JPS6325262A - 高密度ｂｂｔ系強誘電体セラミツクの製造方法 - 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、フィルター、超音波振動子、共振素子エレメ
ント等圧電体応用分野に広く利用し得る高密度ＢＢＴ系
強誘電体セラミックの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ＢＢＴ系強誘電体セラミックの原料粉末は、乾式
法または湿式共沈法で製造されていた。

乾式法は構成成分の化合物粉末を涙合し、これを仮焼す
る方法である。しかし、この方法では均一な組成の原料
粉末が得難く、またＢＢＴの生成反応を完遂させるため
に仮焼温度を高くすることが必要であるので、これによ
り粒子が粗大化して易焼結性になりにくい欠点があった
。

湿式共沈法はＢＢＴの構成成分のすべての混合液を作り
、これにアルカリ等の沈殿形成液を添加して共沈させ、
乾燥、仮焼する方法である。しかし、この方法は均一性
の優れた粉末が得やすいが、その均一性なるが故に沈殿
形成時、乾燥時、また仮焼時に凝結して二次粒子を形成
し、易焼結性となりにくい欠点がある。

更にまた、ＢＢＴはバリウム、ビスマスとタンタルを含
有しているので、これを共沈させる場合、タンタル原料
として工業的に利用可能なフッ化タンタルの水溶液を使
用すると、フッ化タンタルのフッ素イオンがバリウム、
ビスマスと反応してフッ化バリウムの白色沈殿を生成す
るため、フッ化タンタルを使用し得ない、このため、特
性の優れた湿式共沈法によるＢＢＴ系強誘電体セラミッ
クが製造できないという問題があった。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は、従来の問題点を解決し、タンタル原料として
工業的に利用可能なフッ化タンタルを使用し得、高密度
でしかも特性の優れたＢＢＴ系強誘電体セラミックを製
造し得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〕

即ち、本願の第１の発明の高密度ＢＢＴ系強誘電体セラ
ミックの製造方法は、式ＢａＢｉ２Ｔａ２Ｏ９の組成の
ＢＢＴ系強誘電体を製造するに際シ、バリウム、ビスマ
ス、タンタルの各水溶液を調製し、これら３種の水溶液
とするかあるいはバリウム水溶液をビスマス水溶液に混
合して２種の水溶液とし、この内の１種の水溶液に過剰
の沈殿形成液を均一に混合して沈殿を形成させた後、こ
の沈殿の分散した水溶液と残りの他の水溶液とを順次均
一に混合して全成分の均密沈殿を形成し、該沈殿物を５
００〜１２００℃に仮焼した後、成形物を空気中又は酸
素雰囲気中。

８００〜１３００℃で焼結、または不活性雰囲気で熱間
静水圧加圧により高密度化し更に大気中で焼結せしめる
ことを特徴とするものである。

また、本願の第２の発明の高密度ＢＢＴ系強誘電体セラ
ミックの製造方法は、前記組成のＢＢＴ系強誘電体セラ
ミックを製造するに際し、バリウム、ビスマスまたはタ
ンタルを含む化合物粉末の分散液を調製し、この分散液
に残りの他の水溶液とを順次均一に混合して全成分の均
密沈殿を形成し、該沈殿物を５００〜１２００℃に仮焼
した後、成形物を空気中又は酸素雰囲気中、８００〜１
３００℃で焼結、または不活性雰囲気で熱間静水圧加圧
により高密度化し更に大気中で焼結せしめることを特徴
とするものである。

本願の第１の発明を具体的に実施するには、例えば第１
図（Ａ）、（Ｂ）に示した沈殿形成の順序で均密沈殿を
作ることができる。タンタルを先に沈殿せしめ沈殿分散
液にＦ　イオンが残留する場合は、これを除去してから
バリウム又は／及びビスマスの沈殿を形成せしめる必要
がある。

また１本願の第２の発明を具体的に実施するには１例え
ば、第１図（Ａ）、（Ｂ）に示した沈殿形成において、
例えば最先の沈殿形成をこの成分化合物粉末の分散液の
調製で置き換えて実施することができる。

本発明におけるＢＢＴ系強誘電体セラミックに、その焼
結性や特性を制御するために、微量成分、例えば、Ｃａ
　、　Ｓ　ｒ　、　Ｔ　ｉ　、　Ｓ　ｎ　、　Ｍ　ｎ　
。

Ａｌ、Ｃｓ、Ｇｅ、Ｖ、Ｂｉ　、Ｆｅ、Ｃｒ。

Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎａ、Ｉｎ、に、Ｇａ。

ＴＩ　、Ｗ、Ｔｈ　、希土類などの化合物を添加しても
よい、この場合、水溶液中に共存させてもよく、ＢＢＴ
系粉末の作製後、乾式または湿式により添加してもよい
。

ＢＢＴ系の構成成分の水溶液を作る成分化合物としては
、それら成分の水酸化物、オキシ塩化物、炭酸基、オキ
シ硝酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、フッ化物、ギ＃塩
、シュウ酸塩、塩化物、酸化物等が挙げられる。これら
が水に可溶でない場合は、鉱酸等を添加して可溶とする
ことができる。

沈殿形成剤としては、アンモニア、炭酸アンモニウム、
苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダ、シュウ酸、シュウ
酸アンモニウム及びオキシンやアミン等の有機試薬等の
水溶液が挙げられる。アンモニアガスを用いてもよい。

構成成分の沈殿を形成するには、液を攪拌しながら行な
うことが望ましい、また、ある沈殿の生成後、口液を除
き、後で妨害する陰イオンを除去するため洗浄した後、
この沈殿を再分散する沈殿形成液の種類や濃度を残り成
分に適したものに変えて沈殿させてもよい。

沈殿物の洗浄に関しては、エタノール等のアルコール類
を用いると、以後の乾燥、仮焼工程で沈殿の凝結が抑制
されて好結果が得られる。

得られた沈殿物を乾燥し、５００〜１２００℃でｖｉ灰
する。仮焼温度５００℃未満ではＢＺＴの生成反応や脱
ガスが完結せず、また、得られるＢＢＴ粉末の嵩密度が
低くなる。１２００℃を越えるとＢＢＴ粉末粒子が粗大
化して焼結性が悪くなる。

次に、成形・焼結する。焼結は空気中か酸素雰囲気中で
、ホット・プレスか常圧焼結、又は、不活性雰囲気で熱
間静水圧加圧により高密度化した後、大気中で焼成する
ことにより行なうこともできる。焼結温度は８００℃よ
り低いと焼結が不十分であり、１３００℃を越えるとＺ
ｎＯなどの飛散が顕著になるので、８００〜１３００℃
で行なうのが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＢＢＴの原料成分のうち、バリウム、
ビスマスとタンタルを共沈させないので、タンタル原料
として、工業的に安価なフッ化物水溶液が使用でき、従
って、安価な工業的生産の実用化が成し得る。また、Ｂ
ＢＴの構成成分の全部を共沈させないで、多重沈殿を生
成させるため、これらの沈殿は相互分散された状態とな
り、高嵩密度の易焼結性のものが得られる。更に、多重
沈殿生成を行なうため、各成分に適した沈殿剤の種類及
び濃度を選択でき、目的成分のＢＢＴが容易に得られる
。そして、従来の乾式法におけるような組成成分の不均
一性のない、高密度で均一なりＢＴが容易に得られる。

〔実施例〕

以下に実施例を示して、本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ 高純度ビスマスメタル粒２１．３ｇを硝ｅ１１４２．６
ｍｌに溶解し水を加えて０．１１の水溶液を調製し、こ
れを攪拌した５Ｎアンモニア０．５１中に加え、水酸化
物を沈殿させた。この沈殿の懸濁した水溶液に重炭酸ア
ンモニウム８５ｇを加え、攪拌しツツ、これにＢａ　Ｃ
Ｎ０３）２１３　。

３ｇを含有する水溶液０．１１を加えビスマスとバリウ
ムの炭酸塩及び水酸化物の混合物を作製した。これにこ
れにＴ　ａ２０５２２　、５　ｇをフッ化水素酸に溶解
した水溶液１１を添加し、更に重炭酸アンモニウム５ｇ
を含有する５Ｎアンモニア水０．５１を加えて、バリウ
ム、ビスマス、り・ンタルの炭酸塩、水酸化物の均密沈
殿物を得た０口過、水洗、乾燥後、７００℃で２時間仮
焼して、ＢａＢ　ｉ２　Ｔａ２０ｒ、の組成のＢＢＴ原
料粉末を得た。得られた仮焼粉末を電子ＷＡ微鏡で観察
したところ、平均０　、２１Ｌｍの均一微粒子であるこ
とが認められた。該粉末を１　ｔ　／　Ｃｍ２の圧力下
で直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍに成形し、空気中で常圧、
９００℃、２時間焼結した。

比較例１ 市販のＢａＣＯ３、Ｂ　ｉ２０３　、Ｔａ２０５各粉末
をＢ　ｉ２　Ｔａ２０５組成になるように配合し、ボー
ルミルで混合後、７００℃で２時間仮焼後、再びボール
ミルで粉砕した。この粉末を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、二次粒子を含んだ平均粒径約２ｐｍの不揃いの粒子
から構成される装た、該粉末をｉｔ／ｃｍ２の圧力下で
直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍに成形し、空気中で常圧、９
００℃、２時間焼結した。

上記実施例１．比較例１について、特性を比較した結果
を第１表に示した。この結果、本発明により焼結密度が
増加し、また誘電率も大きくなっており、優れているこ
とが分った。

第　　　　　　　１　　　　　　　表

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は、夫々本発明方法を具体的に実
施する場合の沈殿形成の順序を示した説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）式ＢａＢｉ＿２Ｔａ＿２Ｏ＿９の組成のＢＢＴ系
   強誘電体を製造するに際し、バリウム、ビスマス、タン
   タルの各水溶液を調製し、これら３種の水溶液とするか
   あるいはバリウム水溶液をビスマス水溶液に混合して２
   種の水溶液とし、この内の１種の水溶液に過剰の沈殿形
   成液を均一に混合して沈殿を形成させた後、この沈殿の
   分散した水溶液と残りの他の水溶液とを順次均一に混合
   して全成分の均密沈殿を形成し、該沈殿物を５００〜１
   ２００℃に仮焼した後、成形物を空気中又は酸素雰囲気
   中、８００〜１３００℃で焼結、または不活性雰囲気で
   熱間静水圧加圧により高密度化し更に大気中で焼結せし
   めることを特徴とする高密度ＢＢＴ系強誘電体セラミッ
   クの製造方法。
2. （２）式ＢａＢｉ＿２Ｔａ＿２Ｏ＿９の組成のＢＢＴ系
   強誘電体を製造するに際し、バリウムビスマスまたはタ
   ンタルを含む化合物粉末の分散液を調製し、この分散液
   に残りの他の水溶液とを順次均一に混合して全成分の均
   密沈殿を形成し、該沈殿物を５００〜１２００℃に仮焼
   した後、成形物を空気中又は酸素雰囲気中、８００〜１
   ３００℃で焼結、または不活性雰囲気で熱間静水圧加圧
   により高密度化し更に大気中で焼結せしめることを特徴
   とする高密度ＢＢＴ系強誘電体セラミックの製造方法。