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JPH07309618A - 酸化アルミニウム粒子の製造方法,この方法により製造される酸化アルミニウム粉末及びその使用 - Google Patents

酸化アルミニウム粒子の製造方法,この方法により製造される酸化アルミニウム粉末及びその使用

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JPH07309618A
JPH07309618A JP5344621A JP34462193A JPH07309618A JP H07309618 A JPH07309618 A JP H07309618A JP 5344621 A JP5344621 A JP 5344621A JP 34462193 A JP34462193 A JP 34462193A JP H07309618 A JPH07309618 A JP H07309618A
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JP
Japan
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aluminum
aluminum oxide
oxide powder
furnace
metallic
Prior art date
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Pending
Application number
JP5344621A
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English (en)
Inventor
Karl Dr Riepl
カルル・リープル
Jakob Mosser
ヤーコプ・モツセル
Franz Dr Skale
フランツ・スカーレ
Hans Zeiringer
ハンス・ツアイリンゲル
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.)
Treibacher Chemische Werke AG
Original Assignee
Treibacher Chemische Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Treibacher Chemische Werke AG filed Critical Treibacher Chemische Werke AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • C09K3/1418Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by sintering
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1.0μm以下の非常に微細な酸化アルミニ
ウム粒子の比較的安価な製造を可能にする。 【構成】 金属アルミニウム又は酸化アルミニウムのよ
うなアルミニウム担体を炉装置へ入れ,アルミニウム担
体を加熱し,金属アルミニウムとして入れない場合,ア
ルミニウム担体を還元して金属アルミニウム又は(オキ
シ炭化アルミニウムを含む)炭化アルミニウムにし,金
属アルミニウム又は炭化アルミニウムが蒸発するような
値に炉の温度を高め,続いて金属アルミニウム又はその
炭化物を酸化してガス流中で酸化アルミニウムにし,こ
のガス流をフイルタへ導入し,その際温度,雰囲気及び
ガス流中の酸化アルミニウム粒子の滞在時間を所望の粒
度に応じて設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,1.0μm以下なるべ
く0.5μm以下の平均粒径を持つできるだけ球状の焼
結可能な酸化アルミニウム粒子の製造方法,この方法に
より製造される酸化アルミニウム粉末及びその使用に関
する。
【0002】
【従来の技術】酸化アルミニウム粒子は顔料又は研削又
は研摩剤として,耐火製品において,セラミツクにおい
て,触媒材料として又は充填剤として,又は被覆のため
に使用される。
【0003】酸化アルミニウムの工業的方法のために重
要なことは,その化学的抵抗力,良好な機械的強度特に
有利な摩耗特性,高い電気抵抵抗び良好な温度安定性で
ある。更に酸化アルミニウムは毒性がない。
【0004】高級なセラミツク製品特に耐火製品を製造
するために,とりわけ次の性質が要求される。即ち(特
に小さい粒度による)高い焼結能力,焼結過程を阻止す
るか又は望ましくない粒子成長を促進する不純物の減
少,溶融相を形成する随伴物質のできるだけ少ない含有
量,良好な加工性(プレス加工性),及び生密度が要求
される。
【0005】高い生状態強度(生密度)を得るために,
個々の粒子(粉末粒子)の小さい気孔率も必要である。
【0006】焼結可能な微細晶酸化アルミニウム粒子及
び酸化アルミニウム粉末を製造する多数の熱的,湿り式
化学的,機械的及び物理的方法が公知である。
【0007】これには,浄化されたアラウン(硫酸アル
ミニウムアンモニウム)の熱分解及びそれに続くか焼,
又はいわゆる噴霧ばい焼法による塩化アルミニウムの熱
分解が含まれる。アルミニウム塩のこのような熱反応の
欠点は,そのための設備の費用が高く,酸化物中に残る
塩残渣が焼結過程中粒子の成長を高めることである。
【0008】微粒の酸化アルミニウムを製造するため,
いわゆるバイヤー法により製造されるアルミナを粉砕す
ることも公知である。しかしこの粉砕は非常に費用がか
かり,材料を微細に粉砕しようとすれば,それだけ時間
がかかるので,一般に1μm以下の粒子は極端な技術的
出費によつてのみ製造される。こうして製造される粉末
粒子の形態は更に割れ易い粒子状である。これはレオロ
ジー特性における欠点を生ずる。
【0009】米国特許第4818515号明細書から,
水を含む酸化アルミニウムを特別に多段熱処理する方法
で球状酸化アルミニウム粒子を製造することが公知であ
る。この方法は,必要な純度のためかなりの費用をかけ
てのみ製造可能な原料を必要とする。
【0010】最後に,アルミン酸エステルの加水分解に
よつて微粒か焼物が製造されるが,か焼度に応じて一部
著しい微孔を持つているので,続く焼結過程で望ましく
ない縮化を生ずる。
【0011】従つて前記の方法は,技術的及び経済的な
理由から多くの素地利用のために実施されなかつた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は,1.0μm以下の非常に微細な酸化アルミ
ニウム粒子の製造を比較的安価に可能とする方法を提供
することであり,その際最初にあげた目的のための使用
を可能にするか又は最適化するため,できるだけ球状の
粒子形状,小さい気孔率,従つて良好な圧縮性及び焼結
性を得るようにする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば,金属アルミニウム又は酸化アルミニウ
ムのようなアルミニウム担体を炉装置へ入れ,アルミニ
ウム担体を加熱し,金属アルミニウムとして入れない場
合,アルミニウム担体を還元して金属アルミニウム又は
(オキシ炭化アルミニウムを含む)炭化アルミニウムに
し,金属アルミニウム又は炭化アルミニウムが蒸発する
ような値に炉の温度を高め,続いて金属アルミニウム又
はその炭化物を酸化してガス流中で酸化アルミニウムに
し,このガス流をフイルタへ導入し,その際温度,雰囲
気及びガス流中の酸化アルミニウム粒子の滞在時間を所
望の粒度に応じて設定する。
【0014】
【実施態様】例えば塊状の酸化アルミニウムから出発し
て,この酸化アルミニウムをまず還元して金属アルミニ
ウム又は炭化アルミニウムにし,それから又は並行して
蒸発させ,続いて適当に再酸化して,こうして二次的に
形成される酸化アルミニウム粒子をフイルタで分離す
る。
【0015】その際目的に応じて規定される酸化アルミ
ニウム粒子の粒度を得るために,ガス流中を導かれる酸
化アルミニウム粒子をフイルタへ導くことが重要であ
る。ガス流中における酸化アルミニウム粒子の滞在時間
が短いほど,粒度はそれだけ小さくなり,ガス流の温度
及び(酸化性)雰囲気を介してもこの粒度を二次的に制
御することができる。
【0016】できるだけ微細な酸化アルミニウム粒子を
得るため,前述した酸化段階にフイルタがすぐ続けられ
る。
【0017】炉装置としてアーク炉が特に有利なことが
わかつた。本発朋の実施態様によれば,このアーク炉は
10ないし50A/cmなるべく15ないし30A/
cmの範囲の電流密度で運転される。
【0018】有効蒸発能力を高めるため,酸化アルミニ
ウムを金属アルミニウム,炭化アルミニウム又はオキシ
炭化アルミニウムに還元する際,(炭素のような)還元
剤の添加が有利なことがわかつた。炭素を遊離する化合
物もこのために使用することができる。
【0019】蒸気状アルミニウム又は凝縮するアルミニ
ウム粒子の続いて行われる酸化は,外部からの酸素供給
によつて促進することができる。これにより,酸化段階
における粒子の短い滞在時間で,続いて直ちに適当なフ
イルタ例えばバグフイルタで,これらの粒子を分離する
ことが可能である。
【0020】別のやり方として,酸化性雰囲気の存在す
る炉部分へできるだけ粒子を導入するように,酸化段階
を実施することができる。
【0021】上述した方法により,3.97g/cm
までの密度と0.5ないし60m/gの比表面積とを
持つ焼結可能な球状酸化アルミニウム粒子が製造され
る。
【0022】
【発明の効果】本発明による方法は,温度,雰囲気及び
ガス流中における酸化アルミニウム粒子の滞在時間のよ
うな方法パラメータの適当な設定によつて1um以下し
かも0.10μmまでの平均粒度を持つ酸化アルミニウ
ム粒子の形成を可能にする。
【0023】特別な利点として,上述した方法により製
造される酸化アルミニウム粒子はほぼ理想的な球形状を
持つているので,材料が特に有利に例えば研削又は研摩
剤に,又は耐火セラミツク材料(結合剤又は結合剤成分
としても)に使用される。粒子は適当な系のすぐれたレ
オロジー特性に寄与するのに,球形状は著しく適してい
る。
【0024】アーク炉を使用すると,供給材料は塊状で
よい。その際生ずるアークの蒸発能力は,その含有エネ
ルギとアークの局部温度に関係している。10ないし5
0A/cmの範囲の電流密度では,蒸発能力は40な
いし100gAl/kwhである。
【0025】本発明の方法により得られる酸化アルミニ
ウム粒子の組成は,使用されるアルミニウム含有原料
(アルミニウム担体)及び使用される還元剤に関係して
いる。原料又は還元剤がアルカリ酸化物又はアルカリ土
類酸化物,SiO,酸化鉄等を含んでいると,これら
の不純物はほぼ定量的に最終生成物中に再び見出され
る。還元剤としてフイルタを使用すると,ただし一部は
炉の電極からの炭素によつても,少量の炭素が遊離され
るか,炭化物又はオキシ炭化物が形成される。その時再
酸化が完全に行われない場合,最終生成物中には,約
0.5重量%までの僅かな炭素含有量が可能であり,場
合によつては熱的後処理(例えば赤熱処理)によりこれ
を更に還元することができる。
【0026】
【実施例】本発明を実施例により以下に説明する。
【0027】黒鉛電極を持つアーク炉へ,85重量部の
塊状酸化アルミニウムと15重量部の黒鉛粒との混合物
が入れられる。アークの点弧後まず酸化アルミニウム,
AlC及びAlから成る溶融物溜りが形成
され,(ここでは炭素れんがから成る)炉の底内張りの
保護層として有利に作用する。アークの電力は150な
いし180kVAの範囲にある。電流密度は16ないし
23A/cmである。
【0028】その結果塊状原料が金属アルミニウム及び
炭化アルミニウムを形成しながら蒸発し,それから雰囲
気中で又は酸素の供給により酸化アルミニウム粒子に再
酸化され,これらの酸化アルミニウム粒子が布フイルタ
へ導入され,そこで99重量%以上分離される。こうし
て得られる主として球状の酸化アルミニウム粉末粒子の
平均の大きさは0.2μmである。この材料の密度は
3.8g/cmである。比表面積は9.9m/gで
ある。
【0029】使用される酸化アルミニウム原料の組成が 0.03 重量%のNaO + KO 0.014 重量%のFe 0.03 重量%のMgO 0.03 重量%のSiO 残部 Al であると,次の粒子組成を持つ酸化アルミニウム粉末が
得られる。 0.037 重量%のNaO + KO 0.03 重量%のFe 0.05 重量%のMgO 0.08 重量%のSiO 0.37 重量%のC 残部 Al
【0030】不純物の増大は,還元のために使用される
黒鉛の灰分及び炉の電極による。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/66 A C09K 3/14 550 E (72)発明者 ヤーコプ・モツセル オーストリア国レオーベン/ゲス・ゲツセ ルシユトラーセ81アー (72)発明者 フランツ・スカーレ オーストリア国トライバツハ・ザンクト・ シユテフアネルヴエーク19 (72)発明者 ハンス・ツアイリンゲル オーストリア国カツプル・パツセルリング 48

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の段階即ち 1.1 金属アルミニウム又は酸化アルミニウムのよう
    なアルミニウム担体を炉装置へ入れ, 1.2 アルミニウム担体を加熱し, 1.3 金属アルミニウムとして入れない場合,アルミ
    ニウム担体を還元して金属アルミニウム又は炭化アルミ
    ニウムにし, 1.4 金属アルミニウム又は炭化アルミニウムが蒸発
    するような値に炉の温度を高め, 1.5 続いて金属アルミニウム又はその炭化物を酸化
    してガス流中で酸化アルミニウムにし, 1.6 このガス流をフイルタヘ導入し, 1.7 その際温度,雰囲気及びガス流中の酸化アルミ
    ニウム粒子の滞在時間を所望の粒度に応じて設定する ことを特徴とする,1.0μm以下の平均粒径を持つで
    きるだけ球状の焼結可能な酸化アルミニウム粒子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 アルミニウム担体を塊状で使用すること
    を特徴とする,請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 蒸発をアーク炉で行うことを特徴とす
    る,請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 アーク炉の電流密度を10ないし50A
    /cmとすることを特徴とする,請求項3に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 電流密度を15ないし30A/cm
    することを特徴とする,請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 還元剤として炭素又は炭素を遊離する化
    合物を使用することを特徴とする,請求項1ないし5の
    1つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 酸化段階で酸素をガス流へ吹込むことを
    特徴とする,請求項1ないし6の1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 酸化性雰囲気を持つ炉部分へエーロゾル
    を導入することにより,蒸気状金属アルミニウム又は炭
    化アルミニウムを酸化して酸化アルミニウムにすること
    を特徴とする,請求項1ないし6の1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 酸化アルミニウム粒子の分離をバグフイ
    ルタで行うことを特徴とする,請求項1ないし8の1つ
    に記載の方法。
  10. 【請求項10】 酸化アルミニウム粉末が2.5ないし
    3.97g/cmの密度及び0.5ないし60m
    gの比表面積を持つていることを特徴とする,請求項1
    ないし9の1つに記載の方法により製造される,できる
    だけ球状の焼結可能な酸化アルミニウム粉末。
  11. 【請求項11】 酸化アルミニウム粉末が3.2ないし
    3.97g/cmの密度及び4ないし20m/gの
    比表面積を持つていることを特徴とする,請求項10に
    記載の酸化アルミニウム粉末。
  12. 【請求項12】 酸化アルミニウム粉末が0.05ない
    し0.3μmの平均粒度を持つていることを特徴とす
    る,請求項10又は11に記載の酸化アルミニウム粉
    末。
  13. 【請求項13】 研削又は研摩剤としての請求項10な
    いし12の1つに記載の酸化アルミニウム粉末の使用。
  14. 【請求項14】 耐火セラミツク材料の結合剤としての
    請求項10ないし12の1つに記載の酸化アルミニウム
    粉末の使用。
  15. 【請求項15】 充填剤としての請求項10ないし12
    の1つに記載の酸化アルミニウム粉末の使用。
  16. 【請求項16】 触媒材料としての請求項10ないし1
    2の1つに記載の酸化アルミニウム粉末の使用。
JP5344621A 1992-12-10 1993-12-09 酸化アルミニウム粒子の製造方法,この方法により製造される酸化アルミニウム粉末及びその使用 Pending JPH07309618A (ja)

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DE4241625.6 1992-12-10

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JP (1) JPH07309618A (ja)
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DE (1) DE4241625C1 (ja)
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