JP5057643B2 - Manufacturing method of sintered barium titanate - Google Patents
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Description
本発明は、チタン酸バリウム焼結体の製法に関するものである。
The present invention relates to a method for producing a barium titanate sintered body .
近年、電子機器の小型化に伴い、例えば、積層セラミック電子部品の代表例である積層セラミックコンデンサについては、市場の小型大容量化への要求に応えるため、誘電体層の薄層化および多層化が一層進められているが、誘電体層の製造工程で用いられるセラミックグリーンシートは、膜厚を薄層化するために用いるセラミック粉末の微粒化が図られている。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, for example, multilayer ceramic capacitors, which are representative examples of multilayer ceramic electronic components, have been made thinner and multilayered in order to meet the demand for smaller size and larger capacity in the market. However, the ceramic green sheets used in the dielectric layer manufacturing process have been made finer for ceramic powder used to reduce the film thickness.
ここで、金属酸化物や金属の炭酸化物などを素原料粉末として用いる固相法により調製されるセラミック粉末の微粒化を達成するための方法として、下記の特許文献1に開示されるようなものが知られている。 Here, as a method for achieving atomization of a ceramic powder prepared by a solid phase method using a metal oxide or a metal carbonate as a raw material powder, one disclosed in Patent Document 1 below It has been known.
図4は、セラミックスの製法における素原料粉末の混合および粉砕の従来の工程図である。図4に示すように、まず、複数種類の原料粉末を予め配合してスラリを調製し、次いで、このスラリを粉砕し乾燥させた後仮焼を行うものである。ここでの粉砕は粉砕容器内部に細かいボール(通称ビーズと呼ばれる)を充填して構成される強制撹拌型ミルを用いて行われる。上記の強制撹拌型ミルによれば、ポットの中に粉砕用のボールを入れ回転させて行う従来のボールミルに比較して、より直径の小さいメディアを用いることができることから、容易にメディアの直径に応じた粉砕粒度を達成できるという利点がある。
しかしながら、上記したように、従来の製法では、複数種類の素原料粉末を粉砕前に混合した後に強制撹拌型ミルによる粉砕を行っているために、用いる複数種の素原料粉末の粉砕性が各々異なる場合、同一の粉砕条件下では、被粉砕物によっては過粉砕と粉砕不足とが同時に起こりやすくなり、過粉砕された方のスラリは凝集しやすくなり、一方、粉砕不足の素原料粉末では、目標とする粉砕粒度が得られず、このため粒径の違いにより均一なスラリが得にくいという問題があった。 However, as described above, in the conventional manufacturing method, since a plurality of types of raw material powders are mixed before pulverization and then pulverized by a forced stirring mill, the pulverizability of the plurality of types of raw material powders used is different. If different, under the same pulverization conditions, depending on the material to be pulverized, overpulverization and insufficient pulverization are likely to occur simultaneously, and the slurry that has been excessively pulverized tends to agglomerate. The target pulverized particle size could not be obtained, and there was a problem that uniform slurry was difficult to obtain due to the difference in particle size.
また、上記のように複数の素原料粉末を用いる場合、どちらか一方でも粒径の大きな素原料粉末を用いた場合に、粗粒と微粒との分散が均一にできないことから、仮焼した後の粉末には部分的に不均質な組成物が形成される恐れがあった。 In addition, when a plurality of raw material powders are used as described above, when raw material powders having a large particle diameter are used in either of them, the coarse particles and the fine particles cannot be uniformly dispersed. There was a risk that a partially inhomogeneous composition could be formed in the powder.
また、粉砕不足を解消しようとして過度の粉砕条件を採用した場合には、粉砕時のメディアや粉砕容器の内張り材質による不純物の混入量が多くなり、高純度の粉末が得られないという問題があった。 In addition, if excessive grinding conditions are used to solve the shortage of grinding, the amount of impurities mixed due to the media during grinding and the lining material of the grinding container increases, and there is a problem that high purity powder cannot be obtained. It was.
従って本発明は、極微細で均質なチタン酸バリウム粉末を容易に得ることができるとともに、粉砕時の不純物の混入量を低減でき、こうして得られたチタン酸バリウム粉末を用いることにより均質で微細結晶粒子により構成されるチタン酸バリウム焼結体の製法を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily obtain an ultrafine and homogeneous barium titanate powder and to reduce the amount of impurities during pulverization. By using the barium titanate powder thus obtained, homogeneous and fine crystals can be obtained. It aims at providing the manufacturing method of the barium titanate sintered compact comprised by particle | grains.
本発明のチタン酸バリウム焼結体の製法は、Tiの酸化物、炭酸化合物、塩化物のうちいずれかの化合物からなる素原料粉末と、Baの酸化物、炭酸化合物、塩化物のうちいずれかの化合物からなる素原料粉末とを、それぞれ個別に、メディア強制撹拌型ミルまたはボールミルを用いて、素原料粉末の平均粒径が100nm以下となるように粉砕して、それぞれのスラリを作製する工程と、高圧分散装置を用いて、それぞれの前記スラリを高圧のガスとともに相互に吹き付けて混合スラリを作製する混合工程と、該混合スラリを乾燥させて作製した混合粉末を仮焼する仮焼工程と、該仮焼工程にて作製された仮焼粉末を用いて成形体を形成する成形工程と、該成形体を1150℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を具備することを特徴とする。 The method for producing a barium titanate sintered body according to the present invention includes a raw material powder composed of any one of Ti oxide, carbonate compound and chloride, and Ba oxide, carbonate compound and chloride. The raw material powder composed of the above compound is individually pulverized using a media forced stirring mill or a ball mill so that the average particle diameter of the raw material powder is 100 nm or less, and each slurry is prepared. When using a high pressure dispersion apparatus, a mixing step, each of the slurry to prepare a mixed slurry by blowing one another with high pressure gas, the calcining step of calcining the mixed powder prepared by drying the mixture slurry And a molding step of forming a molded body using the calcined powder produced in the calcining step, and a firing step of firing the molded body at a temperature of 1150 ° C. or lower. .
本発明によれば、Tiの酸化物、炭酸化合物、塩化物のうちいずれかの化合物からなる素原料粉末と、Baの酸化物、炭酸化合物、塩化物のうちいずれかの化合物からなる素原料粉末の粉砕性が各々異なる場合であっても、それぞれの素原料粉末に対して、別々に、目標の粒度分布になるように粉砕条件を変えて仮焼前に粉砕を行うことにより、粉砕後に混合する素原料粉末の粒度を適正に調整できる。このような製法を採用することにより、過粉砕による素原料粉末の凝集を抑制できるとともに、過粉砕時に発生するミルあるいはボールからの不純物(コンタミネーション)の混入を抑制できる。
According to the present invention, a raw material powder composed of any one compound of Ti oxide, carbonate compound, and chloride , and a raw material powder composed of any compound selected from Ba oxide, carbonate compound, and chloride . Even if the pulverization properties are different from each other, each raw material powder is mixed after pulverization by separately pulverizing before calcination by changing the pulverization conditions so as to achieve the target particle size distribution. The particle size of the raw material powder to be adjusted can be adjusted appropriately. By adopting such a production method, it is possible to suppress aggregation of the raw material powder due to overgrinding, and to suppress contamination of impurities (contamination) from the mill or ball generated during overgrinding.
また、それぞれのスラリを作製する工程では、より被粉砕物が細かくなっても高い分散状態を与えるという理由からメディア強制撹拌型ミルまたはボールミルを用いて、素原料粉末の平均粒径が100nm以下となるように粉砕する。
Further, in the step of preparing each of the slurry, more using the media forced stirring type mill or a ball mill because of object to be crushed gives high dispersion state even when fine, 100 n m is the average particle size of the raw material powder Grind to the following.
さらに、次の工程である混合工程では、混合時のメディアやミルからのコンタミネーションを低減するという理由から高圧分散装置またはメディアレス分散装置を用いる。さらに本製法においては、混合スラリを乾燥させて作製した混合粉末を仮焼する仮焼工程と、仮焼工程にて作製された仮焼粉末を用いて成形体を形成する成形工程と、該成形体を1150℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を具備する。このような製法により、従来、チタン酸バリウムの焼結温度としてなしえなかった1150℃以下の温度での焼成を容易にできる。
Et al is, in the mixing step is the next step, Ru with a high-pressure dispersing device or media-less dispersing device because it reduces the contamination of the media and mill during mixing. Furthermore, in this manufacturing method, a calcining step of calcining the mixed powder produced by drying the mixed slurry, a molding step of forming a molded body using the calcined powder produced in the calcining step, and the molding And a firing step of firing the body at a temperature of 1150 ° C. or lower. By such a manufacturing method, firing at a temperature of 1150 ° C. or lower, which has not been conventionally possible as a sintering temperature for barium titanate, can be easily performed.
以下、本発明に関し、積層セラミックコンデンサ用の材料であるチタン酸バリウム粉末の例について詳細に図1をもとに説明する。図1は、本発明のセラミックスの製法を示す工程図である。本発明のセラミックスの製法では、まず、用いる複数種の素原料粉末をそれぞれ個別に粉砕することが重要である。特に、本発明においては、粉砕機としてメディア強制撹拌型ミルを用いることが好ましい。図2は、本発明にかかるメディア強制撹拌型ミルの概略断面図である。メディア強制撹拌型ミルAは、撹拌容器1を備え、撹拌容器1の一方端には、スラリ導入口3が設けられ、同じく他方端には、スラリ排出口5が設けられている。
Hereinafter, an example of barium titanate powder, which is a material for a multilayer ceramic capacitor, will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a process diagram showing a method for producing a ceramic according to the present invention. In the method for producing ceramics of the present invention, it is important to first pulverize each of a plurality of types of raw material powders to be used. In particular, in the present invention, it is preferable to use a media forced stirring mill as the pulverizer. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a media forced stirring mill according to the present invention. The media forced stirring type mill A includes a stirring container 1, and a
撹拌容器1内には、主軸7によって保持された撹拌回転体としての複数のディスク9が設けられている。ディスク9は、主軸7を回転駆動することによって、所定の周速をもって回転するように構成されている。なお、メディア強制撹拌ミルにおいて、撹拌用回転体としては、上述したディスク9の他、ロータまたはピンなどが用いられることもある。そして、撹拌容器1内の主軸7やディスク9を除く空間に粉砕用のメディア(図示せず)が充填され、そのメディアは、通称ビーズと呼ばれる微粒なボールが充填されている。なお、ボール径は本発明における被粉砕物の最終的な大きさをより微粒なものにするという点で300μm以下が好ましい。また、メディアとしては、アルミナ、ジルコニアなど材質とするものを好適に用いることができる。メディアの充填率は、撹拌容器1の有効内容積、より特定的には撹拌容器1の有効内容積の80〜98%とされる。また、スラリ中の素原料粉末の体積濃度は2体積%以上とされる。さらにディスクの周速は3m/秒以上とされる。特に、4〜10m/秒が好ましい。
In the stirring vessel 1, a plurality of disks 9 are provided as stirring rotating bodies held by the
次に、ディスク9が所定の周速をもって回転されながら、撹拌容器1のスラリ導入口3から素原料粉末を含むスラリが導入される。次いで、メディア強制撹拌ミルにおいて、メディアとともに湿式混合されたスラリは、スラリ排出口5から排出される。
Next, slurry containing raw material powder is introduced from the
このスラリは、例えば、水、エタノールなどの液体に原料粉末を分散させることによって得られたものである。本発明においては、このスラリに、それぞれ適する分散剤を添加することが好ましい。 This slurry is obtained, for example, by dispersing raw material powder in a liquid such as water or ethanol. In the present invention, it is preferable to add a suitable dispersant to the slurry.
そして本発明によれば、素原料粉末を粉砕した後の平均粒径は100nm以下、特に80nm以下とし、また、コンタミネーションを500ppm以下にすることができる。
And according to this invention, the average particle diameter after grind | pulverizing raw material powder can be 100 nm or less, especially 80 nm or less, and contamination can be 500 ppm or less.
これに対して、用いる複数種の素原料粉末を混合した後に同じ条件で粉砕する従来の手法では、それらの素原料粉末の粉砕性が各々異なる場合、同一の粉砕条件下では、被粉砕物によっては過粉砕と粉砕不足とが同時に起こりやすくなり、過粉砕された方のスラリは凝集しやすくなり、一方、粉砕不足の素原料粉末では、目標とする粉砕粒度が得られず、このため粒径の違いによる均一なスラリが得にくくなる。 On the other hand, in the conventional method of pulverizing under the same conditions after mixing plural kinds of raw material powders to be used, if the pulverization properties of these raw material powders are different, Over-pulverization and insufficient pulverization tend to occur at the same time, and the over-pulverized slurry tends to agglomerate. It becomes difficult to obtain a uniform slurry due to the difference between the two.
また、上記のように複数の素原料粉末を用いる場合、どちらか一方でも粒径の大きな素原料粉末を用いた場合に、粒径が素原料粉末の粒径に依存した粒径となり、仮焼粉末について部分的には均一な組成物が形成できにくく、この点でも均質化が妨げられる。 In addition, when a plurality of raw material powders are used as described above, when either one of the raw material powders having a large particle size is used, the particle size becomes a particle size that depends on the particle size of the raw material powder, and calcining is performed. It is difficult to form a partially uniform composition with respect to the powder, which also prevents homogenization.
さらには、粉砕不足を解消しようとして過度の粉砕条件を採用した場合には、粉砕時のメディアや粉砕容器の内張り材質による不純物の混入量が多くなり、高純度の粉末が得られない。 Furthermore, when excessive grinding conditions are employed in order to solve the shortage of grinding, the amount of impurities mixed due to the media during grinding or the lining material of the grinding container increases, and high purity powder cannot be obtained.
次に、他の素原料粉末について上記と同様に粉砕を行い、これら粉砕処理した単独スラリを混合して混合スラリを調製する。この混合スラリを調製する際の混合機としては、メディアからの不純物の混入を抑制するという点で、高圧分散装置またはメディアレス分散機を用いる。図3はメディアレス分散機を示す断面模式図である。図3に示すように、メディアレス分散機Bは、撹拌容器21を備え、撹拌容器21の一方端には、スラリ導入口23が設けられ、同じく他方端には、スラリ排出口25が設けられている。
Next, the other raw material powders are pulverized in the same manner as described above, and these pulverized single slurries are mixed to prepare a mixed slurry. The mixer when preparing the mixture slurry, in terms of suppressing contamination of impurities from the media, Ru with a high-pressure dispersing device or media-less disperser. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a medialess disperser. As shown in FIG. 3, the medialess disperser B includes a
撹拌容器21内には、主軸27によって保持された撹拌回転体としての複数の撹拌翼29が設けられている。撹拌翼29は、主軸27を回転駆動することによって所定の周速をもって回転するように構成されている。
In the stirring
また、高圧分散装置は、粉砕処理した単独スラリを高圧のガスとともに相互に吹き付ける方法である。場合によってはセラミック機材上に吹き付ける方法も採れる。このように単独スラリを高圧のガスとともに相互に吹き付ける方法によって、メディアからの不純物の混入を抑制できる。圧力は100MPa以上が好ましい。 The high-pressure dispersing device is a method of spraying pulverized single slurry together with high-pressure gas. In some cases, it can be sprayed onto ceramic equipment. In this way, the mixing of impurities from the media can be suppressed by the method of spraying single slurry together with high-pressure gas. The pressure is preferably 100 MPa or more.
上述のような湿式混合工程における各条件は、後述する実験の結果に基づいて求められたものである。このような条件下での湿式混合工程を含む製造方法によれば、素原料粉末に対して混入する不純物量が極力少なく粒度分布がシャープなスラリが得られる。 Each condition in the wet mixing process as described above is obtained based on the result of an experiment described later. According to the manufacturing method including the wet mixing step under such conditions, a slurry having a very small particle size distribution and a small amount of impurities mixed into the raw material powder can be obtained.
より具体的には、例えば、一般式ABO3で表されるペロブスカイト型複合酸化物にあっては、組成ばらつきとしてのA/Bモル比ばらつきを0.01以下にすることができる。つまり、本発明では、予め調製した単独のスラリ同士を混合することから、単独スラリ中に含まれるセラミック粉末は希釈されており、このため、セラミック粉末を直接混合する場合に比較して、希釈した分だけ組成変動を低減できる。なお、A/Bモル比のばらつきは、TEMにより10個の1次粒子についての組成を求めたときの最大値と最小値の差である。 More specifically, for example, in the perovskite complex oxide represented by the general formula ABO 3 , the A / B molar ratio variation as the composition variation can be set to 0.01 or less. That is, in the present invention, since the single slurries prepared in advance are mixed with each other, the ceramic powder contained in the single slurry is diluted, and therefore diluted as compared with the case of directly mixing the ceramic powder. The composition variation can be reduced by that amount. The variation in the A / B molar ratio is the difference between the maximum value and the minimum value when the composition for 10 primary particles is obtained by TEM.
また、本発明では、素原料粉末として、Ba、Tiの、酸化物、炭酸化合物、塩化物のうちいずれかの化合物を用いることができるが、特に、一般式ABO3で表されるペロブスカイト型複合酸化物粉末を得るにあたり、Aサイトを占める元素としてBa以外に2価である例えば、Mg、Ca、Srを、Bサイトを占める元素としてTi以外に4価であるZrを含有していてもよい。
Further, in the present invention, as raw material powder, Ba, of Ti, oxides, carbonates compounds, can be used any compound of the chloride, in particular, the perovskite type complex represented by a general formula ABO 3 in obtaining an oxide powder, for example a divalent besides Ba as an element occupying the a site, Mg, Ca, and Sr, also Zr is tetravalent besides Ti as an element occupying the B sites have free Good .
次に、排出された混合スラリは、乾燥された後、1000℃以下の温度で仮焼され、次いで、仮焼粉末についても上述の平均粒径を維持するように解砕される。解砕した混合原料粉末は、次に、所望の形状に成形した後、焼成することによりセラミック焼結体が得られる。このような本発明の製法によって得られる微粒のセラミック粉末を用いれば、焼成温度は、従来、チタン酸バリウムの焼結温度としてなしえなかった1150℃以下に容易にできる。 Next, after the discharged mixed slurry is dried, it is calcined at a temperature of 1000 ° C. or lower, and then the calcined powder is crushed so as to maintain the above-mentioned average particle diameter. The pulverized mixed raw material powder is then formed into a desired shape and then fired to obtain a ceramic sintered body. When the fine ceramic powder obtained by the production method of the present invention is used, the firing temperature can be easily reduced to 1150 ° C. or lower, which has not been conventionally achieved as a sintering temperature for barium titanate.
まず、この発明にかかる複合酸化物として、チタン酸バリウムを選び、素原料粉末として純度98%、平均粒径が約0.25μmのBaCO3と、純度97%、平均粒径30nmのTiO2を準備した。 First, barium titanate is selected as the composite oxide according to the present invention, and BaCO 3 having a purity of 98% and an average particle size of about 0.25 μm and TiO 2 having a purity of 97% and an average particle size of 30 nm are used as the raw material powder. Got ready.
次に、素原料粉末を各々撹拌容器に入れ、溶媒として、水と、分散剤としてポリアクリル酸塩と、を添加して、撹拌容器中で30分間撹拌して各々の予備分散スラリを調製した。このときの素原料粉末の水に対する固形分比率は、BaCO3が40質量%、TiO2が10質量%となるように分散させた。 Next, each raw material powder was put in a stirring vessel, water as a solvent and polyacrylate as a dispersing agent were added, and each pre-dispersed slurry was prepared by stirring in the stirring vessel for 30 minutes. . At this time, the solid content ratio of the raw material powder to water was dispersed such that BaCO 3 was 40 mass% and TiO 2 was 10 mass%.
次に、予備分散スラリをメディア強制撹拌型ミル、ボールミル、あるいは高圧分散機を用いて粉砕、混合処理を行った。粉砕条件は表1に示した。メディアはジルコニアを用い、粉砕条件としては、メディア径、メディア充填率、周速、滞留時間、圧力、流量およびミル内を通過させるパス回数として調整した。各試料の調製方法は以下の条件にて行った。 Next, the pre-dispersed slurry was pulverized and mixed using a media forced stirring mill, a ball mill, or a high-pressure disperser. The grinding conditions are shown in Table 1. The media was zirconia, and the grinding conditions were adjusted as the media diameter, media filling rate, peripheral speed, residence time, pressure, flow rate, and number of passes through the mill. Each sample was prepared under the following conditions.
粉砕して調製した各スラリのBa/Ti比が1になるように混合スラリを調製した。混合スラリの乾燥は温度110℃で、10時間の条件とした。 The mixed slurry was prepared so that the Ba / Ti ratio of each slurry prepared by pulverization was 1. The mixed slurry was dried at a temperature of 110 ° C. for 10 hours.
本発明の試料における粉砕、混合の条件は以下のようにした。即ち、No.1では、得られた2種類の予備分散スラリーを各々メディア強制撹拌型ミルで粉砕分散した。BaCO3のメディア強制撹拌型ミル条件はメディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速6m/s、滞留時間3min、2パスとした。TiO2のメディア強制撹拌型ミル条件はメディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速12m/s、滞留時間3minとした。次に得られた2種類のスラリーをBa/Tiモル比=1.000となるように調合し、高圧分散装置にて単独スラリを高圧のガスとともに相互に吹き付けて分散混合した。圧力150MPa、流量500ml/min、1パスで処理した。
The conditions for pulverization and mixing in the sample of the present invention were as follows. That is, no. In No. 1, the two types of pre-dispersed slurry obtained were each pulverized and dispersed with a media forced stirring mill. BaCO 3 media forced stirring mill conditions were media 0.05φZrO 2 , bead filling rate 85%, peripheral speed 6 m / s,
No.2では、No.1と同じ条件でメディア強制撹拌型ミルにて粉砕処理した2種類のスラリーを、Ba/Tiモル比=1.000となるように調合し、ビーズミルにて分散混合した。メディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速4m/s、滞留時間5minとした。 No. In No. 2, no. Two types of slurry pulverized with a media forced stirring mill under the same conditions as 1 were prepared so that the Ba / Ti molar ratio = 1.000, and dispersed and mixed with a bead mill. The medium was 0.05φZrO 2 , the bead filling rate was 85%, the peripheral speed was 4 m / s, and the residence time was 5 min.
No.3では、得られた2種類の予備分散スラリーをボールミルで粉砕分散した。BaCO3のボールミル条件は1Lポリポット、メディア0.5φZrO2、充填率60%、周速1m/s、回転時間72Hrとした。TiO2のボールミル条件はメディア0.5φZrO2、充填率60%、周速1m/s、回転時間150Hrとした。 No. In No. 3, the two types of pre-dispersed slurry obtained were pulverized and dispersed with a ball mill. The ball mill conditions for BaCO 3 were 1 L polypot, media 0.5φZrO 2 , filling rate 60%, peripheral speed 1 m / s, and rotation time 72 Hr. The ball mill conditions for TiO 2 were media 0.5φZrO 2 , filling rate 60%, peripheral speed 1 m / s, and rotation time 150 Hr.
次に得られた2種類のスラリーをBa/Tiモル比=1.000となるように調合し、高圧分散装置にて分散混合した。圧力150MPa、流量500ml/min、1パスで処理した。 Next, the obtained two types of slurries were prepared so as to have a Ba / Ti molar ratio = 1.000, and dispersed and mixed in a high-pressure dispersion apparatus. The treatment was performed at a pressure of 150 MPa, a flow rate of 500 ml / min, and one pass.
No.4では、No.3と同じ条件でボールミルにて粉砕処理した2種類のスラリーを、Ba/Tiモル比=1.000となるように調合し、メディア強制撹拌型ミルにて分散混合した。メディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速4m/s、滞留時間5minとした。 No. In No. 4, no. Two types of slurry pulverized by a ball mill under the same conditions as in No. 3 were prepared so that the Ba / Ti molar ratio = 1.000, and dispersed and mixed in a media forced stirring mill. The medium was 0.05φZrO 2 , the bead filling rate was 85%, the peripheral speed was 4 m / s, and the residence time was 5 min.
比較例(プロセスB)であるNo.5〜7については、まず、BaCO3粉末とTiO2粉末を、Ba/Tiモル比=1.000となるように調合し、粉末重量に対して1%のポリアクリル酸塩系分散剤を添加して、純水中に固形分比率が30重量%となるように分散させ、攪拌機で30分間攪拌し、予備混合スラリーを得た。 No. which is a comparative example (process B). For 5 to 7, first, BaCO 3 powder and TiO 2 powder were prepared so that the Ba / Ti molar ratio = 1.000, and 1% polyacrylate dispersant was added to the powder weight. And it was made to disperse | distribute so that solid content ratio might be 30 weight% in pure water, and it stirred for 30 minutes with the stirrer, and obtained the pre-mixed slurry.
No.5では、得られた予備混合スラリーをメディア強制撹拌型ミルで粉砕、混合した。メディア強制撹拌型ミル条件はメディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速12m/s、滞留時間8minとした。 No. In No. 5, the obtained premixed slurry was pulverized and mixed in a media forced stirring mill. The media forced agitation mill conditions were media 0.05φZrO 2 , bead filling rate 85%, peripheral speed 12 m / s, and residence time 8 min.
No.6では、予備混合スラリーをメディア強制撹拌型ミルで粉砕、混合した。メディア強制撹拌型ミル条件はメディア0.05φZrO2、ビーズ充填率85%、周速6m/s、滞留時間8minとした。 No. In No. 6, the premixed slurry was pulverized and mixed in a media forced stirring mill. The media forced agitation mill conditions were media 0.05φZrO 2 , bead filling rate 85%, peripheral speed 6 m / s, and residence time 8 min.
No.7では、予備混合スラリーを高圧分散装置にて分散混合した。圧力245MPa、流量500ml/min、3パスで処理した。 No. In No. 7, the premixed slurry was dispersed and mixed with a high-pressure dispersing device. The treatment was performed at a pressure of 245 MPa, a flow rate of 500 ml / min, and 3 passes.
次に、上記No.1〜7の混合粉末100質量部に対して、焼結助剤としてガラス粉末を1質量部、バインダとしてポリビニルアルコールを3質量部添加して造粒を行い、この造粒した粉末をプレス成形機を用いて圧力100MPaにて直径12mmΦ、厚み2mmの成形体を形成した。 Next, the above No. 1 to 7 parts by weight of glass powder as a sintering aid and 3 parts by weight of polyvinyl alcohol as a binder are added to 100 parts by weight of the mixed powder to perform granulation. Was used to form a molded body having a diameter of 12 mmΦ and a thickness of 2 mm at a pressure of 100 MPa.
次に、この成形体を大気中、500℃、2時間の熱処理をして脱脂を行い、次に、還元雰囲気中、1100℃にて2時間の焼成を行い、さらに、大気中1000℃にて再酸化処理を行い、セラミック焼結体を得た。次に、得られたセラミック焼結体の上下表面にIn・Ga合金を塗布し、特性評価用資料とした。不純物量は混合粉末についてICP分析を行い求めた。上記得られた粉砕後の粉末および焼結後の結晶粒子の平均粒径は電子顕微鏡写真より20個の平均値として求めた。混合粉末における未反応のBaCO3量および格子定数c/aはX線回折パターンからリートベルト法により求めた。セラミック焼結体の比誘電率はLCRメータを用いて、1MHz、1v、1分間保持後の測定により求めた。表1に結果を示す。
表1の結果から明らかなように、No.1、3は、素原料粉末を各々粉砕処理した後に高圧分散装置にて混合して得られた本発明の試料を示している。混合後の不純物量が500ppm以下に抑えられていた。BaCO3残量が1%以下と少なく正方晶性c/aも1.007以上と高かった。いずれも粉砕後の平均粒径は95nm以下、焼結後の結晶粒径も150nm以下であった。また、結果として得られた焼結体の比誘電率は900以上を満たす特性が得られた。なお、No.2、4は参考例である。
As is apparent from the results in Table 1, No.
No.5〜7は、素原料粉末を混合した後に粉砕した本発明の範囲外の試料を示している。不純物量が500ppm以上と多く、BaCO3の未反応分が6%以上と多く、正方晶性c/aが1.002以下と低かった。粉砕後の平均粒径は110〜160nm、焼結後の結晶粒径も180〜250nmであった。このため、得られる焼結体の比誘電率は著しく低下していた。 No. 5-7 have shown the sample outside the range of this invention grind | pulverized after mixing raw material powder. The amount of impurities was as large as 500 ppm or more, the unreacted content of BaCO 3 was as large as 6% or more, and the tetragonal c / a was as low as 1.002 or less. The average particle size after pulverization was 110 to 160 nm, and the crystal particle size after sintering was 180 to 250 nm. For this reason, the relative dielectric constant of the obtained sintered body was significantly reduced.
A メディア強制撹拌型ミル
1 撹拌容器
3 スラリ導入口
5 スラリ排出口
7 主軸
9 ディスク
B メディアレス分散機
21 撹拌容器
23 スラリ導入口
25 スラリ排出口
27 主軸
29撹拌翼
A Media forced stirring mill 1
Claims (1)
高圧分散装置を用いて、それぞれの前記スラリを高圧のガスとともに相互に吹き付けて混合スラリを作製する混合工程と、
該混合スラリを乾燥させて作製した混合粉末を仮焼する仮焼工程と、
該仮焼工程にて作製された仮焼粉末を用いて成形体を形成する成形工程と、
該成形体を1150℃以下の温度で焼成する焼成工程と、
を具備することを特徴とするチタン酸バリウム焼結体の製法。 A raw material powder composed of any one compound of Ti oxide, carbonate compound and chloride, and a raw material powder composed of any compound selected from Ba oxide, carbonate compound and chloride, respectively. , Using a media forced stirring mill or a ball mill, pulverizing the raw material powder so that the average particle size is 100 nm or less, and producing each slurry,
Using a high pressure dispersion apparatus, a mixing step of preparing a mixed slurry by blowing one another each of the slurry with high pressure gas,
A calcining step of calcining the mixed powder produced by drying the mixed slurry;
A molding step of forming a molded body using the calcined powder produced in the calcining step;
A firing step of firing the molded body at a temperature of 1150 ° C. or lower;
The manufacturing method of the barium titanate sintered compact characterized by comprising.
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