JPH09110420A - Method for producing easily sinterable aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powder - Google Patents
Method for producing easily sinterable aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powderInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度であるばかりでなく易焼結性の粉末を
得る。
【解決手段】 アルコキシド法よりもはるかに簡単な化
学的手法で生成した水酸化アルミニウムやイットリウム
とアルミニウムの水酸化物の沈澱に対し、仮焼中に進行
する結晶軸の揃った凝集粒子の成長を防止する目的で沈
澱の一次粒子の表面を覆った有機溶剤を作用させ、次い
で仮焼する。
(57) Abstract: To obtain powder which is not only highly pure but also easily sinterable. SOLUTION: For the precipitation of aluminum hydroxide or yttrium-aluminum hydroxide produced by a chemical method much simpler than that of the alkoxide method, the growth of agglomerated particles with uniform crystal axes that progress during calcination is performed. For the purpose of prevention, an organic solvent covering the surface of the primary particles of precipitation is made to act, and then calcination is performed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、擬似アルコキシ
ド法による易焼結性の酸化アルミニウム粉末とイットリ
ウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、Na発光管、
レーザーホスト材料、さらにはシンチレータ等の発振用
あるいは発光用の光学材料等の透明焼結体や耐食性材料
等の高級セラミックスの原料粉として有用な、易焼結性
の酸化アルミニウム粉末とイットリウムアルミニウムガ
ーネット粉末の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing easily sinterable aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powder by a pseudo alkoxide method. More specifically, the present invention relates to a Na arc tube,
Easily sinterable aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powder, useful as raw material powders for laser host materials, transparent sintered bodies such as optical materials for oscillation or light emission such as scintillators, and high-grade ceramics such as corrosion resistant materials. The present invention relates to a manufacturing method of.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】従来より、易焼結性酸化アル
ミニウム粉末の製造方法として、アンモニウムミョウバ
ンを仮焼する方法が知られている。さらに、アルコール
等の有機物とアルミニウムの化合物を加水分解して得た
水酸化アルミニウムを仮焼する方法や、ミョウバンの硫
酸イオンを炭酸イオンで置換したアンモニウムドーソナ
イトを仮焼する方法が開発されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of calcination of ammonium alum has been known as a method of producing easily sinterable aluminum oxide powder. Furthermore, a method of calcination of aluminum hydroxide obtained by hydrolyzing a compound of aluminum with an organic substance such as alcohol, and a method of calcination of ammonium dawsonite in which the sulfate ion of alum is replaced with a carbonate ion have been developed. There is.
【0003】しかしながら、従来の方法であるアンモニ
ウムミョウバン法では、仮焼中に環境に有害であるばか
りでなく化学的に活性な亜硫酸ガスを多量に発生するの
で、大がかりな脱硫装置の設置とそのようなガス雰囲気
に耐える仮焼炉を必要としていた。また、アンモニウム
ミョウバンは酸化アルミニウム1モルに対して24モル
もの多量の結晶水を有しているため、仮焼過程で脱離し
た多量の水がアンモニウムミョウバンを溶解して粘稠な
液体となる。脱水がさらに進行することによって、液体
中に気泡が発生すると同時に液体の粘度がさらに増し、
液体からの気泡の離脱は困難になる。液体は最終的には
水分を殆ど含まない固体へと変化するが、多量の気泡が
固体中に残留するので、仮焼して得られる粉末の見掛け
の体積が非常に大きくなるため、それだけ大型の仮焼炉
が必要とされていた。However, in the conventional ammonium alum method, which is not only harmful to the environment, but also produces a large amount of chemically active sulfurous acid gas during calcination, a large-scale desulfurization apparatus is installed and such a method is required. I needed a calcination furnace that could withstand various gas atmospheres. Further, since ammonium alum has a large amount of crystal water as much as 24 mol with respect to 1 mol of aluminum oxide, a large amount of water desorbed in the calcination process dissolves ammonium alum to form a viscous liquid. By further dehydration, bubbles are generated in the liquid and the viscosity of the liquid is further increased,
It becomes difficult to separate the bubbles from the liquid. The liquid eventually changes to a solid containing almost no water, but a large amount of air bubbles remain in the solid, and the apparent volume of the powder obtained by calcination becomes extremely large. A calciner was needed.
【0004】アルミニウムと有機物との化合物を加水分
解する方法においては、予めアルミニウムと有機物の化
合物を合成する必要がある。アルミニウムは硫酸や塩
酸、硝酸等の一般に用いられている無機酸とは容易に反
応し、アルミニウムの無機化合物は比較的容易に生成す
ることができるが、アルミニウムの有機化合物を生成す
るには特殊な装置を必要とするため、それだけ製造コス
トが高くなっている。In the method of hydrolyzing a compound of aluminum and an organic substance, it is necessary to previously synthesize a compound of aluminum and an organic substance. Aluminum easily reacts with commonly used inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and the inorganic compound of aluminum can be generated relatively easily, but it is special to generate the organic compound of aluminum. Since the equipment is required, the manufacturing cost is correspondingly high.
【0005】さらに、アンモニウムドーソナイト法によ
る易焼結性粉末の製造においては、生成する粒子の性状
に影響を与える製造工程上の因子が多い。例えば、反応
液の濃度や反応温度、滴下速度、攪拌速度等、反応液か
らアンモニウムドーソナイト沈澱物を合成するまでの全
合成条件が仮焼して得られる酸化アルミニウム粉末の焼
結性に強く影響する。このため、それらの因子を厳密に
制御する必要があり、安定して易焼結性粉末を得ること
は難しいという欠点があった。Furthermore, in the production of the easily sinterable powder by the ammonium dawsonite method, there are many factors in the production process that affect the properties of the particles produced. For example, the concentration, reaction temperature, dropping rate, stirring rate, etc. of the reaction solution, such as the reaction solution, until the ammonium dawsonite precipitate is synthesized can be obtained. Affect. Therefore, it is necessary to strictly control those factors, and it is difficult to stably obtain easily sinterable powder.
【0006】一方、イットリウムアルミニウムガーネッ
トは、レーザーホスト材料やシンチレータ等の発振用あ
るいは発光用の光学材料としての応用が期待され、主と
して単結晶材料が用いられてきた。そして近年、より安
価にできるセラミックス製造法を利用した多結晶のイッ
トリウムアルミニウムガーネット材料が注目されるよう
になった。該材料の主な用途が光学材料であることか
ら、気孔を完全に取り除いた透明度の高い焼結体の製造
が必須である。このため、反応性、易焼結性、均一性に
優れた原料粉末の開発が必要とされている。On the other hand, yttrium aluminum garnet is expected to be applied as an optical material for oscillation or light emission such as a laser host material or a scintillator, and a single crystal material has been mainly used. In recent years, a polycrystalline yttrium aluminum garnet material using a ceramics manufacturing method which can be produced at a lower cost has been attracting attention. Since the main use of the material is an optical material, it is essential to manufacture a highly transparent sintered body in which pores are completely removed. Therefore, it is necessary to develop a raw material powder having excellent reactivity, easy sinterability, and uniformity.
【0007】従来より、以上のようなイットリウムアル
ミニウムガーネット多結晶体の製造方法としては、ま
ず、イットリウムイオンとアルミニウムイオンを含む酸
性の溶液にアンモニアを加えて水酸化イットリウムと水
酸化アルミニウムを共沈させ、次いで乾燥、および仮焼
して、成形した後、焼結して製造する方法が知られてい
る。Conventionally, as a method for producing a yttrium aluminum garnet polycrystal as described above, first, ammonia is added to an acidic solution containing yttrium ions and aluminum ions to coprecipitate yttrium hydroxide and aluminum hydroxide. A method is known in which the material is dried, then calcined, calcined, molded and then sintered.
【0008】しかしながら、このような従来の方法で
は、母液から混入する不純物イオンを取り除くため、共
沈した沈澱を洗浄するとゼリー状になり、ろ過が難しく
なると同時に、ろ過した試料を仮焼すると、微細な一次
粒子が強固に結合した大きな凝集粒子を形成するという
欠点があった。そこで、母液に硫酸イオンを存在させ
て、尿素の熱分解によって発生させたアンモニアで中和
する、従来の均一沈澱法を改良した方法(特公平2−9
2817)が開発された。この方法による沈澱の場合に
は、嵩高い粒状で、ろ過性に優れ、母液からの不純物イ
オンの混入が少ないため、仮焼中の凝集粒子の成長が抑
えられ、焼結性が改善された。また、予め酸化イットリ
ウム粉末と酸化アルミニウム粉末を調製したのち、それ
らを混合して焼結と固相反応を同時に行うことによっ
て、イットリウムアルミニウムガーネット透明焼結体を
製造する固相法も開発された。However, in such a conventional method, in order to remove the impurity ions mixed in from the mother liquor, the coprecipitated precipitate is washed to form a jelly, which makes it difficult to filter. At the same time, if the filtered sample is calcined, it becomes fine. However, there is a drawback that large primary particles are firmly bonded to form large aggregated particles. Therefore, a method improved on the conventional homogeneous precipitation method in which sulfate ions are present in the mother liquor and neutralized with ammonia generated by thermal decomposition of urea (Japanese Patent Publication No. 2-9).
2817) was developed. In the case of precipitation by this method, the particles are bulky, have excellent filterability, and contain little impurity ions from the mother liquor, so that the growth of agglomerated particles during calcination is suppressed and the sinterability is improved. In addition, a solid phase method has also been developed in which yttrium oxide powder and aluminum oxide powder are prepared in advance, and then mixed and simultaneously subjected to sintering and solid phase reaction to produce a yttrium aluminum garnet transparent sintered body.
【0009】しかしながら、上述の改良した均一沈澱法
によるイットリウムアルミニウムガーネットの製造方法
においては、尿素が多量に必要であること、尿素は徐々
に熱分解するため、沈澱の生成に長い時間が必要であ
り、さらに粒状として沈澱した粉末の形状が仮焼後も残
っているため、ゼリー状沈澱を乾燥したことで生じた凝
集粒子ほど強固ではないが、大きな凝集粒子が生成され
る等の欠点があり、焼結性の改善は不十分であった。一
方、酸化物粉末同志を混合して焼結する固相法では、あ
らかじめアルコキシド法等の方法で反応性や焼結性に優
れた酸化イットリウムや酸化アルミニウムの粉末を調製
する必要があることからコスト高になることや、組成変
動の無いイットリウムアルミニウムガーネットを得るに
は高い温度で長時間焼成する必要がある等の欠点があっ
た。However, in the above-described improved method for producing yttrium aluminum garnet by the uniform precipitation method, a large amount of urea is required and urea is gradually pyrolyzed, so that it takes a long time to form the precipitate. In addition, since the shape of the powder precipitated as granules remains after calcination, it is not as strong as the agglomerated particles produced by drying the jelly-like precipitate, but there are drawbacks such as the formation of large agglomerated particles. The improvement of sinterability was insufficient. On the other hand, in the solid-phase method in which oxide powders are mixed and sintered, it is necessary to prepare yttrium oxide and aluminum oxide powders having excellent reactivity and sinterability in advance by a method such as an alkoxide method, and thus cost reduction. There are drawbacks such as high temperature and long-term firing at high temperature for obtaining yttrium aluminum garnet without composition fluctuation.
【0010】一般に、水酸化アルミニウムを仮焼する
と、多数の微細な酸化アルミニウム結晶子が、互いに結
晶軸を揃えて強固に結合した巨大な凝集粒子を形成す
る。結晶子の結晶軸が揃った凝集体は、母塩の結晶構造
に支配されて熱分解した結果、母塩の外形を残した結晶
子の集団である形骸粒子に似ている。しかしながら、水
溶液から沈澱した水酸化アルミニウムの一次粒子はきわ
めて微細で、仮焼後に得られる酸化アルミニウムの結晶
子よりも小さいため、従来の形骸粒子の発生モデルによ
ってこの凝集粒子の構造を説明することはできない。す
なわち、水酸化アルミニウムを乾燥して仮焼する過程
で、水酸化アルミニウムの一次粒子あるいは酸化アルミ
ニウムの結晶子が再配列することによって、形骸粒子に
類似し、結晶軸の方向が揃っている凝集粒子に成長した
と考えられる。従来の知見では、焼結による到達密度は
凝集粒子の大きさに支配されるので、水酸化アルミニウ
ムは難焼結性粉末になる代表的な母塩の一つと見られて
いた(セラミックス、Vol.11、No.12、p
p.1101〜1108)。酸化アルミニウムの場合と
同様に、水酸化イットリウムと水酸化アルミニウムを共
沈して得た沈澱を仮焼する場合にも、形骸粒子に類似し
たイットリウムアルミニウムガーネットの凝集粒子が成
長する。In general, when aluminum hydroxide is calcined, a large number of fine aluminum oxide crystallites form giant agglomerated particles in which crystal axes are aligned and firmly bonded to each other. The aggregate in which the crystal axes of the crystallites are aligned resembles a skeleton particle, which is a group of crystallites that retains the outer shape of the mother salt as a result of thermal decomposition dominated by the crystal structure of the mother salt. However, since the primary particles of aluminum hydroxide precipitated from the aqueous solution are extremely fine and smaller than the crystallites of aluminum oxide obtained after calcination, it is impossible to explain the structure of this aggregated particle by the conventional model of generation of skeletal particles. Can not. That is, in the process of drying and calcination of aluminum hydroxide, the primary particles of aluminum hydroxide or the crystallites of aluminum oxide are rearranged to resemble skeletal particles and aggregated particles whose crystal axes are aligned. It is thought to have grown to. According to the conventional knowledge, since the density achieved by sintering is governed by the size of the agglomerated particles, aluminum hydroxide was considered to be one of the representative mother salts that become hardly sinterable powder (ceramics, Vol. 11, No. 12, p
p. 1101-1108). Similar to the case of aluminum oxide, when the precipitate obtained by coprecipitating yttrium hydroxide and aluminum hydroxide is calcined, agglomerated particles of yttrium aluminum garnet similar to skeletal particles grow.
【0011】このような従来の知見からも、水酸化物の
沈澱から易焼結性の酸化アルミニウム粉末やイットリウ
ムアルミニウムガーネット粉末を製造することはほとん
ど考えられてなかった。この発明は、以上通りの事情を
鑑みてなされたものであり、アルコキシド法よりもはる
かに簡単な化学的手法で生成した水酸化アルミニウムや
イットリウムとアルミニウムの水酸化物の沈澱からで
も、優れた焼結性を有する粉末を製造する方法を提供す
ることを目的としている。From such conventional knowledge, it has hardly been considered to produce easily sinterable aluminum oxide powder or yttrium aluminum garnet powder from hydroxide precipitation. The present invention has been made in view of the above circumstances, and is excellent in burning even from the precipitation of aluminum hydroxide or yttrium-aluminum hydroxide produced by a chemical method much simpler than the alkoxide method. An object of the present invention is to provide a method for producing a powder having a binding property.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、アルミニウムイオンを含む酸性
水溶液に塩基性を発現する水溶液を加えて水酸化アルミ
ニウムを沈澱させ、大部分の母液を分離除去し、残った
沈澱、あるいはさらにこの沈澱を1回ないし複数回水洗
して大部分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を乾燥さ
せることなく沈澱の容積に対して0.1倍量以上の有機
溶剤に分散して、乾燥し、次いで1000〜1400℃
で仮焼することを特徴とする易焼結性の酸化アルミニウ
ム粉末の製造方法(請求項1)を提供する。In order to solve the above problems, the present invention adds an aqueous solution expressing basicity to an acidic aqueous solution containing aluminum ions to precipitate aluminum hydroxide and to remove most of the mother liquor. It is separated and removed, and the remaining precipitate is washed with water once or several times to remove most of the washing solution, and the remaining precipitate is not dried and the amount is 0.1 times the volume of the precipitate or more. In an organic solvent, dried, and then 1000 to 1400 ° C
A method for producing an easily sinterable aluminum oxide powder (claim 1), characterized by calcining at.
【0013】また、この発明は、生成するイットリウム
アルミニウムガーネットの割合で、イットリウムイオン
とアルミニウムイオンを含む酸性溶液に塩基性を発現す
る水溶液を加え、pHを6.5〜10に保ちつつ沈澱を
生成させ、大部分の母液を分離除去し、残った沈澱、あ
るいはこの沈澱をさらに1回ないし複数回水洗し、大部
分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を、乾燥させるこ
となく沈澱の容積に対して0.1倍量以上の有機溶剤に
分散、乾燥し、次いで500〜1400℃で仮焼するこ
とを特徴とするイットリウムアルミニウムガーネット粉
末の製造方法(請求項2)をも提供する。Further, according to the present invention, an aqueous solution expressing basicity is added to an acidic solution containing yttrium ions and aluminum ions in a proportion of yttrium aluminum garnet to be produced, and a precipitate is produced while maintaining pH at 6.5 to 10. Then, most of the mother liquor was separated and removed, and the remaining precipitate, or this precipitate was washed once or more times with water, and most of the washing liquid was separated and removed, and the remaining precipitate was reduced to the volume of the precipitate without drying. Also provided is a method for producing yttrium aluminum garnet powder (claim 2), which comprises dispersing in 0.1-fold amount or more of an organic solvent, drying, and then calcining at 500 to 1400 ° C.
【0014】加えて、この発明では、上記のいずれの方
法の場合にも、沈澱を有機溶剤に分散する際に、まず水
を溶解する有機溶剤に分散し、大部分の液体を除去した
後に、水を溶解しない有機溶剤中に分散し、次いで乾燥
する方法(請求項3)を好ましいものの一つとしてい
る。In addition, according to the present invention, in any of the above methods, when the precipitate is dispersed in an organic solvent, it is first dispersed in an organic solvent capable of dissolving water, and most of the liquid is removed. One of the preferred methods is to disperse water in an organic solvent that does not dissolve it and then dry it (claim 3).
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】この発明においては、上記の方法
によって、従来のアルコキシド法よりもはるかに簡単な
化学的手法で生成した水酸化アルミニウムやイットリウ
ムとアルミニウムの水酸化物の沈澱から、高純度で易焼
結性を有する酸化アルミニウム粉末とイットリウムアル
ミニウムガーネット粉末の生成が可能とされる。 <A>沈澱の生成 a)酸化アルミニウム粉末の製造 この発明の易焼結性の酸化アルミニウム粉末の製造方法
に用いるアルミニウムを含む酸性水溶液は、硫酸アルミ
ニウム、アンモニウムミョウバン、塩化アルミニウム、
硝酸アルミニウム等の水溶性のアルミニウム化合物を水
に溶解するか、アルミニウムを適宜の濃度の硫酸、塩
酸、硝酸等に溶解させることにより得られる。濃度は、
飽和溶液濃度を上限とする任意の濃度でよいが、好まし
くはAl2O3 換算で水1リットルに対し0.05〜
0.5モル濃度程度である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, high purity is obtained from the precipitation of aluminum hydroxide or yttrium-aluminum hydroxide produced by the above-mentioned method by a chemical method much simpler than the conventional alkoxide method. It is possible to produce aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powder which are easily sintered. <A> Generation of Precipitate a) Production of Aluminum Oxide Powder The acidic aqueous solution containing aluminum used in the method for producing the easily sinterable aluminum oxide powder of the present invention is aluminum sulfate, ammonium alum, aluminum chloride,
It can be obtained by dissolving a water-soluble aluminum compound such as aluminum nitrate in water or by dissolving aluminum in sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or the like having an appropriate concentration. The concentration is
The concentration may be any concentration up to the saturated solution concentration, but is preferably 0.05 to 1 liter of water in terms of Al 2 O 3.
It is about 0.5 molar concentration.
【0016】アルミニウムが両性であるので、水酸化ア
ルミニウムはpHが4〜12の範囲内で沈澱する。そこ
で、この発明に用いる塩基性を発現する化合物として
は、アルミニウムイオンを含む酸性溶液に加えることで
このpHの範囲を実現できる化合物であれば、その種類
は、特に限定されない。pHが5〜10の範囲にある
と、水溶液中のアルミニウムイオンは実質上すべて沈澱
するので、この範囲を実現できる化合物は特に好まし
い。好ましい化合物としては、アンモニア、尿素、炭酸
アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が例示される。
これらの化合物の濃度は、飽和溶液濃度を上限とする任
意の濃度で良いが、好ましくは水1リットルに0.05
〜3モル程度である。Since aluminum is amphoteric, aluminum hydroxide precipitates in the pH range of 4-12. Therefore, the type of the compound expressing basicity used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound capable of realizing this pH range when added to an acidic solution containing aluminum ions. When the pH is in the range of 5 to 10, substantially all the aluminum ions in the aqueous solution are precipitated, so compounds that can realize this range are particularly preferable. Examples of preferable compounds include ammonia, urea, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate and the like.
The concentration of these compounds may be any concentration up to the saturated solution concentration, but is preferably 0.05 / liter of water.
It is about 3 mol.
【0017】アルミニウムを含む酸性水溶液について
は、硝酸アルミニウムや塩化アルミニウムの水溶液、あ
るいはアルミニウムを硝酸や塩酸で溶解した水溶液のよ
うに、硝酸イオンや塩素イオンの濃度が高いときには、
沈澱した一次粒子同志は粗く凝集していて、ろ過は比較
的容易である。しかしながら、硫酸イオンを含んだ沈澱
以外は、水洗で凝集が容易に解けてゼリー状の沈澱にな
る。そのような沈澱を乾燥すると、強固な塊となり、そ
れをアルミナ乳鉢等で粉砕して仮焼しても、緻密で強固
な凝集粒子が成長して難焼結性となる。ただ、ゼリー状
になった沈澱でも、有機溶剤に分散した後に乾燥した粉
末の塊は脆弱になりアルミナ乳鉢等で容易に粉砕でき
る。このため、焼結性は有機溶剤に分散することにより
顕著に改善できる。しかしながら、いずれの場合も粉砕
の程度は不十分で仮焼後の酸化アルミニウム粉末中に強
固な凝集粒子が混在する傾向がある。このため、仮焼し
た粉末の凝集を完全に破壊するには、ボールミル等の粉
砕機で粉砕することが必要となる。Regarding the acidic aqueous solution containing aluminum, when the concentration of nitrate ion or chlorine ion is high, such as an aqueous solution of aluminum nitrate or aluminum chloride or an aqueous solution of aluminum dissolved in nitric acid or hydrochloric acid,
The precipitated primary particles are coarsely aggregated and relatively easy to filter. However, except for the precipitation containing sulfate ions, the coagulation is easily released by washing with water to form a jelly-like precipitate. When such a precipitate is dried, it becomes a strong lump, and even if it is crushed and calcined in an alumina mortar or the like, dense and strong agglomerated particles grow and it becomes difficult to sinter. However, even in the case of a jelly-like precipitate, a lump of powder that has been dried after being dispersed in an organic solvent becomes fragile and can be easily crushed in an alumina mortar or the like. Therefore, the sinterability can be significantly improved by dispersing it in an organic solvent. However, in any case, the degree of pulverization is insufficient, and strong agglomerated particles tend to be mixed in the aluminum oxide powder after calcination. Therefore, in order to completely destroy the agglomeration of the calcined powder, it is necessary to grind it with a grinder such as a ball mill.
【0018】硝酸イオンや塩素イオンを多量に含む液か
らろ過して得た沈澱の乾燥体は、水洗によって得られる
ゼリー状の沈澱から得た乾燥体ほど強固でない。しかし
ながら、有機溶媒処理を施しても乾燥後に残留する硝酸
イオンや塩素イオン不純物のために、最終的に得られる
粉末の焼結性は、洗浄水で十分に洗浄して、ゼリー状と
なった沈澱を有機溶剤処理した場合より多少悪くなる。
これに対し、硫酸イオンを含んだ溶液から生成した沈澱
の嵩高い凝集体は比較的安定で、2〜3回洗浄水で洗浄
してもゼリー状まで変化することなく、ろ過性は比較的
良好である。特に、50℃以上の温度で生成した沈澱の
凝集体は安定である。しかも、それらの凝集体は嵩高く
て、有機溶剤に分散すると、凝集体内の水分が容易に有
機溶剤に置換される。有機溶剤をろ過して大部分の水分
を取り除いた後に乾燥しても、ろ過を省略して分散液を
蒸発させて乾燥しても、乾燥粉末は容易に微細な粒子ま
で砕くことができる。硫酸イオンのこのような効果は、
硫酸イオンを沈澱が生成する以前に加えても、沈澱が生
成した後の懸濁液に加えても、または、硝酸イオンや塩
素イオンが存在していても同じである。また、硝酸イオ
ンや塩素イオンに比べて、硫酸イオンの仮焼段階におけ
る凝集粒子の成長促進効果は無視できる。The dried product of the precipitate obtained by filtering from a liquid containing a large amount of nitrate ions and chlorine ions is not as strong as the dried product obtained from the jelly-like precipitate obtained by washing with water. However, due to nitrate ion and chloride ion impurities remaining after drying even after the organic solvent treatment, the sinterability of the finally obtained powder was sufficiently washed with washing water to form a jelly-like precipitate. Is slightly worse than when treated with an organic solvent.
On the other hand, the bulky aggregate of the precipitate formed from the solution containing the sulfate ion is relatively stable, does not change into the jelly form even after washing with washing water for 2 to 3 times, and has relatively good filterability. Is. In particular, aggregates of the precipitate formed at a temperature of 50 ° C or higher are stable. Moreover, the aggregates are bulky, and when dispersed in an organic solvent, the water in the aggregate is easily replaced with the organic solvent. Even if the organic solvent is filtered to remove most of the water and then dried, or if the filtering is omitted and the dispersion liquid is evaporated to dryness, the dry powder can be easily crushed into fine particles. These effects of sulfate ions
The same applies whether the sulfate ion is added before the formation of the precipitate, the suspension after the formation of the precipitate, or the presence of nitrate ion or chloride ion. Further, compared with nitrate ions and chloride ions, the effect of promoting the growth of aggregated particles at the calcination stage of sulfate ions can be ignored.
【0019】b)イットリウムアルミニウムガーネット
粉末の製造 さらに、この発明のイットリウムアルミニウムガーネッ
ト粉末の製造法においては、イットリウムとアルミニウ
ムを含む酸性溶液は、上記の場合のアルミニウムを含む
酸性水溶液に対して定義した化合物と同時に硫酸イット
リウムや塩化イットリウム、硝酸イットリウム等を溶解
するか、イットリウムとアルミニウムを適宜の濃度の硫
酸や塩酸、硝酸等で溶解することによって得られる。濃
度は、飽和溶液濃度を上限とする濃度でよいが、好まし
くはY3 Al5 O12換算で、水1リットルに対して0.
05〜0.5モル程度である。この方法における6.5
〜10のpH限定は、水酸化イットリウムが6以上のp
Hで沈澱すること、一方、水酸化アルミニウムはpHが
12以上で溶解することから、水溶液中の両イオンを実
質上完全に沈澱させるという条件として規定されてい
る。B) Production of Yttrium Aluminum Garnet Powder Further, in the method for producing yttrium aluminum garnet powder of the present invention, the acidic solution containing yttrium and aluminum is a compound defined with respect to the acidic aqueous solution containing aluminum in the above case. At the same time, it can be obtained by dissolving yttrium sulfate, yttrium chloride, yttrium nitrate, or the like, or by dissolving yttrium and aluminum with sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or the like having an appropriate concentration. The concentration may be such that the concentration of the saturated solution is the upper limit, but it is preferably 0. 3 with respect to 1 liter of water in terms of Y 3 Al 5 O 12 .
It is about 05 to 0.5 mol. 6.5 in this method
The pH limit of -10 is p of yttrium hydroxide of 6 or more.
Precipitation with H, on the other hand, since aluminum hydroxide dissolves at a pH of 12 or above, it is defined as a condition that both ions in an aqueous solution are substantially completely precipitated.
【0020】塩基性を発現する化合物はイットリウムイ
オンとアルミニウムイオンを含む水溶液を6.5〜12
のpHにできるものであれば特に制限はない。アルミニ
ウムとイットリウムの化学的性質は比較的似ているの
で、前記のアルミナ粉末の製造法において用いることの
できる塩基性を発現する化合物は、実質上すべて同様に
用いることが可能である。炭酸水素アンモニウムや炭酸
アンモニウムは酸性溶液に加えると炭酸ガスを発生して
反応液を攪拌する能力を有するので、均一な沈澱を生成
するのに好ましい。また、尿素のように反応液中で徐々
に分解して塩基性を発現する化合物は、安定な嵩高い粒
状の沈澱を生成するので特に好ましい。しかしながら、
反応時間が長くなることや試薬が高価であるという欠点
もある。このため、この化合物は仮焼後の粉砕をできる
だけ避けたい超高純度材料のように付加価値を高めた特
殊な材料を製造するための原料として期待できる。水酸
化イットリウムと水酸化アルミニウムの共沈の挙動は水
酸化アルミニウムのみの場合と同様に、硝酸イオンや塩
素イオンの存在で生じた嵩高い凝集粒子は洗浄でゼリー
状に変化する。また、硫酸イオンの存在で、洗浄に対し
て安定な嵩高い沈澱が得られる。The compound expressing basicity is 6.5 to 12 in an aqueous solution containing yttrium ion and aluminum ion.
There is no particular limitation as long as the pH can be adjusted. Due to the relatively similar chemistries of aluminum and yttrium, virtually all compounds exhibiting basicity that can be used in the above-described method of making alumina powders can be used as well. Ammonium hydrogen carbonate and ammonium carbonate are preferable for forming a uniform precipitate because they have the ability to generate carbon dioxide gas and stir the reaction solution when added to an acidic solution. In addition, a compound such as urea that gradually decomposes in the reaction solution and exhibits basicity is particularly preferable because it forms a stable and bulky granular precipitate. However,
There are also drawbacks such as a long reaction time and expensive reagents. Therefore, this compound can be expected as a raw material for producing a special material having an increased added value such as an ultra-high purity material which is desired to avoid crushing after calcination. The behavior of coprecipitation of yttrium hydroxide and aluminum hydroxide is the same as in the case of only aluminum hydroxide, and the bulky agglomerated particles generated by the presence of nitrate ions and chloride ions change into jelly upon washing. Further, in the presence of sulfate ion, a bulky precipitate which is stable to washing can be obtained.
【0021】このように、水溶液に硫酸イオンが存在す
ると、嵩高い粒状粒子の水酸化アルミニウムや水酸化イ
ットリウムの沈澱を生成できることから、硫酸塩または
アンモニウム硫酸塩等を原料とすることが好ましい。し
かしながら、工業的な生産で発生する副生成物が硫酸イ
オンを含む化合物または水溶液であるという保証はな
い。As described above, when sulfate ions are present in the aqueous solution, precipitation of aluminum hydroxide or yttrium hydroxide in bulky granular particles can be generated. Therefore, it is preferable to use sulfate or ammonium sulfate as a raw material. However, there is no guarantee that the by-product generated in industrial production is a compound containing sulfate ion or an aqueous solution.
【0022】c)硫酸イオンの添加 なお、以上のように、この発明では、硫酸イオンの効果
が明らかであるが、それは低濃度側で臨界点がある。ア
ルミニウムイオンのみを含む水溶液ではアルミニウムイ
オンに対して、またイットリウムイオンとアルミニウム
イオンが共存する水溶液ではそれらの合計量に対して
0.05倍以上の硫酸イオンが存在すると嵩高い粒状の
沈澱が生成する。硫酸イオンの濃度が増加するほど粒状
粒子の安定度は増す。しかしながら、硫酸イオンが4倍
以上になると、特に顕著な効果の向上は認められなくな
る。なお、前記のアルミナ粉末の製造法の場合には、水
酸化アルミニウムを仮焼して得た酸化アルミニウムの焼
結性は硫酸イオンの量に係わらず良好である。C) Addition of sulfate ion As described above, the effect of sulfate ion is clear in the present invention, but it has a critical point on the low concentration side. In the aqueous solution containing only aluminum ions, bulky granular precipitates are produced when aluminum ions are present, and in the aqueous solution in which yttrium ions and aluminum ions coexist, when 0.05 times or more of the total amount of these ions are present. . The stability of the granular particles increases as the concentration of sulfate ions increases. However, when the number of sulfate ions is four times or more, a particularly remarkable improvement in the effect cannot be recognized. In the case of the above-described method for producing alumina powder, the sinterability of aluminum oxide obtained by calcining aluminum hydroxide is good regardless of the amount of sulfate ions.
【0023】ただ当然のことであるが、硫酸イオンが増
加するほど、硫酸イオンを中和する塩基剤も多くなり好
ましくない。実用的な硫酸イオン濃度は、アルミナ粉末
の製造法では、アルミニウムイオン濃度に対して0.0
5〜4.0倍の範囲にある。これに対して、イットリウ
ムアルミニウムガーネットの粉末の製造法の場合には、
硫酸イオンがイットリウムイオンとアルミニウムイオン
との合計量の1.2倍以上になると、水酸化イットリウ
ムと水酸化アルミニウムの共沈に取り込まれた硫酸イオ
ンの影響で、仮焼により大きな凝集粒子が出現して緻密
な焼結体を得ることはできない。従って、好ましいイッ
トリウムイオンとアルミニウムイオンの合計に対する硫
酸イオンの濃度比は、0.05〜1.2、より好ましく
は0.2〜1.1の範囲にある。As a matter of course, as the number of sulfate ions increases, the amount of the basic agent that neutralizes the sulfate ions also increases, which is not preferable. The practical sulfate ion concentration is 0.0 with respect to the aluminum ion concentration in the production method of alumina powder.
It is in the range of 5 to 4.0 times. On the other hand, in the case of the yttrium aluminum garnet powder manufacturing method,
When the sulfate ion becomes 1.2 times or more of the total amount of yttrium ion and aluminum ion, large agglomerated particles appear due to calcination due to the effect of the sulfate ion taken into the coprecipitation of yttrium hydroxide and aluminum hydroxide. Therefore, a dense sintered body cannot be obtained. Therefore, the concentration ratio of the sulfate ion to the total of the yttrium ion and the aluminum ion is preferably 0.05 to 1.2, more preferably 0.2 to 1.1.
【0024】この発明のアルミナ粉末、もしくはイット
リウムアルミニウムガーネット粉末のいずれの製造法に
おいても、母液または洗浄液に分散した沈澱を分散液か
ら分離する方法としては、デカンテーション法やろ過法
が適宜に採用される。 <B> 有機溶剤への分散と乾燥 以上のように生成、分離させた沈澱を乾燥すると、沈澱
の一次粒子が再配列して強固な凝集粒子を形成し、沈澱
を有機溶剤に分散しても、凝集構造を完全に破壊するこ
とは困難となる。このためこの発明では、沈澱を乾燥さ
せることなく有機溶剤に分散する。なお、この分散に先
行して沈澱を水洗するのが好ましい。沈澱中の硝酸イオ
ンや塩素イオンは、仮焼中に凝集粒子の成長を促進し、
さらに、この沈澱や硫酸イオンを含む粉末を仮焼する
と、硝酸ガス、塩素ガス、亜硫酸ガス等の有害なガスが
発生するためである。ガスの発生源である硝酸イオンや
硫酸イオン、塩素イオン等を取り除くために沈澱を水洗
した方が好ましいのである。水洗は、通常行なわれてい
る方法でよい。また、一般的に洗浄水に対して期待され
る程度の純度のものであればよく、特に制限はない。通
常、イオン交換水や蒸留水が用いられる。In any of the methods for producing the alumina powder or the yttrium aluminum garnet powder of the present invention, a decantation method or a filtration method is appropriately adopted as a method for separating the precipitate dispersed in the mother liquor or the washing solution from the dispersion. It <B> Dispersion in organic solvent and drying When the precipitate produced and separated as described above is dried, primary particles of the precipitate are rearranged to form strong aggregated particles, and even if the precipitate is dispersed in an organic solvent. , It is difficult to completely destroy the aggregate structure. Therefore, in the present invention, the precipitate is dispersed in the organic solvent without being dried. It is preferable to wash the precipitate with water prior to this dispersion. Nitrate ions and chloride ions in the precipitate promote the growth of aggregated particles during calcination,
Furthermore, if this precipitate or powder containing sulfate ions is calcined, harmful gases such as nitric acid gas, chlorine gas, and sulfurous acid gas are generated. It is preferable to wash the precipitate with water in order to remove nitrate ions, sulfate ions, chlorine ions, etc., which are gas generation sources. Washing with water may be performed by a commonly used method. The purity is not particularly limited as long as it is generally as pure as washing water. Usually, ion-exchanged water or distilled water is used.
【0025】この発明で使用する有機溶剤は、大部分の
水分を除去した後に残っている沈澱中の水と置換して沈
澱の粒子間の結合力を弱めて、水分を含む沈澱を乾燥し
たときに生じる強固な凝集粒子の形成を阻止する役割を
果たすことになる。このような有機溶剤としてはたとえ
ば、エチルアルコール、メチルアルコール、プロピルア
ルコール、ブチルアルコール、ヘキサノール、オクタノ
ール、酢酸イソアミール、ポリエチレングリコール等の
親水性の、ないしは極性有機溶剤から選ばれるものが例
示されるが、有機溶剤の使用目的を満たすものであれ
ば、その種類は特に限定されない。それらは一種または
二種以上を使用することができる。The organic solvent used in the present invention is replaced with water in the precipitate remaining after removing most of the water to weaken the binding force between the particles of the precipitate and to dry the precipitate containing water. It plays a role of preventing the formation of strong agglomerated particles that occur in the above. Examples of such an organic solvent include those selected from hydrophilic alcohols such as ethyl alcohol, methyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, hexanol, octanol, isoamyl acetate, and polyethylene glycol, or polar organic solvents. The type of organic solvent is not particularly limited as long as it satisfies the purpose of use. They can use 1 type (s) or 2 or more types.
【0026】これらの有機溶剤の中で、水を溶解できる
有機溶剤、たとえば、炭素数が三個以下のアルコール類
は、沈澱を容易に分散すると同時に、沈澱中の水を有機
溶剤に取り込むので、分散した後に再びろ過しても、大
部分の水分は除去されて、かわりに粒子表面を有機溶剤
が覆い、有機溶剤の効果が発現されることになる。ただ
この場合は、その効果はそれほど大きくないので、硫酸
イオンの助けで嵩高い凝集粒子の沈澱を生成することが
好ましい。Among these organic solvents, an organic solvent capable of dissolving water, for example, an alcohol having a carbon number of 3 or less, easily disperses the precipitate, and at the same time, the water in the precipitate is taken into the organic solvent. Even if it is filtered again after being dispersed, most of the water content is removed, and the surface of the particles is covered with the organic solvent instead, and the effect of the organic solvent is exhibited. However, in this case, since the effect is not so great, it is preferable to form a precipitate of bulky aggregated particles with the aid of sulfate ions.
【0027】また、実質上、水を溶解しない有機溶剤の
場合には、水を含んだ沈澱物を分散することは難しい。
このため、沈澱を含む有機溶剤を攪拌混合しながら加熱
して、有機溶剤を蒸発させると同時に粉末表面を覆って
いる水分を蒸発させて、粉末表面の水分子を有機溶剤の
分子で置き換える必要がある。乾燥するまで有機溶剤の
蒸発を続けてもよいし、沈澱粒子の表面を有機溶剤の分
子が十分に覆った後、有機溶剤をろ過して除去してもよ
い。有機溶剤を用いてこの発明方法で処理した沈澱はゼ
リー状であっても、乾燥後の塊は、脆弱で乳鉢等で容易
に微細に砕くことができる。In the case of an organic solvent which does not substantially dissolve water, it is difficult to disperse the water-containing precipitate.
Therefore, it is necessary to heat the organic solvent containing the precipitate while stirring and to evaporate the organic solvent and at the same time evaporate the water covering the powder surface, and replace the water molecules on the powder surface with the molecules of the organic solvent. is there. The evaporation of the organic solvent may be continued until it is dried, or the organic solvent may be removed by filtration after the molecules of the organic solvent are sufficiently covered on the surface of the precipitated particles. Even if the precipitate treated with the method of the present invention using an organic solvent is jelly-like, the dried lump is fragile and can be easily finely crushed in a mortar or the like.
【0028】この発明における有機溶剤の効果は、有機
溶剤の量が沈澱の容積に対して0.1倍以上で認められ
る。有機溶剤の量が増加するほど該効果は改善される。
しかしながら、有機溶剤が20倍量を上回っても、特に
顕著な効果の向上は認められない。このように、この発
明における有機溶剤に分散した沈澱の乾燥では、有機溶
剤が水を溶解する場合には、水を含む有機溶剤をろ過し
て、その後に乾燥してもよく、沈澱を分散したまま有機
溶剤を水分とともに蒸発してもよい。水を実質上溶解し
ない有機溶剤の場合には、沈澱中の一次粒子の表面から
水分を脱離させてかわりに有機溶剤の分子でその表面を
覆う必要があることから、加熱して有機溶剤とともに水
分を蒸発させる必要がある。有機溶剤を沸騰させると沈
澱の一次粒子の表面上の水分子が有機溶剤の分子と速や
かに交換するので好ましい。そこで、この発明では、沈
澱をまず水を溶解する有機溶剤に分散してろ過して大部
分の水分を除去した後、水を殆ど溶解しない有機溶剤に
分散する操作を行なうと、大部分の有機溶剤はろ過によ
って分離し、蒸発させる有機溶剤の量を大幅に減らすこ
とができるので、作業時間が短くなり好ましい。 <C> 仮 焼 水酸化アルミニウムを仮焼すると、γ相やκ相等の多く
の中間相を経て1000℃以上でα相の酸化アルミニウ
ムが生成する。中間層からα相への相転移で密度が大き
く増加する。通常、セラミックス原料としては、一般
に、焼成中の真密度の変化を避けるために最も安定なα
相の粉末を使用していることから、この発明において
も、α相の酸化アルミニウム粉末を得るため、仮焼温度
は1000℃以上が好ましい。一方、仮焼温度が140
0℃以上になると、粒成長が激しく焼結性が低下するの
で好ましくない。より好ましくは1100〜1350℃
の範囲である。これに対し、共沈した酸化イットリウム
と水酸化アルミニウムは微細であるため、500℃と比
較的温度が低くてもそれらが速やかに反応して融点まで
安定なイットリウムアルミニウムガーネットを生成する
ので、この粉末の製造においては、仮焼温度は500〜
1400℃、より好ましくは700〜1350℃の範囲
とする。The effect of the organic solvent in the present invention is recognized when the amount of the organic solvent is 0.1 times or more the volume of the precipitate. The effect is improved as the amount of the organic solvent increases.
However, even if the amount of the organic solvent exceeds 20 times, no remarkable improvement in the effect is observed. Thus, in the drying of the precipitate dispersed in the organic solvent in the present invention, when the organic solvent dissolves water, the organic solvent containing water may be filtered and then dried to disperse the precipitate. The organic solvent may be evaporated as it is together with water. In the case of an organic solvent that does not substantially dissolve water, it is necessary to desorb water from the surface of the primary particles during precipitation and cover the surface with the molecules of the organic solvent instead. It is necessary to evaporate the water. It is preferable to boil the organic solvent because the water molecules on the surface of the primary particles of the precipitate are rapidly exchanged with the molecules of the organic solvent. Therefore, according to the present invention, the precipitate is first dispersed in an organic solvent that dissolves water, filtered to remove most of the water content, and then dispersed in an organic solvent that hardly dissolves water. The solvent is separated by filtration, and the amount of the organic solvent to be evaporated can be greatly reduced, which is preferable because the working time is shortened. <C> Calcining When aluminum hydroxide is calcined, α-phase aluminum oxide is produced at 1000 ° C. or higher through many intermediate phases such as γ phase and κ phase. The density greatly increases due to the phase transition from the intermediate layer to the α phase. Usually, as a ceramic raw material, α is generally the most stable in order to avoid a change in true density during firing.
Since the powder of the phase is used, the calcination temperature is preferably 1000 ° C. or higher also in the present invention in order to obtain the aluminum oxide powder of the α phase. On the other hand, the calcination temperature is 140
When the temperature is higher than 0 ° C., grain growth is severe and the sinterability is deteriorated, which is not preferable. More preferably 1100 to 1350 ° C
Range. On the other hand, since the coprecipitated yttrium oxide and aluminum hydroxide are fine, even if the temperature is relatively low at 500 ° C., they react quickly to produce yttrium aluminum garnet stable up to the melting point. In the production of, the calcination temperature is 500 ~
The temperature is set to 1400 ° C, more preferably 700 to 1350 ° C.
【0029】以下、実施例を示してさらに詳しくこの発
明の擬似アルコキシド法による易焼結性のアルミナ粉末
及びイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
法について説明する。Hereinafter, the method for producing easily sinterable alumina powder and yttrium aluminum garnet powder by the pseudo-alkoxide method of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【0030】[0030]
【実施例】実施例1 硝酸アルミニウム37gを500mlの蒸留水に溶解し
た後、アンモニア水を加えて、pHを7.5に調整し
た。pHを7.5に保ちつつ、この溶液を2時間、90
℃に保った。沈澱をろ過した後、2回蒸留水で洗浄し、
ろ過した。沈澱を2等分し、その半分を直ちに200m
lのイソブチルアルコールに分散した。窒素ガス気流中
で分散液を穏やかに沸騰させ、水分や有機溶剤を蒸発さ
せて乾燥した。乾燥後、粉末をアルミナ乳鉢とアルミナ
乳棒で軽く解して、1250℃で2時間酸素気流中で仮
焼した。仮焼した粉末をアルミナ乳鉢とアルミナ乳棒で
3分間ばかり砕き、得られた粉末を金型を用いて圧力3
0MPaで成形し、さらに200MPaで静水圧プレス
してから1500℃で大気雰囲気で2時間焼結した。な
お、2分割した残りの沈澱はイソブチルアルコールに分
散させることなく、窒素ガス気流で風乾した。その後の
処理は、有機溶剤を分散した後に乾燥した粉末とまった
く同じ条件で行った。 Example 1 37 g of aluminum nitrate was dissolved in 500 ml of distilled water, and then ammonia water was added to adjust the pH to 7.5. Keep the solution at 90% for 2 hours while maintaining the pH at 7.5.
C. After filtering the precipitate, it was washed twice with distilled water,
Filtered. Divide the precipitate into two equal parts, and immediately halve 200 m
dispersed in 1 liter of isobutyl alcohol. The dispersion was gently boiled in a nitrogen gas stream to evaporate water and organic solvent and dried. After drying, the powder was lightly disintegrated with an alumina mortar and an alumina pestle and calcined at 1250 ° C. for 2 hours in an oxygen stream. The calcined powder was crushed with an alumina mortar and alumina pestle for 3 minutes, and the obtained powder was pressed with a mold to a pressure of 3
It was molded at 0 MPa, further isostatically pressed at 200 MPa, and then sintered at 1500 ° C. for 2 hours in the atmosphere. The remaining precipitate divided into two was air-dried in a nitrogen gas stream without being dispersed in isobutyl alcohol. The subsequent treatment was carried out under the same conditions as the powder obtained by dispersing the organic solvent and then drying.
【0031】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、有機溶剤で処理した焼結密度は理論密度の92%、
未処理の酸化アルミニウムのそれは60%であった。ま
た、有機溶剤で処理した酸化アルミニウムと有機溶剤で
処理していない酸化アルミニウムを直径約5mm、長さ
約6mmの錠剤にし、これらを10℃/minの速度で
1570℃まで昇温した時の焼結による収縮率を調べ、
その結果を図1に示した。When the sintered density of the obtained sintered body was examined, the sintered density treated with an organic solvent was 92% of the theoretical density,
That of untreated aluminum oxide was 60%. Further, aluminum oxide treated with an organic solvent and aluminum oxide not treated with an organic solvent were formed into tablets each having a diameter of about 5 mm and a length of about 6 mm, which were baked at a temperature of 10 ° C / min to 1570 ° C. Check the shrinkage rate due to knotting,
The result is shown in FIG.
【0032】この図1からは、この発明の有機溶剤処理
による酸化アルミニウムの焼結による収縮率特性が、比
較例としての有機溶剤処理しないものに比べてはるかに
良好であることがわかる。有機溶剤で処理した酸化アル
ミニウムと未処理の酸化アルミニウムの凝集構造をも調
べ、その結果を図2に示した。この図2は、有機溶剤で
処理した酸化アルミニウム(a)と未処理の酸化アルミ
ニウム(b)の凝集構造の顕微鏡写真を示したものであ
るが、有機溶剤で処理した酸化アルミニウム(a)の凝
集構造は完全に破壊されているのに対し、未処理の酸化
アルミニウム(b)は、微細な一次粒子が緻密な大きい
凝集粒子を形成していることがわかる。実施例2 硫酸アルミニウム32gを500mlの蒸留水に溶解
後、炭酸アンモニウム水溶液を加えて、pHを7.5に
調整した。pHを7.5に保ちながら、90℃に2時間
保持した。沈澱をろ過した後、沈澱の1/3はそのまま
窒素ガス気流中で風乾し、残りは300mlのエチルア
ルコールに分散して、30分ばかり70℃に保った後に
ろ過した。この沈澱の1/2はそのまま窒素ガス気流中
で風乾した。残りの沈澱は150mlのイソブチルアル
コールに分散し、95℃に30分間保持した後、ろ過し
て、110℃に保った乾燥機中で乾燥した。3種の粉末
の乾燥後の処理は実施例1と同様の条件で行った。From FIG. 1, it can be seen that the shrinkage rate characteristics of the aluminum oxide sintered by the organic solvent treatment of the present invention are much better than those of the comparative example not treated by the organic solvent. The aggregate structure of aluminum oxide treated with an organic solvent and untreated aluminum oxide was also investigated, and the results are shown in FIG. FIG. 2 is a micrograph showing the aggregate structure of aluminum oxide (a) treated with an organic solvent and untreated aluminum oxide (b). The aggregation of aluminum oxide (a) treated with an organic solvent is shown in FIG. It can be seen that the structure is completely destroyed, whereas the untreated aluminum oxide (b) forms large aggregated particles in which fine primary particles are dense. Example 2 After dissolving 32 g of aluminum sulfate in 500 ml of distilled water, an aqueous solution of ammonium carbonate was added to adjust the pH to 7.5. It was kept at 90 ° C. for 2 hours while keeping the pH at 7.5. After filtering the precipitate, 1/3 of the precipitate was air-dried as it was in a nitrogen gas stream, the rest was dispersed in 300 ml of ethyl alcohol, and the mixture was kept at 70 ° C. for 30 minutes and then filtered. Half of this precipitate was air-dried as it was in a nitrogen gas stream. The remaining precipitate was dispersed in 150 ml of isobutyl alcohol, kept at 95 ° C for 30 minutes, filtered, and dried in a dryer kept at 110 ° C. The treatment after drying the three kinds of powders was performed under the same conditions as in Example 1.
【0033】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、各々の酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の6
5%(有機溶剤未処理)、92%(エチルアルコール処
理)、95%(イソブチルアルコール処理)であった。
また、エチルアルコール処理したものについて、実施例
1と同様に焼結による収縮率を調べ、その結果を図1に
示した。実施例3 硝酸アルミニウム37gの水溶液にアルミニウムイオン
に対して1倍の硫酸イオンを加えて、500mlの水溶
液とした。アンモニア水を加えて、pHを7.5に調整
した。pHを7.5に保ちつつ90℃で2時間加熱し
た。沈澱をろ過した後、2回蒸留水で洗浄してろ過し
た。次いで200mlのノルマルプロピルアルコールに
分散し、窒素ガス気流中で分散液を穏やかに沸騰させ、
水分や有機溶剤を蒸発させて乾燥した。乾燥した粉末の
その後の処理は実施例1と同様の条件で行った。When the sintered density of the obtained sintered body was examined, the sintered density of each aluminum oxide was 6 of the theoretical density.
They were 5% (untreated organic solvent), 92% (treated with ethyl alcohol) and 95% (treated with isobutyl alcohol).
Further, with respect to the one treated with ethyl alcohol, the shrinkage rate due to sintering was examined in the same manner as in Example 1, and the result is shown in FIG. Example 3 To 37 g of an aqueous solution of aluminum nitrate, 1 times the amount of sulfate ion was added to that of aluminum ion to prepare a 500 ml aqueous solution. Aqueous ammonia was added to adjust the pH to 7.5. The mixture was heated at 90 ° C. for 2 hours while keeping the pH at 7.5. The precipitate was filtered, washed twice with distilled water, and filtered. Then disperse in 200 ml of normal propyl alcohol, gently boil the dispersion in a stream of nitrogen gas,
Water and organic solvent were evaporated to dryness. The subsequent treatment of the dried powder was performed under the same conditions as in Example 1.
【0034】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の93%で
あった。また、実施例1と同様に焼結による収縮率を調
べ、その結果を図1に示した。 実施例4 硝酸アルミニウム37gを500mlの蒸留水に溶解し
た。アンモニア水を加えて、pHを8に調整した。室温
で2時間保ち、その後ろ過した。次いで200mlのイ
ソブチルアルコールに分散して、窒素ガス気流中で分散
液を穏やかに沸騰させ、有機溶剤や水分を蒸発させて乾
燥した。その後の処理は実施例1と同様の条件で行っ
た。The sintered density of the obtained sintered body was examined.
The sintered density of aluminum oxide is 93% of the theoretical density.
there were. In addition, as in Example 1, the shrinkage ratio due to sintering was adjusted.
The results are shown in FIG. Example 4 Dissolve 37 g of aluminum nitrate in 500 ml of distilled water
Was. Aqueous ammonia was added to adjust the pH to 8. room temperature
Kept for 2 hours and then filtered. Then 200 ml a
Dispersed in sobutyl alcohol and dispersed in a nitrogen gas stream
The liquid is boiled gently to evaporate the organic solvent and water and dry.
Dried. Subsequent processing is performed under the same conditions as in Example 1.
Was.
【0035】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の85%で
あった。また、実施例1と同様に焼結による収縮率を調
べ、その結果を図1に示した。 実施例5 硝酸イットリウム22gとアンモニウムミョウバン4
5.3gを1000mlの蒸留水に溶解した後、アンモ
ニア水を加えて、pHを8に調整した。pHを8に保ち
つつ、溶液を2時間、90℃に保った。沈澱をろ過した
後、2回蒸留水で洗浄し、ろ過した。沈澱を2等分し、
その半分を直ちに200mlのイソブチルアルコールに
分散し、窒素ガス気流中で分散液を穏やかに沸騰させ、
水分や有機溶剤を蒸発させて乾燥した。残りの沈澱は窒
素ガス気流中で風乾した。乾燥後、両粉末はそれぞれア
ルミナ乳鉢とアルミナ乳棒で軽く解して、1100℃で
仮焼した。仮焼後の処理は実施例1と同様の条件で行っ
た。The sintered density of the obtained sintered body was examined.
The sintered density of aluminum oxide is 85% of the theoretical density.
there were. In addition, as in Example 1, the shrinkage ratio due to sintering was adjusted.
The results are shown in FIG. Example 5 Yttrium nitrate 22g and ammonium alum 4
After dissolving 5.3 g in 1000 ml of distilled water,
Near water was added to adjust the pH to 8. keep the pH at 8
While keeping the solution at 90 ° C. for 2 hours. The precipitate was filtered
Then, it was washed twice with distilled water and filtered. Divide the precipitate in two,
Immediately add half of it to 200 ml of isobutyl alcohol
Disperse, gently boil the dispersion in a stream of nitrogen gas,
Water and organic solvent were evaporated to dryness. The rest of the precipitate is nitrogen
It was air dried in a stream of elementary gas. After drying, both powders are
Lightly disintegrate with a Lumina mortar and alumina pestle at 1100 ° C
Calcined. The treatment after calcination is performed under the same conditions as in Example 1.
Was.
【0036】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、有機溶剤で処理したイットリウムアルミニウムガー
ネットの焼結密度は理論密度の95%、未処理のイット
リウムアルミニウムガーネットは65%であった。ま
た、有機溶剤で処理したイットリウムアルミニウムガー
ネットと未処理のイットリウムアルミニウムガーネット
を直径約5mm,長さ約6mmの錠剤にし、これらを1
0℃/minの速度で1570℃まで昇温した時の焼結
による収縮率を調べ、その結果を図3に示した。実施例6(比較例) 特公平2−92817号公報に開示されている方法に従
い、硝酸イットリウム7gとアンモニウムミョウバン1
4.4g、尿素50gを1000mlの蒸留水に溶解し
た後、95℃まで昇温して、その温度に5時間保持した
後、2リットルの水を加えて尿素の分解を停止させ、ろ
過した。沈澱を3回水洗し、窒素ガス気流中で風乾し
た。乾燥後の試料の処理は実施例5と同様の条件で行っ
た。When the sintered density of the obtained sintered body was examined, the yttrium aluminum garnet treated with the organic solvent had a sintered density of 95% of the theoretical density and the untreated yttrium aluminum garnet was 65%. In addition, yttrium aluminum garnet treated with an organic solvent and untreated yttrium aluminum garnet were made into tablets each having a diameter of about 5 mm and a length of about 6 mm.
The shrinkage rate due to sintering when the temperature was raised to 1570 ° C. at a rate of 0 ° C./min was examined, and the results are shown in FIG. Example 6 (Comparative Example) According to the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-92817, 7 g of yttrium nitrate and ammonium alum 1
After dissolving 4.4 g and 50 g of urea in 1000 ml of distilled water, the temperature was raised to 95 ° C. and kept at that temperature for 5 hours, then 2 liters of water was added to stop the decomposition of urea, and the mixture was filtered. The precipitate was washed 3 times with water and dried in a nitrogen gas stream. The treatment of the sample after drying was performed under the same conditions as in Example 5.
【0037】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、イットリウムアルミニウムガーネットの焼結体の密
度は理論密度の70%であった。また、実施例5と同様
に焼結による収縮率を調べ、その結果を図3に示した。 実施例7 硝酸イットリウム11.02gと硝酸アルミニウム1
8.8gを500mlの蒸留水に溶解し、アンモニア水
でpHを8に調整し、このpHを2時間保った後、ろ過
し、イソブチルアルコールに分散した。窒素ガス気流中
で分散液を加熱して穏やかに沸騰させ、乾燥した。乾燥
後の処理は実施例5と同様の条件で行った。The sintered density of the obtained sintered body was examined.
B) The density of the sintered body of yttrium aluminum garnet
The degree was 70% of theoretical density. Also, as in Example 5.
The shrinkage rate due to sintering was investigated and the results are shown in FIG. Example 7 Yttrium nitrate 11.02 g and aluminum nitrate 1
Dissolve 8.8 g in 500 ml of distilled water and add ammonia water.
Adjust the pH to 8 with and keep this pH for 2 hours, then filter.
And dispersed in isobutyl alcohol. In a nitrogen gas stream
The dispersion was heated to boil gently and dried. Dry
The subsequent treatment was performed under the same conditions as in Example 5.
【0038】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、イットリウムアルミニウムガーネットの焼結密度は
理論密度の85%であった。また、実施例5と同様に焼
結による収縮率を調べ、その結果を図3に示した。When the sintered density of the obtained sintered body was examined, the sintered density of yttrium aluminum garnet was 85% of the theoretical density. Further, the shrinkage rate due to sintering was examined in the same manner as in Example 5, and the results are shown in FIG.
【0039】[0039]
【発明の効果】この発明に用いる有機溶剤は仮焼中に燃
焼して粉末から完全に取り除くことができるため、得ら
れた酸化アルミニウム粉末やイットリウムアルミニウム
ガーネットの粉末は、高純度であるばかりでなく易焼結
性であるので、Na発光管、レーザーホスト材料等の透
明焼結体や耐食性材料等の高級セラミックスを製造する
ための原料粉として極めて有用である。EFFECT OF THE INVENTION Since the organic solvent used in the present invention can be completely removed from the powder by burning during calcination, the obtained aluminum oxide powder and yttrium aluminum garnet powder have not only high purity but also high purity. Since it is easily sinterable, it is extremely useful as a raw material powder for producing a transparent sintered body such as a Na arc tube or a laser host material, or a high-grade ceramic such as a corrosion resistant material.
【図1】この発明の実施例と比較例の酸化アルミニウム
の焼結による収縮率と焼結温度の関係を示した図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a shrinkage rate and a sintering temperature of aluminum oxide of Examples and Comparative Examples of the present invention due to sintering.
【図2】有機溶剤で処理した酸化アルミニウム(a)と
未処理の酸化アルミニウム(b)の凝集構造を示した図
面に代わる顕微鏡写真である。FIG. 2 is a micrograph as a substitute for a drawing, which shows an aggregate structure of aluminum oxide (a) treated with an organic solvent and untreated aluminum oxide (b).
【図3】この発明の実施例と比較例のイットリウムアル
ミニウムガーネットの収縮率と焼結温度の関係を示した
図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the shrinkage rate and the sintering temperature of the yttrium aluminum garnets of Examples and Comparative Examples of the present invention.
Claims (3)
塩基性を発現する水溶液を加えて水酸化アルミニウムを
沈澱させ、大部分の母液を分離除去し、残った沈澱、あ
るいはさらにこの沈澱を1回ないし複数回水洗して大部
分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を、乾燥させるこ
となく沈澱の容積に対して0.1倍量以上の有機溶剤に
分散して、乾燥し、次いで1000〜1400℃で仮焼
することによってアルミナ粉末を生成させることを特徴
とする易焼結性の酸化アルミニウム粉末の製造方法。1. An aqueous solution expressing basicity is added to an acidic aqueous solution containing aluminum ions to precipitate aluminum hydroxide, most of the mother liquor is separated and removed, and the remaining precipitation or further this precipitation is performed once or a plurality of times. The precipitate remaining after separating and removing most of the washing solution by washing with water is dispersed in an organic solvent of not less than 0.1 times the volume of the precipitate without drying, and dried, and then 1000 to 1400 ° C. A method for producing an easily sinterable aluminum oxide powder, which comprises producing an alumina powder by calcining at.
ネットの割合で、イットリウムイオンとアルミニウムイ
オンを含む酸性溶液に塩基性を発現する水溶液を加え、
pHを6.5〜10に保ちつつ沈澱を生成させ、大部分
の母液を分離除去し、残った沈澱、あるいはこの沈澱を
さらに1回ないし複数回水洗し、大部分の洗浄液を分離
除去して残った沈澱を、乾燥させることなく沈澱の容積
に対して0.1倍量以上の有機溶剤に分散して、乾燥
し、次いで500〜1400℃で仮焼することを特徴と
するイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
法。2. An aqueous solution expressing basicity is added to an acidic solution containing yttrium ions and aluminum ions in a proportion of yttrium aluminum garnet produced,
A precipitate was formed while keeping the pH at 6.5 to 10, most of the mother liquor was separated and removed, and the remaining precipitate or this precipitate was washed once or more times with water to separate and remove most of the washing liquid. The yttrium aluminum garnet powder, characterized in that the remaining precipitate is dispersed in an organic solvent in an amount not less than 0.1 times the volume of the precipitate without drying, dried, and then calcined at 500 to 1400 ° C. Manufacturing method.
イットリウムと水酸化アルミニウムの沈澱を有機溶剤に
分散する際に、まず水を溶解する有機溶剤に分散し、大
部分の液体を除去した後、水を殆ど溶解しない有機溶剤
に分散し、次いで乾燥することを特徴とする請求項1ま
たは2の製造方法。3. When dispersing a precipitate of aluminum hydroxide or a precipitate of yttrium hydroxide and aluminum hydroxide in an organic solvent, first disperse in an organic solvent that dissolves water, remove most of the liquid, and then remove water. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the compound is dispersed in an organic solvent which hardly dissolves and then dried.
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JP7293710A JP2890021B2 (en) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | Method for producing easily sinterable aluminum oxide powder |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
JP2013129574A (en) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Taki Chem Co Ltd | Method for producing mesoporous alumina |
CN104556167A (en) * | 2014-12-19 | 2015-04-29 | 贵州天合国润高新材料科技有限公司 | Method for preparing flaky alumina powder |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP7293710A patent/JP2890021B2/en not_active Expired - Lifetime
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