JPH1192144A - Platy ceramic particles - Google Patents

Platy ceramic particles

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JPH1192144A
JPH1192144A JP9270397A JP27039797A JPH1192144A JP H1192144 A JPH1192144 A JP H1192144A JP 9270397 A JP9270397 A JP 9270397A JP 27039797 A JP27039797 A JP 27039797A JP H1192144 A JPH1192144 A JP H1192144A
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嗣人 竹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain platy ceramic particles having a perovskite structure and/or an RP type perovskite structure and capable of easily producing crystal oriented ceramics. SOLUTION: The platy ceramic particles are made of calcium titanate having a Ruddlesden-Popper type laminar perovskite structure and/or its solid soln. Each of the particles has an extended part in a direction parallel to perovskite structure layers (c-axis) and the aspect ratio (β/α) of the max. length β of the extended part to the thickness α of each of the platy particles is >=10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,ルドルスデン−ポッパー型(R
uddlesden−Popper型)層状ペロブスカ
イト構造を有するチタン酸カルシウム及び/またはその
固溶体よりなる粒子を含む板状セラミックス粒子に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Rudolsden-Popper type (R
The present invention relates to plate-like ceramic particles containing particles of calcium titanate having a layered perovskite structure and / or a solid solution thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】板状等の形状異方性を有する粒子は,テー
プ成形,押出成形等の配向成形により粒子配向させるこ
とが可能である。上記粒子を原料の少なくとも一部に用
いることにより,上記粒子が配向した状態にある配向成
形体を作製することができる。上記配向成形体を反応焼
結させることにより,上記粒子を結晶方位のテンプレー
トとして利用することができる。これにより,バルクセ
ラミックスの結晶配向を実現することができる。
2. Description of the Related Art Particles having shape anisotropy such as plate-like particles can be oriented by orientation molding such as tape molding and extrusion molding. By using the particles as at least a part of the raw material, an oriented molded article in which the particles are oriented can be produced. By reacting and sintering the oriented compact, the particles can be used as a template for the crystal orientation. Thereby, the crystal orientation of the bulk ceramics can be realized.

【0003】ルドルスデン−ポッパー型(Ruddle
sden−Popper型,以下RP型と省略する)層
状ペロブスカイト構造を有するチタン酸カルシウム及び
/またはその固溶体は板状粒子を作製可能な結晶構造を
有している。
[0003] Rudolsden-Popper type (Ruddle
sden-Popper type (hereinafter abbreviated as RP type) Calcium titanate having a layered perovskite structure and / or a solid solution thereof has a crystal structure capable of producing plate-like particles.

【0004】チタン酸カルシウム及び/またはその固溶
体よりなる板状セラミックス粒子を作製することができ
れば,該粒子を用いることによりCa及びTiを含むR
P型層状ペロブスカイト構造またはペロブスカイト型構
造を有するバルクセラミックスの結晶配向が可能とな
る。この結晶配向により,該バルクセラミックスの機能
向上が期待できる。
[0004] If plate-like ceramic particles made of calcium titanate and / or a solid solution thereof can be produced, the use of these particles will make it possible to obtain R containing Ca and Ti.
Crystal orientation of bulk ceramics having a P-type layered perovskite structure or a perovskite structure can be achieved. The function of the bulk ceramic can be expected to be improved by this crystal orientation.

【0005】[0005]

【解決しようとする課題】しかしながら,従来上記チタ
ン酸カルシウム及び/またはその固溶体からは以下のよ
うな無配向のバルクセラミックス,あるいは球状に近い
粒子しか製造することができなかった。
However, heretofore, only the following non-oriented bulk ceramics or nearly spherical particles could be produced from the above calcium titanate and / or its solid solution.

【0006】従来,チタン酸カルシウム及び/またはそ
の固溶体の利用法としては,酸素センサ(特開昭61−
155945号等)及び誘電体材料(特開平6−187
825号等)等への利用を目的とした無配向のバルク焼
結体,及び結晶構造解析を目的とした粉末(M.M.E
lecombe,et.al.,Acta Crys
t.,B47,305−314(1994),J.So
lid State Chem.101,77−86
(1992)等)が知られている。
Conventionally, calcium titanate and / or its solid solution has been used as an oxygen sensor (Japanese Patent Laid-Open No.
No. 155945, etc.) and dielectric materials (JP-A-6-187)
No. 825, etc.) and non-oriented bulk sintered bodies for the purpose of use, and powders (MME for crystal structure analysis).
lecombe, et. al. , Acta Crys
t. , B47, 305-314 (1994); So
lid State Chem. 101, 77-86
(1992)).

【0007】これらの従来技術においては,いずれも通
常の固相法を利用してバルク焼結体,粉末を作製してい
る。このため,配向したバルクセラミックス,形状異方
性を有する粒子を得ることができなかった。
[0007] In these conventional techniques, bulk sintered bodies and powders are produced by using a usual solid phase method. For this reason, oriented bulk ceramics and particles having shape anisotropy could not be obtained.

【0008】ここで,通常の固相法とは,混合した原料
粉末(例えば,酸化物,炭酸塩等)あるいはその成形体
を加熱,反応させる合成方法,即ち固相反応を主体とす
る合成方法である。
[0008] Here, the ordinary solid phase method is a synthesis method in which mixed raw material powders (eg, oxides, carbonates, etc.) or their compacts are heated and reacted, that is, a synthesis method mainly comprising a solid phase reaction. It is.

【0009】上記の固相反応(即ち,液相等を介さずに
固体・固体間の拡散により原料粉末の反応が進行する)
においては,原料粒子の接触点からの拡散,反応が主体
となるため,生成物はその結晶構造に由来した形状とは
なり難く,球状に近い等方的な形状を有する粒子が合成
されてしまう。
The above solid phase reaction (ie, the reaction of the raw material powder proceeds by diffusion between solids without passing through a liquid phase or the like)
In the case of, the diffusion and reaction of the raw material particles from the contact point are mainly involved, the product is unlikely to have a shape derived from its crystal structure, and particles having a nearly spherical and isotropic shape are synthesized. .

【0010】従って,従来存在したチタン酸カルシウム
等からなる粒子では,配向成形による粒子配向は極めて
困難であり,これらを利用してバルクセラミックスの結
晶配向を得ることは困難である。
[0010] Therefore, it is extremely difficult to obtain the crystal orientation of bulk ceramics by using the conventional particles made of calcium titanate or the like, which are extremely difficult to be oriented by orientation molding.

【0011】本発明は,かかる問題点に鑑み,ペロブス
カイト構造及び/またはRP型ペロブスカイト構造を有
する結晶配向セラミックスを容易に作製可能な,板状セ
ラミックス粒子を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plate-like ceramic particle from which crystal-oriented ceramics having a perovskite structure and / or an RP-type perovskite structure can be easily produced.

【0012】[0012]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,ルドルスデン−
ポッパー型(Ruddlesden−Popper型)
層状ペロブスカイト構造を有するチタン酸カルシウム及
び/またはその固溶体よりなる板状セラミックス粒子で
あって,上記粒子はペロブスカイト構造層(c軸)に平
行な方向に広がり部分を有する板状粒子であり,かつ上
記板状粒子の厚さ(α)と上記広がり部分の最大長さ
(β)とのアスペクト比(β/α)が10以上であるこ
とを特徴とする板状セラミックス粒子にある。
A first aspect of the present invention is directed to Rudolsden.
Popper type (Ruddlesden-Popper type)
Plate-like ceramic particles made of calcium titanate having a layered perovskite structure and / or a solid solution thereof, wherein the particles are plate-like particles having a portion extending in a direction parallel to the perovskite structure layer (c-axis), and An aspect ratio (β / α) between the thickness (α) of the plate-like particles and the maximum length (β) of the spread portion is 10 or more.

【0013】次に,上記RP型層状ペロブスカイト構造
につき説明する。上記構造の結晶格子は,一般式AX
(ABX3 n で表される。ここに,A及びBはそれぞ
れ単一あるいは複数の元素から構成される陽イオン,X
は酸素イオンである。上記結晶格子は,図1(b)に示
すごとく,ペロブスカイト構造を有する層(ABX3
n と,岩塩構造を有する層(AX)とが,c軸方向に交
互に重なった構造を有している。なお,上記ペロブスカ
イト構造とは,図1(a)に示すごとく,Aが単純立方
格子を形成し,その体心位置にB,かつ面心位置にXが
存在する構造である。
Next, the RP type layered perovskite structure will be described. The crystal lattice of the above structure is represented by the general formula AX
(ABX 3 ) n . Where A and B are cations composed of one or more elements, X
Is an oxygen ion. As shown in FIG. 1B, the crystal lattice is a layer having a perovskite structure (ABX 3 ).
n and a layer (AX) having a rock salt structure alternately overlap in the c-axis direction. The perovskite structure is a structure in which A forms a simple cubic lattice, and B exists at the body center position and X exists at the face center position, as shown in FIG.

【0014】また,本発明の板状セラミックス粒子のア
スペクト比は10以上である。このような粒子よりなる
粉末を後述する配向成形方法で成形することにより,上
記板状粒子の配向した配向成形体を得ることができる。
そして,上記アスペクト比が20以上であれば,より高
い粒子配向度を実現でき,更に好ましい。
Further, the aspect ratio of the plate-like ceramic particles of the present invention is 10 or more. By molding a powder composed of such particles by an orientation molding method described below, an oriented molded article in which the plate-like particles are oriented can be obtained.
When the aspect ratio is 20 or more, a higher degree of particle orientation can be realized, which is more preferable.

【0015】また,本発明にかかる板状セラミック粒子
はチタン酸カルシウム及びその固溶体の一方または双方
よりなる。また,上記RP型層状ペロブスカイト構造を
有するチタン酸カルシウム及び/またはその固溶体より
なる化合物の例としては,Ca3 Ti2 7 ,Ca4
3 10,(Ca,Sr)3 Ti2 7 ,(Ca,S
r)4 Ti3 10,Ca3 (Ti,Sn)2 7 ,Ca
4 (Ti,Sn)3 10,Ca4 (Ti,Sn)3 10
等の酸化物を挙げることができる。
Further, the plate-like ceramic particles according to the present invention comprise one or both of calcium titanate and a solid solution thereof. Examples of the compound composed of calcium titanate having the RP layered perovskite structure and / or a solid solution thereof include Ca 3 Ti 2 O 7 and Ca 4 T
i 3 O 10 , (Ca, Sr) 3 Ti 2 O 7 , (Ca, S
r) 4 Ti 3 O 10 , Ca 3 (Ti, Sn) 2 O 7 , Ca
4 (Ti, Sn) 3 O 10 , Ca 4 (Ti, Sn) 3 O 10
And the like.

【0016】本発明の作用につき,以下に説明する。な
お,RP型層状ペロブスカイト構造は正方晶あるいは僅
かに歪んだ正方晶であり,後者も擬正方晶として以下議
論を進める。RP型層状ペロブスカイト構造は,図1
(a)に示すごときペロブスカイト構造層と岩塩構造層
とが,図1(b)に示すごとく,c軸方向に重なった構
造を有している。そして,本発明にかかる板状セラミッ
クス粒子は,図1(c)に示すごとく,2本のa軸によ
ってはられたc面にかかるペロブスカイト構造層による
広がり部分を有する板状粒子である。
The operation of the present invention will be described below. The RP-type layered perovskite structure is a tetragonal crystal or a slightly distorted tetragonal crystal, and the latter will be discussed below as a pseudo-tetragonal crystal. The RP type layered perovskite structure is shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, the perovskite structure layer and the rock salt structure layer overlap each other in the c-axis direction as shown in FIG. 1B. The plate-like ceramic particles according to the present invention are plate-like particles having a portion spread by a perovskite structure layer on a c-plane separated by two a-axes, as shown in FIG. 1 (c).

【0017】ところで,一般的にペロブスカイト構造を
有する化合物は,その結晶対称性,結晶構造を反映し
て,圧電性,誘電性,マイクロ波誘電性,強誘電性,反
強誘電性,磁性,熱電性,電子伝導性,イオン伝導性等
の特性を発現する。そして,これらの各特性は結晶方位
に対して異方性を有する場合が多い。
In general, a compound having a perovskite structure reflects piezoelectricity, dielectricity, microwave dielectricity, ferroelectricity, antiferroelectricity, magnetism, thermoelectricity, reflecting its crystal symmetry and crystal structure. It exhibits properties such as conductivity, electron conductivity, and ion conductivity. These properties are often anisotropic with respect to the crystal orientation.

【0018】よって,ペロブスカイト構造を有する化合
物よりなるが,結晶が配向していない通常の多結晶バル
クセラミックスでは,該セラミックスを構成する結晶の
方位がランダムであるため,上述の各特性は単結晶の状
態と比較して著しく小さくなっている。もし結晶の方位
が揃った結晶配向バルクセラミックスであれば上述の各
特性は単結晶の状態により近くなり,上記諸特性が高め
られ,これら特性を利用した優れたデバイスを作製でき
る。
Therefore, in a general polycrystalline bulk ceramic which is made of a compound having a perovskite structure but has no crystal orientation, the above-mentioned properties are different from those of a single crystal because the orientation of the crystal constituting the ceramic is random. It is significantly smaller than the state. If the crystallographically-oriented bulk ceramics have the same crystal orientation, the above-mentioned characteristics are closer to the state of a single crystal, the above-mentioned characteristics are enhanced, and an excellent device utilizing these characteristics can be manufactured.

【0019】このようなペロブスカイト構造よりなる結
晶配向バルクセラミックスを製造するに当たり,下記に
示すごとき製造方法を利用し,少なくとも原料の一部と
して本発明にかかる板状セラミックス粒子を用いること
により,結晶配向したバルクセラミックスを得ることが
できる。
In producing such a crystallographically-oriented bulk ceramic having a perovskite structure, the production method described below is used, and by using the plate-like ceramic particles according to the present invention as at least a part of the raw material, the crystallographic orientation is obtained. The obtained bulk ceramics can be obtained.

【0020】ここで本発明の板状セラミックス粒子を用
いたペロブスカイト型結晶配向バルクセラミックスの製
造方法について説明する。本発明にかかる板状セラミッ
クス粒子は形状に板状の異方性がありかつアスペクト比
が10以上である。このため,板状セラミックス粒子に
対し配向成形を施すことにより,容易に各粒子の方位を
揃えることができる。なお,上記配向成形としては,例
えば押出成形,遠心成形,ドクターブレード,非等方的
加圧,圧延等を挙げることができる。
Here, a method for producing a perovskite-type crystal-oriented bulk ceramic using the plate-like ceramic particles of the present invention will be described. The plate-like ceramic particles according to the present invention have plate-like anisotropy in shape and an aspect ratio of 10 or more. Therefore, by subjecting the plate-shaped ceramic particles to orientation molding, the orientation of each particle can be easily made uniform. Examples of the orientation molding include extrusion molding, centrifugal molding, doctor blade, anisotropic pressing, and rolling.

【0021】従って,上記ペロブスカイト構造を有する
バルクセラミックスを作製する際に,少なくとも原料の
一部に本発明にかかる板状セラミックス粒子を用い(原
料の残りの部分は最終的にペロブスカイト構造を有する
セラミックスを生成するのに必要な原料粉末),かつ配
向成形により該板状セラミックス粒子の方位を揃えた状
態で加熱・反応を行う。
Therefore, when producing the bulk ceramics having the perovskite structure, the plate-like ceramic particles according to the present invention are used at least as a part of the raw material (the remaining part of the raw material is finally formed of the ceramic having the perovskite structure). The heating and the reaction are performed in a state where the orientation of the plate-like ceramic particles is aligned by orientation molding.

【0022】そして,上記の加熱・反応において,ペロ
ブスカイト構造を有するセラミックスが本発明にかかる
板状セラミックス粒子の配向面をテンプレートとして形
成される。これにより,ペロブスカイト構造を有するセ
ラミックスの結晶配向を容易に得ることができる。
Then, in the above-mentioned heating and reaction, the ceramic having the perovskite structure is formed using the orientation surface of the plate-like ceramic particles according to the present invention as a template. Thereby, the crystal orientation of the ceramic having the perovskite structure can be easily obtained.

【0023】なお,上記方法により得られる結晶配向バ
ルクセラミックスとしてはペロブスカイト構造を有する
単相のセラミックス,ペロブスカイト構造を有する部分
とRP型層状ペロブスカイト構造を有する部分とからな
る複合セラミックスを得ることもできる。もちろん,R
P型層状ペロブスカイト構造を有する単相の結晶配向バ
ルクセラミックスを得ることもできる。
As the crystallographically-oriented bulk ceramic obtained by the above method, a single-phase ceramic having a perovskite structure, and a composite ceramic comprising a portion having a perovskite structure and a portion having an RP layered perovskite structure can also be obtained. Of course, R
A single-phase crystal-oriented bulk ceramics having a P-type layered perovskite structure can also be obtained.

【0024】以上のように,本発明の板状セラミックス
粒子を用いれば,ペロブスカイト構造及び/またはRP
型層状ペロブスカイト構造を有する結晶配向バルクセラ
ミックスを容易に作製することができる。
As described above, when the plate-like ceramic particles of the present invention are used, the perovskite structure and / or the RP
Crystal oriented bulk ceramics having a type layered perovskite structure can be easily produced.

【0025】次に,本発明にかかる板状セラミックス粒
子を製造方法を説明する。本発明のチタン酸カルシウム
及び/またはその固溶体からなる板状粒子を得るために
は融液法を利用することが好ましい。以下詳細に説明す
るが,上記融液法とは,原料粉末を融液中で加熱し,目
的とする生成物を作製する方法である。後述するごとく
上記加熱は1300℃以上の温度で行うことが好まし
い。
Next, a method for producing the plate-shaped ceramic particles according to the present invention will be described. In order to obtain plate-like particles comprising the calcium titanate and / or a solid solution thereof of the present invention, it is preferable to use a melt method. As will be described in detail below, the melt method is a method in which a raw material powder is heated in a melt to produce a desired product. As described later, the heating is preferably performed at a temperature of 1300 ° C. or higher.

【0026】上記原料粉末としては,チタン酸カルシウ
ム及び/またはその固溶体を構成する金属元素等を含有
する酸化物,炭酸塩,硝酸塩,水酸化物及びフッ化物等
の物質を使用することができる。また,上記融液に対す
る融解を容易とするため,その形状は粒状,あるいは粉
末状であることが好ましい。例えばチタン酸カルシウム
(Ca3 Ti2 7 )の粒子よりなる粉末を作製するた
めには,後述する実施形態例に示すごとく,CaCO3
あるいはCa(OH)2 及びTiO2 の粉末を用いるこ
とができる。
As the raw material powder, substances such as oxides, carbonates, nitrates, hydroxides and fluorides containing calcium titanate and / or a metal element constituting a solid solution thereof can be used. Further, in order to facilitate melting of the melt, the shape is preferably granular or powdery. For example, in order to produce a powder composed of particles of calcium titanate (Ca 3 Ti 2 O 7 ), as shown in an embodiment described later, CaCO 3
Alternatively, powders of Ca (OH) 2 and TiO 2 can be used.

【0027】次に,上記原料粉末を融液中で加熱する方
法につき説明する。この加熱は例えば以下のような各工
程より構成することができる。まず,融解することによ
り融液を構成する化合物(以降フラックスと称する)と
原料粉末を混合する。得られた混合物を加熱し,融液と
なす。更にその後も加熱を続け,上記融液中にて上記原
料粉末を反応させ,板状セラミックス粒子を析出,粒成
長させる。最後に,上記フラックスと析出した板状セラ
ミックス粒子よりなる粉末とを分離する。
Next, a method for heating the raw material powder in the melt will be described. This heating can be constituted by the following steps, for example. First, a compound (hereinafter, referred to as a flux) constituting a melt by melting is mixed with a raw material powder. The resulting mixture is heated to form a melt. Further, heating is continued thereafter, and the raw material powder is reacted in the melt to precipitate and grow plate-like ceramic particles. Finally, the flux is separated from the powder composed of the precipitated plate-like ceramic particles.

【0028】次に,上記フラックスにつき説明する。融
液が形成される前に原料粉末間で固相反応が生じるとア
スペクト比の低いセラミックス粒子が生成されてしまう
ため,上記フラックスとしては低融点の物質を用いるこ
とが好ましい。また,上記フラックスの融点は特に10
00℃以下であることが好ましい。これは,チタン酸カ
ルシウム及び/またはその固溶体の中には1000℃程
度の温度で固相反応が始まる物質があるからである。
Next, the above flux will be described. If a solid phase reaction occurs between the raw material powders before the melt is formed, ceramic particles having a low aspect ratio will be generated. Therefore, it is preferable to use a substance having a low melting point as the flux. In addition, the melting point of the above flux is particularly 10
The temperature is preferably not higher than 00 ° C. This is because there are substances in the calcium titanate and / or solid solution thereof that initiate a solid-phase reaction at a temperature of about 1000 ° C.

【0029】また,上記フラックスは融液中への原料粉
末の溶解度が大きいものであることが好ましい。これに
より,液相を介した原料粉末の反応,析出,粒成長が容
易となり,板状セラミックス粒子の合成が容易になる。
It is preferable that the flux has a high solubility of the raw material powder in the melt. This facilitates the reaction, precipitation, and grain growth of the raw material powder through the liquid phase, and facilitates the synthesis of plate-like ceramic particles.

【0030】また,上記フラックスは原料粉末と反応せ
ず,原料粉末及びこれより得られた板状セラミックス粒
子よりなる粉末との分離が容易な物質であることが好ま
しい。これにより,フラックスの成分を含まない目的の
化合物を得ることができる。
Preferably, the flux is a substance which does not react with the raw material powder and is easily separated from the raw material powder and the powder comprising the plate-like ceramic particles obtained therefrom. This makes it possible to obtain a target compound containing no component of the flux.

【0031】また,特に上記フラックスは水溶性の物質
であることが好ましい。これにより,フラックスと析出
した板状セラミックス粒子との分離に水を利用すること
ができるため,分離の操作を容易に行うことができる。
以上に示す条件を満たすフラックスとしては,例えば,
ハロゲン化物,炭酸塩,硫酸塩,低融点酸化物等を挙げ
ることができる。また,上記フラックスとしては,特に
ハロゲン化物,硫酸塩が,原料粉末と反応し難いため,
より一層好ましい。
It is particularly preferable that the flux is a water-soluble substance. As a result, water can be used to separate the flux from the precipitated plate-like ceramic particles, so that the separation operation can be easily performed.
As a flux that satisfies the above conditions, for example,
Examples thereof include halides, carbonates, sulfates, and low melting point oxides. In addition, as the above flux, halides and sulfates are particularly difficult to react with the raw material powder.
Even more preferred.

【0032】また,(原料粉末)/(フラックス)の重
量比は小さい程好ましい。これにより,原料粉末を融液
に対し完全に溶解させることができる。また,(原料粉
末)/(フラックス)の重量比は2以下とすることがよ
り好ましい。これにより,原料粉末を充分に融液に対し
溶解させることができ,より反応を均一化できる。
The smaller the weight ratio of (raw material powder) / (flux), the better. Thereby, the raw material powder can be completely dissolved in the melt. Further, the weight ratio of (raw material powder) / (flux) is more preferably 2 or less. Thereby, the raw material powder can be sufficiently dissolved in the melt, and the reaction can be made more uniform.

【0033】次に,原料粉末の融液中での加熱について
説明する。上記加熱は昇温工程,最高温保持工程,降温
工程の3つの工程よりなる。上記昇温工程は昇温速度が
l000℃/時以下であることが好ましい。これによ
り,フラックスと原料粉末との均一な溶解を行うことが
できる。また,フラックスの融点以上の温度で30分以
上の温度保持を昇温工程の途中で行ってもよい。また,
上記最高温度保持工程は保持温度1300〜1600℃
にて,継続時間30分以上で行うことが好ましい。これ
により,本発明にかかる板状粒子を確実に合成すること
ができる。
Next, the heating of the raw material powder in the melt will be described. The heating includes three steps: a temperature raising step, a maximum temperature holding step, and a temperature lowering step. It is preferable that the temperature raising step is performed at a temperature raising rate of 1,000 ° C./hour or less. Thereby, the flux and the raw material powder can be uniformly dissolved. Further, the temperature may be maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the flux for 30 minutes or more during the temperature raising step. Also,
The maximum temperature holding step is a holding temperature of 1300 to 1600 ° C.
It is preferable to perform the process for 30 minutes or more. Thereby, the plate-like particles according to the present invention can be reliably synthesized.

【0034】上記保持温度が1300℃未満の場合には
板状粒子が合成されず,等方的な形状のペロブスカイト
構造を有する粒子が合成されてしまう(後述の比較試料
C1参照)。一方,保持温度が1600℃より高い場合
には,フラックス及び原料粉末とこれらを加熱する加熱
容器との間で反応が生じたり,フラックスあるいは原料
粉末の揮散による炉内汚染及び組成変動が生じたりする
恐れがある。また,上記継続時間が30分より短い場合
には,原料粉末が充分に反応せず,原料粉末が部分的に
残留し,組成が不均一となった粉末等が生成する恐れが
ある。
When the holding temperature is lower than 1300 ° C., plate-like particles are not synthesized, and particles having an isotropic perovskite structure are synthesized (see Comparative Sample C1 described later). On the other hand, when the holding temperature is higher than 1600 ° C., a reaction occurs between the flux and the raw material powder and a heating vessel for heating them, and a furnace contamination and a composition fluctuation due to volatilization of the flux or the raw material powder occur. There is fear. If the duration is shorter than 30 minutes, the raw material powder may not react sufficiently, and the raw material powder may partially remain, resulting in the formation of powder having a non-uniform composition.

【0035】また,上記降温工程は降温速度が500℃
/時以下であることが好ましい。これにより,板状セラ
ミックス粒子の析出,粒成長を充分行うことができ,粒
径が大きく,大きさの揃った粒子よりなる粉末を得るこ
とができる。上記降温速度が500℃/時より速い場合
には,板状セラミックス粒子の粒径が小さくなり過ぎる
恐れがある。また,原料粉末の反応が不充分となる恐れ
がある。
Further, in the cooling step, the cooling rate is 500 ° C.
/ Hr or less. Thereby, precipitation and grain growth of the plate-like ceramic particles can be sufficiently performed, and a powder composed of particles having a large particle size and a uniform size can be obtained. If the cooling rate is higher than 500 ° C./hour, the particle size of the plate-like ceramic particles may be too small. Further, the reaction of the raw material powder may be insufficient.

【0036】なお,上記降温速度は300℃/時以下で
あることが特に好ましい。これにより,板状セラミック
ス粒子の粒径を大きくすることができる。また,降温工
程の温度変化のパターンを階段状あるいは波状としても
よい。これにより,原料粉末の反応及び粒成長を促進す
ることができる。
It is particularly preferable that the temperature drop rate is 300 ° C./hour or less. Thereby, the particle size of the plate-like ceramic particles can be increased. Further, the pattern of the temperature change in the temperature lowering step may be stepwise or wavy. Thereby, the reaction and the grain growth of the raw material powder can be promoted.

【0037】また,上記加熱の際の雰囲気は空気あるい
は酸素等の酸化性雰囲気とすることが好ましい。以上に
示した加熱の各工程が終了した後は,板状セラミックス
が融液(フラックス)中に析出し,両者が混合した状態
となる。
The atmosphere for the heating is preferably an oxidizing atmosphere such as air or oxygen. After each of the heating steps described above is completed, the plate-like ceramic precipitates in the melt (flux), and both are mixed.

【0038】次に,上記融液と混合状態にある板状セラ
ミックス粒子を分離する方法につき説明する。上記フラ
ックスが水溶性の物質である場合には,イオン交換水あ
るいは純水で洗浄することにより,フラックスを除去す
ることができる。実際には,混合状態にある両者をイオ
ン交換水あるいは純水に入れて攪拌,これに濾過あるい
は遠心分離を施して上記の洗浄を行うことができる。な
お,これらの工程はフラックスが充分少なくなるまで繰
り返し行うことが好ましい。
Next, a method for separating plate-like ceramic particles in a mixed state with the melt will be described. When the flux is a water-soluble substance, the flux can be removed by washing with ion-exchanged water or pure water. Actually, the above-mentioned washing can be carried out by putting both in a mixed state into ion-exchanged water or pure water, stirring the mixture, and filtering or centrifuging the mixture. Note that these steps are preferably repeated until the flux becomes sufficiently low.

【0039】一方,上記フラックスが酸あるいはアルカ
リ溶液に溶けやすい場合には,上記イオン交換水あるい
は純水の代わりに酸あるいはアルカリ溶液を使用するこ
とができる。ただし,この場合には,その後,イオン交
換水,あるいは純水により酸あるいはアルカリ溶液を洗
浄する必要がある。
On the other hand, when the flux is easily dissolved in an acid or alkali solution, an acid or alkali solution can be used instead of the ion-exchanged water or pure water. However, in this case, it is necessary to subsequently wash the acid or alkali solution with ion-exchanged water or pure water.

【0040】以上の操作により得られた粉末は雲母状の
光沢を有し,主として,本発明にかかるRP型ペロブス
カイト構造を有する板状セラミックス粒子よりなる。た
だし,ペロブスカイト構造を有する微細粒子または原料
粉末として使用した炭酸塩等の若干の不純物が混在する
こともある。この場合には,本発明にかかる板状セラミ
ックス粒子のみを取出すために,得られた粉末に水ひ分
離あるいは空ひ分離等の処理を行ってもよい。
The powder obtained by the above operation has a mica-like luster and is mainly composed of plate-like ceramic particles having an RP-type perovskite structure according to the present invention. However, some impurities such as fine particles having a perovskite structure or carbonate used as a raw material powder may be mixed. In this case, in order to take out only the plate-like ceramic particles according to the present invention, the obtained powder may be subjected to a treatment such as water separation or empty separation.

【0041】ところで,上記RP型層状ペロブスカイト
構造は,図1(a)に示すごときペロブスカイト構造層
と岩塩構造層とが,図1(b)に示すごとく,c軸方向
に重なった構造を有している。上記岩塩構造層はBを含
まず,従ってペロブスカイト構造層の骨格を形成する強
結合であるB−X結合を含まない。よって,上記岩塩構
造層はB−X結合を含むペロブスカイト構造層に比べて
弱い結合により結晶が構成されている。
The RP-type layered perovskite structure has a structure in which a perovskite structure layer and a rock salt structure layer as shown in FIG. 1A overlap in the c-axis direction as shown in FIG. 1B. ing. The rock salt structure layer does not contain B, and thus does not contain the BX bond which is a strong bond forming the skeleton of the perovskite structure layer. Therefore, the rock salt structure layer has a crystal formed by a weaker bond than the perovskite structure layer including the BX bond.

【0042】この製造方法においては,原料粉末を融液
中または溶液中にて加熱する。このため,原料粉末の拡
散,析出は液相を介して行なわれる。従って,結晶の成
長が結合の強い方向へ優先的に発生し,結晶中の結合の
強弱を反映した形状に結晶が成長する。
In this production method, the raw material powder is heated in a melt or a solution. For this reason, the diffusion and precipitation of the raw material powder are performed through the liquid phase. Therefore, crystal growth occurs preferentially in the direction of strong bonding, and the crystal grows in a shape reflecting the strength of bonding in the crystal.

【0043】そのため上述の製造方法においては,a軸
方向へ優先的に結晶が成長し,図1(c)に示すごと
く,ペロブスカイト構造層であるc面が広がり部分とな
った板状粒子よりなる粉末を得ることができる。これに
より,上記板状セラミックス粒子を配向成形することに
より,容易にc軸配向した結晶配向セラミックスを得る
ことができる。
Therefore, in the above-described manufacturing method, the crystal grows preferentially in the a-axis direction, and as shown in FIG. 1C, is composed of plate-like particles in which the c-plane, which is the perovskite structure layer, is expanded. A powder can be obtained. Thereby, the c-axis oriented crystallographically-oriented ceramics can be easily obtained by subjecting the plate-like ceramic particles to orientation molding.

【0044】次に熱処理を1300℃以上で行うことが
好ましい理由を説明する。上記加熱工程において,原料
からのRP型層状ペロブスカイト構造を有するチタン酸
カルシウム及び/またはその固溶体よりなる粒子の形成
は,低温安定相であるペロブスカイト構造を有するCa
TiO3 の生成を介して進行するものと考えられる。
Next, the reason why the heat treatment is preferably performed at 1300 ° C. or higher will be described. In the heating step, the formation of the particles composed of calcium titanate having an RP-type layered perovskite structure and / or a solid solution thereof from the raw material is performed by using Ca having a perovskite structure which is a low-temperature stable phase.
It is thought to proceed via the formation of TiO 3.

【0045】このCaTiO3 は1260℃付近に斜方
晶から立方晶への相転移点を持ち,1260℃以下では
斜方晶,1260℃以上では立方晶となる。熱処理温度
の下限である1300℃はこの相転移点によるものであ
り,より正確には上記相転移温度がこの熱処理温度の下
限となる。
This CaTiO 3 has a phase transition point from orthorhombic to cubic at around 1260 ° C., becomes orthorhombic below 1260 ° C. and cubic above 1260 ° C. The lower limit of the heat treatment temperature, 1300 ° C., is due to this phase transition point, and more precisely, the above phase transition temperature is the lower limit of this heat treatment temperature.

【0046】上記相転移温度以上の温度でRP型層状ペ
ロブスカイト構造を有するチタン酸カルシウム及び/ま
たはその固溶体よりなる粒子が形成される理由を以下に
説明する。斜方晶ペロブスカイト構造のCaTiO3
立方晶系のものに比べてかなり歪んだ構造を有してお
り,正方晶系である(あるいはそれに近い構造を有す
る)RP型層状ペロブスカイト構造を有するチタン酸カ
ルシウム及び/またはその固溶体の結晶構造へと変化す
るためには,立方晶ペロブスカイト構造のCaTiO3
からの変化に比べて大きな原子の再配列が必要になると
考えられる。
The reason why particles of calcium titanate having a RP-type layered perovskite structure and / or a solid solution thereof are formed at a temperature equal to or higher than the above phase transition temperature will be described below. CaTiO 3 having an orthorhombic perovskite structure has a considerably distorted structure as compared with a cubic system, and calcium titanate having an RP-type layered perovskite structure (or having a structure close thereto) which is tetragonal And / or to change the crystal structure of the solid solution to CaTiO 3 having a cubic perovskite structure.
It is considered that a larger rearrangement of atoms is required as compared to the change from.

【0047】このため,CaTiO3 が立方晶ペロブス
カイト構造となった相転移温度以上の温度において,よ
り容易にRP型層状ペロブスカイト構造を有するチタン
酸カルシウム及び/またはその固溶体よりなる粒子が形
成できる。
Therefore, at a temperature higher than the phase transition temperature at which CaTiO 3 has a cubic perovskite structure, particles made of calcium titanate having a RP-type layered perovskite structure and / or a solid solution thereof can be formed more easily.

【0048】なお,このようにして得られた板状セラミ
ックス粒子を構成する板状粒子の形状は,該板状粒子よ
りなる粉末を肉眼による目視にて観察してもある程度は
判断できる(雲母状の光沢を有するかどうか)。ただし
正確には,光学顕微鏡,電子顕微鏡あるいはレーザー顕
微鏡等の装置で粒子の形態を観察することで確認するこ
とができる。
The shape of the plate-like particles constituting the plate-like ceramic particles thus obtained can be determined to some extent by visually observing the powder composed of the plate-like particles with the naked eye. Whether it has a gloss). However, to be precise, it can be confirmed by observing the morphology of the particles with a device such as an optical microscope, an electron microscope or a laser microscope.

【0049】また,得られた板状セラミックス粒子を配
向成形し,得られた成形体のX線回折パターン及び局所
X線回折パターン等などにより,板状粒子における広が
り部分がc面に相当することを確認することができる。
また,得られた板状セラミックス粒子を透過型電子顕微
鏡(TEM)を用いて観察することによっても同様の確
認ができる。
The obtained plate-like ceramic particles are oriented and shaped, and the spread portion of the plate-like particles corresponds to the c-plane according to the X-ray diffraction pattern and local X-ray diffraction pattern of the obtained molded body. Can be confirmed.
The same can be confirmed by observing the obtained plate-like ceramic particles using a transmission electron microscope (TEM).

【0050】実施形態例 本例は,本発明にかかる板状セラミックス粒子(試料
1,2)及びこの粒子の製造方法,またこれらの粒子を
用いて作製した成形体,焼結体の性能について比較試料
(比較試料C1〜4)と共に説明する。
Embodiment Example This embodiment compares the plate-like ceramic particles (samples 1 and 2) according to the present invention, the method for producing these particles, and the performance of the compacts and sintered bodies produced using these particles. This will be described together with the samples (comparative samples C1 to C4).

【0051】本例にかかる粉末は,RP型層状ペロブス
カイト構造を有するチタン酸カルシウムよりなる板状粒
子を含む粉末であって,上記粒子はペロブスカイト構造
層(c軸)に平行な方向に広がり部分を有する板状粒子
であり,かつ上記板状粒子の厚さ(α)と上記広がり部
分の最大長さ(β)とのアスペクト比(β/α)が10
以上である。
The powder according to the present example is a powder containing plate-like particles made of calcium titanate having an RP-type layered perovskite structure, and the particles have a portion that spreads in a direction parallel to the perovskite structure layer (c-axis). Having an aspect ratio (β / α) of 10 between the thickness (α) of the plate-like particle and the maximum length (β) of the spread portion.
That is all.

【0052】次に,本例にかかる試料1,試料2にかか
る板状セラミックス粒子の製造方法につき説明する。ま
ず,原料粉末であるCaCO3 及びTiO2 の粉末を
3:2の比となる様に秤量し,均一混合を行うためエタ
ノールを加えて24時間のボールミル混合を行った。そ
の後,エタノールを除去し,充分に乾燥した後,これに
KClとNaClを等モル比で混合したフラックスを原
料と等重量加えて乳鉢により混合し,混合粉末とした。
Next, a method of manufacturing the plate-like ceramic particles according to the first and second samples according to the present embodiment will be described. First, powders of the raw material powders CaCO 3 and TiO 2 were weighed so as to have a ratio of 3: 2, and ethanol was added thereto for uniform mixing, followed by ball mill mixing for 24 hours. Thereafter, ethanol was removed, and after sufficiently drying, a flux in which KCl and NaCl were mixed in an equimolar ratio was added in the same amount as a raw material and mixed with a mortar to obtain a mixed powder.

【0053】次に,図2に示すごとく,上記混合粉末2
0を加熱容器2を用いて加熱した。図2に示すごとく,
上記加熱容器2は,白金坩堝21及びこれにかぶせる蓋
22,そして上記白金坩堝21を格納するアルミナ坩堝
23及びこれにかぶせる蓋24とよりなり,上記アルミ
ナ坩堝23の内部には,フラックスの揮散を防ぐために
アルミナ粉末25が設けてある。そして,上記白金坩堝
21内に上記混合粉末20を投入し,その後,この加熱
容器2を加熱炉内に配置した。
Next, as shown in FIG.
0 was heated using heating vessel 2. As shown in FIG.
The heating vessel 2 includes a platinum crucible 21 and a lid 22 to cover the platinum crucible 21, and an alumina crucible 23 to store the platinum crucible 21 and a lid 24 to cover the platinum crucible 21. To prevent this, an alumina powder 25 is provided. Then, the mixed powder 20 was put into the platinum crucible 21, and then the heating vessel 2 was placed in a heating furnace.

【0054】次に,上記加熱容器2を加熱する。上記加
熱は空気中で行い,昇温工程及び降温工程における昇温
速度及び降温速度はそれぞれ200℃/時,また,最高
温保持工程は1300℃×8時間(試料1)又は140
0℃×8時間(試料2)とした。
Next, the heating container 2 is heated. The above-mentioned heating is performed in the air, and the heating rate and the cooling rate in the heating step and the cooling step are 200 ° C./hour, respectively.
The temperature was set to 0 ° C. × 8 hours (sample 2).

【0055】また,フラックスが完全に融液となること
を促すため,昇温途中において,フラックスが溶融する
温度である800℃で2時間の温度保持を行った。上記
加熱の終了後,白金坩堝21の内容物を取り出し,この
内容物をイオン交換水を用いて20回程度洗浄,濾過
し,乾燥させ,合成粉末を得た。
In order to encourage the flux to completely turn into a melt, the temperature was maintained at 800 ° C., which is the temperature at which the flux melts, for 2 hours during the heating. After the completion of the heating, the contents of the platinum crucible 21 were taken out, and the contents were washed about 20 times using ion-exchanged water, filtered, and dried to obtain a synthetic powder.

【0056】得られた合成粉末は,図3(a)に示すご
とく板状粒子を含む粉末であった。特に1400℃で合
成した試料2にかかる合成粉末は,図3(b)に示すご
とく,板状粒子のみからなる粉末であった。なお,図3
は走査型電子顕微鏡を用いて撮影した。
The obtained synthetic powder was a powder containing plate-like particles as shown in FIG. Particularly, as shown in FIG. 3 (b), the synthetic powder of Sample 2 synthesized at 1400 ° C. was a powder composed of only plate-like particles. Note that FIG.
Was photographed using a scanning electron microscope.

【0057】これらの粉末において,粒度分布測定から
求めた板状粒子の広がり部分の最大長さ(β)は試料1
にかかる1300℃での合成粉末で平均15μm,試料
2にかかる1400℃での合成粉末で平均25μmであ
った。また,SEM(走査型電子顕微鏡)観察から求め
た板状粒子の厚さ(α)はそれぞれ1μm程度であっ
た。以上により,試料1にかかる合成粉末中の板状粒子
のアスペクト比(β/α)は15,試料2は25であっ
た。
In these powders, the maximum length (β) of the spread portion of the plate-like particles determined from the particle size distribution measurement was as follows:
The average was 15 μm for the synthetic powder at 1300 ° C. and the average for the synthetic powder at 1400 ° C. according to Sample 2. Further, the thickness (α) of the plate-like particles determined from SEM (scanning electron microscope) observation was about 1 μm. As described above, the aspect ratio (β / α) of the plate-like particles in the synthetic powder according to Sample 1 was 15, and Sample 2 was 25.

【0058】また,図4に示した上記合成粉末のX線回
折パターンより,上記合成粉末がそれぞれRP型層状ペ
ロブスカイト構造のCa3 Ti2 7 粒子を含む粉末で
あることが確認された。
From the X-ray diffraction pattern of the synthetic powder shown in FIG. 4, it was confirmed that each of the synthetic powders was a powder containing Ca 3 Ti 2 O 7 particles having an RP layered perovskite structure.

【0059】さらに,後述する上記試料2を含む成形体
のX線回折パターンより,該試料2を構成する板状粒子
がCa3 Ti2 7 に相当し,かつ,その広がり部分が
RP型層状ペロブスカイト構造のペロブスカイト構造層
(c面)に平行な面であることが分かった。
Further, from the X-ray diffraction pattern of the molded body including the above-mentioned sample 2 described below, the plate-like particles constituting the sample 2 correspond to Ca 3 Ti 2 O 7 , and the spread portion thereof is an RP-type layer-form. It was found that the plane was parallel to the perovskite structure layer (c-plane) of the perovskite structure.

【0060】以上により,本例に示した合成方法により
得られた合成粉末が,RP型層状ペロブスカイト構造の
Ca3 Ti2 7 に相当し,かつペロブスカイト構造層
(c面)に平行な方向に広がり部分を有し,かつ,その
アスペクト比(β/α)が10以上である本発明の板状
セラミックス粒子を含むことが分かった。
As described above, the synthetic powder obtained by the synthesis method shown in this example corresponds to Ca 3 Ti 2 O 7 having an RP-type layered perovskite structure, and in a direction parallel to the perovskite structure layer (c-plane). It was found that the plate-like ceramic particles of the present invention having a widened portion and having an aspect ratio (β / α) of 10 or more were included.

【0061】次に,比較試料C1を,試料1,2と同様
な方法で合成した。但し,合成温度は1200℃に下げ
て合成した。得られた合成粉末(比較試料C1)は,図
5に示すごとく,等方的な形状の微粒子よりなる粉末で
あり,板状粒子は含まれていなかった。また,図4のX
線回折パターンより,上記合成粉末はCaTiO3 単相
であり,Ca3 Ti2 7 相を含んでいなかった。この
様に,合成の際の温度が1200℃以下である場合には
目的の板状粒子が得られないことが判明した。なお,図
5は走査型電子顕微鏡により撮影した。
Next, Comparative Sample C1 was synthesized in the same manner as Samples 1 and 2. However, the synthesis temperature was lowered to 1200 ° C. for synthesis. As shown in FIG. 5, the obtained synthetic powder (comparative sample C1) was a powder composed of fine particles having an isotropic shape, and did not contain plate-like particles. Also, X in FIG.
According to the line diffraction pattern, the synthetic powder was a CaTiO 3 single phase and did not contain a Ca 3 Ti 2 O 7 phase. Thus, it was found that when the temperature at the time of synthesis was 1200 ° C. or lower, the target plate-like particles could not be obtained. FIG. 5 was photographed with a scanning electron microscope.

【0062】次に,固相法により合成した比較試料C2
〜4について説明する。ここに,比較試料C2〜4は,
試料1,2と同様の原料粉末を用いてこれを秤量し,均
一混合を行うためにエタノールを加えて24時間のボー
ルミル混合を行った。その後,エタノールを除去して充
分に乾燥した後,この粉末をMgO焼成容器に入れて,
1000℃(比較試料C2),1200℃(比較試料C
3),1400℃(比較試料C4)で熱処理した。
Next, a comparative sample C2 synthesized by the solid phase method was used.
4 will be described. Here, the comparative samples C2 to C4
The same raw material powder as in Samples 1 and 2 was weighed and added with ethanol to perform uniform mixing, followed by ball mill mixing for 24 hours. Then, after removing ethanol and drying sufficiently, put this powder in a MgO firing vessel,
1000 ° C (Comparative sample C2), 1200 ° C (Comparative sample C
3) Heat treatment was performed at 1400 ° C. (comparative sample C4).

【0063】図6(a),(b)に示すごとく,100
0℃,1200℃で合成した比較試料C2,C3では,
合成粉末中に板状粒子が存在せず,また,目的のCa3
Ti2 7 相は合成されず,CaTiO3 相のみが合成
された。このように固相法においてもフラックス法の場
合と同じく1200℃以下ではCa3 Ti2 7 は合成
されなかった。
As shown in FIGS. 6A and 6B, 100
In comparative samples C2 and C3 synthesized at 0 ° C and 1200 ° C,
No plate-like particles are present in the synthetic powder and the desired Ca 3
The Ti 2 O 7 phase was not synthesized, and only the CaTiO 3 phase was synthesized. As described above, even in the solid-phase method, Ca 3 Ti 2 O 7 was not synthesized at 1200 ° C. or lower as in the case of the flux method.

【0064】一方,図6(c)に示すごとく,比較試料
C4である1400℃で合成した粉末はCa3 Ti2
7 相からなりかつ板状形状の粒子より構成されているこ
とが分かった。しかしながら,個々の板状粒子は互いに
著しく凝集して塊状の2次粒子を形成しており,解砕す
ることは困難であった。すなわち,分散した板状粒子を
得ることができなかった。この様に,固相法によっては
板状粒子を分散した形で得ることはできなかった。な
お,図6は走査型電子顕微鏡を用いて撮影した。
On the other hand, as shown in FIG. 6C, the powder synthesized at 1400 ° C. as the comparative sample C4 was Ca 3 Ti 2 O
It was found that the particles consisted of seven phases and were composed of plate-like particles. However, the individual plate-like particles agglomerated with each other to form massive secondary particles, and it was difficult to disintegrate them. That is, dispersed plate-like particles could not be obtained. Thus, it was not possible to obtain plate-like particles in a dispersed form by the solid phase method. FIG. 6 was photographed using a scanning electron microscope.

【0065】次に,試料2をホスト粒子として使用し,
ペロブスカイト構造を有するCaTiO3 の{100}
面(立方晶として指数付けした場合の表示)が配向した
結晶配向セラミックスを作製した。ホスト粉末とTiO
2 粉末とをCa:Ti=1:1となるように秤量し,こ
れにエタノール及びへキサンを溶媒として加えてボール
ミルにて24時間混合し,さらに結合剤及び可塑剤を添
加し,1時間混合してスラリーを調製した。
Next, using Sample 2 as host particles,
{100} of CaTiO 3 having a perovskite structure
A crystal-oriented ceramic having a plane (display when indexed as cubic) was produced. Host powder and TiO
2 Powder and Ca: Ti = 1: 1 were weighed, ethanol and hexane were added as solvents, mixed with a ball mill for 24 hours, further added a binder and a plasticizer, and mixed for 1 hour. Thus, a slurry was prepared.

【0066】このスラリーをドクターブレード成形装置
によりテープ成形し,厚さ0.1mmのテープ成形体を
得た。さらに得られたテープ成形体を20枚を積層圧着
し,積層体を双ロールの圧延器により厚さが半分になる
まで圧延し,厚さが約1mmの成形体(x)を得た。こ
の成形体を600℃で脱脂し,有機成分を除去した後,
大気中で1600℃×10時間の熱処理を行い焼結体
(y)を得た。
This slurry was tape-formed by a doctor blade forming apparatus to obtain a tape-shaped product having a thickness of 0.1 mm. Further, 20 obtained tape molded bodies were laminated and pressed, and the laminated body was rolled by a twin-roll rolling mill until the thickness became half, thereby obtaining a molded body (x) having a thickness of about 1 mm. After degreasing the molded body at 600 ° C. to remove organic components,
Heat treatment was performed at 1600 ° C. for 10 hours in the air to obtain a sintered body (y).

【0067】上記成形体(x)における広がり面のX線
回折パターンを測定したところ,図7に示すごとく,C
3 Ti2 7 の(00l)面に相当する回折ピークが
著しく高くなっていることが分かった。即ち,ホスト粒
子(Ca3 Ti2 7 粒子)の広がり面はCa3 Ti2
7 のc面に相当し,かつ成形体(x)中のホスト粒子
の広がり面は成形体の広がり面と平行に配向しているこ
とが分かった。この成形体(x)中のホスト粒子の面配
向度を次式(Lottgering法)により求めたと
ころ,その配向度は86%であることが分かった。
When the X-ray diffraction pattern of the spread surface of the molded product (x) was measured, it was found that C
It was found that the diffraction peak corresponding to the (00l) plane of a 3 Ti 2 O 7 was extremely high. That is, the spread surface of the host particles (Ca 3 Ti 2 O 7 particles) is Ca 3 Ti 2
It was found that the spreading plane of the host particles in the molded body (x) corresponded to the c-plane of O 7 and was oriented parallel to the spreading plane of the molded body. The degree of plane orientation of the host particles in the molded article (x) was determined by the following equation (Lottgering method), and it was found that the degree of orientation was 86%.

【0068】P={I(008)+I(0010)}/
{I(105)+I(008)+I(0010)+I
(200)} 配向度=(P−P0 )/(1/P0 ) (I(hkl)は(hkl)面(正方晶表示)に相当す
る回折ピークの強度,P0 は同成分で無配向の成形体の
P)
P = {I (008) + I (0010)} /
{I (105) + I (008) + I (0010) + I
(200)} degree of orientation = (P−P 0 ) / (1 / P 0 ) (I (hkl) is the intensity of the diffraction peak corresponding to the (hkl) plane (tetragonal expression), and P 0 is the same component and P of oriented molded body)

【0069】次に,上記焼結体(y)の広がり面のX線
回折パターンを測定したところ,図8に示すごとく,該
焼結体(y)が斜方晶のCaTiO3 単相であることが
分かった。また,斜方晶の(0k0)面(すなわち,立
方晶表示で(h00)面)に相当する回折線が後述する
無配向の焼結体(z)に比べて著しく高くなっているこ
とが分かった。
Next, when the X-ray diffraction pattern of the spread surface of the sintered body (y) was measured, as shown in FIG. 8, the sintered body (y) was an orthorhombic CaTiO 3 single phase. I understood that. It is also found that the diffraction line corresponding to the (0k0) plane of the orthorhombic system (ie, the (h00) plane in cubic system) is significantly higher than that of a non-oriented sintered body (z) described later. Was.

【0070】この焼結体(y)の{100}面(立方晶
表示)配向度を次式(Lottgering法)により
求めたところ,その配向度は93%であることが分かっ
た。また,焼結体密度は理論密度に対する相対密度で9
8%であった。
When the degree of orientation of the {100} plane (cubic crystal display) of the sintered body (y) was determined by the following equation (Lottgering method), it was found that the degree of orientation was 93%. The density of the sintered body is 9 relative to the theoretical density.
8%.

【0071】P={I(020)+I(040)}/
{I(020)+I(040)+I(121)+I(1
23)} 配向度=(P−P0 )/(1−P0 ) (I(hkl)は(hkl)面(斜方晶表示)に相当す
る回折ピークの強度,P0 は無配向の焼結体のP)
P = {I (020) + I (040)} /
{I (020) + I (040) + I (121) + I (1
23)} Degree of orientation = (P−P 0 ) / (1−P 0 ) (I (hkl) is the intensity of the diffraction peak corresponding to the (hkl) plane (expressed as orthorhombic), and P 0 is the non-oriented P of the body

【0072】この様に,本例にかかる板状セラミックス
粒子は配向成形により,高いc面配向を有する成形体
(x)を得ることができ,かつ,この成形体(x)を焼
結することにより,高い{100}面配向度を有する焼
結体(y),即ちペロブスカイト型の結晶配向セラミッ
クスを得られることが分かった。
As described above, the plate-shaped ceramic particles according to the present example can obtain a compact (x) having a high c-plane orientation by orientation molding, and sinter the compact (x). As a result, it was found that a sintered body (y) having a high degree of {100} plane orientation, that is, a perovskite-type crystal oriented ceramic was obtained.

【0073】なお,これと比較するため,通常の粉末法
によりCaTiO3 を焼結した。CaCO3 粉末及びT
iO2 粉末をモル比で1:1となる様に混合し,120
0℃で2時間仮焼し,仮焼粉を得た。次に上記仮焼粉を
湿式(ボールミル)にて粉砕し,乾燥後,得られた粉砕
粉を一軸プレス及び冷間等方圧プレスにより成形し,成
形体とした。この成形体を大気中にて1400℃で10
時間熱処理し,焼結体(z)を得た。得られた焼結体
(z)の表面のX線回折パターンを測定したところ,図
8に示すごとくこの焼結体(z)は斜方晶のCaTiO
3 単相となった。
For comparison, CaTiO 3 was sintered by a usual powder method. CaCO 3 powder and T
The iO 2 powder was mixed at a molar ratio of 1: 1 and mixed with 120
Calcination was performed at 0 ° C. for 2 hours to obtain a calcined powder. Next, the calcined powder was pulverized by a wet method (ball mill) and dried, and the obtained pulverized powder was molded by a uniaxial press and a cold isostatic press to obtain a molded body. This molded body is heated at 1400 ° C.
Heat treatment was performed for a time to obtain a sintered body (z). When the X-ray diffraction pattern of the surface of the obtained sintered body (z) was measured, as shown in FIG. 8, the sintered body (z) was orthorhombic CaTiO 2.
It became 3 single phases.

【0074】しかしながら,(0k0)面(すなわち,
立方晶表示で(h00)面)の配向は得られず,上述し
た式により{100}面(立方晶表示)配向度を計算し
たところ,配向度は0%であった。また,焼結体密度は
相対密度で98%であった。この様に本例にかかる板状
セラミックス粒子を用いない,通常の粉末法によって
は,ペロブスカイト型の結晶配向セラミックスは得られ
ないことが分かった。
However, the (0k0) plane (ie,
The (h00) plane orientation was not obtained in cubic crystal display, and the degree of orientation of the {100} plane (cubic crystal display) was calculated by the above equation. The degree of orientation was 0%. The sintered body density was 98% in relative density. Thus, it was found that the perovskite-type crystallographically-oriented ceramics could not be obtained by the ordinary powder method without using the plate-like ceramic particles according to the present example.

【0075】本例にかかる作用効果について以下に説明
する。本例にかかる板状セラミックス粒子は,板状の形
状異方性があり,かつアスペクト比が10以上である。
このため,該板状セラミックス粒子に対し配向成形を施
すことにより,容易に各粒子の方位を揃えることができ
る。
The operation and effect according to this embodiment will be described below. The plate-like ceramic particles according to the present example have a plate-like shape anisotropy and an aspect ratio of 10 or more.
Therefore, by subjecting the plate-shaped ceramic particles to orientation molding, the orientation of each particle can be easily aligned.

【0076】そして,本例にかかる板状セラミックス粒
子の配向を利用して,反応焼結を行うことにより,図8
に示すごときペロブスカイト構造を有する優れた結晶配
向バルクセラミックスを得ることができる。
By performing reaction sintering using the orientation of the plate-like ceramic particles according to the present example, FIG.
As described above, it is possible to obtain an excellent crystallographically-oriented bulk ceramics having a perovskite structure.

【0077】このように本発明の板状セラミックス粒子
を利用すれば,圧電性,誘電性,マイクロ波誘電性,反
強誘電性,磁性,熱電性,電子伝導性,イオン伝導性等
に優れたペロブスカイト構造を有する種々の結晶配向バ
ルクセラミックスを得ることができる。そのため,上述
の特性を利用した各種センサ,フィルタ,発振子等のデ
バイスを,上記結晶配向バルクセラミックスにて作製す
ることにより,高性能のデバイスを得ることができる。
As described above, the use of the plate-shaped ceramic particles of the present invention provides excellent piezoelectricity, dielectric properties, microwave dielectric properties, antiferroelectric properties, magnetism, thermoelectricity, electronic conductivity, ionic conductivity, and the like. Various crystal-oriented bulk ceramics having a perovskite structure can be obtained. Therefore, a high-performance device can be obtained by fabricating devices such as various sensors, filters, and oscillators utilizing the above-described characteristics with the above-mentioned crystal-oriented bulk ceramics.

【0078】[0078]

【発明の効果】上記のごとく,本発明によれば,ペロブ
スカイト構造を有する結晶配向バルクセラミックスを容
易に作製可能な,板状セラミックス粒子を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide plate-like ceramic particles from which crystal-oriented bulk ceramics having a perovskite structure can be easily produced.

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

【図1】実施形態例にかかる,(a)ペロブスカイト構
造の説明図,(b)RP型ペロブスカイト構造の説明
図,(c)板状セラミックス粒子の斜視図。
FIG. 1A is an explanatory view of a perovskite structure, FIG. 1B is an explanatory view of an RP-type perovskite structure, and FIG. 1C is a perspective view of plate-like ceramic particles according to an embodiment.

【図2】実施形態例にかかる,板状セラミックス粒子の
合成に使用した加熱容器の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a heating vessel used for synthesizing plate-like ceramic particles according to the embodiment.

【図3】実施形態例にかかる,(a)1300℃×8時
間にて合成した試料1の図面代用写真(390倍),
(b)1400℃×8時間にて合成した試料2の図面代
用写真(390倍)。
FIG. 3 is a drawing substitute photograph (390 ×) of (a) Sample 1 synthesized at 1300 ° C. × 8 hours according to the embodiment;
(B) Drawing substitute photograph (390 times) of Sample 2 synthesized at 1400 ° C. × 8 hours.

【図4】実施形態例にかかる,試料1,2及び比較試料
C1にかかる粉末のX線回折パターンを示す線図。
FIG. 4 is a diagram showing X-ray diffraction patterns of powders of Samples 1 and 2 and Comparative Sample C1 according to the embodiment.

【図5】実施形態例にかかる,1200℃×8時間にて
合成した比較試料C1の図面代用写真(1500倍)
FIG. 5 is a drawing substitute photograph (1500 times) of a comparative sample C1 synthesized at 1200 ° C. for 8 hours according to the embodiment.

【図6】実施形態例にかかる,(a)1000℃にて固
相反応により合成した比較試料C2の図面代用写真(3
900倍),(b)1200℃にて固相反応により合成
した比較試料C3の図面代用写真(390倍),(c)
1400℃にて固相反応により合成した比較試料C4の
図面代用写真(390倍)。
FIG. 6 is a drawing substitute photograph (3) of (a) Comparative sample C2 synthesized by a solid-phase reaction at 1000 ° C. according to the embodiment.
900x), (b) Drawing substitute photograph (390x) of comparative sample C3 synthesized by solid-phase reaction at 1200 ° C, (c)
Drawing substitute photograph (390 times) of comparative sample C4 synthesized by a solid-phase reaction at 1400 ° C.

【図7】実施形態例にかかる,成形体(x)のX線回折
パターンを示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a compact (x) according to the embodiment.

【図8】実施形態例にかかる,焼結体(y),焼結体
(z)のX線回折パターンを示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing X-ray diffraction patterns of a sintered body (y) and a sintered body (z) according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...板状セラミックス粒子, 10...広がり部分, 1. . . 9. plate-shaped ceramic particles, . . Spreading part,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ルドルスデン−ポッパー型(Ruddl
esden−Popper型)層状ペロブスカイト構造
を有するチタン酸カルシウム及び/またはその固溶体よ
りなる板状セラミックス粒子であって,上記粒子はペロ
ブスカイト構造層(c軸)に平行な方向に広がり部分を
有する板状粒子であり,かつ上記板状粒子の厚さ(α)
と上記広がり部分の最大長さ(β)とのアスペクト比
(β/α)が10以上であることを特徴とする板状セラ
ミックス粒子。
1. Rudolsden-popper type (Ruddl)
esden-Popper type) Plate-like ceramic particles comprising calcium titanate having a layered perovskite structure and / or a solid solution thereof, wherein the particles have a portion extending in a direction parallel to the perovskite structure layer (c-axis). And the thickness of the plate-like particles (α)
A plate-like ceramic particle having an aspect ratio (β / α) of 10 or more to the maximum length (β) of the spread portion.
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