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JPH06171944A - Production of zirconium oxide powder - Google Patents

Production of zirconium oxide powder

Info

Publication number
JPH06171944A
JPH06171944A JP33044592A JP33044592A JPH06171944A JP H06171944 A JPH06171944 A JP H06171944A JP 33044592 A JP33044592 A JP 33044592A JP 33044592 A JP33044592 A JP 33044592A JP H06171944 A JPH06171944 A JP H06171944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrated zirconia
hydrolysis
zirconium oxide
powder
hydrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33044592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Iwata
英一 岩田
Masaharu Doi
正治 土井
Takashi Mori
隆 毛利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP33044592A priority Critical patent/JPH06171944A/en
Publication of JPH06171944A publication Critical patent/JPH06171944A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】ジルコニウム塩水溶液を非結晶性水和ジルコニ
ア共存下に加熱して加水分解し、ついで中和し、えられ
た水和ジルコニアスラリーから水和ジルコニア粒子を分
取し、該水和ジルコニア粒子を仮焼することからなる、
酸化ジルコニウム粉末を製造する方法。 【効果】従来技術では難しかった加水分解反応でえられ
る水和ジルコニア中の陰イオンが低減され、したがって
高純度の酸化ジルコニウムがえられ、該水和ジルコニア
を仮焼するさいに強固な凝集をすることがなく、えられ
た酸化ジルコニウムは成形性がよく、成形体を焼結して
えられる焼結体は高強度である。
(57) [Summary] [Structure] An aqueous zirconium salt solution is heated in the presence of amorphous hydrated zirconia to hydrolyze, and then neutralized, and hydrated zirconia particles are separated from the obtained hydrated zirconia slurry. Comprising calcining the hydrated zirconia particles,
Method for producing zirconium oxide powder. [Effect] The anions in hydrated zirconia obtained by the hydrolysis reaction, which was difficult in the prior art, are reduced, so that high-purity zirconium oxide is obtained, and strong agglomeration occurs during calcination of the hydrated zirconia. The obtained zirconium oxide has good formability, and the sintered body obtained by sintering the formed body has high strength.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、構造材料、機械部品、
工具、電子材料等に広く用いられているジルコニア磁器
の原料である酸化ジルコニウム粉末を製造する方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to structural materials, machine parts,
The present invention relates to a method for producing zirconium oxide powder which is a raw material of zirconia porcelain widely used for tools, electronic materials and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジルコニア粉末の製造方法としては、中
和共沈法、加水分解法、アルコキシド法、水熱法など種
々の方法がある。
As a method for producing zirconia powder, there are various methods such as a neutralization coprecipitation method, a hydrolysis method, an alkoxide method and a hydrothermal method.

【0003】中和共沈法は均一組成の共沈物をえるのが
難しく、中和共沈物がゲル状であり、水洗濾過などの作
業性が悪く、また仮焼後に塊状物となり、粉砕が困難で
あり、エネルギー損失が大きく、さらに粉砕工程におい
て不純物が混入するなど問題がある。
In the neutralization coprecipitation method, it is difficult to obtain a coprecipitate having a uniform composition, the neutralization coprecipitate is in the form of a gel, the workability such as washing with water is poor, and a lump is formed after calcination and crushed. However, there is a problem in that impurities are mixed in the crushing process.

【0004】加水分解法は高反応率をえるために長時間
を要する、安定化剤となる金属化合物を完全に析出させ
ることが難しく、加水分解生成物を炉別し、洗浄する際
に溶出し、組成制御が困難になる;さらには、加水分解
でえられる微細で均一な前駆体が乾燥により強く凝集す
るなどの問題がある。この凝集を抑えるために有機溶媒
と共沸脱水する方法も知られているが、多量の有機溶媒
の使用は工業的に問題がある。
In the hydrolysis method, it takes a long time to obtain a high reaction rate, and it is difficult to completely deposit a metal compound as a stabilizer, and the hydrolysis product is separated when it is separated by furnace and washed. However, it is difficult to control the composition; and further, there is a problem that a fine and uniform precursor obtained by hydrolysis is strongly aggregated by drying. A method of azeotropic dehydration with an organic solvent in order to suppress this aggregation is also known, but the use of a large amount of organic solvent is industrially problematic.

【0005】アルコキシド法及び水熱法は原料および製
造設備が特殊で高価であり、工業生産に適さない。
The alkoxide method and hydrothermal method are not suitable for industrial production because the raw materials and manufacturing equipment are special and expensive.

【0006】以上のように従来の製造方法には問題があ
ったが、近年、前記中和法及び加水分解法両法の利点を
取り入れた製造方法が開示されている。
As described above, the conventional manufacturing method has a problem, but in recent years, a manufacturing method which takes advantage of both the neutralization method and the hydrolysis method has been disclosed.

【0007】その方法は (1)特公平4−31359号公報 ジルコニウム塩水溶液の加熱加水分解によって生成する
単斜ジルコニア2次凝集粒子のゾルと2価または3価の
金属イオンを含む溶液に、アンモニアを添加して生成し
た固相部分を分離、乾燥、仮焼することを特徴とするジ
ルコニア系微粉末の製造方法 (2)特開平4−31359号公報 加水分解によりイットリア安定化ジルコニア系セラミッ
クス原料粉末を製造するに際し、加水分解した後、引き
続いて中和反応を行うことを特徴とするイットリア安定
化ジルコニア系原料粉末の製造方法である。
The method is (1) JP-B-4-31359. A solution containing a sol of monoclinic zirconia secondary agglomerated particles produced by heating and hydrolysis of an aqueous zirconium salt solution and a divalent or trivalent metal ion is added with ammonia. A method for producing a zirconia-based fine powder, characterized in that a solid-phase portion produced by adding a zirconia is separated, dried, and calcined (2) JP-A-4-31359. Yttria-stabilized zirconia-based ceramic raw material powder by hydrolysis The method for producing a yttria-stabilized zirconia-based raw material powder, which comprises hydrolyzing and subsequently performing a neutralization reaction.

【0008】前記(1)および(2)の方法はいずれ
も、加水分解法で易反応性,易焼結性の粒子をえ、さら
に他の金属原子を中和沈澱させ、均一な組成比の粒子を
える方法である。
In both the methods (1) and (2), particles which are easily reactive and easily sinterable are obtained by a hydrolysis method, and other metal atoms are neutralized and precipitated to obtain a uniform composition ratio. This is a method of obtaining particles.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法において加水分解および中和によってえられたス
ラリーから分離された水和ジルコニア粒子は陰イオンが
除去されにくく、したがって、この水和ジルコニアを仮
焼して酸化ジルコニウム粉末をうる際陰イオンがC
2,SOx,NOxなどの形態で放出される。これら
は、人体に対して有害であり、かつ仮焼をおこなう装置
およびその周辺機器を腐食するだけでなく、えられる酸
化ジルコニウム粉末自体の特性にも問題がある。すなわ
ち、仮焼工程において、該陰イオン放出後に粒子が強固
な凝集をおこしやすく、このように強固に凝集した粒子
からなる粉末は、粉砕が困難であり、エネルギー損失が
大きくなる。また、粉砕工程においての不純物の混入な
どの問題が生じやすい。さらに、粉砕を行っても、えら
れた酸化ジルコニウム粉末は、成形性の悪い粉末となり
やすく、そのために前記粉末を成形し、焼結してえられ
た酸化ジルコニウム焼結体は、強度、密度などが低い。
However, the hydrated zirconia particles separated from the slurry obtained by hydrolysis and neutralization in these methods are difficult to remove anions, and therefore the hydrated zirconia is calcined. When the zirconium oxide powder is obtained, the anion is C
It is released in the form of l 2 , SOx, NOx and the like. These are harmful to the human body and not only corrode the calcination apparatus and its peripheral equipment, but also have a problem in the characteristics of the obtained zirconium oxide powder itself. That is, in the calcining step, the particles are likely to undergo strong agglomeration after the release of the anions, and the powder composed of the particles thus strongly agglomerated is difficult to pulverize and the energy loss becomes large. Moreover, problems such as mixing of impurities are likely to occur in the crushing process. Further, even if pulverized, the obtained zirconium oxide powder is likely to be a powder having poor moldability, and therefore, the zirconium oxide sintered body obtained by molding and sintering the powder has strength, density, etc. Is low.

【0010】本発明は、水和ジルコニアに陰イオン不純
物を残存させず、それによって上記の陰イオンによる問
題を生じさせることのない、酸化ジルコニウム粉末を製
造する方法の提供を目的とするものである。
It is an object of the present invention to provide a method for producing zirconium oxide powder which does not leave anionic impurities in the hydrated zirconia and thereby does not cause the above-mentioned problems due to anions. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うに分離された水和ジルコニア粒子中に陰イオンが残存
する原因が加水分解にあることをつきとめ、その原因を
除く方法について鋭意研究した結果本発明に到達した。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have found out that the cause of the anion remaining in the hydrated zirconia particles separated as described above is due to hydrolysis, and are keenly aware of a method for eliminating the cause. As a result of research, the present invention has been reached.

【0012】すなわち、本発明は、ジルコニウム塩水溶
液を非結晶性水和ジルコニア共存下に加熱して加水分解
し、ついで中和し、えられた水和ジルコニアスラリーか
ら水和ジルコニア粒子を分取し、該水和ジルコニア粒子
を仮焼することからなる、酸化ジルコニウム粉末を製造
する方法である。
That is, according to the present invention, an aqueous zirconium salt solution is heated in the presence of non-crystalline hydrated zirconia to hydrolyze it and then neutralized, and hydrated zirconia particles are separated from the obtained hydrated zirconia slurry. A method for producing a zirconium oxide powder, which comprises calcination of the hydrated zirconia particles.

【0013】以下その詳細について説明する。The details will be described below.

【0014】本発明において用いられるジルコニウム塩
は、水溶性であればいかなるものでもよく、例えば、塩
化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウ
ム、オキシ塩化ジルコニウム等を挙げることができる。
The zirconium salt used in the present invention may be any water-soluble one, and examples thereof include zirconium chloride, zirconium nitrate, zirconium sulfate, zirconium oxychloride and the like.

【0015】本発明においてジルコニウム塩水溶液の濃
度はZrについて2mol/リットル以下にするのが好
ましい。該濃度が低いほど生産性が低くなるが、高すぎ
ると加水分解に時間がかかる又は加水分解が困難になる
恐れがあるからである。Zrについて0.05〜1mo
l/リットルがさらに好ましい。
In the present invention, the concentration of the zirconium salt aqueous solution is preferably 2 mol / liter or less for Zr. This is because the lower the concentration, the lower the productivity, but if it is too high, the hydrolysis may take time or the hydrolysis may become difficult. About Zr 0.05-1mo
1 / l is more preferred.

【0016】本発明において、該ジルコニウム塩水溶液
に非結晶性水和ジルコニアを共存させる。その手段とし
て、ジルコニウム塩水溶液に非結晶性水和ジルコニアを
添加してもよく、またジルコニウム塩水溶液を加水分解
する前に一部をアルカリで中和するなどの方法をとるこ
ともできる。
In the present invention, amorphous hydrated zirconia is allowed to coexist in the aqueous zirconium salt solution. As a means for this, non-hydrated hydrated zirconia may be added to the zirconium salt aqueous solution, or a method of neutralizing a part of the zirconium salt aqueous solution with an alkali before hydrolyzing it can be used.

【0017】加水分解に供する液中の非結晶性水和ジル
コニアは、ジルコニウム塩との合計に対してZr換算で
50%以下とするのがよい。これが50%より多いとえ
られる水和ジルコニアは、中和法によりえられるものと
同様のゲル状となり、水洗濾過などにおける作業性が悪
くなり、また仮焼後に塊状物となり、粉砕が困難になる
などの問題がある。また、該量が少なすぎると、加水分
解−中和を経て液から分離される水和ジリコニア粒子に
残存する陰イオン量を低減するのが難しくなる。Zrで
1〜40%がさらに好ましく、もっとも好ましいのは1
0〜30%である。
The content of non-crystalline hydrated zirconia in the liquid to be hydrolyzed is preferably 50% or less in terms of Zr with respect to the total of the zirconium salt. The hydrated zirconia, which is considered to have a content of more than 50%, becomes a gel like the one obtained by the neutralization method, the workability in washing with water and the like is deteriorated, and it becomes a lump after calcination, which makes crushing difficult. There are problems such as. If the amount is too small, it becomes difficult to reduce the amount of anions remaining in the hydrated zirconia particles separated from the liquid through hydrolysis-neutralization. Zr is more preferably 1 to 40%, most preferably 1
It is 0 to 30%.

【0018】引き続いて前記非結晶性水和ジルコニアを
共存させたジルコニウム塩水溶液を加熱して加水分解し
て、水和ジルコニア粒子スラリーをえる。特に還流下で
煮沸する方法によれば、耐熱耐圧装置を使用する必要が
ない。
Subsequently, the zirconium salt aqueous solution in which the non-crystalline hydrated zirconia is made to coexist is heated and hydrolyzed to obtain a hydrated zirconia particle slurry. In particular, according to the method of boiling under reflux, it is not necessary to use a heat and pressure resistant device.

【0019】前記加水分解は加水分解率50〜95%に
なるまで行なうのが好ましい。前記加水分解率が50%
未満であると加水分解でえられた均一微細な粒子性が次
の中和で損なわれることになり、いっぽう95%より高
くすると加水分解に長時間を要するために経済的でない
し、または原料溶液の濃度が高い場合はそのような高い
加水分解率は達成することができないからである。該加
水分解の際、ジルコニウム塩水溶液に共存する非結晶性
水和ジルコニアも加水分解の進行に伴なって溶解してジ
ルコニウム塩となってさらに加水分解するものと考えら
れる。本明細書において「加水分解率」とは、非結晶性
水和ジルコニアもジルコニウム塩として加水分解工程に
供給されたものとし、かつ、反応液を分画分子量300
万の限外濾過膜によって濾過し、えられた濾液中の残留
Zr量をICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析によ
り測定して求められるものをいう。
The hydrolysis is preferably carried out until the hydrolysis rate reaches 50 to 95%. The hydrolysis rate is 50%
If it is less than 100%, the uniform fine particle properties obtained by hydrolysis will be impaired by the subsequent neutralization. On the other hand, if it is higher than 95%, hydrolysis will take a long time, which is not economical, or a raw material solution. This is because such a high hydrolysis rate cannot be achieved when the concentration of H is high. It is considered that during the hydrolysis, the non-crystalline hydrated zirconia coexisting in the aqueous zirconium salt solution also dissolves as the hydrolysis progresses to form a zirconium salt, which is further hydrolyzed. In the present specification, the term “hydrolysis rate” means that non-crystalline hydrated zirconia is also supplied to the hydrolysis step as a zirconium salt, and the reaction solution has a molecular weight cutoff of 300.
It is obtained by filtering with a 10,000 ultrafiltration membrane and measuring the residual Zr amount in the obtained filtrate by ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopic analysis.

【0020】本発明において、前記加水分解を行なう前
に、該水溶性ジルコニウム塩水溶液に非結晶性水和ジル
コニアが共存するため加水分解時間を短縮でき、加水分
解を有利に行うことができる。
In the present invention, since the non-crystalline hydrated zirconia coexists in the water-soluble aqueous zirconium salt solution before the hydrolysis, the hydrolysis time can be shortened and the hydrolysis can be advantageously carried out.

【0021】安定化剤を含む酸化ジルコニウム粉末を製
造する場合は、Y、Mg、Ca、Ce等の塩、その水溶
液またはそれら金属の酸化物を原料液に添加すればよ
く、固体の塩や酸化物は水和ジルコニア粒子分取後、乾
燥後、仮焼後などに添加することもできる。
In the case of producing a zirconium oxide powder containing a stabilizer, a salt of Y, Mg, Ca, Ce or the like, an aqueous solution thereof or an oxide of these metals may be added to the raw material liquid, and a solid salt or an oxide may be added. The product can be added after the hydrated zirconia particles are collected, dried, and calcined.

【0022】加水分解後水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、アンモニア水、尿素等のアルカリ水溶液によって
中和する。中和は、pHが8〜10となるまでおこなう
のがよい。前記pHが、8未満であると、水和ジルコニ
ア粒子を完全に析出させることが難しく、10より大き
いと該中和後の水和ジルコニア粒子分取における洗浄の
負担が大きくなる。前記アルカリ水溶液の濃度がは高す
ぎると沈澱生成時に攪拌が困難となり、系の均一性が悪
くなる恐れがあり、低すぎると系の量が膨大となり経済
的でないので、1〜10規定濃度程度のうちから適時選
択するのが好ましい。前記中和はバッチ式または流通式
のいずれでも行うことができる。前記中和は、50℃以
上でおこなうのが好ましく、80℃以上がさらに好まし
い。これは該温度が高い程、分取される水和ジルコニア
粒子中の残存陰イオン量が少なくなるためである。
After the hydrolysis, the solution is neutralized with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia and urea. Neutralization is preferably carried out until the pH reaches 8-10. When the pH is less than 8, it is difficult to completely precipitate the hydrated zirconia particles, and when the pH is more than 10, the washing load in the fractionation of the hydrated zirconia particles after the neutralization becomes large. If the concentration of the alkaline aqueous solution is too high, stirring may be difficult during precipitation formation, and the homogeneity of the system may deteriorate. If it is too low, the amount of the system becomes enormous and it is not economical. It is preferable to select from among them in a timely manner. The neutralization can be performed by either a batch method or a flow method. The neutralization is preferably performed at 50 ° C or higher, more preferably 80 ° C or higher. This is because the higher the temperature, the smaller the amount of residual anions in the separated hydrated zirconia particles.

【0023】さらに前記pH調整後、1時間以上、好ま
しくは6時間以上、より好ましくは12時間以上攪拌保
持するのが残存陰イオン量を低減するためによい。この
処理温度も50℃以上が好ましく、80℃以上がさらに
好ましい。
Further, after the pH adjustment, it is preferable to stir and hold for 1 hour or longer, preferably 6 hours or longer, and more preferably 12 hours or longer in order to reduce the amount of residual anions. The processing temperature is also preferably 50 ° C or higher, more preferably 80 ° C or higher.

【0024】以上のようにしてえられた水和ジルコニア
スラリーから水和ジルコニア粒子を濾過・洗浄などによ
って分取する。加水分解でえられた水和ジルコニア粒子
は、微細すぎるために通常の方法では濾過が困難であっ
たが、本発明によるものは粒径が大きく容易に濾過され
る。また、陰イオンなどの不純物は、洗浄により容易に
除去することができる。該洗浄は、純水で濾液のpHが
9以下となるまでおこなうのが好適であり、温水洗浄す
るのがさらに好ましい。
The hydrated zirconia particles are separated from the hydrated zirconia slurry obtained as described above by filtration, washing and the like. The hydrated zirconia particles obtained by hydrolysis were difficult to filter by a usual method because they were too fine, but those of the present invention had a large particle size and were easily filtered. Further, impurities such as anions can be easily removed by washing. The washing is preferably performed with pure water until the pH of the filtrate becomes 9 or less, more preferably with warm water.

【0025】このようにして分取された水和ジルコニア
粒子を乾燥する。該乾燥は、前記洗浄後、水和ジルコニ
ア粒子をスラリーとした後、噴霧乾燥して行うのがよ
い。噴霧乾燥以外の乾燥方法、例えば、静置乾燥では、
該乾燥粉末がブロック状となり均一に仮焼による熱処理
を行うのが難しく、均一にするためには乾燥後に粉砕工
程が必要となり、工程数が増え、またエネルギー的に損
失が大きい。前記噴霧乾燥の温度は通常用いられる温度
でよく、50〜250℃が好ましく、100〜200℃
がより好ましい。
The hydrated zirconia particles thus separated are dried. The drying is preferably carried out by spraying and drying the hydrated zirconia particles into a slurry after the washing. Drying methods other than spray drying, for example, in static drying,
The dried powder becomes a block shape and it is difficult to uniformly perform heat treatment by calcination, and a crushing step is required after drying in order to make it uniform, resulting in an increase in the number of steps and a large energy loss. The temperature of the spray drying may be a temperature usually used, preferably 50 to 250 ° C, 100 to 200 ° C.
Is more preferable.

【0026】前記水和ジルコニア粒子粉末を仮焼する。
前記仮焼は通常の条件、すなわち、大気中600〜13
00℃程度でおこなえばよい。
The hydrated zirconia particle powder is calcined.
The calcination is performed under normal conditions, that is, 600 to 13 in the atmosphere.
It may be performed at about 00 ° C.

【0027】前記仮焼後、必要ならば粉砕をおこない、
酸化ジルコニウム粉末をえる。
After the calcination, if necessary, pulverize,
Obtain zirconium oxide powder.

【0028】[0028]

【作用】なぜ本発明の製造方法で高性能の酸化ジルコニ
ウムを製造できるかについては、必ずしも明らかになっ
ていないが、以下の理由によるものと推定している。
The reason why the high-performance zirconium oxide can be produced by the production method of the present invention is not always clear, but it is presumed that the reason is as follows.

【0029】加水分解反応は、原料ジルコニウム塩水溶
液中でジルコニウムイオンが陰イオンを水酸イオンと交
換して、結晶性水和ジルコニアを生成するのであるが、
この加水分解反応において、陰イオンをすべて交換する
ことは難しく、生成する結晶性水和ジルコニア中には、
陰イオンが残存しやすい。
In the hydrolysis reaction, zirconium ions exchange anions with hydroxide ions in the raw material zirconium salt aqueous solution to form crystalline hydrated zirconia.
In this hydrolysis reaction, it is difficult to exchange all the anions, and the resulting crystalline hydrated zirconia contains
Anions tend to remain.

【0030】本発明においては、前記加水分解時に非結
晶性水和ジルコニアを共存させることにより、加水分解
による系のpHの低下が小さくなり、それによって生成
する結晶性水和ジルコニアに陰イオンが取り込まれるの
が抑制され、さらに加水分解後に中和することにより、
加水分解でえられた水和ジルコニアの均一微細な粒子特
性を保持したまま、水和ジルコニア粒子スラリーを作製
することとなり、そのようなスラリーから分取された水
和ジルコニア粒子を乾燥し、仮焼してえられる酸化ジル
コニウム粉末は成形性がよく、それを焼結してえられる
焼結体は強度および密度の高くなるものと推定してい
る。
In the present invention, by coexisting the non-crystalline hydrated zirconia during the hydrolysis, the decrease in the pH of the system due to the hydrolysis becomes small, and the anion is incorporated into the resulting crystalline hydrated zirconia. Is suppressed and further neutralized after hydrolysis,
While maintaining the uniform fine particle characteristics of the hydrated zirconia obtained by hydrolysis, to produce a hydrated zirconia particle slurry, the hydrated zirconia particles separated from such a slurry are dried and calcined. It is estimated that the zirconium oxide powder thus obtained has good moldability, and the sintered body obtained by sintering it has high strength and high density.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、従来技術で
は難しかった加水分解反応でえられる水和ジルコニア中
の陰イオンが低減され、したがって高純度の酸化ジルコ
ニウムがえられ、該水和ジルコニアを仮焼するさいに強
固な凝集をすることがなく、えられた酸化ジルコニウム
は成形性がよく、成形体を焼結してえられる焼結体は高
強度である。
According to the production method of the present invention, the anions in the hydrated zirconia obtained by the hydrolysis reaction, which was difficult in the prior art, are reduced, so that high-purity zirconium oxide is obtained, and the hydrated zirconia is obtained. The zirconium oxide obtained does not form strong agglomerates during calcination, and the zirconium oxide obtained has good formability, and the sintered body obtained by sintering the formed body has high strength.

【0032】[0032]

【実施例】【Example】

実施例1 ZrO2換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコ
ニウム水溶液に全Zr含有量の10%となるように非結
晶性水和ジルコニアを添加した。
Example 1 An amorphous hydrated zirconia was added to an aqueous zirconium oxychloride solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter so as to be 10% of the total Zr content.

【0033】前記水溶液を加水分解率90%になるまで
還流下で煮沸加水分解した。
The aqueous solution was hydrolyzed by boiling under reflux until the hydrolysis rate reached 90%.

【0034】えられた水和ジルコニアゾルは平均1次粒
子径が100nmであった(光子相関法による粒度分布
測定器による、以下同じ)。
The obtained hydrated zirconia sol had an average primary particle diameter of 100 nm (the same applies hereinafter with a particle size distribution measuring device by the photon correlation method).

【0035】前記加水分解後の溶液に1規定濃度の水酸
化ナトリウム水溶液を添加して中和した。中和後のpH
は9であった。
The solution after the hydrolysis was neutralized by adding an aqueous solution of sodium hydroxide having a normal concentration of 1N. PH after neutralization
Was 9.

【0036】前記中和後、濾過し、80℃の純水で濾液
のpHが8になるまで洗浄し、ZrO2換算濃度200
g/リットルのスラリーとした。
[0036] After the neutralization, filtration, washing until the pH of the filtrate is 8 with pure water at 80 ° C., ZrO 2 concentration in terms of 200
A g / liter slurry was prepared.

【0037】前記スラリーをスプレードライヤーにより
噴霧乾燥した。えられた水和ジルコニア粉末は球状であ
り、その軽装嵩密度は1.15g/cm3であった。
The slurry was spray-dried with a spray dryer. The obtained hydrated zirconia powder was spherical, and its lightly loaded bulk density was 1.15 g / cm 3 .

【0038】該粉末を900℃で2時間保持して仮焼し
て、酸化ジルコニウム粉末をえた。 実施例2 YClをY23換算3mol%(Y23換算値とZrO
2換算値との合計に対する。以下、同じ)含むZrO2
算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶
液を使用する以外は実施例1と同一の条件で、水和ジル
コニアスラリーをえた。
The powder was held at 900 ° C. for 2 hours and calcined to obtain a zirconium oxide powder. EXAMPLE 2 YCl Y 2 O 3 in terms of 3mol% (Y 2 O 3 in terms of value and ZrO
2 For the total with the converted value. Hereinafter, the same), a hydrated zirconia slurry was obtained under the same conditions as in Example 1 except that an aqueous zirconium oxychloride solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was used.

【0039】該スラリーをスプレードライヤーにより噴
霧乾燥した。えられた水和ジルコニア粉末は球状であ
り、その軽装嵩密度は1.25g/cm3であった。
The slurry was spray dried with a spray dryer. The obtained hydrated zirconia powder was spherical, and its lightly loaded bulk density was 1.25 g / cm 3 .

【0040】該粉末を900℃で2時間保持して仮焼し
て、部分安定化酸化ジルコニウム粉末をえた。
The powder was held at 900 ° C. for 2 hours and calcined to obtain a partially stabilized zirconium oxide powder.

【0041】実施例3 YClをY23換算3mol%含むZrO2換算濃度5
0g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液に全Z
r含有量の10%が非結晶性水和ジルコニアとして沈澱
するように1規定濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加
して、非結晶性水和ジルコニア含有ジルコニウム塩水溶
液をえた。
Example 3 YCl-containing 3 mol% Y 2 O 3 conversion ZrO 2 conversion concentration 5
Total Z in 0 g / liter zirconium oxychloride aqueous solution
An aqueous solution of sodium hydroxide having a normal concentration of 1 was added so that 10% of the r content was precipitated as non-crystalline hydrated zirconia, to obtain a non-crystalline hydrated zirconia-containing zirconium salt aqueous solution.

【0042】前記水溶液を加水分解率90%になるまで
還流下で煮沸加水分解した。
The aqueous solution was hydrolyzed by boiling under reflux until the hydrolysis rate reached 90%.

【0043】えられた水和ジルコニアゾルは平均1次粒
子径が110nmであった。
The obtained hydrated zirconia sol had an average primary particle diameter of 110 nm.

【0044】前記加水分解後の溶液に1規定濃度の水酸
化ナトリウム水溶液を添加して、中和した。中和後のp
Hは10であった。
The solution after hydrolysis was neutralized by adding an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 1N. P after neutralization
H was 10.

【0045】該中和後の水溶液を撹拌しながら、還流下
で煮沸温度で24時間保持した。
While being stirred, the neutralized aqueous solution was kept under reflux at the boiling temperature for 24 hours.

【0046】前記保持後、濾過し、80℃の純水で濾液
のpHが9になるまで洗浄し、ZrO2換算濃度200
g/リットルのスラリーとした。
After the above holding, the mixture was filtered and washed with pure water at 80 ° C. until the pH of the filtrate became 9, and the concentration was reduced to 200 in terms of ZrO 2.
A g / liter slurry was prepared.

【0047】前記スラリーをスプレードライヤーにより
噴霧乾燥した。えられた水和ジルコニア粉末は球状であ
り、その軽装嵩密度は1.25g/cm3であった。
The slurry was spray dried with a spray dryer. The obtained hydrated zirconia powder was spherical, and its lightly loaded bulk density was 1.25 g / cm 3 .

【0048】該粉末を900℃で2時間保持して仮焼し
て、部分安定化酸化ジルコニウム粉末をえた。
The powder was held at 900 ° C. for 2 hours for calcination to obtain a partially stabilized zirconium oxide powder.

【0049】比較例1 YClをY23換算3mol%含むZrO2換算濃度5
0g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液を還流
下で加水分解率が90%になるまで煮沸加水分解した。
Comparative Example 1 YCl content of 3 mol% as Y 2 O 3 and ZrO 2 conversion concentration of 5
A 0 g / liter zirconium oxychloride aqueous solution was subjected to boiling hydrolysis under reflux until the hydrolysis rate reached 90%.

【0050】えられた水和ジルコニアゾルは平均1次粒
子径が90nmであった。
The obtained hydrated zirconia sol had an average primary particle diameter of 90 nm.

【0051】前記ゾルをスプレードライヤーにより噴霧
乾燥し、えられた乾燥粉末を850℃で2時間保持して
仮焼して、酸化ジルコニウム粉末をえた。
The above sol was spray-dried with a spray dryer, and the obtained dry powder was held at 850 ° C. for 2 hours for calcination to obtain a zirconium oxide powder.

【0052】比較例2 YClをY23換算3mol%含むZrO2換算濃度5
0g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液を加水
分解率90%になるまで還流下で煮沸加水分解した。
Comparative Example 2 YCl-containing 3 mol% as Y 2 O 3 and ZrO 2 -converting concentration 5
A 0 g / liter aqueous solution of zirconium oxychloride was hydrolyzed by boiling under reflux until the hydrolysis rate reached 90%.

【0053】えられた水和ジルコニアゾルは平均1次粒
子径が100nmであった。
The obtained hydrated zirconia sol had an average primary particle diameter of 100 nm.

【0054】前記加水分解後の水溶液に1規定濃度の水
酸化ナトリウム水溶液を添加して中和した。最終pH
は、pH9であった。
The hydrolyzed aqueous solution was neutralized by adding a 1 N aqueous sodium hydroxide solution. Final pH
Was pH 9.

【0055】前記中和後、濾過し、80℃の純水で濾液
のpHが8になるまで洗浄し、その後、ZrO2換算濃
度200g/リットルの水和ジルコニアスラリーをえ
た。
After the neutralization, the mixture was filtered and washed with pure water at 80 ° C. until the pH of the filtrate became 8, and then a hydrated zirconia slurry having a ZrO 2 conversion concentration of 200 g / liter was obtained.

【0056】前記スラリーをスプレードライヤーにより
噴霧乾燥した。えられた水和ジルコニア粉末は球状であ
り、その軽装嵩密度は1.20g/cm3であった。
The slurry was spray dried with a spray dryer. The obtained hydrated zirconia powder was spherical, and its lightly loaded bulk density was 1.20 g / cm 3 .

【0057】該粉末を900℃で2時間保持して仮焼し
て、酸化ジルコニウム粉末をえた。
The powder was held at 900 ° C. for 2 hours for calcination to obtain a zirconium oxide powder.

【0058】実施例および比較例の各粉末の組成を表1
にまとめた。
Table 1 shows the composition of each powder of Examples and Comparative Examples.
Summarized in.

【0059】実施例でえられた粉末は含有塩素イオン量
の少ない高純度粉末であった。
The powder obtained in the examples was a high-purity powder containing a small amount of chlorine ions.

【0060】実施例及び比較例でえられた酸化ジルコニ
ウム粉末について、圧力700kg/cmで57mm×
34mm×約5mmに成形した。成形後1500℃で2
時間焼成することにより、焼結体をえた。アルキメデス
法により焼結体密度を測定した。さらに、えられた焼結
体から、3mm×4mm×約40mmの試験片を切り出
し、JIS R 1601に規定された方法により常温
3点曲げ強度を測定した。
With respect to the zirconium oxide powders obtained in Examples and Comparative Examples, 57 mm × at a pressure of 700 kg / cm.
It was molded into 34 mm × about 5 mm. 2 at 1500 ℃ after molding
By firing for a time, a sintered body was obtained. The sintered body density was measured by the Archimedes method. Furthermore, a test piece of 3 mm × 4 mm × about 40 mm was cut out from the obtained sintered body, and the room temperature three-point bending strength was measured by the method specified in JIS R 1601.

【0061】30試料の平均の結果を表2に示した。The average results of 30 samples are shown in Table 2.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ジルコニウム塩水溶液を非結晶性水和ジル
コニア共存下に加熱して加水分解し、ついで中和し、え
られた水和ジルコニアスラリーから水和ジルコニア粒子
を分取し、該水和ジルコニア粒子を仮焼することを特徴
とする、酸化ジルコニウム粉末を製造する方法。
1. An aqueous zirconium salt solution is heated in the presence of non-crystalline hydrated zirconia to hydrolyze, and then neutralized, and hydrated zirconia particles are separated from the obtained hydrated zirconia slurry, and the hydrated zirconia is hydrated. A method for producing zirconium oxide powder, which comprises calcining zirconia particles.
JP33044592A 1992-12-10 1992-12-10 Production of zirconium oxide powder Pending JPH06171944A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003206137A (en) * 2002-01-11 2003-07-22 Dowa Mining Co Ltd Partially stabilized or stabilized zirconia fine powder, precursor thereof and method for producing them
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KR20180016393A (en) 2015-06-08 2018-02-14 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Abrasive composition, method of making same, and polishing method

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