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チタン酸バリウム
メーカー8社一覧【2024年】

チタン酸バリウムについての概要、用途、原理などをご説明します。また、チタン酸バリウムのメーカー8社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。チタン酸バリウム関連企業の2024年3月注目ランキングは1位:戸田工業株式会社、2位:富士チタン工業株式会社、3位:共立マテリアル株式会社となっています。

チタン酸バリウムとは？
チタン酸バリウムのメーカー8社一覧

チタン酸バリウムとは

チタン酸バリウムとは、ペロブスカイト構造をもつ合成無機化合物です。

融点1,625 ℃、密度6.02 g/㎤で、常温において白色の固体です。毒物及び劇物取締法により「バリウム化合物」として劇物に指定されています。

チタン酸バリウムの使用用途

チタン酸バリウムは「チタン酸バリウムセラミックス」とも呼ばれ、電圧をかけると内部で分極が起こり、電気を蓄積する誘電性のほか、圧電性や焦電性を有しています。この特長を利用して、セラミックコンデンサ、圧電素子、サーミスタ、バリスタなどの電子部品の材料として用いられていますセラミックコンデンサは内部電極とチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層層を交互に積層した、積層セラミックコンデンサ (MLCC) として利用されます。MLCC技術の進展により、携帯電話などのデバイスの小型化が実現しました。

圧電素子とは、物理的な圧力により内部の電荷が変化する、あるいは電圧をかけると振動する電子部品です。電子ライターやスピーカーなどに使用されています。

サーミスタとは、温度変化により内部の電荷が変化する焦電性を利用した電子部品です。温度センサーやヒーターの温度制御などに利用されています。

チタン酸バリウムの性質

チタン酸バリウムは、化学式BaTiO₃で表される化合物であり、高い誘電率、高い誘電損失率、高い屈折率をもちます。CAS番号は12047-27-7です。キュリー温度 (Tc) は130 ℃付近であり、T_cにおいて常誘電体から強誘電体へ相転移が起こります。強誘電性は原子の欠陥や不純物の混合などの影響を強く受けます。

チタン酸バリウムの構造

チタン酸バリウムの結晶構造は、低温から高温にかけて、菱面体晶、斜方晶、正方晶、立方晶の順に変化します。これらのうち、常温における正方晶は、強誘電体として、および高温(120℃以上)における立方晶は、常誘電体として工業的に重要な材料となります。

ペロブスカイト構造をとり、単位格子の頂点にはBaイオン、面心にはOイオン、体心にはTiイオンがあります。チタン酸バリウムは電界がなくても、各イオンが正規の位置からわずかにずれて分極します。この現象を自発分極と呼びます。外部の電界により分極の方向が反転するため、強誘電体と呼ばれます。また、イオンの変異によって強誘電性が発現するため、「変位型強誘電体」と呼ばれます。

チタン酸バリウムのその他情報

チタン酸バリウムの製造方法

1. 固相反応法
炭酸バリウムと酸化チタンを湿式混合し、濾過、乾燥、造粒成形し、仮焼、粉砕することで得られます。炭酸バリウムは硫化バリウムや塩化バリウム、水酸化バリウムなどから作製されます。ストロンチウムが不純物として混入すると、キュリー点が低温側に移動するため注意が必要です。

酸化チタンは硫酸法、または塩素法で作製されます。硫酸法では、チタン鉱石であるFeTiO₃に硫酸を加えてTiOSO₃を作製し、アンモニアを加えて得られたメタチタン酸 (TiO(OH)₂) を焼くことで酸化チタンを得ます。塩素法では四塩化チタンの塩素を酸素で置換して、酸化チタンを得ます。

2. シュウ酸塩法
塩化バリウム、四塩化チタン、シュウ酸の反応により、シュウ酸バリウムチタニル (BaTiO(C₂O₄)₂) を得ます。熱分解することで、チタン酸バリウムを得ます。この方法で、工業的に高純度のチタン酸バリウムが合成されています。

3. クエン酸法
クエン酸バリウム水溶液とクエン酸チタン水溶液を反応させて、作製されたBaTi(C₆H₆O₇)₃・6H₂Oを熱分解してチタン酸バリウムを得ます。

4. 水熱合成法
水酸化バリウムとメタチタン酸 (TiO(OH)₂) の含水塩とを常圧下で加熱することでチタン酸バリウムが得られます。高温高圧下で処理すると、結晶星の良いチタン酸バリウムが得られます。

5. ゾルゲル法
バリウムの水酸化物のゲルとチタンのゾルとを混合し、乾燥、仮焼・粉砕することでチタン酸バリウムが得られます。複合材料の作製に適しています。

6. アルコキシド法
チタンアルコキシドと水酸化バリウムをジェット混合機で急速混合したのち、環流下で加熱し、生成した沈殿を結晶化することで、チタン酸バリウムを得ます。

参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakyoshi/59/1/59_KJ00007516455/_pdf/-char/ja
https://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen/gmsds/12047-27-7.html
https://www.nippon-chem.co.jp/dcms_media/other/cre2002-8.pdf