JPS6291420A - 多段湿式法による易焼結性の複合ペロブスカイトの原料粉末の製造方法 - Google Patents

多段湿式法による易焼結性の複合ペロブスカイトの原料粉末の製造方法

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JPS6291420A
JPS6291420A JP60231325A JP23132585A JPS6291420A JP S6291420 A JPS6291420 A JP S6291420A JP 60231325 A JP60231325 A JP 60231325A JP 23132585 A JP23132585 A JP 23132585A JP S6291420 A JPS6291420 A JP S6291420A
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恭二 大段
Takenobu Matsumura
武宣 松村
Shinichi Shirasaki
信一 白崎
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Ube Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ペロブスカイト型構造化合物(以下。
ペロブスカイトという)およびその固溶体の原料粉末の
製造方法に関するものである。
ペロブスカイトおよびその固溶体は、圧電体。
誘電体、半導体、センサー、オプトエレクトロニクス材
料等の機能性セラミックスとして広範囲に利用されてい
る。最近はこの機能性セラミックスの高度化が進展し、
その要請に対応できる易焼結性、均一性、高嵩密度で、
且つ低コストのペロブスカイトおよびその固溶体の原料
粉末が多量に効率的に製造できる技術の開発が要望され
ている。
従来、ペロブスカイトおよびその固溶体の原料粉末の製
造方法とし−1ては、乾式法と共沈法が知られている。
乾式法は構成片El成分の化合物を・乾式で混合シフ。
これを仮焼する方法である。しか1〜.この力tJ:、
では、均一組成の原料粉末が得難いため、優ノ↓た機能
性を持つペロブスカイトおよびその固溶体を得難いし、
¥)フコ焼結141も十分ではない。
共沈法はその構成成分のすべてを一緒にし7た混合溶液
を作り、これにアルカリ等の沈殿形成液を添加して共沈
させ、この共沈物を乾燥、仮焼させる方θにである。
との共沈法によると、均一性の優れた粉末が得易いが、
その均一性なるが故に、沈殿生成時、乾燥時丑たは仮焼
時に粒子が凝結して二次粒子を形成し、易焼結性になり
にくい欠点があった。
また、共沈法では各成分の該沈殿形成液に対する沈殿形
成能が同じでない場合は1例えば或成分は100%沈殿
を生成゛するが、他の成分は全部沈殿を生成り、 Ti
ないことが起り、 j9i望組成となし鄭いことかあり
、特に2Mg成分2則成分をioo受(ろ ) 沈殿させるのは困難であった。
史に、ペロフスカイト機能セ料には鉛とチタンを同時に
含むことが極めて多い。この様なものをT楽曲に製造す
る場合、チタン原旧として安価な四塩化チタンを使用す
ることか望ましい。しかしこれを共沈法に使用1−ると
、四塩化チタン中の塩素イオンが鉛と反応して白色沈殿
を生成するため。
使用し難い。この場合、四塩化チタンに代え、オギソ硝
酸チタン[Tlo(NO3)2 ’]を使用すれはこの
白色沈殿の生成を防ぐことができるが、オギン硝酸チタ
ンは高価であるため工業生産としては実用的でない。
〔発明の1」的〕 本発明は従来の共沈法における欠点る「なくすことがで
きる方法、さらには、湿式法によって、易焼結+1.均
一性、低コスト、高嵩密度の四つの要件を満足したペロ
ブスカイトおよ0・その固沼体原料粉末を効率よく製造
−することができる方法を捺1共するにある。
〔発明の構成〕
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果2本
発明に到った。
本発明は、一般式x[Pb(A4.、;Nr用) 03
)−y[PbTi03]−z[Pbzro3:]  (
ただし、AはMgおよび/捷たはN1を示し+ X +
 y jJ・よひ2はモル係を示1〜.x十y+!2=
IG[]である。)で表わされるぺ1]ブス力イト型構
造化合物(以下ペロブスカイトという)およびその[古
1浴体の原料粉末の製造に際し、 Nb化合物を溶解ま
た11分散させた水溶液と、沈殿形成液とを接触させて
NTI成分の沈殿を生成さぜた後。
(1)  PbおよびZrの化合物の水溶液を添加し7
てl)bおよびZr成分の沈殿台・生成させ1次いでT
]化合物の水溶液を添加してTi成分の沈殿を生成させ
、捷たは。
(2)  TiおよびZrの化合物の水溶液を添加して
T】およびZr成分の沈殿を生成させ2次いでPb化合
物の水溶液を添加してPb成分の沈殿を生成させ。
次いで、アルキルアミンの溶液とA成分の金属元素を含
む化合物の水溶液を添加してA成分の沈殿を生成させ、
得られた沈殿物を仮焼することを特徴とする易焼結性ペ
ロブスカイトおよびその固溶体のWC$1粉末の製造方
法に関するものである。
本発明によると、従来の共沈法における欠点を解消する
ことかできる。
本発明における一般式x[Pb(A蝿N b%)031
−y (PbTi03 ] −z(PbZr03 ’3
  で表わされるペロブスカイトおよびその固溶体のA
成分は2Mgおよび/甘たはN1であり、Pb(AハN
1坊)03におけるPbと(AハNb%)の成分の原子
比[Pb/(h、)い仕う4)〕。
P bT i 03 におけるPbとTiの原子比(P
b/Ti) 、およびPb Z r 03におけるPb
とZrの原子比(Pb/zr)は通常1.0であるが、
この原子比を1.0より高い値、もしくは低い値にずら
した不定比+1ペロブスカイトも含まれる。
丑だ前記一般式のx、yおよび2はモル係を示し、任意
の数を表わI〜、用途に応じ種々の数値をとりうるが1
通常、Xば5〜90.yは5〜80゜2は5〜80モル
φが好適である。
ペロブスカイトおよびその固溶体の構成成分であるA成
分の金属元素を含む化合物やI)1)成分、Nl〕成分
、 Ti成分およびZr成分の化合物の水溶液を調製す
るための各成分化合物としてtJ、特に限定されないが
それらの水酸化物、炭酸塩、オギノ塩。
硫酸塩、硝酸塩、塩化物等の無機塩、酢酸塩、しゅう酸
塩等の有機酸塩、酸化物などがある。これらは一般に水
溶液として使用される。水に可溶でない場合には酸を添
加して可溶させればよい。
沈殿形成液としては、アンモニア、炭酸アンモニウム、
苛性アルカリ等が挙げられる。
構成成分の沈殿を生成するには沈殿形成液を攪拌しなが
ら、沈殿形成液に、各構成成分の水溶液を添加してもよ
く、その反対に添加してもよい。
添加に際しては液を十分に攪拌しながら行うことが好ま
しい。
本発明に使用するアルキルアミンとしては1例えばメチ
ルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミ
ンなどの低級アルギル基を有する第一アミン、/クロヘ
ギシルアミンの如き第一アミン、ジメチルアミ/1ジエ
チルアミンなどの低級アルキル基を有する第ニアミン、
トリエチルアミンの如き低級アルキル基を有する第三ア
ミンのよりなA成分を完全に沈殿させることができるp
Kaが10〜11のアルキルアミンを挙げることができ
る。
アルキルアミンの使用量は、A成分化合物の全モル数に
対して、0.5〜20倍モルが好適である。
アルキルアミンを添加するにあたっては、 NH:の濃
度が過度に高いと各構成成分を完全に沈殿させない場合
も起こるので、沈殿含有溶液の上げ液を除去した後、新
たに水を加えるという操作を数回行うなどしてNHzの
濃度を0.3モル/を以下にすることが好ましい。
アルキルアミンの溶液とA成分の金属元素を含む化合物
の水浴液を加えるにあたっては、アルキルアミンの水お
よび/またけアルコール溶液を先に加えても、A成分化
合物の水溶液を先に加えてでも、あるいは同時に加えて
もよく、マた多段に加えてもよい。またNH1イオンが
ない場合には最初から添加しておいてもよい。
また沈殿の生成に際し2例えばNb 、 Pb 、 T
iまたはZr成分の沈殿を生成した後、以後の工程を妨
害する陰イオンを除去するために水洗した後、沈殿物を
新しい水捷たはアルコール中に分散して。
次の工程に進めることが望ましい。
更にまた。11b成分とPbおよびZr成分の沈殿、あ
るいはNb成分とTiおよびZr成分の沈殿を生成させ
るにあたり、沈殿形成液の種類と濃度、また沈殿形成時
の温度を適宜調節することにより得られる粒子形状をコ
ントロールすることができる。
Pb 、 Ti 、Zr、NbおよびA成分のほかに、
ペロブスカイトの焼結性や特性を制御するだめの微量成
分を添加する場合は、前記各成分の溶液を調製する際、
それらの微量成分を添加させてもよい。
壕だ前記したようにA成分およびNb成分の沈殿の生成
を必要に応じ、多段にしてもよく、更に交互に沈殿させ
てもよい。
前記方法により得られた沈殿物は通常の方法により洗浄
、ろ別、乾燥した後、仮焼する。乾燥は。
大気圧下で行なっても減圧下で行なってもよい。
仮焼温度としては、過度に低いと沈殿物の脱水。
熱分解が不十分であわ2寸だ過度に高いと粉末が粗大化
するので2通常、仮焼温度は500〜1200°Cの範
囲が好適である。
〔実施例〕
以下に実施例および比較例を示し、さらに詳しく本発明
について説明する。
実施例1 酸化ニオブ(Nb205)粉末4.430 fを水10
0m1中に分散し、さらに6N−アンモニア水1010
0Oを添加した。これに、硝酸鉛[Pb(No3)2]
33.127とオキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO
3)2)3.0637を10100Oの水に溶解した溶
液を加えて沈殿を生成した。さらに四塩化チタン(Ti
Cl2)6.9257を水350m1に溶解した溶液を
加えて沈殿を生成させた。沈殿物含有の液を静置し、上
澄液を除去し、新たに水を加えて十分攪拌した後、再度
静置して上澄液を除去するという傾瀉操作を4回繰り返
した溶液に、ジエチルアミン257を水5゜meに加え
た水浴液を加えた。この液に硝酸マグネ/ラム(My(
1寸03)2・6H20〕4..27ろ7を水るo。
meに溶解した溶液を徐々に加えて沈殿を生成さ(↓−
た。この沈殿物を洗浄、ろ別、乾燥した後、組成分析し
たところ、什込みの元素組成と同一・であった。さらに
この沈殿物を750’Cで2時間仮焼し7だ。この粉末
をエタノール存在下、ボールミル処理し、その一部分を
透過型電子顕微鏡に上り粒子を観察したところ1粒径は
0.2μm程度で均一であった。
一ヒ記粉末にポリビニルアルコール(以下、PVAと略
記)を0.8 wt係添加して1t/crAで成型し。
鉛雰囲気下、1450°Cで2時間焼結した結果。
その密度は7.981i’ /ccであった。
実施例2 +5[Pb(NiHNbH03]−45[:PbZrO
3]−401’:PbZrO3]酸化ニオブ粉末13.
300 ji’を3Nのアンモニア水500 meに分
散させた。これに硝酸鉛33.1237とオキソ硝酸ジ
ルコニウム9.24 yf水2o 。
ml!に溶解した浴液を力[1えて沈殿を生成させた。
さく11) らに、四塩化チタン8,538 j?を水100meに
溶解した溶液を加えて沈殿を生成させた。この沈殿物を
4回傾瀉操作を繰り返して溶解NH:イオンを除去しプ
こ後、ジエチルアミン257に水を加えて50meにし
た溶液を加えた。この液に硝酸ニッケル(Ni(NO3
))−6H20]  1.4549を水100meに溶
解した溶液を加えて沈殿を生成した。この沈殿物を洗浄
、ろ別、乾燥した後2組成分析したところ、仕込みのj
E素組成と同一であった。この沈殿物を750°Cで2
時間仮焼した。この粉末にエタノールを加えてボールミ
ル処理し1ぞの一部分を透過型電子顕微鏡により粒子を
観察したところ。
粒子1は約0゜18 /l n7で揃った粒子であった
この粉末にP V Aをり、8v+t%添加して、1t
103で成型し、鉛雰囲気下、ll50°Cで2時間焼
結り、′に結果、その密度は7.99 pi’ /cc
であった。
実施例乙 実施例2において硝酸ニッケル1.454 flを硝酸
マグネ/ラム1.28247に代えたほかは、実施例2
と同様な方法、操作を行ない仮焼粉末焼結体を得た。
沈殿物の組成元素分析は仕込みの元素組成と回−であり
、−また焼結体の密度は7.98 ii’ /ccであ
った。
実施例4 実施例1において硝酸マグネ/ラム4.2767を硝酸
マグネンウノ、IjQ(旧〕3)2・6H2012,i
 36 ?と硝酸ニッケル〔旧(N03)2・6H20
12,423fに代えたほかは、実施例1と同様な操作
を行ない仮焼粉末を得た。この粉末にエタノールを加え
てボールミル処理し1ぞの一部分を透過型型T−顕微鏡
により粒子を観察したところ1粒径は約0.19μmで
揃った粒子であった。
この粉末にPVAを0.8wt%添加して、1t/ct
Aで成型し、鉛雰囲気下、1150°Cで2時間焼結し
た結果、その密度は7.97 fl /ccであった。
比較例1 実施例1において、ジエチルアミンを共存させなかった
以外は、実施例1と同様々方法、操作を行ない沈殿物を
生成させた。この沈殿物の組成を8周べだところ2Mg
は仕込みの2/ろの程度しか含有されていなかった。
比較例2 実施例2において、ジエチルアミンの溶液を6N−アン
モニア水500m11!に代えたほかは、実施例2と同
様な方法、操作を行ない沈殿物を生成させた。この沈殿
物の組成を調べたところ、 Niばほとんど含有されて
い々かった。
実施例5 塩化ニオブ(NbCl5) 9.0039を水100m
/!中に溶解し、さらに6N−アンモニア水1000m
/を添加した。これに、硝酸鉛[Pb(NO3)z’l
l 3ろ、127とオキソ硝酸ジルコニウム[Zr0(
N03)21ろ、06ろ7を+00omeの水に溶解し
た浴液を加えて沈殿を生成させた。さらに四塩化チタン
6.92547を水’、50m1に溶解した溶液を加え
て沈殿を生成させた。沈殿物含有の液を静置し、上澄液
を除去し。
新たに水を加えて十分攪拌した後、内度静置して上澄液
を除去するという傾瀉操作を4回繰り返した溶液に、ジ
エチルアミン257を水50meに加えた水溶液を加え
た。この液に硝酸マグネシウム(My(NO3)2−6
H20〕4.273 f/を水300mJに溶解した溶
液を徐々に加えて沈殿を生成させた。この沈殿物を洗浄
、ろ別、乾燥した後1組成分析したところ、仕込みの元
素組成と同一であった。さらにこの沈殿物を750°C
で2時間仮焼した。この粉末をエタノール存在下、ボー
ルミル処理し。
その一部分を透過型電子顕微鏡により粒子を観察したと
ころ1粒径は0.2μ?n程度で均一であった。
上記粉末にポリビニールアルコール(JJ、 下。
P V A 、’iと略記)を0.8 wt%添加して
1t/q4で成型し、鉛雰囲気下+  1130°Cで
2時間焼結した結果、その密度は7.99 q /cc
であった。
実施例6 ”” CPb(Mq 3ANbH)03 〕−36,5
CPl)T 1.03 ]−13,5(Pt)Zr03
 )酸化ニオブ(Nb2o5)粉末4.430 fを水
100me中に分散し、さらに6N−アンモニア水10
100Oを添加した。これに四塩化チタン6.925 
@とオギシ硝酸ジルコニウムろ、063グf水50 o
 ml!に溶解した溶液を加えて沈殿を生成させた。沈
殿物含有の液を静置し、上澄液を除去し、新たに6N−
アンモニア水500.eを添加した。これに硝酸鉛33
.127を水500rneに溶解した溶液を加えて沈殿
を生成させた。沈殿物含有の液を静置し、上澄液を除去
し、新たに水を加えて十分攪拌した後、再度静置して上
澄液を除去するという傾瀉操作を4回繰り返した溶液に
、ジエチルアミン257を水50m1に加えた水浴液を
加えた。この液に硝酸マグネシウム[My(NO3)2
・6H20)4.2737を水300m1に溶解した溶
液を徐々に加えて沈殿を生成させた。この沈殿物を洗浄
、ろ別、乾燥した後1組成分析したところ、仕込みの元
素組成と同一であった。さらにこの沈殿物を750°C
で2時間仮焼した。この粉末をエタノール存在下。
ボールミル処理し、その一部分を透過型電子顕微鏡によ
り粒子を観察したところ2粒径は0.2μm程度で均一
であった。
上記粉末にポリビニルアルコール(以下、 PVAと略
記)を0.8 wt%添加して1t/fflで成型し。
鉛雰囲気下、1150°Cで2時間焼結した結果。
その密度は7.95 ? /ccであった。
〔発明の効果〕
一般式x[:Pb(AxNb、H)031−y[PbT
io3]−2[Pbzro3:]で表わされるペロブス
カイトおよびその固溶体の原料粉末の製造に際し、従来
の共沈法における全成分を同時に共沈させる方法とは異
々す、 Nb + PI’)+TiおよびZr成分の沈
殿を逐次に生成さぜ2次いでアルキルアミンの存在下に
A成分を沈殿させるため、従来法では100チ沈殿させ
ることが困難であったA成分やその他の全成分を完全に
沈殿させることができ、また二相以上の相が高度に相互
分散した状態の沈殿物がイ(Iられる結果、沈殿生成時
に凝集、もしくは乾燥、仮焼時に凝結を起こしに<<、
高嵩密度の易焼結性の粉末を再現性良く製造することが
できる。
また本プロセスでは各相が高度に相互分散しており、従
ってこのものを仮焼したものは十分な均−件が達成され
る。さらにプロセスが簡単であることに由来して、再現
性良く低コストで易焼結性の粉末が得られる等の優れた
効果を有する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式X〔Pb(A_1_/_3Nb_2_/_3)O
    _3〕−y〔PbTiO_3〕−z〔PbZrO_3〕
    (ただし、AはMgおよび/またはNiを示し、x、y
    およびzはモル%を示し、x+y+z=100である。 )で表わされるペロブスカイト型構造化合物(以下ペロ
    ブスカイトという)およびその固溶体の原料粉末の製造
    に際し、Nb化合物を溶解または分散させた水溶液と、
    沈殿形成液とを接触させてNb成分の沈殿を生成させた
    後、 (1)PbおよびZrの化合物の水溶液を添加してPb
    およびZr成分の沈殿を生成させ、次いでTi化合物の
    水溶液を添加してTi成分の沈殿を生成させるか、ある
    いは (2)TiおよびZrの化合物の水溶液を添加してTi
    およびZr成分の沈殿を生成させ、次いでPb化合物の
    水溶液を添加してPb成分の沈殿を生成させ、次いで、
    アルキルアミンの溶液とA成分の金属元素を含む化合物
    の水溶液を添加してA成分の沈殿を生成させ、得られた
    沈殿物を仮焼することを特徴とする易焼結性ペロブスカ
    イトおよびその固溶体の原料粉末の製造方法。
JP60231325A 1985-10-18 1985-10-18 多段湿式法による易焼結性の複合ペロブスカイトの原料粉末の製造方法 Granted JPS6291420A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992013810A1 (en) * 1991-01-31 1992-08-20 Nippon Soda Co., Ltd. Dielectric ceramic composition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1992013810A1 (en) * 1991-01-31 1992-08-20 Nippon Soda Co., Ltd. Dielectric ceramic composition

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