DE60303717T2 - Verfahren zur Herstellung hoch-kristallisierter Oxidpulver - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochkristallisierten Metalloxidpulvers, eines Halbmetalloxidpulvers oder eines Doppeloxidpulvers, das mindestens zwei Metallelemente und/oder Halbmetallelemente umfasst. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Oxidpulvers mit hoher Dispergierbarkeit und hoher Kristallinität, das über hohe Reinheit und eine gleichmäßige Teilchengröße verfügt, wobei dieses Pulver für funktionelle Materialien für elektronische Bauteile geeignet ist, wie z.B. Phosphormaterialien, dielektrische Materialien, magnetische Materialien, leitfähige Materialien, halbleitfähige Materialien, superleitfähige Materialien, piezoelektrische Materialien, magnetische Aufzeichnungsmaterialien, positive Elektrodenmaterialien für Sekundärbatterien und Materialien, die elektromagnetische Wellen absorbieren, Katalysatormaterialien sowie Ausgangsmaterialien für deren Herstellung oder für Industriematerialien, die auf verschiedenen anderen Gebieten verwendet werden können.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Pulver von Metalloxiden, Halbmetalloxiden und Doppeloxiden, die mindestens zwei Metallelemente und/oder Halbmetallelemente umfassen (diese Pulver werden nachstehend kollektiv als "Oxidpulver" bezeichnet, wenn nichts anderes angegeben ist), welche als funktionelle Materialien verwendet werden, sollten eine hohe Reinheit haben, in der Zusammensetzung homogen sein und über hohe Kristallinität verfügen, um ihre Funktion voll ausüben zu können. Insbesondere zur Verbesserung der Phosphoreigenschaften wie Fluoreszenzintensität von Phosphorverbindungen wird ein hochkristallisiertes Oxidpulver benötigt, wobei dieses Pulver eine geringe Menge an Verunreinigungen enthält, keine Defekte oder Gitterdeformationen an der Oberfläche oder im Inneren der Teilchen aufweist, in der Zusammensetzung homogen ist, insbesondere über eine sehr geringe Menge an gleichmäßig darin verteilten Aktivierungselementen verfügt und vorzugsweise aus einer einzigen Phase besteht.
  • Wenn ein Oxidpulver geformt und durch ein Sinterverfahren wärmebehandelt wird, um einen gesinterten Körper herzustellen, ist die Steuerung der Eigenschaften des Oxidpulvers als Ausgangsmaterial ebenfalls wichtig. Um beispielsweise Hochleistungsoxidkerne oder Oxidpermanentmagnete mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften zu erhalten, muss das als Ausgangsmaterial verwendete Oxidpulver aus feinen Teilchen bestehen, eine gleichmäßige Teilchengröße und eine isotrope Form haben sowie ein Einkristall sein.
  • Darüber hinaus ist es dann, wenn ein Oxidpulver in einer Matrix wie einem Harz oder dergleichen dispergiert und in Form einer Dickfilmpaste, einer Tinte, eines Anstrichs, eines Flächengebildes, eines Pulverpresslings oder anderer Zusammensetzungen und Verbundmaterialien verwendet wird, wichtig, dass neben der Verbesserung der dem Oxid eigenen Eigenschaften die Teilchenform und -größe gleichmäßig ist und ein Zusammenballen von Teilchen verhindert wird, um die Dispergierbarkeit, Packdichte und Verarbeitbarkeit zu verbessern. Insbesondere wird für Dickfilmpasten oder -tinten ein feines monodisperses Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,1 bis 10 μm, einer engen Teilchengrößenverteilung und ohne Agglomerationen gewünscht.
  • In der Vergangenheit sind Oxidpulver durch ein Reaktionsverfahren in der festen Phase, ein Reaktionsverfahren in der Gasphase, ein Reaktionsverfahren in der flüssigen Phase und ein Sprühpyrolyseverfahren hergestellt worden.
  • Bei dem Reaktionsverfahren in der festen Phase wird ein Gemisch aus Ausgangsmaterialpulvern wie Oxalaten, Carbonaten, Oxiden und dergleichen in einen Brennbehälter wie einen Schmelztiegel oder dergleichen eingebracht und lange Zeit bei einer hohen Temperatur erhitzt, um eine Reaktion in der festen Phase auszulösen, und anschließend in einer Kugelmühle oder dergleichen gemahlen. Jedoch hat das durch dieses Verfahren hergestellte Oxidpulver eine ungleichmäßige Form und besteht aus Teilchenaggregaten mit einer großen Teilchengrößenverteilung. Darüber wird aus dem Schmelztiegel oder während des Mahlverfahrens eine große Menge an Verunreinigungen eingeführt. Außerdem muss bei der Herstellung von Doppeloxiden die Behandlung über lange Zeit bei hoher Temperatur durchgeführt werden, um die Homogenität der Zusammensetzung zu verbessern. Als Ergebnis ist die Produktionseffizienz schlecht. Darüber hinaus wurde die Teilchenoberfläche modifiziert, und es wurde eine große Anzahl von Defekten an der Oberfläche und im Inneren der Teilchen aufgrund chemischer Reaktionen und physikalischer Einwirkungen beim Mahlen erzeugt. Als Ergebnis nahm die Kristallinität ab, und die Oxiden eigenen physikalischen Eigenschaften wurden schlechter.
  • Beim Verfahren in der Gasphase, bei dem Dämpfe von Metallen oder Metallverbindungen in der Gasphase umgesetzt werden, können feine Oxidpulver hergestellt werden. Jedoch sind nicht nur die Kosten hoch, sondern es kommt auch leicht zur Agglomeration in dem erhaltenen Pulver, und der Teilchendurchmesser lässt sich nur schlecht steuern.
  • Beispiele für das Reaktionsverfahren in der flüssigen Phase umfassen ein Ausfällungsverfahren in der flüssigen Phase, ein hydrothermisches Verfahren und ein Verfahren auf der Grundlage einer Hydrolyse anorganischer Salze oder Alkoxide. Diese Verfahren erzeugen feine Oxidpulver mit einer vergleichsweise geringen Oberflächenmodifizierung und hoher Kristallinität. Jedoch sind feine Pulver ohne Agglomeration und mit hoher Dispergierbarkeit schwierig herzustellen. Darüber hinaus sind hochreine Ausgangsmaterialien erforderlich, und der Reaktions- und Trennungsvorgang dauert lange. Das führt zu hohen Produktionskosten.
  • Beim Sprühpyrolyseverfahren wird eine durch Lösen oder Dispergieren einer Metallverbindung in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel erhaltene Lösung gesprüht, um feine flüssige Tröpfchen zu erhalten. Die Tröpfchen werden unter Bedingungen, unter denen ein Metalloxid ausfallen kann, erwärmt. Dadurch wird ein Metalloxidpulver hergestellt. Mit einem solchen Verfahren können agglomerationsfreie feine monodisperse Teilchen erhalten werden, und die Menge eingeführter Verunreinigungen ist gering. Weil die Ausgangsmaterialien in Form einer Lösung vorliegen, können darüber hinaus Metallkomponenten in einem beliebigen Verhältnis homogen gemischt werden. Aus diesen Gründen gilt dieses Verfahren als geeignet für die Herstellung von Doppeloxidpulvern. Beispielsweise hat die japanische Patentschrift Nr. 2001-152146 die Herstellung eines feinen Phosphorpulvers mit ausgezeichneten Fluoreszenzeigenschaften durch dieses Verfahren beschrieben.
  • Jedoch wird beim Sprühpyrolyseverfahren eine große Menge an Wasser oder einem organischen Lösungsmittel wie einem Alkohol, Aceton, einem Ether und dergleichen verwendet, um flüssige Tröpfchen der als Ausgangsmaterial verwendeten Metallverbindungen zu erhalten. Aus diesem Grund ist eine große Menge Energie erforderlich, um das Lösungsmittel zu verdampfen, der Energieverlust während der Pyrolyse wird größer, und die Kosten steigen. Außerdem ist es aufgrund der Zersetzung des Lösungsmittels schwierig, die Atmosphäre während der Pyrolyse zu steuern. Ferner wird die Teilchengrößenverteilung der erzeugten Teilchen manchmal weit, weil flüssige Teilchen im Reaktionsgefäß verschmelzen und sich wieder teilen. Aus diesen Gründen lassen sich die Reaktionsbedingungen wie die Sprühgeschwindigkeit, die Konzentration der flüssigen Tröpfchen in einem Trägergas, die Rückhaltezeit im Reaktionsgefäß und dergleichen nur schwer einstellen, und die Produktivität ist gering. Außerdem ist dieses Verfahren auf diejenigen Ausgangsmaterialien beschränkt, die zur Herstellung von Lösungen oder Suspensionen verwendet werden können. Deshalb sind dem Bereich der Zusammensetzung und der Konzentration der Ausgangsmaterialien sowie den Typen der Oxidpulver, die hergestellt werden können, Beschränkungen auferlegt.
  • Das Matsuda et al. erteilte Patent US-A-5,851,428 offenbart ein Rohmaterial, hergestellt durch Waschen eines Phosphorpulvers, das ein Phosphorwirtsmaterial und einen Aktivator enthält, mit einer Säure, gefolgt vom Trocknen des gewaschenen Pulvers, das in einem thermischen Plasma bei einer Temperatur erwärmt wird, die ein teilweises Schmelzen des Phosphors erlaubt, gefolgt von Kühlen und anschließendem Behandeln des resultierenden Phosphors bei 1200° bis 1700°C. Dadurch werden kugelförmige Phosphorteilchen hergestellt, die einen Konzentrationsgradienten in radialer Richtung aufweisen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, mit preiswerten und einfachen Produktionsanlagen ein Oxidpulver mit hoher Kristallinität, hoher Dispergierbarkeit und einer gleichmäßigen Teilchengröße herzustellen, ohne Verunreinigungen in dieses einzuführen. Insbesondere stellt die Erfindung ein Herstellungsverfahren zur Verfügung, das sich für die Herstellung funktioneller Oxidpulver wie Phosphorverbindungen, die unbedingt eine gute Homogenität der Zusammensetzung und hohe Kristallinität aufweisen müssen, oder eines Oxidpulvers, das als Ausgangsmaterial für funktionelle Keramikmaterialien und funktionelle Verbundmaterialien dient, eignet. Eine weitere Aufgabe ist die Herstellung eines Oxidpulvers mit hoher Reinheit, hoher Dispergierbarkeit, hoher Kristallinität sowie gleichmäßiger Teilchengröße und -form sowie einer Teilchengröße, die sich für Dickfilmpasten wie Phosphorpasten, -tinten, -anstriche und dergleichen eignet.
  • Demgemäß ist die Erfindung wie folgt:
    • 1. Verfahren zur Herstellung eines hochkristallisierten Oxidpulvers, bei dem ein Oxidpulver dadurch hergestellt wird, dass man ein Ausgangsmaterialpulver, enthaltend mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, das ein Bestandteil des zu erzeugenden Oxids werden soll, zusammen mit einem Trägergas durch eine Düse in ein Reaktionsgefäß ausstößt, und das Ausgangsmaterialpulver bei einer Temperatur erwärmt, die höher ist als seine Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nicht unter (Tm/2)°C liegt, wobei Tm°C für einen Schmelzpunkt des zu erzeugenden Oxids steht, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das Ausgangsmaterialpulver unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
    • 2. Verfahren gemäß dem vorstehenden Punkt 1, bei dem das Ausgangsmaterialpulver vor dem Ausstoßen in das Reaktionsgefäß durch die Düse mit einer Dispergiermaschine im Trägergas gemischt und dispergiert wird.
    • 3. Vorzugsweise wird die Teilchengröße des Ausgangsmaterialpulvers vorher eingestellt.
    • 4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Punkte 1 bis 3, bei dem das Ausgangsmaterialpulver mindestens zwei Elemente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen in einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis in einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers, und das erzeugte Oxid ein Doppeloxid ist.
    • 5. Verfahren wie im vorstehenden Punkt 4 beschrieben, bei dem die das Ausgangsmaterialpulver bildenden einzelnen Teilchen zusammengesetzt sind aus einer Legierung, die umfasst: mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, oder einem Verbundwerkstoff, umfassend mindestens zwei Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, Halbmetallen und Verbindungen davon, oder zusammengesetzt ist aus einer einzigen Verbindung, die mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, umfasst.
    • 6. Verfahren zur Herstellung eines hochkristallisierten Oxidpulvers, umfassend die Herstellung eines Ausgangsmaterialpulvers, umfassend mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, die Bestandteile des zu erzeugenden Oxids werden sollen, bei einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis in einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers; das Sammeln des Ausgangsmaterialspulvers; das Dispergieren des gesammelten Ausgangsmaterialpulvers in einem Trägergas durch Einsatz einer Dispergiermaschine; das Ausstoßen des Trägergases, in dem das Ausgangsmaterialpulver dispergiert ist, in ein Reaktionsgefäß durch eine Düse; und das Erzeugen eines Doppeloxidpulvers durch Erwärmen des Ausgangsmaterialpulvers bei einer Temperatur, die höher ist als seine Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nicht unter (Tm/2)°C liegt, wobei Tm°C für einen Schmelzpunkt des zu erzeugenden Doppeloxids steht, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das das dispergierte Ausgangsmaterialpulver enthaltende Trägergas unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
    • 7. Verfahren wie im vorstehenden Punkt 6 beschrieben, bei dem die Anpassung der Teilchengröße mit einem Mahlwerk durchgeführt wird, ehe das Ausgangsmaterialpulver im Trägergas dispergiert wird oder nachdem es dispergiert wurde.
    • 8. Verfahren wie in einem der Punkte 6 bis 7 beschrieben, bei dem die das Ausgangsmaterialpulver bildenden einzelnen Teilchen aus einer Legierung zusammengesetzt sind, die umfasst: mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, oder einen Verbundwerkstoff umfassend mindestens zwei Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, Halbmetallen und Verbindungen davon, oder aus einer einzigen Verbindung zusammengesetzt sind, die mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der aus Metallelementen und Halbmetallelementen bestehenden Gruppe, umfasst.
    • 9. Verfahren zur Herstellung eines Einkristalloxidpulvers, bei dem ein Einkristalloxidpulver erzeugt wird, bei dem ein Ausgangsmaterialpulver, umfassend mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, die ein Bestandteil des zu erzeugenden Oxids werden sollen, zusammen mit einem Trägergas einem Reaktionsgefäß zugeführt wird; und das Ausgangsmaterialpulver bei einer Temperatur erwärmt wird, die höher ist als deren Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nahe oder nicht unter dem Schmelzpunkt des Oxids liegt, das hergestellt werden soll, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das Ausgangsmaterialpulver unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Erfindungsgemäß unterliegen die Metallelemente und Halbmetallelemente (nachstehend als "Metallelemente" bezeichnet), die Bestandteile des Oxidpulvers werden sollen, keinen besonderen Einschränkungen. Gewählt werden können beispielsweise Elemente, die üblicherweise Oxide bilden, wobei diese Elemente Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, typische Metallelemente wie Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb und dergleichen, Übergangsmetallelemente wie Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Ag, Au, Metalle der Platingruppe und dergleichen, Lanthanoidseltenerdmetallelemente wie Y, La, Ce, Gd, Eu, Tb, Sm, Pr, Yb und dergleichen und Halbmetallelemente wie P, Si, B, Ge, Sb, Bi und dergleichen einschließen.
  • Pulver einer Vielzahl von Oxiden, d.h. Metalloxidpulver, Halbmetalloxidpulver oder Doppeloxidpulver können durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, und der Oxidtyp unterliegt keinen speziellen Einschränkungen. Beispiele für Oxide umfassen SiO2, Al2O3, TiO2, Fe3O4, Fe2O3, CoO, Co3O4, NiO, Cu2O, CuO, ZnO, Li2O, BaO, Y2O3, La2O3, RuO2, Ta2O5, CeO2, SnO2 und In2O3. Das Doppeloxid, von dem hier die Rede ist, ist ein Oxid aus Sauerstoff und mindestens zwei Elementen, ausgewählt aus Metallelementen und Halbmetallelementen. Beispiele für Doppeloxide umfassen Phosphormaterialien wie SrAl2O4:Eu, (Sr,Ca)B4O7: Eu, Y2SiO5:Ce, BaMgAl10O17:Eu, BaAl12O19:Mn, Y3Al5O12:Ce, Y3Al5O12:Tb, Zn2SiO4:Mn, InBO3:Tb, Y2O3:Eu. InBO3:Eu, YVO4:Eu, Mg2SiO4:Mn, Zn3(PO4):Mn, (Y,Gd)BO3:Eu, (Y,Gd)BO3:Tb, SrTiO3:Eu, ZnO-LiGaO2 und dergleichen, dielektrische Materialien oder piezoelektrische Materialien wie BaTiO3, SrTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, PZT, PLZT und dergleichen, magnetische Materialien wie Ferrite und dergleichen, elektrisch leitfähige Materialien wie Pb2Ru2O6, ITO und dergleichen, superleitfähige Materialien wie YBa2Cu3Oy und dergleichen, positive Elektrodenmaterialien für Sekundärbatterien wie LiMn2O4, Li3V2(PO4)3, Li3Fe2(PO4)3, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LaCoO3, LMnO3 und dergleichen, Elektrodenmaterialien für Festelektrolytbrennstoffzellen wie La1–xSrx+yCrO3 und dergleichen, photokatalytische oder photofunktionelle Materialien wie BaTi4O9, Nb6O17, CuAlO2 und dergleichen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Pulver, umfassend mindestens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, Halbmetallen, Metallverbindungen und Halbmetallverbindungen als Ausgangsmaterialpulver hergestellt. Beispiele von Pulvern aus Verbindungen von Metallen und Halbmetallen umfassen Pulver aus einer anorganischen Verbindung oder einer organischen Verbindung, wie z.B. Oxide, Hydroxide, Nitrate, Sulfate, Oxynitrate, Oxysulfate, Halogenide, Carbonate, Borate, Silicate, Ammoniumsalze, Ammoniumkomplexe, Phosphate, Carboxylate, Resinate, Sulfonate, Actelyacetonate, Alkoxide, Amidverbindungen, Imidverbindungen, Harnstoffverbindungen und dergleichen. Beispiele für geeignete Verbindungen aus Halbmetallelementen wie Bor, Silicium, Phosphor und dergleichen umfassen Borsäure, Phosphorsäure, Kieselsäure und dergleichen.
  • Vor allem wenn ein Doppeloxidpulver hergestellt wird, wird als Ausgangsmaterial ein Pulver verwendet, in dem eine Vielzahl metallischer Materialien in einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis in jedem Teilchen enthalten ist. Beispiele solcher Pulver umfassen Pulver aus einzelnen Verbindungen, die mindestens zwei Metallelemente enthalten, z.B. Pulver aus Komplexsalzen, Pulver aus polynuklearen Komplexen, Pulver aus Komplexalkoxiden sowie Legierungspulver, Glaspulver und dergleichen. Darüber hinaus kann ein Pulver, das aus komplexen Teilchen oder beschichteten komplexen Teilchen, die zuvor durch Überführen der Metalle oder Metallverbindungen in einen Komplex hergestellt wurden, zusammengesetzt ist, verwendet werden. Die folgenden Verfahren können eingesetzt werden, um die vorstehend beschriebenen Verbindungspulver, die mindestens zwei Elemente enthalten, herzustellen.
    • (1) Ein Reaktionsverfahren in der festen Phase, bei dem als Ausgangsmaterialien dienende Metalle oder Metallkomplexe vorher gemischt und dann wärmebehandelt werden, bis eine in der Zusammensetzung homogene Struktur erhalten wird, und dann gemahlen werden.
    • (2) Ein Alkoxidverfahren, bei dem eine Vielzahl von Metallalkoxiden umgesetzt und gleichzeitig kondensiert sowie anschließend hydrolysiert und ggfs. wärmebehandelt wird, um einen Doppeloxidvorläufer zu erhalten.
    • (3) Ein Mischfällungsverfahren, bei dem ein aus einer Vielzahl von Fällungsmitteln ausgewähltes Fällungsmittel einer Lösung zugesetzt wird, die eine Vielzahl von Metallverbindungen enthält, und bei dem man ein Präzipitat erhält, in dem die Komponenten homogen gemischt sind. Beispielsweise erhält man einen Verbundwerkstoff aus einem Carbonat oder einem Oxalat dadurch, dass man ein Carbonat oder ein Oxalat zu einer Metallnitratlösung gibt, um eine Reaktion auszulösen, das Präzipitat filtriert und es trocknet. Alternativ erhält man einen Oxidverbundwerkstoff durch Calcinieren des auf diese Weise erhaltenen Verbundwerkstoffs.
    • (4) Ein homogenes Harnstofffällungsverfahren, bei dem man Harnstoff zu einer eine Vielzahl von Metallverbindungen enthaltenden Lösung gibt, die Reaktion unter Erwärmen durchführt und einen homogenen Niederschlag von Hydroxiden, Carbonaten und dergleichen erhält. Das erhaltene Präzipitat kann zusätzlich calciniert werden, um einen Oxidverbundwerkstoff zu erhalten.
    • (5) Ein Komplexpolymerisationsverfahren, bei dem eine wässrige Lösung, in der eine Vielzahl von Metallverbindungen gemischt ist, eine Hydroxycarbonsäure wie Citronensäure oder dergleichen und ein Polyol wie Ethylenglycol und dergleichen erwärmt werden, um die Reaktion auszulösen und ein homogenes Verbundpolymer aus einem Metallkomplex herzustellen.
    • (6) Ein Sprühpyrolyseverfahren, bei dem eine Lösung oder Suspension, die eine Vielzahl von Metallverbindungen homogen enthält, sprühgetrocknet oder sprühpyrolysiert wird, um ein Verbundpulver zu erhalten, das eine Vielzahl von Metallelementen in einem im Wesentlichen konstanten Verhältnis in jedem Teilchen enthält.
  • Vor allem die Verwendung eines Doppeloxidvorläuferpulvers, das durch das Alkoxidverfahren erhalten wurde, eines Doppeloxidvorläuferpulvers, das durch ein Fällungsverfahren wie das Mischfällungsverfahren oder das homogene Harnstofffällungsverfahren erhalten wurde, eines Verbundpolymerpulvers aus einem Metallkomplex, das durch das Komplexpolymerisationsverfahren erhalten wurde, und eines Verbundpulvers, das durch das Sprühpyrolyseverfahren erhalten wurde, als Ausgangsmaterialpulver wird besonders bevorzugt, weil auf einfache Weise ein hochkristallisiertes Doppeloxidpulver mit einem sehr hohem Grad an Homogenität der Zusammensetzung hergestellt werden kann. Die durch diese Verfahren hergestellten Ausgangsmaterialpulver werden gesammelt und dann mit einem Trägergas gemischt.
  • Des weiteren kann eine Flussmittelkomponente in das Ausgangsmaterialpulver eingeführt werden. Das Flussmittel dient als Lösungsmittel bei der Reaktion in der festen Phase. Außerdem ist es zwar nicht reaktiv mit dem Zieloxid, verbessert aber die Substanzbewegung, indem es eine sehr geringe Menge an Schmelze erzeugt, und damit auch die Reaktion.
  • Herkömmliche Flussmittel wie Alkalimetallhalogenide, Erdalkalimetallhalogenide, Borsäure, Borate und dergleichen, z.B. Natriumchlorid, Bariumfluorid und dergleichen können für diesen Zweck verwendet werden. Diese Verbindungen werden vorzugsweise in einzelne Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers eingeführt oder als Beschichtung auf das Ausgangsmaterialpulver aufgebracht.
  • Oxidierende Gase wie Luft, Sauerstoff, Wasserdämpfe und dergleichen, Inertgase wie Stickstoff, Argon und dergleichen oder gasförmige Gemische davon können normalerweise als Trägergas verwendet werden. Wenn die Atmosphäre während der Wärmebehandlung eine reduzierende Atmosphäre sein soll, können reduzierende Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Ammoniakgas und dergleichen oder organische Verbindungen wie Alkohole und Carbonsäuren, die beim Zersetzen während des Erwärmens eine reduzierende Atmosphäre erzeugen, beigemischt werden. Außerdem kann man dann, wenn man Metallverbindungen, die durch Erzeugung von Kohlenmonoxid, Methan oder dergleichen während der thermischen Zersetzung eine reduzierende Atmosphäre erzeugen können (z.B. Carboxylate, Alkoxide und Verbundpolymere von Metallkomplexen, die durch das Komplexpolymerisationsverfahren erhalten wurden), als Ausgangsmaterial verwendet, die reduzierende Atmosphäre erhalten, ohne von außen reduzierende Gase in das Reaktionssystem einzuführen.
  • Wenn Oxidphosphorpulver, bei denen die Valenz der Aktivatorionen strikt gesteuert werden muss, hergestellt werden oder einen kontrollierten Sauerstoffmangel benötigende Oxidpulver hergestellt werden, ist bei Einsatz eines herkömmlichen Sprühpyrolyseverfahrens unter Verwendung einer wässrigen Lösung die Atmosphäre innerhalb des Ofens aufgrund der Zersetzung des Wassers eher eine oxidierende Atmosphäre. Dadurch ist die Atmosphäre selbst bei Einführung eines reduzierenden Gases schwer zu steuern. Beispielsweise wird im Falle von Phosphorverbindungen unter Verwendung zweiwertiger Eu-Ionen oder dreiwertiger Ce-Ionen als Aktivatoren, wie z.B. SrAl2O4:Eu2+, BaMgAl10O17:Eu2+, Y2SiO5:Ce3+ und dergleichen, eine reduzierende Atmosphäre mit einer sehr starken Reduktionskapazität benötigt. Deshalb lassen sich die Pulver mit dem Sprühpyrolyseverfahren nur schwer herstellen. Aus diesem Grund wurde das herkömmliche Verfahren dadurch kompliziert, dass man in einer Wasserstoffgasatmosphäre eine zusätzliche Wärmebehandlung der erzeugten Pulver durchführen musste. Weil jedoch erfindungsgemäß kein Lösungsmittel wie Wasser oder dergleichen verwendet wird, kann man auf einfache Weise eine stark reduzierende Atmosphäre herstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet, wenn der Oxidationsgrad des Oxidpulvers daher strikt gesteuert werden muss.
  • Erfindungsgemäß ist es wichtig, dass das feste Ausgangsmaterialpulver zusammen mit einem Trägergas durch eine Düse in ein Reaktionsgefäß ausgestoßen und in einem Zustand wärmebehandelt wird, in dem Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers in einer Gasphase hochdispers sind. Daher muss die Wärmebehandlung in einem Reaktionsgefäß in einem Zustand durchgeführt werden, in dem das Ausgangsmaterialpulver in einer niedrigen Konzentration dispergiert ist, um Kollisionen zwischen den Teilchen des Ausgangsmaterials und den erzeugten Teilchen zu vermeiden. Zu diesem Zweck darf die Konzentration in einer Gasphase nicht höher als 10 g/l sein. Wenn die Konzentration über dieser Grenze liegt, kann es zur Kollision und zum Sintern der Teilchen kommen, und man erhält kein Oxidpulver mit einer gleichmäßigen Teilchengröße. Die Konzentration der Dispersion unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, vorausgesetzt, sie ist nicht höher als 10 g/l. Diese Konzentration der Dispersion wird geeigneterweise je nach dem verwendeten Dispergierapparat oder Heizapparat bestimmt. Wenn die Konzentration allerdings zu niedrig ist, sinkt die Produktionseffizienz. Aus diesem Grund sollte die Konzentration der Dispersion nicht unter 0,01 g/l liegen.
  • Um einzelne Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers in einem Zustand in das Reaktionsgefäß einzuführen, in dem sie effektiver gemischt werden, wird das Ausgangsmaterialpulver vor dem Ausstoß in das Reaktionsgefäß durch eine Düse vorzugsweise mit einer Dispergiermaschine in einem Trägergas gemischt und dispergiert. Die herkömmlichen Dispergiermaschinen vom Gasstromtyp, z.B. Maschinen vom Ejektortyp, Venturi-Typ bzw. Düsentyp oder auch die herkömmliche Düsenstrahlmühle können als Dispergiermaschine verwendet werden.
  • Das Ausgangsmaterialpulver wird bei einer hohen Geschwindigkeit unter solchen Bedingungen, dass V/S > 600, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist, in das Reaktionsgefäß ausgestoßen. Dadurch kann das Ausgangsmaterialpulver durch rasche Expansion des Gases innerhalb des Reaktionsgefäßes effektiv in einer Gasphase dispergiert werden, ohne dass es zur Agglomeration kommt. Keine Einschränkungen gibt es bezüglich der Düse, und es können Düsen beliebiger Form; z.B. mit einem runden, vieleckigen oder schlitzartigen Querschnitt, Düsen mit einer Spitze mit verkleinertem Querschnitt sowie Düsen mit einem verkleinerten Querschnitt im Mittelbereich und einer erweiterten Öffnung verwendet werden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren gilt ein Teilchen eines Oxidpulvers pro Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers als hergestellt, weil das Erwärmen in einem Zustand mit einem hohen Dispersionsgrad in der Gasphase erfolgt. Aus diesem Grund ist die Teilchengröße der so hergestellten resultierenden Oxidpulverteilchen je nach dem Typ des Ausgangsmaterialpulvers unterschiedlich, ist jedoch im Allgemeinen proportional zur Teilchengröße des Ausgangsmaterialpulvers. Um ein Oxidpulver mit einem gleichmäßigen Teilchendurchmesser zu erhalten, wird daher ein Ausgangsmaterialpulver mit einer gleichmäßigen Teilchengröße verwendet. Wenn die Teilchengrößenverteilung des Ausgangsmaterialpulvers weit ist, erfolgt die Anpassung der Teilchengröße vorzugsweise vorher durch Mahlen, Zerkleinern oder Klassieren mit einem Mahlwerk oder einem Klassierapparat. Als Mahlwerk können beliebige von einer Düsenstrahlmühle, einem Nassmahlwerk und dergleichen verwendet werden. Außerdem kann man die Teilchengröße auch vor dem Dispergieren des Ausgangsmaterialpulvers in einem Trägergas anpassen; ferner kann diese Anpassung nach oder gleichzeitig mit dem Dispergieren durch Einsatz einer Düsenstrahlmühle oder dergleichen erfolgen.
  • Um die Wärmebehandlung durchzuführen, während das dispergierte Ausgangsmaterialpulver bei niedriger Konzentration ist, wird z.B. ein von außen beheiztes röhrenförmiges Reaktionsgefäß verwendet. Ein Ausgangsmaterialpulver wird zusammen mit einem Trägergas mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit durch eine Düse aus einer Öffnung an einem Ende des Reaktionsgefäßes ausgestoßen und in das Innere des Reaktionsgefäßes geleitet. Das durch die Wärmebehandlung erzeugte Oxidpulver wird aus der Öffnung am anderen Ende gewonnen. Die Durchtrittszeit des Gemischs aus dem Pulver und dem Trägergas durch das Reaktionsgefäß wird je nach Typ des verwendeten Apparates (oder Gefäßes) eingestellt, so dass das Pulver bei der vorgeschriebenen Temperatur ausreichend erwärmt wird. Normalerweise beträgt diese Zeit 0,3 bis 30 Sekunden. Das Heizen erfolgt von der Außenseite des Reaktionsgefäßes, z.B. mit einem elektrischen Ofen oder einem Gasofen, aber auch eine Brennflamme, die durch Zuführung eines Verbrennungsgases in das Reaktionsgefäß erhalten wird, kann verwendet werden.
  • Das Erwärmen erfolgt bei einer höheren Temperatur als der Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur des Ausgangsmaterials unter den Bedingungen, bei denen ein Oxidpulver erzeugt wird. Die Wärmebehandlung sollte bei einer Temperatur von nicht weniger als (Tm/2)°C durchgeführt werden, wobei Tm°C den Schmelzpunkt des Oxids bezeichnet. Wenn die Erwärmungstemperatur unter (Tm/2)°C liegt, kann man das Zieloxidpulver nicht erhalten. Um ein Oxidpulver mit einer noch höheren Kristallinität zu erhalten, erfolgt das Erwärmen vorzugsweise bei einer Temperatur, die nicht unter der Temperatur liegt, bei der das Sintern des Zieloxids beginnt.
  • Erfindungsgemäß wird das Ausgangsmaterialpulver in einem Zustand erwärmt, in dem es bei niedriger Konzentration und in einer Gasphase mittels eines Hochgeschwindigkeitsgasstroms gründlich und gleichmäßig dispergiert wird. Daher kann der dispergierte Zustand ohne eine durch Verschmelzen und Sintern selbst bei einer hohen Temperatur verursachte Agglomeration der Teilchen aufrechterhalten werden, und eine Reaktion in der festen Phase wird vermutlich in jedem Teilchen gleichzeitig mit der Pyrolyse in Gang gesetzt. Weil die Reaktion in der festen Phase in einem kleinen Bereich abläuft, wird das Kristallwachstum offenbar innerhalb eines kurzen Zeitraums verbessert, und man erhält ein Oxidpulver, das über hohe Kristallinität und wenige Defekte im Inneren verfügt und aus primären Teilchen ohne Anzeichen einer Agglomeration besteht. Außerdem kann man besonders im Falle eines Doppeloxids ein Doppeloxidpulver mit einer sehr homogenen Zusammensetzung erhalten, weil die Bestandteilelemente in jedem Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers in einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis enthalten sind.
  • Wenn das Ausgangsmaterialpulver nach der Pyrolyse Nitride, Carbide und dergleichen erzeugt, muss das Erwärmen darüber hinaus unter Bedingungen durchgeführt werden, die seine Zersetzung bewirken.
  • Wenn die vorstehend erwähnten Flussmittelkomponenten in das Ausgangsmaterialpulver eingeführt werden, kann man bei den gleichen Erwärmungsbedingungen aufgrund der Wirkung des Flussmittels als Reaktionsverbesserer ein hochkristallisiertes Oxidpulver erhalten. Die Flussmittelkomponenten können durch das herkömmliche Verfahren wie Waschen nach der Herstellung des Oxidpulvers entfernt werden.
  • Die optimale Erwärmungstemperatur ist je nach der Zusammensetzung und der beabsichtigten Verwendung des Oxidpulvers, dem erforderlichen Kristallinitätsgrad und den erforderlichen Eigenschaften wie Teilchenform und Wärmebeständigkeit unterschiedlich. Deshalb wird die Erwärmungstemperatur je nach den angestrebten Eigenschaften entsprechend eingestellt. Beispielsweise beträgt die Erwärmungstemperatur im Falle von Oxidphosphorverbindungen vorzugsweise etwa 1200 bis 1800°C. Im Falle von Oxidelektrodenmaterialien für Batterien, die über geringe Wärmebeständigkeit verfügen, liegt die Erwärmungstemperatur vorzugsweise nicht über 900°C.
  • Wenn das Erwärmen bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur durchgeführt wird, ist die Form der Teilchen in dem erzeugten Pulver üblicherweise die gleiche wie die des Ausgangsmaterialpulvers. Wenn die Erwärmungstemperatur erhöht wird, wird der Automorphismus der Kristalle sichtbar. Um ein hochkristallisiertes oder Einkristall-Oxidpulver mit einer gleichmäßigen Teilchenform zu erhalten, wird das Erwärmen vorzugsweise bei einer Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes des Zieloxids oder darüber durchgeführt. Um beispielsweise hochkristallisierte kugelförmige Pulver von Ferriten zu erhalten, muss die Pyrolyse bei mindestens 1200°C durchgeführt werden.
  • Auf Wunsch kann das erhaltene Oxidpulver zusätzlich geglüht werden. Beispielsweise erfolgt im Falle von Phosphorverbindungen das Glühen bei einer Temperatur von 400 bis 1800°C. Das Glühen erhöht offenbar die Kristallinität und steuert die Valenz der Aktivatoren und macht es dadurch möglich, die Fluoreszenzintensität zu erhöhen und die Nachleuchtdauer sowie den Emissionsfarbton zu steuern. Das erfindungsgemäß erhaltene Pulver verfügt über hohe Kristallinität der Teilchen und erhält die Homogenität der Zusammensetzung aufrecht. Daher kommt es kaum zu einer durch Sintern verursachten Agglomeration von Teilchen, selbst wenn das Glühen bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, hochkristallisierte Oxidpulver mit jedem gewünschten mittleren Teilchendurchmesser und einer engen Teilchengrößenverteilung zu erhalten. Es ist besonders geeignet für die Herstellung von Phosphorpulvern, die in Phosphorzusammensetzungen wie Phosphorpasten, Phosphortinten, grünen Phosphorplatten und dergleichen verwendet werden, sowie von Oxidpulvern für Dickfilmpasten. Um die Phosphorpasten und Phosphortinten herzustellen, wird das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte hochkristallisierte Oxidphosphorpulver gleichmäßig gemischt und durch das übliche Verfahren in einem organischen Träger aus einem Harz, einem Lösungsmittel und dergleichen dispergiert. Die grünen Phosphorplatten erhält man durch entsprechendes Mischen des erfindungsgemäßen hochkristallisierten Phosphorpulvers mit einem Harz und einem Lösungsmittel, um eine Aufschlämmung zu erhalten, Gießen der Aufschlämmung, z.B. durch ein Rakelverfahren, auf einen elastischen Harzfilm und anschließendes Trocknen. Anorganische Bindemittel wie Glasteilchen und dergleichen, Pigmente und andere Additive können den vorstehenden Phosphorzusammensetzungen oder Dickfilmpasten zugesetzt werden.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher beschrieben.
  • Y2O3:Eu3+-Phosphorpulver
  • Beispiel 1
  • Europiumnitrathexahydrat und Yttriumnitrathexahydrat wurden gewogen, um 4 Mol-% Europiumnitrathexahydrat bezogen auf Yttriumnitrathexahydrat zu erhalten, und in entionisiertem Wasser gelöst, um eine wässrige Lösung mit einer Gesamtmetallionenkonzentration von etwa 0,1 Mol/l herzustellen. Eine wässerige Lösung von Ammoniumcarbonat wurde der hergestellten Lösung bei Normaltemperatur zugesetzt, und Yttrium und Europium wurden gemeinsam ausgefällt. Das auf diese Weise erhaltene Präzipitat wurde ausfiltriert, gesammelt, bei einer Temperatur von 100°C getrocknet und mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, um ein Carbonatverbundpulver mit einer homogenen Zusammensetzung und einer gleichmäßigen Teilchengröße mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm zu erhalten.
  • Das erhaltene Pulver wurde mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 zusammen mit Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min als Trägergas in ein in einem Elektroofen auf eine Temperatur von 1550°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhalten wurde, und erwärmt. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohres betrug 0,4 g/l, und die V/S war 1500. Ein auf diese Weise erhaltenes weißes Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Laut Analyse des auf diese Weise erhaltenen Pulvers mit einem Röntgendiffraktometer handelte es sich um ein Doppeloxidpulver mit extrem guter Kristallinität, das aus einer einzigen durch (Y0,96Eu0,4)2O3 dargestellten Phase bestand. Ferner zeigten mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) durchgeführte Untersuchungen ein Pulver, das aus agglomerationsfreien Teilchen mit einer nahezu runden Form und einer engen Teilchengrößenverteilung mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 μm und einem maximalen Teilchendurchmesser von 3 μm bestand. Außerdem zeigten Messungen eines Emissionsspektrums bei einer Wellenlänge von 612 nm unter Ultraviolett- (UV-) Bestrahlung bei einer Wellenlänge von 147 nm, dass die Fluoreszenzintensität 150 % der Fluoreszenzintensität des Pulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 μm, die man mit dem herkömmlichen Reaktionsverfahren in der feste Phase erhielt, betrug.
  • Beispiel 2
  • Ein Carbonatverbundpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm, das auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt worden war, wurde unter Verwendung einer Dispersionsmaschine vom Ejektortyp mit einem Luftträgergas gemischt. Das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Feststoff und Gas wurde durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min in ein in einem Elektroofen auf 1550°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet und erwärmt. Die Beschickungsgeschwindigkeit des Pulvers, die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase im Reaktionsrohr und V/S waren identisch zu Beispiel 1 und betrugen 5 kg/h, 0,4 g/l bzw. 1500.
  • Die Röntgenbeugungsanalyse bestätigte, dass es sich bei dem erhaltenen Pulver um ein (Y0,96Eu0,4)2O3-Pulver mit sehr hoher Kristallinität handelte. Die Ergebnisse der SEM-Untersuchungen zeigten, dass das erhaltene Pulver aus agglomerationsfreien runden Teilchen bestand und einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 μm und einen maximalen Teilchendurchmesser von 2 μm hatte, d.h. eine kleinere Teilchengröße und eine engere Teilchengrößenverteilung als das Pulver von Beispiel aufwies, das ohne Einsatz der Dispergiermaschine hergestellt wurde. Die Fluoreszenzintensität bei einer Wellenlänge von 612 nm unter UV-Bestrahlung bei einer Wellenlänge von 147 nm war identisch zu der von Beispiel 1.
  • Beispiele 3, 4
  • Doppeloxidpulver wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, dass die Temperatur des Elektroofens 1450°C bzw. 1650°C betrug. Die Eigenschaften der erhaltenen Pulver sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Außerdem ist die in der Tabelle wiedergegebene Fluoreszenzintensität die Fluoreszenzintensität bei einer Wellenlänge von 612 nm unter UV-Bestrahlung bei einer Wellenlänge von 147 nm und ist eine relative Intensität, die in Bezug zu der Fluoreszenzintensität eines (Y0,96Eu0,4)2O3-Pulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 μm gesetzt wird, das durch ein herkömmliches Reaktionsverfahren in der festen Phase erhalten wurde, wobei die letztere Fluoreszenzintensität als 100 betrachtet wird. Die Kristallinität wird durch eine relative Intensität dargestellt, die in Bezug zu der Röntgenbeugungsintensität des Pulvers von Beispiel 1 gesetzt wurde, welche als 100 betrachtet wird.
  • Beispiel 5
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Beschickungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialpulvers 1,25 kg/h betrug. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase betrug 0,1 g/l. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 6
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Beschickungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialpulvers 62,5 kg/h und der mittlere Teilchendurchmesser des Ausgangsmaterialpulvers 4 μm betrug. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase betrug 5,0 g/l. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 7
  • Ein Doppeloxidpulver wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 0,03 cm2 betrug. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 8
  • Ein Doppeloxidpulver wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, dass die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 0,28 cm2 betrug. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 9 (zum Vergleich)
  • Ein Doppeloxidpulver wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, dass die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 0,50 cm2 betrug. Die Kristallinität und die Fluoreszenzeigenschaft des auf diese Weise erhaltenen Pulvers waren gut, aber die Untersuchung durch SEM bestätigte die Gegenwart einer kleinen Menge großer Teilchen von ungleichmäßiger Form.
  • Beispiel 10
  • Europiumnitrathexahydrat und Yttriumnitrathexahydrat wurden gewogen, um 4 Mol-% Europiumnitrathexahydrat bezogen auf Yttriumnitrathexahydrat herzustellen, und in entionisiertem Wasser gelöst, um eine wässerige Lösung mit einer Gesamtmetallkonzentration von etwa 0,1 mol/l zu erhalten. Die Lösung wurde in einem Ultraschallatomisator verarbeitet, um feine flüssige Tröpfchen zu erhalten. Dann wurde eine Sprühpyrolyse bei einer Temperatur von 700°C durchgeführt, wobei man Luft als Trägergas verwendete. Das Produkt wurde mit einem Beutelfilter gesammelt, und man erhielt Y2O3-EuO-Verbundpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm. Das Y2O3-Verbundpulver wurde mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, um einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 μm zu erhalten, und anschließend mit einer Dispergiermaschine vom Düsentyp mit einem Luftträger vermischt. Das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Gas und Feststoff wurde ähnlich wie in Beispiel 2 durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min in ein in einem Elektroofen auf 1550°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen und durch Leiten durch das Reaktionsrohr erwärmt. Die Beschickungsgeschwindigkeit des Pulvers, der Dispersionszustand des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase im Reaktionsrohr und V/S waren 5 kg/h, 0,4 g/l bzw. 1500.
  • Das erhaltene Pulver war ein kugelförmiges Pulver aus (Y0,96Eu0,4)2O3 mit einer sehr hohen Kristallinität. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Beschickungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialpulvers 150 kg/h betrug. Die Pulverkonzentration in der Gasphase in der Reaktionsröhre betrug 12,0 g/l. Untersuchungen des erhaltenen Pulvers mittels SEM zeigten, dass eine Vielzahl von Teilchen verschmolzen war und größere Teilchen von unregelmäßiger Form bildete. Außerdem hatte das Pulver eine weite Teilchengrößenverteilung. Die Eigenschaften des Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Temperatur des Elektroofens 1100°C betrug. Die Erwärmungstemperatur lag unter der Hälfte des Schmelzpunktes (etwa 2300°C) von (Y0,96E0,4)2O3. Die erhaltenen Pulver bestanden aus rechteckigen säulenförmigen Teilchen und hatten eine geringe Kristallinität. Die Fluoreszenzintensität hatte ebenfalls nachgelassen. Die Eigenschaften des Pulvers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Tabelle 1
    Figure 00190001
    • * zum Vergleich
  • (BaMgAl10O17:Eu2+ Phosphor)
  • Beispiel 11
  • Bariumnitrat, Europiumnitrathexahydrat, Magnesiumhydrathexahydrat und Aluminiumnitrat wurden gewogen, um ein Molverhältnis von Ba : Eu : Mg : Al = 0,9 : 0,1 : 1 : 10 zu erhalten, und in entionisiertem Wasser gelöst. Dann wurde Citronensäure in einer Molmenge des 1,5-Fachen der Molmenge aller Metallionen zugesetzt und gelöst, gefolgt von der Zugabe von Ethylenglycol in einem Molverhältnis, das dem der Citronensäure gleich war. Die erhaltene Lösung wurde unter Rühren bei einer Temperatur von 150°C erwärmt, und man erhielt ein gelartiges Polymer. Das Polymer wurde bei einer Temperatur von 400°C erwärmt, um Bindemittelkomponenten zu entfernen, und in einer Düsenstrahlmühle gemahlen, um ein Ausgangsmaterialpulver mit einer gleichmäßigen Teilchengröße und einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm zu erhalten.
  • Das erhaltene Pulver wurde mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 zusammen mit 1 % Wasserstoff enthaltendem Stickstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min als Trägergas in ein in einem Elektroofen auf 1600°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während man die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhielt, und erwärmt. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise erhaltene Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Bei der Analyse des auf diese Weise erhaltenen Pulvers mit einem Röntgendiffraktometer wurde nur eine Beugungslinie von Ba0,9EU0,1MgAl10O17 bestätigt. Die SEM-Untersuchungen zeigten plättchenartige Teilchen mit einer gleichmäßigen Teilchengröße mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 μm und einem maximalen Teilchendurchmesser von etwa 4 μm. Außerdem zeigten die Messungen eines Emissionsspektrums bei einer Wellenlänge von 450 nm unter UV-Bestrahlung bei einer Wellenlänge von 147 nm, dass die Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzintensität des Pulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 4 μm entsprach, das man durch das herkömmliche Reaktionsverfahren in der Festphase erhalten hatte.
  • BaFe12O19-Ferrit
  • Beispiel 12
  • Bariumnitrat und Eisennitratnonahydrat wurden gewogen, um ein Molverhältnis von 1 : 12 zu erhalten, und in entionisiertem Wasser gelöst, um eine Lösung mit einer Gesamtmetallionenkonzentration von etwa 0,2 Mol/l herzustellen. Man erwärmte die Lösung bei einer Temperatur von 80°C, gab unter Rühren Harnstoff bis zu einer Harnstoffkonzentration von 2 Mol/l zu, und setzte eine durch die Harnstoffhydrolysereaktion ausgelöste homogene Fällungsreaktion in Gang. Als der pH der Lösung 8 erreicht hatte, wurde das Reaktionssystem gekühlt und die Reaktion beendet. Das auf diese Weise gebildete Präzipitat wurde filtriert, bei einer Temperatur von 100°C getrocknet und dann bei einer Temperatur von 600°C gebrannt. Anschließend wurde es in einer Düsenstrahlmühle gemahlen, und man erhielt ein Ausgangsmaterialpulver mit einer gleichmäßigen Teilchengröße und einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm.
  • Das erhaltene Pulver wurde mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 zusammen mit Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min als Trägergas in ein in einem Elektroofen auf 1300°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhalten wurde, und erwärmt. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise erhaltene Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt. Untersuchungen des Pulvers durch SEM zeigten plättchenähnliche Teilchen mit einer engen Teilchengrößenverteilung mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 μm und einem maximalen Teilchendurchmesser von 3 μm. Bei der Analyse mit einem Röntgendiffraktometer wurde nur eine scharfe Beugungslinie von BaF12O19 bestätigt.
  • BaTiO3, dielektrisch
  • Beispiel 13
  • Äquimolare Mengen von Bariumchloridhydrat und Titanchlorid wurden in entionisiertem Wasser gelöst und eine Lösung mit einer Gesamtmetallionenkonzentration von 0,1 Mol/l hergestellt. Die Lösung wurde tropfenweise in eine wässerige 0,5 Mol/l Lösung von Oxalsäure gegeben, und es wurde ein Bariumtitanyloxalatpräzipitat gebildet. Das Präzipitat wurde filtriert, mit Wasser gewaschen, bei einer Temperatur von 500°C calciniert, dann mit einer Kugelmühle durch Einsatz von Zirconiumoxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,3 mm nass gemahlen und getrocknet, um ein Ausgangsmaterialpulver zu ergeben. Das Ausgangsmaterialpulver wurde in einer Düsenstrahlmühle durch Einsatz von Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min zerkleinert, dispergiert und bei einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 0,13 cm2 direkt in ein in einem Elektroofen auf eine Temperatur von 1100°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das Ausgangsmaterialpulver wurde durch das Reaktionsrohr geleitet, während man die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhielt, und erwärmt. Das erhaltene Pulver wurde in einem Beutelfilter gesammelt. Untersuchungen des Pulvers durch SEM bestätigten die Gegenwart von agglomerationsfreien Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,2 μm und einem maximalen Teilchendurchmesser von 0,4 μm. Bei der Analyse mit einem Röntgendiffraktometer wurde nur eine scharfe Beugungslinie von tetragonalem BaTiO3 bestätigt.
  • ZnO-Pulver
  • Beispiel 14
  • Ein im Handel erhältliches hochreines Zinkoxidpulver (Zinkweiß) wurde mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, und man erhielt ein Pulver mit einer gleichmäßigen Teilchengröße mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm. Das Pulver wurde mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h zusammen mit Luft bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min als Trägergas durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche der Öffnung von 13 cm2 in ein in einem Elektroofen auf 1200°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während man die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhielt, und erwärmt. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,4 g/l, und V/s war 1500. Das auf diese Weise erhaltene weiße Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Die Analyse des erhaltenen Pulvers mit einem Röntgendiffraktometer zeigte das Oxidpulver mit einer sehr hohen Kristallinität, das aus der einzigen ZnO-Phase bestand. Untersuchungen mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) bestätigten ein Pulver, das aus agglomerationsfreien Teilchen mit einer nahezu runden Form und einer engen Teilchengrößenverteilung mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 5 μm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 μm bestand.
  • Beispiele 15 bis 18 und 19 (zum Vergleich)
  • Oxidpulver wurden auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 14 mit dem Unterschied, dass die Dispersionskonzentration der Ausgangsmaterialpulver in der Gasphase, die Querschnittsfläche der Öffnung der Düse und die Temperatur des Elektroofens aus den in Tabelle 2 aufgeführten Temperaturen ausgewählt wurden. Die Eigenschaften der erhaltenen Pulver zeigt Tabelle 2. Die Kristallinität wird durch eine relative Intensität dargestellt, die in Bezug zu der Röntgenbeugungsintensität des Pulvers von Beispiel 14, das als 100 betrachtet wurde, gesetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 14 mit dem Unterschied, dass die Beschickungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialpulvers 150 kg/h betrug. Die Pulverkonzentration in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 12,0 g/l. SEM-Untersuchungen des erhaltenen Pulvers zeigten, dass eine Vielzahl von Teilchen mit unregelmäßiger Form verschmolzen war und dass das Pulver eine weite Teilchengrößenverteilung aufwies. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Das Verfahren wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 14 mit dem Unterschied, dass die Temperatur des Elektroofens 800°C betrug. Die Erwärmungstemperatur lag unter der Hälfte von etwa 2000°C (unter Druck), dem Schmelzpunkt von Zinkoxid. Das erhaltene Pulver hatte eine unrelmäßige Teilchenform und geringe Kristallinität. Die Eigenschaften des erhaltenen Pulvers sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
    Figure 00230001
    • * zum Vergleich
  • Beispiel 20
  • Ein im Handel erhältliches Zinkcarbonatpulver wurde mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, und man erhielt ein Ausgangsmaterialpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,2 μm. Das mit einer Beschickungsgeschwindigkeit von 1,25 kg/h eingespeiste Pulver wurde durch Einsatz einer Dispergiermaschine vom Ejektortyp mit einem Luftträgergas gemischt, und das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Feststoff und Gas wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min. durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche von 0,13 cm2 in ein in einem Elektroofen auf 1200°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet und erwärmt. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,1 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise erhaltene weiße Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Die Röntgenbeugungsanalyse bestätigte, dass das erhaltene Pulver ein ZnO-Pulver mit guter Kristallinität war. Die Ergebnisse der SEM-Untersuchung zeigten, dass das Pulver aus agglomerationsfreien kugelförmigen Teilchen mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 0,8 μm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 μm bestand.
  • CeO2-Pulver
  • Beispiel 21
  • Ein Ceroxalatpulver wurde dadurch hergestellt, dass man unter Rühren eine wässrige Lösung von Ammoniumoxalat zu einer wässerigen Lösung von Cerchlorid gab, wodurch die Fällung von Ceroxalat ausgelöst wurde, filtrierte und trocknete. Das Pulver wurde mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, um ein Ausgangsmaterialpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 μm zu erhalten. Das Pulver wurde bei einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h zusammen mit Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min. durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche von 0,13 cm2 in ein in einem Elektroofen auf 1500°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhalten wurde und erwärmt. Der Schmelzpunkt von Ceroxid beträgt etwa 1950°C. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs betrug 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise hergestellte hellgelbe Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Durch Röntgenbeugungsanalyse wurde bestätigt, dass das erhaltene Pulver ein CeO2-Pulver mit guter Kristallinität war. Die Ergebnisse der Untersuchung mittels SEM zeigten, dass das Pulver aus agglomerationsfreien kugelförmigen Teilchen mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 2 μm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 μm bestand.
  • TiO2-Pulver
  • Beispiel 22
  • Wasserhaltiges Titanoxid, das durch Hydrolyse von Titanylsulfat hergestellt worden war, wurde gemahlen und unter Einsatz von Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, durch eine Düse mit einer Querschnittsfläche von 0,13 cm2 direkt in ein in einem Elektroofen auf 1400°C erwärmtes Reaktionsrohr aus gestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhalten wurde, und erwärmt. Der Schmelzpunkt von Titanoxid beträgt etwa 1850°C. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs war 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise hergestellte weiße Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Die Röntgenanalyse bestätigte, dass das erhaltene Pulver ein TiO2-Pulver vom Rutiltyp mit guter Kristallinität war. Die Ergebnisse der SEM-Untersuchung zeigten, dass das Pulver aus agglomerationsfreien kugelförmigen Teilchen mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 5 μm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 μm bestand.
  • Cobaltoxidpulver
  • Beispiel 23
  • Im Handel erhältliches basisches Cobaltcarbonat wurde mit einer Düsenstrahlmühle gemahlen, und man erhielt ein Ausgangsmaterialpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 μm. Das Pulver wurde bei einer Beschickungsgeschwindigkeit von 5 kg/h mittels einer Dispergiermaschine vom Ejektortyp mit einem Luftträger gemischt, und das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Feststoff und Gas wurde mit eine Strömungsgeschwindigkeit von 200 l/min durch eine Düse mit eine Querschnittsfläche von 0,13 cm2 in ein in einem Elektroofen auf 1500°C erwärmtes Reaktionsrohr ausgestoßen, durch das Reaktionsrohr geleitet, während die Dispersionskonzentration des Pulvers aufrechterhalten wurde, und erwärmt. Der Schmelzpunkt von Cobaltoxid beträgt etwa 1935°C. Die Dispersionskonzentration des Ausgangsmaterialpulvers in der Gasphase innerhalb des Reaktionsrohrs war 0,4 g/l, und V/S war 1500. Das auf diese Weise hergestellte dunkelgraue Pulver wurde mit einem Beutelfilter gesammelt.
  • Die Röntgenanalyse bestätigte, dass das erhaltene Pulver ein gemischtes CoO- und Co3O4-Pulver mit guter Kristallinität war. Die Ergebnisse der SEM-Untersuchung zeigten, dass das Pulver aus agglomerationsfreien kugelförmigen Teilchen mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 1,5 μm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 μm bestand.
  • Die Erfindung macht es möglich, auf einfache Weise ein Oxidpulver mit einer homogenen Zusammensetzung, hoher Kristallinität und hoher Dispergierbarkeit zu erhalten, wobei dieses Pulver aus agglomerationsfreien primären Teilchen mit einer gleichmäßigen Teilchenform besteht. Außerdem kann ein hochreines Pulver mit wenigen Verunreinigungen erhalten werden, weil kein die Reinheit beeinträchtigendes Additiv oder Lösungsmittel verwendet wird. Weil kein Mahlprozess erforderlich ist, liegen darüber hinaus nur wenige Defekte and Spannungen an der Oberfläche und im Inneren der Teilchen vor.
  • Außerdem macht es die Steuerung der Teilchengröße und der Dispersionsbedingungen des Ausgangsmaterialpulvers mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein Oxidpulver mit einem gleichmäßigen Teilchendurchmesser zu erhalten, das jeden gewünschten mittleren Teilchendurchmesser in einem Bereich von nicht mehr als 0,1 μm bis etwa 20 μm hat. Ein solches Verfahren ist besonders geeignet für die Herstellung feiner Pulver mit einer engen Teilchengrößenverteilung, die als Materialien für eine Dickfilmpaste verwendet werden. Außerdem ist das erhaltene Pulver für eine Vielzahl funktioneller Materialien und Ausgangsmaterialien dafür sowie für gesinterte Materialien und Verbundmaterialien brauchbar.
  • Weil die Ausgangsmaterialien nicht in Form einer Lösung oder Suspension vorliegen, ist außerdem der Energieverlust bei der Verdampfung des Lösungsmittels geringer als der beim üblichen Sprühpyrolyseverfahren, so dass die Herstellung zu niedrigen Kosten erfolgen kann. Darüber hinaus wird das Problem eines Verschmelzens der flüssigen Tröpfchen vermieden, und das Dispergieren in einer Gasphase kann im Vergleich zum Sprühpyrolyseverfahren auf eine vergleichsweise hohe Konzentration erfolgen. Das sorgt für hohe Effizienz. Weil es nicht nötig ist, aus den Ausgangsmaterialien eine Lösung oder Suspension zu bilden, können diese Ausgangsmaterialien außerdem aus einer breiten Palette von Materialien ausgewählt werden. Deshalb können Oxidpulver vieler verschiedener Typen hergestellt werden.
  • Darüber hinaus wird beim erfindungsgemäßen Verfahren kein oxidierendes Gas aus dem Lösungsmittel erzeugt. Daher eignet sich das Verfahren auch für die Herstellung von Doppeloxidpulvern, die unter einem niedrigen Sauerstoffdruck synthetisiert werden müssen. Ferner kann man innerhalb des Systems während der Zersetzung eine reduzierende Atmosphäre erhalten, indem man geeignete Ausgangsmaterialverbindungen wählt. In diesem Fall ist keine Zufuhr von reduzierendem Gas von außen erforderlich, und die Oxidation kann unterdrückt werden. Daher ist die Einstellung der Reaktionsbedingungen einfach.
  • Im einzelnen sind die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Oxidphosphorverbindungen hochkristallisierte, in der Zusammensetzung homogene Pulver ohne Defekte an der Oberfläche oder im Inneren und weisen nur geringe Mengen an darin dispergierten Aktivatorionen auf. Solche Pulver verfügen über ausgezeichnete Phosphoreigenschaften wie Fluoreszenzintensität und dergleichen. Weil das Pulver aus feinen monodispersen Teilchen mit einer gleichmäßigen Teilchenform und gleichmäßigem Teilchendurchmesser besteht, können außerdem Phosphorpasten mit ausgezeichneter Dispergierbarkeit hergestellt werden, wobei die Pulverpackdichte, die man durch Beschichtung solcher Pasten erreicht, hoch ist und die Filmdicke verringert werden kann.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines hochkristallisierten Oxidpulvers, bei dem ein Oxidpulver dadurch hergestellt wird, dass man ein Ausgangsmaterialpulver, enthaltend mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, das ein Bestandteil des zu erzeugenden Oxids werden soll, zusammen mit einem Trägergas durch eine Düse in ein Reaktionsgefäß ausstößt, und das Ausgangsmaterialpulver bei einer Temperatur erwärmt, die höher ist als seine Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nicht unter (Tm/2)°C liegt, wobei Tm°C für einen Schmelzpunkt des zu erzeugenden Oxids steht, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das Ausgangsmaterialpulver unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangsmaterialpulver vor dem Ausstoßen in das Reaktionsgefäß durch die Düse mit einer Dispergiermaschine im Trägergas gemischt und dispergiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die Teilchengröße des Ausgangsmaterialpulvers vorher eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Ausgangsmaterialpulver mindestens zwei Elemente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen in einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis in einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers, und das erzeugte Oxid ein Doppeloxid ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die das Ausgangsmaterialpulver bildenden einzelnen Teilchen aus einer Legierung, die umfasst: mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, oder einem Verbundwerkstoff zusammengesetzt sind, umfassend mindestens zwei Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, Halbmetallen und Verbindungen davon, oder aus einer einzigen Verbindung zusammengesetzt ist, die mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines hochkristallisierten Oxidpulvers, umfassend die Herstellung eines Ausgangsmaterialpulvers, umfassend mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, die Bestandteile des zu erzeugenden Oxids werden sollen, bei einem im Wesentlichen konstanten Zusammensetzungsverhältnis in einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterialpulvers; das Sammeln des Ausgangsmaterialspulvers; das Dispergieren des gesammelten Ausgangsmaterialpulvers in einem Trägergas durch Einsatz einer Dispergiermaschine; das Ausstoßen des Trägergases, in dem das Ausgangsmaterialpulver dispergiert ist, in ein Reaktionsgefäß durch eine Düse; und das Erzeugen eines Doppeloxidpulvers durch Erwärmen des Ausgangsmaterialpulvers bei einer Temperatur, die höher ist als seine Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nicht unter (Tm/2)°C liegt, wobei Tm°C für einen Schmelzpunkt des zu erzeugenden Doppeloxids steht, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das Ausgangsmaterialpulver unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anpassung der Teilchengröße mit einem Mahlwerk durchgeführt wird, ehe das Ausgangsmaterialpulver im Trägergas dispergiert wird oder nachdem es dispergiert wurde.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem die das Ausgangsmaterialpulver bildenden einzelnen Teilchen aus einer Legierung zusammengesetzt sind, die umfasst: mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, oder einen Verbundwerkstoff, umfassend mindestens zwei Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, Halbmetallen und Verbindungen davon, oder aus einer einzigen Verbindung zusammengesetzt sind, die mindestens zwei Elemente, ausgewählt aus der aus Metallelementen und Halbmetallelementen bestehenden Gruppe, umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Einkristalloxidpulvers, bei dem ein Einkristalloxidpulver erzeugt wird, bei dem ein Ausgangsmaterialpulver, umfassend mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallelementen und Halbmetallelementen, die Bestandteile des zu erzeugenden Oxids werden sollen, zusammen mit einem Trägergas einem Reaktionsgefäß zugeführt wird; und das Ausgangsmaterialpulver bei einer Temperatur erwärmt wird, die höher ist als deren Zersetzungstemperatur oder Reaktionstemperatur und nahe oder nicht unter dem Schmelzpunkt des Oxids liegt, das hergestellt werden soll, in einem Zustand, in dem das Ausgangsmaterialpulver bei einer Konzentration von nicht mehr als 10 g/l in einer Gasphase dispergiert wird, wobei das Ausgangsmaterialpulver unter der Bedingung in das Reaktionsgefäß ausgestoßen wird, dass V/S > 600 ist, wobei V (l/min) eine Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases pro Zeiteinheit ist und S (cm2) eine Querschnittsfläche der Öffnung der Düse ist.
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