JP2006199579A - Spherical alumina powder and its production method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide low-soda spherical alumina powder having excellent moisture resistance reliability, thermal conductivity, packing properties and wear resistance, and suitable as a filler, and to provide its production method. <P>SOLUTION: In the spherical alumina powder obtained by thermal-spraying alumina raw material powder into flame, so as to be spherical, the surface of the spherical alumina powder is provided with a silica coating layer using silica fine powder with the average particle diameter of <2 μm, and the content of soda in an extract extracted from the surface of the spherical alumina powder at ordinary temperature is ≤40 ppm. The production method uses the same. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化した球状アルミナ粉末およびその製造方法に関する。
具体的には、耐湿信頼性、熱伝導性、充填性、耐摩耗性に優れ、充填材として好適な低ソーダ球状アルミナ粉末およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a spherical alumina powder obtained by spraying an alumina raw material powder into a flame to form a spheroid, and a method for producing the same.
Specifically, the present invention relates to a low-soda spherical alumina powder that is excellent in moisture resistance reliability, thermal conductivity, filling property, and abrasion resistance, and suitable as a filler, and a method for producing the same.

アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化した球状アルミナ粉末は、熱伝導性、充填性に優れていることから、半導体封止材の充填材や基板等に用いられており、水酸化アルミニウムなどのアルミナ原料粉末を高温火炎中に供し溶射することで球状化する方法が一般的に知られている。
この方法によれば、流動性に優れた球状アルミナ粉末を得ることができるが、用いられるアルミナ原料粉末は、バイヤー法によって製造された水酸化アルミニウム粉末であるので、ソーダ成分が少なくとも数百ppm含まれており、それが球状アルミナ粉末からなる製品に残存して耐湿信頼性を損なうという問題があった。
Spherical alumina powder obtained by spraying alumina raw material powder into a flame to form spheroids is excellent in thermal conductivity and filling properties, so it is used for fillers and substrates for semiconductor encapsulants, and aluminum hydroxide. In general, a method of spheroidizing a raw material powder such as alumina in a high-temperature flame and spraying is known.
According to this method, a spherical alumina powder having excellent fluidity can be obtained, but since the alumina raw material powder used is an aluminum hydroxide powder produced by the Bayer method, it contains at least several hundred ppm of soda components. There is a problem that it remains in a product made of spherical alumina powder and impairs moisture resistance reliability.

この問題を解決するために、例えば特開2001-199719号公報には、アルミナ原料粉末を、高温火炎中に溶射し、球状アルミナを製造する方法において、アルミナ原料粉末中に平均粒径0.1〜2.0mmのシリカ質粉末をSiO2換算で1〜50%存在させることによってソーダ成分を20ppm以下にする製造方法が記載されている。
しかしながら、特開2001-199719号公報に記載された方法では、シリカ粒径が大きすぎるためサイクロンで分離することができないため、サイクロン等で回収された粉末に含まれる粒径が0.1〜2.0mmのシリカ粉末を、篩い・分級機等を用いて分離・除去しなければならなかった。
In order to solve this problem, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-199719, an alumina raw material powder is sprayed into a high-temperature flame to produce spherical alumina. A production method is described in which a soda component is 20 ppm or less by adding 1 to 50% of siliceous powder of 2.0 mm in terms of SiO2.
However, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-199719, since the silica particle size is too large and cannot be separated with a cyclone, the particle size contained in the powder recovered with a cyclone or the like is 0.1 to 2.0 mm. The silica powder had to be separated and removed using a sieve / classifier.

また、ソーダ成分の低減は、アルミナ原料粉末より揮発したソーダ分が、ヒュームドシリカと反応もしくは吸着により図られていたため、生産効率が低いという問題点があった。
また、表面をシリカで被覆した球状アルミナに関しては、特開昭61−266456号公報に、表面をシリカで被覆したアルミナを充填材の一部もしくは全部として使用する高熱伝導性のエポキシ樹脂成形材料が記載されている。
しかし、特開昭61−266456号公報に記載された、シリカで被覆されたアルミナは熱伝導性を向上させるものであり、本発明が課題とする耐湿信頼性を大幅に向上させるには、その条件が十分に解明されていなかった。
Further, the reduction of soda components has a problem that the production efficiency is low because the soda component volatilized from the alumina raw material powder has been achieved by reaction or adsorption with fumed silica.
Regarding spherical alumina whose surface is coated with silica, JP-A-61-266456 discloses a high thermal conductive epoxy resin molding material using alumina whose surface is coated with silica as part or all of the filler. Are listed.
However, the alumina coated with silica described in JP-A-61-266456 improves the thermal conductivity, and in order to greatly improve the moisture resistance reliability which is the subject of the present invention, The conditions were not fully elucidated.

また、無機酸化物粉体(粉体A)とそれより粒径の小さい微粉の無機酸化物粉体(粉体B)を火炎中に溶射して粉体Aの表面を改質する方法については、特開2004−262674号公報に記載されている。
しかし、特開2004−262674号公報に記載されている方法では、生成粒子が樹脂に配合された場合の粘性改善については記載されているが、本発明が課題とする生成粒子の耐湿信頼性を向上させる条件が解明されておらず、不十分であった。
特開2001-199719号公報 特開昭61−266456号公報 特開2004−262674号公報
Regarding a method for modifying the surface of the powder A by spraying an inorganic oxide powder (powder A) and a fine inorganic oxide powder (powder B) having a smaller particle diameter in a flame. JP-A-2004-262673.
However, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-262673, viscosity improvement when the produced particles are blended with the resin is described. However, the moisture resistance reliability of the produced particles, which is an object of the present invention, is described. The conditions for improvement were not clarified and were insufficient.
JP 2001-199719 A JP-A 61-266456 JP 2004-262673 A

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、耐湿信頼性、熱伝導性、充填性、耐摩耗性に優れ、充填材として好適な低ソーダ球状アルミナ粉末およびその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides a low-soda spherical alumina powder that is excellent in moisture resistance reliability, thermal conductivity, filling property, wear resistance, and suitable as a filler, and a method for producing the same. The task is to do.

本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、球状アルミナ粉末の表面にシリカコーティング層を形成して、アルミナ粉末中のソーダ成分を密封することにより、耐湿信頼性、熱伝導性、充填性、耐摩耗性に優れ、充填材として好適な低ソーダ球状アルミナ粉末およびその製造方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
(1)アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化した球状アルミナ粉末であって、 前記球状アルミナ粉末の表面に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を用いたシリカコーティング層を有し、該球状アルミナ粉末の表面から常温で抽出した抽出液中のソーダ含有率が40ppm以下であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
(2)前記シリカコーティング層の球状アルミナ粉末における表面カバー比率が0.7以上であることを特徴とする、請求項1に記載の球状アルミナ粉末。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a silica coating layer on the surface of the spherical alumina powder and seals the soda component in the alumina powder, thereby providing moisture resistance reliability and thermal conductivity. The present invention provides a low-soda spherical alumina powder excellent in fillability and wear resistance and suitable as a filler, and a method for producing the same, the gist of which is as described in the claims below. .
(1) A spherical alumina powder obtained by spraying an alumina raw material powder into a flame to form a spheroid, the surface of the spherical alumina powder having a silica coating layer using a silica fine powder having an average particle size of less than 2 μm, A spherical alumina powder characterized in that the soda content in an extract extracted from the surface of the spherical alumina powder at room temperature is 40 ppm or less.
(2) The spherical alumina powder according to claim 1, wherein a surface coverage ratio in the spherical alumina powder of the silica coating layer is 0.7 or more.

(3)アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化する球状アルミナ粉末の製造方法であって、前記アルミナ原料粉末中に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を0.5〜20重量%存在させて、火炎中で溶射することにより、前記球状アルミナ粒子の表面にシリカコーティング層を形成することを特徴とする球状アルミナ粉末の製造方法。
(4)前記アルミナ原料粉末中に存在するシリカ微粉が2.0〜20重量%であることを特徴とする請求項2に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
(5)前記シリカ微粉の比表面積が10〜400m2/gであることを特徴とする(3)または(4)に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
(6)前記シリカ微粉の比表面積が10〜25m2/gであることを特徴とする(3)または(4)に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
(7)アルミナ原料粉末とシリカ微粉を事前混合する方法として、微粉の凝集を解砕する100kcal/mol以上の剪断エネルギーを有するミキサーを用いることを特徴とする(3)乃至(6)のいずれか1項に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
(3) A method for producing a spherical alumina powder in which an alumina raw material powder is sprayed into a flame to form a spheroid, and 0.5 to 20% by weight of silica fine powder having an average particle size of less than 2 μm is present in the alumina raw material powder. Then, a silica coating layer is formed on the surface of the spherical alumina particles by thermal spraying in a flame.
(4) The method for producing spherical alumina powder according to claim 2, wherein the silica fine powder present in the alumina raw material powder is 2.0 to 20% by weight.
(5) The method for producing a spherical alumina powder according to (3) or (4), wherein the silica fine powder has a specific surface area of 10 to 400 m2 / g.
(6) The method for producing a spherical alumina powder according to (3) or (4), wherein the silica fine powder has a specific surface area of 10 to 25 m 2 / g.
(7) Any of (3) to (6), characterized in that a mixer having a shear energy of 100 kcal / mol or more that crushes agglomeration of fine powder is used as a method of premixing alumina raw material powder and silica fine powder 2. A method for producing a spherical alumina powder according to item 1.

本発明によれば、球状アルミナ粉末の表面にシリカコーティング層を形成して、アルミナ粉末中のソーダ成分を密封することにより、耐湿信頼性、熱伝導性、充填性、耐摩耗性に優れ、充填材として好適な低ソーダ球状アルミナ粉末およびその製造方法を提供することができる。
具体的には、アルミナ球状粒子表面にシリカコーティング層を形成することにより、アルミナ粒子内のソーダ成分を密封することにより、耐湿信頼性に優れた低ソーダ球状アルミナ粉末が製造できる。
また、シリカ微粉を添加していることで、サイクロンで回収した粉末を、篩い・分離する必要がないなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
According to the present invention, the silica coating layer is formed on the surface of the spherical alumina powder, and the soda component in the alumina powder is hermetically sealed, so that the moisture resistance reliability, thermal conductivity, filling property, and wear resistance are excellent. A low-soda spherical alumina powder suitable as a material and a method for producing the same can be provided.
Specifically, by forming a silica coating layer on the surface of the alumina spherical particles and sealing the soda component in the alumina particles, a low soda spherical alumina powder excellent in moisture resistance reliability can be produced.
In addition, the addition of silica fine powder provides a significant industrially useful effect, such as the need to sieve and separate the powder recovered by the cyclone.

発明を実施するための最良の形態について、図1を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明における球状アルミナ粉末の製造装置を例示する図である。
図1において、1は溶射炉、2はバーナー、3は可燃ガス供給管、4は支燃ガス供給管、5は原料供給管、6はサイクロン、7はバグフィルター、8はブロワーを示す。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for producing spherical alumina powder in the present invention.
In FIG. 1, 1 is a thermal spray furnace, 2 is a burner, 3 is a combustible gas supply pipe, 4 is a combustion gas supply pipe, 5 is a raw material supply pipe, 6 is a cyclone, 7 is a bag filter, and 8 is a blower.

図1に示すように、本発明における球状アルミナ粉末の製造装置は、溶射炉1の頂上部にバーナー2をセットし、それには可燃ガス供給管3、支燃ガス供給管4、原料供給管5が接続されており、水酸化アルミニウムなどのアルミナ原料粉末を原料供給管5から吹き込んで火炎中に溶射することによって、角張ったアルミナが球状化されて平均粒径が1〜80μmの球状アルミナを製造することができる。
溶射炉を通過した粉末は、ブロワー8で吸引され、サイクロン6並びにバグフィルター7で回収される。
サイクロン6で回収された粉末は、シリカコーティングされた球状アルミナ粉末である。
As shown in FIG. 1, the apparatus for producing spherical alumina powder according to the present invention has a burner 2 set at the top of a thermal spraying furnace 1, which includes a combustible gas supply pipe 3, a combustion support gas supply pipe 4, and a raw material supply pipe 5 Are connected, and by spraying alumina raw material powder such as aluminum hydroxide from the raw material supply pipe 5 and spraying it into the flame, angular alumina is spheroidized to produce spherical alumina having an average particle size of 1 to 80 μm can do.
The powder that has passed through the thermal spraying furnace is sucked by the blower 8 and collected by the cyclone 6 and the bag filter 7.
The powder recovered by the cyclone 6 is a silica-coated spherical alumina powder.

本発明においては、アルミナ原料粉末中に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を0.5〜20重量%、好ましくは2〜20重量%存在させて、火炎中で溶射することにより、前記球状アルミナ粒子の表面にシリカコーティング層を形成することを特徴とする。
アルミナ原料粉末にシリカ微粉を事前に混合し、それらを原料供給管より火炎中に吐出することで、溶融球状化されたアルミナ粉末並びにその表面に100〜400nm程度の膜厚でアモルファスのシリカコーティング層を形成することができる。
In the present invention, 0.5 g to 20 wt%, preferably 2 to 20 wt% of silica fine powder having an average particle diameter of less than 2 μm is present in the alumina raw material powder and sprayed in a flame to thereby form the spherical alumina. A silica coating layer is formed on the surface of the particles.
Alumina raw material powder is mixed with silica fine powder in advance and discharged into the flame from the raw material supply pipe, so that the melted spheroidized alumina powder and an amorphous silica coating layer with a film thickness of about 100 to 400 nm on its surface Can be formed.

この方法により、アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化した球状アルミナ粉末であって、 前記球状アルミナ粉末の表面に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を用いたシリカコーティング層を有し、 該球状アルミナ粉末の表面から常温で抽出した抽出液中のソーダ含有率が40ppm以下の球状アルミナ粉末を製造することができる。
また、前記シリカコーティング層の球状アルミナ粉末における表面カバー比率が0.7以上であることが好ましい。
球状アルミナ粉末の全表面の70%以上をシリカコーティング層で覆うことによって、アルミナ粉末中のソーダ成分を密封することにより、耐湿信頼性をさらに向上させることができる。
本発明において、表面カバー比率とは、球状アルミナ粉末を破砕し、破砕片を顕微鏡で観察し、球表面と認められる破砕片を詳細観察サンプルとして100個選び、これらを詳細観察した結果、コーティング層が前記球表面上に認められたサンプル数の比率とする。
A spherical alumina powder obtained by spraying an alumina raw material powder into a flame by this method, and having a silica coating layer using silica fine powder having an average particle size of less than 2 μm on the surface of the spherical alumina powder, A spherical alumina powder having a soda content of 40 ppm or less in an extract extracted at room temperature from the surface of the spherical alumina powder can be produced.
Moreover, it is preferable that the surface cover ratio in the spherical alumina powder of the silica coating layer is 0.7 or more.
By covering 70% or more of the entire surface of the spherical alumina powder with a silica coating layer, the soda component in the alumina powder can be sealed to further improve the moisture resistance reliability.
In the present invention, the surface cover ratio means that the spherical alumina powder is crushed, the crushed pieces are observed with a microscope, 100 pieces of crushed pieces recognized as the sphere surface are selected as detailed observation samples, and these are observed in detail. Is the ratio of the number of samples found on the sphere surface.

アルミナ原料粉末にシリカ微粉を混合する方法としては、V型ミキサーを用いる方法が一般的に知られるが、微粉の凝集を解砕する100kcal/mol以上の高い剪断エネルギーを有し、微粉を粗粉に付着させる高い衝撃力を有するミキサー、例えばヘンシェル型ミキサーの方がコーティング膜の均一生成にはより効果的である。このようなミキサーを用いるとアルミナ原料粉末に対するシリカ微粉の偏析が生じにくく、かつアルミナ粒の周りにシリカ微粉をまぶすように混合する。このような混合物が火炎中に溶射されるとアルミナ粒子表面へ均一にシリカが溶融付着したコーティング層を生成するために、ソーダ含有量を閉じ込める効果が増大するからである。   As a method for mixing silica fine powder with alumina raw material powder, a method using a V-type mixer is generally known, but it has a high shear energy of 100 kcal / mol or more to break up agglomeration of fine powder. A mixer having a high impact force that adheres to the substrate, such as a Henschel type mixer, is more effective for uniform formation of a coating film. When such a mixer is used, the silica fine powder is hardly segregated with respect to the alumina raw material powder, and the silica fine powder is mixed around the alumina particles. This is because, when such a mixture is sprayed into a flame, a coating layer in which silica is uniformly melted and adhered to the surface of the alumina particles is generated, so that the effect of confining the soda content is increased.

溶射中にアルミナ粒子内に内在するソーダ成分は、表面層に析出し、溶射前に比較し高いレベルとなってしまうケースが多いが、このシリカコーティング層によりソーダ成分を粒子内に密封してアルミナ粉末の表面から常温で抽出した抽出液中のソーダ含有率を40ppm以下に低減することができ、その結果、球状アルミナ粒子の耐湿信頼性を向上させることができる。
シリカ微粉の平均粒径を2μm未満とするのは、粒径が小さいシリカ粉は高温火炎中で容易に溶融し、アルミナ球状粒子表面にシリカコーティングを形成し易くすることができるうえ、火炎中に溶射することによってアルミナ球状粒子とシリカコーティング層との境界面の結合力を強固にすることができるからである。
In many cases, the soda component in the alumina particles during the thermal spraying deposits on the surface layer and becomes a higher level than before the thermal spraying. The soda content in the extract extracted from the surface of the powder at room temperature can be reduced to 40 ppm or less, and as a result, the moisture resistance reliability of the spherical alumina particles can be improved.
The average particle diameter of the silica fine powder is less than 2 μm because the silica powder with a small particle diameter can be easily melted in a high-temperature flame and can easily form a silica coating on the surface of the alumina spherical particles. This is because the bonding force at the interface between the alumina spherical particles and the silica coating layer can be strengthened by thermal spraying.

また、シリカ微粉を0.5〜20重量%存在させるのは、0.5重量%未満では、アルミナ粉末の表面に十分なシリカコーティング層を形成しない結果、ソーダ成分を密封することができないからであり、また、シリカ微粉を20重量%以下とするのは、これ以上シリカ添加量を増やしてもコーティング層によるソーダ成分の密封効果が飽和してしまうからである。
また、アルミナ原料粉末中に存在するシリカ微粉の好ましい範囲を2.0〜20重量%とするのは、シリカ微粉を2.0%以上含有させることにより、ソーダ成分の密封効果がさらに向上するからである。
また、前記シリカ微粉の比表面積は10〜400m2/gが好ましい。
Further, the silica fine powder is present in an amount of 0.5 to 20% by weight because if less than 0.5% by weight, the soda component cannot be sealed as a result of not forming a sufficient silica coating layer on the surface of the alumina powder. In addition, the reason why the silica fine powder is 20% by weight or less is that the sealing effect of the soda component by the coating layer is saturated even if the silica addition amount is further increased.
Moreover, the preferable range of the silica fine powder which exists in an alumina raw material powder shall be 2.0-20 weight% because the sealing effect of a soda component improves further by containing 2.0% or more of silica fine powder. It is.
The specific surface area of the silica fine powder is preferably 10 to 400 m2 / g.

尚、シリカ微粉の粒径が極微粉領域になると、レーザー回折散乱粒度分析法では十分な精度が得られない。そこで、添加するシリカ粉の微粉の程度を表す場合には、主に比表面積を用いることにした。
シリカ微粉の比表面積を10m2/g以上としてアルミナ粉末の比表面積との差を大きくすることによって、サイクロン6によって分離、除去することができ、サイクロン等で回収した粉末を、従来のように篩い・分級機等で分離・除去する必要がない。
If the particle size of the silica fine powder is in the extremely fine powder region, sufficient accuracy cannot be obtained by the laser diffraction scattering particle size analysis method. Therefore, when expressing the degree of silica powder to be added, the specific surface area is mainly used.
By making the specific surface area of the silica fine powder 10 m2 / g or more and increasing the difference from the specific surface area of the alumina powder, it can be separated and removed by the cyclone 6, and the powder collected by the cyclone etc. is sieved as before. There is no need to separate and remove with a classifier.

また、シリカ微粉の比表面積を400m2/g以下とすることによって、通常入手できるシリカ微粉のほとんど全てを使用することができる。
また、前記シリカ微粉の比表面積は10〜25m2/gが更に好ましい。
なぜなら、シリカ微粉の比表面積が25m2/gを越えると、粒子が極めて微粉となるので蒸発粒子が多くなりアルミナ粒子表面へのコーティングに寄与しにくくなっているからである。
なお、本発明のシリカ微粉の代わりに酸化チタンを用いることも考えられるが、酸化チタンは、長期間太陽光(基本的に紫外線)にさらされていると酸化により有機物材料の劣化がおこるため、使用場所等に制限がある。一方、シリカについては、その様な問題はないので、制限されることはない。
Moreover, by making the specific surface area of silica fine powder 400 m <2> / g or less, almost all silica fine powder that can be usually obtained can be used.
The specific surface area of the silica fine powder is more preferably 10 to 25 m2 / g.
This is because if the specific surface area of the silica fine powder exceeds 25 m2 / g, the particles become extremely fine, and the amount of evaporated particles increases, making it difficult to contribute to the coating on the alumina particle surface.
Although it is also possible to use titanium oxide instead of the silica fine powder of the present invention, titanium oxide is subject to deterioration of organic material due to oxidation when exposed to sunlight (basically ultraviolet rays) for a long time. There are restrictions on places of use. On the other hand, since silica does not have such a problem, it is not limited.

前述の図1に示す装置を用いて、球状アルミナ粉末を製造する実験を行った。
アルミナ原料粉末とシリカ粉末との事前混合はV型ミキサーを用いた。
実験については、可燃ガスとしてLPG33Nm3/Hr、支燃ガスとして酸素110Nm3/Hrの条件で、1500℃以上の高温火炎を形成した。
原料粉末の搬送ガスとして酸素55Nm3/Hrで原料粉末80Kg/Hrの速度で、火炎中に吐出した。
また、サイクロンに流入するガス(燃焼ガス含む)は、1000Nm3/Hr
以上とし、サイクロン流入ガス速度を10m/sec以上を確保した。このことにより、10m2/g以上の微粉については、サイクロンでは捕集されずに、バグフィルターで捕集されることになる。
An experiment for producing spherical alumina powder was conducted using the apparatus shown in FIG.
A V-type mixer was used for premixing the alumina raw material powder and the silica powder.
In the experiment, a high-temperature flame of 1500 ° C. or higher was formed under the conditions of LPG33Nm3 / Hr as the combustible gas and 110Nm3 / Hr as the support gas.
As a carrier gas for the raw material powder, oxygen was 55 Nm3 / Hr, and the raw material powder was discharged into the flame at a rate of 80 kg / Hr.
The gas (including combustion gas) flowing into the cyclone is 1000 Nm3 / Hr.
With the above, the cyclone inflow gas velocity was secured at 10 m / sec or more. As a result, fine powder of 10 m 2 / g or more is not collected by the cyclone but collected by the bag filter.

アルミナ原料粉末については、平均粒径21.6μm、ソーダ成分14ppmのものを使用し、添加するシリカ微粉の平均粒径は0.5μmとして表1に示す条件で配合し、事前に混合した粉末を、溶射に供した。また、前記添加するシリカ微粉の比表面積は200m2/gであった。
サイクロンで回収された粉末のソーダ成分含有率・平均粒径・比表面積を測定した結果を、表1に示す。

Figure 2006199579
The alumina raw material powder having an average particle diameter of 21.6 μm and a soda component of 14 ppm is used. The average particle diameter of the silica fine powder to be added is 0.5 μm and blended under the conditions shown in Table 1, and the powder mixed beforehand is used. And subjected to thermal spraying. The specific surface area of the silica fine powder to be added was 200 m2 / g.
Table 1 shows the results of measuring the soda component content, the average particle diameter, and the specific surface area of the powder recovered by the cyclone.
Figure 2006199579

ソーダ成分測定は、試料4gを純水40ml中に常温で容器に投入し、10秒間手攪拌の後、すばやく遠心分離機に10分間かけ、固液分離後の抽出液中のNa+を、東亜医用電子製イオンクロマトグラフで測定した。
平均粒径測定は、レーザー回折散乱式粒度分析法であるCILAS製粒度分布測定で行った。
表面カバー比率の測定は、試料約1gを瑪瑙製乳鉢に入れ、同製乳棒にて強い衝撃を加えて粉砕し、破断試料をサンプリングして日本電子製JEMー4000EX顕微鏡で破断面を観察・計測した。
また、コーティングの状況は、日本電子製JEM-4000EXで観察した。
図2は、本発明の球状アルミナ粉末の表面に形成されたシリカコーティング層を示す制限視野電子回折像を示す図である。
図2に示すように、結晶質層からなる球状アルミナ粉末の表面に、非晶質(アモルファス)のシリカコーティング層が形成されている。
For the soda component measurement, 4 g of sample was put into a container at 40 ° C. in pure water at room temperature, manually stirred for 10 seconds, and then quickly applied to a centrifuge for 10 minutes, and Na + in the extract after solid-liquid separation was changed to Toa. It was measured with a medical electronic ion chromatograph.
The average particle size was measured by CILAS particle size distribution measurement, which is a laser diffraction / scattering particle size analysis method.
The surface cover ratio is measured by putting about 1 g of the sample into a smoked mortar, pulverizing it with a strong impact using the same pestle, sampling the broken sample, and observing and measuring the fractured surface with a JEOL JEM-4000EX microscope. did.
The coating condition was observed with JEOL JEM-4000EX.
FIG. 2 is a diagram showing a limited-field electron diffraction image showing a silica coating layer formed on the surface of the spherical alumina powder of the present invention.
As shown in FIG. 2, an amorphous silica coating layer is formed on the surface of a spherical alumina powder made of a crystalline layer.

表1に示すように、シリカ微粉添加量の増大に伴い、ソーダ成分含有量が低下していることが確認され、本発明の効果が確認できた。
すなわち、実験No.3〜No.10のように、シリカ微粉を本発明の範囲である0.5重量%以上添加することによってソーダ成分含有率を40ppm以下にすることができ、2重量%以上の添加でソーダ成分含有率を10ppm以下にすることができ、その効果は、顕著となっている。
また、アルミナ粉末の比表面積値がシリカ微粉添加後も大きくなっていないことより、添加したシリカが効率よくアルミナ粒子表面にコーティングされていることが分かる。
また、シリカコーティング層の球状アルミナ粉末における表面カバー比率が0.7以上とすることにより、ソーダ成分含有率を40ppm以下に低減することができることが判明した。
<比較例>
As shown in Table 1, it was confirmed that the content of soda component was reduced with the increase in the amount of silica fine powder added, and the effect of the present invention was confirmed.
That is, Experiment No. 3-No. As shown in FIG. 10, by adding 0.5% by weight or more of silica fine powder, which is within the scope of the present invention, the soda component content can be made 40 ppm or less, and by adding 2% by weight or more, the soda component content is 10 ppm. The effects can be noticeable.
Moreover, since the specific surface area value of alumina powder does not become large after silica fine powder addition, it turns out that the added silica is efficiently coated on the surface of alumina particles.
It has also been found that the soda component content can be reduced to 40 ppm or less by setting the surface cover ratio in the spherical alumina powder of the silica coating layer to 0.7 or more.
<Comparative example>

前述の実施例と同様の装置を用い、同様のガス・粉給条件で実験を行った。
同様のアルミナ原料粉末用い、添加するシリカ粗粉については、粒径83.0
μm、32μm以下粒子が0.0%を使用し、表2に示す条件で配合し、事前に混合した粉末を溶射に供した。このシリカ粗粉の比表面積は0.2m2/gであった。
サイクロンで回収された粉末を32μmで篩分け、その篩下粉末のソーダ成分・平均粒径・比表面積を測定した結果を、表2に示す。

Figure 2006199579
The experiment was performed using the same apparatus as in the above-described embodiment under the same gas and powder supply conditions.
The same alumina raw material powder is used.
Using 0.0% of particles having a size of μm and 32 μm or less, blended under the conditions shown in Table 2, and pre-mixed powder was subjected to thermal spraying. The specific surface area of this silica coarse powder was 0.2 m2 / g.
Table 2 shows the results obtained by sieving the powder collected by the cyclone at 32 μm and measuring the soda component, average particle diameter, and specific surface area of the powder under the sieve.
Figure 2006199579

表2に示すように、シリカ粗粉の添加量の増大に伴い、ソーダ成分含有量が減少していることがわかるが、事前に32μmで篩分けして粗粒のシリカを分離しなければならなかった。
また、シリカ粗粉を30.0%以上添加しなければソーダ成分含有量が、10ppm以下となっていない。
As shown in Table 2, it can be seen that as the amount of silica coarse powder increases, soda component content decreases, but it is necessary to separate coarse silica by sieving in advance at 32 μm. There wasn't.
In addition, the content of soda component is not less than 10 ppm unless 30.0% or more of silica coarse powder is added.

原料の事前混合方法と実験装置は実施例1と同様である。尚、混合するシリカ微粉は予め微粉程度がいくつかの水準のものを調整し準備した。
シリカ微粉の比表面積の値によって、ソーダ成分含有量がどの程度影響されるかを調べた結果を前記比較例とともに表3から表5に示す。
表3はシリカ粉添加率が0.5%の場合である。実験NO18はシリカ粗粉を添加した比較例であり、実験NO3および実験NO14〜17はシリカ微粉を添加した発明例である。
表4はシリカ粉添加率が2.0%の場合である。実験NO23はシリカ粗粉を添加した比較例であり、実験NO5および実験NO19〜22はシリカ微粉を添加した発明例である。
表5はシリカ粉添加率が5.0%の場合である。実験NO28はシリカ粗粉を添加した比較例であり、実験NO7および実験NO24〜27はシリカ微粉を添加した発明例である。

Figure 2006199579
Figure 2006199579
Figure 2006199579
The raw material premixing method and the experimental apparatus are the same as in Example 1. The silica fine powder to be mixed was prepared by adjusting the fine powder in several levels in advance.
Tables 3 to 5 show the results of examining how much the soda component content is affected by the value of the specific surface area of the silica fine powder together with the comparative example.
Table 3 shows the case where the silica powder addition rate is 0.5%. Experiment NO18 is a comparative example to which silica coarse powder is added, and experiment NO3 and experiments NO14 to 17 are invention examples to which silica fine powder is added.
Table 4 shows the case where the silica powder addition rate is 2.0%. Experiment NO23 is a comparative example to which silica coarse powder is added, and Experiment NO5 and Experiment NO19 to 22 are invention examples to which silica fine powder is added.
Table 5 shows the case where the silica powder addition rate is 5.0%. Experiment NO28 is a comparative example to which silica coarse powder is added, and experiment NO7 and experiments NO24 to 27 are invention examples to which silica fine powder is added.
Figure 2006199579
Figure 2006199579
Figure 2006199579

上記表3〜表5において、シリカ微粉を添加した発明例のソーダ成分含有率はすべてシリカ粗粉を添加した比較例のソーダ成分含有率を下回っている。
また、シリカ微粉比表面積が30m2/g以上になると、10〜25m2/gの範囲に比べて、ソーダ成分含有率が高くなっている。この原因としては、シリカ微粉の比表面積が大き過ぎることによってアルミナ表面へのコーティングに寄与しづらくなっていることが考えられる。
In the said Table 3-Table 5, all the soda component content rates of the invention example which added the silica fine powder are less than the soda component content rate of the comparative example which added the silica coarse powder.
Moreover, when the silica fine powder specific surface area is 30 m2 / g or more, the soda component content is higher than the range of 10 to 25 m2 / g. As a cause of this, it is considered that it is difficult to contribute to the coating on the alumina surface because the specific surface area of the silica fine powder is too large.

原料の事前混合方法はヘンシェル型ミキサーを用いた他は実験装置は実施例1と同様である。これらの実験結果を表6の実験NO29〜31および表7の実験NO32〜34に示す。
表6は比表面積200m2/gのシリカ微粉を添加した結果を、V型ミキサーによる混合の場合と比較したものであるが、ソーダ成分含有率はヘンシェルミキサーを用いた場合の方が低い。
表7はシリカ微粉添加率5.0%の場合の結果を、V型ミキサーによる混合の場合と比較したものであるが、この場合もソーダ成分含有率はヘンシェルミキサーを用いた場合の方が低い結果が得られている。

Figure 2006199579
Figure 2006199579
The experimental apparatus is the same as that of Example 1 except that a Henschel type mixer was used for the raw material premixing method. The results of these experiments are shown in Experiments NO29-31 in Table 6 and Experiments NO32-34 in Table 7.
Table 6 shows the result of adding silica fine powder having a specific surface area of 200 m 2 / g compared with the case of mixing with a V-type mixer, but the soda component content is lower when a Henschel mixer is used.
Table 7 compares the results when the silica fine powder addition rate is 5.0% with the case of mixing with the V-type mixer, but in this case as well, the soda component content is lower when the Henschel mixer is used. The result is obtained.
Figure 2006199579
Figure 2006199579

本発明における球状アルミナ粉末の製造装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing apparatus of the spherical alumina powder in this invention. 本発明の球状アルミナ粉末の表面に形成されたシリカコーティング層を示す制限視野電子回折像を示す図である。It is a figure which shows the restricted visual field electron diffraction image which shows the silica coating layer formed in the surface of the spherical alumina powder of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶射炉
2 バーナー
3 可燃ガス供給管
4 支燃ガス供給管
5 原料供給管
6 サイクロン
7 バグフィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal spray furnace 2 Burner 3 Combustible gas supply pipe 4 Combustion gas supply pipe 5 Raw material supply pipe 6 Cyclone 7 Bag filter

Claims (7)

アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化した球状アルミナ粉末であって、
前記球状アルミナ粉末の表面に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を用いたシリカコーティング層を有し、
該球状アルミナ粉末の表面から常温で抽出した抽出液中のソーダ含有率が40ppm以下であることを特徴とする球状アルミナ粉末。
A spherical alumina powder obtained by spraying alumina raw material powder into a flame and spheroidizing,
On the surface of the spherical alumina powder, there is a silica coating layer using silica fine powder having an average particle size of less than 2 μm,
A spherical alumina powder characterized in that a soda content in an extract extracted at room temperature from the surface of the spherical alumina powder is 40 ppm or less.
前記シリカコーティング層の球状アルミナ粉末における表面カバー比率が0.7以上であることを特徴とする、請求項1に記載の球状アルミナ粉末。   2. The spherical alumina powder according to claim 1, wherein a surface cover ratio of the spherical alumina powder of the silica coating layer is 0.7 or more. アルミナ原料粉末を火炎中に溶射して球状化する球状アルミナ粉末の製造方法であって、
前記アルミナ原料粉末中に、平均粒径2μm未満のシリカ微粉を0.5〜20重量%存在させて、火炎中で溶射することにより、前記球状アルミナ粒子の表面にシリカコーティング層を形成することを特徴とする球状アルミナ粉末の製造方法。
A method for producing a spherical alumina powder in which an alumina raw material powder is sprayed into a flame and spheroidized,
A silica coating layer is formed on the surface of the spherical alumina particles by spraying 0.5 to 20% by weight of silica fine powder having an average particle size of less than 2 μm in the alumina raw material powder and spraying in a flame. A method for producing a spherical alumina powder.
前記アルミナ原料粉末中に存在するシリカ微粉が2.0〜20重量%であることを特徴とする請求項2に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。 3. The method for producing a spherical alumina powder according to claim 2, wherein the silica fine powder present in the alumina raw material powder is 2.0 to 20% by weight. 前記シリカ微粉の比表面積が10〜400m2/gであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。   The method for producing spherical alumina powder according to claim 3 or 4, wherein the silica fine powder has a specific surface area of 10 to 400 m2 / g. 前記シリカ微粉の比表面積が10〜25m2/gであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。   The method for producing a spherical alumina powder according to claim 3 or 4, wherein the silica fine powder has a specific surface area of 10 to 25 m2 / g. アルミナ原料粉末とシリカ微粉を事前混合する方法として、微粉の凝集を解砕する100kcal/mol以上の剪断エネルギーを有するミキサーを用いることを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の球状アルミナ粉末の製造方法。
The method according to any one of claims 3 to 6, wherein a mixer having a shear energy of 100 kcal / mol or more for crushing agglomeration of the fine powder is used as a method of premixing the alumina raw material powder and the silica fine powder. The manufacturing method of spherical alumina powder of description.
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