LU86859A1 - COMPOSITIONS OR COFORMATIONS BASED ON BARIUM TITANATE - Google Patents

COMPOSITIONS OR COFORMATIONS BASED ON BARIUM TITANATE Download PDF

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Description

ifif

Compositions ou coformations à base de titanate de baryum.Compositions or coformations based on barium titanate.

La présente invention concerne des compositions diélectriques à base de titanate de baryum 5 et, plus particulièrement, elle concerne des compo sitions ou des coformations stoechiométriques et dispersables de titanate de baryum d'une granularité 1 inférieure au micron en particules ayant des granulo métries très étroites.The present invention relates to dielectric compositions based on barium titanate 5 and, more particularly, it relates to stoichiometric and dispersible compositions or co-formations of barium titanate with a granularity of 1 less than a micron in particles having very narrow granulometries. .

10 La haute constante diélectrique et la haute résistance disruptive du titanate de baryum le rendent particulièrement souhaitable en tant que matière à partir de laquelle on peut fabriquer des condensateurs, des condenseurs et d'autres éléments électroniques.The high dielectric constant and high disruptive resistance of barium titanate make it particularly desirable as a material from which capacitors, condensers and other electronic components can be made.

15 Le fait que les propriétés électriques du titanate de baryum peuvent être contrôlées dans un large intervalle moyennant la formation d'une solution solide (cristaux mixtes) et un dopage, est particulièrement intéressant.Of particular interest is the fact that the electrical properties of barium titanate can be controlled over a wide range through the formation of a solid solution (mixed crystals) and doping.

20 La structure cubique de perovskite très simple que possède le titanate de baryum, est la forme cristalline pour hautes températures pour de nombreux oxydes mixtes de type ABO^. Cette structure cristalline est constituée d'un réseau régulier 25 d'octaèdres d'oxygène partageant les coins avec de plus petits cations titane(iv) occupant le siège ί 2 B octaédrique central et des cations baryum(ll) remplissant les interstices entre des octaèdres dans 1 les plus grands sièges A 12-coordonnés. Cette struc- ; ture cristalline est .particulièrement importante, 5 car elle permet une pléthore de substitutions de cations multiples à la fois sur les sièges A et B, si bien que l'on peut aisément obtenir de nombreux composés ferro-électriques plus complexes.The very simple cubic structure of perovskite possessed by barium titanate is the crystalline form for high temperatures for many mixed oxides of the ABO ^ type. This crystal structure consists of a regular network 25 of octahedra of oxygen sharing the corners with smaller titanium cations (iv) occupying the seat ί 2 B central octahedral and barium cations (ll) filling the interstices between octahedra in 1 the largest seats A 12-coordinated. This struc-; Particularly important is its crystalline structure, since it allows a plethora of multiple cation substitutions on both seats A and B, so that many more complex ferroelectric compounds can easily be obtained.

La structure réticulaire relativement simple . 10 du titanate de baryum est caractérisée par les octa èdres de TiOg qui, en raison de leur haute polarisabilité, déterminent essentiellement les propriétés diélectriques de la structure. La haute polarisabilité est due au fait que les petits ions Ti(lV) ont rela-15 tivement plus d'espace à l'intérieur des octaèdres d'oxygène. Toutefois, cette cellule unitaire cubique n'est stable qu'au-delà de la température du point de Curie d'environ 130°C. En dessous de 130°C, les ions Ti(IV) occupent des positions excentrées. Cette 20 transition vers la position excentrée donne lieu à un changement dans la structure cristalline de la structure cubique à la structure tétragonale à des températures comprises entre 5°C et 130°C, à la structure orthorhombique entre -90°C et 5°C et, 25 enfin, à la structure rhomboédrique à des températures inférieures à -90°C. Il va sans dire que la constante diélectrique et la résistance disruptive diminuent également par rapport à ces changements de température et de structure cristalline.The relatively simple reticular structure. 10 of barium titanate is characterized by the octahedra of TiOg which, due to their high polarizability, essentially determine the dielectric properties of the structure. The high polarizability is due to the fact that the small Ti ions (IV) have relatively more space inside the octahedra of oxygen. However, this cubic unit cell is stable only above the Curie point temperature of about 130 ° C. Below 130 ° C, the Ti (IV) ions occupy eccentric positions. This transition to the eccentric position gives rise to a change in the crystal structure from the cubic structure to the tetragonal structure at temperatures between 5 ° C and 130 ° C, to the orthorhombic structure between -90 ° C and 5 ° C and, finally, the rhombohedral structure at temperatures below -90 ° C. It goes without saying that the dielectric constant and the disruptive resistance also decrease with respect to these changes in temperature and crystal structure.

30 La constante diélectrique d'une matière céramique de titanate de baryum dépend,pour une large part,de la température et elle atteint un maximum prononcé au point de Curie ou aux alentours de celui-fci.The dielectric constant of a ceramic barium titanate material is largely dependent on temperature and reaches a pronounced maximum at or around the Curie point.

Compte tenu de la mesure dans laquelle la constante 35 diélectrique dépend de la température et de sa valeur 3 • relativement faible à la température ambiante, leGiven the extent to which the dielectric constant is dependent on temperature and its relatively low value at room temperature, the

BaTiOg pur est rarement utilisé dans la préparation de compositions diélectriques industrielles. Dès lors, dans la pratique, on emploie des additifs pour 5 valoriser les propriétés diélectriques du titanate de baryum. Par exemple, dans la technique, on sait que la température de Curie peut être décalée vers des valeurs inférieures et élargies en substituant partiellement le strontium et/ou le calcium au baryum 10 et le zirconium et/ou l'étain au titane, donnant ainsi des matières ayant une constante diélectrique maximale de 10.000 à 15.000 à la température ambiante.Pure BaTiOg is rarely used in the preparation of industrial dielectric compositions. Therefore, in practice, additives are used to enhance the dielectric properties of barium titanate. For example, in the art, it is known that the Curie temperature can be shifted to lower and enlarged values by partially substituting strontium and / or calcium for barium and zirconium and / or tin for titanium, thereby giving materials with a maximum dielectric constant of 10,000 to 15,000 at room temperature.

En variante, on peut élever la température de Curie en substituant partiellement le plomb(II) au baryum.Alternatively, the Curie temperature can be raised by partially substituting lead (II) for barium.

15 En outre, en procédant à une substitution par de faibles quantités d'autres ions métalliques d'une dimension appropriée, mais ayant des valences différentes de celles du baryum et du titane (comme résumé par B. Jaffee, W.R. Cook, Jr. et H. Jaffe dans 20 "Piezoelectric Ceramics", Academie Press, N.Y. 1971), on peut provoquer de profonds changements dans la nature des propriétés diélectriques.Furthermore, by substituting small quantities of other metal ions of an appropriate size but having valences different from those of barium and titanium (as summarized by B. Jaffee, WR Cook, Jr. and H. Jaffe in 20 "Piezoelectric Ceramics", Academie Press, NY 1971), profound changes in the nature of dielectric properties can be brought about.

Selon la pratique industrielle, on forme des poudres diélectriques à base de titanate de baryum : 25 en mélangeant les agents dopants, les stannates, les zirconates et les titanates purs requis ou en formant directement la poudre diélectrique désirée en soumettant un mélange intime des quantités stoechiométriques appropriées des oxydes ou des précurseurs d'oxydes 30 (par exemple, des carbonates, des hydroxydes ou des nitrates) de baryum, de calcium, de titane, etc., à une réaction à l'état solide à haute température.According to industrial practice, dielectric powders based on barium titanate are formed: by mixing the doping agents, stannates, zirconates and pure titanates required or by directly forming the desired dielectric powder by subjecting an intimate mixture of stoichiometric amounts suitable oxides or oxide precursors (e.g. carbonates, hydroxides or nitrates) of barium, calcium, titanium, etc., for a reaction in the solid state at high temperature.

Les titanates, les zirconates, les stannates, etc., purs sont également formés spécifiquement par un 35 procédé réactionnel en phase solide à haute température.Pure titanates, zirconates, stannates, etc. are also specifically formed by a high temperature solid phase reaction process.

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Dans ces procédés de calcination, les réactifs requis sont broyés par voie humide pour assurer la formation , d'un mélange intime. La bouillie obtenue est séchée ! et calcinée à des températures élevées se situant 5 entre environ 700 et 1.200°C, afin d'assurer les réactions désirées à l'état solide. Ensuite, on broie à nouveau le produit calciné pour former une poudre dispersable destinée à être utilisée pour la formation de corps crus. Bien que les formulations , 10 diélectriques à base de titanate de baryum, que l'on obtient par des réactions en phase solide, soient acceptables pour bon nombre d'applications électriques, elles présentent néanmoins plusieurs inconvénients.In these calcination processes, the required reagents are wet milled to ensure the formation of an intimate mixture. The resulting porridge is dried! and calcined at elevated temperatures between about 700 and 1,200 ° C, to provide the desired reactions in the solid state. Then, the calcined product is again ground to form a dispersible powder intended to be used for the formation of raw materials. Although the barium titanate dielectric formulations obtained by solid phase reactions are acceptable for many electrical applications, they nevertheless have several drawbacks.

En premier lieu, l'étape de broyage constitue une 15 source d'impuretés pouvant exercer une influence néfaste sur les propriétés électriques. Les défauts ^ d'homogénéité dans les compositions à une échelle microscopique peuvent conduire à la formation de v phases inopportunes telles que 1'orthotitanate de 20 baryum, pouvant donner lieu à des propriétés sensibles à l'humidité. De plus, au cours de la calcination, il peut se produire une importante croissance des particules et un frittage entre ces dernières. En conséquence, le produit broyé est constitué d'agrégats 25 fracturés de forme irrégulière en particules pouvant avoir une large granulométrie se situant entre environ 0,2 et 10 microns. Des études publiées ont démontré que des corps crus formés à partir de ces poudres agglomérées dont les agrégats ont de larges granulo-30 métries, nécessitaient des températures de frittage élevées et donnaient lieu à la formation de corps frittés dont les grains avaient de larges granulométries. Toutefois, lors de la fabrication de corps diélectriques complexes tels que des condensateurs 35 monolithiques à plusieurs couches, un avantage 5 économique important réside dans l'adoption de tem-. pératures de frittage inférieures, plutôt que des températures de frittage supérieures, étant donné que, à mesure que la température de frittage est 5 réduite, le pourcentage d'argent d'un coût inférieur intervenant dans l'électrode à l'argent-palladium 1 peut augmenter.Firstly, the grinding step constitutes a source of impurities which can exert a harmful influence on the electrical properties. Defects in homogeneity in the compositions on a microscopic scale can lead to the formation of untimely phases such as barium orthotitanate, which can give rise to moisture-sensitive properties. In addition, during calcination, there can be significant growth of the particles and sintering between them. As a result, the milled product consists of fractured aggregates of irregularly shaped particles which may have a large particle size ranging from about 0.2 to 10 microns. Published studies have shown that raw bodies formed from these agglomerated powders whose aggregates have large granulo-metries, required high sintering temperatures and gave rise to the formation of sintered bodies whose grains had large particle sizes. However, in the manufacture of complex dielectric bodies such as monolithic multi-layer capacitors, an important economic advantage lies in the adoption of tem-. lower sintering peratures, rather than higher sintering temperatures, since, as the sintering temperature is reduced, the percentage of lower cost silver involved in the silver-palladium electrode 1 may increase.

Comme on le sait dans la technique, la capacité d'une couche diélectrique est inversement 10 proportionnelle à son épaisseur. Dans des condensateurs courants à plusieurs couches, l'épaisseur de la couche diélectrique est de l'ordre de 25 microns. Bien qu'elle soit très souhaitable, cette valeur ne peut être sensiblement réduite car, à mesure que 15 l'épaisseur de couche diminue, le nombre de défauts se manifestant dans la pellicule diélectrique, par " exemple, des piqûres, augmente. Ces défauts exercent une influence néfaste sur le rendement du condensateur. Une source majeure de tels défauts est la présence 20 d'agrégats non dispersés ayant des granularités assimilables à l'épaisseur de la pellicule. Au cours du frittage, en raison de la présence de ces agrégats, il se produit un retrait non uniforme et il se forme des piqûres. Dès lors, l'utilisation de formulations 25 diélectriques à base de titanate de baryum, obtenues par des réactions à l'état solide, augmente sensiblement l'ensemble des coûts de fabrication de condensateurs monolithiques à plusieurs couches.As is known in the art, the capacity of a dielectric layer is inversely proportional to its thickness. In common multi-layer capacitors, the thickness of the dielectric layer is of the order of 25 microns. Although very desirable, this value cannot be significantly reduced because, as the layer thickness decreases, the number of defects occurring in the dielectric film, for example, pitting, increases. have a detrimental influence on the efficiency of the capacitor. A major source of such defects is the presence of undispersed aggregates having granularities comparable to the thickness of the film. During sintering, due to the presence of these aggregates , non-uniform shrinkage occurs and pitting occurs. Therefore, the use of dielectric formulations based on barium titanate, obtained by solid state reactions, substantially increases the overall cost of manufacture of monolithic multi-layer capacitors.

Compte tenu des limitations du produit 30 obtenu par des procédés réactionnels conventionnels à l'état solide, selon la technique antérieure, on a élaboré plusieurs autres méthodes pour former du titanate de baryum. Ces méthodes englobent la décomposition thermique du titanyl-oxalate de baryum 35 et du titanyl-citrate de baryum, de même que l'oxy- / 6 dation, à des températures élevées, de solutions atomisées d'alcoolates de baryum et de titane dissous , ’ dans l'alcool ou de lactates de baryum et de titane ! dissous dans l'eau. En outre, le titanate de baryum 5 a été formé à partir de sels fondus, par hydrolyse d'alcoxydes de baryum et de titane dissous dans ; l'alcool et par la réaction de 1'hydroxyde de baryum avec l'oxyde de titane, à la fois par voie hydrothermique et dans des milieux aqueux. Etant donné que 10 les morphologies des produits obtenus par certains de ces procédés se rapprochent de celles désirées ici, dans la technique antérieure, on a tenté de préparer des compositions à base de titanate de baryum par les mêmes méthodes que celles adoptées pour 15 préparer du titanate de baryum pur. Par exemple, dans un article intitulé "Préparation of BaTiO„ and Other Ceramic Powders by Coprécipitation of Citrates in an Alcohol", Ceramic Bulletin, 49, N° 11, 1970, pages 990-993, B.J. Mulder révèle que l'on peut préparer 20 des coformations ou des compositions à base de BaTi0o par un procédé de coprécipitation. Dans ce procédé, on pulvérise des solutions aqueuses de citrates de Ti(lV), de Zr(IV) et/ou de Sn(IV), ainsi que de formiates de Ba(II), de Mg(II), de Ca(II), de Sr(II) 25 et/ou de Pb(II) dans l'alcool, pour effectuer la coprécipitation. On décompose les précipités par calcination dans un courant d'air dilué avec Ng à 700-800°C pour obtenir des particules globulaires et en forme de baguettes ayant une granularité moyenne 30 de 3 à 10 microns.In view of the limitations of the product obtained by conventional solid state reaction methods according to the prior art, several other methods have been developed for forming barium titanate. These methods include the thermal decomposition of barium titanyl oxalate and barium titanyl citrate, as well as the oxidation, at elevated temperatures, of atomized solutions of barium alcoholates and dissolved titanium, 'in alcohol or barium and titanium lactates! dissolved in water. In addition, barium titanate 5 was formed from molten salts by hydrolysis of barium and titanium alkoxides dissolved in; alcohol and by the reaction of barium hydroxide with titanium oxide, both hydrothermally and in aqueous media. Since the morphologies of the products obtained by some of these methods approximate those desired here, in the prior art, attempts have been made to prepare compositions based on barium titanate by the same methods as those adopted for preparing pure barium titanate. For example, in an article entitled "Preparation of BaTiO„ and Other Ceramic Powders by Coprécipitation of Citrates in an Alcohol ", Ceramic Bulletin, 49, N ° 11, 1970, pages 990-993, BJ Mulder reveals that one can prepare 20 co-formations or compositions based on BaTi0o by a coprecipitation process. In this process, aqueous solutions of citrates of Ti (IV), Zr (IV) and / or Sn (IV) are sprayed, as well as formates of Ba (II), Mg (II), Ca ( II), Sr (II) and / or Pb (II) in alcohol, to effect the co-precipitation. The precipitates are decomposed by calcination in a stream of air diluted with Ng at 700-800 ° C to obtain globular and rod-shaped particles having an average granularity of 3 to 10 microns.

On a préparé des coformations à base de titanate de baryum par précipitation et calcination ultérieure d'oxalates mixtes de titanyle et/ou de zirconyle de métaux alcalins et/ou de Pb(ll) comme 35 décrit par Gallagher et al. dans un article intitulé / 7 }Co-formations based on barium titanate were prepared by precipitation and subsequent calcination of mixed titanyl and / or zirconyl oxalates of alkali metals and / or Pb (II) as described by Gallagher et al. in an article titled / 7}

"Préparation of Semi-Conducting Titanates by Chemical Methods", J. Amer. Ceramics Soc., 46, N° 8, 1963, pages 359-365. Ces chercheurs ont démontré que l'on pouvait préparer des compositions à base de BaTiOQ"Preparation of Semi-Conducting Titanates by Chemical Methods", J. Amer. Ceramics Soc., 46, N ° 8, 1963, pages 359-365. These researchers demonstrated that it was possible to prepare compositions based on BaTiOQ

OO

5 dans lesquelles Ba est remplacé par Sr ou Pb dans ; l'intervalle de 0 à 50% molaires ou dans lesquelles5 in which Ba is replaced by Sr or Pb in; the range of 0 to 50 mol% or in which

Ti(IV) est remplacé par Zr(IV) dans l’intervalle de 0 à 20% molaires.Ti (IV) is replaced by Zr (IV) in the range of 0 to 20 mol%.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 10 n° 3.637.531, Faxon et al. révèlent que l'on peut synthétiser des coformations à base de BaTiOQ en chauffant une solution d'un chélate de titane ou d'un alcoxyde de titane, d'un sel de métal alcalino-terreux et d'un sel de lanthanide pour former une 15 masse semi-solide. On calcine ensuite cette masse pour obtenir la coformation désirée de titanate. r Toutefois, dans chacune des références précitées de la technique antérieure, on adopte la calcination pour synthétiser les particules des 20 coformations à base de titanate de baryum. Pour les raisons déjà invoquées, cette opération à température élevée donne des produits agglomérés qui, après pulvérisation, donnent des fragments d'agrégats plus petits ayant de larges granulométries.In U.S. Patent No. 3,637,531, Faxon et al. reveal that BaTiOQ-based coformations can be synthesized by heating a solution of a titanium chelate or titanium alkoxide, an alkaline earth metal salt and a lanthanide salt to form a 15 semi-solid mass. This mass is then calcined to obtain the desired co-formation of titanate. However, in each of the aforementioned references of the prior art, calcination is adopted to synthesize the particles of the 20 co-formations based on barium titanate. For the reasons already given, this operation at high temperature gives agglomerated products which, after spraying, give fragments of smaller aggregates having large particle sizes.

25 Dans la technique antérieure, on a également tenté d'éviter les inconvénients des poudres de BaTiOq ü préparées de la manière habituelle, en synthétisant une composition mixte de titanate-zirconate de métaux alcalino-terreux moyennant une réaction d'un sel fondu. Ce 30 procédé est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 4.293.534 au nom d'Arendt. Lors de la mise en oeuvre de ce procédé, on mélange de l'oxyde de titane ou de la zircone ou encore leurs mélanges, ainsi que de l'oxyde de baryum, de l'oxyde de strontium 35 ou leurs mélanges avec des hydroxydes de métaux alcalins 8 i et on chauffe à des températures suffisantes pour faire-fondre le solvant hydroxyde. Les réactifs se ; " dissolvent dans le solvant fondu et ils précipitent ' sous forme d'un titanate ou d'un zirconate de métal , - 5 alcalino-terreux ou encore sous forme d'une solution solide répondant à la formule générale Ba Sr,.. ->Ti ZrM λ0ο.In the prior art, an attempt has also been made to avoid the drawbacks of BaTiOq powders prepared in the usual manner, by synthesizing a mixed composition of alkaline earth metal titanate-zirconate by means of a reaction of a molten salt. This process is described in U.S. Patent No. 4,293,534 to Arendt. During the implementation of this process, titanium oxide or zirconia or their mixtures are mixed, as well as barium oxide, strontium oxide 35 or their mixtures with hydroxides of 8 i alkali metals and heated to temperatures sufficient to melt the hydroxide solvent. The reagents are; "dissolve in the molten solvent and they precipitate 'in the form of a metal titanate or zirconate, - 5 alkaline earth or also in the form of a solid solution corresponding to the general formula Ba Sr, .. -> Ti ZrM λ0ο.

x y. i—xj y K1—y ) ox y. i — xj y K1 — y) o

Les produits obtenus sont caractérisés en ce qu'ils se présentent sous forme de cristallites chimiquement : homogènes, relativement monodispersées et d'une gra- 10 nularité inférieure au micron. Toutefois, ce procédé * est limité du fait qu'il ne permet d'obtenir que des i coformations contenant Sr et/ou Zr.The products obtained are characterized in that they are in the form of chemically crystalline: homogeneous, relatively monodispersed and of a granularity less than one micron. However, this method * is limited by the fact that it only makes it possible to obtain co-formulations containing Sr and / or Zr.

On a également décrit des procédés hydrothermiques dans lesquels on forme des coformations.Hydrothermal processes have also been described in which co-formations are formed.

15 Dans le brevet britannique n° 715.762, Balduzzi et Steinemann ont chauffé des bouillies aqueuses de r Ti02 hydraté avec des quantités stoechiométriques d'un hydroxyde de métal alcalino-terreux à des températures comprises entre 200 et 400°C pour former 20 des titanates mixtes de métaux alcalino-terreux.In British Patent No. 715,762 Balduzzi and Steinemann heated aqueous slurries of hydrated TiO 2 with stoichiometric amounts of an alkaline earth metal hydroxide at temperatures between 200 and 400 ° C to form mixed titanates of alkaline earth metals.

Bien qu'il ait été stipulé que l'on pouvait former des produits de n'importe quelle granularité désirée allant jusqu'à environ 100 yum, il est douteux que, hormis dans le cas de coformations contenant Sr, on 25 puisse obtenir des produits présentant les caractéristiques morphologiques de la présente invention.Although it has been stated that products of any desired granularity of up to about 100 µm can be formed, it is doubtful that, except in the case of co-formulations containing Sr, products can be obtained having the morphological characteristics of the present invention.

Cette conception est basée sur le fait que, alors que Ba(0H)2 est soluble dans des milieux aqueux,This design is based on the fact that, while Ba (0H) 2 is soluble in aqueous media,

Ca(0H)2 et Mg(0H)2, en particulier, en présence de 30 Ba(0H)2, sont relativement insolubles. En conséquence, dans le cas de coformations contenant du Ca, on a trouvé que, dans les conditions expérimentales de Balduzzi et Steinemann, il se formait tout d'abord du BaTi03, le Ca(0H)2 réagissant ensuite avec le 35 reste de l'oxyde de titane n'ayant pas réagi pour i 9 < < former CaTiOg au cours du procédé de chauffage à une température de 200 à 400°C.Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2, in particular, in the presence of 30 Ba (OH) 2, are relatively insoluble. Consequently, in the case of coformations containing Ca, it has been found that, under the experimental conditions of Balduzzi and Steinemann, BaTiO3 was formed first, Ca (OH) 2 then reacting with the rest of l unreacted titanium oxide for i 9 <<to form CaTiOg during the heating process at a temperature of 200 to 400 ° C.

: 7' Dans la demande de brevet européen n° 34306926.1, Matsushita et al. ont démontré que l'on * 5 pouvait faire réagir des bouillies diluées d'oxyde: 7 'In European patent application No. 34306926.1, Matsushita et al. have demonstrated that dilute oxide slurries can be reacted * 5

de titane hydraté avec Ba(0H)2 et/ou Sr(0H)2 en . chauffant à des températures allant jusqu'à 110°Cof titanium hydrated with Ba (0H) 2 and / or Sr (0H) 2 in. heating at temperatures up to 110 ° C

pour obtenir des coformations contenant BaTiO„ outo obtain co-training containing BaTiO „or

• O• O

Sr. Les caractéristiques morphologiques de ces 10 coformations semblent être comparables à celles de la présente invention. Toutefois, cette méthode est à nouveau limitée uniquement à la formation de coformations contenant Sr.Sr. The morphological characteristics of these 10 co-formations appear to be comparable to those of the present invention. However, this method is again limited only to the formation of co-formations containing Sr.

Dans une publication de "Sakai Chemical 15 Industry Company", intitulée "Easily SinterableIn a publication of "Sakai Chemical 15 Industry Company", entitled "Easily Sinterable

BaTiOg Powder", par Abe et al., on révèle un procédé hydrothermique pour la synthèse d'une coformation à base de titanate de baryum et répondant à la formule BaTi£1_xjSnx03. Dans ce procédé, on mélange une 20 bouillie de Ti(^_x)Snx°2 préparée en neutralisant une solution aqueuse de SnOCl2 et de TiCl4, avec Ba(0H)2 0,9M et on soumet le mélange obtenu à un traitement hydrothermique à 200°C pendant au moins 5 heures. Bien qu'ils ne le soulignent pas explicite-25 ment, Abe et al. donnent à entendre que la bouillie est chauffée à température. Bien que l'on ne donne aucune description de la morphologie des coformations, le produit de BaTiO^ obtenu par le même procédé a une surface spécifique de 11 m2/g, une granularité 30 de 0,1 ^am et, par ailleurs, il semble être dispersable.BaTiOg Powder ", by Abe et al., Discloses a hydrothermal process for the synthesis of a co-formation based on barium titanate and corresponding to the formula BaTi £ 1_xjSnx03. In this process, a mixture of Ti (^ _x) Snx ° 2 prepared by neutralizing an aqueous solution of SnOCl2 and TiCl4, with 0.9M Ba (0H) 2 and the mixture obtained is subjected to a hydrothermal treatment at 200 ° C. for at least 5 hours. do not explicitly point this out, Abe et al suggest that the slurry is heated to temperature, although no description is given of the morphology of the co-formations, the product of BaTiO 4 obtained by the same process has a specific surface of 11 m2 / g, a granularity of 0.1 μm and, moreover, it seems to be dispersible.

Probablement, les coformations contenant Sn ont des morphologies comparables et, dès lors, elles peuvent être assimilées à celles de la présente invention. Toutefois, Abe et al. impliquent des limitations en 35 ce sens qu'ils révèlent uniquement que l'on peut i 10 ; synthétiser Sn(IV) en une coformation de titanate de baryum. Probablement, par analogie, ils suggèrent l'utilisation d'autres cations tétravalents tels que Zr(IV) et éventuellement l'utilisation de Sr(ll) . - 5 bivalent car, tout comme Ba(0H)2, Sr(0H)2 est très soluble dans des milieux aqueux. Toutefois, le procédé d'Abe et al. ne peut être adopté pour la substitution d'agents de décalage bivalents du point de Curie tels que Pb et Ca au Ba bivalent.Probably, the co-formations containing Sn have comparable morphologies and, therefore, they can be assimilated to those of the present invention. However, Abe et al. imply limitations in that they only reveal that one can i 10; synthesize Sn (IV) into a co-formation of barium titanate. Probably, by analogy, they suggest the use of other tetravalent cations such as Zr (IV) and possibly the use of Sr (ll). - 5 bivalent because, just like Ba (0H) 2, Sr (0H) 2 is very soluble in aqueous media. However, the method of Abe et al. cannot be adopted for the substitution of divalent Curie point shift agents such as Pb and Ca to bivalent Ba.

, _ 10 Dès lors, dans la technique antérieure, ] il n'existe aucune coformation de titanate de baryum stoechiométrique, dispersable, sphérique et d'une granularité inférieure au micron avec d'étroites granulométries, comprenant des substitutions de calcium 15 et/ou de plomb ou de cations bivalents et tétravalents multiples.Therefore, in the prior art, there is no co-formation of stoichiometric barium titanate, dispersible, spherical and of a granularity less than one micron with narrow particle sizes, including calcium substitutions 15 and / or lead or multiple bivalent and tetravalent cations.

- La présente invention englobe une large variété de coformations dispersables de titanate de baryum, qui sont pratiquement sphériques, stoechio-20 métriques et d'une granularité inférieure au micron avec d'étroites granulométries. Selon une caractéristique des plus importantes, les compositions diélectriques à base de titanate de baryum suivant la présente invention englobent des coformations dans 25 lesquelles le plomb et/ou le calcium bivalents sont substitués partiellement au baryum bivalent, de même que des coformations dans lesquelles le baryum bivalent est remplacé partiellement par le plomb, le calcium et le strontium et dans lesquelles également le 30 titane tétravalent est remplacé partiellement par l'étain, le zirconium et le hafnium.- The present invention encompasses a wide variety of dispersible co-formations of barium titanate, which are practically spherical, stoichiometric and of a granularity less than one micron with narrow particle sizes. According to a most important characteristic, the dielectric compositions based on barium titanate according to the present invention include coformations in which the bivalent lead and / or calcium are partially substituted for the bivalent barium, as well as coformations in which the barium bivalent is partially replaced by lead, calcium and strontium and in which also tetravalent titanium is partially replaced by tin, zirconium and hafnium.

Selon une forme de réalisation importante de la présente invention, la coformation à base de titanate de baryum est représentée par la formule 35 générale : 4 11 iAccording to an important embodiment of the present invention, the co-formation based on barium titanate is represented by the general formula: 4 11 i

Ba( 1-χ.χ . -X" )PbXGax . Srx-.T1 ( 1-y.y . -y·. ) SnyZry . HfyM°3 ; T dans laquelle x, x' et x" représentent les fractions i molaires des cations bivalents et ont des valeurs ; * 5 indépendantes se situant entre 0 et 0,3, la somme de x + x' + x" ayant une valeur se situant entre 0 et 0,4, tandis que y, y' et y" représentent les fractions molaires des cations tétravalents et ont des valeurs indépendantes se situant entre 0 et 0,3, 10 la somme de y + y' + y" ayant une valeur se situant entre 0 et 0,4.Ba (1-χ.χ. -X ") PbXGax. Srx-.T1 (1-yy. -Y ·.) SnyZry. HfyM ° 3; T in which x, x 'and x" represent the molar fractions i of bivalent cations and have values; * 5 independent lying between 0 and 0.3, the sum of x + x '+ x "having a value lying between 0 and 0.4, while y, y' and y" represent the molar fractions of the tetravalent cations and have independent values between 0 and 0.3, 10 the sum of y + y '+ y "having a value between 0 and 0.4.

Dans une autre forme de réalisation importante de la présente invention, la coformation de titanate de baryum est représentée par la formule 15 générale Bah vMCa .Tih . ,nSn Zr ,Hf ..0» U-x') x' U-y-y'-y") y y' y" 3 dans laquelle le calcium est partiellement substitué au cation baryum bivalent et, dans une autre forme de réalisation importante encore de l'invention, la ^ composition diélectrique de titanate de baryum est 20 représentée par la formule généraleIn another important embodiment of the present invention, the co-formation of barium titanate is represented by the general formula Bah vMCa .Tih. , nSn Zr, Hf ..0 "U-x ') x' Uy-y'-y") yy 'y "3 in which the calcium is partially substituted for the bivalent barium cation and, in yet another important embodiment of the invention, the dielectric composition of barium titanate is represented by the general formula

Ba(l-x)PbxTi(l-y-y'-y")SnyZry,Hfy"°3 danS lac*uelle le plomb est substitué au baryum bivalent. Dans chacune des dernières formes de réalisation, les valeurs indépendantes pour les fractions molaires 25 x, x', x" et y, y', y" sont compatibles avec celles déjà mentionnées pour la coformation plus complexe répondant à la formule généraleBa (l-x) PbxTi (l-y-y'-y ") SnyZry, Hfy" ° 3 danS lac * uelle lead is substituted for bivalent barium. In each of the latter embodiments, the independent values for the molar fractions 25 x, x ', x "and y, y', y" are compatible with those already mentioned for the more complex co-formation corresponding to the general formula

Ba(l-x-x'-x")PbxCaxSrx·Ti(1-y-y'-y")SnyZry"Hfy"°3·Ba (l-x-x'-x ") PbxCaxSrx · Ti (1-y-y'-y") SnyZry "Hfy" ° 3 ·

En dépit de la composition chimique de la 30 coformation, chacune des coformations à base de titanate de baryum de la présente invention possède les mêmes propriétés chimiques et physiques exceptionnelles. Les formulations diélectriques à base de titanate de baryum sont stoechiométriques de telle 35 sorte que le rapport molaire bivalent/tétravalent 12 des coformations de diverses compositions soit de 1,000 + 0,015 quels que soient le nombre et le ; * pourcentage molaire de l'une ou l'autre substitution : par des cations bivalents et tétravalents. On peut _ 5 également former des compositions non stoechiométriques dans lesquelles le rapport molaire des cations bivalents aux cations tétravalents des coformations de diverses compositions se situe dans l'intervalle allant de 0,9 à 1,1. la granularité moyenne des | 10 particules primaires des coformations à base de ·. titanate de baryum se situe dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 micron. De plus, la granularité moyenne des particules, déterminée par analyse d'image, est comparable à la granularité moyenne 15 déterminée par sédimentation, démontrant ainsi que les coformations sont dispersables. La courbe granu-lométrique des particules des coformations a un rapport quartile inférieur ou égal à 1,5, établissant ainsi que les coformations à base de titanate de 20 baryum ont une étroite granulométrie. Une caractéristique importante supplémentaire réside dans le fait que l'on peut préparer n'importe quelles compositions diélectriques dispersables à base de titanate de baryum et d'une granularité inférieure au micron 25 selon la présente invention moyennant un seul procédé général hydrothermique.Despite the chemical composition of the co-formation, each of the barium titanate co-forms of the present invention has the same exceptional chemical and physical properties. Dielectric formulations based on barium titanate are stoichiometric such that the bivalent / tetravalent molar ratio 12 of co-formations of various compositions is 1.000 + 0.015 whatever the number and the; * molar percentage of one or the other substitution: by bivalent and tetravalent cations. Non-stoichiometric compositions can also be formed in which the molar ratio of bivalent cations to tetravalent cations of co-formations of various compositions is in the range of 0.9 to 1.1. the average granularity of | 10 primary particles from · co-training. barium titanate is in the range of 0.05 to 0.4 micron. In addition, the average particle size, determined by image analysis, is comparable to the average particle size determined by sedimentation, thus demonstrating that the co-formations are dispersible. The granulometric curve of the co-formation particles has a quartile ratio less than or equal to 1.5, thus establishing that the co-formulations based on barium titanate have a narrow particle size. An additional important feature is that any dispersible dielectric compositions based on barium titanate and having a granularity of less than one micron according to the present invention can be prepared by a single general hydrothermal process.

En conséquence, un objet principal de la présente invention est de fournir une coformation dispersable de titanate de baryum d'une granularité 30 inférieure au micron en particules d'une étroite granulométrie.Consequently, a main object of the present invention is to provide a dispersible co-formation of barium titanate with a granularity of less than one micron into particles of narrow particle size.

Un autre objet de la présente invention est de fournir une large variété de compositions de - coformations à base de BaTiO^ en particules primaires 35 d'une granularité pouvant être contrôlée dans l'inter- i 13 valle allant de 0,05 à environ 0,4 pm.Another object of the present invention is to provide a wide variety of BaTiO 3 co-formation compositions in primary particles of granularity which can be controlled in the meantime ranging from 0.05 to about 0 , 4 pm.

Un autre objet de la présente invention est de fournir une large variété de coformations que l'on peut synthétiser par un seul procédé géné-= 5 ral hydrothermique.Another object of the present invention is to provide a wide variety of coformations which can be synthesized by a single general hydrothermal process.

; Un autre objet de la présente invention est de fournir une coformation stoechiométrique à base de titanate de baryum qui est pratiquement exempte de milieux de broyage.; Another object of the present invention is to provide a stoichiometric co-formation based on barium titanate which is practically free from grinding media.

10 Un autre objet de la présente invention est de fournir une coformation de titanate de baryum contenant divers additifs qui décalent et/ou élargissent le point de Curie vers les zones de températures désirées, tout en réduisant la mesure dans laquelle 15 le diélectrique ainsi formé dépend de la température.Another object of the present invention is to provide a co-formation of barium titanate containing various additives which shift and / or widen the Curie point to the desired temperature zones, while reducing the extent to which the dielectric thus formed depends of the temperature.

Un autre objet de la présente invention est de fournir des compositions diélectriques disper-sables à base de BaTiO^ que l'on peut utiliser pour former des couches diélectriques d'une épaisseur 20 réduite, qui sont pratiquement exemptes de défauts.Another object of the present invention is to provide dispersible dielectric compositions based on BaTiO 2 which can be used to form dielectric layers of reduced thickness, which are practically free from defects.

Un autre objet encore de la présente invention est de fournir une formulation diélectrique à base de titanate de baryum qui subit un frittage uniforme à une haute densité à des températures 25 nettement inférieures aux températures habituelles.Yet another object of the present invention is to provide a barium titanate-based dielectric formulation which undergoes uniform sintering at high density at temperatures well below normal temperatures.

Ces détails et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, seront décrits en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une micrographie électronique 30 de transmission,à un agrandissement de 50.000x, d'une coformation complexe, stoechiométrique, dispersable et d'une granularité inférieure au micron suivant l'invention, cette coformation répondant à la formule générale : 35 Ba0,856Pb0,097Ca0,074Tl0,830Zr0,099Sn0,071°3 5 et / 14 la figure 2 est une micrographie électronique de transmission, à un agrandissement de 50.000x, d'une poudre de titanate de baryum pur ayant une morphologie pratiquement semblable à celle de la coformation ; ^ 5 complexe de la figure l.These details and advantages of the invention, as well as others, will be described with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is an electron micrograph of transmission, at an enlargement of 50,000 ×, of a complex co-formation, stoichiometric, dispersible and of a granularity less than one micron according to the invention, this co-formation corresponding to the general formula: 35 Ba0.856Pb0.097Ca0.074Tl0.830Zr0.099Sn0.071 ° 3 5 and / 14 Figure 2 is a micrograph transmission electronics, at a magnification of 50,000x, of a pure barium titanate powder having a morphology practically similar to that of the co-formation; ^ 5 complex of figure l.

Pour commencer, l'invention est décrite sous ses aspects généraux les plus larges, en donnant ensuite une description plus détaillée. La forme de réalisation préférée de la présente invention est i 10 une coformation du type général :To begin with, the invention is described in its broadest general aspects, then giving a more detailed description. The preferred embodiment of the present invention is a co-training of the general type:

Ba(1-x-x'-x")PbxCax'Srx"Ti(1-y-y'-y")SnyZry'Hf y "°3 où x, x' et x" représentent les fractions molaires des cations bivalents et ont des valeurs indépendantes se situant entre 0 et 0,3, mieux encore, entre 0 et 15 0,2, la somme de x + x' + x" pouvant avoir des valeurs se situant entre 0 et 0,4, mieux encore, entre 0 et 0,3, tandis que y, y' et y" représentent les fractions molaires des cations tétravalents et ont des valeurs indépendantes se situant entre 0 et 0,3, mieux encore, 20 entre 0 et 0,25, la somme de y + y' + y" ayant des valeurs se situant entre 0 et 0,4, mieux encore, entre 0 et 0,3.Ba (1-x-x'-x ") PbxCax'Srx" Ti (1-y-y'-y ") SnyZry'Hf y" ° 3 where x, x 'and x "represent the molar fractions of bivalent cations and have independent values between 0 and 0.3, better still, between 0 and 15 0.2, the sum of x + x '+ x "can have values between 0 and 0.4, better still , between 0 and 0.3, while y, y 'and y "represent the molar fractions of the tetravalent cations and have independent values between 0 and 0.3, better still, between 0 and 0.25, the sum of y + y '+ y "having values between 0 and 0.4, better still, between 0 and 0.3.

Lorsque les sommes de (x + x' + x") et de (y + y' + y") sont toutes deux égales à zéro, la 25 coformation est constituée simplement de poudre de titanate de baryum. Lorsque x = x" = y = y' = y" = o et lorsque x' est supérieur à 0, le produit obtenu est une coformation à base de titanate de baryum dans laquelle les fractions molaires x' de Ba(ll) dans 30 BaTiOg ont été remplacées par Ca(II) pour donner un produit répondant à la formule nominale Ba,Λ ,>Ca ,TiOQ. En revanche, lorsque x' = x" = y = y' = y" =0 et lorsque x est supérieur à zéro, la coformation a la composition BaM sPb TiO».When the sums of (x + x '+ x ") and (y + y' + y") are both zero, the co-formation consists simply of barium titanate powder. When x = x "= y = y '= y" = o and when x' is greater than 0, the product obtained is a co-formation based on barium titanate in which the molar fractions x 'of Ba (ll) in 30 BaTiOg have been replaced by Ca (II) to give a product corresponding to the nominal formula Ba, Λ,> Ca, TiOQ. On the other hand, when x '= x "= y = y' = y" = 0 and when x is greater than zero, the co-formation has the composition BaM sPb TiO ".

35 i 15 {35 i 15 {

Etant donné que les valeurs de x, x', x", ’ y» y' et y" peuvent se situer chacune dans un large intervalle (dans les limites mentionnées), on peut préparer bon nombre de combinaisons de coformations 5 ayant des compositions se situant dans un large ; intervalle. Toutefois, quelle que soit la composition formée, chacune des coformations à base de titanate de baryum est caractérisée de manière exceptionnelle par sa haute pureté, sa fine granularité inférieure 10 au micron et ses particules d'une étroite granulométrie .Since the values of x, x ', x ",' y" y 'and y "can each lie within a wide range (within the limits mentioned), many combinations of co-formations having compositions can be prepared lying in a wide; interval. However, whatever the composition formed, each of the co-formations based on barium titanate is exceptionally characterized by its high purity, its fine granularity less than one micron and its particles of narrow particle size.

De préférence, la fine poudre dispersable d'une granularité inférieure au micron selon la présente invention est constituée d'une coformation 15 de titanate de baryum comportant à la fois une substitution par des ions de métaux tétravalents et une substitution par des ions de métaux bivalents se situant entre 0 et 30% molaires. L'ion baryum bivalent peut être remplacé partiellement par le 20 plomb, le calcium, le strontium ou leurs mélanges.Preferably, the fine dispersible powder with a granularity of less than one micron according to the present invention consists of a co-formation of barium titanate comprising both a substitution by tetravalent metal ions and a substitution by bivalent metal ions between 0 and 30 mol%. The bivalent barium ion can be partially replaced by lead, calcium, strontium or mixtures thereof.

En revanche, l'ion titane tétravalent peut être remplacé partiellement par l'étain, le zirconium, le hafnium ou leurs mélanges. En conséquence, les compositions diélectriques à base de titanate de 25 baryum selon la présente invention englobent de simples coformations de titanate de baryum-plomb ou de titanate de baryum-strontium, ainsi que des coformations plus complexes englobant le stannate-titanate de baryum-plomb et le stannate-zirconate-30 titanate de baryum-plomb-strontium. Bien entendu, le choix du remplacement par des cations bivalents et/ou tétravalents, ainsi que du pourcentage molaire de la substitution, dépend du fait qu'il convient d'élever ou d'abaisser la température de Curie, ainsi 35 que du fait qu'il convient d'élargir ou de décaler 16 le pic de Curie. Quelle que soit la large variété de compositions à base de titanate de baryum formées, les coformations de titanate de baryum selon la présente invention sont toutefois toujours identifiées ' 5 de manière exceptionnelle par les caractéristiques morphologiques et chimiques précitées. Dès lors, tant les coformations simples que les coformations complexes de titanate de baryum sont constituées de particules dispersables pratiquement sphériques dont-i 10 les particules primaires ont une granularité se situant dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 micron avec d'étroites granulométries et un rapport molaire bivalent/tétravalent de 1,000 + 0,015, même lorsque les ions bivalents et les ions tétravalents ont été 15 remplacés par un ou plusieurs autres ions.On the other hand, the tetravalent titanium ion can be partially replaced by tin, zirconium, hafnium or their mixtures. Consequently, the barium titanate dielectric compositions according to the present invention include simple co-formations of barium lead-titanate or barium-strontium titanate, as well as more complex coformations including barium-lead stannate-titanate and barium-lead-strontium stannate-zirconate-30 titanate. Of course, the choice of replacement with bivalent and / or tetravalent cations, as well as the molar percentage of the substitution, depends on whether the Curie temperature should be raised or lowered, as well as whether '' the Curie peak should be widened or offset 16. Whatever the wide variety of barium titanate compositions formed, the co-formulations of barium titanate according to the present invention are, however, always exceptionally identified by the above-mentioned morphological and chemical characteristics. Consequently, both the simple and the complex co-formations of barium titanate are made up of practically spherical dispersible particles, the primary particles of which have a granularity ranging from 0.05 to 0.4 micron with d Narrow particle sizes and a bivalent / tetravalent molar ratio of 1,000 + 0.015, even when the bivalent ions and the tetravalent ions have been replaced by one or more other ions.

Par suite de l'étroite granulométrie des particules et de la granularité inférieure au micron des compositions diélectriques à base de titanate de baryum, les coformations de la présente invention 20 sont particulièrement intéressantes pour d'autres applications lors de la fabrication de corps diélectriques complexes. Des études antérieures ont établi que des corps crus formés à partir de poudres non agglomérées présentant d'étroites granulométries 25 subissent un frittage à des températures réduites et donnent des corps frittés en grains d'une étroite granulométrie. L'avantage économique qu'offre l'utilisation d'une formulation diélectrique ayant une température de frittage inférieure est évident, 30 car le pourcentage d'argent d'un coût inférieur dans l'alliage argent/palladium peut être augmenté à mesure que la température de frittage est réduite. En outre, étant donné que ces compositions diélectriques à base de BaTiOg sont toutes dispersables et comportent peu 35 d'agrégats d'une granularité supérieure à 1 micron, i 17 ' on peut les employer lors de la formation de pelli cules diélectriques d'une épaisseur réduite. Dès • lors, la poudre de coformation diélectrique de titanate de baryum, sphérique, non agglomérée, d'une ; . 5 granularité inférieure au micron et d'une étroite granulométrie selon la présente invention doit être ; particulièrement bien appropriée pour être utilisée dans des applications diélectriques complexes nécessitant un frittage.Owing to the narrow particle size distribution and the less than one micron granularity of the dielectric compositions based on barium titanate, the co-formations of the present invention are particularly advantageous for other applications in the manufacture of complex dielectric bodies. Previous studies have established that raw bodies formed from non-agglomerated powders having narrow particle sizes undergo sintering at reduced temperatures and give sintered bodies in grains of narrow particle size. The economic advantage of using a dielectric formulation having a lower sintering temperature is obvious, since the lower cost percentage of silver in the silver / palladium alloy can be increased as the sintering temperature is reduced. Furthermore, since these BaTiOg-based dielectric compositions are all dispersible and contain few aggregates with a granularity greater than 1 micron, they can be used when forming dielectric films of a reduced thickness. Consequently, the dielectric co-formation powder of barium titanate, spherical, non-agglomerated, of one; . 5 granularity less than one micron and a narrow particle size according to the present invention should be; particularly well suited for use in complex dielectric applications requiring sintering.

10 Dans la plupart des applications diélectri ques, les produits préférés sont ceux dans lesquels la variabilité de la composition en particules primaires est relativement faible. Toutefois, dans certains cas, des défauts d'homogénéité dans la composition 15 constituent un avantage. Dans ce cas, on peut avoir recours à la disponibilité de produits comportant des particules primaires d'une granularité variable pour former une dispersion de deux poudres ou plus ayant des compositions différentes comportant soit 20 des nombres comparables de particules primaires, soit des nombres sensiblement différents de particules primaires. De telles dispersions donnent des corps crus et, partant, des corps frittés présentant des défauts d'homogénéité microscopiques à des degrés 25 contrôlés. Dans de telles applications, le défaut d'homogénéité de la composition peut être inhérent à la coformation de titanate de baryum choisie ou plutôt, il peut résulter d'une faible quantité d'une coformation de titanate de baryum d'une composition 30 sélectionnée, qui est ajoutée à une dispersion de titanate de baryum afin d'obtenir le défaut d'homogénéité de composition désiré. Etant donné que, selon la présente invention, on peut former des coformations déficientes en baryum bivalent et/ou en titane tétra-35 valent, les compositions à base de titanate de baryum ΛIn most dielectric applications, the preferred products are those in which the variability of the primary particle composition is relatively low. However, in some cases, homogeneity in the composition is an advantage. In this case, use may be made of the availability of products comprising primary particles of varying granularity to form a dispersion of two or more powders having different compositions comprising either comparable numbers of primary particles or substantially different numbers. primary particles. Such dispersions give raw bodies and hence sintered bodies with microscopic homogeneity defects at controlled degrees. In such applications, the lack of homogeneity of the composition may be inherent in the co-formation of barium titanate chosen or rather, it may result from a small amount of a co-formation of barium titanate of a selected composition, which is added to a barium titanate dispersion in order to obtain the desired homogeneity of composition. Since, according to the present invention, it is possible to form coformations deficient in bivalent barium and / or in tetra-valent titanium, the compositions based on barium titanate Λ

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18 de la présente invention sont également bien appropriées pour des applications dans lesquelles des défauts d'homogénéité dans les compositions sont avantageux.18 of the present invention are also well suited for applications in which homogeneity in the compositions is advantageous.

[ 5 La méthode qu'il est préférable d'adopter pour former les coformations à base de titanate de baryum, consiste à chauffer des bouillies contenant les oxydes tétravalents hydratés avec des oxydes ou des hydroxydes bivalents sélectionnés. Après formait) tion des titanates bivalents, la bouillie contient encore d'importantes quantités de TiO^ hydraté et/ou de SnO^, de Zr02 ou de Hf02 hydraté. Ensuite, on règle la température et la concentration de la bouillie puis, dans des conditions isothermes, on ajoute un 15 excès stoechiométrique de solution de Ba(OH)2· Afin d'assurer la conversion complète des oxydes tétravalents en leurs oxy-anions correspondants, la bouillie est, de préférence, soumise à un traitement thermique final à une température plus élevée.[5 The preferred method for forming co-formations based on barium titanate is to heat slurries containing tetravalent oxides hydrated with selected bivalent oxides or hydroxides. After formation of the bivalent titanates, the slurry still contains large quantities of hydrated TiO 4 and / or SnO 4, ZrO 2 or hydrated HfO 2. Next, the temperature and the concentration of the slurry are adjusted and then, under isothermal conditions, a stoichiometric excess of Ba (OH) 2 solution is added. In order to ensure the complete conversion of the tetravalent oxides to their corresponding oxy-anions , the slurry is preferably subjected to a final heat treatment at a higher temperature.

20 La granularité et la granulométrie des particules primaires selon la présente invention sont obtenues, que la coformation de titanate de baryum soit simplement BaTiO^ ou qu'elle soit plutôt la coformation plus complexe répondant à la formule 25 Bal-x-x' -x"PbxCax' Srx"Tii-y_y ' -y"ZrySny ,Hfy"03'The granularity and the granulometry of the primary particles according to the present invention are obtained, whether the co-formation of barium titanate is simply BaTiO 4 or whether it is rather the more complex co-formation corresponding to the formula Bal-xx '-x "PbxCax 'Srx "Tii-y_y' -y" ZrySny, Hfy "03 '

Cette caractéristique devient aisément évidente si l'on observe la micrographie électronique de transmission de la coformation complexeThis characteristic becomes easily evident if one observes the transmission micrograph of the complex co-formation

Ba0,856Pb0,097Ca0,074Tl0,830Zr0,099Sn0,071°3 danS 30 la figure 1 annexée qui montre la présence de particules primaires principalement simples et pratiquement sphériques, encore que quelques doublets et triplets fermement liés soient également présents. La granularité des particules primaires de cette coformation 35 est de 0,18 micron avec une étroite granulométrie.Ba0,856Pb0,097Ca0,074Tl0,830Zr0,099Sn0,071 ° 3 in FIG. 1 appended which shows the presence of primary particles mainly simple and practically spherical, although some firmly linked doublets and triplets are also present. The granularity of the primary particles of this co-formation is 0.18 micron with a narrow particle size.

; * 19 « ! • Si l'on compare la coformation complexe à base de titanate de baryum de la figure 1 avec la micro- . = graphie électronique de transmission du titanate de baryum pur en figure 2, on constate que les morpho-‘ 5 logies des compositions à base de titanate de baryum sont très semblables. Il est à noter que, dans les deux micrographies, les particules sont pratiquement sphériques, non agglomérées et d'une granularité uniforme inférieure au micron. On peut également 10 noter que, dans ce produit, le rapport molaire des ; cations bivalents aux cations tétravalents, soit i ' 1,027, est quelque peu supérieur à la valeur 1,000 + 0,015 spécifiée pour des produits stoechiométriques.; * 19 "! • If we compare the complex co-formation based on barium titanate of figure 1 with the micro-. = electronic graph of transmission of pure barium titanate in FIG. 2, it can be seen that the morphologies of the compositions based on barium titanate are very similar. It should be noted that, in the two micrographs, the particles are practically spherical, non-agglomerated and of a uniform granularity less than one micron. It may also be noted that in this product the molar ratio of; cations bivalent to tetravalent cations, i '1.027, is somewhat greater than the value 1,000 + 0.015 specified for stoichiometric products.

On peut aisément réduire ce rapport à l'intervalle 15 spécifié en apportant de légères variations dans les conditions de synthèse sans influencer la morphologie .This ratio can easily be reduced to the specified range by making slight variations in the synthesis conditions without influencing the morphology.

Afin d'évaluer les propriétés physiques et chimiques des coformations à base de titanate de 20 baryum selon la présente invention, on a effectué différents essais de laboratoire. On a adopté l'analyse d'image pour déterminer la granularité et la granulométrie des particules primaires des produits. On a calibré 500 à 1.000 particules dans plusieurs 25 champs TEM (= électromagnétiques transversaux) afin de déterminer les diamètres sphériques équivalents des particules primaires. On a désagrégé visuellement deux particules ou plus en contact et l'on a mesuré les granularités des particules primaires individuelles. 30 On a utilisé les diamètres sphériques équivalents pour calculer le pourcentage cumulatif de granulométrie de la masse en fonction de la granularité des particules primaires. On a considéré que la granularité moyenne des particules (en poids) était la granularité 35 des particules primaires de l'échantillon. Le rapport Γ 20 quartile (QR), défini par le diamètre quartile supérieur (en poids) divisé par le diamètre quartile inférieur, a été considéré comme mesure de la largeur de la granulométrie. Des produits monodispersés T. 5 ont une valeur QR de 1 et, en vue des essais pratiqués : selon l'invention, des produits ayant des valeurs QR se situant entre 1,0 et environ 1,5 ont été classifiés parmi les produits ayant d'étroites granulométries, ceux ayant des valeurs QR se situant 10 entre 1,5 et environ 2,0 ont été classifiés parmi les produits ayant des granulométries assez étroites, tandis que ceux ayant des valeurs QR sensiblement supérieures à 2,0 ont été classifiés parmi les produits ayant de larges granulométries. Il a été 15 déterminé que le rapport quartile des coformations de titanate de baryum de la présente invention se situait entre 1,0 et 1,5, ce qui indique que les particules primaires ont une étroite granulométrie.In order to evaluate the physical and chemical properties of the co-formulations based on barium titanate according to the present invention, various laboratory tests were carried out. Image analysis was adopted to determine the granularity and particle size of the primary particles of the products. 500 to 1,000 particles were calibrated in several TEM fields (= transverse electromagnetic) in order to determine the equivalent spherical diameters of the primary particles. Two or more particles in contact were visually disaggregated and the granularities of the individual primary particles were measured. The equivalent spherical diameters were used to calculate the cumulative percentage particle size of the mass as a function of the granularity of the primary particles. The average particle size (by weight) was considered to be the particle size of the primary particles in the sample. The ratio Γ 20 quartile (QR), defined by the upper quartile diameter (by weight) divided by the lower quartile diameter, was considered as a measure of the width of the grain size. Monodispersed products T. 5 have a QR value of 1 and, for the purposes of the tests carried out: according to the invention, products having QR values between 1.0 and approximately 1.5 have been classified among the products having d narrow grain sizes, those with QR values between 1.5 and about 2.0 were classified among the products with fairly narrow grain sizes, while those with QR values significantly above 2.0 were classified among products with large particle sizes. The quartile ratio of the barium titanate co-forms of the present invention has been determined to be between 1.0 and 1.5, indicating that the primary particles have a narrow particle size.

On a calculé des surfaces spécifiques à 20 partir des particules primaires des coformations et 1'on a trouvé qu'elles étaient compatibles avec les surfaces spécifiques déterminées par. adsorption d'azote, ce qui indique que les particules primaires sont essentiellement non poreuses. Lorsque la surface 25 spécifique déterminée par adsorption d'azote a dépassé sensiblement la surface spécifique déterminée dans des champs TEM, on a trouvé que la différence pouvait être aisément expliquée par la présence d'oxydes hydratés à haute surface spécifique n'ayant 30 pas réagi.Specific areas were calculated from the primary particles of the co-formations and found to be compatible with the specific areas determined by. nitrogen adsorption, which indicates that the primary particles are essentially non-porous. When the specific surface determined by nitrogen adsorption has significantly exceeded the specific surface determined in TEM fields, it has been found that the difference can be easily explained by the presence of hydrated oxides with high reactive surface. .

Etant donné que les coformations de la présente invention ont une étroite granulométrie, la granularité moyenne des particules primaires a été aisément déterminée en calibrant 20 à 30 parti-35 cules. On a trouvé que l'on pouvait utiliser la ; ' 21 .Since the co-formations of the present invention have a narrow particle size, the average granularity of the primary particles was readily determined by calibrating 20 to 30 part-35 cells. We found that we could use the; '21.

f i . > .f i. >.

1 t ' relation D=6//* S où D représente le diamètre, des particules (microns), ^indique la, densité (g/cm3) ^ L et S, la surface spécifique déterminée par adsorption : ' d'azote (m2/g) pour obtenir une bonne mesure de la 5 granularité des particules primaires des coformations.1 t 'relation D = 6 // * S where D represents the diameter, of the particles (microns), ^ indicates the, density (g / cm3) ^ L and S, the specific surface determined by adsorption:' nitrogen ( m2 / g) to obtain a good measure of the granularity of the primary particles of the co-formations.

te .te.

Selon cette formule, on a trouvé que les coformations à base de titanate de baryum comportaient des particules primaires d'une granularité se situant dans l'intervalle compris entre 0,05 et 0,4 micron, quelle 10 que soit la composition de la coformation soumise ! à l'essai.According to this formula, it has been found that co-formations based on barium titanate contain primary particles with a granularity in the range of 0.05 to 0.4 micron, regardless of the composition of the co-formation submissive! for testing.

L'aptitude à la dispersion des produits des coformations a été déterminée en comparant les granularités et les granulométries des particules 15 primaires, déterminées par des analyses d'images, avec les valeurs comparables déterminées par des procédés de sédimentation. Le procédé de sédimentation ; donne le diamètre de Stokes des particules qui cor respond à peu près au diamètre sphérique équivalent.The dispersibility of the co-formation products was determined by comparing the granularities and particle sizes of the primary particles, determined by image analyzes, with the comparable values determined by sedimentation methods. The sedimentation process; gives the Stokes diameter of the particles which roughly corresponds to the equivalent spherical diameter.

20 On a adopté deux méthodes de sédimentation, à savoir la méthode "Joyce Loebl Disc Centrifuge" ("Vickers Instruments, Ltd.", Londres, Royaume-Uni) et la méthode "Micromeritics Sedigraph" (Norcross, Géorgie), pour déterminer le pourcentage cumulatif des granu-25 lométries de masse en termes de diamètres de Stokes à partir desquels on a calculé les diamètres de Stokes moyens et les valeurs QR.20 Two sedimentation methods were adopted, namely the "Joyce Loebl Disc Centrifuge" method ("Vickers Instruments, Ltd.", London, United Kingdom) and the "Micromeritics Sedigraph" method (Norcross, Georgia), to determine the cumulative percentage of mass granulometry in terms of Stokes diameters from which the average Stokes diameters and QR values were calculated.

Lors de la détermination de la granularité des particules par sédimentation, on a dispersé les 30 poudres par un traitement aux ultrasons pendant 15 à 30 minutes soit dans de l'eau contenant 0,08 g/l - de tripolyphosphate de sodium à un pH de 10, soit dans de 1'isopropanol contenant 0,08 ou 0,12% en poids d'"Emphos PS-21A" ("Witco Organics Division, 35 520 Madison Ave., New York).When determining the granularity of the particles by sedimentation, the 30 powders were dispersed by ultrasonic treatment for 15 to 30 minutes, either in water containing 0.08 g / l of sodium tripolyphosphate at a pH of 10, either in isopropanol containing 0.08 or 0.12% by weight of "Emphos PS-21A" ("Witco Organics Division, 35 520 Madison Ave., New York).

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Etant donné que les granularités de parti-; · ' cules, déterminées par analyse d'image et par sédi- mentation, dépendent de principes différents, on ' : n'a pas toujours obtenu une correspondance exacte * 5 dans les granularités déterminées par ces deux méthodes, i De plus, comme on 1'a déjà indiqué, lors de l'analyse d'image, on désagrège visuellement des particules qui se touchent. Dans le procédé par sédimentation, , des particules liées ou floculées se comportent comme 10 entités individuelles. Ces entités résultent de l'existence d'une certaine liaison (par exemple, un étranglement) entre les particules primaires pour donner des agrégats cémentés qui ne peuvent être aisément désintégrés au cours du procédé de traite-15 ment aux ultrasons, ainsi que de la stabilité de dispersion inférieure à la valeur optimale, ce qui ' conduit à une certaine floculation. Dès lors, comme - on devait s'y attendre, les valeurs QR déterminées par sédimentation étaient quelque peu. supérieures à 20 celles trouvées par analyse d'image.Since the granularities of parti-; · 'Cules, determined by image analysis and by sedimentation, depend on different principles, we': did not always obtain an exact correspondence * 5 in the granularities determined by these two methods, i Moreover, as we 1'a already indicated, during the image analysis, visually disaggregating particles which touch. In the sedimentation process, bound or flocculated particles behave like 10 individual entities. These entities result from the existence of a certain bond (for example, throttling) between the primary particles to give cemented aggregates which cannot be easily disintegrated during the ultrasonic treatment process, as well as the dispersion stability below the optimum value, which leads to some flocculation. Therefore, as was to be expected, the QR values determined by sedimentation were somewhat. greater than 20 those found by image analysis.

Dans les coformations à base de titanate de baryum de la présente invention, la granularité des particules primaires, déterminée par analyse d'image, était en concordance raisonnable avec la 25 granularité des particules primaires, déterminée par sédimentation. La granularité moyenne déterminée des particules variait d'un facteur ne dépassant pas deux, démontrant ainsi que les coformations sont dispersables.In the barium titanate co-formations of the present invention, the granularity of the primary particles, determined by image analysis, was in reasonable agreement with the granularity of the primary particles, determined by sedimentation. The determined average granularity of the particles varied by a factor not exceeding two, thus demonstrating that the co-formations are dispersible.

30 On a adopté deux mesures supplémentaires pour déterminer l'aptitude à la dispersion. Dans ^ la première méthode, on a utilisé la fraction de masse du produit ayant un diamètre de Stokes supérieur à 1 micron comme mesure de la quantité d'agrégats 35 difficiles à disperser. Dans la seconde méthode, r . : t. 23 ..Two additional measurements were taken to determine dispersibility. In the first method, the mass fraction of the product having a Stokes diameter greater than 1 micron was used as a measure of the amount of difficult to disperse aggregates. In the second method, r. : t. 23 ..

i ' : V '··.* < . · -;··.· · ·. . ,,;.f il, · > : '.'·· · . ’f , i r ! ' „ . ; ; . i: " on a classifié un produit comme produit dispersable t · si toutes les particules primaires, déterminées dans > i. les. champs TEM étaient présentes sous forme de par ticules individuelles. Lorsqu'on a observé un im-? 5 portant étranglement, le produit a été classifié comme produit aggloméré. Dans chacun de ces essai-s, les coformations à base de titanate de- baryum ont à nouveau été classifiées comme coformations disper-sables. La composition et la stoechiométrie des 10 produits des coformations ont été déterminées par analyse élémentaire en adoptant une spectroscopie au plasma à couplage inductif après dissolution des échantillons. La précision des analyses était d'environ + 1%. Quel que soit le nombre ou le pour-15 centage pondéral molaire des substitutions par des cations bivalents et des cations tétravalents, le rapport molaire des cations bivalents aux cations tétravalents des coformations était de 1,000 + 0,015.i ': V' ··. * <. · -; ··. · · ·. . ,,;. f il, ·>: '.' ·· ·. ’F, i r! '„. ; ; . i: "a product was classified as a dispersible product t · if all the primary particles, determined in> i. the TEM fields were present in the form of individual particles. When a significant constriction was observed, the product was classified as agglomerated product. In each of these tests, the co-formations based on barium titanate were again classified as dispersible co-formations. The composition and stoichiometry of the 10 co-formation products were determined by elemental analysis using an inductively coupled plasma spectroscopy after dissolution of the samples. The precision of the analyzes was approximately + 1%. Whatever the number or the molar weight percent of the substitutions by bivalent cations and tetravalent cations, the molar ratio of bivalent cations to tetravalent cations of coformations was 1,000 + 0.015.

« Ce rapport indique que les coformations de titanate 20 de baryum de la présente invention sont stoechiométriques."This report indicates that the barium titanate co-formations of the present invention are stoichiometric.

Les propriétés exceptionnelles des coformations à base de titanate de baryum sont illustrées davantage par les exemples non limitatifs ci-après.The exceptional properties of co-formations based on barium titanate are further illustrated by the nonlimiting examples below.

25 Tout au long des exemples, on a utilisé des produits chimiques appropriés comme réactifs ou leurs équivalents. Le Ba(0H)2.8H20 employé et approprié comme réactif contenait 1% molaire de Sr.Throughout the examples, suitable chemicals were used as reactants or their equivalents. The Ba (0H) 2.8H20 used and suitable as reagent contained 1 mol% of Sr.

Des expériences ont démontré que Sr(II) était plus 30 aisément incorporé dans la coformation que Ba(II).Experiments have shown that Sr (II) is more readily incorporated into co-training than Ba (II).

Pour cette raison, toutes les coformations décrites ~ ici contiennent Sr(II). Ce cation représente environ 1 °/o molaire de la teneur totale en cations bivalents de la coformation. Pour des raisons de simplicité, 35 la fraction molaire de Sr(II) a été incluse dans la / : ·: . 24 .. .For this reason, all the co-formations described ~ here contain Sr (II). This cation represents approximately 1 ° / o molar of the total content of bivalent cations in the co-formation. For reasons of simplicity, the molar fraction of Sr (II) has been included in /: ·:. 24 ...

· ·· · t .·'·. · . [y· ' ' » ’ !i! ä ; fraction molaire de Ba(II). Avant leur utilisation, : on a filtré des solutions de Ba(OH)2 et/ou de Sr(OH)2, maintenues à 70-100°C, afin d'éliminer tous les * - carbonates éventuellement présents. On a calciné f 5 CaCOg à 800°C pour obtenir CaO. Lorsqu'il est mis \ en contact avec l'eau, ce dernier composé donne· ·· · t. · '·. ·. [y · '' "’! i! at ; molar fraction of Ba (II). Before their use,: solutions of Ba (OH) 2 and / or of Sr (OH) 2, kept at 70-100 ° C, were filtered, in order to remove any * - carbonates possibly present. F 5 CaCOg was calcined at 800 ° C to obtain CaO. When it is brought into contact with water, the latter compound gives

Ca(0H)2< On a préparé Pb(OH)2 en neutralisant une 1 solution de Pb(N03)2 avec NH3 aqueux. Lors des expériences ultérieures, on a utilisé le gâteau 10 humide d'hydroxydes lavés.Ca (OH) 2 <Pb (OH) 2 was prepared by neutralizing a 1 solution of Pb (NO3) 2 with aqueous NH3. In subsequent experiments, the wet cake of washed hydroxides was used.

On a préparé des oxydes hydratés de TiO^,Hydrated oxides of TiO 4 were prepared,

SnOg et ZrO^ en neutralisant des solutions aqueuses de leurs chlorures respectifs avec NH3 aqueux à des températures ambiantes. On a séparé les produits 15 par filtration et on les a lavés jusqu'à ce que.l'on obtienne des filtrats exempts de chlorures (déterminé par AgN03). Les surfaces spécifiques des oxydes - hydratés, déterminées après séchage à 110°C, étaient ? d'environ 380, 290 et 150 m2/g pour TiOg, Sn02 et 20 ZrOg Γβ8Ρθ°ΐΐνβιηβη^· En outre, on a préparé des coprécipités de Ti02 et de Zr02 hydratés ou de Ti02 ou de SnOg hydratés en neutralisant des solutions aqueuses des chlorures de Ti(IV) et de Sn(IV) ou de Ti(IV) et de Zr(IV).SnOg and ZrO ^ by neutralizing aqueous solutions of their respective chlorides with aqueous NH3 at ambient temperatures. The products were separated by filtration and washed until chlorine-free filtrates were obtained (determined by AgN03). The specific surfaces of the oxides - hydrates, determined after drying at 110 ° C, were? approximately 380, 290 and 150 m2 / g for TiOg, Sn02 and 20 ZrOg Γβ8Ρθ ° ΐΐνβιηβη ^ · In addition, co-precipitates of hydrated Ti02 and Zr02 or hydrated TiO2 or SnOg were prepared by neutralizing aqueous solutions of chlorides of Ti (IV) and Sn (IV) or of Ti (IV) and Zr (IV).

25 Toutes les expériences ont été effectuées dans un autoclave de deux litres. Afin d'éviter la contamination des produits, on a enduit de Teflon toutes les parties humides de l'autoclave et l'on a entrepris tous les efforts possibles pour exclure 30 C02 de toutes les parties du système. On a introduit des solutions de Ba(0H)2 ou de Ba(0H)2 et de Sr(0H)2 ·= dans l'autoclave soit au moyen d'une pompe à haute pression, soit en déchargeant rapidement une solution du ou des hydroxydes (contenue dans une bombe chauffée) 35 dans l'autoclave au moyen d'azote sous haute pression.All experiments were carried out in a two liter autoclave. In order to avoid product contamination, all wet parts of the autoclave were coated with Teflon and every effort was made to exclude 30 CO 2 from all parts of the system. Solutions of Ba (0H) 2 or Ba (0H) 2 and Sr (0H) 2 were introduced into the autoclave either by means of a high pressure pump or by rapidly discharging a solution of or hydroxides (contained in a heated bomb) in the autoclave using nitrogen under high pressure.

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On a agité le contenu de l'autoclave à 1.500 tours/ ' ‘ minute tout au long du procédé de synthèse.The contents of the autoclave were stirred at 1,500 rpm for the duration of the synthesis process.

Exemple 1 ' Z On a préparé une coformation contenant du ; f 5 calcium par traitement hydrothermique de 0,64 1 d'une v bouillie contenant 0,20 mole de Ti02 hydraté et 0,04 . mole de Ca(0H)2, à 200°C. On a refroidi la bouillie et, à 120°C, on y a ajouté 0,46 1 de Ba(0H)2 0,41M.Example 1 'Z A co-formation was prepared containing; f 5 calcium by hydrothermal treatment of 0.64 1 of a boiled v containing 0.20 mole of hydrated TiO 2 and 0.04. mole of Ca (OH) 2, at 200 ° C. The slurry was cooled and, to 120 ° C, 0.46 1 of Ba (0H) 2 0.41M was added thereto.

On a porté la température de la bouillie obtenue à ; 10 150°C et on l'a maintenue à cette valeur pendant l 60 minutes. On a filtré l'échantillon et on a déter miné les concentrations en cations bivalents existant dans les filtrats. On a séché le gâteau de filtre et on en a déterminé la surface spécifique, la 1 15 stoechiométrie nominale et les caractéristiques morphologiques.The temperature of the slurry obtained was brought to; 10 150 ° C and held there for 60 minutes. The sample was filtered and the concentrations of divalent cations existing in the filtrates were determined. The filter cake was dried and its specific surface area, nominal stoichiometry and morphological characteristics were determined.

Filtrat Rapport molaire des g/1 cations dans les solides Rapport Surface . _ ______ molaire spécifi- 20 Ba Ca Ca: Ba: Sr: Ti cations que dé bivalents/ terminée tétravalents par ad-sorption de N2 25 m2/g 2,62 0,446 0,127:0,842 : 0,019 : 1,00 0,988 12,0Filtrate Molar ratio of g / 1 cations in solids Surface ratio. _ ______ specific molar 20 Ba Ca Ca: Ba: Sr: Ti cations that bivalent / ended tetravalent by adsorption of N2 25 m2 / g 2.62 0.446 0.127: 0.842: 0.019: 1.00 0.988 12.0

Granularité des Granulométrie particules primaires 30 (TEM)_ _ 0,15 micron étroite = Exemple 2Granularity of Primary particle size distribution 30 (TEM) _ _ 0.15 micron narrow = Example 2

On a préparé une coformation contenant du plomb par traitement hydrothermique de 0,64 1 d'une 35 bouillie contenant 0,2 mole de TiOg hydraté et 0,04 26 ...A lead-containing co-formation was prepared by hydrothermal treatment of 0.64 1 of a slurry containing 0.2 mole of hydrated TiOg and 0.04 26 ...

: '··'-' ' Γ Ifeïf :·: '··' - '' Γ Ifeïf: ·

mole de PbO. A 150°C, à cette bouillie, on-a ajouté ’ ‘ 0,46 1 de Ba(0H)2. On a maintenu la bouillie à 150°Cmole of PbO. At 150 ° C, to this slurry was added ’0.46 1 of Ba (0H) 2. The porridge was kept at 150 ° C.

; ^ pendant 60 minutes, puis on l'a amenée à une tempéra- : ture élevée pour assurer la conversioncomplète' des T 5 oxydes tétravalents en structures de perovskite.; ^ for 60 minutes, then brought to a high temperature to ensure complete conversion of the T 5 tetravalent oxides to perovskite structures.

! On a prélevé des échantillons de la bouillie et on.! Porridge samples were taken and.

les a caractérisés. Les résultats obtenus sont les suivants :characterized them. The results obtained are as follows:

Filtrat Rapport molaire des Rapport Surface 10 g/1 cations dans les solides molaire spécifique ; cations m2/g bivalents/ tétravalents 15 Ba_ Pb_ Ba ; Pb : Sr : Ti_ 10,6 2,74 0,810: 0,173: 0,024: 1,000 1,007 11,5Filtrate molar ratio of surface ratios 10 g / 1 cations in specific molar solids; cations m2 / g bivalent / tetravalent 15 Ba_ Pb_ Ba; Pb: Sr: Ti_ 10.6 2.74 0.810: 0.173: 0.024: 1,000 1.007 11.5

Granularité des Granulométrie ~ particules primaires (TEM)_ _ 20 0,07 micron étroiteGranularity of Granulometry ~ primary particles (TEM) _ _ 20 0.07 micron narrow

Exemple 3Example 3

On forme des coformations complexes dans lesquelles Ba(II) et Ti(lV) de BaTiOg sont remplacés partiellement par un ou plusieurs cations bivalents 25 et tétravalents. On a introduit une solution préchauffée de Ba(0H)2 dans des bouillies chauffées à 150°C ou 120°C, contenant les oxydes hydratés tétravalents, ainsi que des perovskites présynthétisées de Pb(II) et/ou de Ca(II). Après les avoir maintenues 30 à température pendant environ 20 à 30 minutes, on a amené les bouillies à une température finale afin i d'assurer la conversion des oxydes hydratés tétra valents en perovskites stoechiométriques. La ‘ bouillie obtenue a été caractérisée conformément aux 35 résultats suivants : > , : ' ' 27 -. - ; · V'·' . : i CD ·Η · ' : 1 ? O «H O C\J ' 00 CÖ -H Ö0 CH O \ - CO CM O)Complex coformations are formed in which Ba (II) and Ti (IV) of BaTiOg are partially replaced by one or more bivalent and tetravalent cations. A preheated solution of Ba (OH) 2 was introduced into slurries heated to 150 ° C or 120 ° C, containing the tetravalent hydrated oxides, as well as pre-synthesized perbskites of Pb (II) and / or Ca (II). After having kept them at temperature for about 20 to 30 minutes, the slurries were brought to a final temperature in order to ensure the conversion of the tetra valent hydrated oxides into stoichiometric perovskites. The ‘porridge obtained was characterized in accordance with the following 35 results:>,: '' 27 -. -; · V '·'. : i CD · Η · ': 1? O "H O C \ J '00 CÖ -H Ö0 CH O \ - CO CM O)

, Ό) Q) CM tH, Ό) Q) CM tH

2 !ft ’d s co ω σ* ' ; co p •"-fi • Γ CO φ2! Ft ’d s co ω σ * '; co p • "-fi • Γ CO φ

·» -4-3 —I· ”-4-3 —I

-PCDCOfiCdCO-sTCO-PCDCOfiCdCO-sTCO

fififi<D>cnoc\ifififi <D> cnoc \ i

O -H OH cdcnoo , CM CO LOO -H OH cdcnoo, CM CO LO

ÛCÔ'HCoti·'·'·* λλλÛCÔ'HCoti · '·' · * λλλ

DhH-P > P O rri P Pfi CXJDhH-P> P O rri P Pfi CXJ

cd o cd -h 'Φ O· ^cd o cd -h 'Φ O · ^

Pi Ë ο ρ p fiPi Ë ο ρ p fi

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. ·Η -P ·Η. · Η -P · Η

CO fi ·γ-Ι -P 'CDCO fi · γ-Ι -P 'CD

φ -p o cd -P ^φ -p o cd -P ^

Ό 'CD fi P ·Η COΌ 'CD fi P · Η CO

•H Ë PCDCDfififiH-^j-H- H OOP O '(ÜPPCDCdOcMKiP, O O O C- H -H -H Ë H fi « „ ™ co OOO fi cooo-HfiGnnn fi - - - fi 'CDfifiOfi-H^^^ co co ooo cd fi ρ ρ ό cd ë CD fi &H w w CO fiw• H Ë PCDCDfififiH- ^ jH- H OOP O '(ÜPPCDCdOcMKiP, OOO C- H -H -H Ë H fi «„ ™ co OOO fi cooo-HfiGnnn fi - - - fi' CDfifiOfi-H ^^^ co co ooo cd fi ρ ρ ό cd ë CD fi & H ww CO fiw

H ...... O OH ...... O O

CO O CDCO O CD

CO ·· O) H O)CO ·· O) H O)

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cd fi - - - -d ni ooo co ......cd fi - - - -d ni ooo co ......

„ fi ’xf ρ Ο ω„Fi’ xf ρ Ο ω

O ·· O 00 CO CDO ·· O 00 CO CD

i -H CD CO 00 Hi -H CD CO 00 H

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Φ·· OCVJIN-Cd j •Ö ο h ο a £ ρ ρ p cd - - - . fi coΦ ·· OCVJIN-Cd j • Ö ο h ο a £ ρ ρ p cd - - -. fi co

CD O OOO CO^-gOfiCDCD O OOO CO ^ -gOfiCD

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H · · CD o CD νφ ‘p g ·Η ·Η 'CDH · · CD o CD νφ ‘p g · Η · Η 'CD

O OOO P s ε-Ρ'— Ë ü - -H CQ Ό P tfl O. OOO fi 0) H W C\l fifi P cd fi - - - CDcdOcumoo fi ...... ppOoocOi—ifi—ij—j O CO H CO ficd >> fi o .. Λ ..O OOO P s ε-Ρ'— Ë ü - -H CQ Ό P tfl O. OOO fi 0) HWC \ l fifi P cd fi - - - CDcdOcumoo fi ...... ppOoocOi — ifi — ij — j O CO H CO ficd >> fi o .. Λ ..

P< ·· o CO if) fiS H ö -H OOOP <·· o CO if) fiS H ö -H OOO

o, oi co co cd-π cd cd ε cd cd --- fifi dfiwo, oi co co cd-π cd cd ε cd cd --- fifi dfiw

Pi P3 ooo oa. <i oPi P3 ooo oa. <i o

ri CM (O H CM C0 ri CM (Ori CM (O H CM C0 ri CM (O

s c fi fi fi fi fi fi fi ooo ooo ooos c fi fi fi fi fi fi fi ooo ooo ooo

i—li—li—I i—Il—Il—I i—Il—li—Ii — li — li — I i — Il — Il — I i — Il — li — I

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ρ § S Sρ § S S

c ί c ί £ ί ρ ρ Ρ ooo ooo oooc ί c ί £ ί ρ ρ Ρ ooo ooo ooo

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i i 28 .. - : ' ' · . ' . - Ί i. ir > 'i i 28 .. -: '' ·. '. - Ί i. ir> '

Les résultats quantitatifs pour les échan-; · 1 tillons2 et 3 correspondent bien aux résultats ·; estimés, relevés dans les micrographies électroniques ^ de transmission, concernant l'aptitude à la dispersion, * 5 la granulométrie et la granularité des particules, i ’ Toutefois, comme l'indique la valeur QR, l'échantillon 1 n'est que modérément dispersable. Néanmoins, les : résultats de sédimentation indiquent que moins de t 5% en poids de la matière sont présents sous forme 10 d'agrégats ayant une granularité supérieure à 1 ; micron.Quantitative results for the traders; · 1 tillons2 and 3 correspond well to the results ·; estimates, recorded in transmission electron micrographs, concerning the dispersibility, * 5 the particle size and granularity of the particles, i 'However, as indicated by the QR value, sample 1 is only moderately dispersible. Nevertheless, the: sedimentation results indicate that less than 5% by weight of the material is present in the form of aggregates having a granularity greater than 1; micron.

En conséquence, d'après les exemples et la description qui précèdent, on peut constater que les coformations de titanate de baryum faisant l'objet 15 de la présente invention englobent les compositions diélectriques contenant du calcium et/ou du plomb ou des produits de remplacement multiples pour les cations de baryum bivalent et/ou de titane tétravalent, „ ces compositions étant caractérisées de manière excep- 20 tionnelle en ce qu'elles sont en particules sphériques, en ce que leurs particules primaires ont une granularité se situant dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 micron, en ce qu'elles présentent un rapport molaire cations bivalents à tétravalents de 1,000 + : 25 0,015, ainsi que des particules d'une étroite granu lométrie. Aucune des compositions diélectriques de la technique antérieure à base de titanate de baryum comprenant dir calcium;, du plomb ou les formes complexes décrites dans la présente spécification,ne possède ces caracté-30 ristiques morphologiques et chimiques exceptionnelles.Consequently, from the above examples and description, it can be seen that the co-formulations of barium titanate which is the subject of the present invention includes dielectric compositions containing calcium and / or lead or substitutes. multiples for cations of bivalent barium and / or tetravalent titanium, these compositions being characterized in an exceptional manner in that they are in spherical particles, in that their primary particles have a granularity lying in the range ranging from 0.05 to 0.4 micron, in that they have a bivalent to tetravalent cations molar ratio of 1.000 +: 0.015, as well as particles of narrow particle size. None of the dielectric compositions of the prior art based on barium titanate comprising dir calcium ;, lead or the complex forms described in this specification, have these exceptional morphological and chemical characteristics.

Il est entendu que la description qui i- précède, est donnée simplement à titre d'illustration sans aucunement limiter l'invention et que diverses - modifications peuvent y être apportées sans se départir 35 de l'esprit de l'invention tel qu'il est revendiqué ci-après.It is understood that the description which precedes, is given simply by way of illustration without in any way limiting the invention and that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention as it stands. is claimed below.

Claims (17)

1. Coformation à base de titanate de baryum comprenant des particules pratiquement sphériques répondant à la formule1. Co-formation based on barium titanate comprising practically spherical particles corresponding to the formula 5 Ba(l-x«)Cax'Ti(i-y_y._yM)SnyZry.Hfy..03 dans laquelle y» y' et y" ont des valeurs indépendantes se situant entre 0 et 0,3, la somme de y + y' + y" étant inférieure à 0,4, tandis que x' est supérieur à 0 et **; inférieur à 0,4. 10 .2. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 1, caractérisée en ce que la granularité moyenne de ses particules primaires se situe dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 micron.5 Ba (lx ") Cax'Ti (i-y_y._yM) SnyZry.Hfy..03 in which y" y 'and y "have independent values between 0 and 0.3, the sum of y + y '+ y "being less than 0.4, while x' is greater than 0 and **; less than 0.4. 10 .2. Co-formation of barium titanate according to claim 1, characterized in that the average granularity of its primary particles is in the range from 0.05 to 0.4 microns. 3. Coformation de titanate de baryum selon 15 la revendication 1, caractérisée en ce que les granularités des particules primaires, déterminées par analyse d'image et par sédimentation, concordent à un facteur de 2.3. Co-formation of barium titanate according to claim 1, characterized in that the granularities of the primary particles, determined by image analysis and by sedimentation, agree to a factor of 2. 4. Coformation de titanate de baryum selon 20 la revendication 1, caractérisée en ce que ses particules ont une étroite granulométrie et en ce que la courbe granulométrique de ses particules primaires 0 présente un rapport quartile inférieur ou égal à 1,5.4. Co-formation of barium titanate according to claim 1, characterized in that its particles have a narrow particle size and in that the particle size curve of its primary particles 0 has a quartile ratio less than or equal to 1.5. 5. Coformation de titanate de baryum selon 25 la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport ! ' * * . ' ' - i - . , I , : . ‘ 30 ' 3 ' ' V ' ' t '* i » . i . * . i molaire de (Ba + 'Ca)/(Ti + Sn + Zr + Hf) est de j ' . 1,000.+ 0,015.5. Co-formation of barium titanate according to claim 1, characterized in that the ratio! '* *. - i -. , I,:. ‘30 '3' 'V' 't' * i”. i. *. i molar of (Ba + 'Ca) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is of j'. 1,000. + 0.015. 6. Coformation de titanate de baryum selon , la revendication 1, caractérisée en ce/que le rapport * 5 molaire de (Ba + Ca)/(Ti + Sn + Zr + Hf) se situe ! dans l'intervalle compris entre 0,9 et 1,1.6. Co-formation of barium titanate according to claim 1, characterized in that the * 5 molar ratio of (Ba + Ca) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is located! in the range of 0.9 to 1.1. 7. Coformation à base de titanate de baryum | ‘ comprenant des particules pratiquement sphériques répondant à la formule : 10 Ba(i-x)PbxTi(i-y-y>-yn)SnyZry.HfyM03 dans laquelle i y, y' et y" ont des valeurs indépendantes se situant ; entre 0 et 0,3, la somme de y + y' + y" étant infé rieure à 0,4, tandis que x est supérieur à 0 et inférieur à 0,4.7. Co-formation based on barium titanate | 'comprising practically spherical particles corresponding to the formula: 10 Ba (ix) PbxTi (iyy> -yn) SnyZry.HfyM03 in which iy, y' and y "have independent values lying between 0 and 0.3, the sum of y + y '+ y "being less than 0.4, while x is greater than 0 and less than 0.4. 8. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 7, caractérisée en ce que la granularité moyenne de ses particules primaires se situe " dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 micron.8. Co-formation of barium titanate according to claim 7, characterized in that the average granularity of its primary particles is "in the range from 0.05 to 0.4 micron. 9. Coformation de titanate de baryum selon 20 la revendication 7, caractérisée en ce que les granularités de ses particules primaires, déterminées par analyse d'image et par sédimentation, concordent à un facteur de deux.9. Co-formation of barium titanate according to claim 7, characterized in that the granularities of its primary particles, determined by image analysis and by sedimentation, agree to a factor of two. 10. Coformation de titanate de baryum selon 25 la revendication 7, caractérisée en ce que ses particules ont une étroite granulométrie et en ce que la courbe granùlométrique de ses particules primaires présente un rapport quartile inférieur ou égal à 1,5.10. Co-formation of barium titanate according to claim 7, characterized in that its particles have a narrow particle size and in that the particle size curve of its primary particles has a quartile ratio less than or equal to 1.5. 11. Coformation de titanate de baryum selon 30 la revendication 7, caractérisée en ce que le rapport molaire de (Ba + Pb)/(Ti + Sn + Zr + Hf) est de ^ 1,000 + 0,015.11. Co-formation of barium titanate according to claim 7, characterized in that the molar ratio of (Ba + Pb) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is ^ 1,000 + 0.015. 12. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 7, caractérisée en ce que le rapport 35 molaire de (Ba + Pb)/(Ti + Sn + Zr + Hf) se situe :· . 31 j ' * y * ** ' - , 1 ' . * * » · ' * . . » dans l'intervalle compris entre 0,9 et 1,1.- . 13. Coformation à base de titanate de •baryum comprenant des particules pratiquement j sphériques répondant à la formule ’ ' ! £ 5 Ba(l-x-x'-x")PbxCax,Srx"Tl(l-y-y'-y")SnyZr’y'Hfy"°3 ] dans laquelle x, x', x", y, y' et y" ont chacun - : des valeurs indépendantes supérieures - à 0 et infé rieures à 0,3, la somme de x + x' + x" étant inférieure à 0,4, tandis que la somme de y + y' + y" est 1 10 inférieure à 0,4.12. Co-formation of barium titanate according to claim 7, characterized in that the molar ratio of (Ba + Pb) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is: ·. 31 i '* y * **' -, 1 '. * * »· '*. . In the range between 0.9 and 1.11. 13. Co-formation based on • barium titanate comprising practically spherical particles corresponding to the formula ’'! £ 5 Ba (lx-x'-x ") PbxCax, Srx" Tl (ly-y'-y ") SnyZr'y'Hfy" ° 3] in which x, x ', x ", y, y' and y "each have -: independent values greater than - 0 and less than 0.3, the sum of x + x '+ x" being less than 0.4, while the sum of y + y' + y " is 1 10 less than 0.4. 14. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 13, caractérisée en ce que la granularité moyenne de ses particules primaires se situe dans l'intervalle allant de 0,05 à 0,4 15 micron.14. Co-formation of barium titanate according to claim 13, characterized in that the average granularity of its primary particles is in the range from 0.05 to 0.4 15 microns. 15. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 13, caractérisée en ce que les ~ granularités de ses particules primaires, déterminées par analyse d'image et par sédimentation, concordent 20 à un facteur de deux.15. Co-formation of barium titanate according to claim 13, characterized in that the ~ granularities of its primary particles, determined by image analysis and by sedimentation, correspond to a factor of two. 16. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 13, caractérisée en ce que ses particules ont une étroite granulométrie et en ce que la courbe de granulométrie de ses particules 25 primaires présente un rapport quartile inférieur ou égal à 1,5.16. Co-formation of barium titanate according to claim 13, characterized in that its particles have a narrow particle size and in that the particle size curve of its primary particles has a quartile ratio less than or equal to 1.5. 17. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rapport molaire de (Ba + Ca + Pb + Sr)/(Ti + Sn + Zr + Hf) 30 est de 1,000 + 0,015.17. Co-formation of barium titanate according to claim 13, characterized in that the molar ratio of (Ba + Ca + Pb + Sr) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is 1,000 + 0.015. 18. Coformation de titanate de baryum selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rapport molaire de (Ba + Ca + Pb + Sr)/(Ti + Sn + Zr + Hf) se situe dans l'intervalle compris entre 0,9 et 1,1. y18. Co-formation of barium titanate according to claim 13, characterized in that the molar ratio of (Ba + Ca + Pb + Sr) / (Ti + Sn + Zr + Hf) is in the range between 0.9 and 1.1. y
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