TW202108548A - 經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末、其製造方法及鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末,以及提供一種工業上有利地製造該有機酸氧鈦鋇或該鈦酸鋇粉末的方法,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末為Ba位的一部分經其他元素(Me元素)取代的有機酸氧鈦鋇及鈦酸鋇,取代元素不偏析,且均勻地分佈於有機酸氧鈦鋇粉末整體或鈦酸鋇粉末整體。一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其為將Ba位的一部分取代為Me元素(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的特徵在於:Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下。
Description
本發明是有關於一種可有效用作介電體、壓電體、光電子材料、半導體、感測器等功能性陶瓷的原料的利用其他元素取代鋇元素的一部分的有機酸氧鈦鋇及其製造方法。
積層陶瓷晶片電容器(多層式陶瓷電容器(multi-layer ceramic capacitor,MLCC))的介電體層一般是採用包括作為主要原料的鈦酸鋇與微量的添加劑的多成分體系的形態。例如,鈣是作為添加劑經常使用的成分,但已知藉由對鈦酸鋇中的鋇位進行取代固溶,具有作為使介電體的相對介電常數的溫度特性變得平滑的抑制劑的效果、或者作為成為燒結助劑的玻璃的成分使用等。
採用所述多成分體系的形態的鈦酸鋇藉由使用自先前以來已知的固相法、草酸鹽法、水熱合成法、醇鹽法等並添加微量成分來獲得。該些中,草酸鹽法是藉由對濕式合成的草酸鹽前驅物進行熱處理並進行脫草酸來合成鈦酸鋇的製法。而且,草酸鹽法的最大特徵在於根據前驅物結晶中的鋇與鈦的組成比(Ba/Ti)來獲得高品質、化學當量的鈦酸鋇。
對於草酸鹽法而言,報告有若干個製程,但於工業上一般是將氯化鈦與氯化鋇的混合液添加至草酸水溶液中進行反應的方法。且提出有使用該草酸鹽法來製造利用其他金屬元素取代鋇元素的一部分的草酸氧鈦鋇的方法。
例如,於專利文獻1中記載有如下方法:使氯化鈦、氯化鋇的混合液中含有取代的其他鹼土金屬化合物,並將其添加至草酸水溶液中來進行。但是,由於難以定量地進行反應,故存在工業上不利的缺點。
因此,為了定量地進行反應,於專利文獻2中記載有如下內容:將含有四氯化鈦與草酸的溶液添加至含有鋇化合物、與包含取代的其他元素的化合物的溶液中進行反應時,反應性提高,獲得與鋇進行取代的其他元素的取代率高的草酸氧鈦鋇。
另外,於專利文獻3中記載有如下內容:藉由將包含草酸與鈦的第一水溶液滴加至包含氨與選自鈣、鋇及鍶中的至少一種的第二水溶液中並混合,可獲得鋇、鈣之類的鹼土金屬及鈦的分散性良好、均勻性優異的陶瓷原料微粉末。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-212543號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-188469號公報
[專利文獻3]日本專利特開平4-292455號公報
[發明所欲解決之課題]
但是,於引用文獻2記載的方法中,可使鈣等其他元素以高概率於鋇位上進行取代,但由於反應性過高,故存在難以使取代元素均勻地分佈於草酸氧鈦鋇整體的問題。
另外,根據引用文獻3的實施例,記載可獲得與投入組成相應的組成的生成物,但並無關於均勻性的評價,且亦有時使用氨來進行pH調整,不能說是於工業上有利的方法。
因而,本發明的目的在於提供一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末,以及提供一種工業上有利地製造該有機酸氧鈦鋇或該鈦酸鋇粉末的方法,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末為Ba位的一部分經其他元素(Me元素)取代的有機酸氧鈦鋇及鈦酸鋇,取代元素不偏析,且均勻地分佈於有機酸氧鈦鋇粉末整體或鈦酸鋇粉末整體。
[解決課題之手段]
本發明者等人鑑於所述實際情況而反覆努力研究,結果發現:藉由將有機酸氧鈦鋇的Ba及Me元素的合計相對於Ti的莫耳比設為較1稍小的範圍即0.980~0.999,且將Me元素相對於Ba的莫耳比的範圍設為0.001~0.200,可獲得偏析少的有機酸氧鈦鋇粉末,從而完成了本發明。
即,本發明(1)提供一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其為將Ba位的一部分取代為Me元素(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的特徵在於:
Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下。
另外,本發明(2)提供如(1)所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其中於電子探針顯微分析儀(electron probe micro analyzer,EPMA)分析中,所述Me元素均勻地分佈於煆燒所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末的粒子上。
另外,本發明(3)提供如(1)所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其中使用電子探針顯微分析儀(EPMA)分析,於煆燒所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇的壓粉體的表面上,以成為一邊為205 μm的正方形的範圍的方式以0.8 μm間隔進行縱橫256點的映射分析,於所獲得的圖像解析中,Ca的變異係數(coefficient of variation,CV)值(標準偏差/平均值)為0.4以下。
另外,本發明(4)提供一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,藉由在有機酸水溶液(B液)中添加於水中混合鋇化合物、Me元素化合物及鈦化合物而獲得的水溶液(A液),來獲得經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法的特徵在於:
該A液中,以原子換算計,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.020以上且5.000以下,Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)為0.300以上且1.200以下,且A液與B液的混合溫度為10℃~50℃。
另外,本發明(5)提供如(4)所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述鋇化合物為選自由氯化鋇、碳酸鋇及氫氧化鋇所組成的群組中的至少一種。
另外,本發明(6)提供如(4)或(5)所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述Me元素化合物為選自由Me元素的氯化物、Me元素的碳酸鹽及Me元素的氫氧化物所組成的群組中的至少一種。
另外,本發明(7)提供如(4)至(6)中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述鈦化合物為選自四氯化鈦及乳酸鈦中的至少一種。
另外,本發明(8)提供如(4)至(7)中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述有機酸為選自由草酸、檸檬酸、丙二酸及琥珀酸所組成的群組中的至少一種。
另外,本發明(9)提供一種鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法,其特徵在於:藉由煆燒如(1)至(3)中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,來獲得經Me元素取代的鈦酸鋇。
另外,本發明(10)提供一種鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法,其特徵在於:藉由煆燒進行如(4)至(8)中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,來獲得經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。
[發明的效果]
根據本發明,可提供一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末,以及提供一種工業上有利地製造該有機酸氧鈦鋇或該鈦酸鋇粉末的方法,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末及鈦酸鋇粉末為Ba位的一部分經其他元素(Me元素)取代的有機酸氧鈦鋇及鈦酸鋇,取代元素不偏析,且均勻地分佈於有機酸氧鈦鋇粉末整體或鈦酸鋇粉末整體。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末為將Ba位的一部分取代為Me元素(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的特徵在於:
Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末為粉末狀,且為Ba位的一部分經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粒子的集合物。
於本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中,對有機酸氧鈦鋇的Ba位的一部分進行取代的Me元素為選自Ca、Sr及Mg中的至少一種元素,較佳為Ca、Sr,特佳為Ca。Me可為一種,亦可為兩種以上。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中,有機酸為選自由草酸、檸檬酸、丙二酸及琥珀酸所組成的群組中的至少一種,較佳為草酸、檸檬酸,特佳為草酸。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中的Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,較佳為0.983以上且0.998以下,特佳為0.985以上且0.997以下。藉由(Ba+Me)/Ti處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。另一方面,若(Ba+Me)/Ti未滿所述範圍,則難以獲得具有所需的特性的經Me元素取代的鈦酸鋇,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中的Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下,較佳為0.005以上且0.150以下。藉由Me/Ba處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇。另一方面,若Me/Ba未滿所述範圍,則難以獲得具有所需的特性的經Me元素取代的鈦酸鋇,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中,作為有機酸為草酸者,例如可列舉下述通式(1):
(Ba1-p
Mep
)q
TiO(C2
O4
)2
·nH2
O (1)
(式中,Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種元素,p為0.001≦p≦0.200,q為0.980≦q<0.999,n為1~8的整數)
所表示的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇粉末。
通式(1)中,Me為選自Ca、Sr及Mg中的至少一種元素,較佳為Ca、Sr,特佳為Ca。Me可為一種,亦可為兩種以上。即,通式(1)所表示的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇粉末中,Ba位的一部分經選自Ca、Sr及Mg中的一種或兩種以上取代。
通式(1)中,q的值相當於原子換算的Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)。q為0.980以上且未滿0.999,較佳為0.983以上且0.998以下,特佳為0.985以上且0.997以下。藉由q處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇粉末,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。另一方面,若q未滿所述範圍,則難以獲得具有所需的特性的經Me元素取代的鈦酸鋇,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
通式(1)中,p相當於原子換算的Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)。p為0.001以上且0.200以下,較佳為0.005以上且0.150以下。藉由p處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇。另一方面,若p未滿所述範圍,則難以獲得具有所需的特性的經Me元素取代的鈦酸鋇,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
通式(1)中,n為1~8的整數。n較佳為3~7的整數。
再者,關於通式(1)所表示的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇中的Ti、Ba、Me的各原子的莫耳比,可基於螢光X射線分析裝置(理學(Rigaku)股份有限公司製造、ZSX100e)的測定值來算出。另外,關於通式(1)所表示的經Me元素取代的草酸氧鈦鋇中的Ti、Ba、Me的各原子的莫耳比,亦可基於利用螢光X射線分析裝置(理學(Rigaku)股份有限公司製造、ZSX100e)測定經Me元素取代的鈦酸鋇而獲得的值來算出,所述經Me元素取代的鈦酸鋇是對經Me元素取代的草酸氧鈦鋇進行煆燒而獲得。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的平均粒徑並無特別限制,較佳為0.1 μm~300 μm,特佳為0.5 μm~200 μm。再者,於本發明中,經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的平均粒徑是指藉由雷射繞射-散射法求出的粒度分佈中的體積累計50%的粒徑(D50)。
將本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末於600℃~1200℃、較佳為650℃~1100℃下煆燒而獲得的煆燒物為鈦系鈣鈦礦型複合氧化物,且為Ba位的一部分經Me元素取代的鈦酸鋇。即,本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的煆燒物為下述通式(2):
(Ba1-x
Mex
)y
TiO3
(2)
所表示的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。通式(2)中,Me為選自Ca、Sr及Mg中的至少一種。x為0.001≦x≦0.200,較佳為0.010≦x≦0.150。另外,y為0.980≦y<0.999,較佳為0.983≦y≦0.998,特佳為0.985≦y≦0.997。
於藉由將本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末於600℃~1200℃、較佳為650℃~1100℃下煆燒而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末中,於各粒子中,Me元素均勻地分佈於粒子。再者,於本發明中,Me元素均勻地分佈於經Me元素取代的鈦酸鋇的粒子是指:使用電子探針顯微分析儀(EPMA)分析,於經Me元素取代的鈦酸鋇的壓粉體的表面上,以成為一邊為205 μm的正方形的範圍的方式以0.8 μm間隔進行縱橫256點的映射分析,於所獲得的圖像解析中,算出Ca的CV值(標準偏差/平均值),該值為0.4以下。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法中,藉由在有機酸水溶液(B液)中添加於水中混合鋇化合物、Me元素化合物(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)及鈦化合物而獲得的水溶液(A液),來獲得經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法的特徵在於:
該A液中,以原子換算計,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.020以上且5.000以下,原子換算的Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)為0.300以上且1.200以下,且A液向B液的添加速度為2.0 ml/min以上。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法為如下的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法,即,首先,向反應容器中放入反應中使用的B液的總量,繼而向反應容器中供給A液,並將A液添加至B液中,藉此進行經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的生成反應。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的A液為於水中混合鋇化合物、Me元素化合物及鈦化合物而獲得的水溶液。
作為本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的鋇化合物,並無特別限制,可列舉:氯化鋇、碳酸鋇、氫氧化鋇、乙酸鋇、硝酸鋇等。鋇化合物可為一種,亦可併用兩種以上。作為鋇化合物,較佳為選自由氯化鋇、碳酸鋇及氫氧化鋇所組成的群組中的一種或兩種以上。
作為本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的Me元素化合物,並無特別限制,可列舉:包含選自由Ca、Sr及Mg所組成的群組中的一種或兩種以上元素的氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽、硝酸鹽等。Me元素化合物可為一種,亦可併用兩種以上。作為Me元素化合物,較佳為選自由Me元素的氯化物、Me元素的碳酸鹽及Me元素的氫氧化物所組成的群組中的一種或兩種以上。
作為本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的鈦化合物,並無特別限制,可列舉四氯化鈦、乳酸鈦等。鈦化合物可為一種,亦可併用兩種以上。作為鈦化合物,較佳為四氯化鈦。
作為本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的有機酸,可列舉:草酸、檸檬酸、丙二酸及琥珀酸等。有機酸可為一種,亦可併用兩種以上。作為有機酸,較佳為草酸。
而且,於本發明中,就反應性高且以高產率獲得穩定的品質者的方面而言,較佳為作為鋇化合物使用氯化鋇,作為Me元素化合物使用Me元素的氯化物,作為鈦化合物使用四氯化鈦,作為有機酸使用草酸。
A液中,原子換算的Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.020以上且5.000以下,較佳為0.050以上且4.000以下。藉由A液中的原子換算的Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。另一方面,若A液中的原子換算的Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)未滿所述範圍,則Me元素的取代難以進行,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
A液中,原子換算的Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)為0.300以上且1.200以下,較佳為0.350以上且1.150以下。藉由A液中的原子換算的Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,且藉由煆燒,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的鈦酸鋇。另一方面,若A液中的原子換算的Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)未滿所述範圍,則Me元素的取代難以進行,且若超過所述範圍,則容易引起Me元素的偏析。
A液中的Ba濃度並無特別限制,以原子換算計較佳為0.05 mol/L~1.00 mol/L,特佳為0.10 mol/L~0.90 mol/L。
A液中的Me元素濃度並無特別限制,以原子換算計較佳為0.002 mol/L~6.50 mol/L,特佳為0.10 mol/L~6.00 mol/L。
A液中的Ti濃度並無特別限制,以原子換算計較佳為0.05 mol/L~1.35 mol/L,特佳為0.10 mol/L~1.30 mol/L。
本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中的B液為將有機酸溶解於水中而獲得的有機酸水溶液。
A液中的原子換算的Ba、Me元素及Ti的合計莫耳數相對於B液中的有機酸根離子的莫耳數之比為0.800以上且1.400以下,較佳為0.850以上且1.300以下,特佳為0.900以上且1.250以下。藉由A液中的原子換算的Ba、Me元素及Ti的合計莫耳數相對於B液中的有機酸根離子的莫耳數之比處於所述範圍,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇。
B液中的有機酸根離子的濃度並無特別限制,較佳為0.10 mol/L~5.00 mol/L,特佳為0.50 mol/L~3.00 mol/L。
於本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的製造方法中,首先,向反應容器中放入B液的總量,繼而向反應容器中供給A液,並將A液添加至B液中,藉此於反應容器內進行經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的生成反應。
將A液添加至B液時的A液的添加速度亦取決於實施的規模,但例如於0.5 L規模的實驗室水準下,較佳為2.0 ml/min以上,特佳為3.0 ml/min以上。藉由以所述添加速度將A液添加至B液,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇。再者,只要滿足所述添加速度,則上限並無特別限制。
將A液添加至B液時的混合溫度、即將A液添加至反應容器中時的A液及反應容器內的反應液(或B液)的溫度通常為10℃~50℃,較佳為15℃~45℃。藉由在所述混合溫度下將A液添加至B液,可獲得Me元素均勻地分佈於粒子整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇。
於將A液總量添加至B液後,可藉由立即冷卻反應液、或者藉由以過濾等去除反應液來使反應結束,或者亦可將A液總量添加至B液後,進行將反應液於規定的溫度下維持一定時間的熟化。於進行熟化的情況下,熟化溫度較佳為10℃以上,特佳為20℃~80℃,熟化時間較佳為0.1小時以上,特佳為0.2小時以上。
於將A液添加至B液時,較佳為一面攪拌反應液(或B液)一面進行A液向B液中的添加。另外,於將A液總量添加至B液後進行熟化的情況下,較佳為一面攪拌反應液一面進行熟化。攪拌速度並無特別限制,於開始向B液中添加A液至結束添加A液總量為止進行熟化的情況下,至熟化結束為止的期間,生成的包含經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的反應液是成為始終流動的狀態的攪拌速度即可。
向B液中添加A液總量後,進行熟化的情況下,於熟化結束後,利用常規方法進行反應液的固液分離,繼而對固體成分進行水洗。作為水洗方法,並無特別限制,就清洗效率高的方面而言,較佳為藉由再製漿等進行清洗。於清洗後,乾燥固體成分,視需要進行粉碎,從而獲得經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,即Ba位的一部分經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇。
如此,進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末是Ba位的一部分經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下。
於進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇中,Me元素表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種元素,較佳為Ca、Sr,特佳為Ca,Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,較佳為0.983以上且0.998以下,特佳為0.985以上且0.997以下,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下,較佳為0.005以上且0.150以下。
進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的平均粒徑並無特別限制,較佳為0.1 μm~300 μm,特佳為0.5 μm~200 μm。
於本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法中,可獲得Me元素均勻地分佈於粉末整體、Me元素的偏析少的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末。再者,Me元素均勻地分佈於經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末整體,Me元素的偏析少的情況可藉由如下方式來確認:對於進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,於600℃~1200℃下進行煆燒,利用EPMA對獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇進行映射分析。
另外,藉由對進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,於600℃~1200℃、較佳為650℃~1100℃下進行煆燒,於所獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇中,Me元素均勻地分佈於粒子表面。另外,於進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中,Me元素均勻地分佈於粒子的深度方向。
關於將本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末、及進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末加以煆燒來獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末,可較佳地用作介電體陶瓷材料的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末。即,對於本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末、或進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,於600℃~1200℃、較佳為650℃~1100℃下進行煆燒,藉此可獲得鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末。
將本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末、及進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末加以煆燒來獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末為由下述通式(2):
(Ba1-x
Mex
)y
TiO3
(2)
所表示的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。通式(2)中,Me為選自Ca、Sr及Mg中的至少一種。x為0.001≦x≦0.200,較佳為0.005≦x≦0.150。另外,y為0.980≦y<0.999,較佳為0.983≦y≦0.998,特佳為0.985≦y≦0.997。
於進行所述煆燒之前,視需要可以經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇的平均粒徑較佳為4 μm以下、特佳為0.02 μm~0.5 μm的方式,利用球磨機、珠磨機等進行經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的濕式粉碎處理,以使得即便於微細且低溫區域進行煆燒亦可獲得結晶性高的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末。於該情況下,作為濕式粉碎處理中使用的溶媒,可使用對於經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇而言為惰性的溶媒,例如可列舉:水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲基甲醯胺及二乙醚等。其中,作為濕式粉碎處理用溶媒,就可獲得結晶性高的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的方面而言,較佳為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲基甲醯胺及二乙醚等作為有機溶媒且Ba元素、Ti元素及Me元素的溶出少的溶媒。
本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法的特徵在於:對於本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末、或進行本發明的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末進行煆燒,藉此獲得經Me元素取代的鈦酸鋇。
經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末中所含的源於有機酸的有機物損害材料的介電體特性的同時,成為用以陶瓷化的熱步驟中的行為不穩定的因素,因此欠佳。因而,於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,藉由煆燒經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,對含Me元素的有機酸氧鈦鋇進行熱分解,從而獲得作為目標鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的經Me元素取代的鈦酸鋇,同時去除源於有機酸的有機物。
於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,煆燒時的煆燒溫度為600℃~1200℃,較佳為650℃~1100℃。若煆燒溫度未滿所述範圍,則難以獲得單一相的鈦系鈣鈦礦型陶瓷粉末,且若超過所述範圍,則粒徑的偏差變大。於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,煆燒時的煆燒時間較佳為0.2小時~30小時,特佳為0.5小時~20小時。於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,煆燒時的煆燒環境並無特別限制,可為大氣環境下或惰性氣體環境下的任一種。
於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,可僅進行一次煆燒,亦可視需要反覆進行兩次以上。於反覆進行煆燒的情況下,為了使粉體特性均勻,亦可將煆燒一次而成者粉碎後進行下一次煆燒。
於本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法中,於煆燒後適宜冷卻,視需要進行粉碎,藉此獲得作為鈦系鈣鈦礦型複合氧化物且適合作為鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。再者,視需要進行的粉碎是於煆燒而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末為脆性結合的塊狀的粉末的情況下等適宜進行,經Me元素取代的鈦酸鋇粉末的粒子本身具有特定的平均粒徑、布厄特(Brunauer Emmett and Teller,BET)比表面積。即,進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末中,藉由掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)求出的平均粒徑為0.01 μm~4 μm,較佳為0.02 μm~0.5 μm,BET比表面積為0.25 m2
/g~100 m2
/g,較佳為2 m2
/g~50 m2
/g,組成的偏差少。再者,於本發明中,關於經Me元素取代的鈦酸鋇粉末的平均粒徑,利用掃描式電子顯微鏡(SEM)照片任意地測定200個粒子,將其平均值作為平均粒徑。
再者,於進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末中,視需要出於製備介電特性或溫度特性的目的,可於該鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末中添加含有含副成分元素的化合物。作為可使用的含副成分元素的化合物,例如可列舉包含選自由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的稀土元素、Li、Bi、Zn、Mn、Al、Si、Co、Ni、Cr、Fe、Ti、V、Nb、Mo、W及Sn所組成的群組中的至少一種元素的化合物。
含副成分元素的化合物可為無機物或有機物的任一種,例如可列舉:包含所述元素的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽、草酸鹽、羧酸鹽及醇鹽等。再者,於含副成分元素的化合物為含有Si元素的化合物的情況下,除所述氧化物等以外,亦可使用氧化矽溶膠或矽酸鈉等。所述含副成分元素的化合物可適宜組合使用一種或兩種以上,其添加量或添加化合物的組合可根據目的來適宜選擇。
使鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末中含有副成分元素的方法例如可列舉:將進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末與含副成分元素的化合物均勻混合後進行煆燒的方法、或者將本發明的有機酸氧鈦鋇粉末或進行本發明的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的本發明的有機酸氧鈦鋇粉末與含副成分元素的化合物均勻混合後,進行煆燒的方法。
將進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末,例如包含副成分元素在內,與先前公知的添加劑、有機系黏合劑、塑化劑、分散劑等調配劑一起混合分散於適當的溶媒中,加以漿料化,並進行片成形,藉此可獲得用於製造積層陶瓷電容器的陶瓷片。
於由陶瓷片製作積層陶瓷電容器時,首先於陶瓷片的一面印刷內部電極形成用導電膏,乾燥後積層多枚陶瓷片,並於厚度方向壓接,藉此製成積層體。其次,對該積層體進行加熱處理,並進行脫黏合劑處理,加以煆燒而獲得煆燒體。進而若於燒結體上塗佈Ni膏、Ag膏、鎳合金膏、銅膏、銅合金膏等並燒製,則可獲得積層陶瓷電容器。
另外,例如將進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末調配於環氧樹酯、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂等樹脂,製成樹脂片、樹脂膜、接著劑等時,可較佳地用作印刷配線板或多層印刷配線板等的材料,且亦可用作用以抑制內部電極與介電體層的收縮差的共同材料、電極陶瓷電路基板、玻璃陶瓷電路基板、電路周邊材料及無機EL用等的介電體材料。
另外,亦可將進行本發明的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法而獲得的鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末較佳地用作排氣去除、化學合成等反應時所使用的觸媒或者賦予防靜電、清潔效果的印刷色粉的表面改質材料。
以下,藉由實施例來詳細地說明本發明,但本發明並不限定於該些實施例。
[實施例]
於實施例中,藉由以下方法來測定特性。
(1)Ba原子、Ca原子及Ti原子的莫耳比
基於螢光X射線分析裝置(理學(Rigaku)股份有限公司製造、ZSX100e)的測定值來算出各原子的莫耳比。
(2)經Me元素取代的草酸氧鈦鋇粉末的平均粒徑
使用麥奇克拜耳(microtrac-bel)公司製造的MT3000,藉由雷射繞射-散射法測定粒度分佈,將該粒度分佈中的體積累計50%的粒徑(D50)作為平均粒徑。
(3)經Me元素取代的鈦酸鋇的平均粒徑
使用日立高新技術(Hitachi High-technologies)公司製造的S4800,利用掃描式電子顯微鏡(SEM)照片,任意地測定200個粒子,將其平均值作為平均粒徑。
(4)基於EPMA的Ca原子映射分析
使用電子探針顯微分析儀(EPMA)(日本電子股份有限公司製造、JXA8500F),對Ca原子進行映射分析。
(5)經Me元素取代的草酸氧鈦鋇粉末的X射線繞射分析
使用理學(Rigaku)股份有限公司製造的UltimaIV,進行X射線繞射分析。
(實施例1)
將氯化鋇二水鹽50.0 g、氯化鈣二水鹽10.0 g及四氯化鈦120.0 g溶解於純水500 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
繼而,將草酸70.0 g溶解於30℃的溫水500 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液(滴加開始後為反應液)保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以4.2 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。於冷卻後,進行過濾來回收草酸氧鈦鋇鈣粉末。
繼而,利用蒸餾水將回收的草酸氧鈦鋇鈣粉末再製漿並加以清洗。繼而,於80℃下乾燥來獲得草酸氧鈦鋇鈣粉末。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,於800℃下對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用電子探針顯微分析儀(EPMA)(日本電子股份有限公司製造、JXA8500F),對Ca原子進行映射分析。將其結果示於圖1。根據圖1的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,未看到Ca原子的偏析,Ca均勻地分散。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.020,(Ba+Ca)/Ti為0.994。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本實施例1中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.080
Ca0.020
)0.994
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。將X射線繞射分析的結果示於圖2。
(實施例2)
將氯化鋇二水鹽40.0 g、氯化鈣二水鹽20.0 g及四氯化鈦120.0 g溶解於純水500 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
繼而,將草酸70.0 g溶解於30℃的溫水500 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液(滴加開始後為反應液)保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以4.2 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。
以後的操作利用與實施例1相同的方法進行。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用EPMA,進行Ca原子的映射分析。將其結果示於圖3。根據圖3的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,未看到Ca原子的偏析,Ca均勻地分散。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.05,(Ba+Ca)/Ti為0.998。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本實施例2中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.08
Ca0.0 5
)0.998
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。將X射線繞射分析的結果示於圖2。
(實施例3)
將氯化鋇二水鹽40.0 g、氯化鈣二水鹽7.5 g及四氯化鈦120.0 g溶解於純水500 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
繼而,將草酸70.0 g溶解於30℃的溫水500 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液(滴加開始後為反應液)保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以4.2 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。
以後的操作利用與實施例1相同的方法進行。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用EPMA,進行Ca原子的映射分析。將其結果示於圖4。根據圖4的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,未看到Ca原子的偏析,Ca均勻地分散。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.02,(Ba+Ca)/Ti為0.991。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本實施例3中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.08
Ca0.02
)0.991
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。將X射線繞射分析的結果示於圖2。
(實施例4)
將碳酸鋇52.0 g、碳酸鈣4.7 g及四氯化鈦120.0 g溶解於純水420 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
繼而,將草酸70.0 g溶解於30℃的溫水420 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液(滴加開始後為反應液)保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以3.5 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。於冷卻後,進行過濾來回收草酸氧鈦鋇鈣粉末。
繼而,利用蒸餾水將回收的草酸氧鈦鋇鈣粉末再製漿並加以清洗。繼而,於80℃下乾燥來獲得草酸氧鈦鋇鈣粉末。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,於800℃下對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用電子探針顯微分析儀(EPMA)(日本電子股份有限公司製造、JXA8500F),對Ca原子進行映射分析。將其結果示於圖5。根據圖5的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,未看到Ca原子的偏析,Ca均勻地分散。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.026,(Ba+Ca)/Ti為0.998。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本實施例4中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.08
Ca0.03
)0.998
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。將X射線繞射分析的結果示於圖2。
(實施例5)
將氯化鋇二水鹽360.0 g、氯化鈣二水鹽72.0 g及四氯化鈦864.0 g溶解於純水3600 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
繼而,將草酸504.0 g溶解於30℃的溫水3600 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液(滴加開始後為反應液)保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以30 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。於冷卻後,進行過濾來回收草酸氧鈦鋇鈣粉末。
繼而,利用蒸餾水將回收的草酸氧鈦鋇鈣粉末再製漿並加以清洗。繼而,於80℃下乾燥來獲得草酸氧鈦鋇鈣粉末。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,於800℃下對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用電子探針顯微分析儀(EPMA)(日本電子股份有限公司製造、JXA8500F),對Ca原子進行映射分析。將其結果示於圖6。根據圖6的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,未看到Ca原子的偏析,Ca均勻地分散。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.025,(Ba+Ca)/Ti為0.994。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本實施例5中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.08
Ca0.02
)0.994
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。將X射線繞射分析的結果示於圖2。
(比較例1)
將氯化鋇二水鹽150.0 g、氯化鈣二水鹽10.0 g及四氯化鈦120.0 g溶解於純水500 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
其次,將草酸70.0 g溶解於30℃的溫水500 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液保持在30℃,一面於攪拌下花費120分鐘以4.2 ml/min的速度添加A液,進而於30℃下攪拌60分鐘下熟化。於冷卻後,進行過濾來回收草酸氧鈦鋇鈣粉末。
以後的操作利用與實施例1相同的方法進行。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用EPMA,進行Ca原子的映射分析。將其結果示於圖7。根據圖7的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,Ca原子偏析。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.020,(Ba+Ca)/Ti為1.000。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本比較例1中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.080
Ca0.020
)1.000
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。
(比較例2)
將氯化鋇二水鹽27.0 g、氯化鈣二水鹽5.4 g及四氯化鈦64.1 g溶解於純水180 ml中,製備混合水溶液,將其作為A液。再者,將A液中的各元素的莫耳比示於表1。
其次,將草酸32.5 g溶解於55℃的溫水140 ml中,製備草酸水溶液,將其作為B液。
繼而,一面將B液保持在55℃,一面於攪拌下花費120分鐘以1.5 ml/min的速度添加A液,進而於55℃下攪拌60分鐘下熟化。於冷卻後,進行過濾來回收草酸氧鈦鋇鈣粉末。
以後的操作利用與實施例1相同的方法進行。所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末的物性值如表1般。另外,對所獲得的草酸氧鈦鋇鈣粉末進行煆燒,對於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末,使用EPMA,進行Ca原子的映射分析。將其結果示於圖8。根據圖8的結果可知,於所獲得的鈦酸鋇鈣粉末中,Ca原子偏析。另外,對所獲得的鈦酸鋇鈣粉末進行元素分析的結果為Ca/Ba為0.020,(Ba+Ca)/Ti為0.999。
再者,根據所獲得的鈦酸鋇鈣粉末的元素分析結果及將A液添加至B液中而獲得的草酸氧鈦鋇鈣的X射線繞射分析,確認到本比較例2中獲得的草酸氧鈦鋇鈣為(Ba0.080
Ca0.020
)0.999
TiO(C2
O4
)2
·4H2
O。
[表1]
反應原料 | 混合溫度(℃) | 添加速度(ml/min) | 草酸氧鈦鋇鈣 | 鈦酸鋇鈣1 ) | Ca的CV值 | |||||
A液 | B液 | 平均粒徑(μm) | x | y | 平均粒徑(μm) | |||||
Ca/Ba莫耳比 | Ba/Ti莫耳比 | 草酸根離子濃度(mol/L) | ||||||||
實施例1 | 0.332 | 0.887 | 1.111 | 30 | 4.2 | 118 | 0.020 | 0.994 | 0.10 | 0.234 |
實施例2 | 0.831 | 0.710 | 1.111 | 30 | 4.2 | 223 | 0.052 | 0.998 | 0.10 | 0.215 |
實施例3 | 0.312 | 0.710 | 1.111 | 30 | 4.2 | 100 | 0.020 | 0.990 | 0.11 | 0.217 |
實施例4 | 0.178 | 1.142 | 1.111 | 30 | 3.5 | 72 | 0.026 | 0.998 | 0.10 | 0.222 |
實施例5 | 0.332 | 0.887 | 1.111 | 30 | 30.0 | 122 | 0.025 | 0.994 | 0.10 | 0.222 |
比較例1 | 0.111 | 2.662 | 1.111 | 30 | 4.2 | 130 | 0.020 | 1.000 | 0.12 | 0.948 |
比較例2 | 0.332 | 0.897 | 1.841 | 55 | 1.5 | 110 | 0.020 | 0.999 | 0.10 | 0.467 |
1)「(Ba1-x Cax )y TiO3 」式中的值 |
根據表1及圖1~圖8的結果理解,與由比較例的草酸氧鈦鋇鈣獲得的鈦酸鋇鈣相比,由實施例的草酸氧鈦鋇鈣獲得的鈦酸鋇鈣中鈣原子不偏析,均勻地分佈。
無
圖1是實施例1中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖2是實施例1~實施例5及比較例1~比較例2中獲得的草酸氧鈦鋇鈣的XRD分析結果。
圖3是實施例2中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖4是實施例3中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖5是實施例4中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖6是實施例5中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖7是比較例1中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
圖8是比較例2中獲得的鈦酸鋇鈣粉末的基於EPMA的Ca原子的映射分析結果。
Claims (10)
- 一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其為將Ba位的一部分取代為Me元素(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的特徵在於: Ba與Me元素的合計相對於Ti的莫耳比((Ba+Me)/Ti)為0.980以上且未滿0.999,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.001以上且0.250以下。
- 如請求項1所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其中於電子探針顯微分析儀(EPMA)分析中,所述Me元素均勻地分佈於煆燒所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇粉末的粒子上。
- 如請求項1所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,其中使用電子探針顯微分析儀(EPMA)分析,於煆燒所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末而獲得的經Me元素取代的鈦酸鋇的壓粉體的表面上,以成為一邊為205 μm的正方形的範圍的方式以0.8 μm間隔進行縱橫256點的映射分析,於所獲得的圖像解析中,Ca的變異係數值(標準偏差/平均值)為0.4以下。
- 一種經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,藉由在有機酸水溶液(B液)中添加於水中混合鋇化合物、Me元素化合物(Me表示選自Ca、Sr及Mg中的至少一種)及鈦化合物而獲得的水溶液(A液),來獲得經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇,所述經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法的特徵在於: 所述A液中,以原子換算計,Me元素相對於Ba的莫耳比(Me/Ba)為0.020以上且5.000以下,Ba相對於Ti的莫耳比(Ba/Ti)為0.300以上且1.200以下,且A液與B液的混合溫度為10℃~50℃。
- 如請求項4所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述鋇化合物為選自由氯化鋇、碳酸鋇及氫氧化鋇所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項4或請求項5所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述Me元素化合物為選自由Me元素的氯化物、Me元素的碳酸鹽及Me元素的氫氧化物所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項4至請求項6中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述鈦化合物為選自四氯化鈦及乳酸鈦中的至少一種。
- 如請求項4至請求項7中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法,其中所述有機酸為選自由草酸、檸檬酸、丙二酸及琥珀酸所組成的群組中的至少一種。
- 一種鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法,其特徵在於:藉由煆燒如請求項1至請求項3中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,來獲得經Me元素取代的鈦酸鋇。
- 一種鈦系鈣鈦礦型陶瓷原料粉末的製造方法,其特徵在於:藉由煆燒進行如請求項4至請求項8中任一項所述的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末的製造方法而獲得的經Me元素取代的有機酸氧鈦鋇粉末,來獲得經Me元素取代的鈦酸鋇粉末。
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