat treatment region is cooled, and then the process proceeds to post-treatment. In addition, although the example which heat-processes the powder which consists of a granule here is shown, this invention is not limited to this.

まず、1次粒子形成工程において、セラミックス成分からなる原料より1次粒子を形成する。1次粒子形成工程では、セラミックス成分からなる原料を粉砕し、好ましくは平均粒径が1μm以下となるように調整する。この粒径は、最終的に得られる単結晶セラミックス粒子の粒径を左右するだけではなく、このような粒径の1次粒子を用いることにより、単結晶セラミックス粒子の品質を優れたものとすることができる。粉砕方法は特に限定されないが、例えばボールミル等を使用することができる。   First, in the primary particle forming step, primary particles are formed from a raw material made of a ceramic component. In the primary particle forming step, the raw material composed of the ceramic component is pulverized and preferably adjusted so that the average particle size is 1 μm or less. This particle size not only affects the particle size of the finally obtained single crystal ceramic particles, but also makes the quality of the single crystal ceramic particles excellent by using primary particles of such particle size. be able to. Although the grinding method is not particularly limited, for example, a ball mill or the like can be used.

本発明におけるセラミックス成分とは、誘電体材料や磁性材料があるが、特に、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム及びNi−Cu−Znフェライトのいずれか一種から選択される。 The ceramics component according to the present invention, there are dielectrics material, and a magnetic material, in particular, barium titanate, is selected from any one of magnesium titanate and Ni-Cu-Zn ferrite.

なお、これらセラミックス成分を構成する1次粒子は、市販されているセラミックス微粒子、例えば、金属塩から作製した金属酸化物粒子(湿式沈殿法、噴霧熱分解法、スプレー法等による粒子)を使用することもでき、その他、セラミックス成分を形成するための組成物や材料を焼成することによって1次粒子を得ることができる。その中でも、溶液による出発原料を用いることにより、粉砕工程を経て得られる粒子よりも粒子の粒度分布をシャープに作製できる。例えば、炭酸バリウムと酸化チタンを混合して顆粒を得て、この顆粒を適当な大きさに粉砕したものを焼成して反応させることによりセラミックス成分(1次粒子)としてのチタン酸バリウムを得ることができる。   As the primary particles constituting these ceramic components, commercially available ceramic fine particles, for example, metal oxide particles (particles obtained by a wet precipitation method, a spray pyrolysis method, a spray method, etc.) prepared from a metal salt are used. In addition, primary particles can be obtained by firing a composition or material for forming a ceramic component. Among these, by using the starting material in solution, the particle size distribution of the particles can be made sharper than the particles obtained through the pulverization step. For example, barium carbonate and titanium oxide are mixed to obtain granules, and the granules pulverized to an appropriate size are fired and reacted to obtain barium titanate as a ceramic component (primary particles). Can do.

1次粒子としては、固相反応法により仮焼した後に粉砕した粉砕粉を用いる。ただし、活性度が高いことが必要である。融点未満の温度で固相拡散を行って単結晶を得るためである。ここで、活性度が高いとは、仮焼きした後に粉砕した粉砕粉の場合には、完全に焼結反応を進めていない状態を言う。例えば、2種類以上の出発原料粒子を仮焼きする場合には、単一相が現れる温度範囲の中で、できるだけ低い温度で仮焼きを終了させることが望ましい。この仮焼き温度として、本発明は700〜1000℃を選ぶ。 As the primary particles, pulverized powder that has been calcined by a solid phase reaction method and then pulverized is used. However, the activity needs to be high. This is because solid phase diffusion is performed at a temperature lower than the melting point to obtain a single crystal. Here, high activity means a state in which the sintering reaction is not completely advanced in the case of pulverized powder that has been calcined and then pulverized. For example, when calcining two or more kinds of starting material particles, it is desirable to finish calcining at the lowest possible temperature within the temperature range in which a single phase appears. As this calcining temperature, 700-1000 degreeC is chosen for this invention.

次に、顆粒を得るためのスラリを作製する。スラリは、1次粒子を溶媒に適量添加した後に、ボールミル等の混合機を用いて混合することにより得ることができる。溶媒としては水やエタノールを用いることができるが、1次粒子の分散性を向上するために、分散剤を添加することが推奨される。分散剤の添加量は、1次粒子の粒度に関連するが、おおよそ1次粒子の重量に対して1%程度である。1次粒子同士を機械的に結合するための結合剤、例えばPVA(ポリビニルアルコール)を添加することもできる。得られたスラリをスプレー・ドライヤにより噴霧して液滴を形成する。   Next, a slurry for obtaining granules is prepared. The slurry can be obtained by adding an appropriate amount of primary particles to the solvent and then mixing using a mixer such as a ball mill. Water or ethanol can be used as the solvent, but it is recommended to add a dispersant in order to improve the dispersibility of the primary particles. The amount of the dispersant added is related to the particle size of the primary particles, but is about 1% with respect to the weight of the primary particles. A binder for mechanically binding the primary particles, for example, PVA (polyvinyl alcohol) can also be added. The obtained slurry is sprayed by a spray dryer to form droplets.

ここで、スプレー・ドライヤとしてのスプレー・ノズルは、上記のスラリと圧縮気体とを噴霧するためのものであり、2流体ノズル、あるいは4流体ノズル等を用いることができる。圧縮気体(例えば、空気、窒素ガス等)とともにスプレー・ノズルから吐出されたスラリは微粒化されて噴霧を形成する。噴霧中の液滴の粒径は、スラリと圧縮気体との比率によりコントロールすることができるし、スラリ濃度によってもコントロールできる。液滴の粒径をコントロールすることにより、最終的に得られる単結晶セラミックス粒子の粒径を制御することができる。スプレー・ノズルによる噴霧の工程は、所定のチャンバー内で行われる。なお、加熱下で乾燥を兼ねた噴霧乾燥法によって顆粒を得ても良い。噴霧乾燥法を用いると、粉砕粉のように巨大な粒子が混入することがほとんどないため、最終的に得られる製品の品質の信頼性を確保することができる。   Here, the spray nozzle as a spray dryer is for spraying the slurry and the compressed gas, and a two-fluid nozzle or a four-fluid nozzle can be used. Slurry discharged from the spray nozzle together with compressed gas (eg, air, nitrogen gas, etc.) is atomized to form a spray. The particle size of the droplets during spraying can be controlled by the ratio of slurry and compressed gas, and can also be controlled by the slurry concentration. By controlling the particle size of the droplets, the particle size of the finally obtained single crystal ceramic particles can be controlled. The spraying process using the spray nozzle is performed in a predetermined chamber. In addition, you may obtain a granule by the spray-drying method which served as drying under heating. When the spray drying method is used, huge particles such as pulverized powder are hardly mixed, so that the reliability of the quality of the finally obtained product can be ensured.

このようにしてスプレー・ノズルを用いると、本発明において使用するのに適した粒径の小さな顆粒を得ることができ、例えば1〜10μm程度の微細な顆粒を得ることができる。この粒径は、最終的に得られる単結晶セラミックス粒子の粒径を左右する。粒径は、前述のように、スラリと圧縮気体との比率によってコントロールすることができるし、スラリ濃度によってもコントロールでき、またスラリ同士を衝突させることにより小さな液滴を作製することもできる。   When a spray nozzle is used in this way, granules having a small particle size suitable for use in the present invention can be obtained, and for example, fine granules of about 1 to 10 μm can be obtained. This particle size determines the particle size of the finally obtained single crystal ceramic particles. As described above, the particle diameter can be controlled by the ratio of the slurry and the compressed gas, can also be controlled by the slurry concentration, and small droplets can be produced by colliding the slurry.

以上の原料粉体は、キャリアガスとともに加熱処理領域に供給する。粉体供給工程を実施する具体的な構成として、図1には、キャリアガスと顆粒とを別途用意し、ノズルNを介してキャリアガスとともに顆粒を加熱処理領域に供給する形態を記載している。キャリアガスとしては、各種ガスが使用でき、例えば、酸素、窒素、アルゴン、アンモニア及び空気等のガスを用いることができる。   The above raw material powder is supplied to the heat treatment region together with the carrier gas. As a specific configuration for carrying out the powder supply process, FIG. 1 shows a mode in which carrier gas and granules are separately prepared and the granules are supplied to the heat treatment region together with the carrier gas via the nozzle N. . Various gases can be used as the carrier gas, and for example, gases such as oxygen, nitrogen, argon, ammonia and air can be used.

セラミックス成分から成る粉体を加熱処理領域に供給する手法は、図1に記載された方式に限定されない。例えば、セラミックス成分から成る粉体に対してキャリアガスを含む圧縮ガスを吹き付けることにより加熱処理領域に供給する方式を採用することができる。また、分散機を利用した供給、分級機や粉砕機の出力を利用した供給、つまり分級または粉砕することで出力側から得られる粒子を加熱処理領域に送り込むことも可能である。
本実施の形態おいては、セラミックス成分から成る粉体の噴霧は乾燥状態であっても、水分等を含んだ湿潤状態であってもよい。
The method of supplying the powder composed of the ceramic component to the heat treatment region is not limited to the method described in FIG. For example, it is possible to employ a system in which a compressed gas containing a carrier gas is sprayed on a powder made of a ceramic component and supplied to the heat treatment region. It is also possible to feed particles obtained from the output side to the heat treatment region by supply using a disperser, supply using the output of a classifier or pulverizer, that is, classification or pulverization.
In the present embodiment, the spray of the powder composed of the ceramic component may be in a dry state or a wet state containing moisture or the like.

次に、供給された原料粉体、具体的には顆粒は所定の温度に加熱されることにより、単結晶セラミックス粒子を得る。本発明はこのときの加熱温度を融点未満とする。原料粉体を構成する粒子の活性度が高いために、融点未満の温度において粒子同士が固相拡散を行って単結晶の粒子が生成される。単結晶化されることによる結晶性の向上にともない、誘電体セラミックスであれば誘電特性、磁性材料であれば磁気特性の向上が図られる。このとき、熱エネルギーが加えられることによって、表面エネルギーが小さくかつ安定な球状をなす。また、溶融状態からの凝固でないため、生成される粒子が非晶質となることを防ぐことができる。   Next, the supplied raw material powder, specifically, the granule is heated to a predetermined temperature to obtain single crystal ceramic particles. In the present invention, the heating temperature at this time is less than the melting point. Since the activity of the particles constituting the raw material powder is high, the particles undergo solid phase diffusion at temperatures below the melting point to produce single crystal particles. With the improvement of crystallinity due to the single crystallization, the dielectric characteristics can be improved for dielectric ceramics, and the magnetic characteristics can be improved for magnetic materials. At this time, when heat energy is applied, the surface energy is small and a stable sphere is formed. Further, since solidification is not performed from a molten state, the generated particles can be prevented from becoming amorphous.

加熱処理は、加熱炉で実現される。加熱方式としては、電気による加熱、ガスの燃焼熱による加熱および高周波加熱等の公知の方式を採用することができる。特に、電気管状炉は、燃焼ガスによる方法に比べて炉内の雰囲気の制御が容易である。セラミックス成分から成る粉体は炉内で気流を生成するキャリアガスとともに加熱炉内を浮遊した状態で単結晶化および球状化される。セラミックス成分からなる粉体の流速は、作製したいセラミックス粒子の粒径、捕集効率、加熱温度に応じて適宜定めることになるが、概ね0.05〜10m/sの範囲、とりわけ0.5〜5m/sの範囲で選択するのが望ましい。粉体の流速は、キャリアガスの流速を制御することにより変えることができる。   The heat treatment is realized in a heating furnace. As the heating method, known methods such as heating by electricity, heating by gas combustion heat, and high-frequency heating can be adopted. In particular, the electric tubular furnace is easier to control the atmosphere in the furnace than the method using combustion gas. The powder made of the ceramic component is single-crystallized and spheroidized in a state of floating in the heating furnace together with a carrier gas that generates an air flow in the furnace. The flow rate of the powder composed of the ceramic component is appropriately determined according to the particle size of the ceramic particles to be produced, the collection efficiency, and the heating temperature, but is generally in the range of 0.05 to 10 m / s, particularly 0.5 to It is desirable to select in the range of 5 m / s. The flow rate of the powder can be changed by controlling the flow rate of the carrier gas.

加熱の条件、特に温度および時間はセラミックスの組成によって適宜定められる。加熱の条件として、加熱炉内の雰囲気は、例えば誘電体材料や磁性材料等、目的とする最終生成物である単結晶セラミックス粒子の種類に応じて酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気が選択される。なお選択された雰囲気に応じて、キャリアガスを選択することができ、または必要なガスを加熱炉内へ供給する。
加熱温度としては、最終的に作製したいセラミックスの融点未満に設定する。本発明は、活性度の高い原料粉体を用いているために、融点未満の加熱温度であっても、単結晶を得ることができる点に特徴を有している。加熱処理の温度は、低すぎると固相拡散が行なわれないため、融点−200℃以上、望ましくは融点−100℃以上とする。ただし、この温度は処理される原料粉体の組成によって適宜設定されるべきである。
本発明は、固相拡散反応を利用するが、加熱時間が長いほど固相拡散反応を進めるのに有利である。原料粉体の大きさにも影響されるが、本発明が志向する粒径であれば、0.1〜10秒程度の加熱時間を採用すればよい。
Heating conditions, particularly temperature and time, are appropriately determined depending on the ceramic composition. As the heating conditions, the atmosphere in the heating furnace may be an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere or an inert atmosphere depending on the type of single crystal ceramic particles that are the final product of interest, such as a dielectric material or a magnetic material. Selected. The carrier gas can be selected according to the selected atmosphere, or the necessary gas is supplied into the heating furnace.
The heating temperature is set to be lower than the melting point of the ceramic to be finally produced. Since the raw material powder having high activity is used, the present invention is characterized in that a single crystal can be obtained even at a heating temperature lower than the melting point. If the temperature of the heat treatment is too low, solid phase diffusion is not performed, and therefore, the melting point is −200 ° C. or higher, preferably the melting point −100 ° C. or higher. However, this temperature should be appropriately set depending on the composition of the raw material powder to be treated.
Although the present invention uses a solid phase diffusion reaction, the longer the heating time, the more advantageous it is for the solid phase diffusion reaction to proceed. Although it is influenced by the size of the raw material powder, a heating time of about 0.1 to 10 seconds may be employed if the particle size is intended by the present invention.

最終的に作製したい粒子の粒径は、原料粉体の大きさ及び加熱処理温度によって制御することができる。例えば、原料粉体の平均粒径が0.3μmのチタン酸バリウム(融点=1610℃)のとき、例えば1μm径の粒子を作製したい場合には、1420℃以上の温度で加熱処理することができ、1500℃以上の温度で作製することが好ましい。例えば、長さ2m、内径80mmのアルミナ炉心管を加熱して、そこに粉体を分散供給、冷却させることでチタン酸バリウムの単結晶粒子を得る場合に、得たい平均粒径が0.2μmであれば1420℃以上かつ融点未満、0.2〜1μmであれば1500℃以上かつ融点未満、1μm以上であれば1600℃以上かつ融点未満の加熱温度とすることにより、球状単結晶粒子を作製することが可能である。
なお、加熱温度が融点未満であるために、得られる粒子には球形度の低いものも存在するが、完全に溶融させる温度を与えた後に冷却して作製する方法と比較し、非晶質な粒子が混在することを避けられる。しかし、溶液法などによる合成粉を出発原料として用いる場合は内部にイグロス成分を多く含んでいるため、粉体を作製すると内部に多くのポアが生じる。イグロス成分を除去するためには、700℃前後に加熱する脱培処理を行なうことが有効で、この処理を行った原料を用いることでポアの無い単結晶粒子を作製できる。
溶液法で得られた原料を用いて単結晶粒子を作製した場合は、固相反応法による仮焼き体から得られる粉砕粉を原料とした場合と比較し、表面が綺麗な単結晶粒子が作製される傾向がある。溶液法で得られた原料の活性度が高いことの影響ではないかと推測される。
The particle size of the particles to be finally produced can be controlled by the size of the raw material powder and the heat treatment temperature. For example, when the raw material powder is barium titanate having an average particle diameter of 0.3 μm (melting point = 1610 ° C.), for example, if it is desired to produce particles having a diameter of 1 μm, heat treatment can be performed at a temperature of 1420 ° C. or higher. It is preferable to produce at a temperature of 1500 ° C. or higher. For example, when an alumina core tube having a length of 2 m and an inner diameter of 80 mm is heated and powder is dispersedly supplied and cooled to obtain single crystal particles of barium titanate, the average particle size to be obtained is 0.2 μm. If the heating temperature is 1420 ° C. or higher and lower than the melting point, 0.2 to 1 μm, 1500 ° C. or higher and lower than the melting point, and 1 μm or higher, the heating temperature is 1600 ° C. or higher and lower than the melting point. Is possible.
In addition, since the heating temperature is less than the melting point, there are particles having low sphericity, but compared to the method of cooling and producing after giving a temperature to completely melt, the particles obtained are amorphous. Avoid mixing particles. However, when a synthetic powder obtained by a solution method or the like is used as a starting material, since it contains a large amount of Iglos component, many pores are generated inside the powder. In order to remove the Igros component, it is effective to perform a de-culturing process that is heated to around 700 ° C. By using the raw material that has been subjected to this process, single crystal particles having no pores can be produced.
When single crystal particles are produced using raw materials obtained by the solution method, single crystal particles with a clean surface are produced compared to the case of using pulverized powder obtained from a calcined body by a solid phase reaction method. Tend to be. It is presumed that this is due to the high activity of the raw material obtained by the solution method.

固相反応法による仮焼き体から得られる粉砕粉を出発原料として単結晶粒子を作製する場合、単一相を作り出すための仮焼温度を700〜1000℃程度で行うのが望ましいが、単一相が得られる温度であれば700℃前後と低めの温度とすることがより好ましい。1000℃よりも高い温度の熱エネルギーを与えてしまうと粒子の活性度が低下し、より低温での原子拡散が悪くなり単結晶粒子の作製が容易でなくなる。固相反応法による粉砕粉を出発原料として単結晶粒子を作製する場合、単結晶粒子が得られてもその形状が歪んでしまうことがある。
本実施の形態のように、固相状態にある原料粉体を乾燥状態で加熱炉に供給すると、固相状態にある原料粉体を液体に分散させて供給する噴霧熱分解法と比較して、液体の存在による減熱がなくなるため、より少ないエネルギーで単結晶粒子を製造することができる。この場合、例えば作製された顆粒を、一旦保持・保管されることなく、直接キャリアガスと共に加熱処理工程の加熱炉に供給することができる。
In the case of producing single crystal particles using a pulverized powder obtained from a calcined body by a solid phase reaction method as a starting material, it is desirable to carry out a calcining temperature for producing a single phase at about 700 to 1000 ° C. If it is temperature at which a phase is obtained, it is more preferable to set it as a low temperature around 700 ° C. If thermal energy at a temperature higher than 1000 ° C. is applied, the activity of the particles decreases, atomic diffusion at a lower temperature becomes worse, and single crystal particles cannot be easily produced. When producing single crystal particles using pulverized powder by a solid phase reaction method as a starting material, the shape may be distorted even if single crystal particles are obtained.
As in the present embodiment, when the raw material powder in the solid phase is supplied to the heating furnace in a dry state, compared with the spray pyrolysis method in which the raw material powder in the solid phase is dispersed and supplied in the liquid Since the heat loss due to the presence of the liquid is eliminated, single crystal particles can be produced with less energy. In this case, for example, the produced granule can be directly supplied to the heating furnace of the heat treatment step together with the carrier gas without being once held and stored.

加熱処理で得られた生成物は冷却される。具体的には、加熱炉中に冷却ゾーンを設けるか、または加熱炉からキャリアガスとともに大気中に排出されることにより生成物を冷却する。この冷却は、放冷でもよいが冷却媒体を用いて強制的に冷却することもできる。この冷却工程を経ることにより所望する単結晶セラミックス粒子を得る。生成物を比較的急激に冷却することにより、生成物の球体の形状が保たれる。また、冷却工程では、加熱された粉体がそのまま冷却されるため、得られる単結晶セラミックス粒子は粒径が0.1〜10μm程度と小さな粒径のものを得ることができる。さらに好ましくは0.5〜5μm程度のものを得ることができる。冷却速度は、加熱温度から−50℃の範囲では1〜100℃/sec、それ以下の温度範囲では100〜800℃/secとすることができる。
冷却工程後には、例えばサイクロンやバグフィルタによって粒子を捕集する一方、キャリアガスについては適切な排ガス処理を行った後に排気される。
The product obtained by the heat treatment is cooled. Specifically, a cooling zone is provided in the heating furnace, or the product is cooled by being discharged into the atmosphere together with the carrier gas from the heating furnace. Although this cooling may be allowed to cool, it can also be forcibly cooled using a cooling medium. Through this cooling step, desired single crystal ceramic particles are obtained. By cooling the product relatively rapidly, the shape of the product sphere is maintained. Moreover, since the heated powder is cooled as it is in the cooling step, the obtained single crystal ceramic particles can be obtained with a particle size as small as about 0.1 to 10 μm. More preferably, about 0.5-5 μm can be obtained. The cooling rate can be 1 to 100 ° C./sec in the range from the heating temperature to −50 ° C., and 100 to 800 ° C./sec in the temperature range below it.
After the cooling step, for example, particles are collected by a cyclone or a bag filter, while the carrier gas is exhausted after an appropriate exhaust gas treatment is performed.

以上のようにして得られるセラミックス粒子は、単結晶であり、かつ球形とすることができる。ここで「球形」とは、表面が平滑な完全な球形のほか、極めて真球に近い多面体を含む。具体的には、Wulffモデルで表されるような安定な結晶面で囲まれた等方的な対称性を有し、かつ球形度が1に近い多面体粒子も含まれる。ここで「球形度」とは、Wadellの実用球形度、すなわち粒子の投射面積に等しい円の直径の粒子の投射像に外接する最小円の直径の比である。本実施の形態では、球形度は0.9〜1であることが好ましく、さらに好ましくは0.95〜1である。球形度が0.9以上であると、単結晶セラミックス粒子を樹脂材料に分散した複合材料として利用するとき、単結晶セラミックス粒子が樹脂材料に対して均一に分散しやすくなり、さらにプレスされる場合において不均一性に起因したクラックを発生しづらい。   The ceramic particles obtained as described above are single crystals and can be spherical. Here, the “spherical shape” includes a perfect spherical shape having a smooth surface and a polyhedron very close to a true sphere. Specifically, polyhedral particles having isotropic symmetry surrounded by a stable crystal plane as represented by the Wulff model and having a sphericity close to 1 are also included. Here, “sphericity” is Wadell's practical sphericity, that is, the ratio of the diameter of the smallest circle circumscribing the projected image of a particle having a circle diameter equal to the projected area of the particle. In the present embodiment, the sphericity is preferably 0.9 to 1, and more preferably 0.95 to 1. When the sphericity is 0.9 or more, when the single crystal ceramic particles are used as a composite material in which the single crystal ceramic particles are dispersed in the resin material, the single crystal ceramic particles are easily dispersed uniformly in the resin material and further pressed. It is difficult to generate cracks due to non-uniformity.

このように、本実施の形態で得られる単結晶セラミックス粒子は結晶粒界や不純物を有さず、単相で、且つ単結晶である。そのため、この単結晶セラミックス粒子は、誘電体材料や磁性材料として使用する場合に、磁性または誘電特性の向上に寄与できる、優れた特性を示す。
また本実施の形態に記載の方法で単結晶セラミックス粒子を形成すると、従来の方法で使用されている酸や有機溶媒を使用しないので、有害ガス等の発生もなく、また比較的安価な設備によって製造することができる。さらに本発明において、加熱処理領域に供給される原料粉体は、顆粒に限らず、単独で存在する粒子を含み、また、その形状も限定されない。
As described above, the single crystal ceramic particles obtained in the present embodiment have no crystal grain boundaries and impurities, are single phase and single crystal. Therefore, when used as a dielectric material or a magnetic material, the single crystal ceramic particles exhibit excellent characteristics that can contribute to improvement of magnetic or dielectric characteristics.
In addition, when the single crystal ceramic particles are formed by the method described in this embodiment, since no acid or organic solvent used in the conventional method is used, no harmful gas is generated, and relatively inexpensive equipment is used. Can be manufactured. Furthermore, in this invention, the raw material powder supplied to a heat processing area | region is not restricted to a granule, The particle | grains which exist independently are included, and the shape is not limited.

さらに、本実施の形態では粒径が小さく、且つ球形である単結晶セラミックス粒子を得ることができる。このような単結晶セラミックス粒子は凝集性が低く、分散性と充填性に優れたものとなる。したがって、得られた単結晶セラミックス粒子を樹脂と混合して複合材料を形成することができる。このとき、複合材料中に単結晶セラミックス粒子を30〜98wt%の範囲で含有することが好ましい。また、この樹脂として、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の双方が利用可能であり、具体的にはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、メラミン樹脂、シアネートエステル系樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂、液晶ポリマー、フッ素系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、アクリル樹脂のうち少なくとも一種類以上含んだ樹脂等を挙げることができる。
以上の考え方は、単結晶セラミックス粒子が磁性体材料から構成される場合にも適用することができる。つまり、相対的に融点の低い磁性体材料中に、相対的に融点の高い磁性体材料からなる単結晶セラミックス粒子が分散、保持された複合磁性材料を得ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, single crystal ceramic particles having a small particle size and a spherical shape can be obtained. Such single crystal ceramic particles have low cohesiveness and excellent dispersibility and filling properties. Therefore, the obtained single crystal ceramic particles can be mixed with a resin to form a composite material. At this time, it is preferable to contain single crystal ceramic particles in the range of 30 to 98 wt% in the composite material. As this resin, for example, both thermoplastic resin and thermosetting resin can be used. Specifically, epoxy resin, phenol resin, polyolefin resin, polyimide resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, melamine resin. , Cyanate ester resins, diallyl phthalate resins, polyvinyl benzyl ether compound resins, liquid crystal polymers, fluorine resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl alcohol resins, ethyl cellulose resins, nitrocellulose resins, resins containing at least one of acrylic resins, etc. Can be mentioned.
The above concept can also be applied when the single crystal ceramic particles are made of a magnetic material. That is, it is possible to obtain a composite magnetic material in which single crystal ceramic particles made of a magnetic material having a relatively high melting point are dispersed and held in a magnetic material having a relatively low melting point.

本発明では、以上の複合材料を種々の電子部品に適用することができる。その1例が図2および図3に示されている。図2は、電子部品の1例である高周波モジュールを示す斜視図である。この高周波モジュールは、複合誘電体層5の表面に、ダイオード6、トランジスタ7およびチップ抵抗8が実装されている。また、高周波モジュールは、複合誘電体層5の裏面および内部にグランド電極1を配設している。さらに、高周波モジュールは、その内部に、スルーホール導体2、コンデンサ形成電極3が配設されている。そして、この複合誘電体層5に、以上説明した複合誘電体材料を適用する。また、図3は、電子部品の1例であるチップコイルを示す斜視図である。このチップコイルは、複合磁性体層14の内部に、コイル形成導体13とスルーホール導体12とを配設している。さらに、このチップコイルは、複合磁性体層14の側面に、外部端子電極11が形成されている。そして、この複合磁性体層14に、前述した複合磁性体材料を適用する。なお、以上は電子部品のあくまで例示であり、基板等の他の電子部品に本発明の複合磁性材料を適用できることはいうまでもない。   In the present invention, the above composite material can be applied to various electronic components. One example is shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a perspective view showing a high-frequency module which is an example of an electronic component. In this high-frequency module, a diode 6, a transistor 7 and a chip resistor 8 are mounted on the surface of the composite dielectric layer 5. In the high frequency module, the ground electrode 1 is disposed on the back surface and inside of the composite dielectric layer 5. Furthermore, the high-frequency module has a through-hole conductor 2 and a capacitor forming electrode 3 disposed therein. The composite dielectric material described above is applied to the composite dielectric layer 5. FIG. 3 is a perspective view showing a chip coil which is an example of an electronic component. In this chip coil, a coil forming conductor 13 and a through-hole conductor 12 are disposed inside a composite magnetic layer 14. Furthermore, this chip coil has an external terminal electrode 11 formed on the side surface of the composite magnetic layer 14. The composite magnetic material described above is applied to the composite magnetic layer 14. In addition, the above is an illustration of an electronic component to the last, and it cannot be overemphasized that the composite magnetic material of this invention is applicable to other electronic components, such as a board | substrate.

以下、本発明をより具体的な実施例に基づいて説明する。
<第1実施例>
出発原料として、市販されている高純度炭酸バリウム(日本化学工業(株)製 F03:純度 99.9、平均粒径0.3μm)と高純度酸化チタン(東邦チタニウム(株)製 HT2301、平均粒径0.2μm)とをmol比で1対1となるように秤量し、純水を加えてスラリを得た。このスラリをボールミルにて12時間混合処理した。スラリを乾燥処理して得た混合粒子を1000℃で2時間仮焼きした後に、ボールミルを用いて5時間及び24時間粉砕を行った。5時間の粉砕処理で得られた粒子は平均粒径が0.6μm(粒度分布が0.2〜1.5μm)、 24時間の粉砕処理で得られた粒子は平均粒径が0.3μm(粒度分布が0.1〜1μm)である。
Hereinafter, the present invention will be described based on more specific examples.
<First embodiment>
As a starting material, commercially available high-purity barium carbonate (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. F03: purity 99.9, average particle size 0.3 μm) and high-purity titanium oxide (Toho Titanium Co., Ltd. HT2301, average particle size) The diameter was 0.2 μm) so that the molar ratio was 1: 1, and pure water was added to obtain a slurry. This slurry was mixed in a ball mill for 12 hours. The mixed particles obtained by drying the slurry were calcined at 1000 ° C. for 2 hours and then pulverized for 5 hours and 24 hours using a ball mill. The particles obtained by the pulverization treatment for 5 hours have an average particle size of 0.6 μm (particle size distribution is 0.2 to 1.5 μm), and the particles obtained by the pulverization treatment for 24 hours have an average particle size of 0.3 μm ( The particle size distribution is 0.1 to 1 μm).

以上の粒子と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行ない、原料粉体を得た。原料粉体は、供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は内径が55mmのアルミナ炉心管を用い、炉内の加熱温度は1400℃、1500℃及び1600℃(平均粒径0.3μmの粒子のみ)の3種類とした。   The above particles and a surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) were charged into a mixing / dispersing machine, mixed, and dispersed to subject the particles to surface treatment to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate of 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. As the heating furnace, an alumina furnace tube having an inner diameter of 55 mm was used, and the heating temperatures in the furnace were three types of 1400 ° C., 1500 ° C. and 1600 ° C. (only particles having an average particle size of 0.3 μm).

平均粒径が0.3μmの原料粉体を1400℃で加熱処理した粒子をSEM(走査型電子顕微鏡)により観察したところ、大部分が単結晶化されることなく多結晶凝集体をなしていることが確認された。
原料粉体の粒度分布が0.1〜1μmであるのに対して、加熱処理された粒子の粒度分布の上限が5μmなのは、単独で存在する複数の原料粉体が加熱処理中により集まった状態で固相拡散をして1つの新たな粒子を形成したためである。
平均粒径が0.3μmの原料粉体を1500℃で加熱処理した場合の粒子の粒度分布は0.1〜5μmである。この中で、0.1〜1μmの粒径を有する球状の粒子は、上記と同様のSEM観察により単結晶であることが確認された。また、この粒子の球形度は0.95であった。
平均粒径が0.3μmの原料粉体を1600℃で加熱処理した場合の粒子の粒度分布は0.1〜5μmである。この中で、0.1〜2μmの粒径を有する球状の粒子は、上記と同様のSEM観察により単結晶であることが確認された。また、この粒子の球形度は0.98であった。
Particles obtained by heat-treating raw material powder having an average particle size of 0.3 μm at 1400 ° C. were observed by SEM (scanning electron microscope), and most of them formed polycrystalline aggregates without being single-crystallized. It was confirmed.
The upper limit of the particle size distribution of the heat-treated particles is 5 μm, whereas the particle size distribution of the raw material powder is 0.1 to 1 μm. This is because solid phase diffusion was performed to form one new particle.
When the raw material powder having an average particle size of 0.3 μm is heat-treated at 1500 ° C., the particle size distribution of the particles is 0.1 to 5 μm. Among these, spherical particles having a particle diameter of 0.1 to 1 μm were confirmed to be single crystals by SEM observation similar to the above. Further, the sphericity of the particles was 0.95.
When the raw material powder having an average particle size of 0.3 μm is heat-treated at 1600 ° C., the particle size distribution of the particles is 0.1 to 5 μm. Among these, the spherical particles having a particle diameter of 0.1 to 2 μm were confirmed to be single crystals by SEM observation similar to the above. Further, the sphericity of the particles was 0.98.

仮焼き温度を1200℃とする以外は上記の1500℃の加熱処理と同様にして粒子を得た。この粒子の粒径は0.1〜5μmである。SEM観察により、1μm前後の粒子が粉砕粉の形状のままであり、大部分単結晶化されることなく多結晶凝集体をなしていることが確認された。このように、仮焼温度が1200℃と高くなり出発原料の活性度が悪くなると、融点未満の加熱温度では単結晶粒子を得ることができない。   Particles were obtained in the same manner as the heat treatment at 1500 ° C., except that the calcining temperature was 1200 ° C. The particle diameter is 0.1 to 5 μm. By SEM observation, it was confirmed that the particles of about 1 μm remained in the form of pulverized powder and formed into a polycrystalline aggregate without being largely crystallized. Thus, when the calcining temperature is as high as 1200 ° C. and the activity of the starting material is deteriorated, single crystal particles cannot be obtained at a heating temperature lower than the melting point.

図4は、1000℃で仮焼きした後の粉砕粉及び1200℃で仮焼きした粉砕粉のTG−DTA(示差熱・熱重量同時測定装置)の解析結果を示すグラフである。図4に示すように、Tf1<Tf2、Ts1<Ts2となっており、1000℃で仮焼きしたものは1200℃で仮焼きしたものより、低温で反応が始まっており、活性度が高いことがわかる。なお、Tf1は1000℃で仮焼きした後の粉砕粉の吸熱ピーク、Tf2は1200℃で仮焼きした後の粉砕粉の吸熱ピークである。また、Ts1は1000℃で仮焼きした後の粉砕粉の発熱ピーク、Ts2は1200℃で仮焼きした後の粉砕粉の発熱ピークである。   FIG. 4 is a graph showing analysis results of TG-DTA (differential heat / thermogravimetric measurement device) of the pulverized powder after calcining at 1000 ° C. and the pulverized powder calcined at 1200 ° C. As shown in FIG. 4, Tf1 <Tf2, Ts1 <Ts2, and the one calcined at 1000 ° C. starts reaction at a lower temperature than the one calcined at 1200 ° C. and has a higher activity. Recognize. Tf1 is the endothermic peak of the pulverized powder after calcining at 1000 ° C., and Tf2 is the endothermic peak of the pulverized powder after calcining at 1200 ° C. Ts1 is an exothermic peak of the pulverized powder after calcining at 1000 ° C., and Ts2 is an exothermic peak of the pulverized powder after calcining at 1200 ° C.

図5に1500℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を、また、図6に1600℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示しておく。また、図7は、1500℃及び1600℃で加熱処理して得られた粒子のX線回折結果を示すチャートである。正方晶のBaTiO3のピークのみが観察されている。さらに、図8に1500℃で加熱処理して得られた粒子のTEM(透過型電子顕微鏡)像及び電子回折像を、図9に1600℃で加熱処理して得られた粒子のTEM(透過型電子顕微鏡)像及び電子回折像を示す。以上の図5〜図9により、BaTiO3からなる球状でかつ単結晶の粒子が作製されたことが確認できた。なお、BaTiO3の融点は、前述したとおり1610℃である。 FIG. 5 shows an SEM image of particles obtained by heat treatment at 1500 ° C., and FIG. 6 shows an SEM image of particles obtained by heat treatment at 1600 ° C. FIG. 7 is a chart showing X-ray diffraction results of particles obtained by heat treatment at 1500 ° C. and 1600 ° C. Only the tetragonal BaTiO 3 peak is observed. 8 shows a TEM (transmission electron microscope) image and an electron diffraction image of the particles obtained by heat treatment at 1500 ° C., and FIG. 9 shows a TEM (transmission type) of the particles obtained by heat treatment at 1600 ° C. An electron microscope image and an electron diffraction image are shown. 5 to 9, it was confirmed that spherical and single crystal particles made of BaTiO 3 were produced. The melting point of BaTiO 3 is 1610 ° C. as described above.

平均粒径が0.6μmの原料粉体を1400℃、1500℃で加熱処理したものは、SEM観察により、大部分単結晶化されることなく多結晶凝集体をなしていることが確認された。   It was confirmed by SEM observation that the raw material powder having an average particle size of 0.6 μm was heat-treated at 1400 ° C. and 1500 ° C. and formed a polycrystalline aggregate without being single-crystallized. .

<第1参考例>
水熱合成法により作製されているチタン酸バリウム(堺化学工業(株)製 BT05、平均粒径0.5μm)と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行ない、原料粉体を得た。原料粉体は、供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は内径が55mmのアルミナ炉心管を用い、炉内の加熱温度は1500及び1600℃の2種類とした。
<First Reference Example>
Mixing and dispersing barium titanate (BT05 manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.5 μm) and surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) produced by hydrothermal synthesis method The particles were subjected to surface treatment by being put into a machine and mixed and dispersed to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate of 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. As the heating furnace, an alumina furnace tube having an inner diameter of 55 mm was used, and the heating temperatures in the furnace were two types of 1500 and 1600 ° C.

炉内を通過した粒子とキャリアガスをバグフィルタに通過させることにより作製粒子とキャリアガスとを分離し、作製粒子を捕集した。
1500℃の加熱処理及び1600℃の加熱処理において捕集された粒子の粒度を測定したところ、1500℃、1600℃の加熱処理したものはともに、0.5〜5μmの粒度分布を有していた。SEM観察により、捕集された粒子のほとんどは単結晶粒子であることが確認された。この単結晶粒子はファセットがあり、かつ1500℃の加熱処理のものは0.5〜1μm程度、1600℃の加熱処理のものは0.5〜2μm程度の粒径を有する球形粒子である。なお、この粒子の球形度はそれぞれ0.95、0.97であった。
捕集された粒子の中には単結晶粒子よりも粒径が大きい多結晶粒子が一部存在している。このように粒径の大きな粒子が作製されるのは、原料粉体の分散状態が不十分のままにキャリアガスにより加熱処理領域に運ばれることが要因と考えられる。また、作製された球状単結晶粒子の中には非晶質粒子と思われる粒子は観察されなかった。これは、粒子作製のための加熱温度が融点未満のためであり、融点以上で単結晶粒子を作製する方法と比較し、単結晶粒子となるメカニズムが異なっているためと思われる。
The produced particles and the carrier gas were separated by passing the particles passing through the furnace and the carrier gas through a bag filter, and the produced particles were collected.
When the particle size of the particles collected in the heat treatment at 1500 ° C. and the heat treatment at 1600 ° C. was measured, both the heat treated at 1500 ° C. and 1600 ° C. had a particle size distribution of 0.5 to 5 μm. . By SEM observation, it was confirmed that most of the collected particles were single crystal particles. The single crystal particles are faceted, and those having a heat treatment of 1500 ° C. are spherical particles having a particle size of about 0.5 to 1 μm and those having a heat treatment of 1600 ° C. are about 0.5 to 2 μm. The sphericity of the particles was 0.95 and 0.97, respectively.
Among the collected particles, there are some polycrystalline particles having a particle size larger than that of the single crystal particles. The reason why such a large particle size is produced is considered to be that the raw material powder is carried to the heat treatment region by the carrier gas while the dispersion state of the raw material powder is insufficient. In addition, particles that appeared to be amorphous particles were not observed in the produced spherical single crystal particles. This is probably because the heating temperature for particle preparation is lower than the melting point, and the mechanism for forming single crystal particles is different from the method of preparing single crystal particles above the melting point.

1500℃の加熱処理により得られた粒子と1600℃の加熱処理により得られた粒子との相違点は、1600℃の加熱処理により得られた単結晶粒子の粒径が、1500℃の加熱処理により得られた単結晶粒子より大きいことである。単結晶粒子の粒径の差異は、加熱温度に起因しているものと解される。つまり、原料粉体が同一であっても、加熱温度を制御することにより、得られる単結晶粒子の粒径を制御することができる。
図10に示すように1500℃の加熱処理により得られた粒子についてX線回折により正方晶のチタン酸バリウムのピークが観察されたことから、粒径が1μm及び粒径が2μmの粒子のTEM(透過型電子顕微鏡)観察を行った。その電子線透過回折結果から、これら粒子は正方晶のチタン酸バリウム単結晶からなることが確認された。
The difference between the particles obtained by the heat treatment at 1500 ° C. and the particles obtained by the heat treatment at 1600 ° C. is that the single crystal particles obtained by the heat treatment at 1600 ° C. have a particle size of 1500 ° C. It is larger than the obtained single crystal particle. It is understood that the difference in particle size of the single crystal particles is due to the heating temperature. That is, even if the raw material powder is the same, the particle diameter of the single crystal particles obtained can be controlled by controlling the heating temperature.
As shown in FIG. 10, since the peak of tetragonal barium titanate was observed by X-ray diffraction for the particles obtained by the heat treatment at 1500 ° C., the TEM of particles having a particle size of 1 μm and a particle size of 2 μm ( Transmission electron microscope) observation was performed. From the electron beam transmission diffraction results, it was confirmed that these particles consisted of tetragonal barium titanate single crystals.

<第2参考例>
水熱合成法により作製されているチタン酸バリウム(堺化学工業(株)製 BT01、平均粒径0.1μm)と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行ない、原料粉体を得た。原料粉体は、供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は実施例1と同様であり、その加熱温度を1420℃に設定した。
< Second Reference Example>
Barium titanate (BT01 manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.1 μm) and surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) prepared by hydrothermal synthesis method are mixed and dispersed. The particles were subjected to surface treatment by being put into a machine and mixed and dispersed to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate of 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. The heating furnace was the same as in Example 1, and the heating temperature was set to 1420 ° C.

補修した粒子は、0.1〜3μmの粒度分布を有していた。SEM観察により、補修された粒子は単結晶粒子であり、この単結晶粒子の粒径は0.3μm以下であることが確認された。また、この粒子の球形度は、0.97であった。
得られた粒径が0.1μm及び粒径が0.3μmの単結晶粒子についてTEM観察を行ったところ、電子線透過回折の結果から、これら粒子は正方晶のチタン酸バリウム単結晶から構成されることが確認された。
The repaired particles had a particle size distribution of 0.1 to 3 μm. By SEM observation, it was confirmed that the repaired particles were single crystal particles, and the particle size of the single crystal particles was 0.3 μm or less. Further, the sphericity of the particles was 0.97.
TEM observation was performed on the obtained single crystal particles having a particle size of 0.1 μm and a particle size of 0.3 μm. From the results of electron beam transmission diffraction, these particles were composed of tetragonal barium titanate single crystals. It was confirmed that

<第3参考例>
水熱合成法により作製されているチタン酸バリウム(堺化学工業(株)製 BT03、平均粒径0.3μm)と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行ない、原料粉体を得た。原料粉体を、供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は実施例1と同様であり、その加熱温度を1400℃及び1420℃の2種類に設定した。
1420℃で加熱処理された粒子は、0.1〜3μmの粒度分布を有していた。SEM観察により、0.1〜0.5μmの粒径を有する粒子は単結晶粒子であることが確認された。また、この粒子の球形度は、0.97であった。
一方、1400℃で加熱処理された粒子は、0.1〜0.5μmの粒径を有するものは一部単結晶になっているのが観察されたが、ほとんどが多結晶凝集体であった。
< Third reference example>
Mixing and dispersing barium titanate (BT03 manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.3 μm) and surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) produced by hydrothermal synthesis method The particles were subjected to surface treatment by being put into a machine and mixed and dispersed to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate 4 l / min) while being dispersed with a disperser in the supply device using a supply device. The heating furnace was the same as in Example 1, and the heating temperature was set to two types of 1400 ° C. and 1420 ° C.
The particles heat-treated at 1420 ° C. had a particle size distribution of 0.1 to 3 μm. SEM observation confirmed that the particles having a particle size of 0.1 to 0.5 μm were single crystal particles. Further, the sphericity of the particles was 0.97.
On the other hand, some of the particles heat-treated at 1400 ° C. having a particle size of 0.1 to 0.5 μm were observed to be single crystals, but most were polycrystalline aggregates. .

<第4参考例>
水熱合成法により作製されているチタン酸バリウム(堺化学工業(株)製 BT01、平均粒径0.1μm)を出発原料とし、以下に示す方法により、平均粒径0.7μmの顆粒を作製した。
上記チタン酸バリウムからなる粉体に対して、分散剤(A−30SL:東亞合成(株))を粉体全重量に対して10.0wt%、結合剤としてのポリビニルアルコールを粉体全重量に対して0.5wt%添加するとともに、粉体の濃度が50.0wt%になるように水を加えた後に、ボールミル(ジルコニアボール使用)で12時間撹拌して水分散スラリを作製した。
< Fourth Reference Example>
Using barium titanate produced by hydrothermal synthesis (BT01, Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.1 μm) as a starting material, granules having an average particle size of 0.7 μm are prepared by the following method. did.
With respect to the powder made of barium titanate, the dispersant (A-30SL: Toagosei Co., Ltd.) is 10.0 wt% with respect to the total weight of the powder, and polyvinyl alcohol as a binder is based on the total weight of the powder. On the other hand, 0.5 wt% was added, and water was added so that the concentration of the powder became 50.0 wt%, and then stirred for 12 hours with a ball mill (using zirconia balls) to prepare a water-dispersed slurry.

以上により得たスラリを原料として、スプレー・ドライヤ(藤崎電機(株):MDL−050)を用いて顆粒を作製した。具体的には、送液ポンプによりスラリをスプレー・ドライヤ中に導入する。このスラリは、下記4流体ノズルから下記ガス流量にてスプレー・ドライヤ内部に噴霧する。スプレー・ドライヤ内部は200℃に保持されており、乾燥された顆粒を得ることができる。
噴霧ノズル:4流体ノズル(藤崎電機(株):SF4003)
ガス(空気)流量:80l/min
送液ポンプ速度:50ml/min
スプレー・ドライヤ内部温度:200℃
Granules were prepared using the slurry obtained as described above as a raw material and using a spray dryer (Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDL-050). Specifically, slurry is introduced into the spray dryer by a liquid feed pump. This slurry is sprayed into the spray dryer from the following four fluid nozzles at the following gas flow rate. The inside of the spray dryer is maintained at 200 ° C., and dried granules can be obtained.
Spray nozzle: 4-fluid nozzle (Fujisaki Electric Co., Ltd .: SF4003)
Gas (air) flow rate: 80 l / min
Liquid feed pump speed: 50 ml / min
Spray dryer internal temperature: 200 ° C

以上により得られた顆粒を原料粉体とし、供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は実施例1と同様であり、その加熱温度を1400℃、1500℃の2種類とした。
1400℃で加熱処理された粒子は、SEM観察により、大部分が単結晶化されることなく多結晶凝集体をなしていることが確認された。1500℃で加熱処理された粒子は、0.5〜3μmの粒度分布を有していた。0.5〜1.2μmの粒径を有する球状の粒子は、上記と同様のSEM観察により、単結晶粒子であることが確認された。
The granule obtained as described above was used as a raw material powder, and was supplied to a heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate 4 l / min) while being dispersed with a disperser in the supply device. The heating furnace was the same as in Example 1, and the heating temperatures were two types of 1400 ° C and 1500 ° C.
It was confirmed by SEM observation that most of the particles heat-treated at 1400 ° C. were polycrystalline aggregates without being single-crystallized. The particles heat-treated at 1500 ° C. had a particle size distribution of 0.5 to 3 μm. Spherical particles having a particle size of 0.5 to 1.2 μm were confirmed to be single crystal particles by SEM observation similar to the above.

<第実施例>
出発原料として、市販されている高純度酸化マグネシウム(宇部マテリアルズ(株)製 MH−V05P、平均粒径0.3μm)と高純度酸化チタン(東邦チタニウム(株)製 HT2301、平均粒径0.2μ)とを、化学量論的にチタン酸マグネシウムを構成するように、mol比で1対1に秤量した。さらに炭酸マンガン(中央電気工業(株)製 C2−SP、平均粒径0.5μm)を、当該チタン酸マグネシウムに対し0.5mol%になるように秤量し、純水を粉体と同重量入れて固形分が50wt%のスラリを得た。なお、これらの出発原料は、いずれも固相法により作製されたものである。このスラリをボールミルにて12時間混合処理した。スラリを乾燥処理して得た混合粒子を1000℃で5時間仮焼きした後に、再びボールミルを用いて24時間粉砕を行ない平均粒径0.4μmの粒子を作製した(粒度分布が0.2〜1μm)。
< Second embodiment>
As a starting material, commercially available high purity magnesium oxide (MH-V05P manufactured by Ube Materials Co., Ltd., average particle size 0.3 μm) and high purity titanium oxide (HT2301, manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.), average particle size 0 . the 2.mu. m) and, so as to constitute a stoichiometric magnesium titanate, were weighed in one-to-one mol ratio. Further, manganese carbonate (C2-SP manufactured by Chuo Denki Kogyo Co., Ltd., average particle size: 0.5 μm) was weighed so as to be 0.5 mol% with respect to the magnesium titanate, and pure water was added in the same weight as the powder. Thus, a slurry having a solid content of 50 wt% was obtained. These starting materials are all prepared by a solid phase method. This slurry was mixed in a ball mill for 12 hours. The mixed particles obtained by drying the slurry were calcined at 1000 ° C. for 5 hours, and then pulverized again using a ball mill for 24 hours to produce particles having an average particle size of 0.4 μm (particle size distribution is 0.2 to 0.2). 1 μm).

以上の粒子と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行い、原料粉体を得た。原料粉体は供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は内径が55mmのアルミナ炉芯管を用い、炉内の温度は1600℃、1640℃の2種類とした。   The above particles and a surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) were charged into a mixing / dispersing machine, mixed and dispersed, whereby the particles were subjected to a surface treatment to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. As the heating furnace, an alumina furnace core tube having an inner diameter of 55 mm was used, and the temperature in the furnace was set to two types of 1600 ° C. and 1640 ° C.

1600℃で加熱処理した粒子をSEMで観察したところ、粒度分布の上限が7μmであった。1μm未満の粒子の中に単結晶粒子が観察された。また、1μm以上の粒子の中には複数のグレインからなる多結晶体が観察された。
また、1640℃で加熱処理した粒子をSEMで観察した。その1例を図11に示しておくが、3μm以下の粒子の中に単結晶粒子が観察された。この単結晶粒子の球形度は0.95であった。なお、この単結晶粒子は、原料粉体として酸化マグネシウム及び酸化チタンを用いていることから、チタン酸マグネシウム(融点 1650℃)から構成されている。
When the particles heat-treated at 1600 ° C. were observed with an SEM, the upper limit of the particle size distribution was 7 μm. Single crystal particles were observed in particles less than 1 μm. In addition, a polycrystal composed of a plurality of grains was observed in the particles of 1 μm or more.
Moreover, the particle | grains heat-processed at 1640 degreeC were observed with SEM. One example is shown in FIG. 11. Single crystal particles were observed in particles of 3 μm or less. The sphericity of this single crystal particle was 0.95. The single crystal particles are composed of magnesium titanate (melting point: 1650 ° C.) because magnesium oxide and titanium oxide are used as the raw material powder.

<第5参考例>
アルコキシド法により、粒子径100nm以下からなるチタン酸マグネシウムを作製し、焼成・粉砕工程により平均粒径0.3μm(粒度分布0.1〜1μm)の出発原料を作製した。この出発原料と表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行い、原料粉体を得た。原料粉体は供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は内径が55mmのアルミナ炉芯管を用い、炉内の温度は1600℃、1640℃の2種類とした。
< Fifth Reference Example>
Magnesium titanate having a particle size of 100 nm or less was prepared by an alkoxide method, and a starting material having an average particle size of 0.3 μm (particle size distribution of 0.1 to 1 μm) was prepared by a firing and pulverization process. The starting material and the surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) were charged into a mixing / dispersing machine, mixed, and dispersed, whereby the particles were surface treated to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. As the heating furnace, an alumina furnace core tube having an inner diameter of 55 mm was used, and the temperature in the furnace was set to two types of 1600 ° C. and 1640 ° C.

1600℃で加熱処理した粒子をSEMで観察したところ、粒度分布の上限が8μmであった。2μm未満の粒子の中に単結晶粒子が観察された。また、2μm以上の粒子の中には複数のグレインからなる多結晶体が観察された。
1640℃で加熱処理した粒子のSEM像を図12に示す。また、6μm以下の粒子について行ったX線回折チャートを図13に、さらにTEM(透過型電子顕微鏡)像及び電子回折像を図14に示す。以上の結果より、この粒子は正方晶のチタン酸マグネシウムからなる単結晶であることが確認された。また、この単結晶粒子の球形度は0.97であった。
When the particles heat-treated at 1600 ° C. were observed with an SEM, the upper limit of the particle size distribution was 8 μm. Single crystal particles were observed in particles less than 2 μm. In addition, a polycrystalline body composed of a plurality of grains was observed in the particles of 2 μm or more.
An SEM image of the particles heat-treated at 1640 ° C. is shown in FIG. FIG. 13 shows an X-ray diffraction chart performed on particles of 6 μm or less, and FIG. 14 shows a TEM (transmission electron microscope) image and an electron diffraction image. From the above results, it was confirmed that this particle was a single crystal composed of tetragonal magnesium titanate. Further, the sphericity of this single crystal particle was 0.97.

<第実施例>
出発原料として、市販されている高純度酸化鉄(堺化学工業(株)製 FRO−6、平均粒径0.06μm)、高純度酸化ニッケル(森村商事(株)製、平均粒径2μm)及び高純度酸化亜鉛(本荘ケミカル(株)製、平均粒径0.4μm)、高純度酸化銅(古河機械金属(株)、平均粒径0.8μm)をmol比で50対25対15対10となるように秤量し、純水を加えて固形分が50wt%のスラリを得た。このスラリをボールミルにて12時間混合処理した。スラリを乾燥処理して得た混合粒子を800℃で4時間仮焼きした後に、再びボールミルを用いて24時間粉砕を行ない平均粒径0.5μmの粒子(粒度分布が0.2〜1.5μm)を作製した。
以上の粒子を表面処理剤(TSL8113:GE東芝シリコーン(株)、2wt%)を混合・分散機に投入して混合、分散することにより、粒子に表面処理を行い、原料粉体を得た。原料粉体は供給機を用いて、供給機中にある分散機で分散しながらキャリアガス(酸素ガス、流量4l/min)で加熱炉へ供給した。加熱炉は内径が55mmのアルミナ炉芯管を用い、炉内の温度は1350℃、1550℃の2種類とした。
< Third embodiment>
As a starting material, commercially available high-purity iron oxide (FRO-6, Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.06 μm), high-purity nickel oxide (Morimura Corporation, average particle size 2 μm) and High purity zinc oxide (Honjo Chemical Co., Ltd., average particle size 0.4 μm), high purity copper oxide (Furukawa Machine Metal Co., Ltd., average particle size 0.8 μm) in a molar ratio of 50: 25: 15: 10 Then, pure water was added to obtain a slurry with a solid content of 50 wt%. This slurry was mixed in a ball mill for 12 hours. The mixed particles obtained by drying the slurry were calcined at 800 ° C. for 4 hours and then pulverized again using a ball mill for 24 hours to obtain particles having an average particle size of 0.5 μm (particle size distribution is 0.2 to 1.5 μm). ) Was produced.
A surface treatment agent (TSL8113: GE Toshiba Silicone Co., Ltd., 2 wt%) was added to a mixing / dispersing machine to mix and disperse the above particles, whereby the particles were surface-treated to obtain a raw material powder. The raw material powder was supplied to the heating furnace with a carrier gas (oxygen gas, flow rate 4 l / min) while being dispersed by a disperser in the supply device using a supply device. As the heating furnace, an alumina furnace core tube having an inner diameter of 55 mm was used, and the furnace temperature was set to two types of 1350 ° C. and 1550 ° C.

1350℃で加熱処理した粒子をSEMで観察したところ、殆ど未溶融状態のままだった。1550℃で加熱処理した粒子のSEM像を図15に示すが、ファセットが見える球状粒子が観察された。また、5μm以下の粒子について行ったX線回折チャートを図16に示す。以上の結果より、この粒子はNi−Cu−Znフェライトからなる単結晶粒子であることが確認された。また、この単結晶粒子の球形度は0.94であった。なお、Ni−Cu−Znフェライトの融点は約1600℃である。   When the particles heat-treated at 1350 ° C. were observed with an SEM, they remained almost unmelted. An SEM image of the particles heat-treated at 1550 ° C. is shown in FIG. 15, and spherical particles with facets were observed. FIG. 16 shows an X-ray diffraction chart performed on particles of 5 μm or less. From the above results, it was confirmed that the particles were single crystal particles made of Ni—Cu—Zn ferrite. Further, the sphericity of this single crystal particle was 0.94. Note that the melting point of Ni—Cu—Zn ferrite is about 1600 ° C.

本実施の形態における単結晶セラミックス粒子の製造工程概略を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process outline of the single-crystal ceramic particle in this Embodiment. 本発明により得られた単結晶セラミックス粒子が適用される高周波モジュールを示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows the high frequency module to which the single crystal ceramic particle obtained by this invention is applied. 本発明により得られた単結晶セラミックス粒子が適用されるチップコイルを示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows the chip coil to which the single crystal ceramic particle obtained by this invention is applied. 第1実施例において、1000℃で仮焼きした後の粉砕粉及び1200℃で仮焼きした粉砕粉のTG−DTAの解析結果を示すグラフである。In 1st Example, it is a graph which shows the analysis result of TG-DTA of the ground powder after calcining at 1000 degreeC, and the ground powder calcined at 1200 degreeC. 第1実施例において、1500℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示す写真である。In 1st Example, it is a photograph which shows the SEM image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1500 degreeC. 第1実施例において、1600℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示す写真である。In 1st Example, it is a photograph which shows the SEM image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1600 degreeC. 第1実施例において、1500℃及び1600℃で加熱処理して得られた粒子のX線回折結果を示すチャートである。In 1st Example, it is a chart which shows the X-ray-diffraction result of the particle | grains obtained by heat-processing at 1500 degreeC and 1600 degreeC. 第1実施例において、1500℃で加熱処理して得られた粒子のTEM像及び電子回折像を示す写真である。In 1st Example, it is a photograph which shows the TEM image and electron diffraction image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1500 degreeC. 第1実施例において、1600℃で加熱処理して得られた粒子のTEM像及び電子回折像を示す写真である。In 1st Example, it is a photograph which shows the TEM image and electron diffraction image of the particle | grains which were heat-processed at 1600 degreeC. 1参考例において、1500℃で加熱処理して得られた粒子のX線回折結果を示すチャートである。It is a chart which shows the X-ray-diffraction result of the particle | grains obtained by heat-processing at 1500 degreeC in a 1st reference example. 実施例において、1640℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示す写真である。In 2nd Example, it is a photograph which shows the SEM image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1640 degreeC. 5参考例において、1640℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示す写真である。In a 5th reference example, it is a photograph which shows the SEM image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1640 degreeC. 5参考例において、1640℃で加熱処理して得られた粒子のX線回折結果を示すチャートである。In a 5th reference example, it is a chart which shows the X-ray diffraction result of the particle obtained by heat-processing at 1640 ° C. 5参考例において、1640℃で加熱処理して得られた粒子のTEM像及び電子回折像を示す写真である。In a 5th reference example, it is a photograph which shows the TEM image and electron diffraction image of the particle | grains which were heat-processed at 1640 degreeC. 実施例において、1550℃で加熱処理して得られた粒子のSEM像を示す写真である。In 3rd Example, it is a photograph which shows the SEM image of the particle | grains obtained by heat-processing at 1550 degreeC. 実施例において、1550℃で加熱処理して得られた粒子のX線回折結果を示すチャートである。In 3rd Example, it is a chart which shows the X-ray-diffraction result of the particle | grains obtained by heat-processing at 1550 degreeC.

符号の説明Explanation of symbols

1…グランド電極、2…スルーホール導体、3…コンデンサ形成電極、5…複合誘電体層、6…ダイオード、7…トランジスタ、8…チップ抵抗、11…外部端子電極、12…スルーホール導体、13…コイル形成導体、14…複合磁性体層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ground electrode, 2 ... Through-hole conductor, 3 ... Capacitor formation electrode, 5 ... Composite dielectric layer, 6 ... Diode, 7 ... Transistor, 8 ... Chip resistance, 11 ... External terminal electrode, 12 ... Through-hole conductor, 13 ... Coil-forming conductor, 14 ... Composite magnetic layer

Claims (5)

原料粉体をキャリアガスとともに加熱処理領域に供給し、
前記加熱処理領域に供給された前記原料粉体に最終的に作製したいセラミックスの融点未満であってかつ当該融点−200℃以上の温度の加熱処理を施し、
前記加熱処理で得られた生成物を冷却し
前記セラミックスは、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム及びNi−Cu−Znフェライトのいずれか一種であり、
前記原料粉体は、700〜1000℃の温度範囲で固相反応法により仮焼した後に粉砕された粉砕粉であって、完全に焼結反応を進めていないために活性度の高い状態にあることを特徴とする単結晶セラミックス粒子の製造方法。
Supply raw material powder with carrier gas to heat treatment area,
The raw material powder supplied to the heat treatment region is subjected to heat treatment at a temperature lower than the melting point of the ceramic to be finally produced and the melting point of −200 ° C. or higher.
Cooling the product obtained by the heat treatment ,
The ceramic is any one of barium titanate, magnesium titanate and Ni-Cu-Zn ferrite,
The raw material powder is a pulverized powder pulverized after being calcined by a solid-phase reaction method in a temperature range of 700 to 1000 ° C., and is in a state of high activity because the sintering reaction is not completely advanced. A method for producing single crystal ceramic particles.
前記原料粉体を浮遊させながら前記加熱処理を施し、かつ前記生成物を冷却することを特徴とする請求項1記載の単結晶セラミックス粒子の製造方法。   The method for producing single crystal ceramic particles according to claim 1, wherein the heat treatment is performed while the raw material powder is suspended, and the product is cooled. 前記原料粉体は、顆粒又は単独で存在する粒子からなることを特徴とする請求項1又は2記載の単結晶セラミックス粒子の製造方法。   The method for producing single crystal ceramic particles according to claim 1 or 2, wherein the raw material powder is composed of granules or particles existing alone. 浮遊状態で、前記顆粒を構成する一次粒子同士が前記加熱処理により固相拡散することを特徴とする請求項3に記載の単結晶セラミックス粒子の製造方法。   4. The method for producing single crystal ceramic particles according to claim 3, wherein in the suspended state, primary particles constituting the granules are solid-phase diffused by the heat treatment. 5. 前記単独で存在する粒子同士が浮遊状態で接触し、かつ接触した状態で前記単独の粒子同士が前記加熱処理により固相拡散することを特徴とする請求項3に記載の単結晶セラミックス粒子の製造方法。   The single-crystal ceramic particles according to claim 3, wherein the single particles are in contact with each other in a floating state, and the single particles are solid-phase diffused by the heat treatment in the contact state. Method.
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