JPH0193404A - ガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製造
方法に関する。更に詳しくは易反応性。

易焼結性、均一性を備えたガーネット構造を持つ化合物
の原料粉末の製造方法に関する。

ガーネット構造を持つ化合物は磁性体、レーザーホスト
材料、センサー等の機能を有し、広範囲に利用されてい
る。最近では、その製造にセラミックス製造法を利用し
た製造法が進展し、そのため、易反応性、易焼結性、均
一性を備えた原料粉末が要望されている。

従来技術 従来、ガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製造方
法としては、乾式法、湿式法および塩の直接分解法が知
られている。

乾式法は構成原料化合物を乾式で混合し、これを仮焼す
る方法である。しかし、この方法では均一組成あるいは
単一化合物原料粉末が得難いため、優れた機能を持つガ
ーネット構造を持つ化合物を作りがたく、またその焼結
性は十分でない欠点があった。

湿式法は構成成分の混合酸性溶液にアンモニア水等のア
ルカリ沈殿剤を添加して共沈させ、この沈殿物を乾燥、
仮焼する方法である。この方法によると瞬時にｐｎが変
化し反応するため、溶液の過飽和度が大きくなり、多く
の核が形成し、互いに接触してゼリー状沈殿を生成し、
その中に塩化アンモニウム塩の副生成物を吸蔵する。ゼ
リー状沈殿であるため、洗浄は容易でなく、副生成物の
完全除去が極めて困難である。この副生成物は仮焼段階
で一次粒子の成長を促し、結果的に得られる粉体の活性
が失われる欠点があった。

また、塩直接分解法はその分解によりガーネット構造を
持つ化合物形成時に多量の有害ガスを発生する欠点があ
る。

発明の目的 本発明は前記従来法における欠点がないガーネット構造
を持つ化合物の原料粉末の製造方法を提供するにある。

発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、ガー
ネット構造を持つ化合物の構成金属元素を含んだ混合酸
性水溶液を作り、これに酸に対しモル比で２〜１０倍量
の尿素を加え加熱すると、ｐｔｉが８となる間に不溶性
金属塩が徐々に形成する。

得られた沈殿物を乾燥後仮焼すると、従来法の湿式法に
おける欠点を解消し得られ、かつ有害ガスの発生もなく
、易反応性、易焼結性の原料粉末が得られることを究明
し得た。この知見に基づいて本発明を完成した。

本発明の要旨は、 一般式ＡｓＢｓ０＋ｚ （ただし、Ａは酸素８配位位置をしめる金属の１種また
は２種以上を、Ｂは酸素６配位および４配位位置をしめ
る金属の１種または２種以上を表わす。） で示されるガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製
造において、Ａ成分とＢ成分の両金属元素を含んだ混合
酸性水溶液を作り、これに酸に対しモル比で２〜１０倍
量の尿素を加え加熱して不溶性金属の沈殿を形成させ、
得られた沈殿物を乾燥後５００“ひ〜１３００°Ｃで仮
焼することを特徴とするガーネット構造を持つ化合物の
原料粉末の製造方法、にある。

前記一般式のＡ成分の酸素８配位位置をしめる金属とし
ては、例えばＹ、Ｌａ等の希土類元素およびＣａ、　Ｂ
ｉが挙げられる。またＢ成分の酸素６配位および４配位
位置をしめる金属としては、例えばＡＩ、　Ｆｅ、　Ｇ
ａ、　Ｓｃが挙げられる。

ガーネット構造を持つ化合物は、Ａ成分に不足の正電荷
を持つものにたいしては、過剰の電荷を持った元素で補
償し得る。また陽イオンあるいは陰イオンの欠陥で補償
することもできる０本発明においては、これらのガーネ
ット構造を持つ化合物も含む。

ガーネット構造を持つ化合物の構成成分ＡとＢの酸性水
溶液を作る際の塩としては、硫酸塩、塩化物、硝酸塩何
れでもよい。また、成分Ａ、Ｂを鉱酸に溶解させたもの
でもよい、沈殿形成剤として尿素を用いるが、これは酸
に対しモル比で２〜１０倍量添加する。２倍量未満では
沈殿が定量的に得られない、また１０倍量を超えると尿
素が無駄となり副生成物も混入しはじめる。この溶液を
尿素の分解温度に加熱する。この加熱により尿素は徐々
に分解してＣＯ，とＮＨ４０１１になり、生成するＮ）
１４０ＨによりｐＨは徐々に上昇し沈殿を形成する。ｐ
Ｈを７〜８にすることによって全部のＡ、Ｂの沈殿が生
成する。このように徐々に沈殿を形成するため、過飽和
度が小さく核の数を抑えることができ大きな沈殿となり
、ゼリー状にならない。このため、副生成物の吸蔵が少
なく、且つ一個一個の沈殿粒子が大きいため、洗浄によ
り容易に副生成物を除去し得られる。

得られた沈殿物を乾燥し、５００″Ｃ〜１３００℃で仮
焼する。これにより均一でかつ易焼結性、易反応性のガ
ーネット構造を持つ化合物の原料粉末が得られる。仮焼
温度が５００℃未満では沈殿物の脱水や熱分解が不十分
で、また１３００℃を超えると粉末が粗粒化し反応性が
低下するので、５００℃〜１３００°Ｃであることが適
当である。

実施例１゜ 酸化鉄２．７９３ｇ及び酸化イッテルビウム４．１３７
ｇ（ＹｂｚＦｅｓＯｔｚ　として０．００７ｍｏｌ）を
２５ｃｃの濃塩酸に溶解し、更に水を加えて１２とした
。これに尿素を１７５ｇ　（酸に対して１０倍量）加え
溶解させた後、約９５°Ｃで３０分間加熱した。その後
２１の水を加え尿素の分解を止め、沈殿物を洗浄が過乾
燥した。

得られた乾燥物を１２００°Ｃ１空気中で４時間仮焼し
てＹｂ：＋Ｆｅ５０＋ｚ−相のガーネット構造を持つ化
合のものが得られた。

実施例２゜ 硝酸イツトリウム１．０７ｍｏｌ溶液を２ＯＲＩ　１、
硝酸アルミニウム０．９３９　ｍｏｌ　溶液を３７．９
８　ｍｌ（Ｙ３ＡｌｓＯ＋ｔとして０．００７　ｍｏｌ
　）の混合液に水を加えてＩＩｌとした。ついで尿素５
１．４ｇを加え溶解させた後、約９５°Ｃに加熱し５時
間保持した。その後２１の水を加えて尿素の分解を止め
、沈殿物を洗浄、濾過乾燥し、１１００°Ｃで空気中３
時間仮焼した。粉末Ｘ線回折によるとＹｉＡｌｓＯ＋□
ガーネット構造の化合物の一相のものであった。

／どθθ０Ｃて１ これ槍鉢結すると、焼結密度が理論値の９５％以上のも
のが得られた。

比較例１゜ 市販のＹ２Ｏ２、Ａｌ２Ｏ２の各粉末をＹ、ＡＩ、Ｏ，
オの組成になるように配合し、ボールミル混合後、１１
００°Ｃで空気中２４時間仮焼し、再びボールミル混合
して粉末を得た。この粉末はＡｔｔｏ、、　Ｙ、０３゜
Ｙ、＾ｔＳＯ１等の混合物であった。これを更に１５０
０″Ｃで空気中１２時間熱処理したが、Ｙ３Ａ１５０１
５ガーネあった。

比較例２゜ 塩化アルミニウムと塩化イツトリウムをモル比で５：３
の割合で含む０．５１ＩＩｏｌ水溶液の２００　ｃｃに
、ｐ１１７になるように０．５　ｍｏｌアンモニア水を
加えた。

生成した沈殿は瞬時にゼリー状となり、濾過することが
できなかった。そこで、６０００ｒｐｎ＋で遠心分離デ
カンテーションをすることにより沈殿物を洗浄して粉末
を得た。

１回だけの洗浄の粉末中には２０重景％以上の塩素化合
物を含み、これを除くには７回以上の洗浄を必要とした
。この洗浄時間は１日以上を必要とする。これを１１０
０°Ｃで仮焼した物はガーネット構造を持った化合物の
単相であったが、−次粒子径であった。

発明の効果 本発明の方法によると、沈殿形成剤として尿素大きな沈
殿物となり、ゼリー状となることがない。

従って、沈殿物の洗浄は容易で副生酸物含有のない粉末
が容易に得られ、かつ仮焼時における一次粒子の成長も
な（、均一、易焼結性、易反応性の原料が得られる。こ
れにより従来の湿式法における欠点をなくし得る。また
固相法に比し易反応性。

易焼結性でガーネット構造を持つ化合物の単相のものが
得られると共に塩直接分解法におけるような有害ガスの
発生もない優れた効果を有する。

特許出願人　科学技術庁無機材質研究崩長瀬　　　高　
　　信　　　血

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式Ａ＿３Ｂ＿５Ｏ＿１＿２ （ただし、Ａは酸素８配位位置をしめる金属の１種また
   は２種以上を、Ｂは酸素６配位および４配位位置をしめ
   る金属の１種または２種以上を表わす。） で示されるガーネット構造を持つ化合物の原料粉末の製
   造において、Ａ成分とＢ成分の両金属元素を含んだ混合
   酸性水溶液を作り、これに酸に対しモル比で２〜１０倍
   量の尿素を加え加熱して不溶性金属の沈殿を形成させ、
   得られた沈殿物を乾燥後５００℃〜１３００℃で仮焼す
   ることを特徴とするガーネット構造を持つ化合物の原料
   粉末の製造方法。