JPH0769645A - 鉛含有複合酸化物の製造方法 - Google Patents

鉛含有複合酸化物の製造方法

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JPH0769645A
JPH0769645A JP5212878A JP21287893A JPH0769645A JP H0769645 A JPH0769645 A JP H0769645A JP 5212878 A JP5212878 A JP 5212878A JP 21287893 A JP21287893 A JP 21287893A JP H0769645 A JPH0769645 A JP H0769645A
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lead
oxide
precipitate
powder
producing
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JP5212878A
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Kotaro Hatake
宏太郎 畠
Kazumi Okabe
参省 岡部
Yukio Hamachi
幸生 浜地
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面活性が高く易焼結性で微細な粉体が得ら
れ、安価に製造できる鉛含有複合酸化物の製造方法を提
供することにある。 【構成】 一般式(Pb(M1/3Nb2/3XZrY
Z)O3{Mは少なくとも1種類の2価金属元素、0<
X≦0.5、0≦Y<1、0<Z≦1、但しX+Y+Z
=1}で示される鉛含有複合酸化物粉体の製造方法にお
いて、Pb、M、Nb、Ti、Zrの各塩を含有した酸
性溶液をシュウ酸を含有する水ーアルコール混合溶液と
混合し、さらに塩基性溶液によって成分元素含有スラリ
ーのpHを7〜9にして、前記酸化物の前駆体沈殿を生
成させ、この前駆体沈澱を熱分解して鉛含有複合酸化物
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉛含有複合酸化物の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器の小型化、高機能化に伴
い、セラミック電子部品においても小型化、高機能化の
要望が強く、それに伴い、微細で粒度が揃い、かつ高い
電機特性を有するセラミック原料粉体の安価な製造方法
が要求されている。
【0003】従来の鉛含有複合酸化物の製造方法とし
て、下記の方法等が報告されている。 (1)構成元素の酸化物あるいは炭酸塩の粉体を各々秤
量し、それらを混合粉砕して高温で仮焼して目的粉体を
得る。 (2)構成元素の水溶性化合物を溶解した混合溶液に苛
性アルカリを加えて混合水酸化物沈澱を生成、この生成
した沈澱を洗浄して不純物イオン及びNa+、K+等を除
去した後、乾燥、仮焼して目的粉体を得る。 (3)構成元素のアルコキシド、アセチルアセトネート
化合物あるいはそれらの混合物から複合化した化合物溶
液を加水分解して、生成したゲルを仮焼して目的粉体を
得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固相反
応により目的粉体を生成する(1)の方法では、酸化チ
タンと酸化鉛との固相反応によってチタン酸鉛の生成が
500〜550℃で開始されるのに対して、酸化ジルコ
ニウムと酸化鉛との固相反応によるジルコン酸鉛の生成
が600〜700℃で開始される。また、低温度の仮焼
では酸化鉛と酸化ニオブのパイクロア相が容易に生成す
る。
【0005】しかも原料の組成均一性が良くないので、
固相反応を完全に行わせ、ペロブスカイト単相とするた
めには高い仮焼温度が必要である。さらに、高い温度で
仮焼するため、得られる粉体は粒成長や凝集が起こり粗
大な粉体となってしまう。従って、実際に使用可能な粒
径にするためには機械的な粉砕工程が必要となり、粉砕
工程からの不純物混入という問題点を抱えている。
【0006】(2)の方法は構成元素の均一分散を行う
ために提唱された方法であって、(1)の方法に比べて
構成元素の均一分散性については改良されている。しか
しながら、構成元素の水酸化物が生成するpH域が異な
るため、水酸化物生成するpHの低い順に水酸化物が生
成し、構成元素が全て完全にかつ同時に沈澱を生成しな
い。従って、この方法でも構成元素の分散性は十分では
ない。
【0007】さらに、この方法で得られた水酸化物沈澱
の洗浄乾燥後の乾燥ケーキは緻密に凝集した塊である。
従って、仮焼により簡単に粉砕されない焼結に近い状態
の凝集体になってしまう。そのため簡単な粉砕処理をし
ただけでは微細な粉体を得ることは困難であり、エネル
ギーの大きな粉砕装置を用いねばならず、(1)の方法
と同様に粉砕工程からの不純物の混入を避けることがで
きない。
【0008】その上、生成した沈澱中の不純物イオンを
除く為の洗浄を繰り返すが、この段階で沈澱の溶解が起
こり組成ズレが生ずる恐れがある。
【0009】(3)の方法においては、(2)の方法の
ようにゲル生成後洗浄する必要がなく、またアルコキシ
ド及びアセチルアセトネート化合物を複合化することに
より加水分解反応を均一に起こるので、同時に加水分解
が起こり構成元素がゲルのどの部分をとっても原子レベ
ルで均一に含有されている。また仮焼温度も低く表面活
性の高い粉体を得る方法としても良い方法である。
【0010】しかしながら、出発原料のコストが高くて
量産には不適切な方法であり、また鉛アルコキシドは揮
発性が高く有害で人体に対する危険性が大きいと言う問
題点を抱えている。
【0011】本発明の目的は表面活性が高く易焼結性で
微細な粉体が得られ、安価に製造できる鉛含有複合酸化
物の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、一
般式(Pb(M1/3Nb2/3XZrYTiZ)O3{Mは少
なくとも1種の2価金属元素、0<X≦0.5、0≦Y
<1、0<Z≦1、但しX+Y+Z=1}で示される鉛
含有複合酸化物粉体の製造方法において、Pb、M、N
b、Ti、Zrの各塩を含有した酸性溶液をシュウ酸を
含有する水−アルコール混合溶液と混合し、さらに塩基
性溶液によって成分元素含有スラリーのpHを7〜9に
して、前記酸化物の前駆体沈殿を生成させ、前記前駆体
沈殿を熱分解することを特徴とするものである。ここ
で、Mとしては、例えばMg、Ni、Zn、Mn、C
o、Feがある。
【0013】前記複合酸化物において、Nbを含有した
酸性溶液を調整する際に、シュウ酸、酒石酸、クエン酸
等のポリカルボン酸のうち少なくとも1種類と過酸化水
素を加えてNb塩を溶解させる。
【0014】前記複合酸化物において、Nbの出発溶液
として、酸性溶液ではない、Nbの不溶性塩の懸濁液を
用いる。
【0015】本発明の請求項1に示した組成範囲に限定
したのは、この組成範囲の粉末を用いれば、高い電気特
性を有する有用なセラミック電子部品を製造する事が可
能であることによる。
【0016】
【作用】本発明の製造方法を用いて合成された粉体は組
成均一性に優れ、低温焼結性を有し、微細な粉体であ
る。
【0017】
【実施例】
(実施例1)蒸留水200ml中に、水酸化ニオブ0.0
40モル、シュウ酸0.10モル、過酸化水素0.10
モルを加えた。また、蒸留水400ml中に、チタンイソ
プロポキシド0.078モル、オキシ硝酸ジルコニウム
0.062モル、硝酸ニッケル0.02モル、硝酸0.
064モルを加えた。さらに、蒸留水400ml中に、硝
酸鉛0.2モルを加えた。このようにして、3つの出発
溶液をそれぞれ調製した。
【0018】次に、イソプロパノール90%、蒸留水1
0%混合溶媒4リットルにシュウ酸を0.4モル溶解し
たシュウ酸溶液を撹拌しながら、これらの出発溶液を逐
次滴下し、最後にアンモニア水を加えてpHを8に調整
した。
【0019】このように、生成した沈澱物を濾過、乾燥
後、750℃で2時間仮焼し、この仮焼粉を有機バイン
ダーと混合し、ボールミルで粉砕後、濾過、乾燥、造粒
した。この造粒粉を約1ton/cm2の圧力で直径12mm、
厚さ1.2mmに成形し、これを800〜1200℃で焼
成した。
【0020】得られた円板の焼結体の見かけ密度を図1
に示し、900℃で焼成した焼結体のX線回折パターン
を図2に示した。図1の○印はこの実施例1の値を表
す。縦軸は見掛け密度で単位はg/cm3、横軸は焼成温度
で単位は℃である。なお、このとき得られた酸化物は
(Pb(Ni1/3Nb2/30.30Zr0.31Ti0.39)O3
の組成であった。
【0021】(実施例2)蒸留水200ml中に、水酸化
ニオブ0.027モル、酒石酸0.068モル、過酸化
水素0.068モルを加えた。また、蒸留水400ml中
に、チタンイソプロポキシド0.080モル、オキシ硝
酸ジルコニウム0.080モル、硝酸マンガン0.01
3モル、硝酸0.088モルを加えた。さらに、蒸留水
400ml中に、硝酸鉛0.2モルを加えた。このように
して、3つの出発溶液をそれぞれ調製した。
【0022】次に、エタノール50%、蒸留水50%混
合溶媒3リットルにシュウ酸を0.35モル溶解したシ
ュウ酸溶液を撹拌しながら、これらの出発溶液を逐次滴
下し、最後にアンモニア水を加えてpHを7.5に調整
する。
【0023】このように、生成した沈澱物を濾過、乾燥
後、800℃で2時間仮焼し、その後、実施例1と全く
同様にして焼結体を作製した。
【0024】図3に実施例2で製造した900℃焼成体
のX線回折パターンを示した。なお、このとき得られた
酸化物は(Pb(Mn1/3Nb2/30.2Zr0.4
0.4)Oの組成であった。
【0025】(実施例3)蒸留水200ml中に、水酸化
ニオブ0.020モルを加えた。また、蒸留水400ml
中に、チタンイソプロポキシド0.084モル、オキシ
硝酸ジルコニウム0.086モル、硝酸亜鉛0.010
モル、硝酸0.075モルを加えた。さらに、蒸留水4
00ml中に、硝酸鉛0.2モルを加えた。このようにし
て、3つの出発溶液をそれぞれ調製した。
【0026】次に、イソプロパノール20%、蒸留水8
0%混合溶媒2.5リットルにシュウ酸を0.36モル
溶解したシュウ酸溶液を撹拌しながら、これらの出発溶
液を逐次滴下し、最後にアンモニア水を加えてpHを
7.5に調整する。
【0027】このように、生成した沈澱物を濾過、乾燥
後、750℃で2時間仮焼し、その後、実施例1と全く
同様にして焼結体を作製した。
【0028】図4に実施例3で製造した900℃焼成体
のX線回折パターンを示した。なお、このとき得られた
酸化物は(Pb(Zn1/3Nb2/30.15Zr0.43Ti
0.42)O3の組成であった。
【0029】(比較例)実施例1と同じ組成となる様
に、酸化鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニッ
ケル、酸化ニオブを秤量してボールミルで混合粉砕後、
850℃で2時間仮焼した。その後、実施例1と全く同
様にして試料を作製した。図1に焼結体の見かけ密度を
示し、△印はこの比較例の値である。図5に900℃焼
成体のX線回折パターンを示した。
【0030】図2〜図5のX線回折パターンは縦軸にピ
−ク強度、横軸に回折角度をとる。これら図2〜図5の
ピ−ク上の○印は(Pb(M1/3Nb2/3)ZrTi)O
3系ペロブスカイト相を示すピ−クである。
【0031】図2〜図5から明らかなように、本発明方
法によって製造された粉体は900℃焼成でペロブスカ
イト単相になっており、1000℃焼成において飽和密
度に達している。それに対して従来法により製造された
比較例の粉体では、900℃焼成ではパイロクロア相が
残留しており、ペロブスカイト相のピーク半値幅も大き
く結晶性が低いことが明らかである。また1200℃以
上で焼成しないと飽和密度に達することはできない。
【0032】本発明において、前駆体沈澱を生成させる
際に、沈澱形成剤のシュウ酸溶液の溶媒として水ーアル
コール混合溶媒を使用するが、溶媒として水だけでは沈
澱形成が不完全であり、一方、構成成分のシュウ酸塩は
アルコールに難溶であるため、アルコールを混合するこ
とによって目的組成を有する沈澱を容易に生成させる事
ができる。
【0033】混合溶媒として用いるアルコールはエタノ
ール、イソプロパノール以外のアルコールを用いてもよ
く、アルコールの種類はこれらに限定されるものではな
い。また、2種類以上のアルコールを混合した溶液と水
との混合溶媒を用いてもよい。
【0034】成分元素の酸性溶液とシュウ酸の水ーアル
コール混合溶液を混合後、塩基性溶液によってスラリー
のpHを7〜9にするが、これは成分元素の沈澱を完全
に生成させるためであり、かつ沈澱をある程度凝集させ
て、濾過しやすくするためでもある。ここで用いる塩基
性溶液として、アンモニア水、荷性ソーダ、トリエタノ
ールアミン等を用いることが可能であるが、これに限定
されるものではない。
【0035】本発明の方法で用いる出発原料は、鉛化合
物として酢酸鉛、硝酸鉛、炭酸鉛、塩基性酢酸鉛、塩基
性炭酸鉛、水酸化鉛、酸化鉛等を用いることが可能であ
る。チタン化合物としては四塩化チタン、オキシ硝酸チ
タニール及びチタンイソプロポキシド等を用いることが
可能である。またZr化合物としてオキシ硝酸ジルコニ
ウム、オキシ酢酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、
炭酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等を用いることが
可能である。
【0036】ニオブ化合物は一般に非常に高価である
が、その中でも比較的安価な水酸化ニオブ等を用いるの
が好ましい。ニオブの酸性溶液を用いる場合、ポリカル
ボン酸と過酸化水素を用いてニオブの酸性溶液を調整す
るが、過酸化水素を用いることによってニオブ溶液の安
定性が増加し、さらに沈澱形成の際、他の成分元素より
先に沈澱形成するのが抑制され、他の成分元素と同時に
沈澱形成するので沈澱の組成均一性が向上する。その他
の構成元素の出発原料としては硝酸塩、酢酸塩、酸化
物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩等を用いてもよい。
【0037】
【発明の効果】本発明によって得られた酸化物は組成均
一性及び低温焼結性に優れた粉体である。また、出発原
料及び沈澱形成等に使用するシュウ酸はいずれも安価な
原料であり、さらに、高価で複雑な装置を必要としない
ので、安価に低温焼結性を有する鉛含有複合酸化物を製
造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1及び比較例により製造した各
鉛含有複合酸化物粉体の焼成温度と見かけ密度の関係を
示す図である。
【図2】本発明の実施例1で製造した900℃焼成体の
X線回折パターンを示す図である。
【図3】本発明の実施例2で製造した900℃焼成体の
X線回折パターンを示す図である。
【図4】本発明の実施例3で製造した900℃焼成体の
X線回折パターンを示す図である。
【図5】比較例により製造した900℃焼成体のX線回
折パターンを示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/495 35/49

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(Pb(M1/3Nb2/3XZrY
    Z)O3{Mは少なくとも1種の2価金属元素、0<X
    ≦0.5、0≦Y<1、0<Z≦1、但しX+Y+Z=
    1}で示される鉛含有複合酸化物粉体の製造方法におい
    て、Pb、M、Nb、Ti、Zrの各塩を含有した酸性
    溶液をシュウ酸を含有する水−アルコール混合溶液と混
    合し、さらに塩基性溶液によって成分元素含有スラリー
    のpHを7〜9にして、前記酸化物の前駆体沈殿を生成
    させ、前記前駆体沈殿を熱分解することを特徴とする、
    鉛含有複合酸化物の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記複合酸化物において、Nbを含有し
    た酸性溶液を調整する際に、シュウ酸、酒石酸、クエン
    酸等のポリカルボン酸のうち少なくとも1種類と過酸化
    水素を加えてNb塩を溶解させることを特徴とする請求
    項1記載の鉛含有複合酸化物の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記複合酸化物において、Nbの出発溶
    液として、酸性溶液ではない、Nbの不溶性塩の懸濁液
    を用いることを特徴とする請求項1記載の鉛含有複合酸
    化物の製造方法。
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