JP2005097041A - 結晶配向セラミックス及びその製造方法、並びに、異方形状粉末及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る結晶配向セラミックスは、一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)で表される第1のペロブスカイト型化合物の多結晶体からなり、該多結晶体を構成する各結晶粒の擬立方{100}面が配向していることを特徴とする。このような結晶配向セラミックスは、第2のペロブスカイト型化合物からなり、かつ擬立方{100}面を発達面とする異方形状粉末と、マトリックス化合物粉末との混合物を異方形状粉末が配向するように成形し、焼結することにより得られる。
【選択図】 図14
Description
一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される第1のペロブスカイト型化合物の多結晶体からなり、該多結晶体を構成する各結晶粒の擬立方{100}面が配向していることを要旨とする。
一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される第2のペロブスカイト型化合物からなり、その発達面が擬立方{100}面からなり、かつその厚さ(ta)に対する前記発達面の最大長さ(Wa)のアスペクト比(Wa/ta)が2以上である異方形状粉末と、該異方形状粉末と反応し又は反応することなく第1のペロブスカイト型化合物となるマトリックス化合物粉末とを混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合物を、前記異方形状粉末の発達面が配向するように成形する成形工程と、該成形工程で得られた成形体を焼結させる焼結工程とを備えていることを要旨とする。
一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される第2のペロブスカイト型化合物からなり、その発達面が擬立方{100}面からなり、かつその厚さ(ta)に対する前記発達面の最大長さ(Wa)のアスペクト比(Wa/ta)が2以上であることを要旨とする。
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
(但し、Aは、Na+、K+、Sr2+、Pb2+、Ba2+及びBi3+から選ばれる少なくとも1種の元素、又はこれらの元素の組み合わせ。
Bは、Fe3+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、及びW6+から選ばれる少なくとも1種の元素、又はこれらの元素の組み合わせ。
元素A、Bは、元素Aの平均価数をα、元素Bの平均価数をβとしたときに、α(m−1)+βm=6mの関係を満たすもの。
mは、1から8までの整数。
また、AがNa+及び/又はK+とBi3+の双方のみからなり、かつBがNb5+のみからなるものを除く。)
フラックス法を用いて、SrTiO3粉末を合成した。すなわち、化学量論比でSrTiO3組成となるように、SrCO3粉末(平均粒径:0.5μm)及びTiO2粉末(平均粒径:0.5μm)を秤量し、これらを湿式混合した。次いで、この原料に対して、フラックスとしてKClを50wt%添加し、これらを乾式混合した。次に、得られた混合物を白金るつぼに入れ、1100℃×4hの条件下で加熱した。冷却後、反応物から湯せんによりフラックスを取り除き、SrTiO3粉末を得た。次の化3の式に、SrTiO3粉末の合成反応式を示す。
出発原料として、比較例1で得られた等方性SrTiO3粉末のみを用いた点、及び、焼結条件を1350℃、1400℃又は1450℃×1hとした以外は、実施例3と同一の手順に従い、SrTiO3からなる焼結体を作製した。図8に、得られた焼結体のテープ面と平行な面について測定されたX線回折パターンを示す。図8より、得られた焼結体は、無配向であることがわかる。比較例2で得られた焼結体の場合、ロットゲーリング法による擬立方{100}面の平均配向度F(100)は、すべて0%であった。
比較例として、特開平10−139552号公報に従い、結晶配向セラミックスを作製した。層状化合物の一種であるSr3Ti2O7板状粉末を反応性テンプレートとして用いて、結晶配向セラミックスを作製した。まず、フラックス法を用いて、Sr3Ti2O7板状粉末を合成した。得られたSr3Ti2O7板状粉末は、{001}面を発達面とし、かつ、アスペクト比は約10、発達面の最大長さは、約10μmであった。
0.95PbTiO3−0.05SrTiO3組成となるように、比較例1で得られた等方性SrTiO3板状粉末と、固相法による合成した等方性PbTiO3粉末とを秤量した以外は、実施例3と同様の手順に従い、焼結体を作製した。
Claims (25)
- 一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される第1のペロブスカイト型化合物の多結晶体からなり、
該多結晶体を構成する各結晶粒の擬立方{100}面が配向している結晶配向セラミックス。 - 前記第1のペロブスカイト型化合物のロットゲーリング法による擬立方{100}面の配向度が20%以上である請求項1に記載の結晶配向セラミックス。
- 前記第1のペロブスカイト型化合物は、SrTiO3である請求項1又は2に記載の結晶配向セラミックス。
- 一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される第2のペロブスカイト型化合物からなり、その発達面が擬立方{100}面からなり、かつその厚さ(ta)に対する前記発達面の最大長さ(Wa)のアスペクト比(Wa/ta)が2以上である異方形状粉末と、該異方形状粉末と反応し又は反応することなく請求項1に記載の第1のペロブスカイト型化合物となるマトリックス化合物粉末とを混合する混合工程と、
該混合工程で得られた混合物を、前記異方形状粉末の発達面が配向するように成形する成形工程と、
該成形工程で得られた成形体を焼結させる焼結工程とを備えた結晶配向セラミックスの製造方法。 - 前記結晶配向セラミックス中における前記第1のペロブスカイト型化合物のロットゲーリング法による擬立方{100}面配向度が20%以上となるように、混合、成形及び焼結を行う請求項4に記載の結晶配向セラミックスの製造方法。
- 前記混合工程は、前記結晶配向セラミックスに含まれる前記第1のペロブスカイト型化合物のBサイトイオンの0.1at%以上が前記異方形状粉末から供給されるように、前記異方形状粉末と、前記マトリックス化合物とを混合するものである請求項4又は5に記載の結晶配向セラミックスの製造方法。
- 層状結晶構造を有する層状化合物からなり、その発達面が以下の一般式で表される第2のペロブスカイト型化合物の擬立方{100}面と格子整合性を有し、かつ、その厚さ(tb)に対する前記発達面の最大長さ(Wb)のアスペクト比(Wb/tb)が2以上である第1異方形状粉末を合成し、前記第1異方形状粉末と、該第1異方形状粉末とのイオン交換反応により前記第2のペロブスカイト型化合物及び余剰成分を生成するイオン交換反応用原料とを、溶液又は融液中においてイオン交換反応を行わせ、前記余剰成分を熱的又は化学的に除去することにより得られる、
一般式:(SrxA'1−x)(TiyB'1−y)O3
(但し、0<x≦1。0<y≦1。A'は、1種又は2種以上の2価の金属元素。B'は、1種又は2種以上の4価の金属元素。)
で表される前記第2のペロブスカイト型化合物からなり、
その発達面が擬立方{100}面からなり、かつ
その厚さ(ta)に対する前記発達面の最大長さ(Wa)のアスペクト比(Wa/ta)が2以上である異方形状粉末。 - 前記第2のペロブスカイト型化合物は、SrTiO3である請求項7に記載の異方形状粉末。
- 前記発達面の最大長さ(Wa)は、100μm以下である請求項7又は8に記載の異方形状粉末。
- 層状結晶構造を有する層状化合物からなり、その発達面が請求項7に記載の第2のペロブスカイト型化合物の擬立方{100}面と格子整合性を有し、かつ、その厚さ(tb)に対する前記発達面の最大長さ(Wb)のアスペクト比(Wb/tb)が2以上である第1異方形状粉末を合成する合成工程と、
前記第1異方形状粉末と、該第1異方形状粉末とのイオン交換反応により前記第2のペロブスカイト型化合物及び余剰成分を生成するイオン交換反応用原料とを、溶液又は融液中においてイオン交換反応を行わせるイオン交換工程と、
前記余剰成分を熱的又は化学的に除去する除去工程とを備えた異方形状粉末の製造方法。 - 前記層状化合物は、
一般式:(Bi2O2)2+(Am−1BmO3m+1)2−
(但し、Aは、Na+、K+、Sr2+、Pb2+、Ba2+、及びBi3+から選ばれる少なくとも1種の元素、又はこれらの元素の組み合わせ。
Bは、Fe3+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、及びW6+から選ばれる少なくとも1種の元素、又はこれらの元素の組み合わせ。
元素A、Bは、元素Aの平均価数をα、元素Bの平均価数をβとしたときに、α(m−1)+βm=6mの関係を満たすもの。
mは、1から8までの整数。
また、AがNa+及び/又はK+とBi3+の双方のみからなり、かつBがNb5+のみからなるものを除く。)
であらわされるビスマス層状ペロブスカイト型化合物である請求項10に記載の異方形状粉末の製造方法。 - 前記層状化合物は、Bi4Ti3O12又はSrBi4Ti4O15である請求項10に記載の異方形状粉末の製造方法。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた誘電素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いたマイクロ波誘電素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた熱電素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた焦電素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた磁気抵抗素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた磁性素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた圧電素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた超伝導素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた抵抗素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いた電子伝導素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いたイオン伝導性素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いたPTC素子。
- 請求項1に記載の結晶配向セラミックスを用いたNTC素子。
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