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JPH0339968B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0339968B2
JPH0339968B2 JP60154318A JP15431885A JPH0339968B2 JP H0339968 B2 JPH0339968 B2 JP H0339968B2 JP 60154318 A JP60154318 A JP 60154318A JP 15431885 A JP15431885 A JP 15431885A JP H0339968 B2 JPH0339968 B2 JP H0339968B2
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JP
Japan
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powder
mullite
aqueous solution
colloidal silica
precipitate
Prior art date
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JP60154318A
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English (en)
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JPS6217005A (ja
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Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP60154318A priority Critical patent/JPS6217005A/ja
Priority to US06/884,601 priority patent/US4774068A/en
Priority to DE3623734A priority patent/DE3623734A1/de
Publication of JPS6217005A publication Critical patent/JPS6217005A/ja
Publication of JPH0339968B2 publication Critical patent/JPH0339968B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/26Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高純度ムライト粉末の製造方法に関
し、とくに半導体拡散炉のチユーブや電子材料を
高温で処理する際に使用する敷板、さらに高温で
の機械的特性のすぐれた耐熱構造材に好適な焼結
体を製造するための高純度ムライト粉末を高収率
で、かつ安価に製造する方法に関する。
(従来の技術) 酸化物系の高温材料としては、アルミナやアル
ミニウムとケイ系との複合酸化物であるムライト
等が用いられてきた。アルミナは熱膨張係数が大
きく耐熱衝撃性に劣り、また高温での強度も1000
℃付近から低下するという欠点がある。一方、ム
ライトはカオリン、シリマナイト等の天然原料を
用いて製造されていたが、原料中のアルカリ分あ
るいは遊離のシリカ分がガラス相を作り、高温で
の特性が劣化するという欠点があつた。そして近
年は電子部品製造用装置の材料として用途が増加
しており、この場合はとくに高純度であることが
要求される。
前記の欠点を補い、かつ高純度という要求に応
ずるムライトを製造する方法として、まず高純度
Al2O3粉末と高純度SiO2粉末とを単純に混合する
方法がある。ムライトは前述のようにアルミニウ
ムとケイ素との複合酸化物であり、微視的にも所
要の比、即ち3Al2O3・2SiO2という関係が保持さ
れている必要がある。単に粉末を混合した場合、
粉末をいかに微粉にしてもその大きさには限度が
あり、微視的にも完全に3Al2O3・2SiO2なるムラ
イト構造をもたせることは困難である。したがつ
てこのものをか焼して100%ムライト化すること
は実質的に不可能であつた。
上記の粉末混合法よりすぐれた方法に湿式法が
ある。
この方法はアルミニウムアルコキシド、ケイ素
アルコキシドを加水分解し、さらに中和して高純
度のムライト粉末を製造する方法である〔J.of
Am.Ceram.Soc.Vol55、No.11 548〜552ページ
(1972)〕、〔窯協誌Vol93、No.136〜44頁〕。この方
法において、アルミニウムアルコキシドの代りに
AlCl3を使用する方法もある。これら湿式法はい
ずれも原料が高価であり、さらに加水分解反応条
件を厳密に管理しなければならず、又AlCl3の場
合には、液中におけるAl濃度を65g/(Al2O3
濃度123g/)以上に高めることは溶解度以上
になり不可能で、溶液の取扱量が多くなる。また
生成するムライト単位量当りの中和に要するアン
モニア、炭酸アンモニウム等の中和剤の使用量が
多くなるとともに、洗浄除去すべき中和反応生成
物の量が多くなる為、高能率でムライトを製造す
ることは困難である。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のべたように高純度粉体同志を混合したの
みでは微視的にも完全なムライト構造のものをう
ることはできず、又湿式法では原料が高価であ
り、しかも加水分解反応条件を厳密に管理する必
要がある。即ち本発明は低価格な原料を用い、複
雑な反応条件の管理を必要としない実用的で収率
の高い高純度ムライトの製造法を提供することを
目的とする。
(問題を解決するための手段) 本発明者らは前記目的を達成するため、種々研
究の結果、湿式法においてAl2O3源として塩基性
アルミニウム塩を用い、さらにSiO2源としてコ
ロイド状シリカを使用することにより目的を達成
することを確認して本発明を完成した。
即ち本発明は、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、酢酸
塩のいずれか一種の水溶液と金属アルミニウムと
を反応させて得られた塩基性アルミニウム塩とコ
ロイド状シリカとを含む水溶液を製造し、ついで
該水溶液に中和剤を加えて、水溶液中に沈殿物を
生成させ、該沈殿物を加熱処理することを特徴と
する高純度ムライト粉末の製造法に関する。
本発明における塩基性アルミニウム塩は、硝酸
塩、硫酸塩、塩酸塩、酢酸塩の水溶液と金属アル
ミニウムとを50℃以上、好ましくは80℃以上(最
高100℃)で反応させ、製造される。塩基性アル
ミニウム塩は、例えば塩化物の場合、次に示す一
般式で示される。
一般式 〔Al2(OH)oCl6-on 0<n<6 ここでnは通常は3で、mは≦10が通常使用さ
れる。
Al(OH)3を酸に溶解するなどの方法により製
造された市販のものはAl2O3換算濃度約10重量%
であつて、使用にあたり、更にAlと反応させて
用いる必要があるので好ましくない。
コロイダルシリカとしては市販のコロイダルシ
リカをそのまゝ使用してもよいが、シリコンテト
ラエキシド〔(C2H5O)4Si〕などの有機シリコン
化合物を次式に例示するように加水分解して製造
してもよい。
(C2H5O)4Si+H2O →SiO2・nH2O+アルコール 本発明の方法においては、まず硝酸塩、硫酸
塩、塩酸塩、酢酸塩のいずれか一種の水溶液を金
属アルミニウムと反応させて得られた塩基性アル
ミニウム塩とコロイダルシリカを含む混合水溶液
を製造する。この方法においてコロイド状シリカ
と塩基性アルミニウム塩とをそれぞれムライト組
成になるように水溶液に添加してもよいし、又ア
ルミニウム塩と金属アルミニウムと反応させて塩
基性アルミニウム塩を生成させる際に、同時にコ
ロイド状シリカを添加して、塩基性アルミニウム
塩とコロイド状シリカとの混合物を得てもよい。
これらの反応の際の塩基性アルミニウム塩の液
中濃度は溶液1リツトル中のAlのg数で表わし
て90〜240、又コロイダルシリカの濃度は、該水
溶液中の塩基性アルミニウム塩のAlと、該コロ
イダルシリカのSiとにより3Al2O3・2SiO2である
ムライトに相当する組成を形成しうる濃度である
ことが好ましい。その理由は、Alの濃度を高く
するためには長時間の反応が必要で、また240
g/をこえると、液の粘性が高くなり沈殿を生
じるため好ましくない。また90g/に達しない
場合はAl2O3濃度が低くなり、液の取扱量が増え
るため実用的でない。
次にこの混合溶液にアンモニヤ、炭酸アンモニ
ウム等の中和剤を加え中和して沈殿を形成させ
る。沈殿はアルミニウム水和物〔Al2O3・3H2O
で示されるがAl(OH)3をも含む〕、ケイ素水和物
が均一に混合した沈殿である。次に反応液をろ過
し、沈殿をろ残として分離し、さらに水洗后、乾
燥する。乾燥は通常の加熱乾燥、真空乾燥あるい
は有機溶媒を加えて水を有機溶媒と共に蒸発、乾
燥する等が行われる。なおこの乾燥において通常
の加熱乾燥を行つた場合、沈殿は水分を含んだ泥
状物であるため、充分に水分を除去することがで
きず。後述の加熱工程において焼きしまり現象を
生じ、粉砕しても、粒度の揃つた微粉をうること
はむづかしい。アルコール、アセトン、ベンゼ
ン、キシレン等の有機溶媒を添加して乾燥すれば
前記の焼きしまり現象は生じないので好ましい。
乾燥された沈殿物は950〜1300℃で加熱処理を
行ない、必要により粉砕して、ムライト粉末をう
る。
加熱処理の温度が950℃に達しない場合は、
Al2O3とSiO2とは完全に反応しないためムライト
をうることはできず、又この粉体を焼結すると収
縮率が大となり、焼結体用の粉末としては好まし
くない。1300℃を超える温度で加熱処理を行なう
と、一次結晶が発達し、焼結性が悪くなり、焼結
体製造に際しては再粉砕や高温度での焼結が必要
となり好ましくない。
以上本発明の方法によつて得られたムライト粉
末は、一次粒子径200〜500Å、比表面積20〜50
m2/g、Al2O3+SiO299%以上で1550℃で理論密
度の99%以上の焼結体が得られる易焼結性の微粉
体である。
(発明の効果) 低価格の原料を用い、かつ湿式法により高濃度
の原料を用いて、焼結温度の低い、すぐれた焼結
体製造用として好適な高純度ムライト粉末を高収
率、且つ簡単な工程で製造が可能となり、実用的
に極めて有用である。
(実施例) 以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれに
限定されるものではない。
実施例 1 水600mlに塩化アルミニウム(AlCl3・6H2O)
240gを溶解し、金属アルミニウム粉120gを加え
80〜100℃で2昼夜反応させた。反応終了后、反
応液をろ過し、ろ液としてAl2O3換算濃度35重量
%の塩基性塩化アルミニウム塩水溶液を得た。次
にこの水溶液に、SiO2濃度が28重量%になるよ
うにコロイド状シリカ(日産化学(株)スノーテツク
スO)を添加し、混合后、25%アンモニア水100
mlを水1000mlに溶解した液に、前記混合液をかく
はんしながら徐々に滴下した。全量滴下後のPHは
7〜8であつた。生じたコロイド(沈殿)をろ過
によりろ残として得、水洗、アセトン洗浄后、イ
ソプロピルアルコール2000mlを加えて蒸留、乾燥
して粉体を得た。この粉体を1200℃で2時間焼成
した。
この焼成粉体はX線分析により100%ムライト
結晶であることを確認した。又この粉体の比表面
積は30m2/g(BET法)、電子顕微鏡による粒子
径は200Åであつた。
焼結体の製造 実施例1で製造されたムライト粉末を1t/cm2
成形圧で成形し、1550℃で焼結して、焼結体を得
た。この焼結体の密度は3.13で理論密度の99%で
あつた。
実施例 2 塩化アルミニウムを硝酸アルミニウム(Al
(NO33・9H2O)に、又コロイド状シリカをエチ
ルシリケートを加水分解して得たコロイド状シリ
カに変えた以外はすべて実施例1と同様に処理し
た。得られた粉体は100%ムライト結晶であり、
その比表面積は50m2/g、粒子径150Åであるこ
とを実施例1と同様に確認した。
焼結体の製造 実施例2で製造されたムライト粉末を実施例1
と同様に成形、焼結して密度3.15(理論密度99.7
%)の焼結体を得た。
実施例 3 塩化アルミニウムを溶解した液に、金属アルミ
ニウム粉を添加する前に、コロイダルシリカを添
加し、以后実施例1と同一の操作を行つて粉体を
得た。この粉体を1100℃で加熱して比表面積60
m2/g、粒子径150Åのムライト粉末を得た。
焼結体の製造 実施例1の場合と同様な処理により実施例1と
同様の焼結体を得た。
比較例 1 実施例1と同じAl2O3濃度になるように、水
600mlに塩化アルミニウム(AlCl3・6H2O)1250
gを溶解したが、溶解度以上になり完全に溶解で
きなかつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、酢酸塩のいずれか
    一種の水溶液と金属アルミニウムとを反応させて
    得られた塩基性アルミニウム塩とコロイド状シリ
    カとを含む水溶液を製造し、ついで該水溶液に中
    和剤を加えて、水溶液中に沈殿物を生成させ、該
    沈殿物を加熱処理することを特徴とする高純度ム
    ライト粉末を製造する方法。
JP60154318A 1985-07-15 1985-07-15 高純度ムライト粉末の製造方法 Granted JPS6217005A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60154318A JPS6217005A (ja) 1985-07-15 1985-07-15 高純度ムライト粉末の製造方法
US06/884,601 US4774068A (en) 1985-07-15 1986-07-11 Method for production of mullite of high purity
DE3623734A DE3623734A1 (de) 1985-07-15 1986-07-14 Verfahren zur herstellung von mullit mit hoher reinheit

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JPS6217005A JPS6217005A (ja) 1987-01-26
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