JP2012211046A - Method for producing barium titanate powder, and method for producing electronic component using the barium titanate powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チタン酸バリウム粉末の製造方法、チタン酸バリウム粉末および電子部品の製造方法に関し、さらに詳しくは、粒度分布がシャープで結晶性および異方性が高く、粒子内空孔(欠陥)が無いもしくは非常に少ないペロブスカイト型酸化物ナノ粒子(誘電体粒子)に関する。 The present invention relates to a method for producing a barium titanate powder, a method for producing a barium titanate powder, and an electronic component. The present invention relates to perovskite-type oxide nanoparticles (dielectric particles) that are absent or very few.
固相法による酸化物粒子の合成技術は古くから開発されており、微粒子生成法としては化学的方法と物理的方法とに大別される。現在確立されている技術としては、化学的手法では晶析法が挙げられ、これは固相から新しい固相への相転移現象を利用するものである。物理的手法はビルトダウン法ともいい粉砕機で機械粉砕を繰り返し、粒子を微粉化する手法である。 The technology for synthesizing oxide particles by a solid phase method has been developed for a long time, and the fine particle production methods are roughly classified into chemical methods and physical methods. As a currently established technique, a chemical method includes a crystallization method, which utilizes a phase transition phenomenon from a solid phase to a new solid phase. The physical method is also called a built-down method, in which mechanical pulverization is repeated with a pulverizer to pulverize the particles.
しかしながら、一般的に晶析法では結晶性が良い粒子が合成できるとされているが、ナノ粒子径への対応や、粒度分布がシャープなものを合成するには不向きであり、現在の薄層多層化が進んでいる積層セラミックコンデンサ(Multi Layered. Ceramic Capacitor:MLCC)の分野で利用されるチタン酸バリウムに求められる粒子径、粒度分布を満足させるチタン酸バリウムの合成手法の主流にはなっていない。 However, although it is generally said that particles with good crystallinity can be synthesized by crystallization methods, it is not suitable for dealing with nanoparticle diameters or for synthesizing particles with a sharp particle size distribution. Barium titanate synthesis method that satisfies the particle size and particle size distribution required for barium titanate used in the field of multilayer ceramic capacitors (MLCC), which has been multilayered, has become the mainstream. Absent.
また、機械的粉砕で微粒子化する固相法は、粉砕によるコンタミの問題、基材のチッピングの問題、ナノ粒子径までの粉砕が困難、粒度分布をシャープに粉砕できる技術が確立できていない等のデメリットがあり、微粉のチタン酸バリウムを作製する手法として用いられていない。 In addition, the solid phase method to make fine particles by mechanical pulverization is a problem of contamination due to pulverization, a problem of chipping of the base material, difficulty in pulverization to the nanoparticle diameter, and a technology capable of sharply pulverizing the particle size distribution has not been established. It is not used as a method for producing fine powder of barium titanate.
また、固相反応以外には水熱合成法、シュウ酸塩法等がチタン酸バリウムの合成手法として用いられているが、水熱合成法では粒子内欠陥やポアの問題があり、MLCCの寿命特性を上げうるチタン酸バリウムの合成手法としては好ましくない。また、シュウ酸塩法は原料合成が液相法で、目的粉合成が固相法であり、粒子内欠陥やポアが比較的少なく、それぞれの利点を出してはいるが、粒度分布が悪い、結晶性が中庸といった状態であり、それぞれの欠点も出している。 In addition to solid-phase reactions, hydrothermal synthesis and oxalate methods are used as barium titanate synthesis methods. However, hydrothermal synthesis has problems of intraparticle defects and pores, and the life of MLCC It is not preferable as a method for synthesizing barium titanate that can improve the characteristics. In addition, the oxalate method is a liquid phase method for raw material synthesis and a target powder synthesis is a solid phase method, and there are relatively few defects and pores in the particles. The crystallinity is moderate, and each has its own drawbacks.
そのため、固相法の化学的手法で粒度分布がシャープでかつ、粒子径が40nm〜300nmのナノオーダーのものができれば、MLCC基材からの特性改善が見込まれ、様々なアプローチから固相法プロセスの改良が進められている。 Therefore, if the chemical size of the solid-phase method has a sharp particle size distribution and a nano-order particle size of 40 nm to 300 nm, improvement in characteristics from the MLCC substrate can be expected. Improvements are being made.
このような事情から、これらの課題を解決する為に、原料粉末である酸化チタンや炭酸バリウムの微粉を用いて仮焼きすることにより200nm程度のサブミクロンの粒子を得る方法や、原料粉末の配合と仮焼き条件(温度、雰囲気)を最適化することにより100nm程度の粒子を得るチタン酸バリウム粉末の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、2)。 Under these circumstances, in order to solve these problems, a method of obtaining submicron particles of about 200 nm by calcining using fine powders of titanium oxide and barium carbonate as raw powders, and blending of raw powders And a method for producing a barium titanate powder that obtains particles of about 100 nm by optimizing calcination conditions (temperature, atmosphere) (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、特許文献1、2に提案されているようなチタン酸バリウム粉末の製造方法では、固相法の化学的手法が抱える根本的な課題の解決法にはならず、粒度分布がシャープなものが作製できないといったことや、仮焼温度を下げて粒子径を小さくすると、結晶性や異方性が低下するといった不具合が発生し、固相法で行う利点が無くなってしまう。 However, the method for producing barium titanate powder as proposed in Patent Documents 1 and 2 does not solve the fundamental problem of the solid-phase chemical method, and has a sharp particle size distribution. However, if the calcination temperature is lowered and the particle size is reduced, problems such as decrease in crystallinity and anisotropy occur, and the advantage of the solid phase method is lost.
本発明では、上記問題点に鑑みてなされたものであって、固相法において粒子径を40nm〜300nmで制御でき、かつ粒度分布もシャープで、結晶性及び異方性が高く、粒子内空孔(欠陥)が無いもしくは非常に少なくし、Ba/Tiも制御できる、チタン酸バリウム粉末の製造方法、チタン酸バリウム粉末および電子部品の製造方法を提供すること目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems. In the solid phase method, the particle diameter can be controlled from 40 nm to 300 nm, the particle size distribution is sharp, the crystallinity and the anisotropy are high, and the inner space of the particle is empty. It is an object of the present invention to provide a method for producing a barium titanate powder, a method for producing a barium titanate powder, and an electronic component that have no or very few holes (defects) and can control Ba / Ti.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法は、チタン水溶液とバリウム塩粉末を出発原料として、この出発原料を混合し、ゲル化するゲル化工程と、このゲル化した混合物を乾燥する乾燥工程と、この乾燥粉を熱処理してチタン酸バリウム粒子を生成する熱処理工程と、この熱処理粉からチタン酸バリウム粒子を分離する分離工程と、を有することを特徴とする。本発明によれば、ナノオーダーの粒子径で粒度分布がシャープで、結晶性、異方性が高く、粒子内ポア(欠陥)が存在しないチタン酸バリウム粉末を製造することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the method for producing a barium titanate powder according to the present invention is a gelation method in which a titanium aqueous solution and a barium salt powder are used as starting materials, and the starting materials are mixed and gelled. A step of drying the gelled mixture, a heat treatment step of heat-treating the dry powder to produce barium titanate particles, and a separation step of separating the barium titanate particles from the heat-treated powder. It is characterized by that. According to the present invention, it is possible to produce a barium titanate powder having a nano-order particle size, a sharp particle size distribution, high crystallinity and anisotropy, and no intrapore (defect).
本発明においては、前記チタン水溶液は、水溶性チタン原料と酸性キレート剤の混合水溶液であることが好ましい。水溶性のTi原料を用い、さらにゲル化することによって、より均一な分散状態を乾燥段階まで維持することができる。また、酸性キレート剤を用いる事によって、水溶性チタン原料の析出を抑制し、バリウム塩粉末の混合時のチタン原料の加水分解を抑制することができる。 In the present invention, the aqueous titanium solution is preferably a mixed aqueous solution of a water-soluble titanium raw material and an acidic chelating agent. By using a water-soluble Ti raw material and further gelling, a more uniform dispersion state can be maintained until the drying stage. Moreover, precipitation of a water-soluble titanium raw material can be suppressed by using an acidic chelating agent, and hydrolysis of the titanium raw material at the time of mixing barium salt powder can be suppressed.
本発明においては、前記バリウム塩粉末は、チタン原料に対してモル比で3倍以上混合することが好ましい。混合時のBa/Ti比は粒子径及び粒度分布に対する効果がある。Ba/Ti比が低いと(1以上2以下)、仮焼き時の熱拡散長が長くなり、チタン原料が凝集し粒成長反応が進行しやすくなり粒子が大きくなると共に、粒度分布が悪くなる。Ba/Ti比が高いと、反応前に生成するバリウム化合物の障壁が大きくなり、粒成長反応が進行しにくくなり粒子径が小さくなると共に、粒度分布が良くなる。そのため、Ba/Ti比を3倍以上とすることで、混合時のチタン酸バリウム粉末の粒子径及び粒度分布を好適に保つこができる。 In the present invention, the barium salt powder is preferably mixed in a molar ratio of 3 times or more with respect to the titanium raw material. The Ba / Ti ratio during mixing has an effect on the particle size and particle size distribution. When the Ba / Ti ratio is low (1 or more and 2 or less), the thermal diffusion length at the time of calcining becomes long, the titanium raw material is aggregated, the grain growth reaction is likely to proceed, the particles are enlarged, and the particle size distribution is deteriorated. When the Ba / Ti ratio is high, the barrier of the barium compound generated before the reaction is increased, the grain growth reaction is difficult to proceed, the particle size is decreased, and the particle size distribution is improved. Therefore, the particle diameter and particle size distribution of the barium titanate powder at the time of mixing can be suitably maintained by setting the Ba / Ti ratio to 3 times or more.
本発明においては、前記混合水溶液は、バリウム塩粉末が飽和溶解度に達した飽和水溶液であることが好ましい。混合水溶液中のバリウムの濃度は、粒子径及び粒度分布に対する効果がある。バリウムの濃度が薄いと、ゲル中の水に溶解しているバリウムの量が少ないので、熱処理時の熱拡散長が長くなり、チタン原料が凝集し粒成長反応が進行しやすくなり粒子が大きくなると共に、粒度分布が悪くなる。バリウムの濃度が飽和状態であると、ゲル中の水に溶解しているバリウムの量が最大となるので、反応前に生成するバリウム化合物の障壁が大きくなり、粒成長反応が進行しにくくなり粒子径が小さくなると共に、粒度分布が最も良くなる。そのため、混合水溶液中のバリウムを飽和状態とすることで、混合時のチタン酸バリウム粉末の粒子径及び粒度分布を好適に保つこができる。 In the present invention, the mixed aqueous solution is preferably a saturated aqueous solution in which barium salt powder has reached saturation solubility. The concentration of barium in the mixed aqueous solution has an effect on the particle size and particle size distribution. If the concentration of barium is low, the amount of barium dissolved in the water in the gel is small, so the thermal diffusion length during heat treatment becomes long, the titanium raw material agglomerates, and the particle growth reaction tends to proceed, resulting in larger particles. At the same time, the particle size distribution becomes worse. When the barium concentration is saturated, the amount of barium dissolved in the water in the gel is maximized, which increases the barrier of the barium compound produced before the reaction, making it difficult for the grain growth reaction to proceed. As the diameter decreases, the particle size distribution is best. Therefore, the particle diameter and particle size distribution of the barium titanate powder at the time of mixing can be suitably maintained by making barium in the mixed aqueous solution saturated.
本発明においては、前記乾燥工程を経た乾燥粉は、バリウム塩粒子を主粒子とし、その中に1個以上のチタン酸化物が互いに接触せずに分散している状態であることが好ましい。乾燥工程によってバリウム塩粒子を主粒子とし、その中に1個以上のチタン酸化物が目的の大きさで、互いに接触せずに分散している状態を作り出す効果がある。バット乾燥のような方法では、ゲル中の水に溶解しているバリウムが、水分の蒸発とともに徐々に析出し、目的の状態の乾燥粉を得ることができなくなってしまうために好ましくない。バリウム塩粒子を主粒子とし、その中に1個以上のチタン酸化物の凝集体が目的の大きさで、互いに接触せずに分散している状態であることによって熱処理時のチタン酸バリウムのネッキングを抑えることができ、粒子径及び粒度分布を好適に保つことができる。 In the present invention, the dried powder that has undergone the drying step is preferably in a state in which barium salt particles are the main particles, and one or more titanium oxides are dispersed without contacting each other. By the drying process, barium salt particles are used as the main particles, and one or more titanium oxides are produced in a desired size and dispersed without contacting each other. A method such as vat drying is not preferable because barium dissolved in water in the gel gradually precipitates as the water evaporates, making it impossible to obtain the desired dry powder. Necking of barium titanate during heat treatment by using barium salt particles as the main particles, in which one or more aggregates of titanium oxide are dispersed in a desired size and not in contact with each other And the particle size and particle size distribution can be suitably maintained.
本発明においては、前記熱処理工程によって、バリウム塩が塩基性のバリウム化合物になることが好ましい。前記熱処理工程によって、バリウム塩が塩基性のバリウム化合物になることによって、容易に余剰バリウムを溶解させることができる。 In the present invention, it is preferable that the barium salt becomes a basic barium compound by the heat treatment step. By the heat treatment step, the barium salt becomes a basic barium compound, so that excess barium can be easily dissolved.
前記熱処理工程における熱処理温度が、500℃以上800℃未満であることが好ましい。反応温度を高くすると結晶性炭酸バリウムができる為、バリウム化合物の変態によって、チタン化合物が移動、ネッキングしやすくなると共に、バリウム化合物のネッキング抑制の障壁効果がなくなり、粒子径も大きくなる。仮焼温度としては500℃以上800℃未満が好ましい。 The heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 500 ° C. or higher and lower than 800 ° C. When the reaction temperature is increased, crystalline barium carbonate is formed. Therefore, the transformation of the barium compound facilitates the movement and necking of the titanium compound, and also eliminates the barrier effect of suppressing the necking of the barium compound and increases the particle size. The calcining temperature is preferably 500 ° C. or higher and lower than 800 ° C.
本発明においては、前記分離工程が、熱処理後の粉末と溶媒とを混合して、余剰分である未反応のバリウム化合物である塩基性バリウム塩を溶解し、熱処理後の熱処理粉から前記チタン酸バリウム粒子を分離する工程を有することが好ましい。この分離工程によって、好適に保たれた粒子径、粒度分布のチタン酸バリウムを得ることができる。 In the present invention, the separation step mixes the powder after heat treatment with a solvent, dissolves the basic barium salt, which is an unreacted barium compound as an excess, and forms the titanic acid from the heat treated powder after heat treatment. It is preferable to have a step of separating the barium particles. By this separation step, barium titanate having a suitably maintained particle size and particle size distribution can be obtained.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るチタン酸バリウム粉末は、上記のいずれかに記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法によって製造されたチタン酸バリウム粉末が、ペロブスカイト型結晶構造を有するチタン酸バリウム粒子の集合体であるチタン酸バリウム粉末であって、(100)面を主面として有し、前記ペロブスカイト型結晶構造におけるc軸の格子定数とa軸の格子定数との比を示すc/aが1.00以上であり、X線回折により観測される(111)ピークの半値幅が0.250以下であり、BET法による比表面積が3.3m2/g以上25m2/g以下であり、累積個数が10%となる粒子径をD10、累積個数が50%となる粒子径をD50および累積個数が90%となる粒子径をD90とした場合に、(D90−D10)/D50が2.0以下であることを特徴とする。本製造方法で得られたチタン酸バリウム粉末を用いることによって、高信頼性を有する薄層多層小型高容量の積層セラミックコンデンサを得ることができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the barium titanate powder according to the present invention is a perovskite type barium titanate powder produced by the method for producing a barium titanate powder described above. A barium titanate powder that is an aggregate of barium titanate particles having a crystal structure, having a (100) plane as a main surface, and a c-axis lattice constant and an a-axis lattice constant in the perovskite crystal structure, The c / a indicating the ratio is 1.00 or more, the half width of the (111) peak observed by X-ray diffraction is 0.250 or less, and the specific surface area by the BET method is 3.3 m 2 / g or more. and a 25 m 2 / g or less, the particle size of which cumulative number is 10% D10, the particle size of which cumulative number is 50% D50 and cumulative number has a D90 particle size at 90% The case, characterized in that it (D90-D10) / D50 of 2.0 or less. By using the barium titanate powder obtained by this manufacturing method, a thin-layer multilayer small-capacity multilayer ceramic capacitor having high reliability can be obtained.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電子部品の製造方法は、誘電体層と電極層とを有する電子部品を製造する方法であって、上記に記載のチタン酸バリウム粉末を含む焼成前誘電体層を形成する焼成前誘電体層形成工程と、前記焼成前誘電体層を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。これにより、誘電体層には、本発明に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法を用いて得られたチタン酸バリウム粉末を用いて作製されるため、高信頼性を有する薄層多層小型高容量の電子部品を得ることができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electronic component manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing an electronic component having a dielectric layer and an electrode layer, the titanic acid described above. It has a pre-firing dielectric layer forming step for forming a pre-firing dielectric layer containing barium powder, and a firing step for firing the pre-firing dielectric layer. As a result, the dielectric layer is produced using the barium titanate powder obtained by using the method for producing a barium titanate powder according to the present invention. An electronic component can be obtained.
本発明によれば、固相法において粒子径を40nm〜300nmで制御でき、かつ粒度分布もシャープで、結晶性及び異方性が高く、粒子内空孔(欠陥)が無いもしくは非常に少なくし、Ba/Tiも制御できるチタン酸バリウム粉末を得ることができる。 According to the present invention, in the solid phase method, the particle size can be controlled from 40 nm to 300 nm, the particle size distribution is sharp, the crystallinity and anisotropy are high, and there are no or very few vacancies (defects) in the particles. , Barium titanate powder capable of controlling Ba / Ti can be obtained.
以下、本発明の実施の形態(以下、実施形態という)及び実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための実施形態及び実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせても良いし、適宜選択して用いてもよい。 Hereinafter, embodiments (hereinafter referred to as embodiments) and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the embodiment and the Example for implementing the following invention. In addition, constituent elements in the following embodiments and examples include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments and examples may be appropriately combined or may be appropriately selected and used.
<チタン酸バリウム粉末>
本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末は、ペロブスカイト型結晶構造を有するチタン酸バリウム粒子の集合体であり、結晶構造中のAサイトをBaが占有し、BサイトをTiが占有している。本実施形態では、このAサイトを占有する原子とBサイトを占有する原子とのモル比を示すバリウム(Ba)/チタン(Ti)比が、好ましくは0.980以上1.010以下、より好ましくは0.990以上1.004以下の範囲にある。このBa/Ti比は、粉末の用途に応じて上記の範囲で調整されることが好ましい。本実施形態では、後述するチタン酸バリウム粉末の製造方法において、Ba/Ti比を調整することができる。
<Barium titanate powder>
The barium titanate powder according to the present embodiment is an aggregate of barium titanate particles having a perovskite crystal structure, and Ba occupies A site and Ti occupies B site in the crystal structure. In the present embodiment, the barium (Ba) / titanium (Ti) ratio indicating the molar ratio of the atoms occupying the A site and the atoms occupying the B site is preferably 0.980 to 1.010, more preferably Is in the range of 0.990 to 1.004. This Ba / Ti ratio is preferably adjusted in the above range depending on the application of the powder. In the present embodiment, the Ba / Ti ratio can be adjusted in the method for producing barium titanate powder described below.
また、上記ペロブスカイト型結晶構造は温度により変化し、キュリー点以下の常温においては正方晶系となり、キュリー点以上では立方晶系となる。立方晶系においては、各結晶軸(a軸、b軸、c軸)の格子定数は等しいが、正方晶系においては、一つの軸(c軸)の格子定数が、他の軸(a軸(=b軸))の格子定数よりも長くなっている。 The perovskite crystal structure changes with temperature, and becomes a tetragonal system at room temperature below the Curie point, and becomes a cubic system above the Curie point. In the cubic system, each crystal axis (a axis, b axis, c axis) has the same lattice constant, but in the tetragonal system, the lattice constant of one axis (c axis) is the other axis (a axis). (= B axis)) is longer than the lattice constant.
本実施形態では、チタン酸バリウムの粒子径を考慮すると、c軸の格子定数とa軸の格子定数との比を示すc/aが1.0045以上、好ましくは1.0070以上、より好ましくは1.0090以上である。このc/aはチタン酸バリウムの異方性の指標となり、高い誘電率が得られるという観点から、高い方が好ましい。 In the present embodiment, considering the particle diameter of barium titanate, c / a indicating the ratio of the c-axis lattice constant to the a-axis lattice constant is 1.0045 or more, preferably 1.0070 or more, more preferably 1.0090 or more. This c / a is an index of anisotropy of barium titanate, and is preferably higher from the viewpoint of obtaining a high dielectric constant.
なお、チタン酸バリウム粉末中の全てのチタン酸バリウム粒子のc/aが、上記の範囲を満足している必要はない。すなわち、例えばチタン酸バリウム粉末中に、正方晶系のチタン酸バリウム粒子と、立方晶系のチタン酸バリウム粒子とが共存していてもよく、チタン酸バリウム粉末全体として、c/aが上記の範囲にあればよい。 Note that the c / a of all barium titanate particles in the barium titanate powder need not satisfy the above range. That is, for example, tetragonal barium titanate particles and cubic barium titanate particles may coexist in the barium titanate powder. If it is in range.
本実施形態では、チタン酸バリウム粉末についてのX線回折により得られる(111)ピークの半値幅が0.25以下、好ましくは0より大きく0.200以下、さらに好ましくは0より大きく0.150以下である。この半値幅はチタン酸バリウムの結晶性の指標となり、粒成長の抑制や高い誘電率が得られるという観点から、小さい方が好ましい。 In this embodiment, the half width of the (111) peak obtained by X-ray diffraction for the barium titanate powder is 0.25 or less, preferably greater than 0 and less than 0.200, more preferably greater than 0 and less than 0.150. It is. The half width is an index of the crystallinity of barium titanate, and is preferably smaller from the viewpoint of suppressing grain growth and obtaining a high dielectric constant.
本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末は、BET法により測定される比表面積が3.3m2/g以上25m2/g以下である。粉末の比表面積と平均粒子径とは反比例の関係にあり、上記の比表面積を粉末の平均粒子径に換算すると、平均粒子径は40nm以上300nm以下であり、任意に調整することができる。 The barium titanate powder according to this embodiment has a specific surface area measured by the BET method of 3.3 m 2 / g to 25 m 2 / g. The specific surface area of powder and the average particle diameter are in inverse proportion, and when the above specific surface area is converted into the average particle diameter of powder, the average particle diameter is 40 nm or more and 300 nm or less, and can be arbitrarily adjusted.
また、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末において、累積個数が10%となる粒子径をD10、累積個数が50%となる粒子径をD50、累積個数が90%となる粒子径をD90とすると、(D90−D10)/D50が2.0以下、好ましくは1.8以下、より好ましくは1.5以下である。この(D90−D10)/D50は、D50を基準とした粒子径のバラツキを示しており、粒度分布がブロードであるかシャープであるかの指標となる。本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末は、D90とD10との差が小さく、シャープな粒度分布を有している。 Further, in the barium titanate powder according to the present embodiment, the particle diameter at which the cumulative number is 10% is D10, the particle diameter at which the cumulative number is 50% is D50, and the particle diameter at which the cumulative number is 90% is D90. , (D90-D10) / D50 is 2.0 or less, preferably 1.8 or less, more preferably 1.5 or less. This (D90-D10) / D50 shows the variation of the particle diameter with reference to D50, and is an indicator of whether the particle size distribution is broad or sharp. The barium titanate powder according to this embodiment has a small difference between D90 and D10 and a sharp particle size distribution.
なお、粒子径を測定する方法としては特に制限されないが、本実施形態では、電界放射型走査電子顕微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope;FE−SEM)や透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope;TEM)などにより各粒子の粒子径を測定することが好ましい。 In addition, although it does not restrict | limit in particular as a method of measuring particle diameter, In this embodiment, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), a transmission electron microscope (TEM), etc. It is preferable to measure the particle diameter of each particle.
以上より、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末は、結晶性および異方性が高く、ナノメートルオーダーの粒子径を持ち、シャープな粒度分布を有すると共に、粒子内空孔(欠陥)を低減し、Ba/Tiの制御された粉末である。 From the above, the barium titanate powder according to the present embodiment has high crystallinity and anisotropy, has a particle size on the order of nanometers, has a sharp particle size distribution, and reduces pores (defects) in the particles. , Ba / Ti controlled powder.
このような特性を有するチタン酸バリウム粉末を原料として用いることで、例えば積層型の電子部品の誘電体層を薄層化した場合であっても、チタン酸バリウム粒子を層間に複数配置させることができ、高温負荷寿命など十分な信頼性を確保しつつ、高い比誘電率を有するセラミック電子部品を提供することができる。 By using barium titanate powder having such characteristics as a raw material, for example, even when the dielectric layer of a multilayer electronic component is thinned, a plurality of barium titanate particles can be arranged between the layers. It is possible to provide a ceramic electronic component having a high relative dielectric constant while ensuring sufficient reliability such as a high temperature load life.
<チタン酸バリウム粉末の製造方法>
次に、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法の一例について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法の一例を示すフローチャートである。
<Method for producing barium titanate powder>
Next, an example of a method for producing the barium titanate powder according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing a barium titanate powder according to the present embodiment.
出発原料として、図1に示すように、チタン水溶液とキレート剤水溶液とBa塩とを準備する(原料準備工程:ステップS11)。本実施形態では、Ba塩としてBa塩粉末を用いる。 As shown in FIG. 1, a titanium aqueous solution, a chelating agent aqueous solution, and a Ba salt are prepared as starting materials (raw material preparation step: step S11). In this embodiment, Ba salt powder is used as the Ba salt.
チタン水溶液中のTi原料としては、水溶性のTi原料を用いる。水溶性のTi原料としては、塩化チタン溶液、塩化チタン水溶液、ペルオキシチタン酸水溶液が好ましいが、本実施形態においては、塩化チタン水溶液を用いる。本水溶液中のTi濃度は特に制限されないが、取り扱いの観点から、好ましくは10質量%以上20質量%以下である。濃度を低くしすぎるとチタン水溶液が不安定で、水酸化物の析出が発生するので好ましくない。 As the Ti raw material in the titanium aqueous solution, a water-soluble Ti raw material is used. The water-soluble Ti raw material is preferably a titanium chloride solution, a titanium chloride aqueous solution, or a peroxytitanic acid aqueous solution, but in this embodiment, a titanium chloride aqueous solution is used. The Ti concentration in the aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less from the viewpoint of handling. If the concentration is too low, the aqueous titanium solution is unstable, and hydroxide precipitates.
Ba原料には水溶性バリウム塩を用いる。Ba塩としては、水溶性であれば特に制限されない。具体的には、塩化バリウム、硝酸バリウム、ギ酸バリウム、酢酸バリウム、乳酸バリウム、過塩素酸バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、シュウ酸バリウム、塩素酸バリウム、ヨウ素酸バリウム、ヨウ化バリウム、臭化バリウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。また、これらは組み合わせて用いてもよい。取り扱いの容易さや水への溶解性などの観点から、炭酸バリウム、塩化バリウム、硝酸バリウム、酢酸バリウムがより好ましい。本実施形態では、酢酸バリウムを用いる。 A water-soluble barium salt is used as the Ba raw material. The Ba salt is not particularly limited as long as it is water-soluble. Specifically, barium chloride, barium nitrate, barium formate, barium acetate, barium lactate, barium perchlorate, barium fluoride, barium hydroxide, barium oxalate, barium chlorate, barium iodate, barium iodide, odor Barium fluoride, barium carbonate and the like. These may be used in combination. From the viewpoint of ease of handling and solubility in water, barium carbonate, barium chloride, barium nitrate, and barium acetate are more preferable. In this embodiment, barium acetate is used.
混合水溶液中のBa塩の濃度は、飽和水溶液状態にした。これは飽和状態にすることによって単位体積あたりのBaイオンの存在量を最大にして混合物中のTiの凝集を防ぐことを目的としている。 The concentration of the Ba salt in the mixed aqueous solution was a saturated aqueous solution. The purpose of this is to maximize the abundance of Ba ions per unit volume by being saturated, and prevent aggregation of Ti in the mixture.
キレート剤は水溶性Ti原料を安定化させるために用いられる。キレート剤としては、酸性キレート剤である必要があり、水溶液が酸性であるものであれば特に制限されない。酸性キレート剤を用いることによって、水溶性のTi原料の析出を抑制し、Ba塩水溶液の混合時のTi原料の加水分解を抑制することができる。アルカリ性のキレート剤を用いると、混合時にTiの水酸化物が析出してしまう為に用いることができない。カルボン酸系のキレート剤として、具体的には、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸などが挙げられる。本実施形態ではクエン酸を用いた。 The chelating agent is used to stabilize the water-soluble Ti raw material. The chelating agent needs to be an acidic chelating agent and is not particularly limited as long as the aqueous solution is acidic. By using an acidic chelating agent, precipitation of a water-soluble Ti raw material can be suppressed, and hydrolysis of the Ti raw material during mixing of the Ba salt aqueous solution can be suppressed. If an alkaline chelating agent is used, it cannot be used because Ti hydroxide precipitates during mixing. Specific examples of the carboxylic acid-based chelating agent include tartaric acid, malic acid, citric acid, and gluconic acid. In this embodiment, citric acid was used.
キレート剤水溶液の濃度はその水溶液の溶解度以下であれば特に制限されない。今回は50質量%のクエン酸水溶液を作製し用いた。 The concentration of the chelating agent aqueous solution is not particularly limited as long as it is not higher than the solubility of the aqueous solution. This time, a 50% by mass aqueous citric acid solution was prepared and used.
次に、図1のフローチャートに示すように、上記で準備した塩化チタン水溶液とクエン酸水溶液を混合し、チタン/クエン酸水溶液を作製する(混合水溶液作製工程:ステップS12)。 Next, as shown in the flowchart of FIG. 1, the titanium chloride aqueous solution and the citric acid aqueous solution prepared above are mixed to produce a titanium / citric acid aqueous solution (mixed aqueous solution production step: step S12).
この水溶液を強撹拌しながら、そこへ酢酸バリウム粉末を混合し、ゲル化する(ゲル化工程:ステップS13)。図2は、Ba/Tiゲルの状態を模式的に示す図である。図2に示すように、水11中には、多数のバリウムイオン12とチタン化合物13とクエン酸14とが点在(分散)し、チタン化合物13とクエン酸14とは、水素結合(図2中、破線部分)で連結されている。水溶性のTi原料を用い、さらにゲル化することによって、より均一な分散状態を乾燥段階まで維持することができる。 While this aqueous solution is vigorously stirred, the barium acetate powder is mixed therein and gelled (gelation step: step S13). FIG. 2 is a diagram schematically showing the state of the Ba / Ti gel. As shown in FIG. 2, a large number of barium ions 12, a titanium compound 13, and citric acid 14 are scattered (dispersed) in the water 11, and the titanium compound 13 and the citric acid 14 are hydrogen bonded (FIG. 2). Middle, broken line part). By using a water-soluble Ti raw material and further gelling, a more uniform dispersion state can be maintained until the drying stage.
混合初期段階は水溶液であるチタン/クエン酸/バリウム水溶液も、滴下中期になりpHが上がってくると、Tiが水酸化物になって析出してくる。この水酸化物ゲルは水分を大量に含むために、大量のバリウムイオンを内包している。 The titanium / citric acid / barium aqueous solution, which is an aqueous solution at the initial stage of mixing, also precipitates as Ti becomes a hydroxide when the pH increases in the middle of dropping. Since this hydroxide gel contains a large amount of moisture, it contains a large amount of barium ions.
バリウム塩粉末の混合速度は特に制限されないが、本実施形態においては、全量を15分以上45分以下の間、供給することが好ましい。 The mixing speed of the barium salt powder is not particularly limited, but in the present embodiment, the total amount is preferably supplied for 15 minutes to 45 minutes.
チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)中のBaとTiとの混合比(Ba/Ti比)は好ましくは3以上10以下、より好ましくは3以上5以下である。すなわち、混合時のBa/Ti比は粒子径及び粒度分布に対する効果がある。Ba/Ti比が低いと(例えば、1以上2以下)と、仮焼き時の熱拡散長が長くなり、チタン原料が凝集し粒成長反応が進行しやすくなり粒子が大きくなると共に、粒度分布が悪くなる。また、Ba/Ti比が高い(例えば、5よりも大きい)と、反応前に生成するバリウム化合物の障壁が大きくなる。そこで、Ba/Ti比を上記範囲内とすることで、BaがTiよりも過剰に存在している状態でチタン水溶液からのチタン水酸化物を析出させる。これにより、熱拡散長が短くなり、粒子同士の融合がおこりにくくなり、粒度分布が良くなる。このようにすることで、チタン水酸化物ゲル中に大量のバリウムイオンを内包させ、また、水中にも大量のバリウムイオンが存在することで、後述する乾燥工程において、混合液の液体成分(分散媒および溶媒)が除去されると、Ba塩粒子中に、酸化チタン粒子が分散され、かつ酸化チタン粒子同士が接触していない状態の混合物を得ることができる。 The mixing ratio (Ba / Ti ratio) of Ba and Ti in the titanium / citric acid / barium slurry (gel) is preferably 3 or more and 10 or less, more preferably 3 or more and 5 or less. That is, the Ba / Ti ratio at the time of mixing has an effect on the particle size and particle size distribution. When the Ba / Ti ratio is low (for example, 1 or more and 2 or less), the thermal diffusion length at the time of calcining becomes long, the titanium raw material aggregates, the grain growth reaction easily proceeds, the particles become large, and the particle size distribution becomes large. Deteriorate. Further, when the Ba / Ti ratio is high (for example, larger than 5), the barrier of the barium compound generated before the reaction becomes large. Therefore, by setting the Ba / Ti ratio within the above range, titanium hydroxide from the titanium aqueous solution is precipitated in a state where Ba is present in excess of Ti. This shortens the thermal diffusion length, makes it difficult for the particles to fuse with each other, and improves the particle size distribution. By doing so, a large amount of barium ions are included in the titanium hydroxide gel, and a large amount of barium ions are also present in water, so that in the drying step described later, When the medium and the solvent are removed, it is possible to obtain a mixture in which the titanium oxide particles are dispersed in the Ba salt particles and the titanium oxide particles are not in contact with each other.
Ba/Ti比が、例えば、1以上2未満と小さすぎると、析出したチタン水酸化物に内包されるバリウムイオン量が少なくなるばかりか、水中に溶けているバリウムイオン量も少なくなり、乾燥後の混合物中の酸化チタン粒子間の距離が短くなり、後述する熱処理工程において生成するチタン酸バリウムのネッキングが生じやすい傾向にある。また、Ba/Ti比が大きすぎると、チタン濃度が薄くなり生産性が低下する。また洗浄時のコストが高くなり、大きなデメリットになる。 If the Ba / Ti ratio is too small, for example, 1 or more and less than 2, not only will the amount of barium ions contained in the precipitated titanium hydroxide be reduced, but also the amount of barium ions dissolved in water will be reduced, and after drying. The distance between titanium oxide particles in this mixture tends to be short, and necking of barium titanate produced in the heat treatment step described later tends to occur. On the other hand, if the Ba / Ti ratio is too large, the titanium concentration becomes thin and the productivity is lowered. Moreover, the cost at the time of a washing | cleaning becomes a big demerit.
また、複数のチタン酸化物粒子と複数のバリウム塩粒子とを含む混合物には、1個のバリウム塩粒子中に1個以上のチタン酸化物粒子が点在(分散)している。本実施形態では、塩化チタン水溶液とクエン酸水溶液とを混合した混合水溶液に酢酸バリウム粉末を混合してゲル化し、混合物であるチタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)を作製しているが、本実施形態においては、混合物を作製する方法は、特にこれに限定されるものではなく、他の方法により複数のチタン酸化物粒子と複数のバリウム塩粒子とを含む混合物を作製するようにしてもよい。 Further, in a mixture containing a plurality of titanium oxide particles and a plurality of barium salt particles, one or more titanium oxide particles are scattered (dispersed) in one barium salt particle. In this embodiment, barium acetate powder is mixed with an aqueous solution obtained by mixing an aqueous solution of titanium chloride and an aqueous solution of citric acid and gelled to produce a mixture titanium / citric acid / barium slurry (gel). In the embodiment, the method for producing the mixture is not particularly limited to this, and a mixture containing a plurality of titanium oxide particles and a plurality of barium salt particles may be produced by another method. .
バリウム塩粉末の混合終了後、3時間程度撹拌し、チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)のpHを調整した(pH調整工程:ステップS14)。この撹拌時間は特に制限されないが、pHの安定化(ゲルの安定化)を図る観点から、1時間以上5時間以下行うことが好ましい。 After the mixing of the barium salt powder, the mixture was stirred for about 3 hours to adjust the pH of the titanium / citric acid / barium slurry (gel) (pH adjustment step: step S14). Although the stirring time is not particularly limited, it is preferably performed for 1 hour or more and 5 hours or less from the viewpoint of stabilization of pH (gel stabilization).
チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)のpHは目的の粒子径によって調整する。チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)のpHは、例えば、2以上5以下の間で制御することが好ましく、より好ましくは2以上4以下である。Ba/Tiの仕込み比によって、所望のpHにならない場合は塩酸、酢酸または酸性のキレート剤でチタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)のpHを調整することができる。本実施形態においては、塩酸を用いることが好ましい。このスラリーのpHによってバリウム塩粉末混合中期に発生するチタン水酸化物のゲル状態を制御でき、目的粉末の粒子径を制御することができる。すなわち、バリウム/チタンスラリー(ゲル)のpHはバリウム添加中に発生するチタンの核粒子の大きさを制御する因子であり、このpHの制御は所望の粒子径の誘電体粒子を得る為のパラメーターである。 The pH of the titanium / citric acid / barium slurry (gel) is adjusted according to the target particle size. The pH of the titanium / citric acid / barium slurry (gel) is preferably controlled between 2 and 5, for example, and more preferably 2 and 4 or less. If the desired pH is not reached, the pH of the titanium / citric acid / barium slurry (gel) can be adjusted with hydrochloric acid, acetic acid or an acidic chelating agent, depending on the ratio of Ba / Ti. In this embodiment, it is preferable to use hydrochloric acid. The gel state of titanium hydroxide generated in the middle stage of barium salt powder mixing can be controlled by the pH of the slurry, and the particle size of the target powder can be controlled. That is, the pH of the barium / titanium slurry (gel) is a factor that controls the size of titanium core particles generated during the addition of barium, and this pH control is a parameter for obtaining dielectric particles having a desired particle size. It is.
次に、チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)から液体成分を除去し、乾燥する(乾燥工程:ステップS15)。液体成分を除去して乾燥する方法は均一にする必要があり、液体成分を除去して乾燥する方法としては、バリウムイオンを内包したチタン水酸化物ゲル、およびバリウムイオンから液体成分を均一に(急速に)除去できる方法であれば特に制限されず、たとえばスプレードライ、スラリードライ、フリーズドライ、噴霧熱分解装置などでの乾燥方法を用いることが可能である。乾燥工程は均一乾燥が目的であるため、瞬間乾燥が好ましい。ゆっくりした乾燥では、Ba塩の晶析が徐々に生じるため、均一なTi−Ba乾燥粉ができない。スプレードライヤーやスラリードライヤーが好適に用いることができる。また、仮焼も同時に行える噴霧熱分解装置やフリーズドライヤーも好適に用いることができる。また、コンタミレスの観点からスプレードライヤー、噴霧熱分解装置、フリーズドライヤーが好適である。フリーズドライヤーは瞬間凍結ができない溶液に用いることは好ましくない。よって、スプレードライヤーや噴霧熱分解装置を用いて乾燥させることが好ましい。 Next, the liquid component is removed from the titanium / citric acid / barium slurry (gel) and dried (drying step: step S15). The method of removing the liquid component and drying needs to be uniform, and the method of removing and drying the liquid component includes a titanium hydroxide gel containing barium ions and a uniform liquid component from barium ions ( The method is not particularly limited as long as it can be removed rapidly, and for example, a drying method using spray drying, slurry drying, freeze drying, spray pyrolysis apparatus, or the like can be used. Since the purpose of the drying process is uniform drying, instantaneous drying is preferred. With slow drying, crystallization of the Ba salt occurs gradually, so that uniform Ti—Ba dry powder cannot be obtained. A spray dryer or a slurry dryer can be preferably used. Further, a spray pyrolysis apparatus and a freeze dryer that can perform calcination at the same time can also be suitably used. Moreover, a spray dryer, a spray pyrolysis apparatus, and a freeze dryer are suitable from the viewpoint of contamination-free. Freeze dryers are not preferred for use in solutions that cannot be flash frozen. Therefore, it is preferable to dry using a spray dryer or a spray pyrolysis apparatus.
本実施形態では、スプレードライにより乾燥させる。スプレードライを行うことにより、スラリー(ゲル)中の液体成分が瞬間的に均一に除去され、所定の径を有する粒子が得られる。このとき、チタン水酸化物ゲルに内包されたバリウムイオンは、その状態を維持したまま乾燥され、バリウムイオンはBa塩の形態となり、また、水中に溶けているバリウムイオンもBa塩の形態となり乾燥粒子を形成する。チタン水酸化物ゲルは乾燥工程(ステップS15)によって酸化チタンとなり、内包していたバリウムイオンが変化したBa塩によって乾燥粒子内により強く固定される。その結果、図3に示すように、Ba塩粒子15と酸化チタン粒子16とを含む乾燥粉(混合物)17が得られる。この乾燥粉(混合物)17には、Ba塩粒子15中に多数の酸化チタン粒子16が点在(分散)している。このスプレードライにより得られる乾燥粉17においては、酸化チタン粒子16の周囲はBa塩粒子15が付着しており、しかも、各酸化チタン粒子16は互いに接触していない状態である。 In this embodiment, it is dried by spray drying. By performing spray drying, the liquid component in the slurry (gel) is instantaneously and uniformly removed, and particles having a predetermined diameter are obtained. At this time, the barium ions encapsulated in the titanium hydroxide gel are dried while maintaining the state, the barium ions are in the form of Ba salts, and the barium ions dissolved in the water are also in the form of Ba salts and are dried. Form particles. The titanium hydroxide gel becomes titanium oxide by the drying process (step S15), and is more strongly fixed in the dry particles by the Ba salt in which the barium ions contained therein are changed. As a result, as shown in FIG. 3, dry powder (mixture) 17 containing Ba salt particles 15 and titanium oxide particles 16 is obtained. In this dry powder (mixture) 17, a large number of titanium oxide particles 16 are scattered (dispersed) in Ba salt particles 15. In the dry powder 17 obtained by spray drying, Ba salt particles 15 are attached around the titanium oxide particles 16, and the titanium oxide particles 16 are not in contact with each other.
乾燥粉17の粒子径は、本実施形態では、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以上30μm以下である。 In this embodiment, the particle diameter of the dry powder 17 is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or more and 30 μm or less.
次に、図1のフローチャートに示すように、得られた乾燥粉を熱処理する(熱処理工程:ステップS16)。この熱処理工程(ステップS16)では、図3に示すように、まず、Ba塩粒子15から酸化バリウム(一部炭酸バリウム)が生じる反応が起こり、続いて、生成した酸化バリウム(一部炭酸バリウム)と酸化チタン粒子16との固相反応が生じチタン酸バリウム(BaTiO3)が生成する。 Next, as shown in the flowchart of FIG. 1, the obtained dry powder is heat-treated (heat treatment step: step S16). In this heat treatment step (step S16), as shown in FIG. 3, first, a reaction occurs in which barium oxide (partial barium carbonate) is generated from the Ba salt particles 15, and then the generated barium oxide (partial barium carbonate) is produced. A solid phase reaction occurs between the titanium oxide particles 16 and barium titanate (BaTiO 3 ).
ここで、上記で得られた乾燥粉17は、図3に示すように、粒子径がそろった酸化チタン粒子16がBa塩粒子15中に点在している状態となっている。したがって、酸化チタン粒子16と、生成した酸化バリウム(一部炭酸バリウム)とは面で接触することになり、乾燥粉17を熱処理すると、酸化チタン粒子16とBa塩粒子15との固相反応が全方位的に進行し、図4に示すように、熱処理粉18内には、チタン酸バリウム(BaTiO3)粒子19が生成する。しかも、チタン酸バリウム粒子19が生成しても、チタン酸バリウム粒子19間には酸化バリウム(一部炭酸バリウム)20が障壁として存在しているため、チタン酸バリウム粒子19同士が接触することはない。その結果、チタン酸バリウム粒子19の結合が抑制されるため、粒子径が小さい状態で維持されたチタン酸バリウム粒子19が得られる。 Here, as shown in FIG. 3, the dried powder 17 obtained above is in a state where titanium oxide particles 16 having a uniform particle diameter are scattered in the Ba salt particles 15. Accordingly, the titanium oxide particles 16 and the generated barium oxide (partially barium carbonate) come into contact with each other. When the dry powder 17 is heat-treated, the solid phase reaction between the titanium oxide particles 16 and the Ba salt particles 15 occurs. As shown in FIG. 4, barium titanate (BaTiO 3 ) particles 19 are generated in the heat-treated powder 18. Moreover, even if the barium titanate particles 19 are generated, the barium titanate particles 19 are in contact with each other because the barium oxide (partially barium carbonate) 20 exists between the barium titanate particles 19 as a barrier. Absent. As a result, since the binding of the barium titanate particles 19 is suppressed, the barium titanate particles 19 maintained in a state where the particle diameter is small are obtained.
また、乾燥後の混合物中に、酸化チタン(TiO2)粒子16以外のチタン酸化物粒子が存在している場合には、上記の熱処理工程において、チタン酸化物から二酸化チタンが生成する反応が起こる。 In addition, when titanium oxide particles other than titanium oxide (TiO 2 ) particles 16 are present in the mixture after drying, a reaction for generating titanium dioxide from titanium oxide occurs in the heat treatment step. .
熱処理工程(ステップS16)における熱処理温度(仮焼温度)は、好ましくは500℃以上800℃以下、より好ましくは650℃以上750℃以下であり、固相反応時の通常の熱処理温度よりも低くしている。本実施形態では、上述したように、固相反応が全方位的に進行し、しかも酸化チタン粒子の状態が不安定な為、熱処理温度を通常よりも低くしても十分かつ速やかに固相反応を進行させることができる。熱処理(仮焼)によって、Ba塩が酸化バリウムになり、また一部炭酸バリウムになり、チタニウム塩が酸化物になり、さらにTiとBaが反応してチタン酸バリウムになる。反応温度と雰囲気、仕込みのBa/Ti比によって、粒子径および粒度分布を制御することができる。 The heat treatment temperature (calcination temperature) in the heat treatment step (step S16) is preferably 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, more preferably 650 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, which is lower than the normal heat treatment temperature during the solid phase reaction. ing. In the present embodiment, as described above, the solid phase reaction proceeds in all directions, and the state of the titanium oxide particles is unstable. Therefore, even if the heat treatment temperature is lower than usual, the solid phase reaction is sufficiently and quickly performed. Can be advanced. By heat treatment (calcination), the Ba salt becomes barium oxide, partially becomes barium carbonate, the titanium salt becomes an oxide, and Ti and Ba react to become barium titanate. The particle size and particle size distribution can be controlled by the reaction temperature, atmosphere, and charged Ba / Ti ratio.
熱処理温度(反応温度)が低すぎると、酸化チタンと酸化バリウム(一部炭酸バリウム)との固相反応が十分に進行せず、ペロブスカイト型チタン酸バリウムが十分に生成しない傾向にある。逆に、熱処理温度(反応温度)が高すぎると、Ba2TiO4のようなペロブスカイト構造以外の異相が発生してしまう。また、雰囲気の制御によって高温側での異相の発生を抑制することができるが、酸化バリウムが、完全に炭酸バリウムに変化し、その結晶化時のバリウム化合物の形状の変化により、酸化チタンまたは生成したペロブスカイト型チタン酸バリウムが移動、凝集しやすくなると共に、余剰Baの障壁効果が弱くなり、ネッキング粒子ができやすく、粒子径も大きくなり、目的の粒子径を得ることができない。 When the heat treatment temperature (reaction temperature) is too low, the solid phase reaction between titanium oxide and barium oxide (partially barium carbonate) does not proceed sufficiently, and perovskite-type barium titanate tends not to be generated sufficiently. On the other hand, if the heat treatment temperature (reaction temperature) is too high, a different phase other than the perovskite structure such as Ba 2 TiO 4 is generated. In addition, it is possible to suppress the generation of a heterogeneous phase on the high temperature side by controlling the atmosphere, but the barium oxide completely changes to barium carbonate, and the shape of the barium compound at the time of crystallization changes the titanium oxide or formation. The perovskite-type barium titanate easily moves and aggregates, the barrier effect of excess Ba is weakened, necking particles are easily formed, the particle diameter is increased, and the target particle diameter cannot be obtained.
また、雰囲気によって仮焼温度プロットに対するカーボン残量が異なり、粒成長抑制効果やペロブスカイト相でない異相の発生を抑制する効果がある。 In addition, the carbon remaining amount with respect to the calcining temperature plot differs depending on the atmosphere, and there is an effect of suppressing grain growth and suppressing the generation of a different phase that is not a perovskite phase.
熱処理工程(ステップS16)におけるその他の条件は、例えば以下のようにすればよい。昇温速度に特に指定はないが、例えばΔ300℃/時間で、熱処理温度での保持時間は好ましくは1時間以上9時間以下である。雰囲気は大気中、水蒸気、脱炭酸空気または減圧雰囲気とすることが挙げられる。 Other conditions in the heat treatment step (step S16) may be as follows, for example. Although there is no specific designation for the rate of temperature increase, for example, Δ300 ° C./hour, and the holding time at the heat treatment temperature is preferably 1 hour or more and 9 hours or less. The atmosphere may be air, water vapor, decarboxylated air, or a reduced pressure atmosphere.
熱処理後には、図4に示すように、酸化バリウム粒子(一部炭酸バリウムを含む)20中にチタン酸バリウム粒子19が点在している熱処理粉18が得られる。 After the heat treatment, as shown in FIG. 4, heat-treated powder 18 in which barium titanate particles 19 are scattered in barium oxide particles (partially including barium carbonate) 20 is obtained.
次に、熱処理後の熱処理粉18の余剰Baとして、酸化バリウム(一部炭酸バリウム)20を溶解し、熱処理後の熱処理粉18からチタン酸バリウム粒子19を分離する(溶解工程:ステップS17)。分離する方法としては、特に制限されず、物理的な方法であってもよいし、化学的な方法であってもよい。本実施形態では、熱処理後の混合物に溶解液を添加して、チタン酸バリウム粒子を分離する。 Next, barium oxide (partially barium carbonate) 20 is dissolved as the excess Ba of the heat-treated powder 18 after the heat treatment, and the barium titanate particles 19 are separated from the heat-treated powder 18 after the heat treatment (dissolution process: step S17). The separation method is not particularly limited, and may be a physical method or a chemical method. In this embodiment, a solution is added to the mixture after heat treatment to separate the barium titanate particles.
具体的には、酸化バリウム(一部炭酸バリウム)は酸に溶解しやすく、チタン酸バリウムは酸に溶解しにくいため、熱処理後の熱処理粉18に、溶解液として、酸を添加することで、バリウム化合物のみが溶解し、チタン酸バリウム粒子19が得られることになる。 Specifically, since barium oxide (partially barium carbonate) is easily dissolved in acid and barium titanate is difficult to dissolve in acid, by adding acid as a solution to the heat-treated powder 18 after heat treatment, Only the barium compound is dissolved, and the barium titanate particles 19 are obtained.
本実施形態における、溶解工程(ステップS17)は、熱処理粉18をイオン交換水に懸濁させ強撹拌しているものに、pHを測定しながら酸を滴下する。余剰バリウムが溶解している段階では、酸を滴下しても、即座に中性領域のpHになるが、余剰バリウムが溶解すると、pHが4から5の弱酸領域で飽和する。その時点を洗浄の終点として規定した。pHが飽和した段階で24時間撹拌し、pHの変化が無いことを確認した。撹拌時間は特に制限されないが3時間以上24時間以下が好ましい。 In the dissolution step (step S17) in the present embodiment, acid is added dropwise to the heat-treated powder 18 suspended in ion-exchanged water and vigorously stirred while measuring the pH. At the stage where the excess barium is dissolved, even if the acid is added dropwise, the pH immediately becomes neutral, but when the excess barium is dissolved, the pH is saturated in the weak acid range of 4 to 5. The time point was defined as the end point of washing. It stirred for 24 hours in the stage where pH was saturated, and it confirmed that there was no change of pH. The stirring time is not particularly limited, but is preferably 3 hours or more and 24 hours or less.
溶解に用いる酸としては、特に制限されないが、例えば、塩酸、硝酸、酢酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸、ギ酸、弗酸などが好ましい。なかでも、Baの再利用の観点から、酢酸を用いることが好ましい。本実施形態では酢酸を用いる。 The acid used for dissolution is not particularly limited, but for example, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, citric acid, tartaric acid, gluconic acid, malic acid, formic acid, hydrofluoric acid and the like are preferable. Among these, it is preferable to use acetic acid from the viewpoint of reusing Ba. In this embodiment, acetic acid is used.
酸洗浄の効果によって、仮焼時のネッキングを防いでいた余剰のBa化合物を取り除くことができ、粒度分布のシャープなナノ粒子を得ることができる。 Due to the effect of the acid washing, it is possible to remove excess Ba compound that has prevented necking during calcination, and it is possible to obtain nanoparticles having a sharp particle size distribution.
余剰Baの溶解の制御はpHで行い、仮焼粉スラリーを強撹拌しながら、酸を滴下する。洗浄工程の終了の目安は、スラリーのpHが5から5.5で変化が無くなった段階であり、強酸側へpHを持っていくことは、誘電体粒子表面のBaも溶解させてしまうので好ましくない。また、溶解を効率的に行う為にボールミルで解砕を行いながら酸洗浄を行うこともできる。 Control of dissolution of excess Ba is performed at pH, and acid is dropped while vigorously stirring the calcined powder slurry. The standard for the end of the washing step is the stage where the pH of the slurry is no longer changed from 5 to 5.5, and it is preferable to bring the pH to the strong acid side because it also dissolves Ba on the surface of the dielectric particles. Absent. Moreover, in order to perform melt | dissolution efficiently, acid washing | cleaning can also be performed, crushing with a ball mill.
本実施形態においては、チタン酸バリウムのBa/Ti比が小さくなりすぎないように酸化バリウム(一部炭酸バリウム)20を溶解しているが、熱処理粉18の比表面積や酸溶解の条件を制御することにより、Ba/Ti比の範囲を調整することができる。 In this embodiment, barium oxide (partially barium carbonate) 20 is dissolved so that the Ba / Ti ratio of barium titanate does not become too small, but the specific surface area of heat-treated powder 18 and the conditions for acid dissolution are controlled. By doing so, the range of the Ba / Ti ratio can be adjusted.
上記のように洗浄して得られるスラリーは、吸引ろ過で固液分離し(固液分離工程:ステップS18)、水洗浄した後、130℃で2時間乾燥し、目的のBaTiO3粉末19を得る。 The slurry obtained by washing as described above is subjected to solid-liquid separation by suction filtration (solid-liquid separation step: step S18), washed with water, and then dried at 130 ° C. for 2 hours to obtain the desired BaTiO 3 powder 19. .
以上より、チタン酸バリウム粒子の集合体であるチタン酸バリウム粉末と、酸化バリウム(一部炭酸バリウム)が溶解したバリウム塩水溶液とが得られる。この溶液は、図1に示すように、出発原料のバリウム源として再利用することができる。したがって、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法によれば、効率良くチタン酸バリウムを製造することができる。 As described above, a barium titanate powder that is an aggregate of barium titanate particles and a barium salt aqueous solution in which barium oxide (partially barium carbonate) is dissolved can be obtained. This solution can be reused as a starting barium source, as shown in FIG. Therefore, according to the manufacturing method of the barium titanate powder which concerns on this embodiment, barium titanate can be manufactured efficiently.
このように、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法によれば、酸性キレート剤によって安定化されたTiと、過飽和状態のBaを溶解させたチタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)を用い、さらにこのチタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)を均一に乾燥させ、熱処理することにより、チタン酸バリウム粉末(誘電体粒子)を作製することができる。チタン/クエン酸/バリウムスラリー(ゲル)中にBaを余剰に存在させることにより、目的粒子の粒成長を抑制し、粒度分布が良好なナノ粒子径のチタン酸バリウム粉末を得ることができる。さらに、チタン酸バリウム粉末は固相反応で合成されるため、高結晶性、高異方性であって、粒子内空孔(欠陥)が無いもしくは非常に少ないチタン酸バリウム粉末を作製することができる。 Thus, according to the method for producing barium titanate powder according to the present embodiment, titanium / citric acid / barium slurry (gel) in which Ti stabilized by an acidic chelating agent and supersaturated Ba is dissolved is used. Further, the titanium / citric acid / barium slurry (gel) is uniformly dried and heat-treated, whereby barium titanate powder (dielectric particles) can be produced. By allowing Ba to exist excessively in the titanium / citric acid / barium slurry (gel), it is possible to suppress the grain growth of the target particles and obtain a nanoparticle-sized barium titanate powder having a good particle size distribution. Furthermore, since barium titanate powder is synthesized by solid-phase reaction, it is possible to produce barium titanate powder that has high crystallinity, high anisotropy, and no or very little intraparticle vacancies (defects). it can.
すなわち、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法を用いることによって、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末を得ることができる。すなわち、チタン酸バリウム粉末の固相合成において、従来まで欠点とされていた粒子径を制御しつつ、良好な粒度分布を持ち、ナノ粒子化を可能とし、固相合成の利点である高結晶で粒子内ポア(欠陥)が無いもしくは非常に少ないチタン酸バリウム粉末を作製することができる。 That is, the barium titanate powder according to this embodiment can be obtained by using the method for producing a barium titanate powder according to this embodiment. In other words, in the solid-phase synthesis of barium titanate powder, while controlling the particle size, which has been regarded as a drawback until now, it has a good particle size distribution and enables nanoparticulate formation, which is an advantage of solid-phase synthesis. Barium titanate powder with no or very little pores (defects) in the particles can be produced.
<セラミック電子部品>
上記のようにして得られたチタン酸バリウム粉末は、セラミック電子部品の一部を構成する誘電体層を形成する誘電体磁器組成物の誘電体材料として好適に用いられる。本実施形態に係るチタン酸バリウムの製造方法を用いて得られたチタン酸バリウム粉末を用いて得られた誘電体磁器組成物を誘電体層として適用したセラミック電子部品の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、セラミック電子部品として積層型のセラミックコンデンサを用いた場合について説明する。
<Ceramic electronic parts>
The barium titanate powder obtained as described above is suitably used as a dielectric material of a dielectric ceramic composition for forming a dielectric layer constituting a part of a ceramic electronic component. Referring to the drawings, an embodiment of a ceramic electronic component in which a dielectric ceramic composition obtained using a barium titanate powder obtained using the method for producing barium titanate according to this embodiment is applied as a dielectric layer However, it will be explained. In the present embodiment, a case where a multilayer ceramic capacitor is used as the ceramic electronic component will be described.
図5は、セラミックコンデンサの一実施形態を模式的に示す概念断面図である。図5に示すように、セラミックコンデンサ30は、コンデンサ素子本体31と、コンデンサ素子本体31の両端部に各々形成された一対の端子電極(外部電極)32とを含む。コンデンサ素子本体31は、両端面並びに、上面と下面と両側面とを含む四方側面を有する直方体形状に形成される。コンデンサ素子本体31の大きさも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とする。なお、図5中、コンデンサ素子本体31の幅方向をXとし、厚さ方向をYとする。 FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view schematically showing one embodiment of a ceramic capacitor. As shown in FIG. 5, the ceramic capacitor 30 includes a capacitor element body 31 and a pair of terminal electrodes (external electrodes) 32 formed at both ends of the capacitor element body 31. The capacitor element body 31 is formed in a rectangular parallelepiped shape having both side surfaces and four side surfaces including an upper surface, a lower surface, and both side surfaces. The size of the capacitor element body 31 is also not particularly limited, and is set to an appropriate size according to the application. In FIG. 5, the width direction of the capacitor element body 31 is X, and the thickness direction is Y.
コンデンサ素子本体31は、複数の誘電体層33と、複数(例えば100層程度)の内部電極34とを有している。コンデンサ素子本体31は、複数の誘電体層33と複数の内部電極34とを交互に積層して形成されている。コンデンサ素子本体31は、セラミックグリーンシート(未焼成セラミックシート)を複数枚積層し、セラミックグリーンシートの間に内部電極34となる所定パターンの導電性ペーストを含む積層体を加熱圧着して一体化して、切断し、脱脂し、焼成することにより得られる直方体状の焼結体である。誘電体層33と内部電極34との積層方向は、コンデンサ素子本体31の厚さ方向Yである。コンデンサ素子本体31は、両端面並びに、上面と下面と両側面とを含む四方側面を有する直方体形状に形成されている。なお、説明の都合上、図5では、誘電体層33および内部電極34の積層数を視認できる程度の数としているが、所望の電気特性に応じて、誘電体層33および内部電極34の積層数を適宜変更してもよい。積層数は、例えば、誘電体層33および内部電極34を、各々数十層としてもよく、100層から500層程度としてもよい。また、実際のコンデンサ素子本体31は、誘電体層33の層間を視認できない程度に一体化されていてもよい。 The capacitor element body 31 has a plurality of dielectric layers 33 and a plurality (for example, about 100 layers) of internal electrodes 34. The capacitor element body 31 is formed by alternately laminating a plurality of dielectric layers 33 and a plurality of internal electrodes 34. Capacitor element body 31 is formed by laminating a plurality of ceramic green sheets (unfired ceramic sheets), and laminating a laminated body containing a conductive paste of a predetermined pattern to be internal electrode 34 between the ceramic green sheets by thermocompression bonding. A rectangular parallelepiped sintered body obtained by cutting, degreasing and firing. The stacking direction of the dielectric layer 33 and the internal electrode 34 is the thickness direction Y of the capacitor element body 31. The capacitor element main body 31 is formed in a rectangular parallelepiped shape having both side surfaces and four side surfaces including an upper surface, a lower surface, and both side surfaces. For convenience of explanation, in FIG. 5, the number of laminated layers of the dielectric layers 33 and the internal electrodes 34 is set so as to be visible, but depending on the desired electrical characteristics, the number of laminated layers of the dielectric layers 33 and the internal electrodes 34 is set. The number may be changed as appropriate. The number of stacked layers may be, for example, several tens of the dielectric layers 33 and internal electrodes 34, or about 100 to 500 layers. Further, the actual capacitor element body 31 may be integrated to such an extent that the interlayer of the dielectric layer 33 cannot be visually recognized.
誘電体層33は、本実施形態に係るチタン酸バリウムの製造方法で製造されたチタン酸バリウムを含む誘電体磁器組成物で構成される。誘電体層33は、誘電体磁器組成物からなるセラミックグリーンシートを焼成して得られるものである。誘電体磁器組成物は、本実施形態に係るチタン酸バリウムの製造方法で製造され、結晶性および異方性が高く、ナノメートルオーダーの粒子径を持ち、シャープな粒度分布を有するため、高温負荷寿命であり、高い誘電率を有する。また、誘電体磁器組成物は、副成分を含んでもよい。副成分としては、Si、Mn、Cr、Ca、Ba、Mg、V、W、Ta、NbおよびR(RはYなどの希土類元素の1種以上)の酸化物並びに焼成により酸化物になる化合物などが挙げられ、これらを一種類以上含有していてもよい。 The dielectric layer 33 is composed of a dielectric ceramic composition containing barium titanate manufactured by the method for manufacturing barium titanate according to the present embodiment. The dielectric layer 33 is obtained by firing a ceramic green sheet made of a dielectric ceramic composition. The dielectric ceramic composition is manufactured by the method for manufacturing barium titanate according to the present embodiment, has high crystallinity and anisotropy, has a particle size on the order of nanometers, and has a sharp particle size distribution. Lifetime and high dielectric constant. In addition, the dielectric ceramic composition may include a subcomponent. Subcomponents include oxides of Si, Mn, Cr, Ca, Ba, Mg, V, W, Ta, Nb and R (R is one or more of rare earth elements such as Y) and compounds that become oxides by firing Etc., and may contain one or more of these.
内部電極34は、一端がコンデンサ素子本体31の端面36a、36bの何れかから露出し、一方の外部電極32に接続され、他端は外部電極32と絶縁されている。対向する一対の外部電極32に各々接続している内部電極34同士が誘電体層33を介して交互に対向し、所定間隔を持って複数積層されている。 One end of the internal electrode 34 is exposed from one of the end faces 36 a and 36 b of the capacitor element body 31, is connected to one external electrode 32, and the other end is insulated from the external electrode 32. The internal electrodes 34 respectively connected to the pair of opposed external electrodes 32 are alternately opposed to each other via the dielectric layer 33, and a plurality of layers are stacked with a predetermined interval.
内部電極34を構成する材料としては、積層型のセラミック電子部品の内部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができ、例えば、Pd、Ag、Ni、これらの合金などを主成分とする導電性材料を含んだものなどが用いられる。 As a material constituting the internal electrode 34, any conductive material that is usually used as an internal electrode of a multilayer ceramic electronic component can be used. For example, Pd, Ag, Ni, alloys thereof, and the like are used as a main component. A material containing a conductive material is used.
外部電極32は、コンデンサ素子本体31の端面36a、36bと、上面37a、下面37bの一部を覆うように設けられている。外部電極32は、コンデンサ素子本体31の端面36a、36bで内部電極34と接続し、コンデンサ回路を構成している。外部電極32は、電子部品の外部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができ、例えば、Ni、Pd、Ag、Au、Cu、Pt、Sn、Rh、Ru、Irなどの少なくとも1種またはそれらの合金を用いることができる。外部電極32は、外部電極32に含まれる導電性材料を含有する導電性ペーストをコンデンサ素子本体31の端面36a、36bに塗布して焼き付けることによって形成されている。また、外部電極32は、複数の金属電極層で構成されていてもよく、例えば、Cuめっき層を下地電極に、Niめっき層、Snめっき層を形成するようにしてもよい。 The external electrode 32 is provided so as to cover the end faces 36a and 36b of the capacitor element body 31 and a part of the upper surface 37a and the lower surface 37b. The external electrode 32 is connected to the internal electrode 34 at the end faces 36a and 36b of the capacitor element body 31 to constitute a capacitor circuit. The external electrode 32 can be used as long as it is a conductive material usually used as an external electrode of an electronic component. For example, at least one of Ni, Pd, Ag, Au, Cu, Pt, Sn, Rh, Ru, Ir, and the like can be used. Seeds or their alloys can be used. The external electrode 32 is formed by applying and baking a conductive paste containing a conductive material contained in the external electrode 32 on the end faces 36 a and 36 b of the capacitor element body 31. The external electrode 32 may be composed of a plurality of metal electrode layers. For example, a Ni plating layer and a Sn plating layer may be formed using a Cu plating layer as a base electrode.
セラミックコンデンサ30は、以下のようにして製造される。まず、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末を含む誘電体ペーストと、内部電極層用ペーストとを用いて、焼成前誘電体層と焼成前内部電極層とを形成する。続いて、焼成前誘電体層と焼成前内部電極層とが積層されたグリーンチップを作製し、脱バインダ工程、焼成工程、必要に応じて行われるアニール工程を経て形成された、焼結体で構成されるコンデンサ素子本体31に、外部電極32を形成して、積層セラミックコンデンサ30が製造される。 The ceramic capacitor 30 is manufactured as follows. First, the pre-firing dielectric layer and the pre-firing internal electrode layer are formed using the dielectric paste containing the barium titanate powder according to the present embodiment and the internal electrode layer paste. Subsequently, a green chip in which a dielectric layer before firing and an internal electrode layer before firing are laminated is manufactured, and a sintered body formed through a binder removal process, a firing process, and an annealing process performed as necessary. The multilayer ceramic capacitor 30 is manufactured by forming the external electrode 32 on the capacitor element body 31 configured.
このようにして製造された積層セラミックコンデンサ30は、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末を用いて製造されるため、一般的なチタン酸バリウム粉体を用いて製造されたものに比べ、高い高温負荷寿命を有すると共に、より高い比誘電率を有することから、信頼性の高い電子部品を提供することができる。 Since the multilayer ceramic capacitor 30 manufactured in this way is manufactured using the barium titanate powder according to the present embodiment, it has a higher temperature than that manufactured using a general barium titanate powder. Since it has a load life and a higher relative dielectric constant, a highly reliable electronic component can be provided.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.
以下、本実施形態に係る発明を実施例および比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本実施形態に係る発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the invention according to this embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the invention according to this embodiment is not limited to the following examples.
<チタン酸バリウム粉末の作製>
[試料番号1〜22]
下記原料を用いて上述の図1に示すような本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の作製方法を用いてチタン酸バリウム粉末を作製した。
(チタン水溶液)
塩化チタン水溶液(商品名「塩化チタン水溶液」、和光純薬社製、16.5wt% as Ti)を用いた。
(キレート剤水溶液)
イオン交換水600gにクエン酸1水和物を740gを溶解させて作製した。
(バリウム塩)
酢酸バリウム(商品名「酢酸バリウム」、チカモチ製薬社製)を用いた。
(チタン/キレート剤水溶液)
上記キレート剤水溶液にチタン水溶液750gを混合し、作製した(5.9wt% as Ti)。
<Preparation of barium titanate powder>
[Sample Nos. 1 to 22]
A barium titanate powder was produced using the following raw material using the method for producing a barium titanate powder according to this embodiment as shown in FIG.
(Titanium aqueous solution)
A titanium chloride aqueous solution (trade name “titanium chloride aqueous solution”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 16.5 wt% as Ti) was used.
(Chelating agent aqueous solution)
It was prepared by dissolving 740 g of citric acid monohydrate in 600 g of ion-exchanged water.
(Barium salt)
Barium acetate (trade name “Barium acetate”, manufactured by Tikamochi Pharmaceutical Co., Ltd.) was used.
(Titanium / chelating agent aqueous solution)
A titanium aqueous solution (750 g) was mixed with the chelating agent aqueous solution to prepare (5.9 wt% as Ti).
(チタン/キレート剤水溶液へのバリウム塩粉末の混合)
上記チタン/キレート剤水溶液へバリウム塩粉末を混合した。混合量は各実施例によってBa/Tiモル比で3、5になるようにし、混合速度は全量を30分で行った。またバリウム塩粉末の混合は、チタン/キレート剤水溶液を350rpm以上の回転数で撹拌しながら行い溶解させた。
(Mixing barium salt powder into titanium / chelating agent aqueous solution)
Barium salt powder was mixed into the titanium / chelating agent aqueous solution. The mixing amount was set to 3 and 5 in terms of Ba / Ti molar ratio according to each example, and the mixing rate was 30 minutes for the total amount. Further, the barium salt powder was mixed by dissolving the titanium / chelating agent aqueous solution while stirring at a rotation speed of 350 rpm or more.
(チタン/キレート/バリウムスラリーのpH調整)
チタン/キレート/バリウムスラリーの目的pHは各実施例によって2、3、4になるようにした。pH調整後3時間撹拌し水酸化チタンゲルを安定化した。
(PH adjustment of titanium / chelate / barium slurry)
The target pH of the titanium / chelate / barium slurry was set to 2, 3, and 4 according to each example. After adjusting the pH, the mixture was stirred for 3 hours to stabilize the titanium hydroxide gel.
(スプレードライ乾燥)
上記スラリーをビュッヒのB−290スプレードライヤーを用いてスプレー乾燥させた。スプレー乾燥条件は入り口温度220℃、出口温度110℃〜130℃(無制御)の条件で行った。原料水溶液の供給速度はスプレーのコーン状態がきれいな円錐状になるように、ガス供給量と液供給量を調節しながら行った。乾燥粉の粒子径は概100μm以下になる条件であった。
(Spray dry drying)
The slurry was spray dried using a Büch B-290 spray dryer. The spray drying conditions were an inlet temperature of 220 ° C and an outlet temperature of 110 ° C to 130 ° C (uncontrolled). The feed rate of the raw material aqueous solution was adjusted while adjusting the gas supply rate and the liquid supply rate so that the spray cone was in a clean cone shape. The particle size of the dry powder was approximately 100 μm or less.
(熱処理(仮焼))
熱処理は、大気中雰囲気において、熱処理温度は650℃〜750℃の範囲、昇温速度はΔ300℃/時間で、保持時間は1時間〜9時間で行った。
(Heat treatment (calcination))
The heat treatment was performed in an air atmosphere at a heat treatment temperature in the range of 650 ° C. to 750 ° C., a temperature increase rate of Δ300 ° C./hour, and a holding time of 1 hour to 9 hours.
(余剰バリウムの洗浄)
余剰バリウムの溶解は、仮焼粉をイオン交換水に30wt%になるように懸濁させ強撹拌しているものに、pHを測定しながら酢酸を滴下した。余剰バリウムが溶解している段階では、酸を滴下しても、即座に中性領域のpHになるが、余剰バリウムが溶解すると、pHが4から5の弱酸領域で飽和する。そこを洗浄の終点と規定した。pHが飽和した段階で3時間撹拌し、pHの変化が無いことを確認後、24時間撹拌した。
(Cleaning of excess barium)
To dissolve the surplus barium, acetic acid was added dropwise while measuring the pH of the calcined powder suspended in ion-exchanged water so as to be 30 wt% and vigorously stirred. At the stage where the excess barium is dissolved, even if the acid is added dropwise, the pH immediately becomes neutral, but when the excess barium is dissolved, the pH is saturated in the weak acid range of 4 to 5. This was defined as the end point of washing. When the pH was saturated, the mixture was stirred for 3 hours, and after confirming that there was no change in pH, the mixture was stirred for 24 hours.
(固液分離工程)
上記洗浄後スラリーを吸引ろ過で固液分離した後、水洗し、130℃で2時間乾燥させ、目的の粉末を得た。
(Solid-liquid separation process)
The slurry after washing was separated into solid and liquid by suction filtration, washed with water, and dried at 130 ° C. for 2 hours to obtain the desired powder.
[試料番号23]
試料番号23は、Ba/Ti比を2にして、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 23]
For sample No. 23, the Ba / Ti ratio was set to 2, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号24]
試料番号24は、仮焼温度を800℃にしたもので、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 24]
Sample No. 24 was obtained by setting the calcining temperature to 800 ° C., and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号25]
試料番号25は、仮焼温度を450℃にし、仮焼保持時間を18時間にしたもので、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 25]
Sample No. 25 had a calcining temperature of 450 ° C. and a calcining holding time of 18 hours, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号26]
試料番号26は、仮焼保持時間を18時間にしたもので、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 26]
Sample No. 26 was obtained by setting the calcining holding time to 18 hours, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号27]
試料番号27は、仮焼雰囲気を二酸化炭素雰囲気にしたもので、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 27]
Sample No. 27 was obtained by changing the calcining atmosphere to a carbon dioxide atmosphere, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号28]
試料番号28は、pHを塩酸で調整して、チタン/バリウム/キレートをゲルではなく水溶液を作製し、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 28]
In Sample No. 28, the pH was adjusted with hydrochloric acid to prepare an aqueous solution of titanium / barium / chelate instead of gel, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号29]
試料番号29は、酸性のチタニアゾル(TDK社製)に酢酸バリウム粉末を混合したスラリーを作製し、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 29]
Sample No. 29 was a slurry in which barium acetate powder was mixed with acidic titania sol (manufactured by TDK), and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号30]
試料番号30は、炭酸バリウム粉末と、BET比表面積が93m2/gである二酸化チタン粉末とをBa/Ti比が5になるように混合し、実施例と同様のスラリー濃度にして湿式粉砕してスラリーを作製し、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 30]
Sample No. 30 was prepared by mixing barium carbonate powder and titanium dioxide powder having a BET specific surface area of 93 m 2 / g so as to have a Ba / Ti ratio of 5, and wet-grinding to the same slurry concentration as in the examples. A slurry was prepared, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号31]
試料番号31は、イオン交換水を混合スラリー(ゲル)の倍量を追加し、Baを飽和溶解状態にしない状態のスラリーを作製し、後の工程は上述と同様にして行った。
[Sample No. 31]
Sample No. 31 was prepared by adding a double amount of ion-exchanged water to the mixed slurry (gel) to prepare a slurry in which Ba was not saturated and dissolved, and the subsequent steps were performed in the same manner as described above.
[試料番号32]
BET比表面積が26m2/gの炭酸バリウムとBET比表面積が50m2/gの酸化チタンを用意し、これらをBa/Tiが1.000となるように調整し、ボールミルで湿式混合を24時間おこなった。これをスプレードライヤーで乾燥させ、大気中で1100℃で熱処理した。得られた熱処理粉は乾式粉砕機にて粉砕して試料番号32の粉末を得た。
[Sample No. 32]
Prepare barium carbonate with a BET specific surface area of 26 m 2 / g and titanium oxide with a BET specific surface area of 50 m 2 / g, adjust these so that Ba / Ti is 1.000, and wet mix with a ball mill for 24 hours. I did it. This was dried with a spray dryer and heat-treated at 1100 ° C. in the atmosphere. The obtained heat-treated powder was pulverized by a dry pulverizer to obtain Sample No. 32 powder.
[試料番号33]
BET比表面積が26m2/gの炭酸バリウムとBET比表面積が50m2/gの酸化チタンを用意し、これらをBa/Tiが1.050となるように調整し、ボールミルで湿式混合を48時間おこなった。これをスプレードライヤーで乾燥させ、5×102Paの真空雰囲気下にて850℃で熱処理して試料番号33の粉末を得た。
[Sample No. 33]
Barium carbonate with a BET specific surface area of 26 m 2 / g and titanium oxide with a BET specific surface area of 50 m 2 / g are prepared, adjusted so that Ba / Ti is 1.050, and wet mixed with a ball mill for 48 hours. I did it. This was dried with a spray dryer and heat-treated at 850 ° C. in a vacuum atmosphere of 5 × 10 2 Pa to obtain a powder of Sample No. 33.
各試料のBa/Ti比、pH、仮焼き条件(仮焼き温度、仮焼き保持時間、雰囲気)を表1に示す。 Table 1 shows the Ba / Ti ratio, pH, and calcination conditions (calcination temperature, calcination holding time, atmosphere) of each sample.
<評価>
得られたチタン酸バリウム粉末を用いて、BET被表面積評価法(BET法)によりチタン酸バリウム粉末の被表面積と粒子径を測定した。また、X線回折測定(X-Ray Diffraction:XRD)を行い、測定により得られたX線回折強度からリートベルト法(Rietveld法、リートフェルト法)により解析し、c/a、ΔH(結晶性)、炭酸バリウム量を測定した。また、FE−SEMによりチタン酸バリウム粉末を観察し、チタン酸バリウム粉末の粒子径を測定し、粒度分布((D90−D10)/D50)を評価した。また、蛍光X線元素分析法(X-ray Fluorescence Analysis:XRF)によるBa/Ti比を測定した。また、TEMを用いてチタン酸バリウム粉末のポアの観察を行った。
<Evaluation>
Using the obtained barium titanate powder, the surface area and particle diameter of the barium titanate powder were measured by the BET surface area evaluation method (BET method). Moreover, X-ray diffraction measurement (X-Ray Diffraction: XRD) is performed, and X-ray diffraction intensity obtained by the measurement is analyzed by Rietveld method (Rietveld method, Rietveld method), c / a, ΔH (crystallinity) ), And the amount of barium carbonate was measured. Moreover, the barium titanate powder was observed by FE-SEM, the particle diameter of the barium titanate powder was measured, and the particle size distribution ((D90-D10) / D50) was evaluated. Further, the Ba / Ti ratio was measured by X-ray Fluorescence Analysis (XRF). Moreover, the pore of the barium titanate powder was observed using TEM.
X線回折、粒度分布の測定条件は、下記に示す通りである。 The measurement conditions of X-ray diffraction and particle size distribution are as shown below.
(X線回折)
X線回折は、X線源としてCu−Kα線を用い、その測定条件は、電圧45kV、電流40mAで、2θ=20°〜130°の範囲を、走査速度0.08deg/secとした。
(X-ray diffraction)
In X-ray diffraction, Cu-Kα ray was used as an X-ray source. The measurement conditions were a voltage of 45 kV and a current of 40 mA, and a range of 2θ = 20 ° to 130 ° with a scanning speed of 0.08 deg / sec.
X線回折で得られた(111)のピークについて半値幅(ΔH)を評価した。本実施例では、粒子径と結晶性および異方性とを考慮して、c/aは1.0045以上を良好とし、半値幅(ΔH)は0.310以下を良好とし、炭酸バリウム量は3.2質量%以下を良好とした。 The full width at half maximum (ΔH) of the (111) peak obtained by X-ray diffraction was evaluated. In this example, in consideration of the particle size, crystallinity, and anisotropy, c / a is preferably 1.0045 or more, the full width at half maximum (ΔH) is 0.310 or less, and the amount of barium carbonate is 3.2 mass% or less was made favorable.
(粒度分布)
得られた粉末を構成する一次粒子についてFE−SEM観察を行い、500個の粒子について観察し、その粒子径を測定した。そして、累積個数が10%となる粒子径をD10、累積個数が50%となる粒子径をD50および累積個数が90%となる粒子径をD90とした。得られたD10、D50およびD90から、(D90−D10)/D50を算出した。本実施例では、(D90−D10)/D50は2.0以下を良好とした。
(Particle size distribution)
FE-SEM observation was performed about the primary particle which comprises the obtained powder, 500 particles were observed, and the particle diameter was measured. The particle diameter at which the cumulative number was 10% was D10, the particle diameter at which the cumulative number was 50% was D50, and the particle diameter at which the cumulative number was 90% was D90. From the obtained D10, D50 and D90, (D90−D10) / D50 was calculated. In this example, (D90-D10) / D50 was determined to be 2.0 or less.
各試験結果を、表1、2に示す。 The test results are shown in Tables 1 and 2.
図6は、熱処理後の混合物のXRD結果を示す図である。図7は、熱処理後の混合物から余剰バリウムを除去した試料のXRD結果を示す図である。図6に示すように、熱処理後の混合物は、様々なバリウム塩の生成とチタン酸バリウムとが生成していることが確認できた。また、図7に示すように、熱処理後の混合物を溶解して得られたチタン酸バリウム粉末には、異相がほとんど含まれておらず、熱処理後の混合物から余剰バリウムが除去されていることが確認できた。 FIG. 6 is a diagram showing an XRD result of the mixture after the heat treatment. FIG. 7 is a diagram showing an XRD result of a sample obtained by removing excess barium from the heat-treated mixture. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the mixture after the heat treatment produced various barium salts and barium titanate. Further, as shown in FIG. 7, the barium titanate powder obtained by dissolving the heat-treated mixture contains almost no foreign phase, and excess barium is removed from the heat-treated mixture. It could be confirmed.
また、図8は、熱処理後の混合物のSEM写真である。図9は、熱処理後の混合物から余剰バリウムを除去した試料のSEM写真であり、図10は、熱処理後の混合物から余剰バリウムを除去した試料の他のSEM写真である。図8に示すように、熱処理後の混合物は、チタン酸バリウム粉末が含まれているのが確認できるが、個々に分散されていない。一方、混合物から余剰バリウムを除去すると、図9、10に示すように、本発明に係る方法により製造されたチタン酸バリウム粉末は、角状の結晶であり結晶性の良さが確認され、かつ粒子径のバラツキが少ないことが視覚的に確認できた。 FIG. 8 is an SEM photograph of the mixture after the heat treatment. FIG. 9 is an SEM photograph of a sample from which excess barium has been removed from the mixture after heat treatment, and FIG. 10 is another SEM photograph of a sample from which excess barium has been removed from the mixture after heat treatment. As shown in FIG. 8, the heat-treated mixture can be confirmed to contain barium titanate powder, but is not dispersed individually. On the other hand, when excess barium is removed from the mixture, as shown in FIGS. 9 and 10, the barium titanate powder produced by the method according to the present invention is a square crystal and has good crystallinity. It was visually confirmed that there was little variation in diameter.
また、試料番号5のチタン酸バリウム粉末のTEM写真を図11に示す。図11に示すように、本発明に係る方法により製造されたチタン酸バリウム粉末は粒子内ポアがないことが確認された。 Moreover, the TEM photograph of the barium titanate powder of the sample number 5 is shown in FIG. As shown in FIG. 11, it was confirmed that the barium titanate powder produced by the method according to the present invention has no intraparticle pores.
試料番号1〜8から、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法に係る粒子径の制御には仮焼き保持温度、仮焼き保持時間が効いていることが分かる。仮焼き保持時間が短く、仮焼保持温度が低いと、粒子径が小さくなるが、結晶性、異方性も悪くなることがわかる。 From the sample numbers 1 to 8, it can be seen that the calcining holding temperature and the calcining holding time are effective in controlling the particle diameter according to the method for producing the barium titanate powder according to the present embodiment. It can be seen that when the calcining holding time is short and the calcining holding temperature is low, the particle diameter is reduced, but the crystallinity and anisotropy are also deteriorated.
試料番号1〜16から、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の製造方法により得られるチタン酸バリウム粉末の粒子径の制御にはBa/Ti比が効いていることが分かる。仕込みのBa/Ti比が大きい方が、仮焼き保持温度を高くしてもチタン酸バリウム粉末の粒子径が小さくでき、結晶性、異方性が高くなることが分かる。 From the sample numbers 1 to 16, it can be seen that the Ba / Ti ratio is effective in controlling the particle diameter of the barium titanate powder obtained by the method for producing a barium titanate powder according to this embodiment. It can be seen that when the charged Ba / Ti ratio is large, the particle diameter of the barium titanate powder can be reduced and the crystallinity and anisotropy are increased even if the calcining holding temperature is increased.
試料番号11〜13、試料番号17〜22から、ゲルスラリーのpHによって粒子径が制御できることが分かる。pHが高いと作製されたチタン酸バリウムの粒子径は小さくなりpHが低いと粒子径は大きくなることが分かる。 From sample numbers 11-13 and sample numbers 17-22, it can be seen that the particle size can be controlled by the pH of the gel slurry. It can be seen that when the pH is high, the particle diameter of the produced barium titanate is small, and when the pH is low, the particle diameter is large.
表2より、試料番号23のように、Ba/Ti比が2になると、チタンゲル中のBa量が少なく、図3に示すような、バリウム塩粒子15中に多数の酸化チタン粒子16が点在(分散)している乾燥粉(混合物)17を得ることができず、酸化チタン粒子16の周囲はバリウム塩で被覆されている状態になっていなかった。そのため、BET比表面積が小さく、目的の粒子径のものが作製されない。 From Table 2, as shown in sample number 23, when the Ba / Ti ratio is 2, the amount of Ba in the titanium gel is small, and a large number of titanium oxide particles 16 are scattered in the barium salt particles 15 as shown in FIG. The (dispersed) dry powder (mixture) 17 could not be obtained, and the periphery of the titanium oxide particles 16 was not covered with the barium salt. Therefore, the BET specific surface area is small, and the target particle size is not produced.
表2より、試料番号24のように、仮焼温度が800℃以上となると、得られるチタン酸バリウム粒子の粒子径は、大きく所定の目的とする粒子径の範囲内にならなかった。これは、Ba塩の炭酸バリウム化が進行し、その結果Ba塩の密度の変化、結晶化により、仮焼き中の酸化チタン、生成したチタン酸バリウムが凝集し粒成長が進行したためといえる。 From Table 2, as shown in Sample No. 24, when the calcining temperature was 800 ° C. or higher, the particle diameter of the obtained barium titanate particles was large and did not fall within the predetermined target particle diameter range. This is because barium carbonate conversion of the Ba salt has progressed, and as a result, the density of the Ba salt has changed and the crystallization has caused aggregation of the titanium oxide during calcining and the generated barium titanate to progress grain growth.
図12は、試料番号25のXRDチャートを示す図である。図12に示すように、仮焼温度を450℃以下にすると、チタン酸バリウムが生成しなかった。 FIG. 12 is a diagram showing an XRD chart of sample number 25. As shown in FIG. 12, when the calcining temperature was set to 450 ° C. or lower, barium titanate was not generated.
表2より、試料番号26のように、仮焼保持時間が18時間にすると、得られるチタン酸バリウム粒子がネッキングし、粒度分布が悪くなってしまった。これは、Ba塩の炭酸バリウム化が進行し、その結果Ba塩の密度の変化、結晶化により、酸化チタンが凝集してしまうからといえる。 From Table 2, when the calcining holding time was 18 hours as in Sample No. 26, the obtained barium titanate particles were necked and the particle size distribution was deteriorated. This can be said that the barium carbonate conversion of the Ba salt proceeds, and as a result, the titanium oxide aggregates due to the change in density and crystallization of the Ba salt.
また、試料番号26のFE−SEMの写真を図13に示す。図13に示すように、仮焼保持時間を18時間として製造されたチタン酸バリウム粉末は、結晶性も悪く、粒子径のバラツキが大きく、酸化チタンが凝集していたことが視覚的に確認できた。 Moreover, the photograph of FE-SEM of the sample number 26 is shown in FIG. As shown in FIG. 13, the barium titanate powder produced with a calcining holding time of 18 hours had poor crystallinity, large particle size variation, and it was confirmed visually that titanium oxide was aggregated. It was.
表2より、試料番号27のように、仮焼雰囲気を二酸化炭素雰囲気にすると、Ba塩の酸化バリウム化が進行せず、完全に炭酸バリウムになってしまった。その結果、スプレードライ後の球状バリウム塩から針状の炭酸バリウムに変態し、その変態時に酸化チタンが凝集してしまった。その結果として、得られるチタン酸バリウム粒子が一気に粒成長してしまい、目的の粒度分布、粒子径にならなかった。 From Table 2, when the calcining atmosphere was changed to a carbon dioxide atmosphere as in Sample No. 27, the Ba salt did not progress to barium oxide, and became completely barium carbonate. As a result, the spherical barium salt after spray drying was transformed into acicular barium carbonate, and titanium oxide aggregated during the transformation. As a result, the obtained barium titanate particles grew at a stretch, and the intended particle size distribution and particle size were not achieved.
表2より、試料番号28のように、ゲル工程を経ずに水溶液の状態で乾燥工程を経ると、チタン原料が凝集した。これは、チタン原料の水素結合ネットワークが形成されていないため、乾燥時にバリウムとチタンが分離乾燥してしまうためといえる。 From Table 2, as shown in Sample No. 28, when the drying process was performed in the state of an aqueous solution without passing through the gel process, the titanium raw material aggregated. This can be said to be because barium and titanium are separated and dried during drying because a hydrogen bond network of the titanium raw material is not formed.
表2より、試料番号29のように、試料番号29の方法では、チタニアゾルに酢酸バリウム粉末を混合するときに、チタニア粒子が凝集してしまった。また、酸化チタンを出発原料にしているため、低温での反応性が低かった。 From Table 2, as in sample number 29, in the method of sample number 29, when the barium acetate powder was mixed with the titania sol, the titania particles were aggregated. Further, since titanium oxide was used as a starting material, the reactivity at low temperature was low.
表2より、試料番号30の方法で原料を準備すると、800℃以下のような低い仮焼き温度範囲では、チタン酸バリウム粒子が完全に生成せず、未反応の酸化チタンが残ってしまった。これは、粉末混合での仮焼より、BaとTi原料が点で接しており、本実施形態に係るチタン酸バリウム粉末の作製方法のように、チタン酸バリウム粒子が酸化チタンと面で接触していない。そのため、原料が拡散反応する温度まで上げないと、完全に反応しない。そのためチタン酸バリウムが完全に生成しなかったものと思われる。 From Table 2, when the raw material was prepared by the method of Sample No. 30, in the calcining temperature range as low as 800 ° C. or less, barium titanate particles were not completely generated, and unreacted titanium oxide remained. This is because Ba and Ti raw materials are in contact with each other by calcination in powder mixing, and the barium titanate particles are in contact with titanium oxide on the surface as in the method for producing a barium titanate powder according to this embodiment. Not. Therefore, it does not react completely unless it is raised to a temperature at which the raw material undergoes a diffusion reaction. Therefore, it seems that barium titanate was not completely formed.
表2より、試料番号31の方法で原料を準備すると、粒子径が大きいチタン酸バリウムとなった。これは、チタン濃度が薄まりゲル化しないことや、Ba濃度が薄まり乾燥粉中のTi間のBa障壁が薄くなり、乾燥粉表面のBa塩の厚みが厚くなるためであるといえる。 From Table 2, when the raw material was prepared by the method of sample number 31, it became barium titanate having a large particle size. It can be said that this is because the titanium concentration decreases and does not gel, or the Ba concentration decreases and the Ba barrier between Ti in the dry powder becomes thin, and the thickness of the Ba salt on the dry powder surface increases.
表2より、試料番号32の方法で原料を準備すると、粒度分布が悪くなった。これはBa/Tiの仕込み量が1であること。熱処理温度が高いことによって、強固なネッキング粒子ができており、これを乾式粉砕でBET比表面積を調整しているためであると考えられる。また、試料番号33の方法で原料を準備し、熱処理を施すと粒度分布が悪く、異方性も低くなった。これは、Ba/Tiの仕込み量が1.05であるために、本発明で得られるBaの壁の効果がないためであると考えられる。 From Table 2, when the raw material was prepared by the method of sample number 32, the particle size distribution deteriorated. This is that the charge amount of Ba / Ti is 1. It is considered that strong necking particles are formed by the high heat treatment temperature, and this is because the BET specific surface area is adjusted by dry pulverization. Further, when the raw material was prepared by the method of Sample No. 33 and subjected to heat treatment, the particle size distribution was poor and the anisotropy was also lowered. This is presumably because the amount of Ba / Ti charged is 1.05, and thus there is no effect of the Ba wall obtained in the present invention.
11 水
12 バリウムイオン
13 チタン化合物
14 クエン酸
15 バリウム塩粒子
16 酸化チタン粒子
17 乾燥粉(混合物)
18 熱処理粉
19 チタン酸バリウム(BaTiO3)粒子
20 酸化バリウム(一部炭酸バリウム)
30 セラミックコンデンサ
31 コンデンサ素子本体
32 端子電極(外部電極)
33 誘電体層
34 内部電極
36a、36b 端面
37a 上面
37b 下面
11 Water 12 Barium ion 13 Titanium compound 14 Citric acid 15 Barium salt particles 16 Titanium oxide particles 17 Dried powder (mixture)
18 Heat-treated powder 19 Barium titanate (BaTiO 3 ) particles 20 Barium oxide (partially barium carbonate)
30 Ceramic capacitor 31 Capacitor element body 32 Terminal electrode (external electrode)
33 Dielectric layer 34 Internal electrodes 36a, 36b End surface 37a Upper surface 37b Lower surface
Claims (10)
このゲル化した混合物を乾燥する乾燥工程と、
この乾燥粉を熱処理してチタン酸バリウム粒子を生成する熱処理工程と、
この熱処理粉からチタン酸バリウム粒子を分離する分離工程と、
を有することを特徴とするチタン酸バリウム粉末の製造方法。 Using a titanium aqueous solution and barium salt powder as starting materials, the starting material is mixed and gelled,
A drying step of drying the gelled mixture;
A heat treatment step of heat-treating the dry powder to produce barium titanate particles;
A separation step of separating the barium titanate particles from the heat-treated powder,
A method for producing a barium titanate powder characterized by comprising:
(100)面を主面として有し、前記ペロブスカイト型結晶構造におけるc軸の格子定数とa軸の格子定数との比を示すc/aが1.0045以上であり、X線回折により観測される(111)ピークの半値幅が0.25以下であり、BET法による比表面積が3.3m2/g以上25m2/g以下であり、累積個数が10%となる粒子径をD10、累積個数が50%となる粒子径をD50および累積個数が90%となる粒子径をD90とした場合に、(D90−D10)/D50が2.0以下であることを特徴とするチタン酸バリウム粉末。 The barium titanate powder produced by the method for producing a barium titanate powder according to claim 1 is a barium titanate powder that is an aggregate of barium titanate particles having a perovskite crystal structure,
C / a indicating the ratio of the c-axis lattice constant to the a-axis lattice constant in the perovskite crystal structure is 1.0045 or more in the perovskite crystal structure, and is observed by X-ray diffraction. The half-width of the (111) peak is 0.25 or less, the specific surface area by the BET method is 3.3 m 2 / g or more and 25 m 2 / g or less, and the particle diameter at which the cumulative number becomes 10% is D10. Barium titanate powder, wherein (D90-D10) / D50 is 2.0 or less, where D50 is the particle diameter at which the number is 50% and D90 is the particle diameter at which the cumulative number is 90% .
請求項9に記載のチタン酸バリウム粉末を含む焼成前誘電体層を形成する焼成前誘電体層形成工程と、
前記焼成前誘電体層を焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法。 A method of manufacturing an electronic component having a dielectric layer and an electrode layer,
A pre-firing dielectric layer forming step of forming a pre-firing dielectric layer comprising the barium titanate powder according to claim 9;
A firing step of firing the pre-fired dielectric layer;
A method for manufacturing an electronic component, comprising:
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