JP2001270714A - Ｙａｇ微粉末の製造法 - Google Patents
Ｙａｇ微粉末の製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】１次粒子径が小さく凝集のないＹＡＧ粉末を得
る。 【構成】 イットリウムとアルミニウムの酸性塩水溶液
を０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範囲の炭酸含有塩
基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存在する条件でｐ
Ｈを７．４〜９に調整してＸ線的にはアモルファス相で
あるが炭酸イットリムとドーソナイトが３対５の割合で
混合したものに相当する組成を有する沈殿を生成せし
め、該沈殿から結晶性の炭酸イットリウムが生成する以
前にろ過した後、該沈殿を洗浄し、仮焼してイットリウ
ム−アルミニウム−ガーネット粉末とする。
る。 【構成】 イットリウムとアルミニウムの酸性塩水溶液
を０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範囲の炭酸含有塩
基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存在する条件でｐ
Ｈを７．４〜９に調整してＸ線的にはアモルファス相で
あるが炭酸イットリムとドーソナイトが３対５の割合で
混合したものに相当する組成を有する沈殿を生成せし
め、該沈殿から結晶性の炭酸イットリウムが生成する以
前にろ過した後、該沈殿を洗浄し、仮焼してイットリウ
ム−アルミニウム−ガーネット粉末とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イットリウム−ア
ルミニウム−ガーネット（以下、ＹＡＧという）焼結体
原料ばかりでなくサイアロンや窒化アルミニウム等の焼
結助剤、蛍光体原料、触媒等として有用な分散性に優れ
たＹＡＧ微粉末を製造する方法に関する。
ルミニウム−ガーネット（以下、ＹＡＧという）焼結体
原料ばかりでなくサイアロンや窒化アルミニウム等の焼
結助剤、蛍光体原料、触媒等として有用な分散性に優れ
たＹＡＧ微粉末を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＹＡＧはレーザー材料として
ばかりでなく高温材料や種々の検出素子材料などの重要
な材料として知られている。それらの材料を効率良く安
価に製造するには易焼結性ＹＡＧ粉末の調製が必要不可
欠である。また、サイアロンや窒化アルミニウム等を緻
密に焼結するには緻密化促進剤としてＹＡＧ等の分散性
の良いイットリウムの化合物が利用されている。
ばかりでなく高温材料や種々の検出素子材料などの重要
な材料として知られている。それらの材料を効率良く安
価に製造するには易焼結性ＹＡＧ粉末の調製が必要不可
欠である。また、サイアロンや窒化アルミニウム等を緻
密に焼結するには緻密化促進剤としてＹＡＧ等の分散性
の良いイットリウムの化合物が利用されている。
【０００３】ＹＡＧ焼結体の原料粉末の多くは、酸化イ
ットリウム粉末と酸化アルミニウム粉末をＹＡＧ組成に
なる割合で混合し、これを仮焼して固相反応でＹＡＧ相
の粉末とした後に、ボールミル等で粉砕する方法で製造
している。
ットリウム粉末と酸化アルミニウム粉末をＹＡＧ組成に
なる割合で混合し、これを仮焼して固相反応でＹＡＧ相
の粉末とした後に、ボールミル等で粉砕する方法で製造
している。
【０００４】また、イットリウムイオンとアルミニウム
イオンを含む酸性水溶液を水酸化ナトリウムまたはアン
モニアで中和してイットリウム化合物とアルミニウム化
合物を共沈させ、得られた共沈物を仮焼して、ＹＡＧを
合成する製造法も開発されている。この共沈法をさらに
高度化した、水酸化ナトリウムやアンモニア水の代わり
に尿素の熱分解で発生するアンモニアで共沈させ、該共
沈物を仮焼して、ＹＡＧ粉末を合成する製造法（尿素に
よる均一沈殿法：特開平２−９２８１７号公報参照）も
開発されている。さらに、イットリウムとアルミニウム
のアルコキシドを加水分解する方法も提案されている。
イオンを含む酸性水溶液を水酸化ナトリウムまたはアン
モニアで中和してイットリウム化合物とアルミニウム化
合物を共沈させ、得られた共沈物を仮焼して、ＹＡＧを
合成する製造法も開発されている。この共沈法をさらに
高度化した、水酸化ナトリウムやアンモニア水の代わり
に尿素の熱分解で発生するアンモニアで共沈させ、該共
沈物を仮焼して、ＹＡＧ粉末を合成する製造法（尿素に
よる均一沈殿法：特開平２−９２８１７号公報参照）も
開発されている。さらに、イットリウムとアルミニウム
のアルコキシドを加水分解する方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】酸化イットリウム粉末
と酸化アルミニウム粉末を仮焼して、ＹＡＧ粉末を合成
する方法では、ＹＡＧ単一相を得るために１６００℃以
上で仮焼する必要がある。このために得られた粉末の粒
径は大きく、焼結性に劣るので、ボールミル等で粉砕す
る必要があった。粉末の粉砕はボール等で粉末粒子に機
械的衝撃を与えて行うが、この衝撃でボール等から不純
物が剥離して試料に混入するという欠点があった。
と酸化アルミニウム粉末を仮焼して、ＹＡＧ粉末を合成
する方法では、ＹＡＧ単一相を得るために１６００℃以
上で仮焼する必要がある。このために得られた粉末の粒
径は大きく、焼結性に劣るので、ボールミル等で粉砕す
る必要があった。粉末の粉砕はボール等で粉末粒子に機
械的衝撃を与えて行うが、この衝撃でボール等から不純
物が剥離して試料に混入するという欠点があった。
【０００６】近年、鋼球にプラスチックを覆い、実質的
に不純物の混入がない粉砕用のボールも開発された。し
かしながら、このボールの粉砕能力は非常に小さく、粉
末粒子の粒径が１μｍ以下になるまで粉砕することはで
きず、必然的にこの方法で製造したＹＡＧ粉末の焼結性
は非常に悪いという欠点があった。
に不純物の混入がない粉砕用のボールも開発された。し
かしながら、このボールの粉砕能力は非常に小さく、粉
末粒子の粒径が１μｍ以下になるまで粉砕することはで
きず、必然的にこの方法で製造したＹＡＧ粉末の焼結性
は非常に悪いという欠点があった。
【０００７】通常の共沈法で得られる沈殿はゼリー状で
あり、該沈殿を乾燥すると非常に硬い塊となる。これを
砕いても１次粒子までほぐすことは不可能で、１次粒子
が多数集合した凝集粒子を形成している。該粉末を仮焼
してＹＡＧ粉末にしてもこの凝集は残っており、焼結性
に劣るという欠点があった。
あり、該沈殿を乾燥すると非常に硬い塊となる。これを
砕いても１次粒子までほぐすことは不可能で、１次粒子
が多数集合した凝集粒子を形成している。該粉末を仮焼
してＹＡＧ粉末にしてもこの凝集は残っており、焼結性
に劣るという欠点があった。
【０００８】上記の尿素の熱分解による共沈法で得られ
る沈殿粒子は適度の硬さのフロックを形成し、ろ過速度
が速く容易に洗浄できるという長所がある。しかしなが
ら、得られたＹＡＧ前駆体中のイットリウムとアルミニ
ウムが大きく分離しているので、ＹＡＧ単一相を得るに
は１３００℃以上で仮焼する必要があり、得られたＹＡ
Ｇは焼結性に劣るという欠点があった。
る沈殿粒子は適度の硬さのフロックを形成し、ろ過速度
が速く容易に洗浄できるという長所がある。しかしなが
ら、得られたＹＡＧ前駆体中のイットリウムとアルミニ
ウムが大きく分離しているので、ＹＡＧ単一相を得るに
は１３００℃以上で仮焼する必要があり、得られたＹＡ
Ｇは焼結性に劣るという欠点があった。
【０００９】アルコキシドの水和による製造法では、イ
ットリウムとアルミニウムが原子オーダーで混合した組
成変動が無視できるＹＡＧ前駆体を製造できるが、アル
コキシドは高価であるばかりでなく、大気中の水と容易
に反応するのでその取り扱いが困難であるという欠点が
あった。
ットリウムとアルミニウムが原子オーダーで混合した組
成変動が無視できるＹＡＧ前駆体を製造できるが、アル
コキシドは高価であるばかりでなく、大気中の水と容易
に反応するのでその取り扱いが困難であるという欠点が
あった。
【００１０】本発明は、このような問題点を解消すべく
案出されたものであり、特定条件下で合成したＸ線的に
はアモルファスであるが、組成的には炭酸イットリウム
（Ｙ 2 （ＣＯ3 ）3 ・ｎＨ2 Ｏ、ここで、ｎは水和水の
数であり、沈殿の合成条件や乾燥の程度で異なる）とド
ーソナイト（ＮＨ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 ）が３対５の
割合で混合したものに相当する組成を有する前駆体を製
造し、該前駆体を仮焼することにより、１次粒子径が小
さく凝集のないＹＡＧ粉末を得ることを目的とする。
案出されたものであり、特定条件下で合成したＸ線的に
はアモルファスであるが、組成的には炭酸イットリウム
（Ｙ 2 （ＣＯ3 ）3 ・ｎＨ2 Ｏ、ここで、ｎは水和水の
数であり、沈殿の合成条件や乾燥の程度で異なる）とド
ーソナイト（ＮＨ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 ）が３対５の
割合で混合したものに相当する組成を有する前駆体を製
造し、該前駆体を仮焼することにより、１次粒子径が小
さく凝集のないＹＡＧ粉末を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、上
記課題を解決するために、イットリウムとアルミニウム
の酸性塩水溶液を０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範
囲の炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存
在する条件でｐＨを７．４〜９に調整してＸ線的にはア
モルファス相であるが炭酸イットリムとドーソナイトが
３対５の割合で混合したものに相当する組成を有する沈
殿を生成せしめ、該沈殿から結晶性の炭酸イットリウム
が生成する以前にろ過した後、該沈殿を洗浄，仮焼して
ＹＡＧ粉末とすることを特徴とする。
記課題を解決するために、イットリウムとアルミニウム
の酸性塩水溶液を０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範
囲の炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存
在する条件でｐＨを７．４〜９に調整してＸ線的にはア
モルファス相であるが炭酸イットリムとドーソナイトが
３対５の割合で混合したものに相当する組成を有する沈
殿を生成せしめ、該沈殿から結晶性の炭酸イットリウム
が生成する以前にろ過した後、該沈殿を洗浄，仮焼して
ＹＡＧ粉末とすることを特徴とする。
【００１２】また、上記のＹＡＧ微粉末の製造法におい
て、ろ過したアモルファス状の沈殿を８００〜１３００
℃で仮焼し、一次粒子の大きさが４０〜４００ｎｍのＹ
ＡＧ粉末にすることを特徴とする。
て、ろ過したアモルファス状の沈殿を８００〜１３００
℃で仮焼し、一次粒子の大きさが４０〜４００ｎｍのＹ
ＡＧ粉末にすることを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明者等は、１次粒子が細かく凝集粒子のな
い焼結用ＹＡＧ粉末について種々調査・研究した。その
結果、特定条件化で合成したＸ線的にはアモルファスで
あるが炭酸イットリムとドーソナイトが３対５の割合で
混合したものに相当する組成を有する沈殿から得られた
ＹＡＧ粉末は焼結原料粉末や種々の添加剤粉末として好
適であることを見出した。
い焼結用ＹＡＧ粉末について種々調査・研究した。その
結果、特定条件化で合成したＸ線的にはアモルファスで
あるが炭酸イットリムとドーソナイトが３対５の割合で
混合したものに相当する組成を有する沈殿から得られた
ＹＡＧ粉末は焼結原料粉末や種々の添加剤粉末として好
適であることを見出した。
【００１４】すなわち、イットリウムとアルミニウムの
酸性塩水溶液を炭酸水素アンモニウム水溶液に滴下し
て、硫酸イオンの存在下で生成した沈殿粒子を該沈殿粒
子が結晶化する以前にろ過、洗浄し、乾燥すると、この
乾燥体は乳鉢等で軽く砕くだけで容易に微粉化できる。
これを仮焼して得た粉末は、添加物を用いることなく通
常の焼結法でＹＡＧ透明焼結体が製造できるほど焼結性
に優れている。
酸性塩水溶液を炭酸水素アンモニウム水溶液に滴下し
て、硫酸イオンの存在下で生成した沈殿粒子を該沈殿粒
子が結晶化する以前にろ過、洗浄し、乾燥すると、この
乾燥体は乳鉢等で軽く砕くだけで容易に微粉化できる。
これを仮焼して得た粉末は、添加物を用いることなく通
常の焼結法でＹＡＧ透明焼結体が製造できるほど焼結性
に優れている。
【００１５】本発明の方法で調製した前駆体は、複酸化
物の易焼結性粉末の前駆体に求められる（１）仮焼時の
大きな凝集粒子生成の原因となる微細粒子の緻密で大き
な集合が存在しないこと、（２）仮焼後に異常粒成長の
原因となる大きな組成変動がないこと等の要件を満足す
る。このため、該ＹＡＧ前駆体を仮焼することにより微
細な１次粒子が個々に分離した易焼結性のＹＡＧ粉末が
得られる。
物の易焼結性粉末の前駆体に求められる（１）仮焼時の
大きな凝集粒子生成の原因となる微細粒子の緻密で大き
な集合が存在しないこと、（２）仮焼後に異常粒成長の
原因となる大きな組成変動がないこと等の要件を満足す
る。このため、該ＹＡＧ前駆体を仮焼することにより微
細な１次粒子が個々に分離した易焼結性のＹＡＧ粉末が
得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のＹＡＧ前駆体は、イット
リウムイオンを含む酸性水溶液とアルミニウムイオンを
含む酸性水溶液をイットリウムイオンとアルミニウムイ
オンの比が３対５になるように混合し、この溶液を５０
℃以下の温度で濃度が０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌ
の炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存在
する条件でｐＨを７．４〜９に調整して沈殿させる方法
で合成する。
リウムイオンを含む酸性水溶液とアルミニウムイオンを
含む酸性水溶液をイットリウムイオンとアルミニウムイ
オンの比が３対５になるように混合し、この溶液を５０
℃以下の温度で濃度が０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌ
の炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存在
する条件でｐＨを７．４〜９に調整して沈殿させる方法
で合成する。
【００１７】本発明の原料のイットリウム酸性塩として
は、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の水溶性無機酸
塩または有機酸塩のうち、一種または２種以上が使用さ
れる。また、アルミニウムの酸性塩原料として、塩化
物、硝酸塩、アンモニウム明礬等の水溶性無機酸塩また
は有機酸塩のうち、一種または２種以上が使用される。
は、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の水溶性無機酸
塩または有機酸塩のうち、一種または２種以上が使用さ
れる。また、アルミニウムの酸性塩原料として、塩化
物、硝酸塩、アンモニウム明礬等の水溶性無機酸塩また
は有機酸塩のうち、一種または２種以上が使用される。
【００１８】本発明で使用する炭酸含有塩基性塩には、
炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が例示され
るが、本発明の特徴を発揮する炭酸含有塩基性塩であれ
ば特にその種類に限定されない。また、それらは一種ま
たは２種以上で使用される。これらの化合物の中で，炭
酸水素アンモニウムは、該化合物の水溶液中の濃度が多
少変化しても、さらには沈殿反応の進行の程度によらず
ｐＨはほぼ７．６〜８を保つので、炭酸含有塩基性塩の
中で特に好ましい。
炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が例示され
るが、本発明の特徴を発揮する炭酸含有塩基性塩であれ
ば特にその種類に限定されない。また、それらは一種ま
たは２種以上で使用される。これらの化合物の中で，炭
酸水素アンモニウムは、該化合物の水溶液中の濃度が多
少変化しても、さらには沈殿反応の進行の程度によらず
ｐＨはほぼ７．６〜８を保つので、炭酸含有塩基性塩の
中で特に好ましい。
【００１９】本発明で使用する硫酸イオンを生じさせる
化学物質として硫酸や硫酸アンモニウム、硫酸アルミニ
ウム、硫酸イットリウム、アンモニウム明礬等が例示さ
れるが、本発明の特徴を発揮する水溶液中で硫酸イオン
を発生させる化学物質であれば特にその種類に制限され
ない。また、それらは一種または２種以上で使用され
る。
化学物質として硫酸や硫酸アンモニウム、硫酸アルミニ
ウム、硫酸イットリウム、アンモニウム明礬等が例示さ
れるが、本発明の特徴を発揮する水溶液中で硫酸イオン
を発生させる化学物質であれば特にその種類に制限され
ない。また、それらは一種または２種以上で使用され
る。
【００２０】本発明では、イットリウムイオンとアルミ
ニウムイオンを含む水溶液のアルミニウムイオンの濃度
は０．０５モル／ｌ以上が好ましい。この濃度以下であ
ると沈殿物はベーマイトを含み、ろ過が非常に困難であ
ると同時に仮焼後に得られるＹＡＧ粉末は硬い凝集粒子
を含むので好ましくない。該溶液のアルミニウムイオン
濃度の上限は特に制限は無く、飽和溶液でも好ましい結
果が得られる。
ニウムイオンを含む水溶液のアルミニウムイオンの濃度
は０．０５モル／ｌ以上が好ましい。この濃度以下であ
ると沈殿物はベーマイトを含み、ろ過が非常に困難であ
ると同時に仮焼後に得られるＹＡＧ粉末は硬い凝集粒子
を含むので好ましくない。該溶液のアルミニウムイオン
濃度の上限は特に制限は無く、飽和溶液でも好ましい結
果が得られる。
【００２１】しかしながら、飽和濃度は温度によって顕
著に変化するので、飽和濃度に近い溶液を用いると、沈
殿操作中に溶液温度が低下した場合、塩が晶析してそれ
以上の作業ができなくなることもある。このことから該
溶液のアルミニウムイオン濃度は０．０１モル／ｌ〜
０．５モル／ｌが特に好ましい。一方、イットリムイオ
ン濃度はアルミニウムイオンとイットリウムイオンの濃
度比が５対３という条件から自動的に決定される。
著に変化するので、飽和濃度に近い溶液を用いると、沈
殿操作中に溶液温度が低下した場合、塩が晶析してそれ
以上の作業ができなくなることもある。このことから該
溶液のアルミニウムイオン濃度は０．０１モル／ｌ〜
０．５モル／ｌが特に好ましい。一方、イットリムイオ
ン濃度はアルミニウムイオンとイットリウムイオンの濃
度比が５対３という条件から自動的に決定される。
【００２２】本発明に使用される炭酸含有塩基性塩水溶
液の濃度は０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範囲が好
ましい。該濃度が０．１モル／ｌ以下であると沈殿反応
時の炭酸イオンの量が少なく本発明で必要なドーソナイ
トの化学組成を有する沈殿の代わりにベーマイトが沈殿
する。この沈殿はゼラチン質で乾燥すると硬い凝集粒子
を作るので好ましくない。
液の濃度は０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範囲が好
ましい。該濃度が０．１モル／ｌ以下であると沈殿反応
時の炭酸イオンの量が少なく本発明で必要なドーソナイ
トの化学組成を有する沈殿の代わりにベーマイトが沈殿
する。この沈殿はゼラチン質で乾燥すると硬い凝集粒子
を作るので好ましくない。
【００２３】一方、該濃度が２．５モル／ｌ以上になる
と炭酸イットリウムが急激に成長し、沈殿中のイットリ
ウムとアルミニウムの分離が進み、ＹＡＧ単一相となる
仮焼温度が高くなり、焼結性が低下するので好ましくな
い。
と炭酸イットリウムが急激に成長し、沈殿中のイットリ
ウムとアルミニウムの分離が進み、ＹＡＧ単一相となる
仮焼温度が高くなり、焼結性が低下するので好ましくな
い。
【００２４】本発明の前駆体は、硫酸イオンの存在する
条件でｐＨが７．４〜９の間で調製する必要がある。ｐ
Ｈが７．４以下であると、アルミニウムイオンは完全に
沈殿するが、イットリウムイオンの一部は水溶液に残
る。このため、ｐＨが７．４以下であると、沈殿中のイ
ットリウムとアルミニウムの組成はＹＡＧの組成からず
れるので好ましくない。一方、ｐＨが９よりも高いと沈
殿中に異常に大きな炭酸イットリウム粒子が生成し、前
駆体中のイットリウムとアルミニウムの分離が進み、Ｙ
ＡＧ単一相粉末を製造するための仮焼温度が高くなり、
焼結性が悪くなるので好ましくない。
条件でｐＨが７．４〜９の間で調製する必要がある。ｐ
Ｈが７．４以下であると、アルミニウムイオンは完全に
沈殿するが、イットリウムイオンの一部は水溶液に残
る。このため、ｐＨが７．４以下であると、沈殿中のイ
ットリウムとアルミニウムの組成はＹＡＧの組成からず
れるので好ましくない。一方、ｐＨが９よりも高いと沈
殿中に異常に大きな炭酸イットリウム粒子が生成し、前
駆体中のイットリウムとアルミニウムの分離が進み、Ｙ
ＡＧ単一相粉末を製造するための仮焼温度が高くなり、
焼結性が悪くなるので好ましくない。
【００２５】本発明の沈殿反応時における硫酸イオン
は、沈殿物の極めて微細な１次粒子を集合させて、約
０．０２μｍ〜１μｍのサイズの個々に分離した丸みの
ある凝集粒子を形成させる働きを有する。該沈殿物を仮
焼すると、同じ凝集粒子に属する１次粒子から生成した
ＹＡＧ粒子は互いに合体し、１個または少数個のＹＡＧ
の１次粒子になる。
は、沈殿物の極めて微細な１次粒子を集合させて、約
０．０２μｍ〜１μｍのサイズの個々に分離した丸みの
ある凝集粒子を形成させる働きを有する。該沈殿物を仮
焼すると、同じ凝集粒子に属する１次粒子から生成した
ＹＡＧ粒子は互いに合体し、１個または少数個のＹＡＧ
の１次粒子になる。
【００２６】しかしながら、この仮焼過程で別の凝集粒
子に属した１次粒子から生成したＹＡＧ粒子とは強固に
焼結することはないので、仮焼して得られるＹＡＧ粉末
は平均粒径が０．０２μｍ〜０．０６μｍの個々に分離
した粒子で構成される。
子に属した１次粒子から生成したＹＡＧ粒子とは強固に
焼結することはないので、仮焼して得られるＹＡＧ粉末
は平均粒径が０．０２μｍ〜０．０６μｍの個々に分離
した粒子で構成される。
【００２７】本発明で使用する硫酸イオンの量は、ＹＡ
Ｇに対してモル比で０．０１以上あれば効果を発揮す
る。該モル比として０．１以上が特に好ましい。しかし
ながら、該モル比として１以上になると、硫酸イオンの
使用量の割に使用効果の向上は認められない。
Ｇに対してモル比で０．０１以上あれば効果を発揮す
る。該モル比として０．１以上が特に好ましい。しかし
ながら、該モル比として１以上になると、硫酸イオンの
使用量の割に使用効果の向上は認められない。
【００２８】本発明で生成する沈殿の乾燥体は炭酸イッ
トリウムとドーソナイトが３対５の割合で混合した化学
組成を有する。該乾燥体はＸ線的にはアモルファス相で
ある。沈殿生成後に長時間熟成すると、アモルファス質
の該沈殿からまず結晶質の炭酸イットリウムが出現し、
さらに熟成を続けると結晶質のドーソナイトが認められ
るようになる。
トリウムとドーソナイトが３対５の割合で混合した化学
組成を有する。該乾燥体はＸ線的にはアモルファス相で
ある。沈殿生成後に長時間熟成すると、アモルファス質
の該沈殿からまず結晶質の炭酸イットリウムが出現し、
さらに熟成を続けると結晶質のドーソナイトが認められ
るようになる。
【００２９】結晶性の炭酸イットリウムが出現すると沈
殿物中のイットリウムとアルミニウムの分離が進み、仮
焼によりＹＡＧ単一相の粉末を製造するにはより高温で
仮焼する必要がある。その結果，仮焼して得られるＹＡ
Ｇ粉末は大きくなり焼結性が悪くなる。このため、本発
明では沈殿の熟成は１０時間以内に制限する必要があ
る。
殿物中のイットリウムとアルミニウムの分離が進み、仮
焼によりＹＡＧ単一相の粉末を製造するにはより高温で
仮焼する必要がある。その結果，仮焼して得られるＹＡ
Ｇ粉末は大きくなり焼結性が悪くなる。このため、本発
明では沈殿の熟成は１０時間以内に制限する必要があ
る。
【００３０】本発明では、イットリウムとアルミニウム
の酸性溶液を炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下し終わった
直後に、ろ過洗浄工程に入っても好ましい結果が得られ
る。特に好ましい熟成時間はＹＡＧ前駆体の生成量や沈
殿反応に使用する容器などの個々の合成条件により異な
るので，実際の合成プロセスごとに求める必要がある。
本発明における沈殿反応温度が５０℃以上であると、洗
浄操作に入る前に該前駆体から結晶質の炭酸イットリウ
ムとドーソナイトが生成・成長し、イットリウムとアル
ミニウムの分離が進むので、ＹＡＧ単一相粉末を得るに
は仮焼温度が高くなり、焼結性が低下するので好ましく
ない。該温度が５０℃以下であると、ＹＡＧ前駆体がア
モルファス状態から結晶性の炭酸イットリウムやドーソ
ナイトへ変化するまでにかなり時間があり、洗浄を十分
に行えるので好ましい。
の酸性溶液を炭酸含有塩基性塩水溶液に滴下し終わった
直後に、ろ過洗浄工程に入っても好ましい結果が得られ
る。特に好ましい熟成時間はＹＡＧ前駆体の生成量や沈
殿反応に使用する容器などの個々の合成条件により異な
るので，実際の合成プロセスごとに求める必要がある。
本発明における沈殿反応温度が５０℃以上であると、洗
浄操作に入る前に該前駆体から結晶質の炭酸イットリウ
ムとドーソナイトが生成・成長し、イットリウムとアル
ミニウムの分離が進むので、ＹＡＧ単一相粉末を得るに
は仮焼温度が高くなり、焼結性が低下するので好ましく
ない。該温度が５０℃以下であると、ＹＡＧ前駆体がア
モルファス状態から結晶性の炭酸イットリウムやドーソ
ナイトへ変化するまでにかなり時間があり、洗浄を十分
に行えるので好ましい。
【００３１】本発明の沈殿の洗浄は、沈殿反応後の水溶
液に存在する硝酸イオンやアンモニウムイオン等の不要
なイオンを除去するために行う。この除去の目的が達成
できるならば、洗浄の方法や洗浄回数などは特に制限は
ない。
液に存在する硝酸イオンやアンモニウムイオン等の不要
なイオンを除去するために行う。この除去の目的が達成
できるならば、洗浄の方法や洗浄回数などは特に制限は
ない。
【００３２】本発明の方法で製造したＹＡＧ前駆体を仮
焼すると、１次粒子が０．０１μｍ〜０．２μｍと微細
で、凝集粒子のないＹＡＧ粉末が製造できる。仮焼温度
は９００℃〜１３００℃が好ましい。仮焼温度が９００
℃よりも低いと仮焼後に得られる粉末はＹＡＧの単一相
でないので、焼結による緻密化は不均一になり焼結で気
孔を完全に取り除くことはできない。また、粒子サイズ
も小さいので、成形体作製時の粒子の成形性も悪い。他
方、１３００℃を超える高温で仮焼すると、１次粒子や
２次粒子の成長が激しく、粒度分布が広く不均一な粒子
となるので好ましくない。
焼すると、１次粒子が０．０１μｍ〜０．２μｍと微細
で、凝集粒子のないＹＡＧ粉末が製造できる。仮焼温度
は９００℃〜１３００℃が好ましい。仮焼温度が９００
℃よりも低いと仮焼後に得られる粉末はＹＡＧの単一相
でないので、焼結による緻密化は不均一になり焼結で気
孔を完全に取り除くことはできない。また、粒子サイズ
も小さいので、成形体作製時の粒子の成形性も悪い。他
方、１３００℃を超える高温で仮焼すると、１次粒子や
２次粒子の成長が激しく、粒度分布が広く不均一な粒子
となるので好ましくない。
【００３３】
【実施例】実施例１：マグネチックスターラーで炭酸水
素アンモニウム濃度が１．５モル／ｌの水溶液２００ｍ
ｌを攪拌する。この液に０．１５モル／ｌのアンモニウ
ム明礬と０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムを含む酸
性の水溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下
して沈殿を生成する。この時のｐＨは７．８であった。
素アンモニウム濃度が１．５モル／ｌの水溶液２００ｍ
ｌを攪拌する。この液に０．１５モル／ｌのアンモニウ
ム明礬と０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムを含む酸
性の水溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下
して沈殿を生成する。この時のｐＨは７．８であった。
【００３４】沈殿が生成した水溶液を滴下後３０分間攪
拌したのち、ろ過する。ろ過後の沈殿物を蒸留水に分散
し、ろ過する。この蒸留水への分散とろ過を４回繰り返
して、沈殿物を洗浄する。最終的にろ過した沈殿物は室
温の窒素ガス気流中で乾燥する。この乾燥前駆体を乳鉢
で軽くほぐす。この前駆体の一部を化学分析したりＸ線
回折法で結晶構造を調べたり、ＳＥＭ観察試料などの前
駆体の特性づけに使用する。残りの前駆体は管状電気炉
で酸素気流中で、２時間仮焼する。
拌したのち、ろ過する。ろ過後の沈殿物を蒸留水に分散
し、ろ過する。この蒸留水への分散とろ過を４回繰り返
して、沈殿物を洗浄する。最終的にろ過した沈殿物は室
温の窒素ガス気流中で乾燥する。この乾燥前駆体を乳鉢
で軽くほぐす。この前駆体の一部を化学分析したりＸ線
回折法で結晶構造を調べたり、ＳＥＭ観察試料などの前
駆体の特性づけに使用する。残りの前駆体は管状電気炉
で酸素気流中で、２時間仮焼する。
【００３５】本実施例で生成したＹＡＧ前駆体及び仮焼
ＹＡＧ粉末のＸ線回折データを図１に示す。この図でＧ
はＹＡＧのＸ線回折ピークを、ＰはＹＡｌＯ3 のＸ線回
折ピークを、また各温度は仮焼温度を示す。この図から
分かるように、前駆体からは特定の回折ピークは得られ
ないので、前駆体はアモルファスである。
ＹＡＧ粉末のＸ線回折データを図１に示す。この図でＧ
はＹＡＧのＸ線回折ピークを、ＰはＹＡｌＯ3 のＸ線回
折ピークを、また各温度は仮焼温度を示す。この図から
分かるように、前駆体からは特定の回折ピークは得られ
ないので、前駆体はアモルファスである。
【００３６】化学分析の結果、Ａｌ：Ｙ：Ｃ：ＮＨ4 の
モル比は１：０．６７：１．８９：０．９５であった。
この値は炭酸イットリウム（Ｙ2 （ＣＯ3 ）3 ）とドー
ソナイト（ＮＨ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 ）が３対５の割
合で混合したものに相当する。図２に１１００℃で仮焼
したＹＡＧ粉末のＳＥＭ写真を示す。この図から分かる
ように、１００ｎｍ〜２００ｎｍの１次粒子が個々に分
離していて、凝集が殆ど認められない。このＹＡＧ粉末
を２００ＭＰａの静水圧で成形した後に真空雰囲気、１
７００℃で１時間焼結すると焼結密度は理論密度の９
９．９％であり、透光性に優れた焼結体を製造できた．
モル比は１：０．６７：１．８９：０．９５であった。
この値は炭酸イットリウム（Ｙ2 （ＣＯ3 ）3 ）とドー
ソナイト（ＮＨ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 ）が３対５の割
合で混合したものに相当する。図２に１１００℃で仮焼
したＹＡＧ粉末のＳＥＭ写真を示す。この図から分かる
ように、１００ｎｍ〜２００ｎｍの１次粒子が個々に分
離していて、凝集が殆ど認められない。このＹＡＧ粉末
を２００ＭＰａの静水圧で成形した後に真空雰囲気、１
７００℃で１時間焼結すると焼結密度は理論密度の９
９．９％であり、透光性に優れた焼結体を製造できた．
【００３７】実施例２：マグネチックスターラーで炭酸
水素アンモニウム濃度が１．５モル／ｌの水溶液２００
ｍｌを攪拌する。この液に０．１５モル／ｌの硝酸アル
ミニウムと０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムおよび
０．００９モル／ｌの硫酸アンモニウムを含む酸性の水
溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下して沈
殿を生成する。この時のｐＨは７．８であった。生成し
た沈殿を実施例１の方法で洗浄、仮焼した。得られた仮
焼粉末の形態や焼結性はほぼ実施例１で得られた仮焼粉
末と同じであった。
水素アンモニウム濃度が１．５モル／ｌの水溶液２００
ｍｌを攪拌する。この液に０．１５モル／ｌの硝酸アル
ミニウムと０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムおよび
０．００９モル／ｌの硫酸アンモニウムを含む酸性の水
溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下して沈
殿を生成する。この時のｐＨは７．８であった。生成し
た沈殿を実施例１の方法で洗浄、仮焼した。得られた仮
焼粉末の形態や焼結性はほぼ実施例１で得られた仮焼粉
末と同じであった。
【００３８】実施例３：マグネチックスターラーで炭酸
アンモニウム濃度が０．８モル／ｌの水溶液２００ｍｌ
を攪拌する。この液に０．１５モル／ｌのアンモニウム
明礬と０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムを含む酸性
の水溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下し
て沈殿を生成する。この時のｐＨは８であった。その後
の操作は実施例１の方法で行った。得られた前駆体やＹ
ＡＧ粉末の形態は実施例１で得られたものとほぼ同じで
あった。酸素気流中、１１００℃、２時間仮焼したＹＡ
Ｇ粉末の成形体を実施例１の条件で焼結すると、実施例
１とほぼ同じ透明度の焼結体が得られた。
アンモニウム濃度が０．８モル／ｌの水溶液２００ｍｌ
を攪拌する。この液に０．１５モル／ｌのアンモニウム
明礬と０．０９モル／ｌの硝酸イットリウムを含む酸性
の水溶液の３２０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下し
て沈殿を生成する。この時のｐＨは８であった。その後
の操作は実施例１の方法で行った。得られた前駆体やＹ
ＡＧ粉末の形態は実施例１で得られたものとほぼ同じで
あった。酸素気流中、１１００℃、２時間仮焼したＹＡ
Ｇ粉末の成形体を実施例１の条件で焼結すると、実施例
１とほぼ同じ透明度の焼結体が得られた。
【００３９】比較例１：熟成を４８時間行った以外は実
施例１と同じ条件でＹＡＧ前駆体やＹＡＧ粉末を合成し
た。図３に得られた前駆体と１１００℃で仮焼した粉末
のＸ線回折データを示す。この図で、ＹやＭ、Ｐ、Ｇ、
Ｄ、ＣはそれぞれＹ2 Ｏ3 、Ｙ4 Ａｌ2Ｏ9 、ＹＡｌＯ
3 、Ｈ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 、Ｙ2 （ＣＯ3 ）3 から
のＸ線回折ピークである。また、ＹＡＧ単一相を得るに
は１１００℃以上で仮焼する必要があることが分かる。
１２００℃で仮焼したＹＡＧ粉末を用いて実施例１の方
法で焼結したところ、焼結密度は理論密度の８５％であ
り、熟成によりＹＡＧ粉末の焼結性が低下した。
施例１と同じ条件でＹＡＧ前駆体やＹＡＧ粉末を合成し
た。図３に得られた前駆体と１１００℃で仮焼した粉末
のＸ線回折データを示す。この図で、ＹやＭ、Ｐ、Ｇ、
Ｄ、ＣはそれぞれＹ2 Ｏ3 、Ｙ4 Ａｌ2Ｏ9 、ＹＡｌＯ
3 、Ｈ4 ＡｌＣＯ3 （ＯＨ）2 、Ｙ2 （ＣＯ3 ）3 から
のＸ線回折ピークである。また、ＹＡＧ単一相を得るに
は１１００℃以上で仮焼する必要があることが分かる。
１２００℃で仮焼したＹＡＧ粉末を用いて実施例１の方
法で焼結したところ、焼結密度は理論密度の８５％であ
り、熟成によりＹＡＧ粉末の焼結性が低下した。
【００４０】比較例２：マグネチックスターラーで炭酸
水素アンモニウム濃度が０．０５モル／ｌの水溶液１０
００ｍｌを攪拌する。この液にアンモニウム明礬を０．
１５モル／ｌと硝酸イットリウムを０．０９モル／ｌ含
む酸性の水溶液の８０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴
下して沈殿を生成する。この時のｐＨは７．６であっ
た。その後の処理は実施例１の方法で行った。
水素アンモニウム濃度が０．０５モル／ｌの水溶液１０
００ｍｌを攪拌する。この液にアンモニウム明礬を０．
１５モル／ｌと硝酸イットリウムを０．０９モル／ｌ含
む酸性の水溶液の８０ｍｌを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴
下して沈殿を生成する。この時のｐＨは７．６であっ
た。その後の処理は実施例１の方法で行った。
【００４１】得られた沈殿を乾燥すると硬い塊となっ
た。これを乳鉢で砕き実施例１の条件で仮焼したとこ
ろ、微細な１次粒子が硬く凝集したＹＡＧ粉末を得た。
実施例１と同じ条件で焼結したところ嵩密度は理論密度
の約９４％であった。
た。これを乳鉢で砕き実施例１の条件で仮焼したとこ
ろ、微細な１次粒子が硬く凝集したＹＡＧ粉末を得た。
実施例１と同じ条件で焼結したところ嵩密度は理論密度
の約９４％であった。
【００４２】比較例３：炭酸水素アンモニウム水溶液を
酸性水溶液に滴下する以外は実施例１と同じ条件でＹＡ
Ｇ前駆体やＹＡＧを合成した。ベーマイトと炭酸イット
リウムが混合した前駆体が得られた。仮焼後のＹＡＧ粉
末は微細な１次粒子が硬く凝集していて、実施例１の条
件で焼結したところ、焼結密度は理論密度の９２％であ
った。
酸性水溶液に滴下する以外は実施例１と同じ条件でＹＡ
Ｇ前駆体やＹＡＧを合成した。ベーマイトと炭酸イット
リウムが混合した前駆体が得られた。仮焼後のＹＡＧ粉
末は微細な１次粒子が硬く凝集していて、実施例１の条
件で焼結したところ、焼結密度は理論密度の９２％であ
った。
【図１】図１は、実施例１における前駆体および該前駆
体を仮焼した粉末のＸ線回折パターンを示すグラフであ
る。
体を仮焼した粉末のＸ線回折パターンを示すグラフであ
る。
【図２】図２は、実施例１における前駆体を１１００℃
で仮焼した粉末の図面代用ＳＥＭ写真である。
で仮焼した粉末の図面代用ＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、比較例１における４８時間熟成した前
駆体および１１００℃で２時間仮焼した粉末のＸ線回折
パターンを示すグラフである。
駆体および１１００℃で２時間仮焼した粉末のＸ線回折
パターンを示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 鐘欣 茨城県つくば市並木１丁目１番科学技術庁 無機材質研究所内 Ｆターム(参考） 4G031 AA08 AA29 GA05 4G076 AA02 AA18 AB04 AB07 AB08 AB12 BA13 BA42 CA05 CA26 CA29 CA35 DA01 DA11 DA30
Claims (2)
- 【請求項１】 イットリウムとアルミニウムの酸性塩水
溶液を０．１モル／ｌ〜２．５モル／ｌの範囲の炭酸含
有塩基性塩水溶液に滴下して硫酸イオンが存在する条件
でｐＨを７．４〜９に調整してＸ線的にはアモルファス
相であるが炭酸イットリムとドーソナイトが３対５の割
合で混合したものに相当する組成を有する沈殿を生成せ
しめ、該沈殿から結晶性の炭酸イットリウムが生成する
以前にろ過した後、該沈殿を洗浄し，仮焼してイットリ
ウム−アルミニウム−ガーネット粉末とすることを特徴
とするＹＡＧ微粉末の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、ろ過した
アモルファス状の沈殿を８００〜１３００℃で仮焼し、
一次粒子の大きさが４０〜４００ｎｍのイットリウム−
アルミニウム−ガーネット粉末にするイットリウム−ア
ルミニウム−ガーネット微粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086173A JP3906353B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Ｙａｇ微粉末の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086173A JP3906353B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Ｙａｇ微粉末の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001270714A true JP2001270714A (ja) | 2001-10-02 |
| JP3906353B2 JP3906353B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=18602386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000086173A Expired - Lifetime JP3906353B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Ｙａｇ微粉末の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3906353B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048713A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-21 | Taimei Chemicals Co Ltd | Ｙａｇ粉末の製造方法 |
| US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
| WO2013111811A1 (ja) | 2012-01-25 | 2013-08-01 | エム・テクニック株式会社 | ガーネット前駆体微粒子及びガーネット構造の微粒子の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107686350B (zh) * | 2016-08-03 | 2021-04-30 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种Ce掺杂YAG发光陶瓷的制备方法 |
-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000086173A patent/JP3906353B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048713A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-21 | Taimei Chemicals Co Ltd | Ｙａｇ粉末の製造方法 |
| US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
| WO2013111811A1 (ja) | 2012-01-25 | 2013-08-01 | エム・テクニック株式会社 | ガーネット前駆体微粒子及びガーネット構造の微粒子の製造方法 |
| KR20140125763A (ko) | 2012-01-25 | 2014-10-29 | 엠. 테크닉 가부시키가이샤 | 가넷 전구체 미립자 및 가넷 구조의 미립자의 제조 방법 |
| US9260315B2 (en) | 2012-01-25 | 2016-02-16 | M. Technique Co., Ltd. | Methods for producing garnet precursor microparticles and microparticles having garnet structure |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3906353B2 (ja) | 2007-04-18 |
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