KR102581034B1 - Method for producing barium titanate powder - Google Patents

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Abstract

[해결 과제] 공업적으로 유리한 방법이며, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법을 제공하는 것.
[해결 수단] 소성 원료를, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.
[Problem to be solved] To provide a method for producing perovskite-type barium titanate powder that is industrially advantageous and has fine and high tetragonality.
[Solution] Perovskite-type barium titanate powder is characterized by having a firing process to obtain perovskite-type barium titanate powder by firing the firing raw material at 600 to 1200°C while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere. Manufacturing method.

Description

티타늄산바륨 분말의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING BARIUM TITANATE POWDER}Method for producing barium titanate powder {METHOD FOR PRODUCING BARIUM TITANATE POWDER}

본 발명은 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 관한 것이며, 압전체, 옵토일렉트로닉스재, 유전체, 반도체, 센서 등의 기능성 세라믹의 원료로서 유용한 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing perovskite-type barium titanate powder, and relates to a method for producing perovskite-type barium titanate powder useful as a raw material for functional ceramics such as piezoelectric materials, optoelectronic materials, dielectrics, semiconductors, and sensors. will be.

페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 종래, 압전체, 적층 세라믹 콘덴서 등의 기능성 세라믹의 원료로서 사용되어 왔다. 그런데 근년, 적층 세라믹 콘덴서는 고용량화를 위하여 적층 수의 증가나 고유전율화가 요구되고 있으며, 이 때문에 원료인 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말에는, 미세하고 높은 정방정성을 가질 것이 요망되고 있다.Perovskite-type barium titanate powder has conventionally been used as a raw material for functional ceramics such as piezoelectric materials and multilayer ceramic capacitors. However, in recent years, multilayer ceramic capacitors have been required to increase the number of layers or to have a high dielectric constant in order to achieve high capacity, and for this reason, perovskite-type barium titanate powder, which is a raw material, is required to have fine and high tetragonality.

페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 한 가지 방법으로서, Ba 원자와 Ti 원자를 포함하는 복합 유기산염을 하소하는 방법이 있다. 예를 들어 염화바륨과 염화티타늄을 포함하는 용액과 옥살산 수용액을 접촉시켜 반응을 행하여 옥살산바륨티타닐을 얻은 후, 해당 옥살산바륨티타닐을 하소하여 탈옥살산 처리하는 옥살산염법이 대표적이다. 옥살산염법 등의 복합 유기산염법에는, 후술하는 고상법에 비하여 원료에서 유래하는 불순물이 적어 고품위의 제품이 얻어짐과 함께, 조성이 균일한 티타늄산바륨을 얻기 쉽다는 이점이 있다.One method for producing perovskite-type barium titanate powder is a method of calcining a complex organic acid salt containing Ba atoms and Ti atoms. For example, a representative example is the oxalate method, in which a solution containing barium chloride and titanium chloride is brought into contact with an aqueous oxalic acid solution to react to obtain barium titanyl oxalate, and then the barium titanyl oxalate is calcined and treated with deoxalic acid. Complex organic acid salt methods such as the oxalate method have the advantage of producing high-quality products with fewer impurities derived from raw materials compared to the solid-phase method described later, and making it easier to obtain barium titanate with a uniform composition.

예를 들어 하기 특허문헌 1에는, 수용성 바륨염과 수용성 티타늄염 및 옥살산의 수용액을 동시에 혼합하여 얻어진 겔을 단시간에 강력 교반 분쇄함으로써 얻어진 미세한 옥살산바륨티타닐(BaTiO(C2O4)·H2O)의 결정을 700 내지 900℃에서 하소하는 방법이 제안되어 있다.For example, in Patent Document 1 below, fine barium titanyl oxalate (BaTiO(C 2 O 4 )·H 2 obtained by mixing a water-soluble barium salt, a water-soluble titanium salt, and an aqueous solution of oxalic acid simultaneously and pulverizing the gel with strong stirring in a short period of time. A method of calcining the crystals of O) at 700 to 900° C. has been proposed.

또한 하기 특허문헌 2 및 3에는, 옥살산바륨티타닐을 습식 분쇄 처리하여 미세한 옥살산바륨티타닐을 얻은 후, 얻어진 옥살산바륨티타닐을 하소하는 방법이 제안되어 있다.Additionally, Patent Documents 2 and 3 below propose a method of subjecting barium titanyl oxalate to wet grinding to obtain fine barium titanyl oxalate, and then calcining the obtained barium titanyl oxalate.

또한 하기 특허문헌 4에는, 염화바륨 수용액과 염화티타늄 수용액의 혼합 수용액을 옥살산 수용액에 첨가하여 바륨티타늄산옥살레이트를 침전시킨 후, 에이징하고 세정, 여과, 건조시켜 바륨티타늄산옥살레이트를 제조하는 단계; 제조한 바륨티타늄산옥살레이트를 1차 하소 후, 1차 분쇄하여 미립의 티타늄산바륨 분말을 제조하는 단계; 및 상기 미립의 티타늄산바륨 분말을 2차 하소 후, 2차 분쇄하는 단계를 갖는 방법이 제안되어 있다.In addition, in Patent Document 4 below, a mixed aqueous solution of barium chloride aqueous solution and titanium chloride aqueous solution is added to an oxalic acid aqueous solution to precipitate barium titanate oxalate, then aged, washed, filtered, and dried to produce barium titanate oxalate. ; Preparing fine barium titanate powder by first calcining the prepared barium titanate oxalate and then pulverizing it; and secondary calcination of the fine barium titanate powder, followed by secondary pulverization.

또한 하기 특허문헌 5에는, 티타늄 화합물 수용액과 바륨 화합물 수용액을 접촉시켜 고체 반응물을 얻은 후, 해당 고체 반응물을 수증기와 접촉시키면서 가열 처리하는 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이며, 티타늄산 화합물 및 바륨 화합물이 옥살산염인 방법이 제안되어 있다.Additionally, in Patent Document 5 below, there is a method for producing barium titanate powder in which a solid reactant is obtained by contacting an aqueous titanium compound solution with an aqueous barium compound solution, and then the solid reactant is heat-treated while being brought into contact with water vapor. The titanium acid compound and the barium compound are An oxalate method has been proposed.

또한 하기 특허문헌 6에는, Ba 원자와 Ti 원자를 포함하는 복합 유기산염을 소성로 중에서 가습 공기의 존재 하에서 하소하여, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 제안되어 있다.Additionally, in Patent Document 6 below, there is a method for producing perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality by calcining a complex organic acid salt containing Ba atoms and Ti atoms in the presence of humidified air in a kiln. It is proposed.

또한 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 다른 방법으로서, 탄산바륨과 이산화티타늄을 혼합하여 얻어지는 혼합물을 소성하는, 소위 고상법이 알려져 있다. 이 고상법에는, 옥살산염법 등의 복합 유기산염법에 비하여 낮은 비용으로 간편한 공정에서 티타늄산바륨이 얻어진다는 이점이 있다.Additionally, as another method for producing perovskite-type barium titanate powder, the so-called solid phase method is known, in which the mixture obtained by mixing barium carbonate and titanium dioxide is calcined. This solid-phase method has the advantage that barium titanate can be obtained in a simple process at a low cost compared to complex organic acid salt methods such as the oxalate method.

고상법으로 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨의 정방정성을 높이는 방법으로서는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 포함하는 혼합물을 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨을 제조할 때의 소성 온도를 높게 하는 것이 생각되지만, 소성 온도를 높게 하면 입자의 성장이나 입자끼리의 응결이 발생하기 때문에 페로브스카이트형 티타늄산바륨의 미세화가 곤란해진다.A method of increasing the tetragonality of perovskite-type barium titanate obtained by a solid-phase method is thought to be to increase the firing temperature when producing perovskite-type barium titanate by firing a mixture containing barium carbonate and titanium dioxide. However, if the firing temperature is raised, particle growth or condensation between particles occurs, making it difficult to refine perovskite-type barium titanate.

이러한 점에서, 예를 들어 하기 특허문헌 7에는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 포함하는 혼합물을 수증기 중 등에서 하소하여, 미립이고 고c/a비인 페로브스카이트형 티타늄산바륨을 제조하는 방법이 기재되어 있다.In this regard, for example, in Patent Document 7 below, a method of producing fine-grained perovskite-type barium titanate with a high c/a ratio is described by calcining a mixture containing barium carbonate and titanium dioxide in steam or the like. there is.

또한 하기 특허문헌 8에는, 수증기를 함유하는 가열 공기를 포함하는 소성 분위기 중에 있어서, Ba와 Ti를 포함하는 원료를 소성하여 미세한 티타늄산바륨을 제조하는 방법이 제안되어 있다.Additionally, Patent Document 8 below proposes a method of producing fine barium titanate by calcining a raw material containing Ba and Ti in a calcining atmosphere containing heated air containing water vapor.

또한 하기 특허문헌 9에는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 포함하는 혼합 분말을 소성로 중에서 가습 공기의 존재 하에서 하소하여, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 제안되어 있다.In addition, Patent Document 9 below proposes a method of producing perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality by calcining a mixed powder containing barium carbonate and titanium dioxide in the presence of humidified air in a kiln. It is done.

일본 특허 공개 소61-146710호 공보Japanese Patent Publication No. 61-146710 일본 특허 공개 제2004-123431호 공보Japanese Patent Publication No. 2004-123431 일본 특허 공개 제2002-53320호 공보Japanese Patent Publication No. 2002-53320 일본 특허 공개 제2003-212543호 공보Japanese Patent Publication No. 2003-212543 일본 특허 공개 제2000-344519호 공보Japanese Patent Publication No. 2000-344519 일본 특허 공개 제2009-209002호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-209002 일본 특허 공개 제2005-314153호 공보Japanese Patent Publication No. 2005-314153 일본 특허 공개 제2012-116728호 공보Japanese Patent Publication No. 2012-116728 일본 특허 공개 제2009-209001호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-209001

상기 종래 기술과 같이 옥살산염을 사용하는 옥살산염법을 비롯한 복합 유기산염을 사용하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 다양하게 검토되고 있는데, 공업적으로 더 유리한 방법이며, 복합 유기산염법에 의하여 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말로서, 미세하고 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 요망되고 있었다.As in the above prior art, various methods for producing perovskite-type barium titanate powder using complex organic acid salts, including the oxalate method using oxalate, are being examined, which is an industrially more advantageous method, and the complex organic acid salt method is As perovskite-type barium titanate powder obtained by , a method for producing perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality was desired.

또한 고상법에 있어서도 마찬가지로, 상기 종래 기술과 같이 고상법에 의하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 다양하게 검토되고 있는데, 공업적으로 더 유리한 방법이며, 고상법에 의하여 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말로서, 미세하고 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법이 요망되고 있었다.Also, in the case of the solid-phase method, various methods of producing perovskite-type barium titanate powder by the solid-phase method, like the above-described prior art, are being examined. This is an industrially more advantageous method, and the perovskite obtained by the solid-phase method is As a skyte-type barium titanate powder, a method for producing fine perovskite-type barium titanate powder with high tetragonality has been desired.

따라서 본 발명의 목적은, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을 소성하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 있어서, 공업적으로 유리한 방법이며, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다. 또한 본 발명의 목적은, 고상법에 있어서, 공업적으로 유리한 방법이며, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for producing perovskite-type barium titanate powder by calcining a complex organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom, and to provide a fine and highly tetragonal method. The object is to provide a method for producing louvskite-type barium titanate powder. Another object of the present invention is to provide a method for producing perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality, which is an industrially advantageous solid-phase method.

본 발명자들은 상기 실정을 감안하여 예의 연구를 거듭한 결과, 복합 유기산염법에 있어서, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을 소성할 때, 또는 고상법에 있어서, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을 소성할 때, 소성 분위기에 탄산 가스가 다량으로 존재하면, 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 표면이나 내부에 탄산바륨이 생성되기 때문에, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)가 낮아져, 강유전체로서의 특성이 낮은 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말이 생성되는 것, 또한 소성 중일 때의 분위기 중의 탄산 가스 농도를 저감시키면, 미세하고, 또한 동일한 소성 온도에서도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조할 수 있는 것, 또한 분위기 중에 과열 수증기를 다량으로 존재하게 하고 소성을 행하면, 탄산 가스가 과열 수증기에 보다 효과적으로 흡수되고, 이로 인하여 소성 중의 분위기의 탄산 가스 농도를 저감시킬 수 있으므로, 미세하고, 또한 동일한 소성 온도에서도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말이 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors have conducted extensive research in consideration of the above-mentioned circumstances and as a result, when calcining a complex organic acid salt containing Ba atoms and Ti atoms in the complex organic acid salt method, or in the solid phase method, it is possible to obtain a product containing barium carbonate and titanium dioxide. When firing the raw material mixture, if a large amount of carbon dioxide gas is present in the firing atmosphere, barium carbonate is generated on the surface or inside the perovskite-type barium titanate powder, so the ratio of the c-axis to the a-axis, which is an indicator of tetragonality ( As c/a) is lowered, perovskite-type barium titanate powder with low ferroelectric properties is produced. Additionally, by reducing the carbon dioxide gas concentration in the atmosphere during firing, fine and highly tetragonal crystals are formed even at the same firing temperature. It is possible to produce a perovskite-type barium titanate powder having a. Furthermore, when firing is performed with a large amount of superheated water vapor present in the atmosphere, carbon dioxide gas is more effectively absorbed into the superheated water vapor, and this causes carbon dioxide in the atmosphere during firing. It was found that by reducing the gas concentration, a perovskite-type barium titanate powder that is fine and has high tetragonality even at the same firing temperature can be obtained, leading to the completion of the present invention.

즉, 본 발명 (1)은, Ba원과 Ti원을 함유하는 소성 원료를, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.That is, the present invention (1) has a firing process for obtaining perovskite-type barium titanate powder by firing a firing raw material containing a Ba source and a Ti source at 600 to 1200°C while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere. A method for producing perovskite-type barium titanate powder is provided.

또한 본 발명 (2)는, 상기 소성 원료가, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염인 것을 특징으로 하는 (1)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.Furthermore, the present invention (2) provides the method for producing perovskite-type barium titanate powder of (1), wherein the firing raw material is a complex organic acid salt having Ba atoms and Ti atoms.

또한 본 발명 (3)은, 상기 복합 유기산염이 카르복실산염인 것을 특징으로 하는 (2)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention (3) provides a method for producing the perovskite-type barium titanate powder of (2), wherein the complex organic acid salt is a carboxylic acid salt.

또한 본 발명 (4)는, 상기 복합 유기산염이 옥살산염인 것을 특징으로 하는 (2)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention (4) provides a method for producing the perovskite-type barium titanate powder of (2), wherein the complex organic acid salt is oxalate.

또한 본 발명 (5)는, 상기 소성 원료가, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물인 것을 특징으로 하는 (1)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.Additionally, the present invention (5) provides the method for producing perovskite-type barium titanate powder of (1), wherein the fired raw material is a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide.

또한 본 발명 (6)은, 상기 탄산바륨의 BET 비표면적이 10㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 (5)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention (6) provides a method for producing the perovskite-type barium titanate powder of (5), wherein the BET specific surface area of the barium carbonate is 10 m 2 /g or more.

또한 본 발명 (7)은, 상기 이산화티타늄의 BET 비표면적이 5㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 (5) 또는 (6)의 페로브스카이트형 티타늄산바륨의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention (7) provides the method for producing perovskite-type barium titanate of (5) or (6), wherein the BET specific surface area of the titanium dioxide is 5 m 2 /g or more.

또한 본 발명 (8)은, 소성 분위기에 200 내지 1200℃의 과열 수증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention (8) provides a method for producing the perovskite-type barium titanate powder of any one of (1) to (7), characterized in that superheated water vapor of 200 to 1200 ° C. is supplied to the firing atmosphere. will be.

본 발명에 따르면, 공업적으로 유리한 방법이며, 미세하고도 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조할 수 있다. 그리고 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 의하여 제조된 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 압전체, 옵토일렉트로닉스재, 유전체, 반도체, 센서 등의 전자 부품용 기능성 세라믹의 원료로서 유용하다.According to the present invention, it is an industrially advantageous method, and it is possible to produce perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality. And the perovskite-type barium titanate powder produced by the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention is useful as a raw material for functional ceramics for electronic components such as piezoelectric materials, optoelectronic materials, dielectrics, semiconductors, and sensors. do.

도 1은 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법의 형태예를 행하기 위한 소성로를 도시하는 모식적인 단면도이다.Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing a firing furnace for carrying out an example of the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention.

본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, Ba원과 Ti원을 함유하는 소성 원료를, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서, 바람직하게는 200 내지 1200℃의 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이다.The method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention is to sinter raw materials containing a Ba source and a Ti source while supplying superheated steam to a sintering atmosphere, preferably at a temperature of 200 to 1200°C. A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized in that it has a firing process for obtaining perovskite-type barium titanate powder by firing at 600 to 1200°C.

그리고 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 따른 소성 공정에 있어서, 소성 원료로서, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을 사용하는 형태이다. 즉, 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정 (1)을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이다.And the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention is a sintering process according to the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the present invention, wherein Ba atoms and Ti are used as sintering raw materials. It is a form that uses a complex organic acid salt with atoms. That is, the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention is to sinter a complex organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom at 600 to 1200° C. while supplying superheated water vapor to the sintering atmosphere. A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized by having a sintering process (1) for obtaining the perovskite-type barium titanate powder.

본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법의 형태예를 행하기 위한 소성로를 도시하는 모식도이며, 단면도이다.A method for producing perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention will be described with reference to FIG. 1. Figure 1 is a schematic diagram showing a firing furnace for carrying out an example of the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention, and is a cross-sectional view.

도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 우선 알루미나 섬유 보드로 덮인 소성로(1) 내에, 소성 원료(Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염)(5)를 넣은 알루미나 용기를 놓고 덮개(2)로 덮는다. 이어서, 소성로(1) 내를 예열한다. 이어서, 소성로(1) 내에 과열 수증기 공급관(7)으로부터 과열 수증기(11)를 공급하면서 소성로(1) 내의 온도를 소정의 소성 온도까지 승온하고, 소정의 소성 온도에 도달한 후에는 소성로(1) 내에 과열 수증기(11)를 공급하면서 그 온도를 유지하여 소성을 행한다. 그리고 소성 원료(Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염)를 소성하면, 열분해에 의하여 티타늄산바륨이 생성됨과 함께, 유기산 유래의 탄산 가스가 발생한다. 발생한 탄산 가스는 주위의 과열 수증기에 흡수되어, 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)가 되므로, 배기관(4)으로부터 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)를 배출시킨다. 즉, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 과열 수증기(11)를 분위기에 공급하면서, 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)를 분위기로부터 배출하면서 소성을 행한다.In an example using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, first, an alumina vessel containing a firing raw material (complex organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom) 5 is placed in the firing furnace 1 covered with an alumina fiber board. Place it and cover it with the cover (2). Next, the inside of the kiln 1 is preheated. Next, while supplying superheated steam 11 from the superheated steam supply pipe 7 into the kiln 1, the temperature inside the kiln 1 is raised to a predetermined sintering temperature, and after reaching the predetermined sintering temperature, the sintering furnace 1 Firing is performed by maintaining the temperature while supplying superheated steam 11 inside. And when the firing raw material (composite organic acid salt having Ba and Ti atoms) is fired, barium titanate is produced through thermal decomposition and carbon dioxide gas derived from the organic acid is generated. The generated carbon dioxide gas is absorbed into the surrounding superheated water vapor and becomes superheated water vapor 12 containing carbon dioxide gas. Therefore, the superheated water vapor 12 containing carbon dioxide gas is discharged from the exhaust pipe 4. That is, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, firing is performed while supplying superheated steam 11 to the atmosphere and discharging superheated steam 12 containing carbon dioxide gas from the atmosphere.

이때, 소성로(1) 내에는 과열 수증기(11)가 연속적으로 공급되므로, 소성 원료(Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염)(5)가 노출되는 분위기는 과열 수증기가 다량으로 존재하는 분위기가 된다. 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 소성로(1) 내는 밀폐되어 있지 않아 개방계에서 소성이 행해지기 때문에 소성 분위기에는 약간 공기가 존재하는데, 소성 분위기에 과열 수증기(11)를 연속적으로 계속해서 공급함으로써 소성 분위기 중의 공기의 존재량을 매우 적게 할 수 있다. 또한 과열 수증기의 공급량을 조절함으로써 완전한 과열 수증기 분위기로 할 수도 있다. 즉, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 소성을 행함으로써, 소성 원료(Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염)의 소성 분위기를 공기의 존재량이 매우 적은 과열 수증기 분위기, 또는 완전한 과열 수증기 분위기로 하여 소성을 행할 수 있다.At this time, since superheated water vapor 11 is continuously supplied into the firing furnace 1, the atmosphere to which the firing raw material (complex organic acid salt having Ba atoms and Ti atoms) 5 is exposed is an atmosphere in which a large amount of superheated water vapor exists. do. In the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, the inside of the firing furnace 1 is not sealed and firing is performed in an open system, so there is some air in the firing atmosphere, and superheated water vapor 11 is present in the firing atmosphere. By continuously supplying , the amount of air in the firing atmosphere can be greatly reduced. Additionally, a complete superheated steam atmosphere can be created by controlling the supply amount of superheated steam. In other words, by performing firing while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere, the firing atmosphere of the firing raw material (composite organic acid salt having Ba atoms and Ti atoms) is set to a superheated water vapor atmosphere with a very small amount of air, or a completely superheated water vapor atmosphere. Firing can be performed.

그리고 소성에 의하여 발생한 탄산 가스가, 생성된 티타늄산바륨 분말의 주위에 존재하면 정방정성에 악영향을 주지만, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 소성 분위기에 과열 수증기가 다량으로 존재하기 때문에 탄산 가스가 과열 수증기에 흡수된다. 그로 인하여, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 탄산 가스에 기인하는 악영향을 방지할 수 있다. 또한 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 소성 분위기에 존재하는 공기가 매우 적으므로 이산화탄소에 기인하는 부반응을 방지할 수 있다.Furthermore, if carbon dioxide gas generated by firing exists around the produced barium titanate powder, it adversely affects the tetragonality. However, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, a large amount of superheated water vapor is present in the firing atmosphere. Because it exists as carbon dioxide gas, it is absorbed into superheated water vapor. Therefore, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, adverse effects due to carbon dioxide gas can be prevented. In addition, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, there is very little air in the firing atmosphere, so side reactions caused by carbon dioxide can be prevented.

본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정 (1)을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이다.The method for producing perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention is to sinter a complex organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom at 600 to 1200° C. while supplying superheated water vapor to the sintering atmosphere to produce perovskite-type barium titanate powder. A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized by having a sintering step (1) to obtain a perovskite-type barium titanate powder.

즉, 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 따른 소성 공정 (1)은, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염을 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 공정이다.That is, the calcination process (1) according to the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention involves calcination of a complex organic acid salt having Ba atoms and Ti atoms to powder perovskite-type barium titanate powder. This is the process of obtaining.

소성 공정 (1)에 따른, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염(이하, Ba-Ti 복합 유기산염이라고도 기재함)으로서는, Ba와 Ti의 복염을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 포름산염, 옥살산염, 아세트산염, 프로피온산염, 숙신산염, 말산염, 타르타르산염, 시트르산염, 락트산염 등의 카르복실산염, 또는 포름산, 옥살산, 아세트산, 프로피온산, 숙신산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 락트산 등의 카르복실산을 2종 이상 갖는 복합 염(국제 공개 WO2008/102785호 공보 참조)을 들 수 있다. 구체적으로는 옥살산바륨티타닐, 시트르산바륨티타닐, 숙신산바륨티타닐 등을 들 수 있다. 이들 중, Ba-Ti 복합 유기산염으로서는 옥살산염, 시트르산염이 바람직하며, 옥살산염이, Ba/Ti의 원자비가 1 근방인 것의 제조가 용이한 점 및 제조 비용이 저렴한 점에서 특히 바람직하다.The composite organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom (hereinafter also referred to as Ba-Ti composite organic acid salt) according to the firing process (1) is not particularly limited as long as it can form a double salt of Ba and Ti, examples For example, carboxylic acid salts such as formate, oxalate, acetate, propionate, succinate, malate, tartrate, citrate, and lactate, or formic acid, oxalic acid, acetic acid, propionate, succinic acid, malic acid, tartaric acid, and citric acid. and complex salts having two or more types of carboxylic acids such as lactic acid (see International Publication No. WO2008/102785). Specifically, barium titanyl oxalate, barium titanyl citrate, barium titanyl succinate, etc. are mentioned. Among these, oxalate and citrate are preferable as Ba-Ti complex organic acid salts, and oxalate, which has an atomic ratio of Ba/Ti near 1, is particularly preferable because it is easy to manufacture and has low manufacturing costs.

Ba-Ti 복합 유기산염 중의 원자 환산의 Ti에 대한 Ba의 몰비(Ba/Ti)는 0.99 내지 1.01, 바람직하게는 0.995 내지 1.005이다. Ti에 대한 Ba의 몰비(Ba/Ti)가 0.99 미만이면 티타늄 리치가 되어, 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지지 않고, 한편, 1.01을 초과하면 바륨 리치가 되어, 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지지 않는다.The molar ratio of Ba to Ti (Ba/Ti) in atomic terms in the Ba-Ti composite organic acid salt is 0.99 to 1.01, preferably 0.995 to 1.005. If the molar ratio of Ba to Ti (Ba/Ti) is less than 0.99, it becomes titanium rich, and perovskite-type barium titanate with high tetragonality cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.01, it becomes barium rich, and tetragonality is not obtained. High perovskite barium titanate is not obtained.

소성 공정 (1)을 행하여 얻어지는 티타늄산바륨은, A사이트 원소가 Ba이고, B사이트 원소가 Ti인 페로브스카이트형의 복합 산화물이다. 그리고 소성 공정 (1)을 행하여 얻어지는 티타늄산바륨은, A사이트 원소가 Ba만이고 또한 B사이트 원소가 Ti만인 페로브스카이트형의 티타늄산바륨이어도 되고, 또는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환된 것, B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 것, 또는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환되고 또한 B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 것이어도 된다.Barium titanate obtained by performing the firing step (1) is a perovskite-type complex oxide in which the A-site element is Ba and the B-site element is Ti. The barium titanate obtained by performing the firing step (1) may be perovskite-type barium titanate in which the A-site element is only Ba and the B-site element is only Ti, or some of the Ba atoms of the A-site element may be Substituted with either Ca or Sr or both Ca and Sr; Part of the Ti atom of the B-site element is substituted with Zr; or Part of the Ba atom of the A-site element is substituted with either Ca or Sr. Both Ca and Sr may be substituted, and a portion of the Ti atoms of the B site element may be substituted with Zr.

본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨의 제조 방법에서는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr로, 또는 B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 페로브스카이트형의 티타늄산바륨을 얻기 위하여, Ba-Ti 복합 유기산염은 Ba 원자의 일부 대체 원자로서 Ca 원자 또는 Sr 원자를 가질 수도 있고, 또한 Ti 원자의 일부 대체 원자로서 Zr 원자를 가질 수도 있다. Ba 원자의 일부를 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환하는 경우, Ba-Ti 복합 유기산염 중의 Ca 원자 또는 Sr 원자의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 원자 환산으로 Ba 원자에 대한 Ca 원자 및 Sr 원자의 합계의 비율이 50몰% 미만이 되는 함유량이 바람직하다. Ti 원자의 일부를 Zr로 치환하는 경우, Ba-Ti 복합 유기산염 중의 Zr 원자를 갖는 화합물의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 원자 환산으로 Ti 원자에 대한 Zr 원자의 비율이 50몰% 미만이 되는 함유량이 바람직하다. Ba-Ti 복합 유기산염 중, 원자 환산으로 A사이트 원소가 되는 Ba 원자, Ca 원자 및 Sr 원자의 합계에 대한, B사이트 원소가 되는 Ti 원자 및 Zr 원자의 합계의 몰비가 0.99 내지 1.01, 바람직하게는 0.995 내지 1.005이다.In the method for producing perovskite-type barium titanate of the first form of the present invention, a perovskite in which some of the Ba atoms of the A site elements are replaced with Ca or Sr, or some of the Ti atoms of the B site elements are replaced with Zr In order to obtain barium titanate in the barium titanate form, the Ba-Ti composite organic acid salt may have Ca atoms or Sr atoms as partial replacement atoms for Ba atoms, and may also have Zr atoms as partial replacement atoms for Ti atoms. When a part of Ba atom is replaced with either Ca or Sr or both Ca and Sr, the content of Ca atom or Sr atom in the Ba-Ti composite organic acid salt is not particularly limited, but in atomic terms, the Ca atom relative to Ba atom is not particularly limited. The content such that the total ratio of atoms and Sr atoms is less than 50 mol% is preferable. When some of the Ti atoms are replaced with Zr, the content of the compound having Zr atoms in the Ba-Ti composite organic acid salt is not particularly limited, but the content is such that the ratio of Zr atoms to Ti atoms in atomic terms is less than 50 mol%. This is desirable. Among the Ba-Ti composite organic acid salts, the molar ratio of the sum of Ti atoms and Zr atoms as B-site elements to the sum of Ba atoms, Ca atoms, and Sr atoms as A-site elements in atomic terms is 0.99 to 1.01, preferably. is from 0.995 to 1.005.

Ba-Ti 복합 유기산염의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 200㎛ 이하, 특히 바람직하게는 100㎛ 이하이다. Ba-Ti 복합 유기산염의 평균 입자 직경이 상기 범위에 있음으로써, 미세하고 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨티타닐을 얻기 쉬워진다. 또한 본 발명에 있어서 평균 입자 직경은 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰에 의하여 구해지며, 주사형 전자 현미경 관찰(SEM)의 SEM 화상에서 임의로 추출한 샘플 1000개의 평균의 값을 나타낸다.The average particle diameter of the Ba-Ti composite organic acid salt is preferably 200 μm or less, particularly preferably 100 μm or less. When the average particle diameter of the Ba-Ti composite organic acid salt is within the above range, it becomes easy to obtain fine perovskite-type barium titanyl titanate with high tetragonality. In addition, in the present invention, the average particle diameter is determined by scanning electron microscope (SEM) observation, and represents the average value of 1000 samples randomly extracted from the SEM images of scanning electron microscope (SEM) observation.

Ba-Ti 복합 유기산염의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 공지된 방법으로 얻을 수 있다. Ba-Ti 복합 유기산염이 옥살산염인 경우, 예를 들어 염화티타늄 및 염화바륨을 포함하는 수용액과 옥살산 수용액을 접촉시켜 옥살산염을 석출시켜, 필요에 따라 숙성을 행하고, 이어서, 통상의 방법에 의하여 고액 분리하여 회수하여, 필요에 따라 세정, 건조, 분쇄 등을 행함으로써 Ba와 Ti의 복합 옥살산염을 얻을 수 있다. 또한 Ba-Ti 복합 옥살산염의 제조 방법으로서는, 일본 특허 공개 제2006-321722호 공보, 일본 특허 공개 제2006-321723호 공보, 일본 특허 공개 제2006-348026호 공보, 일본 특허 공개 제2004-123431호 공보 등에 기재되어 있는 방법을 들 수 있다.The method for producing the Ba-Ti complex organic acid salt is not particularly limited, and for example, it can be obtained by a known method. When the Ba-Ti complex organic acid salt is an oxalate, for example, an aqueous solution containing titanium chloride and barium chloride is brought into contact with an aqueous oxalic acid solution to precipitate the oxalate, aging is performed as necessary, and then, by a conventional method. A complex oxalate of Ba and Ti can be obtained by separating solid and liquid, recovering it, and performing washing, drying, grinding, etc. as necessary. In addition, as a method for producing Ba-Ti composite oxalate, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-321722, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-321723, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-348026, and Japanese Patent Application Laid-open No. 2004-123431 Methods described in, etc. may be mentioned.

또한 Ba-Ti 복합 유기산염이 시트르산염인 경우, 예를 들어 티타늄의 시트르산 용액에 염화바륨의 용액을 첨가하여 시트르산염을 석출시켜, 필요에 따라 숙성을 행하고, 이어서, 통상의 방법에 의하여 고액 분리하여 회수하여, 필요에 따라 세정, 건조, 분쇄 등을 행함으로써 Ba와 Ti의 복합 시트르산염을 얻을 수 있다. 또한 Ba-Ti 복합 시트르산염의 제조 방법으로서는, 예를 들어 미국 특허 제3,231,328호 공보 등에 기재되어 있는 방법을 들 수 있다.In addition, when the Ba-Ti complex organic acid salt is citrate, for example, a solution of barium chloride is added to a citric acid solution of titanium to precipitate citrate, aging is performed as necessary, and then solid-liquid separation is performed by a conventional method. By recovering, washing, drying, grinding, etc. as necessary, a composite citrate of Ba and Ti can be obtained. Additionally, examples of the method for producing Ba-Ti composite citrate include methods described in U.S. Patent No. 3,231,328, etc.

또한 Ba-Ti 복합 유기산염이 옥살산과 락트산의 양쪽을 갖는 카르복실산의 복합 염인 경우, 예를 들어 티타늄 성분, 바륨 성분 및 락트산 성분을 포함하는 용액과 옥살산 성분을 포함하는 용액을, 알코올을 포함하는 용매 중에서 접촉시켜 반응시킴으로써, Ba와 Ti를 포함하는 옥살산과 락트산의 복합 염을 얻을 수 있다(예를 들어 국제 공개 WO2008/102785호 공보).In addition, when the Ba-Ti complex organic acid salt is a complex salt of a carboxylic acid having both oxalic acid and lactic acid, for example, a solution containing a titanium component, a barium component, and a lactic acid component and a solution containing an oxalic acid component are mixed with alcohol. By contacting and reacting in a solvent, a complex salt of oxalic acid and lactic acid containing Ba and Ti can be obtained (for example, International Publication No. WO2008/102785).

Ba-Ti 복합 유기산염을 상기에서 예시된 방법으로 제조한 후, 입자 직경 조절을 목적으로 하여 Ba-Ti 복합 유기산염을 분쇄할 수 있다. 분쇄 방법으로서는 습식법이 바람직하며, 예를 들어 Ba-Ti 복합 유기산염을 함유하는 슬러리를 습식 분쇄 장치를 사용하여 분쇄 처리하는 방법을 들 수 있다. 습식 분쇄 장치로서는 볼 밀, 비즈 밀 등을 들 수 있다. 또한 습식법에서 사용되는 용매로서는, 예를 들어 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 염화메틸렌, 아세트산에틸, 디메틸포름아미드 및 디에틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 염화메틸렌, 아세트산에틸, 디메틸포름아미드, 디에틸에테르 등의 유기 용매이고, 또한 Ba와 Ti의 용출이 적은 것이, 결정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말이 얻어지는 점에서 바람직하다. 또한 습식법에 의하여 분쇄 처리를 행한 후, 분무 건조기에 의하여 슬러리째로 건조할 수 있다.After the Ba-Ti composite organic acid salt is prepared by the method exemplified above, the Ba-Ti composite organic acid salt can be pulverized for the purpose of controlling the particle diameter. A wet method is preferable as the grinding method, and an example is a method of grinding a slurry containing a Ba-Ti complex organic acid salt using a wet grinding device. Wet grinding devices include ball mills and bead mills. Additionally, solvents used in the wet method include, for example, water, methanol, ethanol, propanol, butanol, toluene, xylene, acetone, methylene chloride, ethyl acetate, dimethylformamide, and diethyl ether. Among these, organic solvents such as methanol, ethanol, propanol, butanol, toluene, xylene, acetone, methylene chloride, ethyl acetate, dimethylformamide, and diethyl ether, and those with low elution of Ba and Ti are highly crystalline. This is preferable because perovskite-type barium titanate powder can be obtained. Additionally, after grinding by a wet method, the slurry can be dried using a spray dryer.

Ba-Ti 복합 유기산염은, 고순도의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻기 위하여, 순도가 높을수록 바람직하다.The higher the purity of the Ba-Ti complex organic acid salt, the more preferable it is in order to obtain high-purity perovskite-type barium titanate powder.

그리고 소성 공정 (1)에서는 Ba-Ti 복합 유기산염을 소성한다. 소성 공정 (1)에 있어서의 소성 온도는 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃이다. 소성 온도가 상기 범위 미만이면, 페로브스카이트형 티타늄산바륨으로 변화되는 고상 반응이 일어나지 않아 미반응인 채로 되기 쉽고, 한편, 상기 범위를 초과하면, 생성된 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 입자 성장을 일으키므로, 미세한 것이 얻어지지 않는다. 소성 공정 (1)에 있어서의 소성 시간은 4시간 이상, 바람직하게는 6 내지 30시간이다. 또한 소성 공정 (1)에서는, 한차례 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서 소성을 행한 후 소성물을 분쇄하고, 원한다면 조립(造粒)한 후 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서 소성을 행해도 되며, 또한 분체 특성을 균질하게 하기 위하여, 한차례 소성한 것을 분쇄하고 다시 소성하는 것을 반복해도 된다.And in the firing process (1), the Ba-Ti complex organic acid salt is fired. The firing temperature in the firing process (1) is 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C. If the sintering temperature is below the above range, the solid phase reaction to change into perovskite-type barium titanate does not occur and it tends to remain unreacted. On the other hand, if it exceeds the above range, the produced perovskite-type barium titanate grows into particles. Because it causes a fine product, no fine product is obtained. The firing time in the firing process (1) is 4 hours or more, and is preferably 6 to 30 hours. In addition, in the firing process (1), after firing at 600 to 1200°C, preferably at 700 to 1000°C, the fired product is pulverized, granulated if desired, and then heated at 600 to 1200°C, preferably at 700 to 700°C. Firing may be carried out at 1000°C, and in order to make the powder properties homogeneous, the once-baked product may be pulverized and fired again may be repeated.

소성 공정 (1)에 있어서 사용되는 소성로는 배치식 또는 연속식의 전기로, 가스로를 들 수 있으며, 그의 일례로서 롤러 하스 킬른(roller hearth kiln), 로터리 킬른, 푸셔로 등을 들 수 있다.The firing furnace used in the firing process (1) includes a batch or continuous electric furnace or a gas furnace, and examples thereof include a roller hearth kiln, rotary kiln, pusher furnace, etc.

소성 공정 (1)에서는, Ba-Ti 복합 유기산염의 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서의 소성을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서, 또한 소성 분위기로부터 반응에 의하여 발생하는 이산화탄소 등의 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기를 배출하면서 행한다.In the firing process (1), the Ba-Ti complex organic acid salt is fired at 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C, while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere and removing carbon dioxide and the like generated by the reaction from the firing atmosphere. This is done while discharging superheated water vapor containing carbon dioxide gas.

과열 수증기란, 상압인 채로 100℃의 포화 수증기를 더 가열함으로써 얻어지는 무색 투명의 H2O 가스를 가리킨다. 과열 수증기는 고온에서의 공기 중에서 물의 포화 상태를 유지하고 있기 때문에, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 소성을 행함으로써, 티타늄산바륨의 생성 과정에서 발생하는 탄산 가스를 효과적으로 과열 수증기에 흡수시키면서 소성 온도를 낮추지 않고 반응을 진행시킬 수 있다. 또한 소성 분위기에 존재하는 것이 대부분 과열 수증기가 되기 때문에, 공기 중의 이산화탄소 존재에 의한 부반응을 억제할 수 있다.Superheated steam refers to a colorless and transparent H 2 O gas obtained by further heating saturated steam at 100°C while maintaining normal pressure. Since superheated water vapor maintains the saturated state of water in the air at high temperatures, firing is performed while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere, thereby effectively absorbing carbon dioxide gas generated during the production of barium titanate into the superheated water vapor and maintaining the firing temperature. The reaction can proceed without lowering . Additionally, since most of what exists in the firing atmosphere becomes superheated water vapor, side reactions caused by the presence of carbon dioxide in the air can be suppressed.

과열 수증기는 상압인 채로 100℃의 포화 수증기를 더 가열함으로써 얻어지기 때문에, 과열 수증기를 소성 분위기에 공급하면서 소성하는 방법에서는 대기압 하에서 반응을 행할 수 있어, 내압의 소성로에서 행할 필요가 없다.Since superheated steam is obtained by further heating saturated steam at 100°C while maintaining atmospheric pressure, the method of firing while supplying superheated steam to the firing atmosphere allows the reaction to be carried out under atmospheric pressure, and there is no need to carry out the reaction in a firing furnace with internal pressure.

소성 공정 (1)에 있어서, 소성 분위기에 공급하는 과열 수증기의 온도는, 바람직하게는 200 내지 1200℃, 특히 바람직하게는 300 내지 1000℃이다. 과열 수증기의 온도가 상기 범위 미만이면 소성 온도가 저하되기 어렵고, 또한 상기 범위를 초과하면 소성 온도의 저하를 방지할 수는 있지만, 과열 수증기를 발생시키기 위한 에너지가 커지기 때문에 제조 비용이 높아진다.In the firing process (1), the temperature of the superheated water vapor supplied to the firing atmosphere is preferably 200 to 1200°C, particularly preferably 300 to 1000°C. If the temperature of the superheated steam is less than the above range, it is difficult for the firing temperature to decrease, and if it exceeds the above range, a decrease in the firing temperature can be prevented, but the energy for generating the superheated steam increases, so the manufacturing cost increases.

과열 수증기의 발생 방법으로서는, 물을 100℃ 이상으로 가열함으로써 얻어지는 포화 수증기를 직접 또는 간접적으로 오일이나 가스 등의 연료에 의하여 가열하거나, 적외선, 전자파 또는 마이크로파 등의 가열 수단으로 가열하는 방법을 들 수 있다. 이러한 과열 수증기의 발생 수단으로서는, 예를 들어 도쿠덴 가부시키가이샤의 UPSS 시리즈, 후지 덴키 가부시키가이샤의 IHSS 시리즈, 니혼 덴네쓰 가부시키가이샤의 과열 수증기 발생 장치, 신네쓰 고교 가부시키가이샤의 과열 수증기 처리 장치 등을 들 수 있다.Methods for generating superheated water vapor include heating saturated water vapor obtained by heating water to 100°C or higher directly or indirectly with fuel such as oil or gas, or heating it with heating means such as infrared rays, electromagnetic waves, or microwaves. there is. As means for generating such superheated steam, for example, the UPSS series of Tokuden Co., Ltd., the IHSS series of Fuji Denki Co., Ltd., the superheated steam generator of Nihon Tennetsu Co., Ltd., and the superheated steam generator of Shinnetsu Kogyo Co., Ltd. Processing devices, etc. can be mentioned.

소성 분위기에의 과열 수증기의 공급량은 적절히 선택되지만, 바람직하게는 Ba-Ti 복합 유기산염 1㎏당 5L/분 이상, 더욱 바람직하게는 Ba-Ti 복합 유기산염 1㎏당 10 내지 200L/분, 특히 바람직하게는 Ba-Ti 복합 유기산염 1㎏당 15 내지 100L/분이다. 소성 분위기에의 과열 수증기의 공급량이 상기 범위에 있음으로써, 반응에 있어서 소성로 내에서 발생한 탄산 가스를 효율적으로 흡수시키고, 또한 과열 수증기에 의하여 노 내 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 과열 수증기의 소성로에의 도입 시기인데, 적어도 Ba-Ti 복합 유기산염의 반응에 의하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 생성되기 전에 과열 수증기를 소성로에 도입하는 것이, 반응 과정에서 생성되는 탄산 가스를 효과적으로 흡수하여 탄산 가스에 의한 악영향의 발생을 억제할 수 있는 점에서 바람직하다.The supply amount of superheated water vapor to the firing atmosphere is appropriately selected, but is preferably 5 L/min or more per 1 kg of Ba-Ti complex organic acid salt, more preferably 10 to 200 L/min per kg of Ba-Ti complex organic acid salt, especially Preferably, it is 15 to 100 L/min per 1 kg of Ba-Ti complex organic acid salt. When the supply amount of superheated water vapor to the firing atmosphere is within the above range, carbon dioxide gas generated within the kiln during the reaction can be efficiently absorbed and the temperature inside the furnace can be prevented from lowering due to superheated water vapor. In addition, it is the time to introduce superheated steam into the kiln, and introducing superheated water vapor into the kiln at least before perovskite-type barium titanate is generated by the reaction of the Ba-Ti complex organic acid salt effectively removes carbon dioxide gas generated during the reaction process. This is desirable because it can absorb and suppress the occurrence of adverse effects caused by carbon dioxide gas.

소성 공정 (1)을 행한 후, 필요에 따라, 소성 후의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 산 용액으로의 세정, 수세, 건조, 분쇄, 분급 등을 행하여 제품으로 할 수 있다. 건조 방법은 통상의 방법을 이용하면 되며 특별히 한정되는 것은 아니지만, 습식 분쇄 처리를 행했을 경우에는, 예를 들어 분무 건조기를 사용하는 방법을 적용할 수 있다.After performing the firing step (1), if necessary, the fired perovskite-type barium titanate powder can be washed with an acid solution, washed with water, dried, pulverized, classified, etc. to make a product. The drying method may be a normal method and is not particularly limited, but when wet grinding treatment is performed, for example, a method using a spray dryer can be applied.

본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 정방정성이 높으며, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)가, 바람직하게는 1.004 이상, 특히 바람직하게는 1.006 내지 1.010이다. 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 평균 입자 직경은, 전자 현미경 관찰에 의하여 구해지는 평균 입자 직경으로 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.3㎛이고, 또한 BET 비표면적은, 바람직하게는 2㎡/g 이상, 특히 바람직하게는 3 내지 20㎡/g이다. 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 극히 고순도이어서, 압전체, 옵토일렉트로닉스재, 유전체, 반도체, 센서 등의 전자 부품용 기능성 세라믹의 원료로서 유용하다.The perovskite-type barium titanate powder obtained by carrying out the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention has high tetragonality, and the ratio of the c-axis to the a-axis (c/ a) is preferably 1.004 or more, particularly preferably 1.006 to 1.010. The average particle diameter of the perovskite-type barium titanate powder obtained by performing the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention is preferably the average particle diameter determined by electron microscope observation. It is 0.5 μm or less, particularly preferably 0.05 to 0.3 μm, and the BET specific surface area is preferably 2 m 2 /g or more, particularly preferably 3 to 20 m 2 /g. The perovskite-type barium titanate powder obtained by carrying out the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention is of extremely high purity, and is used in electronic components such as piezoelectric materials, optoelectronic materials, dielectrics, semiconductors, and sensors. It is useful as a raw material for functional ceramics.

또한 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에서는, 필요에 따라, Ba-Ti 복합 유기산염을 제조할 때, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 희토류 원소, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 부성분 원소 함유 화합물을 반응 원료에 혼합하여, 이들 부성분 원소를 갖는 Ba-Ti 복합 유기산염을 얻고, 얻어지는 Ba-Ti 복합 유기산염을 소성 원료로서 소성 공정에서 소성하거나, 또는 Ba-Ti 복합 유기산염에 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 희토류 원소, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 부성분 원소 함유 화합물을 혼합하여 얻어지는 혼합물을 소성 공정에서 소성함으로써, 부성분 원소의 산화물을 함유하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨을 얻을 수 있다.In addition, in the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention, when producing the Ba-Ti complex organic acid salt, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Rare earth elements such as Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, A subcomponent element-containing compound containing at least one element selected from Fe and Mg is mixed with the reaction raw material to obtain a Ba-Ti complex organic acid salt containing these accessory elements, and the obtained Ba-Ti complex organic acid salt is used as a calcination raw material. It is fired in the sintering process, or rare earth elements such as Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc. are added to the Ba-Ti complex organic acid salt. Obtained by mixing secondary element-containing compounds containing at least one element selected from the elements Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe and Mg. By calcining the mixture in a calcining process, perovskite-type barium titanate containing oxides of minor elements can be obtained.

이들 부성분 원소 함유 화합물의 종류 및 혼합량은, 제조 목적인 티타늄산바륨 분말에 필요한 유전 특성에 맞춰 임의로 선택된다. 구체적인 부성분 원소 함유 화합물의 첨가량은, 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말 100질량부에 대하여 부성분 원소 함유 화합물 중의 원자 환산으로 0.1 내지 5질량부이다. 또한 부성분 원소 함유 화합물은 무기물 또는 유기물 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어 상술한 부성분 원소를 함유하는 산화물, 수산화물, 염화물, 질산염, 옥살산염, 카르복실산염 및 알콕시드 등을 들 수 있다. 부성분 원소 함유 화합물이 Si 원소를 함유하는 화합물인 경우에는 실리카졸이나 규산 나트륨 등도 사용된다.The type and mixing amount of the compounds containing these accessory elements are arbitrarily selected according to the dielectric properties required for the barium titanate powder for production purposes. The specific addition amount of the compound containing the secondary element is 0.1 to 5 parts by mass in terms of atoms in the compound containing the secondary element, per 100 parts by mass of the perovskite-type barium titanate powder. Additionally, the compound containing the accessory element may be either an inorganic substance or an organic substance. Examples include oxides, hydroxides, chlorides, nitrates, oxalates, carboxylates, and alkoxides containing the above-mentioned accessory elements. When the subcomponent element-containing compound is a compound containing Si element, silica sol or sodium silicate, etc. are also used.

또한 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 따른 소성 공정에 있어서, 소성 원료로서, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을 사용하는 형태이다. 즉, 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정 (2)를 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이다.In addition, the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention includes barium carbonate and dioxide as firing raw materials in the firing process according to the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention. This type uses a mixture of raw materials containing titanium. That is, the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention is to sinter a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide at 600 to 1200° C. while supplying superheated water vapor to the sintering atmosphere. A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized by having a sintering process (2) to obtain the perovskite-type barium titanate powder.

본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.A method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 우선 알루미나 섬유 보드로 덮인 소성로(1) 내에, 소성 원료(탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물)(5)를 넣은 알루미나 용기를 놓고 덮개(2)로 덮는다. 이어서, 소성로(1) 내를 예열한다. 이어서, 소성로(1) 내에 과열 수증기 공급관(7)으로부터 과열 수증기(11)를 공급하면서 소성로(1) 내의 온도를 소정의 소성 온도까지 승온하고, 소정의 소성 온도에 도달한 후에는 소성로(1) 내에 과열 수증기(11)를 공급하면서 그 온도를 유지하여 소성을 행한다. 그리고 소성 원료(탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물)(5)를 소성하면, 탄산바륨과 이산화티타늄이 반응하여 티타늄산바륨 분말이 생성됨과 함께, 탄산 가스가 발생한다. 발생한 탄산 가스는 주위의 과열 수증기에 흡수되어, 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)가 되므로, 배기관(4)으로부터 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)를 배출시킨다. 즉, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 과열 수증기(11)를 분위기에 공급하면서, 탄산 가스를 포함하는 과열 수증기(12)를 분위기로부터 배출하면서 소성을 행한다.In an example using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, first, an alumina container containing a firing raw material (a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide) 5 is placed in the firing furnace 1 covered with an alumina fiber board. Place it and cover it with the cover (2). Next, the inside of the kiln 1 is preheated. Next, while supplying superheated steam 11 from the superheated steam supply pipe 7 into the kiln 1, the temperature inside the kiln 1 is raised to a predetermined sintering temperature, and after reaching the predetermined sintering temperature, the sintering furnace 1 Firing is performed by maintaining the temperature while supplying superheated steam 11 inside. Then, when the firing raw material (raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide) 5 is fired, the barium carbonate and titanium dioxide react to produce barium titanate powder and carbon dioxide gas is generated. The generated carbon dioxide gas is absorbed into the surrounding superheated water vapor and becomes superheated water vapor 12 containing carbon dioxide gas. Therefore, the superheated water vapor 12 containing carbon dioxide gas is discharged from the exhaust pipe 4. That is, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, firing is performed while supplying superheated steam 11 to the atmosphere and discharging superheated steam 12 containing carbon dioxide gas from the atmosphere.

이때, 소성로(1) 내에는 과열 수증기(11)가 연속적으로 공급되므로, 소성 원료(탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물)(5)가 노출되는 분위기는 과열 수증기가 다량으로 존재하는 분위기가 된다. 도 1에 도시하는 형태예에서는, 소성로(1) 내는 밀폐되어 있지 않아 개방계에서 소성이 행해지기 때문에 분위기에는 약간 공기가 존재하는데, 분위기에 과열 수증기(11)를 연속적으로 계속해서 공급함으로써 분위기 중의 공기의 존재량을 매우 적게 할 수 있다. 또한 과열 수증기의 공급량을 조절함으로써 완전한 과열 수증기 분위기로 할 수도 있다. 즉, 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 소성을 행함으로써, 소성 원료(탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물)의 소성 분위기를 공기의 존재량이 매우 적은 과열 수증기 분위기, 또는 완전한 과열 수증기 분위기로 하여 소성을 행할 수 있다.At this time, since superheated water vapor 11 is continuously supplied into the firing furnace 1, the atmosphere to which the firing raw material (raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide) 5 is exposed is an atmosphere in which a large amount of superheated water vapor exists. do. In the example of the form shown in FIG. 1, the inside of the firing furnace 1 is not sealed and firing is performed in an open system, so there is some air in the atmosphere. By continuously supplying superheated water vapor 11 to the atmosphere, the atmosphere is The amount of air can be greatly reduced. Additionally, a complete superheated steam atmosphere can be created by controlling the supply amount of superheated steam. In other words, by performing firing while supplying superheated water vapor to the atmosphere, the firing atmosphere of the firing raw material (raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide) is fired in a superheated water vapor atmosphere with a very small amount of air, or a completely superheated water vapor atmosphere. can be done.

그리고 소성에 의하여 발생한 탄산 가스가, 생성된 티타늄산바륨 분말의 주위에 존재하면 정방정성에 악영향을 주지만, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 분위기에 과열 수증기가 다량으로 존재하기 때문에 탄산 가스가 과열 수증기에 흡수된다. 그로 인하여, 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 탄산 가스에 기인하는 악영향을 방지할 수 있다. 또한 도 1에 도시하는 소성로(1)를 사용하는 형태예에서는, 분위기에 존재하는 공기가 매우 적으므로 이산화탄소에 기인하는 부반응을 방지할 수 있다.Furthermore, if carbon dioxide gas generated by firing exists around the produced barium titanate powder, it adversely affects the tetragonality. However, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, a large amount of superheated water vapor is present in the atmosphere. Because of its presence, carbon dioxide gas is absorbed into the superheated water vapor. Therefore, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, adverse effects due to carbon dioxide gas can be prevented. In addition, in the embodiment using the firing furnace 1 shown in FIG. 1, there is very little air in the atmosphere, so side reactions caused by carbon dioxide can be prevented.

즉, 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법은, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법이다.That is, the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention is to sinter a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide at 600 to 1200° C. while supplying superheated water vapor to the sintering atmosphere. A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized by having a sintering process to obtain the perovskite-type barium titanate powder.

본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 따른 소성 공정 (2)는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 공정이다.The firing process (2) according to the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention is to obtain perovskite-type barium titanate powder by firing a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide. It's fair.

소성 공정 (2)에 따른 탄산바륨은 공업적으로 입수 가능한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 탄산바륨의 BET 비표면적은, 미세하고 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지는 점에서 바람직하게는 10㎡/g 이상, 특히 바람직하게는 30 내지 50㎡/g이다. 탄산바륨의 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰에 의하여 구해지는 평균 입자 직경은, 미세하고 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지는 점에서 바람직하게는 0.1㎛ 이하, 바람직하게는 0.03 내지 0.05㎛이다.The barium carbonate used in the firing process (2) is not particularly limited as long as it is industrially available. The BET specific surface area of barium carbonate is preferably 10 m2/g or more, particularly preferably 30 to 50 m2/g, from the viewpoint of obtaining fine, highly tetragonal perovskite barium titanate. The average particle diameter of barium carbonate determined by scanning electron microscope (SEM) observation is preferably 0.1 μm or less, and preferably 0.03 to 0.05, since fine perovskite-type barium titanate with high tetragonality can be obtained. It is ㎛.

또한 본 발명에 있어서 평균 입자 직경은 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰에 의하여 구해지며, 주사형 전자 현미경 관찰(SEM)의 SEM 화상에서 임의로 추출한 샘플 1000개의 평균의 값을 나타낸다.In addition, in the present invention, the average particle diameter is determined by scanning electron microscope (SEM) observation, and represents the average value of 1000 samples randomly extracted from the SEM images of scanning electron microscope (SEM) observation.

소성 공정 (2)에 따른 이산화티타늄은 공업적으로 입수 가능한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이산화티타늄의 BET 비표면적은, 미세하고 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지는 점에서 바람직하게는 5㎡/g 이상, 특히 바람직하게는 8 내지 50㎡/g이다. 이산화티타늄의 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰에 의하여 구해지는 평균 입자 직경은, 바람직하게는 0.1㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.05㎛이다.Titanium dioxide according to the firing process (2) is not particularly limited as long as it is industrially available. The BET specific surface area of titanium dioxide is preferably 5 m 2 /g or more, particularly preferably 8 to 50 m 2 /g, from the viewpoint of obtaining fine and highly tetragonal perovskite barium titanate. The average particle diameter of titanium dioxide determined by scanning electron microscope (SEM) observation is preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.03 to 0.05 μm.

탄산바륨 및 이산화티타늄은, 고순도의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻기 위하여, 순도가 높을수록 바람직하다. 탄산바륨 및 이산화티타늄의 입자 형상은 특별히 제한되지 않으며, 침상, 구상, 입상, 또는 부정형의 것이어도 된다.The higher the purity of barium carbonate and titanium dioxide, the more preferable it is in order to obtain high-purity perovskite-type barium titanate powder. The particle shape of barium carbonate and titanium dioxide is not particularly limited and may be needle-shaped, spherical, granular, or irregularly shaped.

소성 공정 (2)의 소성 원료가 되는 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물은, 탄산바륨과 이산화티타늄과 필요에 따라 사용되는 기타 원료를 혼합함으로써 얻어지며, 원료가 균일하게 혼합되어 있을수록 바람직하다. 탄산바륨과 이산화티타늄의 혼합 비율은, 원자 환산으로 Ti에 대한 Ba의 몰비(Ba/Ti)가 0.99 내지 1.01, 바람직하게는 0.995 내지 1.005가 되는 비율이다. Ti에 대한 Ba의 몰비(Ba/Ti)가 0.99 미만이면 티타늄 리치가 되어, 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지지 않고, 한편, 1.01을 초과하면 바륨 리치가 되어, 정방정성이 높은 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 얻어지지 않는다.The raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide, which becomes the firing raw material in the firing process (2), is obtained by mixing barium carbonate, titanium dioxide, and other raw materials used as necessary, and the more uniformly the raw materials are mixed, the more preferable. do. The mixing ratio of barium carbonate and titanium dioxide is such that the molar ratio of Ba to Ti (Ba/Ti) in atomic terms is 0.99 to 1.01, preferably 0.995 to 1.005. If the molar ratio of Ba to Ti (Ba/Ti) is less than 0.99, it becomes titanium rich, and perovskite-type barium titanate with high tetragonality cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.01, it becomes barium rich, and tetragonality is not obtained. High perovskite barium titanate is not obtained.

소성 공정 (2)를 행하여 얻어지는 티타늄산바륨은, A사이트 원소가 Ba이고, B사이트 원소가 Ti인 페로브스카이트형의 복합 산화물이다. 그리고 소성 공정을 행하여 얻어지는 티타늄산바륨은, A사이트 원소가 Ba만이고 또한 B사이트 원소가 Ti만인 페로브스카이트형의 티타늄산바륨이어도 되고, 또는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환된 것, B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 것, 또는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환되고 또한 B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 것이어도 된다.Barium titanate obtained by performing the firing step (2) is a perovskite-type complex oxide in which the A-site element is Ba and the B-site element is Ti. The barium titanate obtained by performing the firing process may be perovskite-type barium titanate in which the A-site element is only Ba and the B-site element is only Ti, or some of the Ba atoms of the A-site element may be Ca or Sr. one or both of Ca and Sr, a portion of the Ti atom of the B site element is substituted with Zr, or a portion of the Ba atom of the A site element is substituted with either Ca or Sr, or Ca and Sr. Both sides may be substituted, and part of the Ti atom of the B site element may be substituted with Zr.

본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨의 제조 방법에서는, A사이트 원소의 Ba 원자의 일부가 Ca 혹은 Sr로, 또는 B사이트 원소의 Ti 원자의 일부가 Zr로 치환된 페로브스카이트형의 티타늄산바륨을 얻기 위하여, 원료 혼합물에, Ca 원자를 갖는 화합물, Sr 원자를 갖는 화합물 또는 Zr 원자를 갖는 화합물을 탄산바륨 및 산화티타늄과 함께 함유시킬 수 있다. Ba 원자의 일부를 Ca 혹은 Sr 중 어느 한쪽 또는 Ca 및 Sr의 양쪽으로 치환하는 경우, 원료 혼합물 중의 Ca 원자를 갖는 화합물 또는 Sr 원자를 갖는 화합물의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 원자 환산으로 Ba 원자에 대한 Ca 원자 및 Sr 원자의 합계의 비율이 50몰% 미만이 되는 함유량이 바람직하다. Ti 원자의 일부를 Zr로 치환하는 경우, 원료 혼합물 중의 Zr 원자를 갖는 화합물의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 원자 환산으로 Ti 원자에 대한 Zr 원자의 비율이 50몰% 미만이 되는 함유량이 바람직하다. 탄산바륨, Ca 원자를 갖는 화합물 및 Sr 원자를 갖는 화합물과 산화티타늄 및 Zr 원자를 갖는 화합물의 혼합 비율은, 원자 환산으로 A사이트 원소가 되는 Ba 원자, Ca 원자 및 Sr 원자의 합계에 대한, B사이트 원소가 되는 Ti 원자 및 Zr 원자의 합계의 몰비가 0.99 내지 1.01, 바람직하게는 0.995 내지 1.005가 되는 혼합 비율이다. 또한 Ca 원자를 갖는 화합물, Sr 원자를 갖는 화합물, Zr 원자를 갖는 화합물로서는 이들 원자의 탄산염, 산화물, 유기산염 등을 들 수 있으며, 또한 물성 등은 특별히 제한되지 않지만 원료 혼합물에의 분산성의 관점에서 미세한 것이 바람직하다.In the method for producing perovskite-type barium titanate of the second form of the present invention, a perovskite in which part of the Ba atom of the A site element is replaced with Ca or Sr, or part of the Ti atom of the B site element is replaced with Zr In order to obtain barium titanate in the barium titanate form, a compound having a Ca atom, a compound having a Sr atom, or a compound having a Zr atom can be contained together with barium carbonate and titanium oxide in the raw material mixture. When a part of Ba atom is replaced with either Ca or Sr, or both Ca and Sr, the content of the compound having a Ca atom or the compound having a Sr atom in the raw material mixture is not particularly limited, but in atomic terms, it is The content is preferably such that the total ratio of Ca atoms and Sr atoms to each other is less than 50 mol%. When replacing part of Ti atoms with Zr, the content of the compound having Zr atoms in the raw material mixture is not particularly limited, but the content is preferably such that the ratio of Zr atoms to Ti atoms in atomic terms is less than 50 mol%. The mixing ratio of barium carbonate, a compound having a Ca atom, a compound having a Sr atom, and a compound having titanium oxide and a Zr atom is B relative to the sum of Ba atoms, Ca atoms, and Sr atoms, which are A site elements in atomic terms. The mixing ratio is such that the total molar ratio of Ti atoms and Zr atoms serving as site elements is 0.99 to 1.01, preferably 0.995 to 1.005. In addition, compounds having Ca atoms, compounds having Sr atoms, and compounds having Zr atoms include carbonates, oxides, and organic acid salts of these atoms, and physical properties are not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility in the raw material mixture. A fine one is preferable.

탄산바륨과 이산화티타늄의 혼합 방법은, 탄산바륨과 이산화티타늄과 필요에 따라 사용되는 기타 원료가 상기 비율로 균일하게 혼합되도록, 습식법 또는 건식법에 의한 강력한 전단력이 작용하는 기계적 수단을 사용하는 방법을 들 수 있다.The method of mixing barium carbonate and titanium dioxide includes using a mechanical means with a strong shear force by a wet or dry method so that barium carbonate, titanium dioxide, and other raw materials used as necessary are uniformly mixed in the above ratio. You can.

습식법은 볼 밀, 비즈 밀, 디스퍼 밀, 호모게나이저, 진동 밀, 샌드 그라인드 밀, 아트라이터 및 강력 교반기 등의 장치를 사용하여 행해진다. 또한 건식법에서는, 하이 스피드 믹서, 슈퍼 믹서, 터보 스피어 믹서, 헨쉘 믹서, 나우타 믹서 및 리본 블렌더 등의 장치를 사용하여 행해진다. 이들 중에서도, 본 발명에서는 습식법에 의하여 원료 혼합물을 조제하는 것이, 균일한 원료 혼합물을 얻고 높은 유전율을 갖는 유전체가 얻어지는 점에서 바람직하다.The wet method is performed using devices such as ball mills, bead mills, disper mills, homogenizers, vibrating mills, sand grind mills, attritors, and powerful stirrers. Additionally, the dry method is performed using devices such as a high-speed mixer, super mixer, turbo sphere mixer, Henschel mixer, Nauta mixer, and ribbon blender. Among these, in the present invention, preparing the raw material mixture by a wet method is preferable because a uniform raw material mixture is obtained and a dielectric with a high dielectric constant is obtained.

습식법에서 사용되는 용매로서는, 예를 들어 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 염화메틸렌, 아세트산에틸, 디메틸포름아미드 및 디에틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올이, 조성 변화가 적은 것이 얻어지고 유전율이 높은 유전체 세라믹이 얻어지는 점에서 바람직하다.Solvents used in the wet method include, for example, water, methanol, ethanol, propanol, butanol, toluene, xylene, acetone, methylene chloride, ethyl acetate, dimethylformamide, and diethyl ether. Among these, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol are preferable because they produce a dielectric ceramic with a small change in composition and a high dielectric constant.

습식법에 의한 혼합 시에는, 분산성을 향상시킬 목적으로 필요에 따라 분산제를, 각종 원료를 함유하는 슬러리에 첨가할 수 있다. 습식법으로 혼합을 행한 후에는, 원한다면 분무 건조기에 의하여 슬러리째로 건조할 수 있다.When mixing by a wet method, a dispersant can be added to the slurry containing various raw materials as needed for the purpose of improving dispersibility. After mixing by the wet method, the slurry can be dried using a spray dryer, if desired.

또한 이들 습식법 또는 건식법에 의한 혼합은, 예시한 기계적 수단을 사용하는 방법에 한정되는 것은 아니다. 또한 제트 밀 등의, 혼합 및 분쇄를 동시에 행할 수 있는 장치를 사용하여, 원료 혼합물의 입도 조정을 겸하여 원료의 혼합을 행할 수도 있다.In addition, mixing by these wet or dry methods is not limited to the method using the mechanical means illustrated. Additionally, a device capable of simultaneously mixing and pulverizing, such as a jet mill, can be used to mix the raw materials while also adjusting the particle size of the raw material mixture.

그리고 소성 공정 (2)에서는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을 소성한다. 소성 공정 (2)에 있어서의 소성 온도는 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃이다. 소성 온도가 상기 범위 미만이면, 페로브스카이트형 티타늄산바륨으로 변화되는 고상 반응이 일어나지 않아 미반응인 채로 되기 쉽고, 한편, 상기 범위를 초과하면, 생성된 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 입자 성장을 일으키므로, 미세한 것이 얻어지지 않는다. 소성 공정 (2)에 있어서의 소성 시간은 4시간 이상, 바람직하게는 6 내지 30시간이다. 또한 소성 공정 (2)에서는, 한차례 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서 소성을 행한 후 소성물을 분쇄하고, 원한다면 조립한 후 600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서 소성을 더 행해도 되며, 또한 분체 특성을 균질하게 하기 위하여, 한차례 소성한 것을 분쇄하고 다시 소성하는 것을 반복해도 된다.Then, in the firing process (2), the raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide is fired. The firing temperature in the firing process (2) is 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C. If the sintering temperature is below the above range, the solid phase reaction to change into perovskite-type barium titanate does not occur and it tends to remain unreacted. On the other hand, if it exceeds the above range, the produced perovskite-type barium titanate grows into particles. Because it causes a fine product, no fine product is obtained. The firing time in the firing process (2) is 4 hours or more, and is preferably 6 to 30 hours. In addition, in the firing process (2), after firing at 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C, the fired product is pulverized, granulated if desired, and then fired at 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C. may be further performed, and in order to make the powder properties homogeneous, the once-fired powder may be pulverized and re-fired may be repeated.

소성 공정 (2)에 있어서 사용되는 소성로는 배치식 또는 연속식의 전기로, 가스로를 들 수 있으며, 그의 일례로서 롤러 하스 킬른, 로터리 킬른, 푸셔로 등을 들 수 있다.The firing furnace used in the firing process (2) includes a batch or continuous electric furnace or a gas furnace, and examples thereof include a roller hearth kiln, a rotary kiln, and a pusher furnace.

소성 공정 (2)에서는, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물에600 내지 1200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃에서의 소성을, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서, 또한 소성 분위기로부터 반응에 의하여 발생하는 이산화탄소를 포함하는 과열 수증기를 배출하면서 행한다.In the calcination process (2), the raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide is calcinated at 600 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C, while supplying superheated water vapor to the calcination atmosphere and further reacting from the calcination atmosphere. This is done while discharging the superheated water vapor containing carbon dioxide generated by the process.

과열 수증기란, 상압인 채로 100℃의 포화 수증기를 더 가열함으로써 얻어지는 무색 투명의 H2O 가스를 가리킨다. 과열 수증기는 고온에서의 공기 중에서 물의 포화 상태를 유지하고 있기 때문에, 소성 분위기에 과열 수증기를 공급하면서 소성을 행함으로써, 티타늄산바륨의 생성 과정에서 발생하는 탄산 가스를 효과적으로 과열 수증기에 흡수시키면서 소성 온도를 낮추지 않고 반응을 진행시킬 수 있다. 또한 소성 분위기에 존재하는 것이 대부분 과열 수증기가 되기 때문에, 공기 중의 이산화탄소 존재에 의한 부반응을 억제할 수 있다.Superheated steam refers to a colorless and transparent H 2 O gas obtained by further heating saturated steam at 100°C while maintaining normal pressure. Since superheated water vapor maintains the saturated state of water in the air at high temperatures, firing is performed while supplying superheated water vapor to the firing atmosphere, thereby effectively absorbing carbon dioxide gas generated during the production of barium titanate into the superheated water vapor and maintaining the firing temperature. The reaction can proceed without lowering . Additionally, since most of what exists in the firing atmosphere becomes superheated water vapor, side reactions caused by the presence of carbon dioxide in the air can be suppressed.

과열 수증기는 상압인 채로 100℃의 포화 수증기를 더 가열함으로써 얻어지기 때문에, 과열 수증기를 소성 분위기에 공급하면서 소성하는 방법에서는, 대기압 하에서 반응을 행할 수 있어, 내압의 소성로에서 행할 필요가 없다.Since superheated steam is obtained by further heating saturated steam at 100°C while maintaining atmospheric pressure, the method of firing while supplying superheated steam to the firing atmosphere allows the reaction to be carried out under atmospheric pressure and does not need to be carried out in a firing furnace with internal pressure.

소성 공정 (2)에 있어서, 소성 분위기에 공급하는 과열 수증기의 온도는, 바람직하게는 200 내지 1200℃, 특히 바람직하게는 300 내지 1000℃이다. 과열 수증기의 온도가 상기 범위 미만이면 소성 온도가 저하되기 어렵고, 또한 상기 범위를 초과하면 소성 온도의 저하를 방지할 수는 있지만, 과열 수증기를 발생시키기 위한 에너지가 커지기 때문에 제조 비용이 높아진다.In the firing process (2), the temperature of the superheated water vapor supplied to the firing atmosphere is preferably 200 to 1200°C, particularly preferably 300 to 1000°C. If the temperature of the superheated steam is less than the above range, it is difficult for the firing temperature to decrease, and if it exceeds the above range, a decrease in the firing temperature can be prevented, but the energy for generating the superheated steam increases, so the manufacturing cost increases.

과열 수증기의 발생 방법으로서는, 물을 100℃ 이상으로 가열함으로써 얻어지는 포화 수증기를 직접 또는 간접적으로 오일이나 가스 등의 연료에 의하여 가열하거나, 적외선, 전자파 또는 마이크로파 등의 가열 수단으로 가열하는 방법을 들 수 있다. 이러한 과열 수증기의 발생 수단으로서는, 예를 들어 도쿠덴 가부시키가이샤의 UPSS 시리즈, 후지 덴키 가부시키가이샤의 IHSS 시리즈, 니혼 덴네쓰 가부시키가이샤의 과열 수증기 발생 장치, 신네쓰 고교 가부시키가이샤의 과열 수증기 처리 장치 등을 들 수 있다.Methods for generating superheated water vapor include heating saturated water vapor obtained by heating water to 100°C or higher directly or indirectly with fuel such as oil or gas, or heating it with heating means such as infrared rays, electromagnetic waves, or microwaves. there is. As means for generating such superheated steam, for example, the UPSS series of Tokuden Co., Ltd., the IHSS series of Fuji Denki Co., Ltd., the superheated steam generator of Nihon Tennetsu Co., Ltd., and the superheated steam generator of Shinnetsu Kogyo Co., Ltd. Processing devices, etc. can be mentioned.

소성 분위기에의 과열 수증기의 공급량은 적절히 선택되지만, 바람직하게는 원료 혼합물 1㎏당 5L/분 이상, 더욱 바람직하게는 원료 혼합물 1㎏당 10 내지 200L/분, 특히 바람직하게는 원료 혼합물 1㎏당 15 내지 100L/분이다. 소성 분위기에의 과열 수증기의 공급량이 상기 범위에 있음으로써, 고상 반응에 있어서 소성로 내에서 발생한 탄산 가스를 효율적으로 흡수시키고, 또한 과열 수증기에 의하여 노 내 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 과열 수증기의 소성로에의 도입 시기인데, 적어도 탄산바륨과 이산화티타늄의 고상 반응에 의하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨이 생성되기 전에 과열 수증기를 소성로에 도입하는 것이, 반응 과정에서 생성되는 탄산 가스를 효과적으로 흡수하여 탄산 가스에 의한 악영향의 발생을 억제할 수 있는 점에서 바람직하다.The amount of superheated water vapor supplied to the firing atmosphere is appropriately selected, but is preferably 5 L/min or more per 1 kg of raw material mixture, more preferably 10 to 200 L/min per 1 kg of raw material mixture, and particularly preferably 1 kg of raw material mixture. 15 to 100 L/min. When the amount of superheated water vapor supplied to the firing atmosphere is within the above range, carbon dioxide gas generated within the kiln during the solid phase reaction can be efficiently absorbed and the temperature inside the furnace can be prevented from lowering due to overheated water vapor. In addition, it is the time to introduce superheated water vapor into the kiln, and introducing superheated water vapor into the kiln at least before perovskite-type barium titanate is produced by the solid-phase reaction of barium carbonate and titanium dioxide is to avoid carbon dioxide gas generated during the reaction. It is desirable because it can effectively absorb and suppress the occurrence of adverse effects caused by carbon dioxide gas.

소성 공정 (2)를 행한 후, 필요에 따라, 소성 후의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 산 용액으로의 세정, 수세, 건조, 분쇄, 분급 등을 행하여 제품으로 할 수 있다. 건조 방법은 통상의 방법을 이용하면 되며 특별히 한정되는 것은 아니지만, 습식 분쇄 처리를 행했을 경우에는, 예를 들어 분무 건조기를 사용하는 방법을 적용할 수 있다.After performing the firing step (2), if necessary, the fired perovskite-type barium titanate powder can be washed with an acid solution, washed with water, dried, pulverized, classified, etc. to make a product. The drying method may be a normal method and is not particularly limited, but when wet grinding treatment is performed, for example, a method using a spray dryer can be applied.

본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 정방정성이 높으며, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)가 바람직하게는 1.005 이상, 특히 바람직하게는 1.0055 내지 1.010이다. 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 평균 입자 직경은, 전자 현미경 관찰에 의하여 구해지는 평균 입자 직경으로 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.2㎛이고, 또한 BET 비표면적은, 바람직하게는 2㎡/g 이상, 특히 바람직하게는 3 내지 20㎡/g이다. 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법을 행함으로써 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 극히 고순도이어서, 압전체, 옵토일렉트로닉스재, 유전체, 반도체, 센서 등의 전자 부품용 기능성 세라믹의 원료로서 유용하다.The perovskite-type barium titanate powder obtained by carrying out the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention has high tetragonality, and the ratio of the c-axis to the a-axis (c/ a) is preferably 1.005 or more, particularly preferably 1.0055 to 1.010. The average particle diameter of the perovskite-type barium titanate powder obtained by performing the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention is preferably the average particle diameter determined by electron microscope observation. It is 0.5 μm or less, particularly preferably 0.05 to 0.2 μm, and the BET specific surface area is preferably 2 m 2 /g or more, particularly preferably 3 to 20 m 2 /g. The perovskite-type barium titanate powder obtained by performing the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention is of extremely high purity, and is used in electronic components such as piezoelectric materials, optoelectronic materials, dielectrics, semiconductors, and sensors. It is useful as a raw material for functional ceramics.

또한 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에서는, 필요에 따라, 탄산바륨과 이산화티타늄을 혼합할 때, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 희토류 원소, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 부성분 원소 함유 화합물을 혼합하여 원료 혼합물을 얻고, 얻어지는 원료 혼합물을 소성 공정에서 소성하거나, 또는 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물을 얻은 후, 얻어지는 원료 혼합물에 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 희토류 원소, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 부성분 원소 함유 화합물을 혼합하여 얻어지는 혼합물을 소성 공정에서 소성함으로써, 부성분 원소의 산화물을 함유하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨을 얻을 수 있다.In addition, in the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention, when mixing barium carbonate and titanium dioxide, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, if necessary. Rare earth elements such as , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe and a secondary element-containing compound containing at least one element selected from Mg to obtain a raw material mixture, and the resulting raw material mixture is calcined in a sintering process, or a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide is obtained, The resulting raw material mixture contains rare earth elements such as Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Li, Bi, Zn, Mn, By firing in a firing process a mixture obtained by mixing a compound containing sub-component elements containing at least one element selected from Al, Si, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, B, Fe and Mg, the sub-component elements Perovskite-type barium titanate containing the oxide can be obtained.

이들 부성분 원소 함유 화합물의 종류 및 혼합량은, 제조 목적인 티타늄산바륨 분말에 필요한 유전 특성에 맞춰 임의로 선택된다. 구체적인 부성분 원소 함유 화합물의 첨가량은, 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말 100질량부에 대하여 부성분 원소 함유 화합물 중의 원자 환산으로 0.1 내지 5질량부이다. 또한 부성분 원소 함유 화합물은 무기물 또는 유기물 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어 상술한 부성분 원소를 함유하는 산화물, 수산화물, 염화물, 질산염, 옥살산염, 카르복실산염 및 알콕시드 등을 들 수 있다. 부성분 원소 함유 화합물이 Si 원소를 함유하는 화합물인 경우에는 실리카졸이나 규산 나트륨 등도 사용된다.The type and mixing amount of the compounds containing these accessory elements are arbitrarily selected in accordance with the dielectric properties required for the barium titanate powder for production purposes. The specific addition amount of the compound containing the secondary element is 0.1 to 5 parts by mass in terms of atoms in the compound containing the secondary element, based on 100 parts by mass of the perovskite-type barium titanate powder. Additionally, the compound containing the accessory element may be either an inorganic substance or an organic substance. Examples include oxides, hydroxides, chlorides, nitrates, oxalates, carboxylates, and alkoxides containing the above-mentioned accessory elements. When the subcomponent element-containing compound is a compound containing Si element, silica sol, sodium silicate, etc. are also used.

이상과 같이 하여, 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법, 예를 들어 본 발명의 제1 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법 및 본 발명의 제2 형태의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에서는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는다. 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 의하여 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 적층 콘덴서의 제조 원료로서 사용된다. 예를 들어 우선, 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 의하여 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말과, 첨가제, 유기계 결합제, 가소제, 분산제 등의 종래 공지된 배합제를 혼합하고 분산시켜 슬러리화하고, 얻어지는 슬러리 중의 고형물을 성형하여 세라믹 시트를 얻는다. 이어서, 이 세라믹 시트의 일면에 내부 전극 형성용 도전 페이스트를 인쇄하고, 건조 후 복수 매의 세라믹 시트를 적층하고, 이어서, 두께 방향으로 압착함으로써 적층체를 형성한다. 또한 이 적층체를 가열 처리하여 탈결합제 처리를 행하고, 소성하여 소성체를 얻는다. 그 후, 이 소성체에 In-Ga 페이스트, Ni 페이스트, Ag 페이스트, 니켈 합금 페이스트, 구리 페이스트, 구리 합금 페이스트 등을 도포하고 베이킹함으로써 적층 콘덴서를 얻을 수 있다.As described above, the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the present invention, for example, the method for producing the perovskite-type barium titanate powder of the first form of the present invention and the method of producing the perovskite-type barium titanate powder of the second form of the present invention. In the method for producing barium titanate powder of the perovskite type, perovskite barium titanate powder is obtained. The perovskite-type barium titanate powder obtained by the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention is used as a raw material for manufacturing multilayer capacitors. For example, first, the perovskite-type barium titanate powder obtained by the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention is mixed with conventionally known mixing agents such as additives, organic binders, plasticizers, and dispersants. It is dispersed into a slurry, and the solid material in the resulting slurry is molded to obtain a ceramic sheet. Next, a conductive paste for forming internal electrodes is printed on one side of the ceramic sheet, and after drying, a plurality of ceramic sheets are stacked and then pressed in the thickness direction to form a laminate. Additionally, this laminate is heat treated, subjected to debonding agent treatment, and fired to obtain a fired body. Thereafter, a multilayer capacitor can be obtained by applying In-Ga paste, Ni paste, Ag paste, nickel alloy paste, copper paste, copper alloy paste, etc. to this fired body and baking.

또한 본 발명의 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법에 의하여 얻어지는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은, 예를 들어 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지에 배합하여, 수지 시트, 수지 필름, 접착제 등으로서 프린트 배선판이나 다층 프린트 배선판 등의 재료에 적절히 사용할 수 있다. 또한 상기 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 EL소자의 유전체 재료, 내부 전극과 유전체층의 수축 차를 억제하기 위한 공재(共材), 전극 세라믹스 회로 기판이나 유리 세라믹스 회로 기판의 기재 및 회로 주변 재료의 원료, 배기 가스 제거나 화학 합성 등의 반응 시에 사용되는 촉매, 대전 방지 효과나 클리닝 효과를 부여하는 인쇄 토너의 표면 개질재 등으로서 적절히 사용된다.In addition, the perovskite-type barium titanate powder obtained by the method for producing perovskite-type barium titanate powder of the present invention can be mixed with a resin such as an epoxy resin, polyester resin, or polyimide resin to form a resin sheet. , resin films, adhesives, etc., can be appropriately used for materials such as printed wiring boards and multilayer printed wiring boards. In addition, the perovskite-type barium titanate powder is used as a dielectric material for EL devices, a co-material for suppressing the difference in shrinkage between the internal electrode and the dielectric layer, a base material for an electrode ceramic circuit board or a glass ceramic circuit board, and materials around the circuit. It is appropriately used as a raw material, a catalyst used in reactions such as exhaust gas removal or chemical synthesis, and a surface modifier for printing toner that provides antistatic or cleaning effects.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but the present invention is not limited to these.

또한 실시예에 있어서 평균 입자 직경은, 임의로 추출한 샘플 1000개에 대하여 주사형 전자 현미경 관찰(SEM)로부터 구한 평균값으로서 구하였다. 또한 Ba/Ti 몰비는 형광 X선 분석한 값에 기초하여 산출하였다.In addition, in the examples, the average particle diameter was determined as the average value obtained from scanning electron microscopy (SEM) for 1000 randomly selected samples. In addition, the Ba/Ti molar ratio was calculated based on the value obtained from fluorescence X-ray analysis.

<복합 유기산염법><Complex organic acid salt method>

<옥살산바륨티타닐의 조제><Preparation of barium titanyl oxalate>

염화바륨 2수염 600g(2.456몰) 및 4염화티타늄 444g(2.342몰)을 물 4100ml에 용해시킨 혼합 용액을 조제하여, 이를 A액으로 하였다. 다음으로, 옥살산 620g을70℃의 온수 1500ml에 용해시켜 옥살산 수용액을 조제하여, 이를 B액으로 하였다. A액에 B액을, 70℃로 유지하면서 교반 하에 120분에 걸쳐 첨가하고, 또한 70℃에서 1시간 교반 하에 숙성하였다. 냉각 후, 여과하여 옥살산바륨티타닐을 회수하였다. 이어서, 회수한 옥살산바륨티타닐을 증류수 4.5L로 3회 리펄프하여 세정하였다. 이어서, 105℃에서 건조하고 분쇄하여 옥살산바륨티타닐(BaTiO(C2O4)·4H2O) 1000g을 얻었다. 얻어진 옥살산바륨티타닐의 평균 입자 직경은 25㎛, Ba/Ti의 몰비는 1.00이었다.A mixed solution was prepared by dissolving 600 g (2.456 mole) of barium chloride dihydrate and 444 g (2.342 mole) of titanium tetrachloride in 4,100 ml of water, and this was referred to as solution A. Next, 620 g of oxalic acid was dissolved in 1500 ml of hot water at 70°C to prepare an oxalic acid aqueous solution, which was referred to as solution B. Liquid B was added to liquid A over 120 minutes with stirring while maintaining the temperature at 70°C, and the mixture was further aged at 70°C with stirring for 1 hour. After cooling, barium titanyl oxalate was recovered by filtration. Next, the recovered barium titanyl oxalate was repulped three times with 4.5 L of distilled water and washed. Subsequently, it was dried at 105°C and ground to obtain 1000 g of barium titanyl oxalate (BaTiO(C 2 O 4 )·4H 2 O). The average particle diameter of the obtained barium titanyl oxalate was 25 μm, and the molar ratio of Ba/Ti was 1.00.

(실시예 1 내지 3)(Examples 1 to 3)

도 1에 도시하는 전기식 배치로를 포함하는 소성로에서, 대기 하에서 상기 옥살산바륨티타닐 시료 50g을 2.5℃/분의 승온 속도로, 표 1에 나타낸 온도까지 승온하여 소성을 개시하였다. 소성 개시와 함께 소성로에, 표 1에 나타낸 온도로 가열한 과열 수증기를 4L/분의 비율로 도입하여 6시간 소성을 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.In a calcination furnace including an electric batch furnace shown in FIG. 1, 50 g of the barium titanyl oxalate sample was heated to the temperature shown in Table 1 at a temperature increase rate of 2.5°C/min under air to start calcination. At the start of firing, superheated steam heated to the temperature shown in Table 1 was introduced into the kiln at a rate of 4 L/min, and firing was performed for 6 hours. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

(비교예 1 내지 3)(Comparative Examples 1 to 3)

실시예 1과 마찬가지로 옥살산바륨티타닐 시료 50g을 전기식 배치로에서 2.5/분의 승온 속도로, 표 1에 나타낸 온도까지 승온하여 6시간 소성을 행하였다. 소성은, 소성로에 과열 수증기를 도입하지 않고 통상의 대기 하에서 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.As in Example 1, 50 g of a sample of barium titanyl oxalate was heated to the temperature shown in Table 1 at a temperature increase rate of 2.5/min in an electric batch furnace and fired for 6 hours. The firing was carried out under normal atmosphere without introducing superheated water vapor into the firing furnace. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

(비교예 4 내지 6)(Comparative Examples 4 to 6)

실시예 1과 마찬가지로 옥살산바륨티타닐 시료 50g을 전기식 배치로에서 2.5℃/분의 승온 속도로, 표 1에 나타낸 온도까지 승온하여 6시간 소성을 행하였다. 또한 소성 개시와 함께 소성로에, 30℃로 가온된 물 속을 통과시켜 가습한 가습 공기(노점 21℃)를 4L/분의 비율로 도입하면서 소성을 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.As in Example 1, 50 g of a sample of barium titanyl oxalate was heated to the temperature shown in Table 1 at a temperature increase rate of 2.5°C/min in an electric batch furnace and calcined for 6 hours. Additionally, at the start of firing, firing was performed while introducing humidified air (dew point 21°C) humidified by passing through water heated to 30°C into the kiln at a rate of 4 L/min. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

Figure 112016096390716-pat00001
Figure 112016096390716-pat00001

<티타늄산바륨 시료의 물성 평가><Evaluation of physical properties of barium titanate samples>

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에서 얻어진 티타늄산바륨 시료에 대하여 평균 입자 직경, BET 비표면적, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)를 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 c축과 a축의 비는 X선 회절에 의하여 구하였다.For the barium titanate samples obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6, the average particle diameter, BET specific surface area, and the ratio of the c axis to the a axis (c/a), which is an indicator of tetragonality, were measured. The results are shown in Table 2. Additionally, the ratio of the c-axis and a-axis was obtained by X-ray diffraction.

Figure 112016096390716-pat00002
Figure 112016096390716-pat00002

<고상법><Law of honor>

<탄산바륨 시료><Barium carbonate sample>

순도 99.5질량%, BET 비표면적 30㎡/g, 평균 입자 직경 0.05㎛의, 시판 중인 탄산바륨을 사용하였다.Commercially available barium carbonate with a purity of 99.5 mass%, a BET specific surface area of 30 m2/g, and an average particle diameter of 0.05 μm was used.

<이산화티타늄 시료><Titanium dioxide sample>

순도 99.5질량%, BET 비표면적 30㎡/g, 평균 입자 직경 0.05㎛의, 시판 중인 이산화티타늄을 사용하였다.Commercially available titanium dioxide with a purity of 99.5 mass%, a BET specific surface area of 30 m2/g, and an average particle diameter of 0.05 μm was used.

<과열 수증기><Superheated water vapor>

과열 수증기는 도쿠덴 가부시키가이샤의 UPSS-W20을 사용하여 발생시켰다.Superheated water vapor was generated using UPSS-W20 manufactured by Tokuden Co., Ltd.

(실시예 4 내지 6)(Examples 4 to 6)

상기 탄산바륨 시료와 상기 이산화티타늄 시료를 Ba/Ti의 몰비로 1.00이 되도록, 습식 혼합기로서 볼 밀(비즈 직경; 1㎜의 지르코니아 비즈, 용매: 물)을 사용하여 6시간 혼합 처리한 후, 130℃에서 2시간 건조하여 건조 분말을 얻었다.The barium carbonate sample and the titanium dioxide sample were mixed for 6 hours using a ball mill (bead diameter; 1 mm zirconia beads, solvent: water) as a wet mixer so that the molar ratio of Ba/Ti was 1.00, and then mixed at 1.00. Dry powder was obtained by drying at ℃ for 2 hours.

도 1에 도시하는 전기식 배치로를 포함하는 소성로에서, 대기 하에서 상기 건조 분말 50g을 2.5℃/분의 승온 속도로, 표 1에 나타낸 온도까지 승온하여 소성을 개시하였다. 소성 개시와 함께 소성로에, 표 3에 나타낸 온도로 가열한 과열 수증기를 4L/분의 비율로 도입하여 6시간 소성을 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.In a calcination furnace including an electric batch furnace shown in FIG. 1, 50 g of the dry powder was heated to the temperature shown in Table 1 at a temperature increase rate of 2.5°C/min under air to start calcination. At the start of firing, superheated steam heated to the temperature shown in Table 3 was introduced into the kiln at a rate of 4 L/min, and firing was performed for 6 hours. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

(비교예 7 내지 9)(Comparative Examples 7 to 9)

실시예 4와 마찬가지로 건조 분말을 조제하고, 건조 분말 50g을 전기식 배치로에서 2.5℃/분의 승온 속도로, 표 3에 나타낸 온도까지 승온하여 6시간 소성을 행하였다. 소성은, 소성로에 과열 수증기를 도입하지 않고 통상의 대기 하에서 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.Dry powder was prepared in the same manner as in Example 4, and 50 g of the dry powder was heated to the temperature shown in Table 3 at a temperature increase rate of 2.5°C/min in an electric batch furnace and calcined for 6 hours. The firing was carried out under normal atmosphere without introducing superheated water vapor into the firing furnace. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

(비교예 10 내지 12)(Comparative Examples 10 to 12)

실시예 4와 마찬가지로 건조 분말을 조제하고, 건조 분말 50g을 전기식 배치로에서 2.5℃/분의 승온 속도로, 표 3에 나타낸 온도까지 승온하여 6시간 소성을 행하였다. 또한 소성 개시와 함께 소성로에, 30℃로 가온된 물 속을 통과시켜 가습한 가습 공기(노점 21℃)를 4L/분의 비율로 도입하면서 소성을 행하였다. 소성 종료 후, 냉각하고 분쇄를 행하여 티타늄산바륨 분말을 얻었다.Dry powder was prepared in the same manner as in Example 4, and 50 g of the dry powder was heated to the temperature shown in Table 3 at a temperature increase rate of 2.5°C/min in an electric batch furnace and calcined for 6 hours. Additionally, at the start of firing, firing was performed while introducing humidified air (dew point 21°C) humidified by passing through water heated to 30°C into the kiln at a rate of 4 L/min. After completion of firing, it was cooled and pulverized to obtain barium titanate powder.

Figure 112016096390716-pat00003
Figure 112016096390716-pat00003

<티타늄산바륨 시료의 물성 평가><Evaluation of physical properties of barium titanate samples>

실시예 4 내지 6 및 비교예 7 내지 12에서 얻어진 티타늄산바륨 시료에 대하여 평균 입자 직경, BET 비표면적, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)를 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 또한 c축과 a축의 비는 X선 회절에 의하여 구하였다.For the barium titanate samples obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 7 to 12, the average particle diameter, BET specific surface area, and the ratio of the c axis to the a axis (c/a), which is an indicator of tetragonality, were measured. The results are shown in Table 4. Additionally, the ratio of the c-axis and a-axis was obtained by X-ray diffraction.

Figure 112016096390716-pat00004
Figure 112016096390716-pat00004

표 2 및 표 4로부터, 소성을, 과열 수증기를 도입하여 행하여 얻어지는 티타늄산바륨은, 소성 온도가 동일하며 과열 수증기를 도입하지 않고 소성하여 얻어진 것과 비교하여, 정방정의 지표가 되는 c축과 a축의 비(c/a)가 높아 정방정성이 우수한 것을 알 수 있다.From Tables 2 and 4, barium titanate obtained by firing by introducing superheated water vapor has the same firing temperature and compared to that obtained by firing without introducing superheated water vapor, the c-axis and a-axis, which are indicators of tetragonality, are It can be seen that the ratio (c/a) is high and the tetragonality is excellent.

본 발명은 미세하고 높은 정방정성을 갖는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 제조할 수 있으므로, 제조된 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말은 특히 압전체, 옵토일렉트로닉스재, 유전체, 반도체, 센서 등의 전자 부품용 기능성 세라믹의 원료로서 이용할 수 있다.Since the present invention can produce perovskite-type barium titanate powder having fine and high tetragonality, the produced perovskite-type barium titanate powder is particularly used in electronics such as piezoelectric materials, optoelectronic materials, dielectrics, semiconductors, and sensors. It can be used as a raw material for functional ceramics for parts.

1: 소성로
2: 덮개
4: 배기관
5: 소성 원료
7: 과열 수증기 공급관
11: 과열 수증기
12: 이산화탄소를 함유하는 과열 수증기
1: Calciner
2: cover
4: exhaust pipe
5: Plastic raw materials
7: Superheated steam supply pipe
11: Superheated water vapor
12: Superheated water vapor containing carbon dioxide

Claims (8)

Ba원과 Ti원을 함유하는 소성 원료를, 소성 분위기에 200 내지 1200℃의 과열 수증기를 공급하면서 600 내지 1200℃에서 소성하여 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말을 얻는 소성 공정을 가지며, 해당 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 c축과 a축의 비(c/a)가 1.004 내지 1.010인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.It has a sintering process to obtain perovskite-type barium titanate powder by sintering raw materials containing a Ba source and a Ti source at 600 to 1200°C while supplying superheated water vapor at 200 to 1200°C to the sintering atmosphere, and the perovskite A method for producing perovskite-type barium titanate powder, characterized in that the ratio (c/a) of the c-axis and a-axis of the skyte-type barium titanate powder is 1.004 to 1.010. 제1항에 있어서, 상기 소성 원료가, Ba 원자와 Ti 원자를 갖는 복합 유기산염인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 1, wherein the fired raw material is a complex organic acid salt having a Ba atom and a Ti atom. 제2항에 있어서, 상기 복합 유기산염이 카르복실산염인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 2, wherein the complex organic acid salt is a carboxylic acid salt. 제2항에 있어서, 상기 복합 유기산염이 옥살산염인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 2, wherein the complex organic acid salt is oxalate. 제1항에 있어서, 상기 소성 원료가, 탄산바륨과 이산화티타늄을 함유하는 원료 혼합물인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 1, wherein the fired raw material is a raw material mixture containing barium carbonate and titanium dioxide. 제5항에 있어서, 상기 탄산바륨의 BET 비표면적이 10㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 5, wherein the BET specific surface area of the barium carbonate is 10 m2/g or more. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 이산화티타늄의 BET 비표면적이 5㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 티타늄산바륨 분말의 제조 방법.The method for producing perovskite-type barium titanate powder according to claim 5 or 6, wherein the BET specific surface area of the titanium dioxide is 5 m2/g or more. 삭제delete
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