JP5354213B2 - Composite oxide particles - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide fine dielectric particles having uniform particle size and particle characteristics, particularly a precursor material capable of producing barium titanate particles. <P>SOLUTION: The compound oxide particle which is the precursor material of barium titanate particles consists substantially of 75-25 mol% barium titanate phase and 25-75 mol% titanium dioxide phase. In this compound oxide particle, the ratio of a different phase comprising unreacted barium compound and excess titanium phase is 1 mol% or less. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、チタン酸バリウム粒子に代表される誘電体粒子の前駆体として好ましく用いられる複合酸化物粒子に関する。特に、微粒であり均質な粒子性状を有するチタン酸バリウム粒子を製造するための前駆体として好適な複合酸化物粒子に関する。 The present invention relates to composite oxide particles preferably used as a precursor of dielectric particles typified by barium titanate particles. In particular, the present invention relates to composite oxide particles suitable as a precursor for producing barium titanate particles that are fine and have uniform particle properties.

磁器コンデンサの誘電体層としては、チタン酸バリウム(BaTiO)が広く使用されている。誘電体層は、チタン酸バリウム粒子を含むペーストからグリーンシートを作成し、これを焼結して得られる。このような用途に使用されているチタン酸バリウム粒子は、一般に固相合成法によって製造されている。固相合成法では、炭酸バリウム(BaCO3)粒子と酸化チタン(TiO2)粒子とを湿式で混合し、乾燥後、混合粉末を900〜1200℃程度の温度で焼成し、炭酸バリウム粒子と酸化チタン粒子とを固相で化学反応させ、チタン酸バリウム粒子を得ている。 Barium titanate (BaTiO 3 ) is widely used as the dielectric layer of the ceramic capacitor. The dielectric layer is obtained by preparing a green sheet from a paste containing barium titanate particles and sintering it. The barium titanate particles used for such applications are generally produced by a solid phase synthesis method. In the solid-phase synthesis method, barium carbonate (BaCO 3 ) particles and titanium oxide (TiO 2 ) particles are mixed in a wet manner, and after drying, the mixed powder is fired at a temperature of about 900 to 1200 ° C. Barium titanate particles are obtained by chemical reaction with titanium particles in a solid phase.

一般に、炭酸バリウム粒子と二酸化チタン粒子との混合粉末の焼成は、常温付近から昇温し、上記焼成温度にて行う。炭酸バリウム粒子と二酸化チタン粒子との混合粉末を焼成すると、減圧下(真空下)では500℃前後から、大気雰囲気下では550℃前後からチタン酸バリウムの生成がはじまる。一方、原料である炭酸バリウムは、400〜800℃付近で粒成長することが知られている。また二酸化チタンは、700℃前後から粒成長する。 In general, firing of a mixed powder of barium carbonate particles and titanium dioxide particles is performed at the above firing temperature by raising the temperature from around normal temperature. When the mixed powder of barium carbonate particles and titanium dioxide particles is fired, the production of barium titanate starts from around 500 ° C. under reduced pressure (under vacuum) and from around 550 ° C. in the air atmosphere. On the other hand, it is known that the raw material barium carbonate grows around 400-800 ° C. Titanium dioxide grows from around 700 ° C.

このため、混合粉末の昇温過程において、炭酸バリウム粒子、二酸化チタン粒子の粒成長が進む。その後、所定の焼成温度にて反応を行うと、粒径の大きくなった炭酸バリウム粒子と酸化チタン粒子とが反応するため、生成するチタン酸バリウム粉末の粒径も必然的に大きくなる。また、固相法において使用する混合粉末では、炭酸バリウム粒子と二酸化チタン粒子との分散が必ずしも均一ではない。このため、混合粉末中に炭酸バリウム粒子の濃淡が存在する。炭酸バリウム粒子の濃度が高い部分では、炭酸バリウム粒子の粒成長が進み、大きな炭酸バリウム粒子が生成するが、炭酸バリウム粒子の濃度が低い部分では、炭酸バリウム粒子の粒成長が起こり難い。同様の現象は二酸化チタンについても現れる。さらに、炭酸バリウム粒子同士、あるいは二酸化チタン粒子同士の粒結合により、異形の粒子が生成する。この結果、反応に関与する二酸化チタン粒子、炭酸バリウム粒子の粒径や粒子性状が不均一になり、得られるチタン酸バリウム粉末の粒径、粒子性状にもバラツキが生じる。 For this reason, the grain growth of barium carbonate particles and titanium dioxide particles proceeds in the temperature rising process of the mixed powder. Thereafter, when the reaction is carried out at a predetermined firing temperature, the barium carbonate particles and the titanium oxide particles having a large particle size react with each other, so that the particle size of the generated barium titanate powder inevitably increases. Further, in the mixed powder used in the solid phase method, the dispersion of barium carbonate particles and titanium dioxide particles is not necessarily uniform. For this reason, the density of barium carbonate particles is present in the mixed powder. In the portion where the concentration of barium carbonate particles is high, the growth of barium carbonate particles proceeds and large barium carbonate particles are generated. However, in the portion where the concentration of barium carbonate particles is low, the growth of barium carbonate particles hardly occurs. A similar phenomenon appears for titanium dioxide. Furthermore, irregularly shaped particles are generated by the particle bonding between the barium carbonate particles or the titanium dioxide particles. As a result, the particle sizes and particle properties of the titanium dioxide particles and barium carbonate particles involved in the reaction become non-uniform, and the particle size and particle properties of the resulting barium titanate powder also vary.

近年、コンデンサの小型化が要望されているが、粒径の大きなチタン酸バリウム粒子を含むペーストでは、誘電体層の薄層化に限界がある。このため、誘電体層の薄層化を図るため、上記のようにして得たチタン酸バリウム粉末を粉砕し、所望の粒径を有する粉末を調製している。しかし、粉砕には時間、コストがかかり、また、得られる粉末の粒子性状も不均一になる。さらに、粒径のバラツキの大きく、粒子性状が不均一なチタン酸バリウム粒子を使用してコンデンサを作成した場合、コンデンサの電気的特性が不安定になる。したがって、粒径が小さく、均質なチタン酸バリウム粉末を得る簡便な方法が要望される。 In recent years, there has been a demand for miniaturization of capacitors, but pastes containing barium titanate particles having a large particle size have a limit in thinning the dielectric layer. Therefore, in order to reduce the thickness of the dielectric layer, the barium titanate powder obtained as described above is pulverized to prepare a powder having a desired particle size. However, it takes time and cost to grind, and the particle properties of the obtained powder are not uniform. Further, when a capacitor is made using barium titanate particles having large particle size variations and non-uniform particle properties, the electrical characteristics of the capacitor become unstable. Therefore, a simple method for obtaining a homogeneous barium titanate powder with a small particle size is desired.

混合粉末の昇温過程において、炭酸バリウム粒子、二酸化チタン粒子の粒成長、粒結合を抑制することで、生成するチタン酸バリウム粉末を微細化し、粒径および粒子性状を均一化しうる可能性がある。特許文献1には、炭酸バリウム粒子の粒成長を抑制するため、比較的粒径の大きな炭酸バリウム粒子と、粒径の小さな二酸化チタン粒子とを混合して混合粉末とし、これを焼成するチタン酸バリウム粉末の製造方法が開示されている。具体的には、比表面積が10m2/g以下の炭酸バリウム粒子と、比表面積が15m2/g以上の二酸化チタン粒子とを用いている。この方法によれば、粒径の大きな炭酸バリウム粒子が、粒径の小さな酸化チタン粒子によって囲まれるため、炭酸バリウム粒子同士の接触が阻害され、炭酸バリウム粉末の粒成長が抑制される。 There is a possibility that the barium titanate powder to be produced can be refined and the particle size and particle properties can be made uniform by suppressing the growth and bonding of barium carbonate particles and titanium dioxide particles in the temperature rising process of the mixed powder. . In Patent Document 1, in order to suppress grain growth of barium carbonate particles, barium carbonate particles having a relatively large particle diameter and titanium dioxide particles having a small particle diameter are mixed to form a mixed powder, and titanic acid for firing the mixture powder. A method for producing barium powder is disclosed. Specifically, barium carbonate particles having a specific surface area of 10 m 2 / g or less and titanium dioxide particles having a specific surface area of 15 m 2 / g or more are used. According to this method, since the barium carbonate particles having a large particle size are surrounded by the titanium oxide particles having a small particle size, the contact between the barium carbonate particles is inhibited, and the particle growth of the barium carbonate powder is suppressed.

しかし、原料粉末として、比較的粒径の大きな炭酸バリウム粒子を使用しているため、チタン酸バリウム粉末の微細化に限界がある。また、粒径の大きな粒子では、反応の進行が遅いため、均質なチタン酸バリウムを得るためには、長時間または高温での焼成が必要になり、エネルギー効率の点でも問題がある。また、上記の方法では、二酸化チタン粒子同士の粒結合、粒成長を抑制することはできず、チタン酸バリウムの生成に先立ち、異形、大粒の二酸化チタン粒子が生成することがある。このため、チタン酸バリウム粒子の粒径および粒子性状の制御には限界がある。 However, since barium carbonate particles having a relatively large particle diameter are used as the raw material powder, there is a limit to miniaturization of the barium titanate powder. In addition, since the progress of the reaction is slow for particles having a large particle size, firing for a long time or at a high temperature is necessary in order to obtain homogeneous barium titanate, and there is also a problem in terms of energy efficiency. In addition, the above-described method cannot suppress grain bonding and grain growth between titanium dioxide particles, and irregularly shaped and large-sized titanium dioxide particles may be produced prior to the production of barium titanate. For this reason, there is a limit to the control of the particle size and particle properties of the barium titanate particles.

また、特許文献2には、炭酸バリウム粒子と、比表面積が5m2/g以上の二酸化チタン粒子とをBa/Tiのモル比が1.001〜1.010となるように混合した後に焼成するチタン酸バリウムの製法が開示されている。しかし、この方法においても、焼成過程において、二酸化チタン粒子同士の粒結合、粒成長を抑制することはできず、チタン酸バリウムの生成に先立ち、異形、大粒の二酸化チタン粒子が生成するため、チタン酸バリウム粒子の粒径および粒子性状の制御には限界があった。 Further, in Patent Document 2, barium carbonate particles and titanium dioxide particles having a specific surface area of 5 m 2 / g or more are mixed so that the molar ratio of Ba / Ti is 1.001 to 1.010, and then fired. A method for producing barium titanate is disclosed. However, even in this method, it is impossible to suppress grain bonding and grain growth between titanium dioxide particles in the firing process, and irregular and large titanium dioxide particles are produced prior to the production of barium titanate. There was a limit to the control of the particle size and particle properties of barium acid particles.

特許文献3、特許文献4では、チタン酸バリウム粉末の粒径を制御するため、酸化チタン粒子に硝酸バリウムなどのバリウム化合物をコーティングし、得られた複合粉末を焼成する技術が開示されている。同様に特許文献5では、酸化チタン粒子の表面にバリウムアルコキシド化合物をコーティングして、これを焼成し、チタン酸バリウムを得る技術が開示されている。しかし、これら特許文献3〜5に記載の方法では、酸化チタン表面にバリウム化合物層を形成する工程が煩雑であり、また得られるバリウム化合物層の均一性も必ずしも良好ではない。さらに、バリウム化合物層を介した粒結合により、粒子が異形化、大粒化することがあった。 Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a technique in which a titanium oxide particle is coated with a barium compound such as barium nitrate and the resulting composite powder is fired in order to control the particle size of the barium titanate powder. Similarly, Patent Document 5 discloses a technique in which a barium alkoxide compound is coated on the surface of titanium oxide particles and calcined to obtain barium titanate. However, in the methods described in Patent Documents 3 to 5, the process of forming the barium compound layer on the titanium oxide surface is complicated, and the uniformity of the obtained barium compound layer is not necessarily good. Furthermore, the grains may be deformed or enlarged due to grain bonding through the barium compound layer.

一般に炭酸バリウムと二酸化チタンとを原料とするチタン酸バリウムの生成反応は、BaCO+TiO→BaTiO+COで表されるが、その反応は二段階で起こることが知られている(非特許文献1)。すなわち、一段目の反応は500〜700℃で二酸化チタン粒子の粒子表面(炭酸バリウムと二酸化チタンとの接点)におけるチタン酸バリウムの生成反応であり、二段目の反応は700℃以上の温度で一段目の生成物においてバリウムイオン種が二酸化チタンに拡散する反応である。 In general, the production reaction of barium titanate using barium carbonate and titanium dioxide as raw materials is represented by BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2 , but the reaction is known to occur in two stages (non-patent document). Reference 1). That is, the first-stage reaction is a reaction for producing barium titanate on the particle surface of titanium dioxide particles (contact point between barium carbonate and titanium dioxide) at 500 to 700 ° C., and the second-stage reaction is performed at a temperature of 700 ° C. or higher. This is a reaction in which barium ion species diffuses into titanium dioxide in the first stage product.

このため、特許文献1,2のように、混合粉末の熱処理を900℃以上の温度にて一段階で行うと、原料粒子の粒成長、二酸化チタン粒子表面でのチタン酸バリウムの生成反応、バリウムイオン種の拡散、およびチタン酸バリウム粒子の粒成長などが短時間でおこる。この結果、得られるチタン酸バリウム粒子の粒径や粒子性状にバラツキが生じる。 Therefore, as in Patent Documents 1 and 2, when the heat treatment of the mixed powder is performed at a temperature of 900 ° C. or more in one stage, the grain growth of the raw material particles, the barium titanate formation reaction on the titanium dioxide particle surface, Diffusion of ionic species and grain growth of barium titanate particles occur in a short time. As a result, the resulting barium titanate particles vary in particle size and particle properties.

特開平10−338524号公報JP-A-10-338524 特開平11−199318号公報JP 11-199318 A 特開平6−227816号公報JP-A-6-227816 特開平8−239215号公報JP-A-8-239215 特開2002−265278号公報JP 2002-265278 A J. Mater. Rev. 19, 3592(2004)J. Mater. Rev. 19, 3592 (2004)

本発明は、微細かつ粒径、粒子性状の均一な誘電体粒子、特にチタン酸バリウム粒子を製造しうる前駆体物質を提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a precursor material capable of producing fine dielectric particles having a uniform particle size and particle property, particularly barium titanate particles.

かかる目的を達成すべく鋭意検討したところ、本発明者らは、チタン酸バリウムの粒成長が900℃以上で起こることに着目した。 As a result of diligent studies to achieve this object, the present inventors have noted that grain growth of barium titanate occurs at 900 ° C. or higher.

二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相を生成させることで、二酸化チタン粒子同士の接触が低減され、二酸化チタン粒子の粒成長、粒結合が抑制される。また二酸化チタン粒子表面に存在するチタン酸バリウム相は、比較的高温において粒結合や粒成長に関与するため、表面にチタン酸バリウム相が形成された二酸化チタン粉末の粒成長や粒結合は高温に達するまで起こりにくい。したがって、表面にチタン酸バリウム相が形成された二酸化チタン粉末を得て、その後に全体の組成が目的とする誘電体粒子の組成範囲になるように、アルカリ土類化合物、希土類化合物を加え、さらに熱処理を行うことで、熱処理工程の初期段階における原料二酸化チタン粒子、および生成物である誘電体粒子(チタン酸バリウム粒子等)の粒成長が抑制され、均一な粒子性状を有し、かつ結晶性の高い誘電体粒子が得られることを見出した。かかる知見に基づき本発明者らは、下記発明を着想するに至った。 By generating a barium titanate phase on the surface of the titanium dioxide particles, contact between the titanium dioxide particles is reduced, and grain growth and grain bonding of the titanium dioxide particles are suppressed. In addition, since the barium titanate phase present on the surface of titanium dioxide particles is involved in grain bonding and grain growth at a relatively high temperature, the grain growth and grain bonding of titanium dioxide powder having a barium titanate phase formed on the surface is at a high temperature. Hard to happen until it reaches. Therefore, a titanium dioxide powder having a barium titanate phase formed on the surface is obtained, and then an alkaline earth compound and a rare earth compound are added so that the entire composition falls within the target composition range of the dielectric particles. By performing the heat treatment, the grain growth of the raw material titanium dioxide particles and the product dielectric particles (barium titanate particles, etc.) in the initial stage of the heat treatment process is suppressed, and it has uniform particle properties and crystallinity. It has been found that dielectric particles having a high thickness can be obtained. Based on this finding, the inventors have come up with the following invention.

上記課題を解決する本発明は、下記事項を要旨として含む。
(1)実質的に、75〜25モル%のチタン酸バリウム相と、25〜75モル%二酸化チタン相のみからなる複合酸化物粒子。
The present invention for solving the above-mentioned problems includes the following matters as a gist.
(1) Composite oxide particles substantially consisting of 75 to 25 mol% of a barium titanate phase and 25 to 75 mol% of a titanium dioxide phase.

(2)二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相が形成されてなる(1)に記載の複合酸化物粒子。 (2) The composite oxide particle according to (1), wherein a barium titanate phase is formed on the surface of the titanium dioxide particle.

(3)未反応のバリウム化合物およびチタンが過剰な異相の割合が1モル%以下である(1)または(2)に記載の複合酸化物粒子。 (3) The composite oxide particle according to (1) or (2), wherein the ratio of the unreacted barium compound and the excess phase in which titanium is excessive is 1 mol% or less.

本発明によれば、チタン酸バリウムの製造時における粒成長が抑制され、微粒であり均一な粒子性状を有し、結晶性の高いチタン酸バリウム粒子の前駆体物質として用いられる複合酸化物粒子が提供される。 According to the present invention, composite oxide particles used as a precursor material for barium titanate particles having high crystallinity, which are suppressed in grain growth during the production of barium titanate, have a fine particle and uniform particle properties, are provided. Provided.

何ら理論的に拘束されるものではないが、本発明者らは上記効果が下記の反応機構により奏されるものと考えている。 Although not theoretically constrained at all, the present inventors believe that the above-described effect is exhibited by the following reaction mechanism.

すなわち、まず、本願発明の複合酸化物粒子を得る際には、二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相を生成させること(以下、「第1熱処理工程」とよぶ)で、第1熱処理工程中の二酸化チタン粒子同士の接触が抑制される。この結果、二酸化チタン粒子の粒成長(ネッキング、粒結合)が抑制され、また反応の不均一性に起因する不純物的な中間物質(BaTiO)の生成も低減される。 That is, first, when obtaining the composite oxide particles of the present invention, by generating a barium titanate phase on the surface of the titanium dioxide particles (hereinafter referred to as “first heat treatment step”), Contact between the titanium dioxide particles is suppressed. As a result, the grain growth (necking, grain bonding) of the titanium dioxide particles is suppressed, and the generation of impurity intermediate substances (Ba 2 TiO 4 ) due to the heterogeneity of the reaction is also reduced.

続いて、上記複合酸化物粒子に、アルカリ土類イオン(バリウムイオン)や希土類イオン種を拡散させ、誘電体相(チタン酸バリウム相)をさらに拡大し、最終的には誘電体粒子(チタン酸バリウム粒子)を得る(以下、「第2熱処理工程」とよぶ)。この工程は比較的高温で行われる。この際に二酸化チタン粒子の表面にチタン酸バリウム相が形成されていない場合には、露出した二酸化チタン部位を介してネッキング、粒結合が発生し、不定形な粒成長が起こる場合がある。この場合、得られるチタン酸バリウム粒子も不定形化し、均一なチタン酸バリウム粒子が得られない。しかし、本発明では、二酸化チタン粒子の表面がチタン酸バリウム相により被覆されているため、二酸化チタン粒子の粒成長を起こすことがなく、バリウムイオン種の拡散が行われる。この結果、微粒で、均一な粒子性状を有するチタン酸バリウム粒子が得られる。 Subsequently, alkaline earth ions (barium ions) and rare earth ion species are diffused into the composite oxide particles to further expand the dielectric phase (barium titanate phase), and finally the dielectric particles (titanate). Barium particles) (hereinafter referred to as “second heat treatment step”). This step is performed at a relatively high temperature. At this time, if the barium titanate phase is not formed on the surface of the titanium dioxide particles, necking and grain bonding may occur through the exposed titanium dioxide sites, and irregular grain growth may occur. In this case, the obtained barium titanate particles are also made amorphous, and uniform barium titanate particles cannot be obtained. However, in the present invention, since the surface of the titanium dioxide particles is coated with the barium titanate phase, the barium ion species is diffused without causing grain growth of the titanium dioxide particles. As a result, fine barium titanate particles having uniform particle properties can be obtained.

また、本発明の複合酸化物粒子を用いて得られるチタン酸バリウム粒子は、微粒であることから、第2熱処理工程を経て所望の大きさまで粒成長させることができる。粒成長過程でさらに熱処理が行われる結果、結晶性の高いチタン酸バリウム粒子が得られる。 Moreover, since the barium titanate particles obtained using the composite oxide particles of the present invention are fine particles, they can be grown to a desired size through the second heat treatment step. As a result of further heat treatment during the grain growth process, barium titanate particles having high crystallinity are obtained.

以下、本発明を、その最良の形態を含めて、さらに具体的に説明する。以下の説明では、特に誘電体粒子としてチタン酸バリウムを製造する例をとり説明するが、本発明の製法は、(Ba,Sr)TiO、(Ba,Ca)TiO、(Ba,Sr)(Ti,Zr)O、(Ba,Ca)(Ti,Zr)O等のように、二酸化チタン粒子とバリウム化合物粒子とを含む混合粉末を熱処理する工程を有する各種の誘電体粒子の製法に適用できる。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically, including its best mode. In the following description, an example in which barium titanate is produced as a dielectric particle will be described. However, the production method of the present invention is (Ba, Sr) TiO 3 , (Ba, Ca) TiO 3 , (Ba, Sr). Manufacturing method of various dielectric particles having a step of heat-treating mixed powder containing titanium dioxide particles and barium compound particles such as (Ti, Zr) O 3 , (Ba, Ca) (Ti, Zr) O 3 Applicable to.

誘電体粒子製造の前駆体として好ましく用いられる、本発明の複合酸化物粒子は、実質的にチタン酸バリウム相と二酸化チタン相のみからなる。
複合酸化物粒子におけるチタン酸バリウム相の割合は、75〜25モル%、好ましくは75〜40モル%、さらに好ましくは75〜50モル%であり、二酸化チタン相の割合は、25〜75モル%、好ましくは25〜60モル%、さらに好ましくは25〜50モル%である。複合酸化物粒子は、実質的に上記の二相のみからなり、未反応のバリウム化合物相や、チタンが過剰な異相(BaTi、BaTi等)は実質的に含まれず、これら未反応相や異相の割合は1モル%以下である。
The composite oxide particle of the present invention, which is preferably used as a precursor for producing dielectric particles, is substantially composed of only a barium titanate phase and a titanium dioxide phase.
The proportion of the barium titanate phase in the composite oxide particles is 75 to 25 mol%, preferably 75 to 40 mol%, more preferably 75 to 50 mol%, and the proportion of the titanium dioxide phase is 25 to 75 mol%. , Preferably 25 to 60 mol%, more preferably 25 to 50 mol%. The composite oxide particles are substantially composed of only the two phases described above, and are substantially free of an unreacted barium compound phase and a hetero phase with excessive titanium (BaTi 2 O 5 , BaTi 4 O 9, etc.). The ratio of the unreacted phase and the heterogeneous phase is 1 mol% or less.

上記のようなチタン酸バリウム相は、その生成機構から、二酸化チタン粒子表面に被膜として形成されていると考えられる。二酸化チタン粒子は、その表面にチタン酸バリウム相が3nm以上の厚みで形成され、二酸化チタン相は露出されていないものと考えられる。 The barium titanate phase as described above is considered to be formed as a film on the surface of the titanium dioxide particles from the generation mechanism. The titanium dioxide particles are considered to have a barium titanate phase with a thickness of 3 nm or more on the surface, and the titanium dioxide phase is not exposed.

複合酸化物粒子におけるチタン酸バリウム相の割合が少なすぎる場合には、二酸化チタン粒子表面でのチタン酸バリウム相の割合が不充分になり、チタン酸バリウム相による二酸化チタン粒子表面の遮蔽効果が低下する。この結果、二酸化チタン粒子同士が接触した際に、二酸化チタン粒子同士が焼結し、不定形な粒成長を起こすことがある。 When the proportion of the barium titanate phase in the composite oxide particles is too small, the proportion of the barium titanate phase on the titanium dioxide particle surface becomes insufficient, and the shielding effect of the titanium dioxide particle surface by the barium titanate phase is reduced. To do. As a result, when the titanium dioxide particles come into contact with each other, the titanium dioxide particles may sinter and cause irregular grain growth.

チタン酸バリウム相の割合や平均厚みは、後述する第1熱処理工程における二酸化チタン粒子とバリウム化合物粒子との仕込み比を適宜に選択することで制御できる。すなわち、バリウム化合物の割合が大きいほど、チタン酸バリウム相の割合およびその平均厚みは増大する。 The ratio and average thickness of the barium titanate phase can be controlled by appropriately selecting the charging ratio of titanium dioxide particles and barium compound particles in the first heat treatment step described later. That is, as the proportion of the barium compound increases, the proportion of the barium titanate phase and its average thickness increase.

本発明の複合酸化物粒子において、所定のチタン酸バリウム相が生成していることは、複合酸化物粒子のX線回折分析および透過電子顕微鏡分析により確認できる。 The formation of a predetermined barium titanate phase in the composite oxide particles of the present invention can be confirmed by X-ray diffraction analysis and transmission electron microscope analysis of the composite oxide particles.

次に、上記の複合酸化物粒子の製造方法について説明する。
複合酸化物粒子は、所定の比率で、二酸化チタン粒子と、加熱分解によって酸化バリウムを生成するバリウム化合物粒子とを含む混合粉末(以下、「第1混合粉末」とよぶことがある)を、500℃以上900℃未満の温度にて熱処理(第1熱処理工程)して得られる。
Next, the manufacturing method of said composite oxide particle is demonstrated.
The composite oxide particles are a mixed powder containing titanium dioxide particles and barium compound particles that generate barium oxide by thermal decomposition at a predetermined ratio (hereinafter sometimes referred to as “first mixed powder”), 500 It is obtained by heat treatment (first heat treatment step) at a temperature not lower than 900 ° C and lower than 900 ° C.

原料として用いられる、二酸化チタン粒子は特に限定はされないが、そのBET比表面積は、好ましくは20m/g以上、さらに好ましくは25m/g以上、特に好ましくは30m/g以上である。反応性を向上し、微細なチタン酸バリウム粒子を得る観点から、二酸化チタン粒子のBET比表面積は高いほど、すなわち粒子の粒子径が小さいほど好ましいが、二酸化チタン粒子を過度に微粒化すると取り扱いが困難になることがある。したがって、生産性を向上する上では、20〜80m/g程度に留めておくことが好ましい。 The titanium dioxide particles used as a raw material are not particularly limited, but the BET specific surface area is preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 25 m 2 / g or more, and particularly preferably 30 m 2 / g or more. From the viewpoint of improving the reactivity and obtaining fine barium titanate particles, the higher the BET specific surface area of the titanium dioxide particles, that is, the smaller the particle diameter of the particles, the better. It can be difficult. Therefore, in order to improve productivity, it is preferable to keep it at about 20 to 80 m 2 / g.

本発明で使用する二酸化チタン粒子は、その製法も特に限定はされず、市販品を用いてもよく、また市販品を粉砕して得られるものであってもよい。特に、ルチル化が低く、微細な二酸化チタン微粒子が得られることから、四塩化チタンを原料とする気相法で得られる二酸化チタン粒子が好ましく用いられる。 The production method of the titanium dioxide particles used in the present invention is not particularly limited, and a commercially available product may be used, or a product obtained by pulverizing a commercially available product may be used. In particular, since the rutileization is low and fine titanium dioxide fine particles can be obtained, titanium dioxide particles obtained by a vapor phase method using titanium tetrachloride as a raw material are preferably used.

気相法による一般的な二酸化チタンの製造方法は公知であり、原料である四塩化チタンを酸素または水蒸気等の酸化性ガスを用いて、約600〜1200℃の反応条件下で酸化させると二酸化チタン微粒子が得られる。反応温度が高すぎる場合には、ルチル化率の高い二酸化チタン量が増大する傾向がある。したがって、反応は1000℃程度あるいはそれ以下で行うことが好ましい。 A general method for producing titanium dioxide by a vapor phase method is known, and when titanium tetrachloride as a raw material is oxidized using an oxidizing gas such as oxygen or water vapor under a reaction condition of about 600 to 1200 ° C., dioxide dioxide is obtained. Titanium fine particles are obtained. When the reaction temperature is too high, the amount of titanium dioxide having a high rutile ratio tends to increase. Therefore, the reaction is preferably performed at about 1000 ° C. or lower.

加熱分解によって酸化バリウムを生成するバリウム化合物としては、炭酸バリウム(BaCO)、水酸化バリウム(Ba(OH))などを用いることができ、また2種以上のバリウム化合物を併用してもよいが、入手の容易性などの点から特に炭酸バリウム粒子が好ましく用いられる。炭酸バリウム粒子は、特に限定はされず、公知の炭酸バリウム粒子が用いられる。しかしながら、固相反応を促進し、かつ微細なチタン酸バリウム粒子を得るためには、比較的粒径の小さな原料粒子を使用することが好ましい。したがって、原料として使用されるバリウム化合物粒子のBET比表面積は、好ましくは10m/g以上、さらに好ましくは10〜40m/gである。 As the barium compound that generates barium oxide by thermal decomposition, barium carbonate (BaCO 3 ), barium hydroxide (Ba (OH) 2 ), or the like can be used, and two or more barium compounds may be used in combination. However, barium carbonate particles are particularly preferably used from the viewpoint of easy availability. Barium carbonate particles are not particularly limited, and known barium carbonate particles are used. However, in order to promote the solid phase reaction and obtain fine barium titanate particles, it is preferable to use raw material particles having a relatively small particle size. Therefore, BET specific surface area of the barium compound particles used as a raw material is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 10 to 40 m 2 / g.

第1混合粉末における原料粉末の混合割合は、目的とする複合酸化物粒子の組成に合わせて設定され、チタン100モル%に対してバリウム25〜75モル%、好ましくは40〜75モル%、さらに好ましくは50〜75モル%となる比率で、二酸化チタンおよびバリウム化合物を混合する。 The mixing ratio of the raw material powder in the first mixed powder is set according to the composition of the target composite oxide particles, and is 25 to 75 mol%, preferably 40 to 75 mol%, and more preferably 40 to 75 mol% with respect to 100 mol% of titanium. Preferably, titanium dioxide and barium compound are mixed at a ratio of 50 to 75 mol%.

第1混合粉末の調製法は特に限定はされず、ボールミルを用いた湿式法などの常法を採用すればよい。得られた第1混合粉末を、乾燥後、所定条件で熱処理(第1熱処理工程)して複合酸化物粒子が得られる。 The method for preparing the first mixed powder is not particularly limited, and a conventional method such as a wet method using a ball mill may be adopted. The obtained first mixed powder is dried and then heat-treated under a predetermined condition (first heat treatment step) to obtain composite oxide particles.

第1熱処理工程では、前記混合粉末を熱処理し、二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相を生成させる。なお、第1熱処理工程に先立ち、脱バインダー工程を行っても良い。 In the first heat treatment step, the mixed powder is heat treated to generate a barium titanate phase on the surface of the titanium dioxide particles. Note that the binder removal step may be performed prior to the first heat treatment step.

第1熱処理工程における熱処理温度は、熱処理雰囲気などに応じ様々だが、第2熱処理工程の熱処理温度よりも低く、かつ二酸化チタン粒子とバリウム化合物との反応により、二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相が形成される温度であり、500℃以上900℃未満である。熱処理時間は、バリウム化合物がすべて反応し、チタン酸バリウムが生成するのに充分な時間である。熱処理雰囲気は特に限定はされず、大気雰囲気であってもよく、また窒素等のガス雰囲気あるいは減圧または真空中であってもよい。 The heat treatment temperature in the first heat treatment step varies depending on the heat treatment atmosphere and the like, but is lower than the heat treatment temperature in the second heat treatment step, and a barium titanate phase is formed on the surface of the titanium dioxide particles due to the reaction between the titanium dioxide particles and the barium compound. It is a temperature to be formed, and is 500 ° C or higher and lower than 900 ° C. The heat treatment time is sufficient for all the barium compounds to react and produce barium titanate. The heat treatment atmosphere is not particularly limited, and may be an air atmosphere, a gas atmosphere such as nitrogen, a reduced pressure, or a vacuum.

熱処理温度が高すぎる場合には、原料であるバリウム化合物粒子や二酸化チタン粒子が反応する前に粒成長してしまい、最終的に得られるチタン酸バリウム粒子を微細化するには限界がある。また、この場合には、チタンが過剰な異相(BaTi、BaTi等)が生成することがある。一方、熱処理温度が低すぎたり、あるいは熱処理時間が短すぎる場合には、バリウム化合物が残留し、所定のチタン酸バリウム相が生成しないおそれがある。 When the heat treatment temperature is too high, grain growth occurs before the barium compound particles and titanium dioxide particles as raw materials react, and there is a limit to miniaturizing the finally obtained barium titanate particles. In this case, a heterogeneous phase (BaTi 2 O 5 , BaTi 4 O 9, etc.) in which titanium is excessive may be generated. On the other hand, when the heat treatment temperature is too low or the heat treatment time is too short, the barium compound may remain and a predetermined barium titanate phase may not be generated.

第1熱処理工程を、通常の焼成炉を用いて行う場合には、好ましくは500〜900℃、さらに好ましくは500〜700℃、特に好ましくは600〜700℃にて行う。ここで、通常の焼成炉とは、たとえばバッチ炉のように、混合粉末を静止状態で焼成する炉をいう。昇温は、室温から行っても良く、また混合粉末を予熱した後に、上記の昇温操作を行っても良い。この場合の熱処理温度における保持時間は、0.5〜4時間、好ましくは0.5〜3時間である。 When performing a 1st heat processing process using a normal baking furnace, Preferably it is 500-900 degreeC, More preferably, it is 500-700 degreeC, Most preferably, it performs at 600-700 degreeC. Here, the normal firing furnace refers to a furnace for firing the mixed powder in a stationary state, such as a batch furnace. The temperature increase may be performed from room temperature, or after the mixed powder is preheated, the above temperature increase operation may be performed. In this case, the holding time at the heat treatment temperature is 0.5 to 4 hours, preferably 0.5 to 3 hours.

上記熱処理温度に至る昇温過程において、昇温速度は、1.5〜20℃/分程度が好ましい。昇温過程における雰囲気は特に限定はされず、大気雰囲気であってもよく、また窒素等のガス雰囲気あるいは減圧または真空中であってもよい。 In the temperature raising process up to the heat treatment temperature, the rate of temperature rise is preferably about 1.5 to 20 ° C./min. The atmosphere in the temperature raising process is not particularly limited, and may be an air atmosphere, a gas atmosphere such as nitrogen, a reduced pressure, or a vacuum.

また、第1熱処理工程を、粉体を流動焼成する焼成炉中でおこなってもよい。この場合、熱処理は、好ましくは500〜900℃、さらに好ましくは500〜700℃、特に好ましくは600〜700℃にて行う。ここで、粉体を流動焼成する焼成炉とは、たとえばロータリーキルンがあげられる。ロータリーキルンは、傾斜した加熱管であり、加熱管の中心軸を中心に回転する機構を有する。加熱管上部から投入された混合粉末は、管内を下方に移動する過程で昇温される。したがって、加熱管の温度および混合粉末の通過速度を制御することで、混合粉末の到達温度および昇温速度を適宜に制御できる。この場合の熱処理温度における保持時間は、0.1〜4時間、好ましくは0.2〜2時間である。 Further, the first heat treatment step may be performed in a firing furnace in which powder is fluidly fired. In this case, the heat treatment is preferably performed at 500 to 900 ° C, more preferably 500 to 700 ° C, particularly preferably 600 to 700 ° C. Here, examples of the firing furnace for fluidly firing the powder include a rotary kiln. The rotary kiln is an inclined heating tube and has a mechanism that rotates around the central axis of the heating tube. The mixed powder charged from the upper part of the heating tube is heated in the process of moving downward in the tube. Therefore, by controlling the temperature of the heating tube and the passing speed of the mixed powder, the ultimate temperature and the heating rate of the mixed powder can be appropriately controlled. In this case, the holding time at the heat treatment temperature is 0.1 to 4 hours, preferably 0.2 to 2 hours.

第1熱処理工程は、大気圧以下の減圧下、たとえば8×10Pa程度の圧力中で、450〜600℃、好ましくは450〜550℃にて行うこともできる。この場合の熱処理温度における保持時間は、0.5〜4時間、好ましくは0.5〜3時間である。減圧焼成によれば、低温で反応が行え、原料粒子の成長に対する反応速度を上げることができる。 The first heat treatment step can be performed at 450 to 600 ° C., preferably 450 to 550 ° C. under a reduced pressure of less than atmospheric pressure, for example, at a pressure of about 8 × 10 4 Pa. In this case, the holding time at the heat treatment temperature is 0.5 to 4 hours, preferably 0.5 to 3 hours. According to the reduced pressure firing, the reaction can be performed at a low temperature, and the reaction rate for the growth of the raw material particles can be increased.

上記のような第1熱処理工程により、本発明に係る複合酸化物粒子が得られる。この複合酸化物粒子は、上述したように誘電体粒子製造の前駆体として特に好ましく用いられる。本発明の複合酸化物粒子を用いて誘電体粒子を製造する際には、上記複合酸化物粒子に、所定の追加成分を添加し、混合粉末全体の組成を目的とする誘電体粒子とほぼ等しくし、後述する第2熱処理工程を行う。 The composite oxide particles according to the present invention are obtained by the first heat treatment step as described above. As described above, this composite oxide particle is particularly preferably used as a precursor for producing dielectric particles. When producing dielectric particles using the composite oxide particles of the present invention, a predetermined additional component is added to the composite oxide particles, and the composition of the entire mixed powder is almost equal to the intended dielectric particles. Then, a second heat treatment step described later is performed.

複合酸化物粒子に添加される追加成分は、目的とする誘電体粒子の組成に応じ様々であるが、一般的には、アルカリ土類化合物および/または希土類化合物である。 The additional component added to the composite oxide particles varies depending on the composition of the target dielectric particles, but is generally an alkaline earth compound and / or a rare earth compound.

たとえば、チタン酸バリウム(BaTiO)を製造する場合には、バリウム化合物を添加すれば良い。なお、通常の一段階の焼成により安定的に得られるチタン酸バリウムにおけるBa/Tiのモル比は0.990〜1.010程度であるが、本発明の製法によれば、0.985〜1.015の範囲でチタン酸バリウムが得られるという予想外の効果が奏される。 For example, when producing barium titanate (BaTiO 3 ), a barium compound may be added. The molar ratio of Ba / Ti in barium titanate that is stably obtained by ordinary one-step firing is about 0.990 to 1.010, but according to the production method of the present invention, 0.985 to 1 An unexpected effect is obtained that barium titanate is obtained in the range of .015.

また、(Ba,Sr)TiO、(Ba,Ca)TiOを製造する際には、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等を所定量添加する。さらに、(Ba,Sr)(Ti,Zr)O、(Ba,Ca)(Ti,Zr)O等を合成する場合には、上記に加え、ZrO等のジルコニウム源となる化合物を添加する。 Moreover, when manufacturing (Ba, Sr) TiO 3 and (Ba, Ca) TiO 3 , a predetermined amount of barium carbonate, strontium carbonate, calcium carbonate, or the like is added. Further, in the case of synthesizing (Ba, Sr) (Ti, Zr) O 3 , (Ba, Ca) (Ti, Zr) O 3, etc., in addition to the above, a compound serving as a zirconium source such as ZrO 2 is added. To do.

また、最終的に得られる誘電体に種々の特性を付与するため、希土類源となる希土類化合物を添加してもよい。希土類化合物は、特に限定はされず、種々の希土類酸化物(Re)であってもよい。何ら制限されるものでは、希土類酸化物としては、Y、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmまたはYbの各元素の酸化物が例示できる。 Further, in order to impart various characteristics to the finally obtained dielectric, a rare earth compound serving as a rare earth source may be added. The rare earth compound is not particularly limited, and may be various rare earth oxides (Re 2 O 3 ). As a rare earth oxide, an oxide of each element of Y, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, or Yb can be exemplified.

複合酸化物粒子に上記のような追加成分を添加し、前記第1混合粉末と同様の手法で混合することで、第2混合粉末を準備し、第2熱処理工程を行う。
第2熱処理工程における熱処理温度は、850〜1000℃、好ましくは850〜950℃である。上記のように、第1熱処理工程によりチタン酸バリウム相を有する複合酸化物粒子を形成した後に、第2熱処理工程を行うため、1000℃あるいはそれ以下の低温であっても正方晶性が良好であり、結晶性が高く、粒子性状の均一なチタン酸バリウムの微粒子が得られる。また熱処理時間は、複合酸化物粒子と追加成分との固相反応が実質的に完結するのに充分な時間であり、一般的には上記熱処理温度における保持時間は、0.5〜4時間、好ましくは0.5〜2時間である。熱処理中の雰囲気は特に限定はされず、大気雰囲気であってもよく、また窒素等のガス雰囲気あるいは減圧または真空中であってもよい。熱処理温度が低すぎたり、あるいは熱処理時間が短すぎる場合には、均質なチタン酸バリウム粒子が得られないおそれがある。
An additional component as described above is added to the composite oxide particles and mixed in the same manner as the first mixed powder, thereby preparing a second mixed powder and performing a second heat treatment step.
The heat treatment temperature in the second heat treatment step is 850 to 1000 ° C, preferably 850 to 950 ° C. As described above, since the second heat treatment step is performed after the composite oxide particles having the barium titanate phase are formed by the first heat treatment step, the tetragonal crystallinity is good even at a low temperature of 1000 ° C. or lower. In addition, fine particles of barium titanate having high crystallinity and uniform particle properties can be obtained. The heat treatment time is a time sufficient for the solid phase reaction between the composite oxide particles and the additional component to be substantially completed. Generally, the holding time at the heat treatment temperature is 0.5 to 4 hours, Preferably it is 0.5 to 2 hours. The atmosphere during the heat treatment is not particularly limited, and may be an air atmosphere, a gas atmosphere such as nitrogen, a reduced pressure, or a vacuum. If the heat treatment temperature is too low or the heat treatment time is too short, there is a possibility that homogeneous barium titanate particles cannot be obtained.

上記熱処理温度に至る昇温過程において、昇温速度は、1.5〜20℃/分程度が好ましい。昇温過程における雰囲気も特に限定はされず、大気雰囲気であってもよく、また窒素等のガス雰囲気あるいは減圧または真空中であってもよい。 In the temperature raising process up to the heat treatment temperature, the rate of temperature rise is preferably about 1.5 to 20 ° C./min. The atmosphere in the temperature raising process is not particularly limited, and may be an air atmosphere, a gas atmosphere such as nitrogen, or a reduced pressure or vacuum.

第2熱処理工程は、バッチ炉などの一般的な電気炉を用いて行っても良く、また多量の混合粉末を連続して熱処理する場合には、ロータリーキルンを用いても良い。 The second heat treatment step may be performed using a general electric furnace such as a batch furnace, and a rotary kiln may be used when a large amount of mixed powder is continuously heat-treated.

第2熱処理工程により、第1熱処理工程で形成された複合酸化物粒子のチタン酸バリウム相を介して追加成分(バリウムイオン種等)が拡散し、熱処理の初期段階では粒径の小さな誘電体粒子(チタン酸バリウム粒子)が得られる。この微細誘電体粒子は、熱処理を継続することで粒成長する。したがって、第2熱処理工程における熱処理時間を適宜に設定することで、所望の粒径の誘電体粒子を簡便に得ることができる。特に本発明の複合酸化物粒子を用いることで、粒子性状の均一な誘電体粒子が得られるため、その粒子成長を行っても、異常な粒成長が抑制される。熱処理後、降温して誘電体粒子を得る。この際の降温速度は、特に限定されず、安全性などの観点から3〜100℃/分程度とすればよい。 Due to the second heat treatment step, additional components (barium ion species, etc.) diffuse through the barium titanate phase of the composite oxide particles formed in the first heat treatment step, and the dielectric particles have a small particle size at the initial stage of the heat treatment. (Barium titanate particles) are obtained. The fine dielectric particles grow by continuing the heat treatment. Therefore, dielectric particles having a desired particle size can be easily obtained by appropriately setting the heat treatment time in the second heat treatment step. In particular, by using the composite oxide particles of the present invention, dielectric particles having uniform particle properties can be obtained, so that abnormal grain growth is suppressed even when the particles are grown. After the heat treatment, the temperature is lowered to obtain dielectric particles. The temperature lowering rate at this time is not particularly limited, and may be about 3 to 100 ° C./min from the viewpoint of safety.

本発明の複合酸化物粒子を用いることで、誘電体粒子の製造時における粒成長が抑制され、特に熱処理の初期段階では、結晶性が高く、粒子性状の均一な誘電体粒子、典型的にはチタン酸バリウムの微粒子が得られる。 By using the composite oxide particles of the present invention, grain growth during the production of dielectric particles is suppressed, and particularly in the initial stage of heat treatment, dielectric particles having high crystallinity and uniform particle properties, typically Fine particles of barium titanate are obtained.

得られるチタン酸バリウム粒子において、正方晶性の指標となるc/aは、X線回折分析により求められ、好ましくは1.008以上、さらに好ましくは1.009以上である。 In the obtained barium titanate particles, c / a serving as a tetragonal index is determined by X-ray diffraction analysis, and is preferably 1.008 or more, more preferably 1.009 or more.

また、粒子性状は、粒径をX線回折分析や走査型電子顕微鏡により求め、粒径のバラツキを算出することで評価できる。粒径のバラツキは、たとえば平均粒径と粒径の標準偏差から確認できる。また、BET法による比表面積からも粒子性状を確認できる。 The particle property can be evaluated by obtaining the particle size by X-ray diffraction analysis or a scanning electron microscope and calculating the variation in particle size. The variation in particle diameter can be confirmed from, for example, the average particle diameter and the standard deviation of the particle diameter. The particle properties can also be confirmed from the specific surface area by the BET method.

さらに得られるチタン酸バリウム粉末には、未反応の追加成分や、チタンが過剰な異相(BaTi、BaTi等)は実質的に含まれず、極めて均一性が高い。 Further, the obtained barium titanate powder is substantially free of unreacted additional components and heterogeneous phases containing excessive titanium (BaTi 2 O 5 , BaTi 4 O 9, etc.), and has extremely high uniformity.

得られる誘電体粒子(チタン酸バリウム粒子)は、必要に応じ粉砕され、その後、誘電体セラミックスの製造原料や、電極層を形成するためのペーストに添加される共材として用いられる。誘電体セラミックスの製造には、各種公知の手法を、特に制限されることなく採用できる。たとえば、誘電体セラミックスの製造に用いられる副成分は、目標とする誘電特性に合わせて適宜に選択することができる。また、ペースト、グリーンシートの調製、電極層の形成、グリーン体の焼結についても、適宜に公知手法に準じて行えばよい。 The obtained dielectric particles (barium titanate particles) are pulverized as necessary, and then used as a co-material added to a raw material for manufacturing dielectric ceramics and a paste for forming an electrode layer. Various known methods can be employed without particular limitation for the production of dielectric ceramics. For example, the subcomponents used for the production of dielectric ceramics can be appropriately selected according to the target dielectric characteristics. Moreover, the preparation of the paste, the green sheet, the formation of the electrode layer, and the sintering of the green body may be appropriately performed according to known methods.

以上、本発明の複合酸化物粒子の使用態様について、誘電体粒子としてチタン酸バリウムを製造する例をとり説明したが、上記製法は、二酸化チタン粒子とバリウム化合物粒子とを含む混合粉末を熱処理する工程を有する各種の誘電体粒子の製法に適用できる。たとえば、(Ba,Sr)TiO、(Ba,Ca)TiO、(Ba,Sr)(Ti,Zr)O、(Ba,Ca)(Ti,Zr)O等を合成する場合には、上記の固相反応時に、Sr源、Ca源、Zr源となる化合物を添加するか、またはチタン酸バリウムを合成した後に、さらにSr源、Ca源、Zr源となる化合物を添加し、熱処理(焼成)すればよい。 As mentioned above, although the example which manufactures barium titanate as a dielectric particle was demonstrated about the usage aspect of the composite oxide particle of this invention, the said manufacturing method heat-processes the mixed powder containing a titanium dioxide particle and a barium compound particle. The present invention can be applied to various dielectric particle manufacturing methods having a process. For example, when synthesizing (Ba, Sr) TiO 3 , (Ba, Ca) TiO 3 , (Ba, Sr) (Ti, Zr) O 3 , (Ba, Ca) (Ti, Zr) O 3, etc. In the above solid-phase reaction, a compound that becomes a Sr source, a Ca source, and a Zr source is added, or a compound that becomes a Sr source, a Ca source, and a Zr source is further added after the synthesis of barium titanate, and heat treatment is performed. (Baking) may be performed.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

出発原料として、BET比表面積が31m/gの二酸化チタン粉末および26m/gの炭酸バリウム粉末を用いた。 As starting materials, titanium dioxide powder having a BET specific surface area of 31 m 2 / g and barium carbonate powder having 26 m 2 / g were used.

(比較例1および実施例1、2)
[第1混合粉末の調製]
上記炭酸バリウム粒子と、二酸化チタン粒子とをBaCO/TiO(モル比)が60/100となるように秤量し、ジルコニア(ZrO)メディアを用いた容量500ccのポリポットにより24時間湿式混合し、その後、乾燥機により乾燥して、混合粉末を得た。湿式混合は、スラリー濃度を20重量%とした。
(Comparative Example 1 and Examples 1 and 2)
[Preparation of first mixed powder]
The barium carbonate particles and titanium dioxide particles are weighed so that BaCO 3 / TiO 2 (molar ratio) is 60/100, and wet-mixed for 24 hours in a 500 cc polypot using zirconia (ZrO 2 ) media. Then, it dried with the dryer and obtained mixed powder. In the wet mixing, the slurry concentration was 20% by weight.

[第1熱処理工程]
電気炉(バッチ炉)により、昇温速度3.3℃/分(200℃/時間)にて、室温から表1に示す第1熱処理温度(T)まで第1混合粉末を昇温した。その後、熱処理温度にて2時間保持し、3.3℃/分(200℃/時間)で降温した。
[First heat treatment step]
In the electric furnace (batch furnace), the first mixed powder was heated from room temperature to the first heat treatment temperature (T 0 ) shown in Table 1 at a heating rate of 3.3 ° C./min (200 ° C./hour). Thereafter, the temperature was maintained at the heat treatment temperature for 2 hours, and the temperature was decreased at 3.3 ° C./min (200 ° C./hour).

なお、実施例1では、減圧下(8×10Pa)にて、第1熱処理温度(T=500℃)で熱処理を行い、実施例2では、大気圧雰囲気にて、第1熱処理温度(T=550℃)で熱処理を行い、比較例1では、大気圧雰囲気にて、第1熱処理温度(T=450℃)で熱処理を行った。 In Example 1, heat treatment is performed at a first heat treatment temperature (T 0 = 500 ° C.) under reduced pressure (8 × 10 4 Pa). In Example 2, the first heat treatment temperature is obtained in an atmospheric pressure atmosphere. Heat treatment was performed at (T 0 = 550 ° C.), and in Comparative Example 1, heat treatment was performed at the first heat treatment temperature (T 0 = 450 ° C.) in an atmospheric pressure atmosphere.

第1熱処理工程における生成物の粒子X線回折分析を行い、チタン酸バリウム生成量および原料粉末の残留量を測定した。測定は、下記の条件で行った。結果を表1に示す。 Particle X-ray diffraction analysis of the product in the first heat treatment step was performed, and the amount of barium titanate produced and the amount of residual raw material powder were measured. The measurement was performed under the following conditions. The results are shown in Table 1.

(粒子X線回折分析)
BRUKER AXS社製、全自動多目的X線回折装置 D8 ADVANCEを用いて、Cu−Kα、40kV、40mA、2θ:20〜120degで測定し、1次元高速検出器LynxEye、発散スリット0.5deg、散乱スリット0.5degを用いた。また、スキャン:0.01〜0.02deg、スキャンスピード:0.3〜0.8s/divでスキャンした。解析には、Rietvelt解析ソフト(Topas(BrukerAXS社製))を用い、チタン酸バリウムおよび未反応の原料粉末の重量濃度を算出した。
(Particle X-ray diffraction analysis)
Measured with Cu-Kα, 40 kV, 40 mA, 2θ: 20-120 deg using a fully automatic multipurpose X-ray diffractometer D8 ADVANCE manufactured by BRUKER AXS, one-dimensional high-speed detector LynxEye, divergence slit 0.5 deg, scattering slit 0.5 deg was used. Further, scanning was performed at a scan rate of 0.01 to 0.02 deg and a scan speed of 0.3 to 0.8 s / div. For the analysis, Rietvelt analysis software (Topas (manufactured by Bruker AXS)) was used to calculate the weight concentration of barium titanate and unreacted raw material powder.

(実施例3〜6、比較例2、3)
第1混合粉末の組成[BaCO/TiO(モル比)]および第1熱処理温度(T)を表1に記載のように変更した以外は、実施例2と同様にして大気圧雰囲気下で熱処理を行った。第1熱処理工程における生成物の粒子X線回折分析を行い、チタン酸バリウム生成量および原料粉末の残留量を測定した。結果を表1に示す。

Figure 0005354213
(Examples 3 to 6, Comparative Examples 2 and 3)
In the same manner as in Example 2 except that the composition [BaCO 3 / TiO 2 (molar ratio)] and the first heat treatment temperature (T 0 ) of the first mixed powder were changed as shown in Table 1, in an atmospheric pressure atmosphere A heat treatment was performed. Particle X-ray diffraction analysis of the product in the first heat treatment step was performed, and the amount of barium titanate produced and the amount of residual raw material powder were measured. The results are shown in Table 1.
Figure 0005354213

また、実施例4および比較例3で得られた複合酸化物粒子のX線回折パターンを図1に示す。上記より、第1熱処理温度が450では反応が不完全であり、多量の未反応原料粉末が残留することが分かる。また、第1熱処理温度が900℃以上では、チタンが過剰な異相が生成することがわかる。 Moreover, the X-ray diffraction pattern of the composite oxide particles obtained in Example 4 and Comparative Example 3 is shown in FIG. From the above, it can be seen that when the first heat treatment temperature is 450, the reaction is incomplete and a large amount of unreacted raw material powder remains. It can also be seen that when the first heat treatment temperature is 900 ° C. or higher, a heterogeneous phase in which titanium is excessive is generated.

(実施例4−1〜4−6)
[第2混合粉末の調製]
実施例4で得られた複合酸化物粒子に、さらに炭酸バリウム粒子を表2に示すBa/Ti比となるように添加し、実施例1と同様にして混合し、第2混合粉末を調製した。
(Examples 4-1 to 4-6)
[Preparation of second mixed powder]
Barium carbonate particles were further added to the composite oxide particles obtained in Example 4 so as to have a Ba / Ti ratio shown in Table 2, and mixed in the same manner as in Example 1 to prepare a second mixed powder. .

[第2熱処理工程]
電気炉(バッチ炉)により、昇温速度3.3℃/分(200℃/時間)にて、室温から表2に示す第2熱処理温度(T)まで第2混合粉末を昇温した。その後、大気圧雰囲気中で熱処理温度にて2時間保持し、3.3℃/分(200℃/時間)で降温した。
[Second heat treatment step]
In the electric furnace (batch furnace), the second mixed powder was heated from room temperature to the second heat treatment temperature (T 1 ) shown in Table 2 at a temperature rising rate of 3.3 ° C./min (200 ° C./hour). Then, it hold | maintained at the heat processing temperature in atmospheric pressure atmosphere for 2 hours, and fell at 3.3 degreeC / min (200 degreeC / hour).

得られたチタン酸バリウム粒子について、BET法により比表面積を測定し、またX線回折分析を行い、正方晶性の指標となるc/a値を求め、また異相の有無を確認し、さらに、結晶粒径を求め、粒径のバラツキを評価した。結果を表2に示す。 About the obtained barium titanate particles, the specific surface area is measured by the BET method, and X-ray diffraction analysis is performed to obtain a c / a value that is an index of tetragonality, and the presence or absence of a heterogeneous phase is confirmed. The crystal grain size was determined and the variation in grain size was evaluated. The results are shown in Table 2.

(比表面積)
NOVA2200(高速比表面積計)を用い、紛量1g、窒素ガス、1点法 脱気条件300℃で15分保持の条件で測定した。
(Specific surface area)
Using NOVA2200 (high-speed specific surface area meter), the measurement was performed under the conditions of a powder amount of 1 g, nitrogen gas, one-point method, deaeration condition of 300 ° C. and 15 minutes holding.

(粒子X線回折分析)
得られたチタン酸バリウム粉末のX線回折分析によりa軸とc軸を求め、正方晶性の指標であるc/a比および結晶粒径を求めた。また、解析ソフトより求めた炭酸バリウムの定量値より、1重量%以上を炭酸バリウムの異相とした。
(Particle X-ray diffraction analysis)
The a-axis and c-axis were determined by X-ray diffraction analysis of the obtained barium titanate powder, and the c / a ratio and crystal grain size, which are tetragonal indices, were determined. Further, from the quantitative value of barium carbonate obtained from the analysis software, 1% by weight or more was regarded as a different phase of barium carbonate.

具体的には、BRUKER AXS社製、全自動多目的X線回折装置 D8 ADVANCEを用いて、Cu−Kα、40kV、40mA、2θ:20〜120degで測定し、1次元高速検出器LynxEye、発散スリット0.5deg、散乱スリット0.5degを用いた。解析には、Rietvelt解析ソフト(Topas(BrukerAXS社製))を用いた。 Specifically, using a fully automatic multi-purpose X-ray diffractometer D8 ADVANCE manufactured by BRUKER AXS, measurement is performed with Cu-Kα, 40 kV, 40 mA, 2θ: 20 to 120 deg, a one-dimensional high-speed detector LynxEye, and a diverging slit 0 0.5 deg and a scattering slit of 0.5 deg were used. For the analysis, Rietvelt analysis software (Topas (manufactured by Bruker AXS)) was used.

粒子径のバラツキは、粉末の電子顕微鏡観察(SEM)で評価し、「A」はCV値が25%以下、「B」はCV値が25%超30%以下、「C」はCV値が31%超を示す。 The particle size variation is evaluated by electron microscope observation (SEM) of the powder. “A” has a CV value of 25% or less, “B” has a CV value of more than 25% and 30% or less, and “C” has a CV value of 25% or less. More than 31%.

なお、CV値は、SEM像から200個以上の粒子について粒子径を測定し、平均値および標準偏差から、CV(%)=(標準偏差/平均値)×100として求めた。 The CV value was determined as CV (%) = (standard deviation / average value) × 100 from the average value and standard deviation by measuring the particle diameter of 200 or more particles from the SEM image.

また、粒子径のバラツキが少なく、正方晶が良好であり、異相の無いチタン酸バリウム粉末については、「良好」と評価した。 Further, the barium titanate powder having little variation in particle diameter, good tetragonal crystal, and no heterogeneous phase was evaluated as “good”.

(比較例4〜7)
[混合粉末の調製]
炭酸バリウム粒子と、二酸化チタン粒子とをBaCO/TiO(モル比)が表2に記載の比率となるように秤量し、ジルコニア(ZrO)メディアを用いた容量50リットルのボールミルにより72時間湿式混合し、その後、スプレードライにより乾燥して、混合粉末を得た。湿式混合は、スラリー濃度を40重量%とし、ポリカルボン酸塩系の分散剤を0.5重量%添加する条件で行った。
(Comparative Examples 4-7)
[Preparation of mixed powder]
Barium carbonate particles and titanium dioxide particles were weighed so that BaCO 3 / TiO 2 (molar ratio) was in the ratio shown in Table 2, and 72 hours by a ball mill with a capacity of 50 liters using zirconia (ZrO 2 ) media. Wet mixing was performed, and then drying was performed by spray drying to obtain a mixed powder. The wet mixing was performed under the condition that the slurry concentration was 40% by weight and 0.5% by weight of a polycarboxylate-based dispersant was added.

[熱処理工程]
電気炉(バッチ炉)により、昇温速度3.3℃/分(200℃/時間)にて、室温から表2に示す熱処理温度(T)まで混合粉末を昇温した。その後、熱処理温度にて2時間保持し、3.3℃/分(200℃/時間)で降温した。結果を表2に示す。

Figure 0005354213
[Heat treatment process]
Using an electric furnace (batch furnace), the mixed powder was heated from room temperature to the heat treatment temperature (T 1 ) shown in Table 2 at a heating rate of 3.3 ° C./min (200 ° C./hour). Thereafter, the temperature was maintained at the heat treatment temperature for 2 hours, and the temperature was decreased at 3.3 ° C./min (200 ° C./hour). The results are shown in Table 2.
Figure 0005354213

さらに、実施例4−3および比較例4で得られたチタン酸バリウム粉末の走査型電子顕微鏡写真(SEM像)を図2に示す。
上記より、本発明の複合酸化物粒子をチタン酸バリウム粉末製造の前駆体として使用することで、粒子径のバラツキが少なく、正方晶が良好であり、異相の無いチタン酸バリウム粉末得られることがわかった。
Furthermore, the scanning electron micrograph (SEM image) of the barium titanate powder obtained in Example 4-3 and Comparative Example 4 is shown in FIG.
From the above, by using the composite oxide particles of the present invention as a precursor for the production of barium titanate powder, it is possible to obtain a barium titanate powder with little variation in particle diameter, good tetragonal crystal, and no heterogeneous phase. all right.

実施例4および比較例3で得られた複合酸化物粒子のX線回折パターンを示す。The X-ray diffraction pattern of the composite oxide particles obtained in Example 4 and Comparative Example 3 is shown. 実施例4−3および比較例4で得られたチタン酸バリウム粉末の走査型電子顕微鏡写真(SEM像)を示す。The scanning electron micrograph (SEM image) of the barium titanate powder obtained in Example 4-3 and Comparative Example 4 is shown.

Claims (2)

実質的に、75〜25モル%のチタン酸バリウム相と、25〜75モル%二酸化チタン相のみからなり、二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相が形成されてなる複合酸化物粒子。 Substantially, and 75 to 25 mol% of barium titanate phase, 25 to 75 mole% of the Ri Do from titanium dioxide phase alone, the composite oxide particles ing is barium titanate phase is formed on the titanium dioxide particle surface. 未反応のバリウム化合物およびチタンが過剰な異相の割合が1モル%以下である請求項1に記載の複合酸化物粒子。 2. The composite oxide particle according to claim 1, wherein the proportion of the unreacted barium compound and the excess phase in which titanium is excessive is 1 mol% or less.
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