JPH0688789B2 - Method for producing lead zirconate fine particles - Google Patents

Method for producing lead zirconate fine particles

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JPH0688789B2
JPH0688789B2 JP5770086A JP5770086A JPH0688789B2 JP H0688789 B2 JPH0688789 B2 JP H0688789B2 JP 5770086 A JP5770086 A JP 5770086A JP 5770086 A JP5770086 A JP 5770086A JP H0688789 B2 JPH0688789 B2 JP H0688789B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンデンサ、電歪材料等の電子部品等に用い
られる反強誘電体材料であるジルコニウム酸鉛微粒子の
製造方法に関するものであり、特に結晶系が立方晶系で
あるキュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子の製造方法
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing fine particles of lead zirconate, which is an antiferroelectric material used for electronic parts such as capacitors and electrostrictive materials. In particular, the present invention relates to a method for producing cubic phase lead zirconate fine particles having a cubic crystal system.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は反強誘電体材料であるジルコニウム酸鉛微粒子
を合成するにあたり、ジルコニウム化合物の加水分解生
成物もしくは水溶性ジルコニウム塩と水溶性鉛化合物と
を、強アルカリ水溶液中で加熱反応させることにより、
粒子サイズが微小かつ均一で、しかも結晶系が立方晶系
のキュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子を湿式合成し
得るようにしたものである。
The present invention, when synthesizing fine particles of lead zirconate which is an antiferroelectric material, a hydrolysis product of a zirconium compound or a water-soluble zirconium salt and a water-soluble lead compound are heated and reacted in a strong alkaline aqueous solution,
The present invention is intended to enable wet synthesis of cubic phase lead zirconate fine particles having a fine and uniform particle size and a cubic crystal system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、セラミックス材料は、電子材料等の機能性材料と
しての進歩が著く、出発原料がその後の成形、焼結性及
び最終製品の特性に著しく影響を与えると言われてお
り、上記原料粉体の合成法及びその特性が重要になって
きている。特に粒子径が小さくかつ均一な強誘電体材料
が要望されている。
In recent years, ceramic materials have made remarkable progress as functional materials such as electronic materials, and it is said that the starting material significantly affects the subsequent molding, sinterability and properties of the final product. The method of synthesis and its properties have become important. In particular, a ferroelectric material having a small particle size and a uniform size is desired.

例えば、多層セラミックコンデンサにおいては、大容量
化とともに小型・軽量化を図るために、セラミック層の
厚みを薄くすることが必要で、原料である強誘電体材料
の微粒子化が重要な課題となっている。また、この微粒
子化は電歪材料、圧電材料、透明セラミックス材料等の
原料としても焼結性や温度特性を改善する上で強く期待
されている。さらに、コンデンサの耐圧の点からは、焼
結段階での異常粒成長や不均一粒子の生成は好ましくな
く、均一微粒子の合成法の開発が急務となっている。
For example, in a multilayer ceramic capacitor, it is necessary to reduce the thickness of the ceramic layer in order to increase the capacity and reduce the size and weight, and it is an important issue to make the ferroelectric material, which is the raw material, into fine particles. There is. Further, it is strongly expected that the atomization as a raw material for electrostrictive materials, piezoelectric materials, transparent ceramic materials and the like will improve sinterability and temperature characteristics. Further, from the viewpoint of the withstand voltage of the capacitor, abnormal grain growth and generation of non-uniform particles in the sintering stage are not preferable, and development of a method for synthesizing uniform fine particles is urgently required.

一方、この種の反強誘電体材料としては、数々の優れた
特性を有するジルコニウム酸鉛(PbZrO3)が注目を集め
ている。
On the other hand, as an antiferroelectric material of this kind, lead zirconate (PbZrO 3 ) having various excellent properties has been attracting attention.

従来、上記ジルコニウム酸鉛(PbZrO3)微粒子は、例え
ば、炭酸鉛(PbCO3)又は酸化鉛(PbO)と酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)とを混合してボールミル中で粉砕混合し、
1200℃の高温度で仮焼成し、さらに均一になるまでボー
ルミル等で再度粉砕して、篩分けし、本焼成を行うとい
う、いわゆる固相反応法が知られており、この方法で得
られたジルコニウム酸鉛微粒子の結晶系は、斜方晶系
(オルソロンビック相)である。
Conventionally, the lead zirconate (PbZrO 3 ) fine particles are, for example, lead carbonate (PbCO 3 ) or lead oxide (PbO) and zirconium oxide (ZrO 2 ) are mixed and pulverized and mixed in a ball mill,
A so-called solid-phase reaction method is known in which calcination is performed at a high temperature of 1200 ° C., pulverization is performed again with a ball mill or the like until uniform, sieving is performed, and main calcination is performed. The crystal system of the lead zirconate fine particles is an orthorhombic system (orthorombic phase).

ところで、このような方法によりジルコニウム酸鉛微粒
子を合成する際には、PbOの蒸発が大きな問題となる。
すなわち、上記仮焼成時の温度が高い程、PbOの蒸発量
が指数関数的に多くなり、得られるジルコニウム酸鉛微
粒子の組成が変わってしまい、またミクロ的には1個の
粒子内でも組成むらが生じる虞れがある。したがって、
これを回避するために、PbO雰囲気中で焼成を行う等、
熱処理時にかなり厳密な制御をする必要がある。あるい
は、PbOの蒸発を抑えるために、仮焼成の温度を下げ、
しかる後に本焼成を行うことも考えられるが、この場合
には、上記仮焼成終了時に未反応のPbOが相当量残留し
ており、この未反応のPbOが上記本焼成の段階で気化し
てしまう虞れもあり、ここでも雰囲気コントロールの必
要がある。
By the way, when synthesizing lead zirconate fine particles by such a method, evaporation of PbO becomes a big problem.
That is, the higher the temperature during the calcination, the more the amount of PbO vaporized exponentially increases, and the composition of the lead zirconate fine particles to be obtained changes, and the composition unevenness is microscopically within one particle. May occur. Therefore,
In order to avoid this, firing in a PbO atmosphere, etc.
It is necessary to perform fairly strict control during heat treatment. Alternatively, in order to suppress the evaporation of PbO, lower the temperature of calcination,
Although it is possible to carry out the main calcination after that, in this case, a considerable amount of unreacted PbO remains at the end of the calcination, and the unreacted PbO is vaporized in the stage of the main calcination. There is fear, and it is necessary to control the atmosphere here as well.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このように、従来の固相反応法で得られるジルコニウム
酸鉛微粒子は、ボールミルで粉砕するため微粒子の粒度
分布が悪い上に、粗大粒子の混入は避けられず、さら
に、粉砕に長時間を要するため不純物である金属酸化物
等が混入してしまい純度の高いジルコニウム酸鉛微粒子
を得ることが困難であった。
As described above, the lead zirconate fine particles obtained by the conventional solid-phase reaction method have a poor particle size distribution because they are pulverized by a ball mill, and in addition coarse particles cannot be avoided, and further, it takes a long time to pulverize. For this reason, it is difficult to obtain fine lead zirconate fine particles because impurities such as metal oxides are mixed.

そこで、本発明は上述の実情に鑑みて提案されたもので
あって、粒子サイズが微小であって、しかも粒度分布が
均一で、かつ不純物の混入がないジルコニウム酸鉛微粒
子の製造方法を提供することを目的とする。特に、一般
にジルコニウム酸鉛は、オルソロンビック相として広く
認知されているが、本発明は、合成条件を選定すること
によりキュービック相のジルコニウム酸鉛を生成する合
成方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and provides a method for producing lead zirconate fine particles having a fine particle size, a uniform particle size distribution, and no impurities mixed therein. The purpose is to In particular, lead zirconate is generally widely recognized as an orthorhombic phase, but an object of the present invention is to provide a synthetic method for producing lead zirconate in a cubic phase by selecting synthetic conditions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は、粒度分布が均一微細で、純度の高いジル
コニウム酸鉛微粒子を、湿式合成することが可能な合成
法を開発せんものと長期に亘り鋭意研究の結果、pH値、
Pb/Zrモル比、反応温度を所定の値に設定して湿式合成
を行うことにより、キュービック相のジルコニウム酸鉛
が単相で得られ、しかもその粒度分布が均一微細である
ことを見出した。
The present inventors have developed a synthetic method capable of wet-synthesizing lead zirconate fine particles having a uniform fine particle size distribution and high purity, as a result of extensive research over a long period of time, pH value,
It was found that the cubic phase of lead zirconate was obtained as a single phase and the particle size distribution was uniform and fine by performing the wet synthesis with the Pb / Zr molar ratio and the reaction temperature set to predetermined values.

本発明は、このような知見に基づいて完成されたもので
あって、ジルコニウム化合物の加水分解生成物もしくは
水溶性ジルコニウム塩と水溶性鉛化合物とを強アルカリ
水溶液中で加熱反応させキュービック相ジルコニウム酸
鉛微粒子を生成することを特徴とするものである。
The present invention has been completed based on such findings, and a hydrolysis product of a zirconium compound or a water-soluble zirconium salt and a water-soluble lead compound are heated and reacted in a strong alkaline aqueous solution to form a cubic phase zirconium acid. It is characterized by producing lead fine particles.

すなわち、本発明において、キュービック相ジルコニウ
ム酸鉛微粒子を製造するには、ジルコニウム化合物の加
水分解生成物もしくは水溶性ジルコニウム塩と、水溶性
鉛化合物の加水分解生成物もしくはその水溶性塩とを混
合し、強アルカリ水溶液中で所定の温度範囲で湿式反応
させ、生成した沈殿物を水あるいは温水で洗浄してK+,N
a+,Li+等のアルカリ陽イオンやCl-等の陰イオンを完全
に除去し、濾過・乾燥すればよい。
That is, in the present invention, in order to produce the cubic phase lead zirconate fine particles, the hydrolysis product of the zirconium compound or the water-soluble zirconium salt and the hydrolysis product of the water-soluble lead compound or the water-soluble salt thereof are mixed. , Wet-react in a strong alkaline aqueous solution at a specified temperature range, wash the formed precipitate with water or warm water, and wash with K + , N
Alkali cations such as a + and Li + and anions such as Cl may be completely removed, and filtration and drying may be performed.

上記ジルコニウム化合物の加水分解生成物もしくは水溶
性ジルコニウム塩としては、塩化ジルコニウムZrCl4
オキシ酸ジルコニウムZrOCl2・8H2O,水酸化ジルコニウ
ムZr(OH)4,オキシ硝酸ジルコニウム(硝酸ジルコニ
ル)ZrO(NO3)2・2H2O,オキシ酢酸ジルコニウムZrO(CH3C
OO)2等が挙げられる。
Examples of the hydrolysis product of the zirconium compound or the water-soluble zirconium salt include zirconium chloride ZrCl 4 ,
Zirconium oxyacid ZrOCl 2 · 8H 2 O, zirconium hydroxide Zr (OH) 4, zirconium oxynitrate (zirconyl nitrate) ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O, zirconium oxyacetate ZrO (CH 3 C
OO) 2 etc.

また、上記水溶性鉛化合物としては、酢酸鉛Pb(CH3COO)
2・3H2O,硝酸鉛Pb(NO3)2,塩化鉛PbCl4等が使用でき
る。ただし、塩化鉛を使用する場合には、あらかじめア
ルカリ性の熱水で処理しておくことが好ましい。
Further, as the water-soluble lead compound, lead acetate Pb (CH 3 COO)
2 · 3H 2 O, lead nitrate Pb (NO 3) 2, etc. lead chloride PbCl 4 can be used. However, when lead chloride is used, it is preferable to treat it with alkaline hot water in advance.

さらに、上述のように、100℃以上の高温で反応させる
場合に使用される装置としては、いわゆるオートクレー
ブと称される装置が使用され、その内容器には、高アル
カリ,高温に耐え得る材料,例えばポリテトラフルオル
エチレン(いわゆるテフロン)または白金等を使用する
ことが好ましい。
Further, as described above, as a device used when reacting at a high temperature of 100 ° C. or higher, a device called a so-called autoclave is used, and its inner container has a high alkali, a material capable of withstanding high temperature, For example, it is preferable to use polytetrafluoroethylene (so-called Teflon) or platinum.

ここで、上記反応時の水溶液のpH、Pb/Zrモル比と反応
温度が重要であって、且つ得られたジルコニウム酸鉛微
粒子の結晶系は、温度とPb/Zrモル比によって左右され
るものである。
Here, the pH of the aqueous solution during the reaction, the Pb / Zr molar ratio and the reaction temperature are important, and the crystal system of the obtained lead zirconate fine particles depends on the temperature and the Pb / Zr molar ratio. Is.

本発明者等の実験によれば、上記湿式反応において、水
溶液のpHは13.5以上14.5以下、好ましくはpH13.7〜14.0
の範囲で、しかもPbとZrのモル比(以下Pb/Zrと略す)
が0.8以上、好ましくはPb/Zr=1.0〜1.7、反応温度170
℃以上250℃以下、好ましくは200〜220℃の範囲であれ
ば、キュービック相ジルコニウム酸鉛(PbZrO3)微粒子
の合成が可能であることがわかった。
According to the experiments of the present inventors, in the above wet reaction, the pH of the aqueous solution is 13.5 or more and 14.5 or less, preferably pH 13.7 to 14.0.
And the molar ratio of Pb and Zr (hereinafter abbreviated as Pb / Zr)
Is 0.8 or more, preferably Pb / Zr = 1.0 to 1.7, reaction temperature 170
It was found that cubic phase lead zirconate (PbZrO 3 ) fine particles can be synthesized in the range of ℃ to 250 ℃, preferably 200 to 220 ℃.

例えば、水溶液のpHを変えながら、出発原料のPb/Zrの
モル比を1.3とし、オートクレーブ中で反応温度220℃で
8時間(昇降時間は含まない。以下同じ。)の湿式反応
を行い、さらに水洗、濾過、乾燥後に得られたキュービ
ック相ジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成量を測定した
ところ、第1図に示すような結果を得た。なお、ここで
ジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成量は銅ターゲット・
ニッケルフィルタを使用してX線回折を行い、得られた
回折X線ピークの(110)ピーク面積から求めた値であ
る(以下同じ)。この第1図より、水溶液のpHは13.5以
上14.5以下、好ましくpH13.7〜14.0の範囲であれば、キ
ュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子が単相として、高
収率で合成されることが確認された。また、pH値が範囲
外の場合には、ジルコニウム酸鉛微粒子はまったく合成
されない。
For example, while changing the pH of the aqueous solution, the Pb / Zr molar ratio of the starting material is set to 1.3, and a wet reaction is performed in the autoclave at a reaction temperature of 220 ° C. for 8 hours (not including the raising / lowering time. The same applies hereinafter), and When the relative amount of the cubic phase lead zirconate fine particles obtained after washing with water, filtration and drying was measured, the results shown in FIG. 1 were obtained. The relative amount of fine particles of lead zirconate produced here is the copper target.
It is a value obtained from the (110) peak area of the obtained diffracted X-ray peak by performing X-ray diffraction using a nickel filter (hereinafter the same). From FIG. 1, it was confirmed that the cubic phase lead zirconate fine particles were synthesized in a high yield as a single phase when the pH of the aqueous solution was 13.5 or more and 14.5 or less, preferably pH 13.7 to 14.0. . If the pH value is outside the range, lead zirconate fine particles are not synthesized at all.

一方、出発原料に含まれるPbとZrのモル比Pb/Zrは、Pb/
Zr=0.8以上、好ましくはPb/Zr=1.0〜1.7の範囲内であ
ればよい。例えば、出発原料の混合モル比を変えてpHを
14.0とし、オートクレーブ中で反応温度215℃で7時間
湿式反応し、さらに水洗・濾過・乾燥後のキュービック
相ジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成量を測定したとこ
ろ、第2図に示すような結果を得た。この第2図より、
Pb/Zr=0.8以上とすればジルコニウム酸鉛微粒子が単相
で、しかも高収率で生成し、特にPb/Zr=1.0〜1.7の範
囲内で生成量は最大になることが確認された。また、Pb
/Zr=0.8以下では、合成されたジルコニウム酸鉛はオル
ソロンビック相であり、Pb/Zr=1.7以上では、PbOが混
在してしまいキュービック相ジルコニウム酸鉛は、単相
で得られない。
On the other hand, the molar ratio Pb / Zr of Pb and Zr contained in the starting material is Pb / Zr.
Zr = 0.8 or more, preferably Pb / Zr = 1.0 to 1.7. For example, changing the mixing molar ratio of the starting materials to adjust the pH
14.0, the wet reaction was carried out in an autoclave at a reaction temperature of 215 ° C for 7 hours, and the relative amount of cubic phase lead zirconate fine particles after washing, filtration and drying was measured, and the results shown in Fig. 2 were obtained. It was From this Figure 2,
It was confirmed that when Pb / Zr = 0.8 or more, lead zirconate fine particles were produced in a single phase and in high yield, and the production amount was maximized particularly in the range of Pb / Zr = 1.0 to 1.7. Also, Pb
When /Zr=0.8 or less, the synthesized lead zirconate is in an orthorhombic phase, and when Pb / Zr = 1.7 or more, PbO is mixed and cubic phase lead zirconate cannot be obtained in a single phase.

また、上記湿式反応において、反応温度は170℃以上250
℃以下、好ましくは200〜220℃にすれば良い。例えば、
反応温度を変えて、pH14.0、Pb/Zr=1.0とし、オートク
レーブ中で8時間湿式反応を行い、さらに水洗・濾過・
乾燥後のキュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子の相対
生成量を測定したところ、第3図に示すような結果を得
た。この第3図より、ジルコニウム酸鉛微粒子の相対生
成量は反応温度が高くなるに従って増加し、この反応温
度は170℃以上250℃以下の範囲内にすれば良いことが確
認された。そして、Pb/Zr=1.0のときで220℃を超えた
場合には、得られるジルコニウム酸鉛微粒子は、オルソ
ロンビック相であり、175℃以下では、ジルコニウム酸
鉛微粒子は生成されないことが確認された。また、Pb/Z
rモル比を1.7にした場合には、キュービック相ジルコニ
ウム酸鉛微粒子は、250℃まで生成温度範囲が拡大され
ることも分かった。
In the above wet reaction, the reaction temperature is 170 ° C or higher and 250
The temperature may be lower than or equal to ℃, preferably 200 to 220 ℃. For example,
The reaction temperature was changed to pH 14.0, Pb / Zr = 1.0, wet reaction was carried out for 8 hours in an autoclave, and further washing with water, filtration,
When the relative amount of cubic phase lead zirconate fine particles after drying was measured, the results shown in FIG. 3 were obtained. From FIG. 3, it was confirmed that the relative amount of fine particles of lead zirconate produced increased as the reaction temperature increased, and the reaction temperature should be in the range of 170 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. It was confirmed that when Pb / Zr = 1.0 and the temperature exceeded 220 ° C., the obtained lead zirconate fine particles were in an orthorhombic phase, and below 175 ° C., lead zirconate fine particles were not formed. . Also, Pb / Z
It was also found that when the r molar ratio was set to 1.7, the production temperature range of the cubic phase lead zirconate fine particles was expanded to 250 ° C.

さらに、上記湿式反応において、反応時間を変えて、Pb
/Zr=1.0、pH14.0として、オートクレーブ中で反応温度
を220℃として湿式反応をし、さらに水洗・濾過・乾燥
後のキュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成
量を測定したところ、第4図に示すような結果を得た。
この第4図より、生成量は反応時間に依存しており、反
応時間の増加とともにキュービック相ジルコニウム酸鉛
微粒子の収率は、増加する傾向があることがわかった。
また、Pb/Zr=1.0では、反応時間8時間を超えると、オ
ルソロンビック相のジルコニウム酸鉛微粒子が生成され
ることが確認された。
Furthermore, in the above wet reaction, the reaction time was changed to
When /Zr=1.0 and pH14.0, the reaction temperature was set to 220 ° C in an autoclave, the wet reaction was performed, and the relative production amount of cubic phase lead zirconate fine particles after water washing, filtration, and drying was measured. The results shown in are obtained.
From FIG. 4, it was found that the production amount depends on the reaction time, and that the yield of the cubic phase lead zirconate fine particles tends to increase as the reaction time increases.
It was also confirmed that when Pb / Zr = 1.0, lead zirconate fine particles in the ortholonebic phase were produced when the reaction time exceeded 8 hours.

なお、溶液中の原料成分である水溶性鉛化合物は、反応
時の温度、時間が過度になると、Pb、PbO、PbO2、とし
て析出するか、蒸発する性質がある。この析出及び蒸発
したものは、本来のジルコニウム酸鉛(PbZrO3)の合成
にあずからない。そのため実質上Pb/Zrモル比の減少と
なり、Pb/Zrモル比が小さいと、結晶系はオルソロンビ
ック相となる。これに対して、あらかじめ水溶性鉛化合
物を過剰に添加し見掛け上のPb/Zrモル比を増加させる
ことにより、キュービック相ジルコニウム酸鉛を得ると
きの反応時の温度、時間の範囲を拡大することが可能で
ある。
The water-soluble lead compound, which is a raw material component in the solution, has the property of precipitating as Pb, PbO, or PbO 2 or evaporating when the temperature and time during the reaction become excessive. This deposited and evaporated substance is essential for the original synthesis of lead zirconate (PbZrO 3 ). Therefore, the Pb / Zr molar ratio is substantially reduced, and when the Pb / Zr molar ratio is small, the crystal system becomes an ortholonebic phase. On the other hand, by adding an excessive amount of a water-soluble lead compound in advance to increase the apparent Pb / Zr molar ratio, the temperature and time range during the reaction for obtaining the cubic phase lead zirconate can be expanded. Is possible.

〔作用〕[Action]

ジルコニウム化合物の加水分解生成物もしくは水溶性ジ
ルコニウム塩と水溶性鉛化合物とを、強アルカリ水溶液
中で、加熱反応させることにより、粒子サイズが微小か
つ均一で、不純物の混入がないキュービック相ジルコニ
ウム酸鉛微粒子が湿式合成される。また、得られるキュ
ービック相ジルコニウム酸鉛微粒子の組成比は、反応条
件を決めることにより正確に保たれる。
A cubic phase lead zirconate having a fine and uniform particle size and no impurities mixed by heating and reacting a hydrolysis product of a zirconium compound or a water-soluble zirconium salt with a water-soluble lead compound in a strong alkaline aqueous solution. The fine particles are wet-synthesized. Further, the composition ratio of the obtained cubic phase lead zirconate fine particles can be accurately maintained by determining the reaction conditions.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を具体的な実施例から説明する。なお、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples. Needless to say, the present invention is not limited to these examples.

実施例1 50gの塩化ジルコニウムZrCl4を氷水100ml中に2〜3分
かけて溶解し、塩化ジルコニウム水溶液を調製した。こ
の水溶液に200g/lの水酸化カリウムKOH溶液を約200ml加
えて懸濁液を調製し、この懸濁液に水酸化カリウムKOH
を加えてpH7.0とし、さらに水を加えて500mlとした。
Example 1 50 g of zirconium chloride ZrCl 4 was dissolved in 100 ml of ice water over 2 to 3 minutes to prepare an aqueous zirconium chloride solution. Approximately 200 ml of 200 g / l potassium hydroxide KOH solution was added to this aqueous solution to prepare a suspension, and potassium hydroxide KOH was added to this suspension.
Was added to bring the pH to 7.0, and water was added to make 500 ml.

次に、この懸濁液を50ml採取し、酢酸鉛Pb(CH3COO)2・3H
2Oを8.14g加え、続いて水酸化カリウムKOHを加え、さら
に水を加えて100mlとした。この水溶液のpHは14.0であ
った。
Then, this suspension was 50ml harvested, lead acetate Pb (CH 3 COO) 2 · 3H
8.14 g of 2 O was added, potassium KOH was added subsequently, and water was further added to make 100 ml. The pH of this aqueous solution was 14.0.

次いで、上記水溶液をオートクレーブを用いた密閉容器
中で攪拌しながら、220℃で8時間反応させた。反応
後、生成した白色沈澱に対してデカンテーションを繰り
返すことによりアルカリイオン等の不純物を除去し、さ
らに濾過・水洗いを行った後、100℃で一晩乾燥させ
た。
Then, the above aqueous solution was reacted at 220 ° C. for 8 hours while stirring in a closed container using an autoclave. After the reaction, impurities such as alkali ions were removed by repeating decantation on the produced white precipitate, further filtered and washed with water, and then dried at 100 ° C. overnight.

上述の操作で得られた微粒子をX線回折法で分析した結
果を第5図に示す。この第5図に示す回折パターンはAS
TM(The American Society for testing Materials)カ
ードの20−608斜方晶系(オルソロンビック相)のジル
コニウム酸鉛(PbZrO3)に近似していた。しかし各回折
ピークは、オルソロンビック相の特徴である分離したピ
ークではなく、立方晶系(キュービック相)に見られる
分離のないピークであった。この回折パターンは、キュ
ービック相で指数付け可能なことからキュービック相ジ
ルコニウム酸鉛微粒子であることが分かった。このキュ
ービック相ジルコニウム酸鉛微粒子(PbZrO3)微粒子の
走査電子顕微鏡(SEM)写真を第6図に示す。
FIG. 5 shows the result of the X-ray diffraction analysis of the fine particles obtained by the above operation. The diffraction pattern shown in Fig. 5 is AS
It was similar to the 20-608 orthorhombic (orthorhombic phase) lead zirconate (PbZrO 3 ) of TM (The American Society for testing Materials) card. However, each diffraction peak was not a separated peak that is characteristic of the orthorhombic phase, but a peak without separation observed in the cubic system (cubic phase). Since this diffraction pattern can be indexed in the cubic phase, it was found to be cubic phase lead zirconate fine particles. A scanning electron microscope (SEM) photograph of the cubic phase lead zirconate fine particles (PbZrO 3 ) fine particles is shown in FIG.

なお、格子定数の算出は、上記の反応を施した試料のX
線回折データより求めた。この結果、得られたジルコニ
ウム酸鉛微粒子は、ao=4.164Åの立方晶系の結晶であ
ることが確認された。
In addition, the calculation of the lattice constant was carried out by measuring X of the sample subjected to the above reaction.
It was determined from the line diffraction data. As a result, it was confirmed that the obtained lead zirconate fine particles were cubic crystals with a o = 4.164Å.

実施例2 ビーカに入れた50gの塩化ジルコニウムZrCl4中に、純水
を2〜3分かけて滴下して塩化ジルコニウム水溶液を調
製した。この水溶液に40gの水酸化カリウムKOHを加えて
白色懸濁液をつくり、この懸濁液に水酸化カリウムKOH
溶液を加えてpH7.0とした後、水を加えて500mlとした。
Example 2 Pure water was dropped into 50 g of zirconium chloride ZrCl 4 placed in a beaker over 2 to 3 minutes to prepare an aqueous zirconium chloride solution. To this aqueous solution, 40 g of potassium hydroxide KOH was added to form a white suspension, and potassium hydroxide KOH was added to this suspension.
After the solution was added to adjust the pH to 7.0, water was added to make 500 ml.

次に、この溶液を50ml採取し、酢酸鉛Pb(CH3COO)2・3H2O
を13.84g加え、Pb/Zrモル比を1.7に調整した。続いて、
この溶液に水酸化カリウムKOH溶液を加え、さらに水を
加えて100mlとした。この水溶液のpHは14.0であった。
Then, the solution was 50ml harvested, lead acetate Pb (CH 3 COO) 2 · 3H 2 O
Was added to adjust the Pb / Zr molar ratio to 1.7. continue,
A potassium hydroxide KOH solution was added to this solution, and water was further added to make 100 ml. The pH of this aqueous solution was 14.0.

次いで、この水溶液をオートクレーブを用いた密閉容器
中で攪拌しながら、250℃で3時間反応させた。反応
後、生成した白色沈澱に対してデカンテーションを繰り
返すことによりアルカリイオン等の不純物を除去し、さ
らに濾過・水洗いを行った後、90℃で一昼夜乾燥させ
た。
Next, this aqueous solution was reacted at 250 ° C. for 3 hours while stirring in a closed container using an autoclave. After the reaction, impurities such as alkali ions were removed by repeating decantation on the produced white precipitate, further filtered and washed with water, and then dried at 90 ° C. for 24 hours.

上述の操作により得られ微粒子を、X線回折法により分
析したところ、第5図に示す回折パターンと全く同じで
あり、キュービック相として指数付け可能であった。さ
らに、この微粒子のSEM写真は、第6図に示す結晶と類
似の形状及び大きさの結晶であった。したがって、この
微粒子は立方晶系のジルコニウム酸鉛微粒子(PbZrO3
であることが分かった。
When the fine particles obtained by the above-mentioned operation were analyzed by the X-ray diffraction method, they were exactly the same as the diffraction pattern shown in FIG. 5 and could be indexed as a cubic phase. Further, the SEM photograph of the fine particles was a crystal having a shape and size similar to the crystal shown in FIG. Therefore, the particles are cubic lead zirconate particles (PbZrO 3 ).
It turned out that

実施例3 50gの塩化ジルコニウムZrCl4を氷水100ml中に2〜3分
かけて溶解して塩化ジルコニウム水溶液を調製した。こ
の水溶液に濃アンモニア水NH4OHを加えて白色懸濁液を
つくり、この懸濁液にアンモニア水NH4OHを加えてpH8.0
とし、さらに水を加えて500mlとした。
Example 3 50 g of zirconium chloride ZrCl 4 was dissolved in 100 ml of ice water over 2 to 3 minutes to prepare a zirconium chloride aqueous solution. To this aqueous solution, concentrated ammonia water NH 4 OH was added to form a white suspension, and ammonia water NH 4 OH was added to this suspension to adjust the pH to 8.0.
Then, water was further added to make 500 ml.

次に、この溶液を50ml採取し、硝酸鉛PbNO3)2を7.11g加
えた後、水酸化ナトリウムNaOH溶液と水を加えて100ml
とした。この水溶液のpHは13.7であった。
Next, take 50 ml of this solution, add 7.11 g of lead nitrate PbNO 3 ) 2, and add sodium hydroxide NaOH solution and water to obtain 100 ml.
And The pH of this aqueous solution was 13.7.

次いで、この水溶液をオートクレーブを用いた密閉容器
中で攪拌しながら、220℃で8時間反応させた。反応
後、生成した白色沈澱に対してデカンテーションを繰り
返すことによりアルカリイオン等の不純物を除去し、さ
らに濾過・水洗いを行った後、90℃で一昼夜乾燥させ
た。
Next, this aqueous solution was reacted at 220 ° C. for 8 hours while stirring in a closed container using an autoclave. After the reaction, impurities such as alkali ions were removed by repeating decantation on the produced white precipitate, further filtered and washed with water, and then dried at 90 ° C. for 24 hours.

上述の操作により得られた微粒子化を、X線回折法によ
り分析したところ、第5図に示す回折パターンと全く同
じであり、キュービック相として指数付け可能であっ
た。また、この微粒子のSEM写真は、第6図に示す結晶
と類似の形状及び大きさの結晶であった。したがって、
この微粒子は立方晶系のジルコニウム酸鉛微粒子(PbZr
O3)であることが分かった。
When the fine particles obtained by the above operation were analyzed by an X-ray diffraction method, they were exactly the same as the diffraction pattern shown in FIG. 5, and could be indexed as a cubic phase. The SEM photograph of the fine particles was a crystal having a shape and size similar to those of the crystal shown in FIG. Therefore,
These particles are cubic lead zirconate particles (PbZr
O 3 ).

実施例4 ビーカに入れた100gの塩化ジルコニウムZrCl4中に水200
mlを2〜3分かけて滴下して塩化ジルコニウム水溶液を
調製した。この水溶液に60g水酸化ナトリウムNaOH溶液
を加えて白色懸濁液をつくり、この懸濁液に硝酸鉛Pb(N
O3)2を142.13gを加え、さらに水酸化ナトリウムNaOHを
所定量を加えてpH7.0とし、さらに水を加えて800mlとし
た。
Example 4 200 g water in 100 g zirconium chloride ZrCl 4 in a beaker
ml was added dropwise over 2 to 3 minutes to prepare a zirconium chloride aqueous solution. A 60 g sodium hydroxide NaOH solution was added to this aqueous solution to form a white suspension, and this suspension was mixed with lead nitrate Pb (N
142.13 g of O 3 ) 2 was added, and a predetermined amount of sodium hydroxide NaOH was further added to adjust the pH to 7.0, and water was further added to make 800 ml.

次に、この溶液を80ml採取し、水酸化ナトリウムNaOHと
水を加えて100mlに調製した。この溶液のpHは14.0であ
った。また、この溶液の濃度は、実施例1〜実施例3に
比べて約2倍に相当する。
Next, 80 ml of this solution was sampled, and sodium hydroxide NaOH and water were added to make 100 ml. The pH of this solution was 14.0. In addition, the concentration of this solution is about twice as high as that of Examples 1 to 3.

次いで、この溶液をオートクレーブを用いた密閉容器中
で攪拌しながら、220℃で8時間反応させた。反応後、
生成した白色沈澱に対してデカンテーションを繰り返す
ことによりアルカリイオン等の不純物を除去し、さらに
濾過・水洗いを行った後、100℃で一昼夜乾燥させた。
Next, this solution was reacted at 220 ° C. for 8 hours while stirring in a closed container using an autoclave. After the reaction
The white precipitate thus formed was repeatedly decanted to remove impurities such as alkali ions, further filtered and washed with water, and then dried at 100 ° C. for a whole day and night.

上述の操作により、得られた微粒子の生成量は、実施例
1〜実施例3の約2倍量であった。この微粒子をX線回
折法により分析したところ、第5図に示す回折パターン
と全く同じであり、キュービック相として指数付け可能
であった。また、この微粒子のSEM写真が、第6図に示
す結晶と類似の形状及び大きさの結晶であった。したが
って、これら微粒子は立方晶系のキュービック相ジルコ
ニウム酸鉛微粒子(PbZrO3)であることが分かった。
By the above-mentioned operation, the amount of fine particles obtained was about twice as much as that of Examples 1 to 3. When the fine particles were analyzed by an X-ray diffraction method, they were exactly the same as the diffraction pattern shown in FIG. 5 and could be indexed as a cubic phase. Further, the SEM photograph of the fine particles was a crystal having a shape and size similar to the crystal shown in FIG. Therefore, these particles were found to be cubic cubic phase lead zirconate particles (PbZrO 3 ).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ジ
ルコニウム化合物の加水分解生成物もしくは水溶性ジル
コニウム塩と水溶性鉛化合物とを強アルカリ水溶液中
で、所定の条件のもとで湿式反応させてキュービック相
ジルコニウム酸鉛微粒子を合成しているので、粒度サイ
ズが微小で、かつ粒度分布が均一な立方晶系のキュービ
ック相ジルコニウム酸鉛微粒子を合成することができ
る。したがって、得られるジルコニウム酸鉛微粒子は微
小かつ均一なので、電歪材料,圧電材料あるいは透明セ
ラミック材料等の種々の電子材料に好適なものとなる。
さらに、得られるジルコニウム酸鉛微粒子は、キュービ
ック相であるため方向性が無く、分散性にすぐれてお
り、種々の電子材料の成形が容易になる。
As is clear from the above description, according to the present invention, a hydrolyzate of a zirconium compound or a water-soluble zirconium salt and a water-soluble lead compound are subjected to a wet reaction in a strong alkaline aqueous solution under predetermined conditions. Since the cubic phase lead zirconate fine particles are synthesized in this manner, cubic cubic lead zirconate fine particles having a fine particle size and a uniform particle size distribution can be synthesized. Therefore, since the obtained lead zirconate fine particles are minute and uniform, they are suitable for various electronic materials such as electrostrictive materials, piezoelectric materials and transparent ceramic materials.
Further, the obtained lead zirconate fine particles have a cubic phase, have no directionality, and are excellent in dispersibility, so that various electronic materials can be easily molded.

また、得られた微粒子が微小な結晶粒子であることか
ら、従来より低い熱処理温度で焼結等が可能となる。さ
らに、固相反応法に比べ特別な熱処理工程も不要であ
り、金属酸化物等の不純物の混入がなくなる。さらに、
加熱装置が不要となるとともに、製造時間の短縮、ある
いは生産性の向上が図れる。
Further, since the obtained fine particles are fine crystal particles, it becomes possible to sinter at a heat treatment temperature lower than that of the conventional one. Further, no special heat treatment step is required as compared with the solid-phase reaction method, and impurities such as metal oxides are not mixed. further,
A heating device is not required, and manufacturing time can be shortened or productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成量のpH依存
性を示す特性図、第2図はジルコニウム酸鉛微粒子の相
対生成量のPb/Zr(モル比)依存性を示す特性図、第3
図はジルコニウム酸鉛微粒子の相対生成量の温度依存性
を示す特性図、第4図はジルコニウム酸鉛微粒子の相対
生成量の湿式反応時間依存性を示す特性図、第5図は本
発明の製造方法により製造されたキュービック相ジルコ
ニウム酸鉛微粒子の回折X線スペクトル、第6図は得ら
れたキュービック相ジルコニウム酸鉛微粒子の走査電子
顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the pH dependency of the relative production amount of lead zirconate fine particles, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing the Pb / Zr (molar ratio) dependency of the relative production amount of lead zirconate fine particles.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the relative production amount of lead zirconate fine particles, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the wet reaction time dependence of the relative production amount of lead zirconate fine particles, and FIG. 5 is the production of the present invention. The diffracted X-ray spectrum of the cubic phase lead zirconate fine particles produced by the method, and FIG. 6 are scanning electron micrographs of the obtained cubic phase lead zirconate fine particles.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ジルコニウム化合物の加水分解生成物もし
くは水溶性ジルコニウム塩と水溶性鉛化合物とを、強ア
ルカリ水溶液中で加熱反応させ、立方晶系ジルコニウム
酸鉛微粒子を生成することを特徴とするジルコニウム酸
鉛微粒子の製造方法。
1. Zirconium characterized in that a hydrolysis product of a zirconium compound or a water-soluble zirconium salt and a water-soluble lead compound are heated and reacted in a strong alkaline aqueous solution to produce cubic lead zirconate fine particles. Method for producing lead oxide fine particles.
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