DE69432451T2

DE69432451T2 - Verfahren zur Herstellung von Alpha-Aluminiumoxidpulver

Info

Publication number: DE69432451T2
Application number: DE69432451T
Authority: DE
Inventors: Masahide Tsukuba-shi Mohri; Norio Tsukuba-shi Matsuda; Shinichiro Tsukuba-shi Tanaka; Yoshio Tsukuba-shi Uchida; Yoshinari Tsukuba-shi Sawabe; Hisashi Tsukuba-shi Watanabe; Hiroshi Tsukuba-shi Ogawa
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2014-11-25
Also published as: CA2136582A1; IL111763A0; EP0656319A2; EP0656319A3; AU690149B2; EP0656319B1; RU2136596C1; CN1108215A; KR950013987A; IL111763A; AU7904094A; RU94042255A; CN1069291C; DE69432451D1; US6524549B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer geregelten Partikelgröße und Partikelform, einer engen Partikelgrößenverteilung und einem geringen Halogengehalt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Alpha-Aluminiumoxidpulvers.
Alpha-Aluminiumoxidpulver wird in großem Umfang als Ausgangsmaterial für ein Schleifmittel, einen Sinterkörper und dergleichen verwendet, und es sind zahlreiche Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Diese herkömmlichen Verfahren haben jedoch folgende Nachteile.
Das in der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. 131517/1991 offenbarte Verfahren (ein Fluxverfahren) erzeugt zum Beispiel nur Partikel eines Alpha-Aluminiumoxidpulvers mit einem hexagonal dichtesten Kristallgitter und einer Partikelform einer hexagonalen Platte mit einem D/H-Verhältnis von 5 bis 40, wobei D die maximale Partikelgröße in der zur hexagonalen Kristallgitterebene parallelen Richtung ist und H die Partikelgröße in der zur hexagonalen Kristallgitterebene senkrechten Richtung ist, und dieses Verfahren weist auch das Problem auf, dass die Partikelform nicht einheitlich ist.
Das nach dem Verfahren hergestellte Alpha-Aluminiumoxidpulver, das in GB-Patent Nr. 990,801 und im deutschen Patent Nr. 1,767,511 offenbart ist, hat eine uneinheitliche Partikelform und eine breite Partikelgrößenverteilung. Das Alpha-Aluminiumoxidpulver, das nach dem Verfahren hergestellt ist, das in der japanischen Patentschrift Nr. 8929/1968 offenbart ist, enthält wenig Verunreinigungen, hat jedoch eine breite Partikelgrößenverteilung.
US-A-2961297 beschreibt ein Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoxid, um Soda zu entfernen; das Verfahren umfasst das Kalzinieren von Aluminiumoxid mit Aluminiumfluorid als Fluorid-Mineralisator.
WO 90/15777 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Alpha-Aluminiumoxidpartikeln mit einer plattenähnlichen Form.
EP-A-105025 offenbart octaedrisch geformte α-A1203-Partikel mit einem D/H-Verhältnis, das gleich oder kleiner als 2 ist.
Das Verfahren, das in der japanischen Patentschrift Nr. 22886/1982 offenbart ist, ermöglicht es, die Partikelgröße eines Alpha-Aluminiumoxidpulvers durch den Zusatz von Korund als Impfkristall zu regeln. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch industriell nicht effektiv, da es einen hohen Druck und eine lange Zeit erfordert.
Das in der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. 97528/1984 offenbarte Verfahren kann ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 bis 10 μm und einer Form mit einem D/H-Verhältnis von etwa 1 erzeugen, das Alpha-Aluminiumoxidpulver enthält jedoch restliches Bor oder Fluor, das beim Herstellungsverfahren als Mineralisator verwendet worden ist, und weist viele Agglomerate auf, die in einem Sinterschritt entstehen.
Wie vorstehend beschrieben, haben die bekannten Verfahren den Nachteil, dass das erzeugte Alpha-Aluminiumoxidpulver eine schlechte Packungsfähigkeit aufweist und nicht homogen gepackt werden kann, da die Regelung der Partikelgröße des erzeugten Alpha-Aluminiumoxidpulvers schwierig ist, die Partikelform uneinheitlich ist, das Alpha-Aluminiumoxidpulver viele agglomerierte Partikel aufweist, die ein Polykristall sind, oder das Alpha-Aluminiumoxidpulver eine breite Partikelgrößenverteilung hat.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Alpha-Aluminiumoxidpulver, das die Nachteile des herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Alpha-Aluminiumoxidpulvers bereitzustellen.
Diese Aufgabe wurde durch die überraschende Entdeckung gelöst, dass beim Kalzinieren von Übergangs-Aluminiumoxid oder einer Aluminiumoxid-Verbindung in einer Atmosphäre, die mindestens 0,1 Volumen-% Chlor enthält, die Partikelgröße und -form des hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers ausreichend geregelt werden und ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer engen Partikelgrößenverteilung erhalten wird, und dass das anschließende Dehalogenieren ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit guten Eigenschaften und einem geringen Halogengehalt liefert.
Es wurde festgestellt, dass das hergestellte Alpha-Aluminiumoxidpulver als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper, ein Schleifmittel, als Ausgangsmaterial für ein poröses Material, wie einen Keramikfilter, als Ausgangsmaterial für einen Einkristall usw. vorteilhaft verwendet werden kann, da es eine hohe Packungsfähigkeit aufweist, homogen gepackt werden kann und einen geringen Halogengehalt aufweist.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Alpha-Aluminiumoxidpulvers bereit, das die Schritte aufweist: Kalzinieren von mindestens einem Ausgangsmaterial, das aus Übergangs-Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Verbindungen ausgewählt ist, in einer Chlor enthaltenden Atmosphäre, die ein Chlorwasserstoffgas, Chlorgas oder ein Gemisch von Chlorgas und Dampf umfasst und mindestens 0,1 Volumen-% von mindestens einem Chlor enthaltenden Gas enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chlorwasserstoffgas und Chlorgas besteht, und Entfernen von Chlor aus dem kalzinierten Material.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Alpha-Aluminiumoxidpulver bereit, umfassend Partikel mit einem hexagonal dichtesten Kristallgitter mit einer Polyederform mit mindestens 8 Flächen, einem D/H-Verhältnis von 0,5 bis 3,0, wobei D die maximale Partikelgröße in einer zur hexagonalen Kristallgitterebene parallelen Richtung und H eine Partikelgröße in einer zur hexagonalen Kristallgitterebene senkrechten Richtung ist, einem D₉₀/D₁₀-Verhältnis von 10 oder weniger, wobei D₁₀ und D₉₀ Partikelgrößen bei 10% bzw. 90% Akkumulierung sind, ausgehend von der kleinsten Partikelgröße, und einem Halogengehalt von 40 ppm oder weniger.
1 ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme (x 900) des in Beispiel 1 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers;
2 zeigt die Partikelgrößenverteilung des in Beispiel 1 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers;
3 ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme (x 4900) des in Beispiel 16 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers;
4 zeigt die Partikelgrößenverteilung des in Beispiel 16 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers; und
5 zeigt den Kristallhabitus eines Partikels aus einem Alpha-Aluminiumoxid-Einkristall.
Die vorliegende Erfindung wird ausführlich erläutert.
Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden als Ausgangsmaterial Übergangs-Aluminiumoxid, eine Aluminiumoxid-Verbindung oder ein Gemisch davon verwendet. Falls erforderlich kann dem Ausgangsmaterial ein Impfkristall, ein form-beeinflussendes Mittel oder ein Gemisch davon zugesetzt werden.
Das hier verwendete Übergangs-Aluminiumoxid soll für irgendein Aluminiumoxid stehen, das polymorph ist, das mit Al₂O₃ angegeben wird, abgesehen von Alpha-Aluminiumoxid. Bestimmte Beispiele des Übergangs-Aluminiumoxids sind Gamma-Aluminiumoxid, Delta-Aluminiumoxid, Theta-Aluminiumoxid usw.
Beispiele der Aluminiumoxid-Verbindung, die als Ausgangsmaterial verwendet werden soll, sind Aluminiumhydroxid, Aluminiumsulfat, Alaun, wie Kaliumaluminiumsulfat und Ammoniumaluminiumsulfat, Ammoniumaluminiumcarbonat, Vorstufen von Übergangs-Aluminiumoxiden, wie Aluminiumoxid-Gel, das durch ein Entladungsverfahren unter Wasser aus Aluminium erhalten wird, usw.
Das Herstellungsverfahren des Übergangs-Aluminiumoxids oder der Aluminiumoxid-Verbindung ist nicht begrenzt. Sie können nach irgendeinem herkömmlichen Verfahren, wie Wärmebehandlung von Aluminiumhydroxid, Zersetzung von Aluminiumsulfat, Zersetzung von Alaun, Zersetzung von Aluminiumchlorid in der Gasphase, Zersetzung von Ammoniumaluminiumcarbonat, einem Bayer-Verfahren, Hydrolyse einer organischen Aluminiumverbindung, ein Verfahren, das als Ausgangsmaterial eine Abfallflüssigkeit vom Ätzen verwendet, die bei der Herstellung von Kondensatoren wiedergewonnen worden ist, und dergleichen hergestellt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver aus Aluminiumhydroxid oder Übergangs-Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße von 10 μm oder mehr zu erhalten, das nach einem ökonomischen industriellen Verfahren, wie dem Bayer-Verfahren hergestellt worden ist.
In der vorliegenden Erfindung kann die Partikelgröße des Alpha-Aluminiumoxidpulvers durch die Zugabe des Impfkristalls geregelt werden.
Wenn kein Impfkristall zugesetzt wird, wird ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 30 μm erhalten. In einem solchen Fall kann die Partikelgröße bis zu einem gewissen Ausmaß durch die Auswahl des Ausgangsmaterials geregelt werden.
Wenn zum Beispiel Aluminiumhydroxid, das durch Hydrolyse der organischen Aluminiumverbindung hergestellt worden ist, als Ausgangsmaterial verwendet wird, wird ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von etwa 18 μm erhalten. Wenn ein Übergangs-Aluminiumoxid, das durch Kalzinieren des vorstehend genannten Aluminiumhydroxids hergestellt worden ist, als Ausgangsmaterial verwendet wird, wird ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von etwa 10 μm erhalten. Außerdem kann die Pariikelgröße des Alpha-Aluminiumoxidpulvers durch Auswahl der Hydrolysebedingungen, der Kalziniertemperatur, der Kalzinieratmosphäre und dergleichen geändert werden. Wenn zum Beispiel ein Übergangs-Aluminiumoxid, das bei einer hohen Kalziniertemperatur hergestellt worden ist, als Ausgangsmaterial verwendet wird, hat das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver eine geringe Partikelgröße.
Wenn der Impfkristall zugesetzt wird, wird ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Pariikelgröße von 0,1 bis 10 μm erhalten. In diesem Fall wird die Partikelgröße geregelt, indem die Menge des Impfkristalls geändert wird. Wenn die Menge des Impfkristalls zunimmt, nimmt die Partikelgröße ab.
Die zuzusetzende Menge des Impfkristalls beträgt gewöhnlich von 10 – 3 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 – 3 bis 30 Gew.-Teile, stärker bevorzugt 10 – 3 bis 10 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Ausgangsmaterials, von dem eine Menge zu Aluminiumoxid reduziert wird. Die hier verwendete Aluminiumoxidmenge soll die reine Aluminiumoxidmenge nach der Subtraktion des Gewichts des absorbierten Wassers oder Kristallwassers, das im Ausgangsmaterial des Übergangs-Aluminiumoxids oder Aluminiumhydroxids enthalten sein kann, darstellen.
Impfkristall soll für einen Kristall stehen, der als Wachstumsstelle für das Kristallwachstum des Alpha-Aluminiumoxidpulvers wirkt. Es kann irgendein Impfkristall verwendet werden, sofern Alpha-Aluminiumoxidpulver um diesen wachsen kann. Bestimmte Beispiele des Impfkristalls sind Verbindungen, wie Oxide, Nitride, Oxynitride, Carbide, Carbonitride, Halogenide und Boride von Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Eisen, Nickel usw. Von diesen sind die Oxide und Nitride bevorzugt. Insbesondere werden vorzugsweise Oxide verwendet.
Diese Metallverbindungen können unabhängig voneinander oder als Gemisch von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Für die Zugabe des Impfkristalls können verschiedene Verfahren, wie das Rühren, das Mahlen in einer Kugelmühle, das Dispergieren mit Ultraschall und dergleichen, verwendet werden. Statt der Zugabe des Impfkristalls können Abriebpartikel von einem Material der Mischvorrichtung verwendet werden, um die Partikelgröße des Alpha-Aluminiumoxidpulvers zu regeln. Wenn in der Kugelmühle zum Beispiel Aluminiumoxidkugeln verwendet werden, werden die abgeriebenen Aluminiumoxidpartikel als Impfkristall in das Ausgangsmaterial gemischt, um die Partikelgröße des Alpha-Aluminiumoxidpulvers zu regeln.
Um die Partikelform des Alpha-Aluminiumoxidpulvers zu regeln, wird dem Ausgangsmaterial, das heißt dem Übergangs-Aluminiumoxid, der Aluminiumoxid-Verbindung oder dem Gemisch davon, vorzugsweise ein form-beeinflussendes Mittel zugesetzt.
Das form-beeinflussende Mittel wirkt während des Wachstums des Alpha-Aluminiumoxidkristalls, um das D/H-Verhältnis und den Kristallhabitus zu regeln. Es kann irgendein Material mit einer derartigen Funktion verwendet werden.
Beispiele des form-beeinflussenden Mittels sind einzelne Metalle, wie Magnesium, Calcium, Strontium, Yttrium, Zirconium, Niob, Vanadium, Molybdän, Kupfer, Zink, Bor, Silicium, Lanthan, Cer, Neodym usw., und Verbindungen dieser Metalle, wie Oxide, Nitride, Oxynitride, Carbide, Carbonitride, Halogenide, Boride usw. Von diesen sind Oxide bevorzugt.
Die einzelnen Metalle und die Metallverbindungen können unabhängig voneinander oder als Gemisch von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Auch Vanadium wirkt als Impfkristall.
Die Menge des form-beeinflussenden Mittels beträgt gewöhnlich 10 – 3 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 – 3 bis 30 Gew.-Teile, stärker bevorzugt 10 – 3 bis 10 Gew.-Teile, pro 100 Gew.- Teile des Ausgangsmaterials, von dem eine Menge zu Aluminiumoxid reduziert wird.
Als form-beeinflussendes Mittel, das das D/H-Verhältnis erhöht, wird Magnesium, Calcium, Silicium, Kupfer, Molybdän, Niob, Zink, Zirconium, Vanadium oder Strontium verwendet.
Als form-beeinflussendes Mittel, das das D/H-Verhältnis verringert, wird Lanthan, Cer oder Neodym verwendet.
Wenn der Kristallhabitus geregelt werden soll, wird als form-beeinflussendes Mittel für die Erzeugung der Fläche n Lanthan, Cer, Neodym oder Zirconium verwendet. Um ein Alpha-Aluminiumoxidpartikel mit den Flächen c und r zu erzeugen, wird Calcium verwendet. Damit die Fläche a verschwindet, wird Zirconium verwendet. Um einen hexagonalen Zylinder mit den Flächen a und c zu erzeugen, wird Bor verwendet.
Für die Zugabe des form-beeinflussenden Mittels können verschiedene Verfahren, wie das Mahlen in einer Kugelmühle, das Dispergieren mit Ultraschall und dergleichen, verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können als form-beeinflussendes Mittel Abriebpartikel von einem Material der Mischvorrichtung, wie vom Mischmittel, verwendet werden.
Um die Partikelgröße und -form von Alpha-Aluminiumoxidpulver zu regeln, werden der Impfkristall und das form-beeinflussende Mittel gleichzeitig zugesetzt. Dadurch kann ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer primären Partikelgröße und einer Partikelform hergestellt werden, die für einen gedachten Zweck geeignet sind.
Wenn der Impfkristall und das form-beeinflussende Mittel gleichzeitig zugesetzt werden, beträgt deren Gesamtmenge gewöhnlich 10 – 3 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 – 3 bis 30 Gew.-Teile, stärker bevorzugt 10 – 3 bis 10 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Ausgangsmaterials, von dem eine Menge zu Aluminiumoxid reduziert wird.
Das Kalzinieren des Ausgangsmaterials erfolgt in einer Atmosphäre, die Chlorwasserstoffgas, Chlorgas oder ein Gemisch von Chlorgas und Dampf enthält.
Wenn Chlorwasserstoff im Sinterschritt verwendet wird, beträgt die Chlorwasserstoftkonzentration mindestens 0,1 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 1 Volumen-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Gasatmosphäre. Zum Verdünnen von Chlorwasserstoff kann Stickstoff, Wasserstoff, ein Inerigas, wie Argon, oder Luft verwendet werden.
Der Druck der Gasatmosphäre, die Chlorwasserstoff enthält, ist gewöhnlich Atmosphärendruck, obwohl er nach Belieben in einem in der Industrie angewendeten Bereich ausgewählt werden kann. Durch Kalzinieren des Ausgangsmaterials in einer solchen Gasatmosphäre wird das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver bei einer relativ niedrigen Temperatur hergestellt.
Die Kalziniertemperatur beträgt gewöhnlich 500 bis 1400°C, vorzugsweise 600 bis 1300°C, stärker bevorzugt 800 bis 1200°C.
Wenn Chlorgas im Sinterschritt verwendet wird, beträgt die Chlorgaskonzentration mindestens 0,1 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 1 Volumen-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Gasatmosphäre. Zum Verdünnen von Chlorgas kann Stickstoff, Wasserstoff, ein Inertgas, wie Argon, oder Luft verwendet werden.
Der Druck der Gasatmosphäre, die das Chlorgas enthält, ist gewöhnlich Atmosphärendruck, obwohl er nach Belieben in einem in der Industrie angewendeten Bereich ausgewählt werden kann. Durch Kalzinieren des Ausgangsmaterials in einer solchen Gasatmosphäre wird das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver bei einer relativ niedrigen Temperatur hergestellt.
Die Kalziniertemperatur beträgt gewöhnlich 950 bis 1500°C, vorzugsweise 1050 bis 1400°C, stärker bevorzugt 1100 bis 1300°C.
Wenn ein Gemisch von Chlorgas und Dampf im Sinterschritt verwendet wird, wird das Chlorgas in einer Konzentration von mindestens 0,1 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 1 Volumen-%, verwendet, und der Dampf wird in einer Konzentration von mindestens 0,01 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 0,1 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 0,5 Volumen-%, verwendet, bezogen auf das Gesamtvolumen der Gaatmosphäre. Zum Verdünnen von Chlorgas kann Stickstoff, Wasserstoff, ein Inerigas, wie Argon, oder Luft verwendet werden. Der Dampf wird mit Stickstoffgas in den Kalzinierofen eingeführt, und dessen Volumen-Prozentsatz wird geregelt, indem der Sättigungsdampfdruck des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur geändert wird.
Der Druck der Gasatmosphäre, die das Gemisch von Chlorgas und Dampf enthält, ist gewöhnlich Atmosphärendruck, obwohl er nach Belieben in einem in der Industrie verwendeten Bereich ausgewählt werden kann. Durch das Kalzinieren des Ausgangsmaterials in einer solchen Gasatmosphäre wird das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt.
Die Kalziniertemperatur beträgt gewöhnlich 500 bis 1400°C, vorzugsweise 600 bis 1300°C, stärker bevorzugt 800 bis 1200°C.
Wenn das Ausgangsmaterial in der vorstehend genannten Gasatmosphäre bei der entsprechenden Kalziniertemperatur kalziniert wird, wird ein Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer in der Industrie vorteilhaften Produktionsrate hergestellt, dessen Partikel kaum agglomeriert sind und eine enge Partikelgrößenverteilung aufweisen.
Das Kalzinieren erfolgt, bis das Übergangs-Aluminiumoxid oder die Aluminiumoxid-Verbindung bis zu einem Alpha-Aluminiumoxidkristall gewachsen ist. Die Kalzinierzeit beträgt vorzugsweise mindestens 1 Minute, stärker bevorzugt mindestens 10 Minuten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Alpha-Aluminiumoxidpulver im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren in einer relativ kurzen Zeit hergestellt.
Die Quelle des Atmosphärengases und die Art der Zuführung des Atmosphärengases sind nicht kritisch, sofern das Atmosphärengas dem Reaktionssystem zugeführt werden kann, in dem das Aüsgängsmaterial, wie das Übergangs-Aluminiumoxid, vorhanden ist. Als Quelle für das Chlorwasserstoffgas oder das Chlorgas wird zum Beispiel im Allgemeinen eine Gasbombe verwendet, obwohl eine Chlorverbindung in einem festen oder flüssigen Zustand verwendet werden kann, die verdampft oder sublimiert und so zugeführt wird, dass die gewünschte Zusammensetzung der Atmosphäre erreicht wird.
Als Beispiel für eine feste oder flüssige Quelle des Chlorwasserstoffgases werden eine Lösung von Salzsäure; Chlor enthaltende Verbindungen, wie Ammoniumchlorid, Chlor enthaltende Polymere usw. aufgeführi. Von diesen ist Ammoniumchlorid bevorzugt. Da Ammoniumchlorid zum Beispiel bei etwa 400°C sublimiert wird, wird es mit dem Ausgangsmaterial gemischt oder zusammen mit dem Ausgangsmaterial in den Ofen eingeführt und sublimiert, wodurch die Chlorwasserstoffgas enthaltende Atmosphäre erzeugt wird. Wenn das Kalzinieren in der vorliegenden Erfindung diskontinuierlich unter Verwendung von Ammoniumchlorid durchgeführt wird, zersetzt sich Ammoniumchlorid bei der Kalziniertemperatur vollständig, wodurch eine Atmosphäre erzeugt wird, die bezogen auf Molverhältnisse 33 Volumen-% Chlorwasserstoffgas, 17 Volumen-% Stickstoffgas und 50 Volumen-% Wasserstoffgas umfasst. Dann kann die Chlorwasserstoffkonzentration eingestellt werden, indem die Menge des zugeführten Ammoniumchlorids und das Volumen des Ofens ausgewählt werden.
Da die Konzentration des Chlorwasserstoffs höher ist, kann hochreines Alpha-Aluminiumoxidpulver bei einer geringeren Kalzinieriemperatur in einer kürzeren Kalzinierzeit hergestellt werden.
Das Gas kann diskontinuierlich oder kontinuierlich zugeführi werden.
Die Art der Kalziniervorrichtung ist nicht begrenzt, und es kann irgendeine herkömmliche Vorrichtung verwendet werden. Der Ofen besteht vorzugsweise aus einem Material, das durch Chlorwasserstoffgas oder Chlorgas nicht korrodieri wird, und umfasst einen Mechanismus, um die Atmosphäre zu regeln.
Da ein saures Gas, wie Chlorwasserstoffgas oder Chlorgas, verwendet wird, ist der Ofen vorzugsweise luftdicht. In der industriellen Produktion kann ein Tunnelofen, ein Drehrohrofen oder ein Stoßofen verwendet werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung, wie ein Schmelztiegel oder ein Schiffchen, besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid, Quarz, säureresistentem Ziegelstein, Platin, Siliciumcarbid, Mullit oder Graphit, da die Umsetzung in einer sauren Atmosphäre abläuft.
Um das Kalzinieren des Ausgangsmaterials bei der industriellen Produktion wirksam vorzunehmen, werden die feste oder flüssige Quelle für das Chlorwasserstoffgas und/oder die Quelle für das Chlorgas dem Ofen direkt zugeführt, und das Ausgangsmaterial wird in der Atmosphäre kontinuierlich kalziniert, die das Chlorwasserstoffgas und/oder das Chlorgas enthält.
In diesem Fall wird das Übergangs-Aluminiumoxid und/oder die Aluminiumoxid-Verbindung kalziniert, indem die feste oder flüssige Quelle für Chlorwasserstoffgas, die feste oder flüssige Quelle für Chlorgas oder deren Gemisch dem Kalzinierofen direkt zugeführt werden, so dass die Gasatmosphäre erzeugt wird, die mindestens 1 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 5 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 10 Volumen-% Chlorwasserstoffgas, Chlorgas oder deren Gemisch enthält.
Die Quelle für das Chlorgas und der Dampf können gleichzeitig zugeführt werden.
Die Konzentration von Chlorwasserstoffgas oder Chlorgas in der Atmosphäre des Kalzinierofens, in dem das Ausgangsmaterial kalziniert wird, wird im vorstehend genannten bestimmten Bereich gehalten. Dann wird die Quelle für Chlorwasserstoffgas oder die Quelle für Chlorgas in einer ausreichenden Menge zugeführt, damit diese Konzentration aufrechterhalten wird. Es entsteht kein Nachteil, wenn die Quelle für Chlorwasserstoffgas oder die Quelle für Chlorgas in einer Überschussmenge zugeführt wird, und es ist nicht notwendig, die nicht verwendete Gasquelle aus dem Ofen zu entfernen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die feste oder flüssige Quelle für Chlorwasserstoffgas oder Chlorgas direkt in den Kalzinierofen eingeführt. Die Gasquelle kann unabhängig oder als Gemisch mit dem Ausgangsmaterial aus Aluminiumoxid zugeführt werden. Wenn zum Beispiel ein kontinuierlich arbeitender Ofen, dem das Ausgangsmaterial in zeitlichen Abständen zugeführt wird, wie der Tunnelofen vom Stoßtyp, verwendet wird, wird die Gasquelle in einem Gefäß zugeführt, in das das Ausgangsmaterial aus Aluminiumoxid gefüllt ist, und dann in den Ofen gegeben. In diesem Fall kann eine Einrichturig für die Gaszufuhr, die notwendig ist, wenn die Gasbombe verwendet wird, weggelassen werden.
Um in der homogenen Heizzone mit der höchsten Temperatur im Ofen die erforderliche Konzentration von Chlorwasserstoffgas und/oder Chlorgas aufrechtzuerhalten, werden das Chlorwasserstoffgas und/oder das Chlorgas, die durch die Zersetzung der Gasquellen entstehen, vorzugsweise parallel zur Zufuhrrichtung des Übergangs-Aluminiumoxids und/oder der Aluminiumoxid-Verbindung geleitet.
Um Chlorwasserstoffgas und/oder Chlorgas parallel zur Zufuhrrichtung des Ausgangsmaterials zuzuführen, läßt man das Gas von einem Einlass des Ausgangsmaterials in Richtung der homogenen Heizzone mit der höchsten Temperatur strömen, indem das Gas mit Stickstoffgas befördert wird oder das Gas von einem Gebläse vom Auslass für das Alpha-Aluminiumoxidpulver her angesaugt wird. Dadurch kann die Konzentration von Chlorwasserstoff- oder Chlorgas in der Atmosphäre des Ofens in der Zone, in der das Ausgangsmaterial kalziniert wird, leicht in dem vorgegebenen Bereich gehalten werden.
Homogene Heizzone mit der höchsten Temperatur steht hier für eine Zone, in der das Übergangs-Aluminiumoxid und/oder die Aluminiumoxid-Verbindung mit dem Chlorwasserstoffgas und/oder dem Chlorgas umgesetzt werden und kalziniert werden. Im Ofen sollte die Temperatur in dieser Zone bei der höchsten Temperatur gehalten werden, die für die Umsetzung am besten geeignet ist.
Die Kalziniertemperatur beträgt gewöhnlich von 600 bis 1400°C, vorzugsweise von 700 bis 1300°C, stärker bevorzugt von 800 bis 1200°C. Wenn das Ausgangsmaterial in diesem Temperaturbereich kalziniert wird, kann pulverförmiges Alpha-Aluminiumoxid, das direkt nach dem Kalzinieren eine enge Partikelgrößenverteilung aufweist, mit einer industriell vorteilhaften Produktionsrate erzeugt werden.
Die Kalzinierzeit ist die gleiche wie vorstehend.
Obwohl ein kontinuierlicher Kalzinierofen, bei dem das Ausgangsmaterial kontinuierlich zugeführt und das Produkt kontinuierlich entnommen wird, wie der Tunnelofen oder der Drehrohrofen, verwendet wird, wird vorzugsweise ein Tunnelofen vom Typ mit elektrischer Heizung oder vom Typ mit indirekter Gasheizung verwendet.
Da das Ausgangsmaterial in der vorliegenden Erfindung in einer Atmosphäre kalziniert wird, die das Chlorwasserstoffgas, das Chlorgas oder das Gemisch aus Chlorgas und Dampf enthält, wird das Chlor, das im kalzinierten Produkt verbleibt, aus dem Produkt entfernt.
Da zum Beispiel feines Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von 1 μm oder weniger eine große Oberfläche hat, kann die Pulvermenge direkt nach dem Kalzinieren zum Beispiel 200 ppm oder mehr Chlor enthalten. Sogar Alpha-Aluminiumoxidpulver mit einer Partikelgröße von einigen μm und einer relativ großen Oberfläche kann mehrere 10 ppm Chlor enthalten.
Wenn zum Beispiel Alpha-Aluminiumoxidpulver, das einige 100 ppm oder mehr Chlor enthält, zum Beispiel als Ausgangsmaterial des Einbettharzes verwendet wird, tritt das konodierende Chlorgas aus dem eingeschlossenen Schaltkreis aus und zerstört die Verdrahtungen aus Aluminium. Wenn das Alpha-Aluminiumoxidpulver dann bei Anwendungszwecken, bei denen das Chlorion einen nachteiligen Einfluss ausübt, wie als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper, ein Schleifmittel, einen Keramikfilter, ein Einbettharz oder einen Einkristall, eingesetzt wird, sollte das Chlor entfernt werden.
Um Chlor zu entfernen, können folgende Verfahren verwendet werden.

a) Das Alpha-Aluminiumoxidpulver, das Chlorid enthält, wird mindestens 1 Minute, vorzugsweise mindestens 10 Minuten, stärker bevorzugt mindestens 1 Stunde in einer Atmosphäre aus Luft oder Stickstoffgas, die außerdem mindestens 0,1 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 1 Volumen-%, stärker bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, von mindestens einem Gas enthalten kann, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Dampf, Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, einem Alkohol und Ammoniak besteht, bei einer Temperatur von 550 bis 1400°C, vorzugsweise 600 bis 1200°C, stärker bevorzugt 800 bis 1200°C erhitzt. Wenn die restliche Chlorkonzentration für einige Anwendungszwecke zum Beispiel auf 10 ppm oder weniger verringert wird, wird das Alpha-Aluminiumoxidpulver vorzugsweise mindestens 30 Minuten in einer Atmosphäre, die mindestens 1 Gew.-% des vorstehend genannten zusätzlichen Gases enthält, bei einer Temperatur von mindestens 800°C erhitzt.
b) Das Alpha-Aluminiumoxidpulver, das Chlor enthält, wird mindestens 1 Minute, vorzugsweise mindestens 30 Minuten und stärker bevorzugt mindestens 1 Stunde in einer Inertgas-Atmosphäre bei einer Temperatur von 600 bis 1400°C, vorzugsweise 900 bis 1200°C, erhitzt.
c) Das Alpha-Aluminiumoxidpulver, das Chlor enthält, wird mindestens 1 Minute, vorzugsweise mindestens 10 Minuten, stärker bevorzugt mindestens 1 Stunde bei einem reduzierten Druck von 133 Pa (1 Torr) oder weniger, vorzugsweise 13,3 Pa (0,1 Torr) oder weniger bei einer Temperatur von 400 bis 1400°C, vorzugsweise von 700 bis 1200°C, erhitzt.
d), e) und f) Das Alpha-Aluminiumoxid, das Chlor enthält, wird (d) mit Wasser, einer alkalischen Lösung (pH = 9 bis 13) oder einem Alkohol gewaschen und danach bei einer Temperatur von 70 bis 300°C getrocknet, (e) in Wasser, einer alkalischen Lösung (pH = 9 bis 13) oder einem Alkohol bis zum Siedepunkt der Flüssigkeit erhitzt und bei einer Temperatur von 70 bis 300°C getrocknet, oder (f) in einem Autoklaven, der Wasser, eine alkalische Lösung (pH = 9 bis 13) oder einen Alkohol enthält, bei einer Temperatur von 70 bis 200°C behandelt und bei einer Temperatur von 70 bis 300°C getrocknet.

Die Art der alkalischen Lösung ist nicht begrenzt. Es wird zum Beispiel wässriger Ammoniak oder eine wässrige Natriumhydroxidlösung verwendet, wobei der pH-Wert im vorstehend genannten Bereich eingestellt wird.
Die Art des Alkohols ist nicht begrenzt. Es werden zum Beispiel vorzugsweise Methanol oder Ethanol verwendet.
Im Falle der Behandlung in einem Autoklaven kann das Chlor wirksam entfernt werden, wenn die Behandlung unter dem Sättigungsdampfdruck des Lösungsmittels vorgenommen wird. Um die Behandlungszeit zu verkürzen, wird vorzugsweise ein Autoklav verwendet, der mit einem Druckmechanismus ausgestattet ist.
Da die entfernte Chlormenge sehr gering ist, kann ein kommerziell erhältlicher Kalzinierofen oder Autoklav verwendet werden.
Wenn das Alpha-Aluminiumoxidpulver sehr fein ist, ist es bevorzugt, das Pulver leicht zu mahlen, da ein Teil der Partikel etwas agglomeriert ist.
Das Alpha-Aluminiumoxidpulver kann leicht gemahlen werden, bevor das Chlor entfernt wird oder im Anschluss daran. In einer Industrieproduktionsanlage kann das Verfahren mit der geeigneten Reihenfolge der Schritte gestaltet werden.
Das Mahlverfahren ist nicht kritisch. Es können zum Beispiel eine Strahlmühle, eine Schwingmühle, eine Kugelmühle und dergleichen verwendet werden. Von diesen ist die Strahlmühle bevorzugt.
Die Agglomeration des Alpha-Aluminiumoxidpulvers, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ist gering und kann durch eine geringe Mahlenergie aufgebrochen werden. Wenn zum Beispiel eine Strahlmühle verwendet wird, kann das agglomerierte erfindungsgemäße Pulver bei einem sehr geringen Druck der zugeführten Luft, zum Beispiel 98 bis 588 kPa (1 bis 6 kg/cm²) gemahlen werden, bei dem ein nach einem herkömmlichen Verfahren hergestelltes Alpha-Aluminiumoxidpulver nicht ausreichend gemahlen werden kann.
Da das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Alpha-Aluminiumoxidpulver eine geregelte Partikelgröße, eine einheitliche Partikelform und eine enge Partikelgrößenverteilung aufweist, hat es eine hervorragende Packungsfähigkeit und kann hervorragend homogen gepackt werden. Außerdem unterscheidet es sich durch den geringen Halogengehalt. Zudem weisen die erfindungsgemäßen Alpha-Aluminiumoxidpartikel eine hervorragende Gleichmäßigkeit des inneren Teils des Partikels auf, insbesondere, wenn sie ohne den Impfkristall hergestellt worden sind.
Das Alpha-Aluminiumoxidpartikel hat ein hexagonal dichtestes Kristallgitter mit einer Polyederform mit mindestens acht Flächen, einem D/H-Verhältnis von 0,5 bis 3,0, wobei D die maximale Partikelgröße in der zur hexagonalen Kristallgitterebene parallelen Richtung ist und H eine Partikelgröße in einer zur hexagonalen Kristallgitterebene senkrechten Richtung ist, ein D₉₀/D₁₀-Verhältnis von 10 oder weniger, wobei D₁₀ und D₉₀ Partikelgrößen bei 10 % bzw. 90 % Akkumulierung sind, ausgehend von der kleinsten Partikelgröße, und einen Halogengehalt von 40 ppm oder weniger. Das Alpha-Aluminiumoxidpulver hat ein Zahlenmittel der Partikelgröße von 0,1 bis 30 μm.
Da das Alpha-Aluminiumoxidpulver, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, eine sehr gute Packungsfähigkeit aufweist, homogen gepackt ist und einen geringen Halogengehalt hat, wird es vorteilhaft als Ausgangsmaterial für einen Eiskristall, als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper, einen Schleifmittel, als Ausgangsmaterial für ein poröses Material, wie einen Keramikfilter, als Ausgangsmaterial für ein Einbettharz usw. verwendet.
Das D₉₀/D₁₀-Verhältnis beträgt gewöhnlich 10 oder weniger, vorzugsweise 7 oder weniger. Wenn dieses Verhältnis 7 oder weniger beträgt, hat das Alpha-Aluminiumoxidpulver eine bessere Packungsfähigkeit und wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial für einen Einkristall oder ein Einbettharz verwendet, das diese besonders gute Packungsfähigkeit erfordert.
Der Halogengehalt beträgt gewöhnlich 40 ppm oder weniger, vorzugsweise 20 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 10 ppm oder weniger. Für die Verwendung als Ausgangsmaterial für einen Einkristall oder einen hochreinen Sinterkörper beträgt der Halogengehalt vorzugsweise 20 ppm oder weniger. Für die Verwendung als Ausgangsmaterial für ein Einbettharz, bei dem das Problem der Korrosion vermieden wird, beträgt der Halogengehalt vorzugsweise 10 ppm oder weniger.
Obwohl die Aluminiumoxidreinheit vom Ausgangsmaterial abhängt, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt werden, das die gleiche Aluminiumoxidreinheit oder eine bessere Aluminiumoxidreinheit als das Ausgangsmaterial aufweist.
Die Aluminiumoxidreinheit beträgt vorzugsweise mindestens 99,90%, stärker bevorzugt mindestens 99,95%.
Für die Verwendung als Ausgangsmaterial eines Einkristalls beträgt die Aluminiumoxidreinheit vorzugsweise mindestens 99,90%. Für die Verwendung als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper beträgt die Aluminiumreinheit vorzugsweise mindestens 99,95%. Bei einer Aluminiumoxidreinheit von 99,95% oder mehr gibt es kein anomales Wachstum der Partikel und es wird ein Sinterkörper mit einer gleichmäßigen Mikrostruktur und hoher Festigkeit erhalten. Ein solches Alpha-Aluminiumoxidpulver kann dann als Ausgangsmaterial für einen Einkristall verwendet werden, der bei einem Anwendungszweck, der eine besonders hohe Reinheit erfordert, wie einem Festkörperlaser, eingesetzt wird.
Da durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere der Gehalt an Verunreinigungen aus Eisen oder Calcium gleich dem im Ausgangsmaterial oder geringer als dieser ist, so dass es nicht zu irgendeinem anomalen Wachstum kommt, wird das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver vorzugsweise als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper verwendet.
Das Alpha-Aluminiumoxidpulver kann durch folgendes Verfahren verarbeitet und bei den vorstehend genannten Anwendungszwecken eingesetzt werden.
Der Einkristall kann zum Beispiel nach dem Czochralski-Verfahren hergestellt werden, bei dem ein Verfahren, das das Einfüllen des Ausgangsmaterials aus Alpha-Aluminiumoxidpulver in einen Schmelztiegel, dessen Erhitzen auf den Schmelzpunkt, damit das Pulver schmilzt, und dessen Abkühlen umfasst, einige Male wiederholt wird, um die Schmelze im Schmelztiegel zu füllen, und das Aluminiumoxid abgestochen wird. Bei diesem Verfahren ist es angesichts der Kosten und der Verschmutzung mit Verunreinigungen erwünscht, die Anzahl der Schritte zum Erhitzen und Schmelzen zu verringern. Für diesen Zweck ist es bevorzugt, die Packdichte des Ausgangsmaterials aus Alpha-Aluminiumoxidpulver zu erhöhen. Das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial für einen Einkristall verwendet, da es eine geregelte Partikelgröße, eine einheitliche Partikelform und eine enge Partikelgrößenverteilung hat und somit eine höhere Packdichte als herkömmliches Alpha-Aluminiumoxidpulver aufweist.
Um einen hochreinen Sinterkörper und ein poröses Material, wie einen Keramikfilter, herzustellen, wird das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver durch Formpressen, Schlickerguss, Spritzguss, Extrusion usw. geformt, gesintert und verarbeitet.
Wenn im Falle eines hochreinen Sinterkörpers das Packen des Pulvers im Grünling ungleichmäßig ist, schrumpft der Körper im Sinterschritt ungleichmäßig, so dass die Genauigkeit der Abmessungen beeinträchtigt wird. Wenn die Partikelgrößenverteilung breit ist und agglomerierte Pariikel oder Verunreinigungen enthalten sind, nimmt die Festigkeit oder Verschleißfestigkeit des Körpers ab. Für die Herstellung eines hochreinen Sinterkörpers ist es dann bevorzugt, das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver zu verwenden, das keine agglomerierten Partikel enthält und den gleichmäßig gepackten Grünling bereitstellen kann. Das endungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver wird vorzugsweise bei der Herstellung eines hochreinen Sinterkörpers verwendet, da es eine einheitliche Pariikelform und eine enge Partikelgrößenverteilung aufweist und gleichmäßig gepackt werden kann.
Da das poröse Material, wie ein Keramikfilter, verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Partikelgrößen filtern und eine hohe Filterleistung aufweisen muss, ist ein poröses Material bevorzugt, bei dem die Porengröße geregelt werden kann und das eine enge Porengrößenverteilung aufweist. Das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver wird vorzugsweise bei der Herstellung eines porösen Materials, wie eines Keramikfilters, verwendet, da es eine einheitliche Partikelform und eine enge Partikelgrößenverteilung hat und dessen Partikelgröße geregelt werden kann, so dass die Porengröße des porösen Materials geregelt ist und ein poröses Material, wie ein Keramikfilter, hergestellt werden kann, das die gewünschte Porengröße aufweist.
Das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver wird mit einem Epoxidharz gemischt und als Einbettharz verwendet, das auf einen integrierten Schaltkreis oder einen hochintegrierten Schaltkreis aufgebracht wird, wodurch die mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit, Wärmeleitfähigkeit und dergleichen verbessert werden. Das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial für ein Einbettharz verwendet, da es eine einheitliche Partikelform und eine enge Partikelgrößenverteilung hat und gleichmäßig gepackt ist und außerdem nur eine geringe Menge eines Halogens enthält, das zur Korrosion führt, und seine Reinheit hoch ist.
Das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver weist eine hohe Druckfestigkeit auf und wird vorzugsweise auch als Schleifmittel verwendet.
Da das erfindungsgemäße Alpha-Aluminiumoxidpulver eine sehr gute Packungsfähigkeit aufweist und gleichmäßig gepackt ist und eine geringe Menge Halogen enthält, kann es als Ausgangsmaterial für einen Einkristall, wie YAG (Yttrium-Aluminium-Granat), Saphir oder Rubin, als Ausgangsmaterial für einen hochreinen Sinterkörper, als Schleifmittel, als Ausgangsmaterial für einen Keramikfilter oder als Ausgangsmaterial für ein Einbettharz verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert, die den Umfang der vorliegenden Erfindung keineswegs einschränken.
In den Beispielen wurden die Messungen wie folgt durchgeführt: 1. Messung des Zahlenmittels der Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung (D₉₀/D₁₀) des Alpha-Aluminiumoxidpulvers

(1) Das Zahlenmittel der Partikelgröße wird durch Auswählen von 80 bis 100 Partikeln aus einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Alpha-Aluminiumoxids, die mit dem Rasterelektronenmikroskop T-300, von Nippon Electron Co., Ltd. hergestellt, gemacht worden ist, und dessen Bildanalyse erhalten, womit der Durchschnittswert äquivalenter Kreisdurchmesser der Partikel und die Verteilung berechnet wurde. Der äquivalente Kreisradius ist der Durchmesser eines Kreises mit der gleichen Fläche wie die des Pariikels in der Aufnahme.
(2) Das D₉₀/D₁₀-Verhältnis wird mit einer Vergleichs-Klassierungsvorrichtung (von Malvern Instrument, Inc. hergestellt) gemessen, die das Laserstrahl-Streuverfahren als Messprinzip benutzt. D₁₀ und D₉₀ sind die Partikelgrößen bei 10% Akkumulierung bzw. 90% Akkumulierung, ausgehend von der kleinsten Partikelgröße in der akkumulierten Partikelgrößenverteilung.

2. Messung der Partikelform des Alpha-Aluminiumoxidpulvers
Die Partikelform wird hier mit dem D/H-Verhältnis angegeben, wobei D die maximale Pariikelgröße des Alpha-Aluminiumoxidpartikels mit dem hexagonal dichtesten Kristallgitter in einer zur hexagonalen Kristallgitterebene parallelen Richtung ist und H die Partikelgröße in einer zur hexagonalen Kristallgitterebene senkrechten Richtung ist.
Das D/H-Verhältnis wird erhalten, indem 5 bis 10 Partikel aus einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Alpha-Aluminiumoxidpulvers, die mit dem Rasterelektronenmikroskop T-300 gemacht wurde, ausgewählt werden, D und H gemessen werden, das D/H-Verhältnis jedes Partikels berechnet wird und der Durchschnittswert der D/H-Verhältnisse dieser 5 bis 10 Partikel berechnet wird.
3. Messung der Konzentration des restlichen Halogens
Eine Menge des restlichen Halogens von 10 ppm oder mehr wird durch Röntgenfluoreszenzanalyse gemessen. Das heißt, das Alpha-Aluminiumoxidpulver wird in einen Behälter mit einem Durchmesser von 40 mm gegeben und mit Röntgenstrahlen bestrahlt.
Eine Menge des restlichen Halogens von weniger als 10 ppm wird durch Massenspektroskopie mit Glimmentladung gemessen. Das heißt, das Alpha-Aluminiumoxidpulver wird auf einen In-Draht gegeben und analysiert.
4. Anzahl der Kristallflächen und Kristallhabitus
(1) Anzahl der Kristallflächen
Mit dem Rasterelektronenmikroskop T-300 wird eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Alpha-Aluminiumoxidpulvers gemacht, und das Bild wird analysiert.
(2) Auswertung des Kristallhabitus
Für die Auswertung der Partikelform des erfindungsgemäßen Alpha-Aluminiumoxidpulvers wird der Kristallhabitus des Kristalls beobachtet. Der Kristallhabitus A bis I der Alpha-Aluminiumoxidpartikel, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wurden, ist in 5 gezeigt. Das Kristall des Alpha-Aluminiumoxids ist ein hexagonales System, und dessen Kristallhabitus bedeutet eine Kristallform, die durch die auftretenden Richtungen der Kristallflächen gekennzeichnet ist, die die Fläche a {1120}, die Fläche c {0001}, die Fläche n {2243} und die Fläche r {1012} umfassen.
5. Messung der Aluminiumoxidreinheit
Die Mengen der verunreinigenden Ionen werden durch spektrochemische Emissionsanalysen gemessen und in die Mengen ihrer Oxide umgerechnet.
Der Halogengehalt wird wie vorstehend gemessen.
Die Aluminiumoxidreinheit wird berechnet, indem der Prozentsatz der gesamten Verunreinigung (Gew.-%) von 100% abgezogen wird.
6. Druckfestigkeit der Partikel
Die Druckfestigkeit der Pulverpartikel wird mit einem extrem kleinen dynamischen Härtetestgerät (von Shimadzu Corporation hergestellt) gemessen.
Die in den Beispielen verwendeten Materialien sind wie folgt:
1. Übergangs-Aluminiumoxid
Übergangs-Aluminiumoxid, durch Hydrolyse von Aluminiumisopropoxid, wodurch Aluminiumhydroxid erzeugt wird, und Kalzinieren des Aluminiumhydroxids hergestellt (AKP-G15 (Handelsbezeichnung) von Sumitomo Chemical Co., Ltd., sekundäre Partikelgröße etwa 4 μm).
2. Aluminiumoxid
Aluminiumhydroxidpulver wird durch Hydrolyse von Aluminiumisopropoxid hergestellt und hat eine sekundäre Partikelgröße von etwa 8 μm.
3. Halogenwasserstoffgas und Halogengas
Als Halogenwasserstoffgas wird Chlorwasserstoffgas verwendet. Als Chlorwasserstoffgas wird eine Chlorwasserstoffbombe (Reinheit 99,9%), von Tsurumi Soda Co., Ltd. geliefert, verwendet. Als Chlorgas wird eine Chlorgasbombe (Reinheit 99,4%), von Fujimoto Industries, Co., Ltd. hergestellt, verwendet.
Beispiel 1
Pulverförmiges Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 800°C erreicht hatte, wurde Chlorwasserstoffgas aus der Bombe zugeführt, wobei Stickstoffgas als Verdünnungsgas verwendet wurde. Die Konzentration von Chlorwasserstoff in der Atmosphäre des Ofens wurde geregelt, indem die Strömungsraten von Stickstoffgas und Chlorwasserstoffgas mit Durchflussmessern geregelt wurden. Die gesamte Durchflussmenge des Gases für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 1100°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und dann spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde: Die Herstellungsbedingungen in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in Tabelle 1 gezeigt, und die Messergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
1 ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des in Beispiel 1 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers, und 2 ist eine grafische Darstellung, die Partikelgrößenverteilung des in Beispiel 1 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers zeigt.
Beispiel 2
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass als zugrundeliegendes Aluminiumoxid Aluminiumhydroxid verwendet wurde, das durch Hydrolyse einer organischen Aluminiumverbindung hergestellt worden war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Partikel hatten eine Druckfestigkeit von 580 kg/mm².
Beispiel 3
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass als Übergangs-Aluminiumoxid Alaun (von WAKO JUNYAKU hergestellt) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 4
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass als Übergangs-Aluminiumoxid Aluminiumsulfat (von WAKO JUNYAKU hergestellt) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 5
Das Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und Alpha-Aluminiumoxidpulver als Impfkristall (AKP-50 (Handelsbezeichnung), von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt) (11,6 g) wurden gemischt und in ein Graphitschiffchen gefüllt. Danach wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 6
Das in Beispiel 5 erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde in einer Strahlmühle (PJM-100SP, von Nippon Pneumatic Industries Co., Ltd. hergestellt) bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm²) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Gehalt an Fe und Ca betrug 7 ppm bzw. 4 ppm.
Beispiel 7
Das Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und Alpha-Aluminiumoxidpulver (ÄKP-50) (11,6 g) als Impfkristall wurden gemischt und in ein Graphitschiffchen gefüllt. Dann wurde das Gemisch unter der gleichen Bedingung wie in Beispiel 1 30 Minuten bei 1100°C kalziniert und spontan abgekühlt, wodurch Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde in einer Strahlmühle (PJM-100SP) bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen und 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 8
Ein Gemisch aus dem pulverförmigen Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und dem Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) (11,6 g) als Impfkristall wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 400°C erreicht hatte, wurde nur Chlorwasserstoffgas aus der Bombe zugeführt. Die Konzentration von Chlorwasserstoff in der Atmosphäre im Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsrate von Chlorwasserstoff mit einem Durchflussmesser eingestellt würde. Die Strömungsmenge des Gases für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 600°C wurde diese Temperatur 90 Minuten gehalten und wurde danach spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, und mit einer Strahlmühle bei einem Luftdruck von 6 kg/cm2 und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 9
Ein Gemisch aus dem pulverförmigen Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und dem Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) (11,6 g) als Impfkristall wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 800°C erreicht hatte, wurde nur Chlorgas aus der Bombe zugeführi. Die Konzentration von Chlor in der Atmosphäre im Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsrate von Chlorgas mit einem Durchflussmesser eingestellt wurde. Die Strömungsmenge des Gases für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 1200°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und danach wurde spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, und mit einer Strahlmühle bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 10
Ein Gemisch aus dem pulverförmigen Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und dem Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) (11,6 g) als Impfkristall wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 600°C erreicht hatte, wurden Chlorgas aus der Bombe und Dampf zugeführt, wobei Stickstoffgas als verdünnendes Gas verwendet wurde. Die Konzentration von Chlor in der Atmosphäre für Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsraten von Chlorgas und Stickstoffgas mit Durchflussmessern eingestellt wurden. Die gesamte Strömungsmenge der Gase für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 800°C wurde diese Temperatur 90 Minuten gehalten und danach wurde spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde mit einer Strahlmühle bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm²) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen und 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 11
Ein Gemisch aus dem pulverförmigen Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und MgO-Pulver als form-beeinflussendes Mittel (von WAKO JUNYAKU Co., Ltd. hergestellt) (6 g) wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 800°C erreicht hatte, wurde Chlorwasserstoffgas aus der Bombe zugeführt, wobei Stickstoffgas als verdünnendes Gas verwendet wurde. Die Konzentration von Chlorwasserstoff in der Atmosphäre für den Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsraten von Chlorwasserstoffgas und Stickstoffgas mit Durchflussmessern eingestellt wurden. Die gesamte Strömungsmenge der Gase für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 1100°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und danach wurde spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 12
Ein Gemisch aus dem pulverförmigen Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g), dem Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) (6 g) als Impfkristall und MgO-Pulver (von WAKO JUNYAKU Co., Ltd. hergestellt) (11,6 g) als form-beeinflussendes Mittel wurde in ein Graphitschiffchen gefüllt und in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 800°C erreicht hatte, wurde Chlorwasserstoffgas aus der Bombe zugeführt, wobei Stickstoffgas als verdünnendes Gas verwendet wurde. Die Konzentration von Chlorwasserstoff in der Atmosphäre für den Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsraten von Chlorwasserstoffgas und Stickstoffgas mit Durchflussmessern eingestellt wurden. Die gesamte Strömungsmenge der Gase für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 1100°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und danach wurde spontan gekühlt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde mit einer Strahlmühle bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen und 30 Minuten bei 600°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen_; wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 13
Das Übergangs-Aluminiumoxid (AKP-G15) (200 g) und Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) (11,6 g) als Impfkristall wurden gemischt und in das Graphitschiffchen gefüllt. Dann wurde das Gemisch unter der gleichen Bedingung wie in Beispiel 1 30 Minuten bei 1100°C kalziniert und spontan abgekühlt, wodurch ein Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 30 Minuten bei 1000°C in Luft erhitzt, um Chlor zu entfernen, und in einer Strahlmühle (PJM-100SP) bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 14
In der gleichen Weise wie in Beispiel 13 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass das Dechlorieren bei 900°C vorgenommen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 15
In der gleichen Weise wie in Beispiel 13 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass das Dechlorieren 180 Minuten bei 1100°C durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 16
In der gleichen Weise wie in Beispiel 13 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass das Dechlorieren 60 Minuten bei 1000°C unter einem Druck von 13,3 Pa (0,1 Torr) vorgenommen wurde, der von einer Kreiskolbenpumpe (GVD-050A, von SHINKU KIKO Co., Ltd. hergestellt) erzeugt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
3 ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des in Beispiel 16 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers, und 4 ist eine grafische Darstellung der Partikelgrößenverteilung des in Beispiel 16 hergestellten Alpha-Aluminiumoxidpulvers.
Beispiel 17
In der gleichen Weise wie in Beispiel 13 wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass das Dechlorieren vorgenommen wurde, indem das Alpha-Aluminiumoxid mit Wasser gewaschen und 60 Minuten bei 250°C getrocknet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 18
Das in Beispiel 5 erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser eingeweicht, 2 Stunden in einem Autoklaven bei 180°C erhitzt und in einer Strahlmühle (PJM-100SP) bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiele 19 bis 22
In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 wurde Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, außer dass die Zusammensetzung der Gasatmosphäre, die Kalziniertemperatur und die Kalzinierzeit wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Das gleiche Aluminiumhydroxid (200 g), das in Beispiel 2 verwendet worden war, diente als zugrundeliegendes Aluminiumoxid und wurde in einem Zylinderofen mit einer Quarzmuffel in Luft kalziniert. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h erhöht. Nach dem Erreichen von 1100°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und danach spontan gekühlt. Es wurde jedoch nicht das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1, außer dass das restliche Chlor nicht entfernt wurde, wurde ein Alpha-Aluminiumoxidpulver hergestellt, das 310 ppm Chlor enthielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 23
Vor dem Entfernen des Chlors wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wiederholt, wodurch ein Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver (etwa 1 g) wurde in einen Schmelztiegel aus Aluminiumoxid gefüllt und im Vakuum kalziniert, um Chlor zu entfernen.
Der das Alpha-Aluminiumoxidpulver enthaltende Schmelztiegel wurde bei Raumtemperatur in eine elektrische Heizvorrichtung (ein Ofen mit einem Metallelement) gegeben. Nach dem Verschließen wurde die Heizvorrichtung mit einer Kreiskolbenpumpe auf etwa 13,3 Pa (0,1 Torr) evakuieri, und die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 5°C/min bis auf 200°C erhöht, wobei die Heizvorrichtung mit der Kreiskolbenpumpe evakuieri wurde. Nach dem Erreichen von 200°C wurden diese Temperatur und der Druck von 13,3 Pa (0,1 Torr) 2 Stunden gehalten. Danach wurde die Temperatur bei einer Abkühlungsrate von 20°C/min auf Raumtemperatur verringeri. Das Alpha-Aluminiumoxidpulver enthielt 3 ppm Chlor.
Die Herstellungsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
Beispiel 24
Vor dem Entfernen des Chlors wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wiederholt, wodurch ein Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde 2 Stunden in einem Autoklaven bei 180°C erhitzt, um Chlor zu entfernen, und es würde das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten. Der Chlorgehalt betrug 1 ppm.
Die Herstellungsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Das Übergangs-Aluminiumoxid wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 kalziniert, außer dass kein Chlor entfernt wurde, wodurch ein Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde. Die Partikelform und die Partikelgrößenverieilung des Alpha-Aluminiumoxidpulvers waren gut, das Alpha-Aluminiumoxidpulver enthielt jedoch 48 ppm Chlor.
Beispiel 25
Das Übergangs-Aluminiumoxid (Gamma-Aluminiumoxid, AKP-G15) (200 g), das Alpha-Aluminiumoxidpulver (AKP-50) als Impfkristall (11,6 g) und Isopropanol wurden gemischt. Danach wurde das Isopropanol verdampft.
Das Gemisch aus dem Übergangs-Aluminiumoxid und dem Impfkristall (etwa 200 g) wurde in einen Zylinderofen mit einer Quarzmuffel gefüllt. Die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 500°C/h mit einem Stickstoffgasstrom erhöht. Als die Temperatur 800°C erreicht hatte, wurde Chlorwasserstoffgas aus der Bombe zugeführi, wobei Stickstoffgas als verdünnendes Gas verwendet wurde. Die Chlorwasserstoffkonzentration in der Atmosphäre für den Ofen wurde geregelt, indem die Strömungsraten von Stickstoffgas und Chlorwasserstoffgas mit Durchflussmessern eingestellt wurden. Die gesamte Durchflussmenge der Gase für die Atmosphäre wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 20 mm/min eingestellt. Der Gesamtdruck der Gasatmosphäre war gleich dem Atmosphärendruck.
Nach dem Erreichen von 1100°C wurde diese Temperatur 30 Minuten gehalten und dann wurde spontan gekühlt.
Der Chlorgehalt im erhaltenen Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde durch Massenspektroskopie mit Glimmentladung gemessen und mit 310 ppm festgestellt.
Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver (etwa 1 g) wurde in einen Schmelztiegel aus Aluminium gefüllt und im Vakuum kalziniert, um Chlor zu entfernen. Der das Alpha-Aluminiumoxidpulver enthaltende Schmelztiegel wurde bei Raumtemperatur in eine elektrische Heizvorrichtung (ein Ofen mit einem Metallelement) gegeben. Nach dem Verschließen wurde die Heizvorrichtung mit einer Kreiskolbenpumpe auf etwa 13,3 Pa (0,1 Torr) evakuiert, und die Temperatur wurde bei einer Erwärmungsrate von 5°C/min bis auf 1000°C erhöht, wobei die Heizvorrichtung mit der Kreiskolbenpumpe evakuiert wurde. Nach dem Erreichen von 1000°C wurden diese Temperatur und der Druck von 13,3 Pa (0,1 Torr) 1 Stunde gehalten. Danach wurde die Temperatur bei einer Abkühlungsrate von 20°C/min bis auf Raumtemperatur verringert, wodurch das dechlorierte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Herstellungsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
Beispiel 26
Das Übergangs-Aluminiumoxid wurde in der gleichen Weise in Beispiel 25 kalziniert, außer dass anstelle von Chlorwasserstoffgas Chlorgas verwendet wurde. Das erhaltene Alpha-Aluminiumoxidpulver wurde in einer Strahlmühle bei einem Luftdruck von 588 kPa (6 kg/cm2) und einer Pulverbeschickungsrate von 2,4 kg/h gemahlen und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 25 erhitzt, um Chlor zu entfernen, wodurch das gewünschte Alpha-Aluminiumoxidpulver erhalten wurde.
Die Herstellungsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Die Alpha-Aluminiumoxidpartikel, die durch ein hydrothermales Verfahren hergestellt worden waren und eine Partikelgröße von 10 μm aufwiesen, hatten eine Druckfestigkeit von 13 kg/mm2.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims

Alpha-Aluminiumoxidpulver umfassend Partikel mit einem hexagonal dichtesten Kristallgitter mit einer Polyederform mit mindestens 8 Flächen, einem D/H-Verhältnis von 0,5 bis 3,0, wobei D die maximale Partikelgröße in einer Richtung parallel zur hexagonalen Kristallgitterebene und H eine Partikelgröße in einer Richtung senkrecht zur hexagonalen Kristallgitterebene ist, einem D₉₀/D₁₀-Verhältnis von 10 oder weniger, wobei D10 und D90 Partikelgrößen bei 10% bzw. 90% Akkumulierung sind, ausgehend von der kleinsten Partikelgröße, und einem Halogengehalt von 40 ppm oder weniger.
Alpha-Aluminiumoxidpulver gemäß Anspruch 1, wobei der Halogengehalt 10 ppm oder weniger ist.
Alpha-Aluminiumoxidpulver gemäß Anspruch 1, mit einer Aluminiumoxidreinheit von mindestens 99,90%.
Verfahren zur Herstellung von Alpha-Aluminiumoxidpulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte: Kalzinieren von mindestens einem Ausgangsmaterial, ausgewählt aus Übergangs-Alunniumoxid und Aluminiumoxid-Verbindungen in einer Chlor enthaltenden Atmosphäre, die Chlorwasserstoffgas, Chlorgas oder ein Gemisch von Chlorgas und Dampf umfasst und mindestens 0,1 Volumen-% von mindestens einem chlorenthaltendem Gas, ausgewählt aus Chlorwasserstoffgas und Chlorgas, umfasst und Entfernen von Chlor aus diesem kalzinierten Material.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausgangsmaterial mindestens einen Zusatzstoff, ausgewählt aus einem Impfkristall und einem form-beeinflussenden Mittel umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Konzentration des chlorenthaltenden Gases mindestens 1 Volumen-% ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das chlorenthaltende Gas durch Zuführen von mindestens einer Gasquelle, ausgewählt aus festen und flüssigen Chlorwasserstoff-Gasquellen und festen und flüssigen Chlor-Gasquellen direkt in das kalzinierende System erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei mindestens eine Gasquelle, ausgewählt aus festen und flüssigen Chlorwasserstoff-Gasquellen und festen und flüssigen Chlor-Gasquellen mit dem mindestens einen Ausgangsmaterial gemischt wird und dann das Gemisch dem kalzinierenden System zugeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Kalzinieriemperatur bei 600°C bis 1400°C liegt.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 oder 8, wobei die Chlorwasserstoff-Gasquelle Ammoniumchlorid ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Impfkristall mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus Verbindungen von Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Eisen und Nickel ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das form-beeinflussende Mittel mindestens ein Material, ausgewählt aus Magnesium, Calcium, Strontium, Yttrium, Zirkonium, Niob, Vanadium, Molybdän, Kupfer, Zink, Bor, Silizium, Lanthan, Cer, Neodym und Verbindungen davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausgangsmaterial in einem mindestens 0,1 Volumen-% von diesem Chlorwasserstoffgas enthaltenden Atmosphärengas bei einer Temperatur von 500°C bis 1400°C kalziniert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausgangsmaterial in einem mindestens 0,1 Volumen-% von diesem Chlorgas enthaltenden Atmosphärengas bei einer Temperatur von 950°C bis 1500°C kalziniert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausgangsmaterial in einem mindestens 0,1 Volumen-% von diesem Chlorgas und mindestens 0,01 Volumen-% Dampf enthaltenden Atmosphärengas bei einer Temperatur von 500°C bis 1400°C kalziniert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Chlor durch eines der folgenden Verfahren entfernt wird: a) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxidpulver in einer Atmosphäre von einem Luft- oder Stickstoffgas, das gegebenenfalls mindestens 0,1 Volumen-% von mindestens einem Gas, ausgewählt aus Dampf, Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, einem Alkohol und Ammoniak umfasst, bei einer Temperatur von 550°C bis 1400°C erhitzt wird, b) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxidpulver in einer Inertgas-Atmosphäre bei einer Temperatur von 600°C bis 1400°C erhitzt wird, c) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxidpulver unter verringertem Druck von 1 Torr oder weniger bei einer Temperatur von 400°C bis 1400°C erhitzt wird, d) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxid mit mindestens einer Flüssigkeit, ausgewählt aus Wasser, einer alkalischen Lösung und einem Alkohol gewaschen und dann getrocknet wird, e) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxid in mindestens einer Flüssigkeit, ausgewählt aus Wasser, einer alkalischen Lösung und einem Alkohol auf den Siedepunkt der Flüssigkeit erhitzt und dann getrocknet wird, und f) Verfahren, bei dem das Chlor enthaltende Alpha-Aluminiumoxid in einem Autoklaven, der mindestens eine Flüssigkeit, ausgewählt aus Wasser, einer alkalischen Lösung und einem Alkohol enthält, bei einer Temperatur von 70°C bis 200°C behandelt und getrocknet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Chlorkonzentration mindestens 5 Volumen-% ist.