[发明专利]碱金属铌酸盐颗粒的制造方法和碱金属铌酸盐颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及碱金属铌酸盐颗粒的制造方法和碱金属铌酸盐颗粒。

背景技术

除了各种传感器、超声波振动器等现有的应用外，最近，压电陶瓷还用作例如个人计算机的液晶背光源用变压器、喷墨打印机用打印头部件材料，等等这些，对电子机器的小型化和高性能化做出了很大贡献。

作为这样的压电陶瓷，现在PZT系等铅系材料是主流。但是，由于铅系材料含有大量有害的氧化铅，所以担心例如废弃时氧化铅的流出会造成环境污染。因此，强烈渴望开发出能代替现有的铅系材料的可实用的无铅压电陶瓷材料。

近年来，作为显示较好的压电性的无铅系陶瓷材料，碱金属铌酸盐系的压电陶瓷受到关注。例如在专利文献1中提出了一种在以铌酸锂钠为基本组成的固溶体中添加有氧化铝、氧化铁作为副成分的压电陶瓷。并且，在专利文献2中，作为以铌酸钾和铌酸钠为主成分的压电陶瓷，提出了通过向其中添加铜、锂和钽而改善了物性的组合物。

作为用于得到这样的压电陶瓷的方法，众所周知的是所谓的固相法，该方法经历如下工序：将成为原料的多种原料粉体机械混合或混炼后，成型为粒状，并进行烧制。

并且，近年来还研究了通过液相体系来合成NaNbO₃颗粒的方法。例如，非专利文献1中报告了使NaOH或KOH溶液作用于Nb₂O₅颗粒，合成NaNbO₃颗粒的方法。

并且，作为KNbO₃颗粒的合成，近年来还报告了如下方法：暂时合成层状的K₄Nb₆O₁₇颗粒，接着在熔融盐中高温加热，由此来合成KNbO₃颗粒(非专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭60-52098号公报

专利文献2：日本特开2000-313664号公报

非专利文献

非专利文献1：C.Sun et al，European Journal of Inorganic Chemistry，2007，1884

非专利文献2：Y.Saito et al，Journal of the European Ceramic Society，27(2007)4085

发明内容

发明要解决的课题

但是，对于固相法，一般能够获得的原料粉体的粒径大多原本为数mm～数μm左右，以纳米级均匀混合原料粉体一般是困难的。并且，在以高温烧制原料粉体时，有时会伴随发生由原料粉体本来的结构向钙钛矿结构结晶的结构变化，利用固相法难以严格控制雏晶尺寸和晶界。特别是晶界大大影响压电特性和强度等，所以控制晶界对提高压电陶瓷的特性是不可欠缺的，在使用了晶界控制不充分的材料的情况下可能会导致制品的缺陷和特性的降低等。

另一方面，现有的液相法中存在颗粒发生凝聚的问题，并且，一般也难以将得到的粒径和形态控制得均一。例如用上述专利文献1所述的方法得到的颗粒为凝聚体，不适于作为用于成型为近年来微细化的压电元件的原料。如此存在不能控制颗粒的尺寸和形状这样的问题。

并且，专利文献2所述的方法中存在事实上不可能对粒径进行控制、需要多阶段的合成等问题，也正在寻求改善。

鉴于这些现状，渴望开发一种适于大量生产、能防止颗粒的凝聚、能控制晶界和粒径的碱金属铌酸盐颗粒的制造方法以及颗粒尺寸和形状的均一性高的碱金属铌酸盐微细颗粒。

用于解决课题的方法

本发明的目的在于提供一种在液相体系中制造碱金属铌酸盐微粒的方法，该方法能够控制碱金属铌酸盐微粒的尺寸和形状。

本发明人发现，通过将碱金属中的钠与钾以特定比例组合，能够再现性良好地制备出由具有均匀的尺寸和特殊的形状的二次颗粒构成的铌酸钠钾盐颗粒，以至完成了本发明。

即，本发明的第一方式涉及一种铌酸钠钾盐颗粒的制造方法，所述铌酸钠钾盐颗粒以式(1)表示，

Na_xK_(1-x)NbO₃    (1)

其中，所述制造方法包括下述工序：

(a)将含铌溶液和具有0.1～30mol/L的浓度的碱性溶液混合，制备悬浮液的工序；

(b)将得到的悬浮液在80℃～150℃静置12～48小时的工序；

(c)使静置后的悬浮液在150℃～300℃进行1～12小时的溶剂热反应的工序；和