JPS63248704A - 多成分セラミックス原料粉末の製造法 - 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） 本発明は多成分セラミックス原料粉末の製造法に関する
ものである。多成分セラミックスは圧電体、オプトエレ
クトロエックス材料、誘電体、半導体、センサーなどの
機能性セラミックスとして広範囲の分野で利用されてい
る。

（従来の技術） 従来、多成分セラミックスは、各構成成分の単独の粉末
を混合し、仮焼して得られる多成分粉末を焼結する方法
によって製造されている。

しかしながら各構成成分単独の粉末は凝集し易いために
、各成分の均一な混合がむずかしく、また、仮焼による
固相反応が完結し難いという問題があった。

また、このようにして得られる仮焼体は粉砕を行なって
も平均粒径は１〜２μｍ以下にはならず、その程度の粒
度の多成分セラミックス原料粉末を使用しても、高密度
且つ高度な機能の機能性セラミックスを得ることは難し
い。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前記の多成分セラミックスの合成における欠点
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原料粉末を作成し、該粉末を用
いて単なる仮焼によって易焼結性且つ高嵩密度の各種多
成分セラミックス原料粉末を合成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） 発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、多成
分セラミックスの乾式法による製造過程で、とくにその
配合原料粉末として、過酸化水素処理をした共沈体粉末
と、一般の粉末とを混合したものを用いることにより、
凝集性の極めて少ないサブミクロン級の粉末となり、こ
の粉末は焼結性に優れていることを究明した。この発明
はこれらの知見に基づいて完成したものである。

すなわち、この発明の要旨は、 （ａ）：多成分セラミックスを構成する成分のうち、少
なくとも２成分を含む溶液を調製する工程、（ｂ）　：
　（ａ）工程で得られた溶液と過酸化水素と沈殿形成剤
を混合して、前記成分を共沈体とする工程、（ｃ）　：
　（ｂ）、１程で得られた共沈体を乾燥後５００〜１３
００℃の温度で仮焼する工程 （ｃｌ）　：　（ｃ）工程で得られた第１次仮焼粉末に
、多成分セラミックスを構成すべき残りの成分を混合し
て、５００〜１３００℃の温度で仮焼する工程、の各工
程からなることを特徴とする多成分セラミックス原料粉
末の製造法である。

本発明において、多成分セラミックスを構成する成分と
は、金属元素であり、金属の種類はとくに限定はなく、
Ｃｄなと亜鉛族金属、ＡＰなどアルミニウム族金属、Ｍ
ｇ＋　Ｃａｔ　Ｓｒ、　Ｂａなどアルカリ上金属、Ｓｃ
、　Ｌａ、　Ｔｈなど希土類金属、Ｓｎ、　Ｐｂなど炭
素族金属、Ｔｉ、Ｚｒ、　！（ｆなどチタン族金属、Ａ
ｓ＋　Ｂｉなど窒素族金属、Ｎｂ、　Ｔａなどバナジウ
ム族金属、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗなどクロム族金属、Ｍｎ
なとマンガン族金属、又はＦｅ、　Ｇｏ、　Ｎｉの鉄族
金属が用いられる。

これらの金属は溶液にする分については塩化物、硝酸塩
などの無機塩類またはアルコキシドなどの有機金属化合
物が用いられる。

ここに溶液とは水溶液またはアルコール溶液である。

前記溶液に過酸化水素と沈殿形成剤を混合して、前記成
分を共沈体とする。過酸化水素の添加は、沈殿形成剤を
混合する前または後のいずれで行ってもよい。過酸化水
素は水溶液を用いればよく、あらかじめ沈殿形成物と過
酸化水素を混合しておいてもよい。

何れにせよ共沈体の金属Ｘｍｏｌに対して過酸化水素（
ＨｚＯｔ）が０゜０５〜１０　ｍｏｌが好ましく、０．
２〜２ｍｏｌがとくに好ましい。０．０５ｍｏ１未満で
は得られる多成分セラミックス原料粉末の分散性、焼結
性が改善されない。１０ａ＋ｏｌを越えて加えても原料
粉末の特性改善には限度があり、過酸化水素が無駄にな
る。

沈殿形成剤はアンモニア、炭酸アンモニウム、苛性アル
カリなど無機物やしゅう酸、しゆう酸アンモニウム、ア
ミン、オキシンなどの有機物が挙げられる。

つぎに共沈体を乾燥し、ついで仮焼する。仮焼の前後に
解砕を行うと粉末の均一性が向上するので解砕すること
が望ましい。

仮焼温度は、組成により異なるが、５００〜１３００℃
の範囲内でなければならない。５００℃より低いと凝集
が顕著に起こり、１３００℃を超えると粒子が粗大化す
る傾向がある。

最後に、上記のようにして得られた第１次仮焼粉末に、
目的とする多成分セラミックスを構成する上で不足分と
して残りの成分を加えて混合する。

ここに残りの成分は（ｃ）工程で得られる第１次仮焼粉
末の成分と異なるものよりも、共通している成分が含ま
れている方が焼結性が良く、高密度のセラミックスが得
られるので好ましい。また、上記残りの成分は鉛成分の
粉末を例外として粒度がサブミクロン級の細かい粉末が
好ましい。

これらの混合物の望ましい仮焼温度は、ｐｂを含む場合
、ＢａやＳｒを含む場合、またＮｂやＴａを含む場合と
て、５００〜１３００℃の範囲で大幅に変化する。

要は固相反応がほぼまた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凹円であるこ
とが必要であり、適切な仮焼温度の設定の下に第２次仮
焼粉末を得る。

得られた仮焼粉末は解砕してからセラミックス焼結原料
として使うと粉末の粒径の均一性が向上するので解砕す
ることが望ましい。

実施例 濃度２．２３ｍｏｌ／　ｌのオキシ硝酸ジルコニウム水
溶液５７４　ｍｌ　（Ｚｒとして１．２８ｍｏｌに相当
）と濃度１．３５ｍｏｌ／ｊ！の硝酸鉛水溶液２３７　
ｄ　（Ｐｂとして０．３２　ｍｏｌに相当）を２３９０
ｍ１の希釈用水中に撹拌しながら滴下し、全金属濃度が
０．５ｍｏｌ／　ｌの水溶液３２００ｄを調製した。

この水溶液の全量をＩＮ−アンモニア水１０１中に撹拌
しながら徐々に添加してチタンと鉛の水酸化物沈殿物を
得た。これを温度８０℃で乾燥したのち解砕を行った。

得られた共沈体粉末を温度１１００℃で仮焼して、ジル
コニアと鉛からなる共沈体仮焼粉末、すなわち変性ジル
コニア粉末（Ｚｒｏ、。Ｐｂｏ、　ｚ）Ｏｘを得た。

この粉末を解砕してからこの粉末と市販のＴｉ０ｚ。

ＭｇＯ，ＮｔｌｚＯｓ、　ｐｂｏを用いてＰｂ（Ｍｇ　
１／３　Ｎｂ　２／３）。、。

’ｌｒ６．５Ｔｉｏ、　２０３の組成となるようにボー
ルミルにて１０時間混合したのち温度８００〜８５０℃
で１時間仮焼した。

この粉末を解砕してから成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ”
で直径２０ｍｍ、厚さ３ＩＩＩＩ１１のディスク状に成
形し温度１２５０″Ｃで１時間焼結した。このようにし
て得られた５個の焼結体の焼結密度を水中置換法（アル
キメデス法）で測定した結果、その値は７．８９゜７．
８８．７．９２．７．９２．７．８９、平均値７．９０
　（単位ｇ／Ｃ１ｌ’）で高密度であった。

比較例 実施例において過酸化水素を添加しなかった以外は、同
様に行い、５個の焼結体を製作して評価した結果、焼結
密度はそれぞれ？、８３．７．８０．７．８４゜７．８
１．７．８２、平均値７．８２ｇ／ｃがであり、実施例
より低かった。

（発明の効果） 本発明のように、とくに（ａ）工程における共沈体製造
時に過酸化水素を添加することにより、分散性などの粉
末特性の優れた変成原料粉末が得られ、さらにこれを原
料として単なる乾式法により高密度の多成分セラミック
スが得られる。

特許出願人　　科学技術庁無機材質研究所長同出願人　
新技術開発事業団

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）：多成分セラミックスを構成する成分のうち
   、少なくとも２成分を含む溶液を調製する工程、 （ｂ）：（ａ）工程で得られた溶液と過酸化水素と沈殿
   形成剤を混合して、前記成分を共沈体とする工程、 （ｃ）：（ｂ）工程で得られた共沈体を乾燥後５００〜
   １３００℃の温度で仮焼する工程 （ｂ）：（ｃ）工程で得られた第１次仮焼粉末に、多成
   分セラミックスを構成すべき残りの成分を混合して、５
   ００〜１３００℃の温度で仮焼する工程、 の各工程からなることを特徴とする多成分セラミック原
   料粉末の製造法。