JPS63151671A - ジルコン酸鉛の製造方法 - Google Patents

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、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｓ）の製造方法に
関するものである。

ジルコン酸鉛は、デジタル変位素子・形状記憶材料など
に、またＰｂＺｒ０ｚ　−ＰｂＴｉ０＊等の多成分圧電
磁器の原料に用いる等の広範囲の応用が期待されている
。

〔従来の技術〕

ジルコン酸鉛の構成成分の酸化物原料粉末（ＰｂＯ粉末
およびＺｒ０ｇ粉末）を使用して、乾式法でジルコン酸
鉛粉末を作製しても平均粒径１〜２μｍ以上のものとな
る。この程度の粒度のジルコン酸鉛粉末を使用して高密
度且つ高度な機能を有する磁器等を得ることは難しい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前記のジルコン酸鉛の乾式法による、合成に
おける欠点を解消すべくなされたもので、その目的は、
分散性の良いサブミクロン級の変成ジルコニア原料粉末
を作製し、該粉末を用いて単なる乾式法によって易焼結
性且つ高密度のジルコン酸鉛磁器を製造する方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究結果、 ＰｂＺｒ０ｉで表わされるジルコン酸鉛の製造過程にお
いて、鉛の適量とジルコニウムとを含有する溶液を作り
、該溶液と沈殿形成液とを反応させて共沈体を形成する
と系の不均一のためにＺｒ含有粒子の凝集が起こりにく
くなり、その後に得られた共沈体を乾燥し、７００〜１
３００℃で仮焼すると、凝集の極めて少ないサブミクロ
ン級の粉末（変成ジルコニア粉末）となし得ることが分
った。これを原料として、目的とするジルコン酸鉛の残
りの鉛の化合物を乾式法によって混合し、仮焼すればサ
ブミクロン級の粉末特性の優れた原料粉末が容易に得ら
れ、これを成型すると、ホットプレスやＨＩＰ　（熱間
ガス圧焼結）などの操作を省略して単なる固相焼結によ
ってかつ、焼結助剤を必ずしも必要とせずに高密度のジ
ルコン酸鉛磁器が容易に得られることを究明し得た。こ
の知見に基いて本発明を完成した。本発明の要旨は、次
の三つの工程（ａ　−ｃ　）の組合せにある。

（ａ）ジルコン酸鉛を構成することになる鉛の適量と、
ジルコニウムとを含有する溶液及び沈殿形成液を反応さ
せて共沈体を形成し、この共沈体を乾燥後７００〜１３
００℃で仮焼する工程。この工程では、共沈体形成中の
凝集が避けられまたＰＺＴ　。

ＰＬＺＴなどの製造にも使用することができる変成ジル
コニアが得られる。

（ｂ）工程（ａ）で得られた仮焼物と、目的とするジル
コン酸鉛の組成の残りの鉛の化合物を混合して５００〜
１０００℃で仮焼する工程。この工程で、所望のジルコ
ン酸鉛組成が得られる。

（ｃ）得られた仮焼粉末を成型して７００℃〜１４００
℃で焼結する工程。

ジルコニウム溶液を作製するための化合物としては、オ
キシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、塩化
ジルコニウム、及び硝酸ジルコニウムが挙げられる。

ジルコニウム溶液の溶媒としては上記化合物を溶解させ
る水またはアルコールを用いる。上記化合物はすべて水
に可溶であり、オキシ塩化ジルコニウム、および塩化ジ
ルコニウムはエタノール可溶である。さらに、ジルコニ
ウム溶液を作製するために、金属ジルコニウムを王水、
ＨＦで溶解して用いることもできる。

鉛の化合物としては硝酸鉛（Ｐｂ（Ｎｏ：＋）ｚ）　、
塩化鉛（Ｐｂ（１，）　、硫酸鉛（ＰｂＳＯ，）などが
あるが、硝酸鉛が好ましい。この鉛化合物を水またはア
ルコールの溶媒に可溶させた鉛溶液をジルコニウム溶液
とは別に調製することができる。また、同一の溶媒に鉛
化合物およびジルコニウム化合物を溶解させて調製して
もよい。

沈殿形成液作製のための試薬としては、例えば、アンモ
ニア水、炭酸アンモニウム、両性アルカリ、しゅう酸、
しゅう酸アンモニウムやアミン、オキシン等の有機試薬
が挙げられる。

沈殿形成反応は常温で行なうことができる。共沈体の状
態はゾル状ないしスラリー状である。共沈体はろ過およ
び洗浄によって回収する。

ジルコニウム含有溶液に溶解される鉛の量はジルコニア
粉末の凝集を有効に抑制し得る範囲が望ましい。得られ
た共沈体の仮焼温度７００〜１３００℃である。７００
℃より低いと凝集が顕著に起り、１３００℃を超えると
粒子が粗大化する傾向がある。

この様にして得られた粉末に目的とするジルコン酸鉛の
不足分の鉛の化合物を加えて混合する。

これら混合物の仮焼温度は、固相反応が、はぼ、あるい
は完全に完了する最低温度以上で、顕著な粒子成長が生
じない最高温度範囲であることが必要であり、５００〜
１０００℃の範囲が好ましい。

この様にして得られた粉末を成型して焼結する。

焼結温度は、一般的に７００−１４００℃の範囲である
。

７００℃より低いと焼結が不十分であり１５００℃を超
えると粒子が粗大化したり、あるいは構成成分の揮発が
起る。

〔実施例〕

硝酸鉛水溶液（０，７５１ｍｏＪ　／ｅ　濃度）４３．
５７ｃｃとオキシ硝酸ジルコニウム水溶？＆　（０，８
７３ｍｏ６　／　１ｉ濃度）１５０ｃｃとを混合した。

この混合水溶液を撹拌している６規定アンモニア水１１
水に徐々に添加して、ｐｂ”とＺｒ　４　＊の水酸化物
共沈体を得た。これを洗浄・乾燥した後１１００℃で仮
焼して、（Ｐｂｏ、　２Ｚｒｏ、　ｓ）０＋、　ａ粉末
を作成した。この粉末はサブミクロン級の粒子であった
。

得られた粉末１．４３２２　ｇと市販のｐｂｏ粉末１．
３３９１ｇとをボールミルで一昼夜混合した後、８５０
℃で２時間仮焼して、ＰｂＺｒ０．粉末を得た。この平
均粒径は、０．４８μｍであった。この粉末を１ｔｏｎ
／ｃｊで成型した後、１２００℃で２時間、鉛蒸気・酸
素ガス共存雰囲気下で焼結した。得られた磁器の密度は
、７．９６で理論密度に極めて近い値であった。

〔比較例〕

市販のｐｂｏ粉末およびＺｒＯ□粉末をＰｂＺｒ０．の
組成になるように混合した。この混合物をボールミルで
一昼夜混合した後、８５０℃２時間仮焼した。得られた
粉末を１ｔｏｎ／ｃＪで成型し、鉛蒸気・酸素ガス共存
雰囲気下・１２００℃で２時間焼結した。得られた磁器
の密度は、６．２程度であった。

尚、仮焼して得られた粉末は、大きな凝集体から成り、
平均粒径は特定できなかった。

〔発明の効果〕

本発明の方法によると、第１工程（ａ）によりジルコン
酸鉛の構成成分である鉛の化合物の適量を含むジルコニ
ア粉末（変成ジルコニア粉末）は、二次粒子の極めて少
ないサブミクロン粒子となし得、これを使用することに
よって、以後単なる乾式力によって、容易にサブミクロ
ン級のジルコン酸鉛原料粉末が得られ、更にこれを原料
として理論密度に極めて近い高密度の磁器が得られる、
という優れた効果を奏し得られる。そのほか次のような
効果も奏し得られる。

（１）仮焼によって得られる変成ジルコニア粉末が十分
分散されたものが得られるため、仮焼物の粉砕工程を特
に必要としないで、原料粉末として供給し得られる。

（２）該仮焼変成ジルコニア粉末から乾式法で得られる
ジルコン酸鉛粉末も単分散状態で得られ、従って粉砕工
程を除いても十分易焼結性且つ高密度の特性を有する。

（３）極めて高密度のものを要求されるジルコン酸鉛磁
器をホットプレスやＨＩＰ　（熱間ガス圧焼結）などの
操作を省略して単なる固相焼結によって、かつ焼結助剤
を必ずしも必要とせずして理論密度に極めて近い高密度
のものが得られる。

（４）優れた粉末特性を有する変成ジルコニア粉末を大
量生産することにより、高性能ジルコン酸鉛磁器を極め
て安価に供給し得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）ＰｂＺｒＯ＿３で表わされるジルコン酸鉛を
   構成する鉛の適量とジルコニウムとを含有する溶液及び
   沈殿形成液を反応させて共沈体を形成し、該共沈体を乾
   燥後７００〜１３００℃で仮焼する工程、（ｂ）この仮
   焼物と、目的とするジルコン酸鉛の組成の残りの鉛の化
   合物を混合して５００〜１０００℃で仮焼する工程、 （ｃ）得られた仮焼粉末を成型して７００〜１４００℃
   で焼結する工程、からなることを特徴とするジルコン酸
   鉛の製造方法。