專利名稱：球狀陶瓷粉末的制備方法、球狀陶瓷粉末及復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷粉末及其制備方法。
這些陶瓷粉末，有時(shí)作為粉末單體被供給使用，有時(shí)作為分散于樹脂材料中的復(fù)合材料供給使用。對(duì)于用作復(fù)合材料的陶瓷粉末，要求其對(duì)樹脂材料具有分散性、填充性。作為確保其對(duì)樹脂材料的分散性、填充性的要素，其中之一為粉末的粒徑。例如，陶瓷粉末可以用上述方法之外的方法例如共沉淀法從液相制備，但該粉末的粒徑過于微細(xì)，因此無法確保其對(duì)樹脂材料的分散性、填充性。此外，根據(jù)上述方法制備的陶瓷粉末，由于為通過粉碎制得的物質(zhì)，因此粉末的形態(tài)為不定形，無法確保其對(duì)樹脂材料的分散性、填充性。
到目前為止，提出了各種制備陶瓷粉末的技術(shù)。例如有特開平11-209106號(hào)公報(bào)、特開2000-107585號(hào)公報(bào)、特開平8-48560號(hào)公報(bào)、特開平5-105502號(hào)公報(bào)。
特開平11-209106號(hào)公報(bào)公開了在將無機(jī)粉末暴露在可燃性氣體中，向火焰中噴射，將無機(jī)粉末加熱、進(jìn)行球狀化的方法中，使燃燒噴嘴前端的無機(jī)粉末的噴射速度達(dá)到70～1200m/sec的球狀粒子的制備方法。在具體開示的實(shí)施例中，得到平均粒徑為0.5～30μm的二氧化硅(SiO2)粉末。
此外，特開2000-107585號(hào)公報(bào)公開了一種球狀陶瓷粉末的制備方法，其中將適當(dāng)?shù)恼澈蟿┡c具有生體吸收性的陶瓷混煉，形成生料狀，將其滴入高溫加熱體中制造球狀陶瓷粉末。
此外，特開平8-48560號(hào)公報(bào)公開了一種陶瓷微小成形球體的制備方法，其中將用攪拌造粒法制得的陶瓷粉末成形，制備陶瓷微小成形球體時(shí)，使用通過噴霧干燥法制得的陶瓷粉末顆粒作為核制造陶瓷微小成形體。
此外，特開平5-105502號(hào)公報(bào)公開了含有平均粒徑為7μm或小于7μm的陶瓷球狀粉末和粘合樹脂的注射成型材料。
在上述特開平11-209106號(hào)公報(bào)中公開的方法中，由于將可燃性氣體直接吹送，使得氛圍氣的控制及溫度的控制困難。因此，不能容易地制得如復(fù)合氧化物那樣的多成分陶瓷粉末。
在特開2000-107585號(hào)公報(bào)的制備方法中，所制得的粉末，其球狀物質(zhì)的直徑大，為0.3～1.2mm(300～1200μm)，因此不適宜與樹脂材料進(jìn)行復(fù)合。
在特開平8-48560號(hào)公報(bào)中公開的方法中，作為其目的而制備的粉末的尺寸為0.02～0.4mm(20～400μm)，不適宜與樹脂材料進(jìn)行復(fù)合。
特開平5-105502號(hào)公報(bào)公開了含有平均粒徑為7μm或小于7μm的陶瓷球狀粉末以及粘合劑樹脂的注射成型材料，但沒有公開用于制備該陶瓷球狀粉末的具體方法。
如上所述，到目前為止，制備具有適宜與樹脂材料進(jìn)行復(fù)合的粒徑的球狀粉末是困難的。特別地，目前尚未發(fā)現(xiàn)用于制備如復(fù)合氧化物那樣的多成分系陶瓷的方法。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有適宜分散于樹脂材料中的粒徑，并且對(duì)樹脂具有優(yōu)異的分散性、填充性的球狀陶瓷粉末。本發(fā)明的目的還在于提供一種制備該球狀陶瓷粉末的制備方法。進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于提供一種由該球狀陶瓷粉末和樹脂材料組成的復(fù)合材料。
本發(fā)明以上述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，還涉及球狀陶瓷粉末的制備方法，其特征在于，其包括將含有由陶瓷成分構(gòu)成的原料粉體的生料通過噴嘴進(jìn)行噴霧，形成液滴，并通過干燥液體成分而制備陶瓷顆粒粉的噴霧干燥工序，以及燒結(jié)所制得的上述陶瓷顆粒粉的燒結(jié)工序。
在本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的制備方法中，上述原料粉體可以由與經(jīng)過上述燒結(jié)工序后的上述球狀陶瓷粉末相同的化合物構(gòu)成。即，本發(fā)明允許將與最終想得到的陶瓷粉末相同的化合物作為原料粉體。此外，在本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的制備方法中，上述原料粉體可以由多個(gè)陶瓷粉體的混合物構(gòu)成。即，本發(fā)明可以對(duì)應(yīng)于將多個(gè)陶瓷粉體的混合物作為原料粉體的多成分系陶瓷粉末。
更具體而言，根據(jù)本發(fā)明，可以制備由復(fù)合氧化物組成的電介質(zhì)材料構(gòu)成的球狀陶瓷粉末。此外，可以制備由復(fù)合氧化物組成的磁性鐵素體構(gòu)成的球狀陶瓷粉末。
根據(jù)以上本發(fā)明的制備方法，可以制備平均粒徑在1～50μm范圍的球狀陶瓷粉末。本發(fā)明的球狀粉末的粒徑可以根據(jù)構(gòu)成陶瓷顆粒粉的一級(jí)粒子的粒徑來控制。為了得到適宜與樹脂材料復(fù)合化的粉末的粒徑，優(yōu)選將構(gòu)成陶瓷顆粒粉的一級(jí)粒子的平均粒徑控制在1μm或小于1μm。
本發(fā)明提供一種采用以上本發(fā)明的制備方法的下述新型的球狀陶瓷粉末。即，本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的特征在于，其為多個(gè)陶瓷成分經(jīng)過燒結(jié)而復(fù)合化的粉末，上述粉末的平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。
本發(fā)明的球狀陶瓷粉末可以選擇氧化物磁性材料或氧化物電介質(zhì)材料作為其材質(zhì)。以往，氧化物磁性材料或氧化物電介質(zhì)材料為多成分系組成的陶瓷粉末，平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8、進(jìn)而為0.9或大于0.9。在本發(fā)明的球狀陶瓷粉末中，其平均粒徑優(yōu)選在5～20μm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供一種復(fù)合材料，其特征在于，其為由磁性體或電介質(zhì)組成的氧化物球狀粉末、與分散并保持上述氧化物球狀粉末的粘合樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料，上述氧化物球狀粉末的平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。在該復(fù)合材料中，上述氧化物球狀粉末的含量優(yōu)選為30～98重量％，球形度優(yōu)選為0.9或大于0.9。
圖2為根據(jù)以往的粉碎法制備的粉末的SEM像的照片。
圖3為表示本發(fā)明的復(fù)合材料的具體用途例的斷面圖。
圖4為表示實(shí)施例3中導(dǎo)磁率的頻率特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下就本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的制備方法，包括通過噴嘴將含有由陶瓷成分組成的原料粉末的生料進(jìn)行噴霧，形成液滴，并通過干燥液體成分而制備陶瓷顆粒粉的噴霧干燥工序，以及通過燒結(jié)所制得的上述陶瓷顆粒粉而制備球狀陶瓷粉末的燒結(jié)工序。
本發(fā)明中的陶瓷成分包含被認(rèn)為是陶瓷的氧化物、氮化物、碳化物等化合物。此外，不僅包含單一的陶瓷，還包含多個(gè)陶瓷的混合物、復(fù)合氧化物、復(fù)合氮化物等復(fù)合化合物。作為陶瓷成分的具體例，其包含電介質(zhì)材料。具體地，其包括鈦酸鋇-釹系陶瓷、鈦酸鋇-錫系陶瓷、鉛-鈣系陶瓷、二氧化鈦系陶瓷、鈦酸鋇系陶瓷、鈦酸鉛系陶瓷、鈦酸鍶系陶瓷、鈦酸鈣系陶瓷、鈦酸鉍系陶瓷、鈦酸鎂系陶瓷等。進(jìn)而，還包括CaWO4系陶瓷、Ba(Mg、Nb)O3系陶瓷、Ba(Mg，Ta)O3系陶瓷、Ba(Co、Mg、Nb)O3系陶瓷、Ba(Co、Mg、Ta)O3系陶瓷。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上混合使用。作為二氧化鈦系陶瓷，是指其在組成上只含有二氧化鈦的體系，或在二氧化鈦中還含有其它少量添加物的體系，保持著二氧化鈦的結(jié)晶構(gòu)造的物質(zhì)。對(duì)于其它體系的陶瓷也是一樣的。此外，二氧化鈦為用TiO2表示的物質(zhì)，且具有各種結(jié)晶構(gòu)造，但作為電介質(zhì)陶瓷使用的為具有金紅石構(gòu)造的物質(zhì)。
作為磁性材料，使用具有磁性的復(fù)合氧化物。例如，Mn-Zn系鐵素體、Ni-Zn系鐵素體、Mn-Mg-Zn系鐵素體、Ni-Cu-Zn系鐵素體等。此外，也可以為Fe2O3、Fe3O4等氧化鐵。
在本發(fā)明中，作為由陶瓷成分構(gòu)成的原料粉體，其包含粉末、顆粒粉、粉碎粉等、由不拘泥于該形態(tài)的粒子構(gòu)成的各種形態(tài)。原料粉體的粒徑?jīng)Q定最終得到的粉末的粒徑。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，其粒徑為3μm或小于3μm，優(yōu)選為1μm或小于1μm。制備原料粉體的方法無特別的限定。
將以上的原料粉末制成用于從噴嘴進(jìn)行噴霧的生料。生料可以通過向溶劑中適量添加原料粉體，其后用球磨機(jī)等混合機(jī)進(jìn)行混合而制備。作為溶劑，可以使用水，為了使原料粉體的分散性提高，鼓勵(lì)添加分散劑。也可以添加用于將原料粉體間進(jìn)行機(jī)械結(jié)合的結(jié)合劑，例如PVA(聚乙烯醇)。
在本發(fā)明的噴霧干燥工序中，通過噴嘴對(duì)含有由以上陶瓷成分組成的原料粉體的生料進(jìn)行噴霧，從而形成液滴。在這里，噴嘴為用于對(duì)上述生料和壓縮氣體進(jìn)行噴霧的設(shè)備，可以使用2流體噴嘴或4流體噴嘴。與壓縮氣體一同從噴嘴中吐出的生料被微?；?，從而形成噴霧。噴霧中液滴的粒徑可以通過生料與壓縮氣體的比率進(jìn)行控制。通過控制液滴的粒徑可以控制最終制備的粉體的粒徑。噴霧狀態(tài)的生料在自由下落的過程中，通過給予干燥水分所需的熱量，從而可以制備得到將液體成分干燥并除去的粉末。該熱量可以通過使從噴嘴吐出的氣體成為加熱氣體，或向噴霧氛圍氣中供給加熱氣體來施加。為了干燥，可以使用100℃以上的加熱氣體。使用噴嘴進(jìn)行噴霧和干燥的工序可以在特定的腔室內(nèi)進(jìn)行。通過使用噴嘴的噴霧干燥法而制備的粉體通常為顆粒粉。該顆粒粉的粒徑如前所述，可以通過例如生料和壓縮氣體的比率進(jìn)行控制。通過使生料間發(fā)生碰撞，可以制成小液滴。
在本發(fā)明的燒結(jié)工序中，燒結(jié)通過使用噴嘴的噴霧干燥法而制得的顆粒粉，可以得到球狀的陶瓷粉末。在這里，例如，當(dāng)最終要制備鈦酸鋇(BaTiO3)粉末時(shí)，顆粒粉除了由BaTiO3粒子單獨(dú)構(gòu)成外，有時(shí)由TiO2粒子及BaO粒子的混合物構(gòu)成。燒結(jié)的條件，特別是溫度和時(shí)間，可以根據(jù)陶瓷的組成而適當(dāng)確定，但是，由于本發(fā)明通過噴嘴制備的顆粒粉具有接近球狀的形狀，因此燒結(jié)后的粉末成為球形度更為接近1的粉末。此外，由于能夠容易地對(duì)顆粒粉的粒徑進(jìn)行控制，因此燒結(jié)后制備的粉末及其粒徑也可以控制。特別地，通過噴嘴，可以制備1～10μm的微細(xì)顆粒粉。因此，對(duì)該顆粒粉進(jìn)行燒結(jié)后，粒徑縮小一些，約為1～10μm。
如上制得的本發(fā)明陶瓷粉，其特征為，其為多個(gè)陶瓷成分通過燒結(jié)而復(fù)合化的粉末，上述粉末的平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。
本發(fā)明的球狀陶瓷粉末，是多個(gè)陶瓷成分通過燒結(jié)而反應(yīng)或復(fù)合化的。如上所述，本發(fā)明使用噴嘴制備顆粒粉。由于在用噴嘴噴霧的生料中混合有多個(gè)陶瓷成分，因此所制備的顆粒粉也為多個(gè)陶瓷成分(粒子)的混合體。通過燒結(jié)該作為陶瓷成分(粒子)混合物的顆粒粉，可以制備得到通過多個(gè)陶瓷成分燒結(jié)而復(fù)合化的粉末。
本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的平均粒徑為1～50μm。如果平均粒徑大于50μm，在用其與樹脂的復(fù)合材料形成電路基板時(shí)，基板表面變粗，難于形成回路。另一方面，如果小于1μm，則與樹脂的混煉性降低。平均粒徑更優(yōu)選為1～20μm，進(jìn)一步優(yōu)選為1～10μm。
本發(fā)明的球狀陶瓷粉末所具有的球形度為0.8或大于0.8，優(yōu)選0.9或大于0.9，進(jìn)一步優(yōu)選0.95或大于0.95。就是說，本發(fā)明中所謂的球狀，不只是表面光滑的圓球，而且包括近似于圓球的含有多面體的概念。這里的球形度定義為r/R，其中R為與粒子的投影面積相等的圓的直徑，r為與粒子的投影相外切的最小圓的直徑。球形度如果為0.8或大于0.8，當(dāng)將陶瓷粉末分散到樹脂材料中而作為復(fù)合材料使用時(shí)，陶瓷粉末對(duì)于樹脂材料變得容易分散均一，進(jìn)而在成型時(shí)，不易由于不均勻性產(chǎn)生龜裂。
作為本發(fā)明的球狀陶瓷的具體組成，其包括上述氧化物磁性材料、氧化物電介質(zhì)材料。但是，該組成不能成為限定本發(fā)明的根據(jù)。本發(fā)明無論組成如何都可以實(shí)施。此外，氧化物磁性材料、氧化物電介質(zhì)材料多以復(fù)合氧化物的形態(tài)構(gòu)成，本發(fā)明的特征在于，其為這樣復(fù)合氧化物，并且平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。
在本發(fā)明中，其提供了上述球狀陶瓷粉末與樹脂材料的復(fù)合材料。作為復(fù)合材料的制備方法，包括得到可溶性樹脂與本發(fā)明的球狀陶瓷粉末的混合物后浸漬于玻璃布中并成型為基板的方法，使用印刷法的成型方法，通過浸蘸的成型方法。此外，可以廣泛使用用于樹脂成型的已知方法，如通過注射成型機(jī)對(duì)熱塑性樹脂和本發(fā)明的球狀陶瓷粉末混合物進(jìn)行成型的方法，轉(zhuǎn)移成型法，擠出成型法。此外，作為樹脂材料，可以使用到目前為止已知的樹脂材料。
在本發(fā)明的復(fù)合材料中，由磁性體或介電體構(gòu)成的氧化物球狀粉末的含量，優(yōu)選在30～98重量％的范圍內(nèi)。含量如果不足30重量％，作為復(fù)合材料，磁性體或介電體的特性不足。另一方面，如果超過98重量％，則成型困難。根據(jù)復(fù)合的樹脂材料的特性進(jìn)行控制，氧化物球狀粉末的含量優(yōu)選在40～80重量％范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在50～70重量％范圍內(nèi)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明制備得到的球形度為0.94的鈦酸鋇粉末(本發(fā)明)的粒子結(jié)構(gòu)的顯微鏡照片(×3500)。此外，為了進(jìn)行比較，圖2為用粉碎法制備的鈦酸鋇粉末(以往例)的粒子結(jié)構(gòu)的顯微鏡照片(×3500)?？梢院苋菀椎乜吹剑c采用以往的粉碎法制備的粉末相比，根據(jù)本發(fā)明可以制備得到具有高球形度的粉末。使用這些粉末，求得有機(jī)樹脂材料(苯乙烯樹脂)和40體積％(76重量％)的這些粉末混合時(shí)的介電常數(shù)和品質(zhì)系數(shù)(Q)。其結(jié)果示于表1。由于兩個(gè)粉末具有同一組成，因此作為電介質(zhì)材料的特性一致，但作為復(fù)合材料，使用本發(fā)明的粉末的一方，其介電常數(shù)和品質(zhì)系數(shù)(Q)均更優(yōu)異。
表1

對(duì)本發(fā)明制備的粉末與采用以往的粉碎法制備的粉末分別與注射成型用熱塑性樹脂混煉時(shí)的混煉性，用在加熱捏合中混煉時(shí)的轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行評(píng)價(jià)。轉(zhuǎn)矩值低的一方，其混煉性好，為能夠高填充的粉末。其結(jié)果是，本發(fā)明的粉末的值為70N·m，采用以往粉碎法制備的粉末的值為100N·m，因此可以看到，本發(fā)明的粉末的混煉性更優(yōu)異。之所以出現(xiàn)這樣的結(jié)果，其原因在于，由于粉碎粉末為具有棱角的形狀，粒子與樹脂的摩擦阻力增大，而相比之下，本發(fā)明的球狀粉末，其與樹脂間的摩擦阻力降低，在樹脂中的流動(dòng)性提高。
本發(fā)明復(fù)合材料的具體用途的一例示于圖3。在圖3中，將球狀鐵素體粉末分散于樹脂中，在混合的磁性體層1表面的上下兩側(cè)分別積層具有較低介電常數(shù)的電介質(zhì)層2，進(jìn)而在該電介質(zhì)層2的任意一側(cè)積層具有較高介電常數(shù)的電介質(zhì)層3，從而構(gòu)成基板。通過在該基板表面的至少一側(cè)形成有由底構(gòu)圖、布線圖組成的導(dǎo)體構(gòu)圖，從而制備得到積層基板，可以用本發(fā)明的復(fù)合材料構(gòu)成該電介質(zhì)層2、3。此外，本發(fā)明的復(fù)合磁性材料可以用作使用聚酯膠片(プリプレグ)的基板材料、片狀感應(yīng)體器件材料、濾波器等積層電子部件材料。
根據(jù)本發(fā)明，在制備該基板、電子部件時(shí)，由于陶瓷粉末的填充性提高，因此能夠有效地發(fā)揮陶瓷粉末所具有的特性。此外，由于幾乎不含有象粉碎粉末那樣巨大的粒子，因此能夠減少制品制備時(shí)不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。作為具體的例子，可以防止下述不良現(xiàn)象的產(chǎn)生在向玻璃布上涂覆、浸漬含有陶瓷粉末的復(fù)合材料清漆的一般印刷基板的制造工序中，當(dāng)使基板的厚度變薄時(shí)，玻璃布和銅箔間有巨大的粒子進(jìn)入，由于銅箔與粒子間無樹脂存在，因此促進(jìn)了濕氣的侵入，降低了基板的可靠性。
將第1生料通過噴霧干燥機(jī)干燥，進(jìn)行顆?；４藭r(shí)的噴霧、干燥條件無特別的限定，優(yōu)選將條件設(shè)定為使顆粒粉的粒徑達(dá)到200μm或小于200μm。
將制備得到的顆粒粉在1250℃的溫度下燒結(jié)1小時(shí)，由此制備得到復(fù)合氧化物燒結(jié)體。向該燒結(jié)體中加入水，并按相對(duì)于燒結(jié)體重量1％的比例添加分散劑(東亞合成社制A-30SL)，其后用球磨機(jī)粉碎48小時(shí)，從而制備得到含有平均粒徑為0.5μm的粉末的生料(以下稱為第2生料)。相對(duì)于粉末的總重量，向該第2生料中按2重量％添加濃度稀釋為10重量％的PVA(聚乙烯醇)溶液，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)整，使第2生料中粉末的含量為40重量％。PVA起結(jié)合劑的作用。
對(duì)第2生料使用噴霧干燥法，制備得到顆粒粉。所使用的噴霧干燥機(jī)為藤崎電機(jī)(株)制的MDL-050，使用4流體方式的噴嘴，其條件設(shè)定為送液量為40cc/min，噴嘴氣量為160NL/min，給氣溫度為190℃。得到的顆粒粉的平均粒徑為9.7μm。
將該顆粒粉在1300℃下燒結(jié)1小時(shí)。制備得到的燒結(jié)粉是平均粒徑為9μm的球狀粉末。制備得到的粉末為球形度為0.93的電介質(zhì)材料-鈦酸鋇粉末。
隨后，將上述得到的粉末與液狀苯乙烯樹脂混合，使上述得到的粉末的含量為40體積％(78重量％)，用球磨機(jī)進(jìn)行混煉、分散。進(jìn)行3小時(shí)混煉、分散后，采用刮勻涂裝法使分散溶液形成厚度為200μm的膜。將該膜干燥后，通過加熱加壓在該膜的表面兩側(cè)接合厚度為18μm的電解銅箔。接合電解銅箔后，不包括電解銅箔，膜的厚度為100μm。被電解銅箔所夾持的部分成為電介質(zhì)層。沖壓接合有電解銅箔的膜，制成直徑為10mm的圓板狀試料。
用阻抗分析儀(ァジレンテクノロジ-社制HP4291A)測(cè)定該圓板狀試料的靜電容量。根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算出介電常數(shù)。其結(jié)果與品質(zhì)系數(shù)Q一同示于表2。其結(jié)果將在后面敘述到。此外，對(duì)接合了電解銅箔的膜進(jìn)行了彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)，得到了176MPa的彎曲強(qiáng)度。該值與添加30體積％(69重量％)的以往粉碎粉制備的復(fù)合材料的值相當(dāng)，因此，使用本發(fā)明的粉末，能夠在不損害機(jī)械物性的前提下提高作為復(fù)合材料的特性。
表2

實(shí)施例2在實(shí)施例2中，除了將制備第2生料時(shí)使用球磨機(jī)的粉碎時(shí)間延長到96小時(shí)外，其余與實(shí)施例1的條件相同，制備得到粉末和圓板狀的試料。
構(gòu)成粉碎96小時(shí)后的第2生料的粉末的平均粒徑為0.1μm。此外，對(duì)第2生料使用噴霧干燥法而得到的顆粒粉的平均粒徑為4.5μm。進(jìn)而，燒結(jié)后的粉末的平均粒徑為3.5μm，球形度為0.94。此外可以看到，與實(shí)施例1相比，使用噴霧干燥法的粉末的粒徑變小，所得到的顆粒粉的粒徑變小。
與實(shí)施例1同樣測(cè)定的介電常數(shù)及品質(zhì)系數(shù)(Q)示于表2中。比較例1除了將生料中粉末的濃度變?yōu)?0重量％以外，其余與實(shí)施例1相同制備得到第2生料。
使用轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥機(jī)，由第2生料制備得到平均粒徑為87μm的顆粒粉。通過使用4流體方式噴嘴的噴霧干燥機(jī)而制備得到的顆粒粉的平均粒徑為9.7μm，因此可以判斷，通過使用具有噴嘴的噴霧干燥法，能夠制備微細(xì)的顆粒粉。
將以上制備得到的顆粒粉在1350℃下燒結(jié)1小時(shí)。使用氣流粉碎機(jī)對(duì)制備得到的燒結(jié)粉進(jìn)行粉碎，從而得到平均粒徑為3.5μm、球形度為0.71的粉末。
與實(shí)施例1相同，用該粉碎粉末制成圓板狀試料，仍就與實(shí)施例1相同，求得介電常數(shù)和品質(zhì)系數(shù)(Q)。結(jié)果示于表2中。
根據(jù)表2所示的實(shí)施例1、實(shí)施例2及比較例1的特性，可以判斷，實(shí)施例2和實(shí)施例1的介電常數(shù)和品質(zhì)系數(shù)(Q)優(yōu)于比較例1。實(shí)施例1及實(shí)施例2的介電常數(shù)和品質(zhì)系數(shù)(Q)之所以提高，是因?yàn)閷?shí)施例1及實(shí)施例2中的陶瓷粉末更接近于球狀，因此對(duì)于樹脂的填充性和分散性提高了。比較例2與實(shí)施例1相同，制備得到以平均粒徑0.5μm的粉末為構(gòu)成要素的第2生料。
使用轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥機(jī)由第2生料制備得到顆粒粉。該顆粒粉的平均粒徑為86μm。此外，對(duì)該顆粒粉的粒子構(gòu)造進(jìn)行觀察，其為具有中空或中央凹陷形態(tài)的顆粒粉。為了使用噴霧干燥法制備粒徑小的顆粒粉，需要使噴霧的液滴變小，由于使用轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥機(jī)難于得到細(xì)小的液滴，因此得到的是大的顆粒粉。相反，實(shí)施例1及實(shí)施例2使用帶有噴嘴的噴霧干燥機(jī)，其結(jié)果是能得到微小的液滴，與用轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥機(jī)所得到的顆粒粉相比，能夠制備得到具有更小粒徑的顆粒粉。
此后，通過與實(shí)施例1相同的工序，制備得到平均粒徑為10.3μm的顆粒粉。制備得到的顆粒粉在1150℃下燒結(jié)1小時(shí)，制備得到球狀的燒結(jié)粉末。該粉末的平均粒徑為8.5μm，球形度為0.95。該粉末為磁性鐵素體粉末(球狀陶瓷粉末)。
將制備得到的磁性鐵素體粉末與環(huán)氧樹脂混合，使磁性鐵素體粉末的含量為40體積％(75重量％)。作為主要成分的環(huán)氧樹脂包含以下環(huán)氧樹脂作為多官能環(huán)氧樹脂的ェピビス型環(huán)氧樹脂(油化シェル環(huán)氧社制ェピコ一ト1001及ェピコ一ト1007)，含量均為26.9重量％；雙酚A型高分子環(huán)氧樹脂(油化シェル環(huán)氧社制ェピコ一ト1225)，含量為23.1重量％；作為具有特殊骨架的環(huán)氧樹脂的四苯酚基乙烷型環(huán)氧樹脂(油化シェル環(huán)氧社制ェピコ一ト1031S)，含量為23.1重量％；使用這些環(huán)氧樹脂與作為固化劑的雙酚A型酚醛清漆樹脂(油化シェル環(huán)氧社制的YLH129B65)以及作為固化促進(jìn)劑的咪唑化合物(四國化成工業(yè)社制2E4MZ)的混合物。
向磁性鐵素體粉末和環(huán)氧樹脂的混合物中添加甲苯和甲乙酮的混合溶液后，用球磨機(jī)混合、分散5小時(shí)，從而制得磁性鐵素體粉末分散的溶液。采用刮勻涂裝法，使該分散溶液形成厚度為100μm的膜。該膜與厚度為60μm的玻璃布交互積層后，通過加熱、加壓得到厚度約為0.4mm的復(fù)合磁性基板。測(cè)定該復(fù)合磁性基板的介電常數(shù)及品質(zhì)系數(shù)(Q)，其結(jié)果示于表3。在表3中，還列出了使用通過粉碎法制備的平均粒徑為5.2μm的同一組成的磁性鐵素體粉末(無定形)而得到的復(fù)合磁性基板(比較例)的測(cè)定結(jié)果。可以看到，與比較例的復(fù)合磁性基板相比，本實(shí)施例的復(fù)合磁性基板的介電常數(shù)高，而且品質(zhì)系數(shù)(Q)也提高了。
在本實(shí)施例中，對(duì)交互積層玻璃布的復(fù)合磁性基板進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的復(fù)合磁性基板并不限于該形態(tài)。
表3

實(shí)施例4用實(shí)施例3中制備的磁性鐵素體粉末制成壓粉磁性成型體，測(cè)定其磁特性。
使用實(shí)施例3中制備的磁性鐵素體粉末進(jìn)行混合，其相對(duì)于實(shí)施例3中所使用的環(huán)氧樹脂為97重量％，在180℃、5ton/cm2下，在外徑為7mm、內(nèi)徑為3mm的模具中加壓成型，從而制成壓粉磁性成型體。測(cè)定制成的壓粉磁性成型體的頻率特性—導(dǎo)磁率(μ′)。其結(jié)果示于圖4。此外，使用實(shí)施例3中所使用的由粉碎法制備的平均粒徑為2μm的粉末，與本實(shí)施例同樣地制備壓粉磁性成型體，其頻率特性—導(dǎo)磁率(μ′)也一同示于圖4中。從圖4可以看到，本實(shí)施例的壓粉磁性成型體顯示出具有優(yōu)異的頻率特性—導(dǎo)磁率。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明可以制備具有適宜與樹脂材料進(jìn)行復(fù)合的粒徑，并且對(duì)于樹脂具有優(yōu)異的分散性、填充性的球狀陶瓷粉末。本發(fā)明還提供了制備該陶瓷粉末的方法。進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種該球狀陶瓷粉末與樹脂材料的復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種球狀陶瓷粉末的制備方法，其特征在于，其包含通過將含有由陶瓷成分組成的原料粉體的生料用噴嘴進(jìn)行噴霧，形成液滴并將液體成分干燥而制備得到陶瓷顆粒粉的噴霧干燥工序，以及將制備得到的上述陶瓷顆粒粉進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的球狀陶瓷粉末的制備方法，其特征在于，上述原料粉體是由與經(jīng)過上述燒結(jié)工序后的上述球狀陶瓷粉末相同的化合物組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的球狀陶瓷粉末的制備方法，其特征在于，上述原料粉體由多個(gè)陶瓷粉體的混合物組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)記載的球狀陶瓷粉末的制造方法，其特征在于，上述球狀陶瓷粉末由復(fù)合氧化物組成的電介質(zhì)材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)記載的球狀陶瓷粉末的制造方法，其特征在于，上述球狀陶瓷粉末由復(fù)合氧化物組成的磁性鐵素體材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)記載的球狀陶瓷粉末的制造方法，其特征在于，上述球狀陶瓷粉末的平均粒徑為1～50μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)記載的球狀陶瓷粉末的制造方法，其特征在于，構(gòu)成上述陶瓷顆粒粉的一次粒子的平均粒徑為1μm或小于1μm。
8.一種球狀陶瓷粉末，其特征在于，其為多個(gè)陶瓷成分通過燒結(jié)而復(fù)合化的粉末，上述粉末的平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的球狀陶瓷粉末，其特征在于，上述粉末由氧化物磁性材料構(gòu)成，具有0.9或大于0.9的球形度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的球狀陶瓷粉末，其特征在于，上述粉末由氧化物電介質(zhì)材料構(gòu)成，具有0.9或大于0.9的球形度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8～10中任何一項(xiàng)記載的球狀陶瓷粉末，其特征在于，上述粉末的平均粒徑為5～20μm。
12.一種復(fù)合材料，其特征在于，其為由磁性或電介質(zhì)材料組成的氧化物球狀粉末、與分散并保持上述氧化物球狀粉末的粘合樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料，上述氧化物球狀粉末的平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。
13.根據(jù)權(quán)利要求12記載的復(fù)合材料，其特征在于，上述球狀粉末的含量在30～98重量％的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種球狀陶瓷粉末的制備方法,其特征在于,其包含:通過噴嘴將含有由陶瓷成分構(gòu)成的原料粉體的生料進(jìn)行噴霧,從而形成液滴,并且通過干燥液體成分而制備得到陶瓷顆粒粉的噴霧干燥工序,以及對(duì)制備得到的上述陶瓷顆粒粉進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)工序。根據(jù)該方法,能夠制備得到平均粒徑為1～50μm,球形度為0.8或大于0.8,具有適宜與樹脂材料進(jìn)行復(fù)合的粒徑,并且對(duì)于樹脂具有優(yōu)異的分散性、填充性的粉末。
文檔編號(hào)C09C3/00GK1388092SQ0212172
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者稔高谷, 義昭赤地, 智浩曾我部, 恒小更 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社