JP2000007327A - アルミナ水和物被覆による高可塑性アルミナ粒子及びその製造方法 - Google Patents

アルミナ水和物被覆による高可塑性アルミナ粒子及びその製造方法

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JP2000007327A
JP2000007327A JP10169870A JP16987098A JP2000007327A JP 2000007327 A JP2000007327 A JP 2000007327A JP 10169870 A JP10169870 A JP 10169870A JP 16987098 A JP16987098 A JP 16987098A JP 2000007327 A JP2000007327 A JP 2000007327A
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晃 小野
Yasuo Shibazaki
靖雄 芝崎
Kiichi Oda
喜一 小田
Saburo Sano
三郎 佐野
Takumi Tomono
巧 伴野
Kenta Oguri
賢太 小栗
Hideji Kawai
秀治 川合
Yuji Nomura
祐二 野村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い可塑性を有し、特に水系での成形に
おいてバインダー等の不純物を添加せずに練土とするこ
とができるアルミナ粒子とその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 表面にアルミナ水和物層を有する高可塑
性アルミナ粒子である。その製造法は、アルミナ粒子を
アルミニウム塩水溶液中に分散させ、その液を中和する
ことによってアルミナ粒子の表面にアルミナ水和物を析
出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い可塑性を保有
するアルミナ粒子及びその製造方法に関するもので、セ
ラミックス用成形材料として好適なアルミナ粒子に関す
る。特に水系での成形においてバインダー等の不純物を
添加せずに練土とすることができ、そのため成形及び焼
成の工程を短縮することができる。
【0002】
【従来の技術】α−アルミナはセラミックス原料として
広く活用されている。そのα−アルミナの製造方法はバ
イヤー法などで製造されており、従来アルミナ原料とし
て製造されているのはα−アルミナ単相である。しか
し、粘土と比較してα−アルミナの可塑性は乏しいこと
が水田、芝崎、酒井、片桐、藤本、;粉末および粉末冶
金、35巻、7号(1988)、619頁などで指摘さ
れている。
【0003】そのためアルミナセラミックスを、押出し
成形や射出成形などの可塑成形で作る場合は、成形助剤
として有機物を添加する必要がある。しかし、有機物を
添加することにより作業性が悪化したり、焼結時には成
形助剤中の不純物や分解しきれないカーボンが影響し、
緻密なアルミナセラミックスを作ることが困難である等
の不具合が生じる。
【0004】そこで成形助剤を使用しなくても容易に可
塑成形ができる可塑性の良いアルミナ粉体が切望されて
いる。
【0005】可塑性には粒子が板状形態であることが有
利なことが知られている。しかし、板状形態を持つアル
ミナを用いても粘土と比較すると可塑性に乏しい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セラ
ミックス原料として可塑性に富むアルミナ粒子及びその
製造法を提供することにある。特には板状アルミナの可
塑性をさらに向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討し
た結果、アルミナ粒子の表面にアルミナ水和物を析出さ
せることにより表面積を増大させ、凝集力を大きくする
ことにより上記課題が解決されることを見出し本発明に
至った。
【0008】すなわち、本発明は次の(1)〜(8)で
ある。
【0009】(1)アルミナ表面にアルミナ水和物を形
成してなることを特徴とする高可塑性アルミナ粒子。
【0010】(2)アルミナ粒子の形状が六角板状であ
ることを特徴とする前記(1)記載の高可塑性アルミナ
粒子。
【0011】(3)六角板状粒子の大きさが15μm以
下、厚さが1μm以下であることを特徴とする前記
(2)記載の高可塑性アルミナ粒子。
【0012】(4)アルミナ粒子の表面をアルミナ水和
物で被覆してなる前記(1)記載の高可塑性アルミナ粒
子。
【0013】(5)アルミナ粒子をアルミニウム塩水溶
液中に混合し、これを中和することにより被覆層を得る
ことを特徴とする高可塑性アルミナ粒子の製造方法。
【0014】(6)アルミナ水和物のアルミナに対する
含有量が5〜50重量%であることを特徴とする前記
(5)記載の高可塑性アルミナ粒子の製造方法。
【0015】(7)アルミナ水和物を含むアルミナ粒子
に熱処理を施すことを特徴とする前記(6)記載の高可
塑性アルミナの製造方法。
【0016】(8)熱処理の温度が300〜700℃で
あることを特徴とする前記(7)記載の高可塑性アルミ
ナ粒子の製造方法。
【0017】本発明のアルミナ粒子は、アルミナ粒子の
表面にアルミナ水和物を被覆したものである。本発明に
おいてアルミナ粒子は球状、板状、棒状などの形状は問
わない。この中で板状α−アルミナ粒子が好ましい。用
いるアルミニウム塩は特に限定されないが、硫黄塩や硝
酸塩が好ましい。また、これらの中和法も特に限定され
ない。アルミニウム塩水溶液中にアルミナ粒子を分散さ
せたスラリーを撹拌しながら、これに適度な速度でアル
カリ水溶液を滴下し1〜50時間程度かけてpHを中性
域とし滴下を終了する。用いるアルカリ水溶液は特に限
定されないが、水酸化ナトリウムやアンモニウア水溶液
が好ましい。また、先のスラリー中に尿素を混合し、そ
の加熱加水分解により生じるアンモニアにより中和しp
Hを中性とし被覆操作を完了させることも可能である。
【0018】上記のように、アルミナ粒子の形状は特に
問わないが、その中で微細な六角板状であることにより
水で練ると可塑性が強く発現する。その粒子の大きさと
しては15μm以下で厚さが1μm以下であることが有
効である。特には大きさは2.0μm以下、厚さは0.
1μm以下であることが好ましい。
【0019】本発明の高可塑性アルミナ粒子の製造法は
以下のとおりである。
【0020】純水に可溶のアルミニウム塩(硫酸アルミ
ニウム、硝酸アルミニウム等)を溶解し、その中にアル
ミナ粒子を混合後良く撹拌しスラリーとする。このスラ
リーの撹拌下にアルカリ水溶液をゆっくり滴下しスラリ
ーのpHが7程度となったら滴下を終了する。または、
アルミナスラリー中に尿素を溶解させ、このスラリーを
撹拌しながら70〜95℃程度に加熱し尿素を加水分解
させることによりアンモニアを発生させ、これによりス
ラリーを中和させる。この方法においてもpH7を反応
の終点とし、この時点で加熱をやめ撹拌しながら放冷す
る。反応温度は70℃以下では尿素の加水分解が進まな
いためこれ以上の温度が必要であり、また、温度により
加水分解速度が調節でき、95℃以下の範囲において好
適な加水分解速度が得られる。
【0021】被覆処理後のスラリーを遠心分離により固
液分離を行い、固体分は純水を用いて良く洗浄し乾燥さ
せる。これを粉砕後100メッシュの篩にかけた後か焼
し、高可塑性アルミナ粒子を得る。このようにして得ら
れたアルミナ粒子は内部がアルミナで、その表面にアル
ミナ水和物が被覆したものとなる。
【0022】アルミナ水和物のアルミナに対する含有量
は5〜50重量%であることが好ましく、これ以下であ
ると本発明の目的である高可塑性を有するための被覆層
が得られない。
【0023】アルミニウム塩のアルカリによる中和は、
1〜70時間程度で行えるが24〜50時間程度が好適
である。これは中和速度が速いと中和により析出するア
ルミナ水和物粒子がアルミナ粒子に付着せずに単離し、
これが核となり成長することによりアルミナ粒子上に必
要な膜厚を得ることができないためである。また、加水
分解速度は遅い程良いが50時間以上では効果が変わら
ず、工業的に考えると不適である。
【0024】表面被覆後のアルミナ粒子をか焼するのは
高い表面積を得るためであり、300℃以下では表面積
の増加が少ないため不適であり、700℃以上では粒子
同士の焼結が激しいため可塑性が乏しくなり不適であ
る。
【0025】このように、本発明の高可塑性アルミナ粒
子は、その表面にのみアルミナ水和物を持つ構造が特徴
である。この処理により粒子の大きさ、形はほとんど変
わることなく、表面積が大きくなる、これにより凝集し
やすくなり可塑性が向上する。
【0026】また、本発明の方法においては硫酸根等の
わずかなイオンは不純物として混入してしまうが、中和
にアンモニアを用いるとナトリウム等の異常粒成長の原
因となるイオンは混入せず、セラミックス原料として好
ましい。
【0027】
【発明の実施の形態】
【0028】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説
明する。
【0029】アルミナ粒子としては、特開平5−171
32、特開平6−316413等に示す水熱合成による
板状α−アルミナ粒子を原料とした。
【0030】可塑性の評価は、万能試験機を用いた圧縮
試験により行った。この評価は、練土の可塑性評価法と
して知られているペッファーコーン試験と同じ傾向を示
している。また、圧縮という実際の成形法に近い操作で
評価できるためこの方法を用いた。評価法の概略を図に
示す。図1の圧縮試験から求められる変位−荷重曲線よ
り図2の変位−応力曲線を求め、この初期立ち上がりの
傾きを保形性の指標、変位−荷重曲線の後半部の積分値
を図3に示す流動性の指標(変形比0.65〜0.83
の範囲の仕事量を流動性の指標)として評価を行ってい
る。
【0031】保形性が高く、流動性が良いものが可塑性
がよいとしており、すなわち図3の傾きが緩いほど可塑
性が良いという評価である。この評価には直径33ミリ
高さ40ミリの試験片を用いている。
【0032】実施例1 純水1000gをスターラーで撹拌し、この中に中心粒
径0.6μm比表面積8m2/gの板状α−アルミナ粒
子85gと硫酸アルミニウム16水和物70gを加え良
く分散させ、これに0.01規定のアンモニウム水溶液
を1分当たり1mlの速度でpH7となるまで滴下し
た。このスラリーを固液分離し純水で洗浄することによ
り反応副生成物を除去した後、105℃で乾燥し100
メッシュの篩を通した後500℃でか焼し、高可塑性α
−アルミナ粒子を得た。可塑性の評価は上記圧縮試験に
て行った。可塑性評価結果を図4に示す。
【0033】実施例2 純水1000gをスターラーで撹拌し、この中に中心粒
径0.6μm比表面積8m2/gの板状α−アルミナ粒
子85gと硫酸アルミニウム16水和物70g、尿素1
60gを加え良く分散させ、70℃の恒温槽中でスラリ
ーpHが7となるまで反応させた。このスラリーを固液
分離し純水で洗浄することにより反応副生成物を除去し
た後、105℃で乾燥し100メッシュの篩を通した後
500℃でか焼し、高可塑性α−アルミナ粒子を得た。
可塑性評価結果を図4に示す。
【0034】実施例3 純水1000gをスターラーで撹拌し、この中に中心粒
径0.6μm比表面積8m2/gの板状α−アルミナ粒
子85gと硫酸アルミニウム16水和物20g、尿素8
0gを加え良く分散させ、70℃の恒温槽中でスラリー
pHが7となるまで反応させた。このスラリーを固液分
離し純水で洗浄することにより反応副生成物を除去した
後、105℃で乾燥し100メッシュの篩を通した後5
00℃でか焼し、高可塑性α−アルミナ粒子を得た。可
塑性評価結果を図4に示す。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、高可塑性を有するアル
ミナ質材料が得られ、緻密で密度の高い成形体を得るこ
とができる。従って、構造用部品、電子部品その他の分
野に耐熱性、電気絶縁性、機械的強度等の優れた材料と
して広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】練土の荷重と変位の関係を示すグラフ。
【図2】練土の歪みと応力との関係を示すグラフ。
【図3】練土の保形性と流動性との関係を示すグラフ。
【図4】練土の可塑性の評価の結果を示すグラフ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年8月27日(1999.8.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項】 熱処理の温度が300〜700℃である
ことを特徴とする請求項6記載の高可塑性アルミナ粒子
の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】(5)アルミナ粒子をアルミニウム塩水溶
液中に混合し、これを中和することにより被覆層を得る
ことを特徴とする高可塑性アルミナ粒子の製造方法であ
って、アルミナ水和物のアルミナに対する含有量が5〜
50重量%であることを特徴とする高可塑性アルミナ粒
子の製造方法。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】削除
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】()アルミナ水和物を含むアルミナ粒子
に熱処理を施すことを特徴とする前記()記載の高可
塑性アルミナの製造方法。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】()熱処理の温度が300〜700℃で
あることを特徴とする前記()記載の高可塑性アルミ
ナの製造方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 喜一 愛知県名古屋市千種区千代ケ丘5 コミュ ニタスS−715 (72)発明者 佐野 三郎 愛知県名古屋市千種区北千種3−2−3, 15−24 (72)発明者 伴野 巧 愛知県名古屋市北区八千代町2−109,八 千代寮103 (72)発明者 小栗 賢太 愛知県名古屋市東区砂田橋3−2,103− 1206 (72)発明者 川合 秀治 愛知県半田市瑞穂町2−3−22,イースト タウン206号室 (72)発明者 野村 祐二 愛知県名古屋市北区金城2−1−11,コー ポ若園E号 Fターム(参考) 4G030 AA36 BA18 CA03 CA04 GA07 4G076 AA02 AB08 BA15 BC02 BC07 BC08 BD01 BD02 BF05 CA08 CA26 DA18 DA30 FA02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ表面にアルミナ水和物を形成し
    てなることを特徴とする高可塑性アルミナ粒子。
  2. 【請求項2】 アルミナ粒子の形状が六角板状であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の高可塑性アルミナ粒子。
  3. 【請求項3】 六角板状粒子の大きさが15μm以下、
    厚さが1μm以下であることを特徴とする請求項2記載
    の高可塑性アルミナ粒子。
  4. 【請求項4】 アルミナ粒子の表面をアルミナ水和物で
    被覆してなる請求項1記載の高可塑性アルミナ粒子。
  5. 【請求項5】 アルミナ粒子をアルミニウム塩水溶液中
    に混合し、これを中和することにより被覆層を得ること
    を特徴とする高可塑性アルミナ粒子の製造方法。
  6. 【請求項6】 アルミナ水和物のアルミナに対する含有
    量が5〜50重量%であることを特徴とする請求項5記
    載の高可塑性アルミナ粒子の製造方法。
  7. 【請求項7】 アルミナ水和物を含むアルミナ粒子に熱
    処理を施すことを特徴とする請求項6記載の高可塑性ア
    ルミナの製造方法。
  8. 【請求項8】 熱処理の温度が300〜700℃である
    ことを特徴とする請求項7記載の高可塑性アルミナ粒子
    の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013022938A (ja) * 2011-07-26 2013-02-04 Denso Corp セラミックハニカム構造体の製造方法
JP2014105146A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Hitachi Ltd アルミナ結晶粒子分散アルミナゾルの作製方法及びこれにより得られたアルミナ結晶粒子分散アルミナゾル並びにこれを用いて作製したアルミナ被覆部材

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