JP2007015898A - Method for manufacturing zirconium oxide powder and zirconium oxide powder - Google Patents

Method for manufacturing zirconium oxide powder and zirconium oxide powder Download PDF

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智晴 伊藤
Toshiya Ikesumi
俊哉 池住
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a zirconium oxide powder being excellent in formability, sinterability and characteristics of a sintered compact and to provide the zirconium oxide powder. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the zirconium oxide powder involves a step to obtain a zirconium compound aqueous solution by dissolving a water-soluble zirconium compound in water, a neutralization step to form zirconium hydroxide by adding an alkali to the zirconium compound aqueous solution, a washing step to wash the resultant zirconium hydroxide and a step to obtain a zirconium oxide powder by pulverizing zirconium oxide after drying and calcining the washed zirconium hydroxide, and is characterized in that in the washing step, a carboxylic acid solution, an ammonia solution or a carboxylic acid ammonium salt solution is used as a washing liquid. The zirconium oxide powder manufactured by the method is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化ジルコニウム粉末の製造方法及び酸化ジルコニウム粉末に関する。   The present invention relates to a method for producing zirconium oxide powder and zirconium oxide powder.

酸化ジルコニウムは、蒸着材タブレット、構造用セラミックス、固体電解質燃料電池部材、電子セラミックスの原料等として幅広く用いられている。かかる酸化ジルコニウムは、必要により他の原料と混合された後に造粒される。この造粒酸化ジルコニウム粉末は、一般的に成形、焼結、仕上げ加工の各工程を経て最終製品へと導かれる。最終製品の特性は、焼結体の微細構造に支配され、焼結工程で起こり得る焼結体の空孔、割れ等の欠陥を取り除くことが重要である。焼結工程での欠陥の大部分は、成形工程で形成される欠陥と不純物による異常粒成長に起因するため、成形工程での構造欠陥の防止と高純度化が重要となる。   Zirconium oxide is widely used as an evaporation material tablet, structural ceramics, a solid electrolyte fuel cell member, a raw material for electronic ceramics, and the like. Such zirconium oxide is granulated after being mixed with other raw materials if necessary. This granulated zirconium oxide powder is generally led to a final product through the steps of molding, sintering and finishing. The properties of the final product are governed by the microstructure of the sintered body, and it is important to remove defects such as voids and cracks of the sintered body that may occur in the sintering process. Since most of the defects in the sintering process are caused by defects formed in the molding process and abnormal grain growth due to impurities, prevention of structural defects and high purity in the molding process are important.

例えば、特許文献1及び特許文献2は、酸化ジルコニウム粉末をスラリー化した時の電気伝導度を低くする(特許文献1では500μS/cm以下、特許文献2では300μS/cm以下)ことにより、余分なイオンを取り除いてスラリー内の粉末を弱く凝集した状態にし、成形性、焼結体特性に優れた造粒粉体を製造する方法を提案している。また、特許文献3は、ジルコニウム塩水溶液を加水分解した後に、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等のアルカリ水溶液でpHを11以上に調整して水和ジルコニアスラリーを得、ついで固液分離工程で水和ジルコニアスラリー中の陰イオンを大部分除去した後に乾燥、仮焼を行うことにより、成形性、焼結体特性にすぐれた酸化ジルコニウム粉末の製造方法を提案している。
特開2001−89145 特開2003−192452 特開平6−171942
For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 are extraneous by reducing the electrical conductivity when the zirconium oxide powder is slurried (500 μS / cm or less in Patent Document 1 and 300 μS / cm or less in Patent Document 2). A method has been proposed in which ions are removed to make the powder in the slurry weakly agglomerated to produce a granulated powder excellent in formability and sintered body characteristics. In Patent Document 3, after hydrolyzing a zirconium salt aqueous solution, the pH is adjusted to 11 or more with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide to obtain a hydrated zirconia slurry, and then water in a solid-liquid separation step. We have proposed a method for producing zirconium oxide powder with excellent formability and sintered body characteristics by removing most of the anions in the zirconia slurry and then drying and calcining.
JP 2001-89145 A JP2003-192452 JP-A-6-171942

しかしながら、特許文献1では、原料に元来含まれている不純物、及び酸化ジルコニウムを製造する過程で添加されるイオンを水洗では完全に取り除くことが出来ない傾向にある。特許文献2の製造方法では、純度の高い原料を必要とし経済的に有利ではなく、また酸化ジルコニウムを製造する過程で添加されるイオンを水洗で完全に取り除くことは難しい。また、特許文献3の製造方法では、陰イオンの低減は図られるものの、Na、Kなど液相焼結を誘発する陽イオンが、固液分離の工程における温水洗浄で完全に取り除かれない傾向にある。これら残留イオンは、液相焼結、不均一焼結を誘発し、その結果、偏析、反り、ゆがみの原因となるため、最終的な焼結体として均一なものを得ることが難しい。 However, in Patent Document 1, there is a tendency that impurities originally contained in the raw material and ions added in the process of producing zirconium oxide cannot be completely removed by washing with water. The production method of Patent Document 2 requires a high-purity raw material and is not economically advantageous, and it is difficult to completely remove ions added in the process of producing zirconium oxide with water. In addition, in the production method of Patent Document 3, although anions are reduced, cations that induce liquid phase sintering such as Na + and K + are not completely removed by washing with hot water in the solid-liquid separation process. There is a tendency. These residual ions induce liquid phase sintering and non-uniform sintering, and as a result, cause segregation, warpage, and distortion, so that it is difficult to obtain a uniform sintered body.

従って、本発明は、造粒時のイオン溶出が少なく、成形性、焼結性及び焼結体特性に優れた焼結体を与える酸化ジルコニウム粉末の製造方法、及びかかる酸化ジルコニウム粉末を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a method for producing a zirconium oxide powder that gives a sintered body with less ion elution during granulation and excellent moldability, sinterability and sintered body characteristics, and such zirconium oxide powder. With the goal.

本発明は、水溶性ジルコニウム化合物を水に溶解してジルコニウム化合物水溶液を得る工程と、該ジルコニウム化合物水溶液にアルカリを添加して水酸化ジルコニウムを生成させる中和工程と、該水酸化ジルコニウムを洗浄する洗浄工程と、該洗浄後の水酸化ジルコニウムを乾燥後仮焼して酸化ジルコニウムとした後粉砕して酸化ジルコニウム粉末を得る工程を含む酸化ジルコニウム粉末の製造方法において、前記洗浄工程において、洗浄液としてカルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液を使用することを特徴とする酸化ジルコニウム粉末の製造方法を提供する。   The present invention includes a step of dissolving a water-soluble zirconium compound in water to obtain an aqueous zirconium compound solution, a neutralizing step of adding an alkali to the aqueous zirconium compound solution to form zirconium hydroxide, and washing the zirconium hydroxide. In the method for producing a zirconium oxide powder comprising a washing step and a step of drying and calcining the zirconium hydroxide after washing to obtain zirconium oxide and then pulverizing to obtain a zirconium oxide powder, Provided is a method for producing a zirconium oxide powder, characterized by using an acid solution, an ammonia solution, or a carboxylic acid ammonium salt solution.

また、本発明によると、本発明の製造方法により製造された酸化ジルコニウム粉末であって、純水で15重量%スラリーとしたとき、50μS/cm以下の電気伝導度を示し、5〜7の範囲のpH値を示す酸化ジルコニウム粉末が提供される。   Further, according to the present invention, when the zirconium oxide powder is produced by the production method of the present invention and made into a 15 wt% slurry with pure water, it exhibits an electric conductivity of 50 μS / cm or less, and ranges from 5 to 7 Zirconium oxide powder exhibiting a pH value of is provided.

さらに、本発明によると、本発明の製造方法により製造された酸化ジルコニウム粉末であって、純水で15重量%スラリーとしたとき、5〜7の範囲のpH値を示すことを特徴とする酸化ジルコニウム粉末が提供される。   Furthermore, according to the present invention, the oxidation oxide characterized in that it is a zirconium oxide powder produced by the production method of the present invention, and exhibits a pH value in the range of 5 to 7 when made into a 15 wt% slurry with pure water. Zirconium powder is provided.

本発明によれば、成形性、焼結性、及び焼結体特性に優れた酸化ジルコニウム粉末が得られる。本発明による酸化ジルコニウム粉末は、造粒時のイオン溶出が少ないため、焼結後の製品不良率の低減に寄与する。   According to the present invention, a zirconium oxide powder excellent in formability, sinterability, and sintered body characteristics can be obtained. Since the zirconium oxide powder according to the present invention has little ion elution during granulation, it contributes to a reduction in the product defect rate after sintering.

以下、本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明による酸化ジルコニウム粉末の製造方法は、ジルコニウム化合物水溶液を調製する工程と、ジルコニウム化合物水溶液にアルカリを添加して水酸化ジルコニウムを生成させる中和工程と、水酸化ジルコニウムを洗浄する洗浄工程と、洗浄後の水酸化ジルコニウムを乾燥後仮焼して酸化ジルコニウムとした後粉砕して酸化ジルコニウム粉末を得る工程を含む。   The method for producing a zirconium oxide powder according to the present invention comprises a step of preparing an aqueous zirconium compound solution, a neutralizing step of adding an alkali to the aqueous zirconium compound solution to produce zirconium hydroxide, a washing step of washing the zirconium hydroxide, The process includes a step of drying and pre-calcining the zirconium hydroxide after washing to obtain zirconium oxide and then pulverizing to obtain zirconium oxide powder.

酸化ジルコニウム(ZrO)を製造するための主な方法として、加水分解法、中和沈殿法がある。その基本的な工程はすでに公知であり、いずれの方法も水酸化ジルコニウムを経由するため本発明に適用できる。 As a main method for producing zirconium oxide (ZrO 2 ), there are a hydrolysis method and a neutralization precipitation method. The basic process is already known, and any method can be applied to the present invention through zirconium hydroxide.

出発原料の水溶性ジルコニウム化合物としては、アルカリを用いた中和によって水酸化ジルコニウムを生成し得るものを広く利用することが出来る。なかでも、オキシ塩化ジルコニウムは比較的安価であり、また排水利用上の問題を生ずることが少ないので、本発明の出発物質として好適に利用できる。以下、出発物質としてオキシ塩化ジルコニウムを用いる中和沈殿法として一般的な、塩基性硫酸ジルコニウム(Zr(OH)(4−2x)(SO・nHO(但し0<x<2))を経由する酸化ジルコニウム粉末を製造する工程を具体的に説明する。なお、本明細書中において「水酸化ジルコニウム」とは、水和ジルコニア、結晶性水和ジルコニア、非結晶性水和ジルコニアなどと称されるものを言う。 As the water-soluble zirconium compound as a starting material, those capable of generating zirconium hydroxide by neutralization with an alkali can be widely used. Among these, zirconium oxychloride is relatively inexpensive and rarely causes problems in the use of wastewater, so that it can be suitably used as the starting material of the present invention. Hereinafter, basic zirconium sulfate (Zr (OH) (4-2x) (SO 4 ) x · nH 2 O (where 0 <x <2), which is general as a neutralization precipitation method using zirconium oxychloride as a starting material) ) Will be described in detail. In the present specification, “zirconium hydroxide” refers to what is referred to as hydrated zirconia, crystalline hydrated zirconia, amorphous hydrated zirconia, and the like.

先ずオキシ塩化ジルコニウムを水に溶解させてその水溶液を調製する。オキシ塩化ジルコニウム水溶液の濃度は、生成効率、及び次工程で生成される塩基性硫酸ジルコニウムのスラリー粘度を考慮すると、ZrOに換算して約10〜約500g/リットル、好ましくは該換算値で約20〜約250g/リットルの範囲とすることが望ましい。 First, zirconium oxychloride is dissolved in water to prepare an aqueous solution thereof. The concentration of the zirconium oxychloride aqueous solution is about 10 to about 500 g / liter in terms of ZrO 2 in consideration of the production efficiency and the slurry viscosity of basic zirconium sulfate produced in the next step, preferably about the converted value. A range of 20 to about 250 g / liter is desirable.

ついで、オキシ塩化ジルコニウム水溶液に、硫酸イオンを含む物質を添加する。硫酸イオンを含む物質は固体、液体のいずれでもよく、硫酸イオンが水溶液中に安定に存在するものであれば特に制限されない。代表的には、硫酸、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどを用いることができる。   Next, a substance containing sulfate ions is added to the zirconium oxychloride aqueous solution. The substance containing sulfate ions may be either solid or liquid, and is not particularly limited as long as the sulfate ions are stably present in the aqueous solution. Typically, sulfuric acid, ammonium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, or the like can be used.

これら硫酸イオン含有物質は、水溶液の形でオキシ塩化ジルコニウム水溶液に加えることができる。硫酸イオン含有物質の添加量は、塩基性硫酸ジルコニウムが生成するのに十分な量である。具体的には、ジルコニウム1モルに対し硫酸イオンとして0.3モル以上、好ましくは0.4モル以上とすることが望ましい。なお、硫酸イオン含有物質の添加量を化学量論的に過剰とすることは、経済的な観点から避けるほうが好ましい。   These sulfate ion-containing materials can be added to the zirconium oxychloride aqueous solution in the form of an aqueous solution. The amount of sulfate ion-containing material added is sufficient to produce basic zirconium sulfate. Specifically, it is desirable that the amount of sulfate ions be 0.3 mol or more, preferably 0.4 mol or more, per 1 mol of zirconium. In addition, it is more preferable to avoid making the addition amount of a sulfate ion containing substance stoichiometrically excessive from an economical viewpoint.

このように硫酸イオン含有物質を添加したオキシ塩化ジルコニウム水溶液を加温して、塩基性硫酸ジルコニウムを生成させる。加温温度は50℃以上とすることが好ましい。温度が50℃未満であると、塩基性硫酸ジルコニウムの生成速度が小さく、工業的に不利となるからである。なお、塩基性硫酸ジルコニウムは、ジルコニウムイオンと硫酸イオンの存在下で50℃以上に加温されていれば十分に早く生成するので、加温手段については特に制限は無い。また、オキシ塩化ジルコニウム溶液、硫酸イオン含有物質溶液をそれぞれ加温した後に混合するなど適宜の手段を採ることもできる。   Thus, the zirconium zirconium oxychloride aqueous solution to which the sulfate ion-containing substance is added is heated to produce basic zirconium sulfate. The heating temperature is preferably 50 ° C. or higher. This is because when the temperature is lower than 50 ° C., the production rate of basic zirconium sulfate is small, which is industrially disadvantageous. The basic zirconium sulfate is generated sufficiently quickly if it is heated to 50 ° C. or higher in the presence of zirconium ions and sulfate ions, and there is no particular limitation on the heating means. Also, appropriate measures such as mixing after heating each of the zirconium oxychloride solution and the sulfate ion-containing substance solution can be employed.

次に、中和工程において、アルカリを添加することにより、水酸化ジルコニウムスラリーを得ることが出来る。塩基性硫酸ジルコニウムは、pH7以上でその大部分の硫酸イオンが置換され水酸化ジルコニウムになるので、中和操作はpHを7以上にするように行えばよい。アルカリとしては、工業的に通常使用されるアルカリ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水などを使用できる。中和による硫酸イオンの水酸基イオンへの置換を完全に行うために、攪拌羽による攪拌やポンプによる循環など、工業的通常に行われる攪拌操作をあわせて行うことが好ましい。   Next, a zirconium hydroxide slurry can be obtained by adding an alkali in the neutralization step. Basic zirconium sulfate has a pH of 7 or higher, and most of its sulfate ions are substituted to form zirconium hydroxide. Therefore, the neutralization operation may be carried out so that the pH is 7 or higher. As the alkali, alkalis commonly used in industry, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, etc. can be used. In order to completely replace the sulfate ion with the hydroxyl group ion by neutralization, it is preferable to perform agitation operations commonly performed in industry, such as agitation with a stirring blade and circulation with a pump.

本発明において、酸化ジルコニウムには、安定剤として希土類元素を含有させることができる。これら希土類元素を添加することにより、通常、室温で単斜晶である酸化ジルコニウムの結晶を、正方晶が多数を占める安定な結晶構造にすることができる。このような希土類元素は、上記中和段階の前に、中和段階の際に、又は中和段階の後に希土類を含む適当な化合物、例えば塩化セリウム等を水溶液の形で加えることにより行うことができる。ここでいう希土類元素とは、スカンジウム、イットリウム、及びプロメチウムを除くランタノイド元素を言う。これら希土類化合物の添加量は、酸化ジルコニウムの用途に応じて定めることが好ましく、一般的にその含有量は、ZrOに換算したジルコニウムの5〜50重量%とすることが好ましい。希土類化合物の添加量が5重量%以下であると、酸化ジルコニウムの正方晶が安定化せず、室温において単斜晶で存在する割合が高くなり、高強度とならない傾向がある。50重量%以上であると、酸化ジルコニウムの正方晶が完全に安定化され、室温における応力誘起変態が起こりにくく、高強度とならない傾向がある。 In the present invention, zirconium oxide can contain a rare earth element as a stabilizer. By adding these rare earth elements, a crystal of zirconium oxide, which is normally monoclinic at room temperature, can be made into a stable crystal structure in which a large number of tetragonal crystals are present. Such a rare earth element may be carried out by adding an appropriate compound containing a rare earth such as cerium chloride in the form of an aqueous solution before, during or after the neutralization step. it can. The rare earth element here refers to a lanthanoid element excluding scandium, yttrium, and promethium. The addition amount of these rare earth compounds is preferably determined according to the use of zirconium oxide. In general, the content is preferably 5 to 50% by weight of zirconium converted to ZrO 2 . If the addition amount of the rare earth compound is 5% by weight or less, the tetragonal crystal of zirconium oxide is not stabilized, and the ratio of monoclinic crystals present at room temperature tends to be high, and the strength tends not to be high. If it is 50% by weight or more, the tetragonal crystal of zirconium oxide is completely stabilized, stress-induced transformation at room temperature hardly occurs, and there is a tendency that the strength is not increased.

なお、酸化ジルコニウム粉末中の鉄、ニッケルなどの遷移金属を特に低減する必要があるときは、中和前に塩基性硫酸ジルコニウム沈殿をろ過することが好ましい。この操作により沈殿と母液を分離して遷移金属イオンのほとんどを母液中に残留させ、塩基性硫酸ジルコニウムをこれら遷移金属元素の含有量の低いものとすることが出来る。ろ過され、分離した塩基性硫酸ジルコニウムは再び水に分散させ、上記中和操作を加える。   In addition, when it is necessary to reduce especially transition metals, such as iron and nickel, in a zirconium oxide powder, it is preferable to filter a basic zirconium sulfate precipitation before neutralization. By this operation, the precipitate and the mother liquor are separated so that most of the transition metal ions remain in the mother liquor, and the basic zirconium sulfate can be made to have a low content of these transition metal elements. The basic zirconium sulfate which has been filtered and separated is dispersed again in water and subjected to the above neutralization operation.

上記中和操作によって水酸化ジルコニウムを生成させた後、ろ過、水洗を行い、硫酸イオン、塩化物イオンなどの夾雑イオンを大部分除去した水酸化ジルコニウムケーキとする。ろ過、洗浄には通常工業的に使用されているフィルタープレス、遠心分離器などが使用できる。ろ過、洗浄は夾雑イオンがジルコニウムに対して3モル%以下になるまで繰り返すことが望ましい。   Zirconium hydroxide is produced by the above neutralization operation, followed by filtration and washing with water to obtain a zirconium hydroxide cake from which most of the impurities such as sulfate ions and chloride ions have been removed. For filtration and washing, a filter press, a centrifuge, etc., which are usually used industrially can be used. It is desirable to repeat the filtration and washing until the impurity ions become 3 mol% or less with respect to zirconium.

次に、洗浄後なお残存する夾雑イオンを除去するために、元素記号H、C、N、Oで表される元素のみから構成されるカルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液を用い、先の洗浄工程と同様にろ過、洗浄を行う。カルボン酸溶液とアンモニア溶液は併用することもできる。一般式R−COOHで表されるカルボン酸としてはギ酸、酢酸、シュウ酸などが使用できる。また、カルボン酸アンモニウムとしてはギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウムなどが使用できる。カルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液の濃度は、夾雑イオンの濃度を勘案して決めればよいが、ZrOに換算したジルコニウムに対して0.05〜30モル%とすることが好ましい。濃度が0.05モル%以下であると、夾雑イオンが十分に除去されない傾向にある。また、濃度が30モル%以上であると、経済的な観点から好ましくない。 Next, a carboxylic acid solution, an ammonia solution, or a carboxylic acid ammonium salt solution composed only of elements represented by the element symbols H, C, N, and O is used to remove contaminating ions still remaining after washing. In the same manner as the previous washing step, filtration and washing are performed. A carboxylic acid solution and an ammonia solution can be used in combination. As the carboxylic acid represented by the general formula R—COOH, formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like can be used. Moreover, ammonium formate, ammonium acetate, etc. can be used as ammonium carboxylate. Carboxylic acid solution, the concentration of the ammonia solution or ammonium carboxylate salt solution, is may be determined by taking into consideration the concentration of contaminating ions, be 0.05 to 30 mol% with respect to zirconium in terms of ZrO 2 preferable. If the concentration is 0.05 mol% or less, the contaminated ions tend not to be sufficiently removed. Moreover, it is unpreferable from an economical viewpoint that a density | concentration is 30 mol% or more.

カルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液を用いて水酸化ジルコニウムを洗浄することにより次の効果が得られる。すなわち、カルボン酸溶液またはカルボン酸アンモニウム塩溶液に含まれるカルボキシルイオンR−COOイオンが、夾雑イオン中の陰イオンを置換し、一方でアンモニア溶液またはカルボン酸アンモニウム塩溶液に含まれるアンモニウムイオンNH4+が、夾雑イオン中の陽イオンを置換する。このカルボキシルイオン及びアンモニウムイオンがNa、K、Cl、SO 2−などの夾雑イオンを置換する機構は詳らかではないが、以下の理由によるものと推定している。 The following effects can be obtained by washing zirconium hydroxide using a carboxylic acid solution, an ammonia solution, or a carboxylic acid ammonium salt solution. That is, the carboxyl ion R—COO ion contained in the carboxylic acid solution or the ammonium carboxylate salt solution replaces the anion in the impurity ions, while the ammonium ion NH 4+ contained in the ammonia solution or the ammonium carboxylate salt solution. Replaces the cations in the contaminating ions. The mechanism by which the carboxyl ions and ammonium ions replace impurities such as Na + , K + , Cl and SO 4 2− is not clear, but is presumed to be due to the following reasons.

夾雑イオンの原因となる塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びその塩などの強酸、強アルカリのイオンと比べて、カルボン酸、アンモニア及びその塩などの弱酸、弱アルカリのイオンの方が、水酸化ジルコニウム表面への親和力が高い。そのため、このような弱酸、弱アルカリのイオンにより強酸、強アルカリイオンの置換が進行する。   Compared to strong acid and strong alkali ions such as hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide and their salts, which are the source of contaminating ions, weak acid and weak alkali ions such as carboxylic acid, ammonia and their salts are more High affinity for zirconium hydroxide surface. Therefore, substitution of strong acid and strong alkali ion proceeds by such weak acid and weak alkali ions.

ついで、このようにして得られた水酸化ジルコニウムを乾燥して、その付着水の脱水を行う。この乾燥は、工業的に通常使用される外燃式または内燃式乾燥装置を使用して、60〜200℃の温度に保持することによって行うことができるが、後の仮焼工程でさらに高い温度にさらされるため特に温度の上限はない。   Subsequently, the zirconium hydroxide obtained in this way is dried, and the adhering water is dehydrated. This drying can be performed by maintaining the temperature at 60 to 200 ° C. using an external combustion type or internal combustion type drying apparatus that is usually used industrially, but at a higher temperature in the subsequent calcination step. There is no particular upper temperature limit.

しかる後、得られた水酸化ジルコニウムを仮焼して、酸化ジルコニウムとする。仮焼温度は、得られる酸化ジルコニウムの用途に応じて適当に選ぶことが出来るが、夾雑イオンを置換したカルボキシルイオン、アンモニウムイオンを分解除去するためには、400℃以上の温度とすることが好ましい。また、1300℃を超える温度では酸化ジルコニウムが急速に粒子成長して粗大な粒子となるため、上限は1300℃とすることが好ましい。   Thereafter, the obtained zirconium hydroxide is calcined to obtain zirconium oxide. The calcination temperature can be appropriately selected according to the intended use of the zirconium oxide to be obtained. However, in order to decompose and remove carboxyl ions and ammonium ions substituted with impurity ions, the temperature is preferably set to 400 ° C. or higher. . In addition, since the zirconium oxide rapidly grows into coarse particles at a temperature exceeding 1300 ° C., the upper limit is preferably set to 1300 ° C.

次に、仮焼して得られた酸化ジルコニウムを必要に応じて粉砕し、粒度の調整を行う。粉砕は、通常工業的に使用されるスタンプミル、ローラーミル、ジェットミル、媒体ミル、振動ミル、及びボールミル等を使用することができる。   Next, the zirconium oxide obtained by calcining is pulverized as necessary to adjust the particle size. For pulverization, a stamp mill, a roller mill, a jet mill, a medium mill, a vibration mill, a ball mill, and the like that are usually used in industry can be used.

以上のようにして得られる酸化ジルコニウム粉末は、純水で15重量%スラリーとしたとき、50μS/cm以下の電気伝導度を示し、5〜7の範囲のpHを示す。かかる酸化ジルコニウム粉末は、成形性、焼結性及び焼結特性に優れ、造粒時のイオン溶出が少ないため、焼結後の製品不良率の低減に寄与する。   The zirconium oxide powder obtained as described above exhibits an electric conductivity of 50 μS / cm or less and a pH in the range of 5 to 7 when made into a 15 wt% slurry with pure water. Such zirconium oxide powder is excellent in moldability, sinterability and sintering characteristics, and has little ion elution during granulation, which contributes to a reduction in the defective product rate after sintering.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.

なお、「電気伝導度」は、特に断らない限り、電気伝導度0.3μS/cmの純水170gに30gの酸化ジルコニウム粉末を投入し、攪拌機で5分間攪拌分散させた酸化ジルコニウム15重量%スラリーの電気伝導度を、導電率計SC−51(横河電機(株)製)で測定したものを言う。「pH」は、電気伝導度を測定する場合と同様に調製した15重量%のスラリーを、市販のpHメータで測定した値を言う。「平均粒子径」は、レーザー回折法による粒度分布測定装置(島津製作所製SALD2000A、屈折率2.4〜0.1i)を用いて測定した積算体積の50%に対応する粒径D50を言う。「比表面積」は、細孔分布測定装置(ユアサアイオニクス製、NOVA1000)を用いてBET1点法により算出した値を言う。「焼結密度」は、アルキメデス法で測定した密度を言う。「真円度」は、真円度測定装置((株)ミツトヨ製RA−116D)を用い、最小二乗中心法(LSC)で求めた値を言う。 “Electrical conductivity” refers to a 15 wt% zirconium oxide slurry obtained by adding 30 g of zirconium oxide powder to 170 g of pure water having an electric conductivity of 0.3 μS / cm and stirring and dispersing for 5 minutes with a stirrer unless otherwise specified. The electrical conductivity is measured with a conductivity meter SC-51 (manufactured by Yokogawa Electric Corporation). “PH” refers to a value obtained by measuring a 15 wt% slurry prepared in the same manner as in the case of measuring electric conductivity with a commercially available pH meter. The “average particle diameter” refers to a particle diameter D 50 corresponding to 50% of the integrated volume measured using a particle size distribution measuring apparatus (SALD2000A manufactured by Shimadzu Corporation, refractive index 2.4 to 0.1i) by a laser diffraction method. . “Specific surface area” refers to a value calculated by the BET 1-point method using a pore distribution measuring device (manufactured by Yuasa Ionics, NOVA1000). “Sintered density” refers to the density measured by the Archimedes method. “Roundness” refers to a value obtained by a least square center method (LSC) using a roundness measuring device (RA-116D manufactured by Mitutoyo Corporation).

実施例1
ZrO換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に、硫酸アンモニウムをZrOに対して0.50モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱して塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち、ヌッチェで塩基性硫酸ジルコニウムを母液から分離した。得られた塩基性硫酸ジルコニウム固形分を水に分散させた後、アンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。2g/リットルのギ酸溶液1リットルと0.5g/リットルのアンモニア溶液1リットルとの混合溶液に、上記水酸化ジルコニウムケーキを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、得られた水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃で仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末を得た。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は1.3μm、BETは23m/gであった。さらに、この酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は1.37μS/cm、pHは6.4であった。
Example 1
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was prepared. To this solution was added 0.50 mol% of ammonium sulfate with respect to ZrO 2, the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. After cooling this slurry to 60 ° C., basic zirconium sulfate was separated from the mother liquor with Nutsche. The obtained basic zirconium sulfate solid content was dispersed in water and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 3 times to obtain a zirconium hydroxide cake. The zirconium hydroxide cake was dispersed in a mixed solution of 1 liter of a 2 g / liter formic acid solution and 1 liter of a 0.5 g / liter ammonia solution with a stirrer, and then filtered to give a slurry. The zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. This zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 1.3 μm and a BET of 23 m 2 / g. Further, when the zirconium oxide was used as a slurry with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 1.37 μS / cm and the pH was 6.4.

実施例2
ZrO換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に、硫酸アンモニウムをZrOに対して0.50モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱して塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち、ヌッチェで塩基性硫酸ジルコニウムを母液から分離した。得られた塩基性硫酸ジルコニウム固形分を水に分散させた後、アンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。3g/リットルのギ酸アンモニウム溶液2リットルに先の水酸化ジルコニウムケーキを攪拌機で分散させスラリーとした後、ヌッチェでろ過し、得られた水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で1200℃で仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は1.8μm、BETは1.2m/gであった。さらに、この酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は2.7μS/cm、pHは6.2であった。
Example 2
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was prepared. To this solution was added 0.50 mol% of ammonium sulfate with respect to ZrO 2, the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. After cooling this slurry to 60 ° C., basic zirconium sulfate was separated from the mother liquor with Nutsche. The obtained basic zirconium sulfate solid content was dispersed in water and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 3 times to obtain a zirconium hydroxide cake. The zirconium hydroxide cake was dispersed in 2 liters of a 3 g / liter ammonium formate solution with a stirrer to form a slurry, filtered through Nutsche, and the resulting zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. did. The zirconium hydroxide powder was calcined at 1200 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 1.8 μm and a BET of 1.2 m 2 / g. Furthermore, when the electrical conductivity and pH were measured using this zirconium oxide as a slurry with pure water, the electrical conductivity was 2.7 μS / cm and the pH was 6.2.

実施例3
ZrO換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に、硫酸アンモニウムをZrOに対して0.50モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱して塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却した後、アンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を2回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。5g/リットルのギ酸溶液1リットルと1g/リットルのアンモニア溶液1リットルとの混合溶液に、先の水酸化ジルコニウムケーキを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は1.4μm、BETは21m/gであった。さらに、この製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は8.8μS/cm、pHは6.4であった。
Example 3
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was prepared. To this solution was added 0.50 mol% of ammonium sulfate with respect to ZrO 2, the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration-washing of the obtained slurry was repeated twice to obtain a zirconium hydroxide cake. The zirconium hydroxide cake is dispersed in a mixed solution of 1 liter of a 5 g / liter formic acid solution and 1 liter of a 1 g / liter ammonia solution with a stirrer, and the slurry is filtered with a Nutsche. The cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. This zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 1.4 μm and a BET of 21 m 2 / g. Furthermore, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 8.8 μS / cm and the pH was 6.4.

実施例4
ZrO換算濃度60g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸アンモニウムをZrOに対して0.60%モル添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのちアンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−清浄を1回行い、水酸化ジルコニウムケーキを得た。10g/リットルのギ酸溶液1リットルと5g/リットルのアンモニア溶液1リットルとの混合溶液に、先の水酸化ジルコニウムケーキを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、得られた水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃で仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は3.8μm、BETは11m/gであった。さらに、この製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は9.8μS/cm、pHは6.5であった。
Example 4
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 60 g / liter was prepared. After adding 0.60% mol of ammonium sulfate to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. The obtained slurry was filtered and cleaned once to obtain a zirconium hydroxide cake. The zirconium hydroxide cake was dispersed in a mixed solution of 1 liter of a 10 g / liter formic acid solution and 1 liter of a 5 g / liter ammonia solution with a stirrer, and this was filtered to give a slurry. The zirconium oxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. This zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 3.8 μm and a BET of 11 m 2 / g. Furthermore, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 9.8 μS / cm and the pH was 6.5.

実施例5
ZrO換算濃度60g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸アンモニウムをZrOに対して0.60%モル添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち、苛性ソーダ(NaOH)を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を2回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。5g/リットルのシュウ酸溶液1リットルと3g/リットルのアンモニア溶液1リットルを混合したものに、先の水酸化ジルコニウムを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。得られた水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は4.0μm、BETは10m/gであった。さらに、この製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は7.7μS/cm、pHは6.4であった。
Example 5
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 60 g / liter was prepared. After adding 0.60% mol of ammonium sulfate to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and neutralized by adding caustic soda (NaOH) to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. The obtained slurry was filtered and washed twice to obtain a zirconium hydroxide cake. A mixture of 1 liter of a 5 g / liter oxalic acid solution and 1 liter of a 3 g / liter ammonia solution was dispersed with a stirrer to make a slurry, and then filtered with a Nutsche. The cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. The obtained zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 4.0 μm and BET of 10 m 2 / g. Furthermore, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 7.7 μS / cm and the pH was 6.4.

実施例6
ZrO換算濃度120g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸をZrOに対して0.70モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち苛性ソーダを加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。2g/リットルの酢酸溶液1リットルと1.5g/リットルのアンモニア溶液1リットルを混合したものに、先の水酸化ジルコニウムを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、得られた水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して製品酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は16μm、BETは7m/gであった。さらに、この製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は2.7μS/cm、pHは6.3であった。
Example 6
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 120 g / liter was prepared. After adding 0.70 mol% of sulfuric acid to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding caustic soda to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 3 times to obtain a zirconium hydroxide cake. A mixture of 1 liter of a 2 g / liter acetic acid solution and 1 liter of an ammonia solution of 1.5 g / liter was mixed with the above zirconium hydroxide with a stirrer to form a slurry, which was then filtered through a Nutsche. The zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. This zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain a product zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 16 μm and a BET of 7 m 2 / g. Furthermore, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 2.7 μS / cm and the pH was 6.3.

実施例7
ZrO換算濃度30g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸アンモニウムをZrOに対して0.60モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーのpHは1以下であった。このスラリーに塩化イットリウム(YCl)を0.05モル含む水溶液を添加した後、溶液を60℃まで冷却し苛性ソーダを加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。0.5g/リットルのギ酸溶液1リットルと0.1g/リットルのアンモニア溶液1リットルとの混合溶液に、先の水酸化ジルコニウムケーキを攪拌機で分散させスラリーとした後、これをヌッチェでろ過し、得られた水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。この水酸化ジルコニウムを外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は0.7μm、BETは38m/gであった。さらにこの製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は0.8μS/cm、pHは6.2であった。
Example 7
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 30 g / liter was prepared. After adding 0.60 mol% of ammonium sulfate to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The pH of this slurry was 1 or less. After adding an aqueous solution containing 0.05 mol of yttrium chloride (YCl 3 ) to this slurry, the solution was cooled to 60 ° C. and neutralized by adding caustic soda to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 3 times to obtain a zirconium hydroxide cake. The above zirconium hydroxide cake was dispersed in a mixed solution of 1 liter of 0.5 g / liter formic acid solution and 1 liter of 0.1 g / liter ammonia solution with a stirrer, and then filtered with Nutsche. The obtained zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. This zirconium hydroxide was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 0.7 μm and a BET of 38 m 2 / g. Further, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 0.8 μS / cm and the pH was 6.2.

比較例1
ZrO換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に、硫酸アンモニウムをZrOに対して0.50モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち、ヌッチェで塩基性硫酸ジルコニウムを母液から分離した。得られた塩基性硫酸ジルコニウム固形分を水に分散させた後、アンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を4回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末を得た。得られた水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末を得た。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は1.3μm、BETが24m/gであった。さらに、この酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は58μS/cm、pHは4.5であった。
Comparative Example 1
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was prepared. To this solution was added 0.50 mol% of ammonium sulfate with respect to ZrO 2, the solution was heated to 95 ° C. with stirring, to obtain a basic zirconium sulfate slurry. After cooling this slurry to 60 ° C., basic zirconium sulfate was separated from the mother liquor with Nutsche. The obtained basic zirconium sulfate solid content was dispersed in water and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 4 times to obtain a zirconium hydroxide cake. This zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. The obtained zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized by a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 1.3 μm and a BET of 24 m 2 / g. Further, when the zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 58 μS / cm and the pH was 4.5.

比較例2
ZrO換算濃度50g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸アンモニウムをZrOに対して0.50%モル添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却した後アンモニア水を加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を4回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。得られた水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は1.4μm、BETは21m/gであった。さらに、この酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度64μS/cm、pHは4.3であった。
Comparative Example 2
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 50 g / liter was prepared. After 0.50% mol of ammonium sulfate was added to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding ammonia water to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 4 times to obtain a zirconium hydroxide cake. This zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. The obtained zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 1.4 μm and a BET of 21 m 2 / g. Furthermore, when the electric conductivity and pH were measured using this zirconium oxide as a slurry with pure water, the electric conductivity was 64 μS / cm and the pH was 4.3.

比較例3
ZrO換算濃度60g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸アンモニウムをZrOに対して0.60%モル添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち苛性ソーダを加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返して水酸化ジルコニウムケーキを得た。この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。得られた水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は4.0μm、BETは10m/gであった。さらに、この酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は138μS/cm、pHは7.6であった。
Comparative Example 3
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 60 g / liter was prepared. After adding 0.60% mol of ammonium sulfate to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding caustic soda to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. Filtration and washing of the resulting slurry was repeated 3 times to obtain a zirconium hydroxide cake. This zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. The obtained zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 4.0 μm and BET of 10 m 2 / g. Furthermore, when the electrical conductivity and pH were measured using this zirconium oxide as a slurry with pure water, the electrical conductivity was 138 μS / cm and the pH was 7.6.

比較例4
ZrO換算濃度120g/リットルのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リットルを準備した。この溶液に硫酸をZrOに対して0.70モル%添加した後、溶液を攪拌しながら95℃まで加熱し塩基性硫酸ジルコニウムスラリーを得た。このスラリーを60℃まで冷却したのち苛性ソーダを加えて中和し、水酸化ジルコニウムを含むスラリーを得た。得られたスラリーのろ過−洗浄を3回繰り返し水酸化ジルコニウムケーキを得た。この水酸化ジルコニウムケーキを120℃で乾燥して水酸化ジルコニウム粉末とした。得られた水酸化ジルコニウム粉末を外熱炉で800℃にて仮焼した後、ジェットミルで粉砕して製品酸化ジルコニウム粉末とした。得られた酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は15μm、BETは7m/gであった。さらに、この製品酸化ジルコニウムを純水でスラリーとして電気伝導度とpHを測定したところ、電気伝導度は258μS/cm、pHは7.8であった。
Comparative Example 4
2 liters of a zirconium oxychloride aqueous solution having a ZrO 2 conversion concentration of 120 g / liter was prepared. After adding 0.70 mol% of sulfuric acid to this solution with respect to ZrO 2 , the solution was heated to 95 ° C. with stirring to obtain a basic zirconium sulfate slurry. The slurry was cooled to 60 ° C. and then neutralized by adding caustic soda to obtain a slurry containing zirconium hydroxide. The obtained slurry was filtered and washed three times to obtain a zirconium hydroxide cake. This zirconium hydroxide cake was dried at 120 ° C. to obtain zirconium hydroxide powder. The obtained zirconium hydroxide powder was calcined at 800 ° C. in an external heating furnace and then pulverized with a jet mill to obtain a product zirconium oxide powder. The obtained zirconium oxide powder had an average particle size of 15 μm and a BET of 7 m 2 / g. Furthermore, when the product zirconium oxide was slurried with pure water and the electrical conductivity and pH were measured, the electrical conductivity was 258 μS / cm and the pH was 7.8.

実施例及び比較例で得られた酸化ジルコニウム粉末を、製造工程で希土類を添加していないものは酸化ジルコニウムに対して5mol%のイットリア粉末を加えた後に、純水で15重量%スラリーとし、これを噴霧乾燥したのち、1000kgf/cmの圧力で直径20mmの円形金型を用いて一軸成形した。成形後1500℃で3時間焼成することにより焼結体を得た。得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定した。さらに平面研削盤で厚さ3mmとした後、均一に焼結が進んでいるか否かを評価するため、(株)ミツトヨ製真円度測定装置RA−116D型を用い、最小二乗中心法(LSC)で真円度を測定した。50試料の平均の結果を表1に示す。

Figure 2007015898
Zirconium oxide powders obtained in the examples and comparative examples, to which no rare earth was added in the production process, were added with 5 mol% of yttria powder with respect to zirconium oxide, and then made into 15 wt% slurry with pure water. After spray drying, uniaxial molding was performed using a circular mold having a diameter of 20 mm at a pressure of 1000 kgf / cm 2 . After forming, the sintered body was obtained by firing at 1500 ° C. for 3 hours. The density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method. Furthermore, after setting the thickness to 3 mm with a surface grinder, the least square center method (LSC) was used using a roundness measuring device RA-116D manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. ) To measure the roundness. The average results of 50 samples are shown in Table 1.
Figure 2007015898

Claims (12)

水溶性ジルコニウム化合物を水に溶解してジルコニウム化合物水溶液を得る工程と、該ジルコニウム化合物水溶液にアルカリを添加して水酸化ジルコニウムを生成させる中和工程と、該水酸化ジルコニウムを洗浄する洗浄工程と、該洗浄後の水酸化ジルコニウムを乾燥後仮焼して酸化ジルコニウムとした後粉砕して酸化ジルコニウム粉末を得る工程を含む酸化ジルコニウム粉末の製造方法において、前記洗浄工程において、洗浄液としてカルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液を使用することを特徴とする酸化ジルコニウム粉末の製造方法。   A step of dissolving a water-soluble zirconium compound in water to obtain a zirconium compound aqueous solution, a neutralization step of adding an alkali to the zirconium compound aqueous solution to produce zirconium hydroxide, a washing step of washing the zirconium hydroxide, In the method for producing zirconium oxide powder, comprising the step of drying and calcining the zirconium hydroxide after washing to obtain zirconium oxide and then pulverizing to obtain the zirconium oxide powder. In the washing step, in the washing step, carboxylic acid solution, ammonia A method for producing zirconium oxide powder, characterized by using a solution or a carboxylic acid ammonium salt solution. 前記カルボン酸溶液及びアンモニア溶液を併用することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The method according to claim 1, wherein the carboxylic acid solution and the ammonia solution are used in combination. 前記カルボン酸溶液、アンモニア溶液、またはカルボン酸アンモニウム塩溶液の濃度が、ZrOに換算したジルコニウムに対して0.05〜30モル%の範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。 3. The concentration of the carboxylic acid solution, ammonia solution, or carboxylic acid ammonium salt solution is in the range of 0.05 to 30 mol% with respect to zirconium in terms of ZrO 2. Manufacturing method. 前記水溶性ジルコニウム化合物が、オキシ塩化ジルコニウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The said water-soluble zirconium compound is a zirconium oxychloride, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記中和工程の前、中和工程中、又は中和工程の後に、水溶性希土類化合物を添加することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸化ジルコニウム粉末の製造方法。   The method for producing a zirconium oxide powder according to any one of claims 1 to 4, wherein a water-soluble rare earth compound is added before, during or after the neutralization step. . 前記希土類が、スカンジウム、イットリウム、及びプロメチウムを除くランタノイド元素から選ばれることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   6. The production method according to claim 5, wherein the rare earth is selected from lanthanoid elements excluding scandium, yttrium, and promethium. 前記希土類化合物をZrOに換算したジルコニウムに対して5〜50重量%の割合で添加することを特徴とする請求項5または6に記載の製造方法。 The method according to claim 5 or 6, characterized in that the addition in a proportion of 5 to 50 wt% with respect to zirconium in terms of the rare earth compound in ZrO 2. 前記仮焼を、400〜1300℃の温度で行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。   The said calcining is performed at the temperature of 400-1300 degreeC, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記酸化ジルコニウム粉末が、純水で15重量%スラリーとしたとき、50μS/cm以下の電気伝導度を示すことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the zirconium oxide powder exhibits an electric conductivity of 50 µS / cm or less when made into a 15 wt% slurry with pure water. 前記酸化ジルコニウム粉末が、純水で15重量%スラリーとしたとき、5〜7の範囲のpH値を示すことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 9, wherein the zirconium oxide powder exhibits a pH value in a range of 5 to 7 when a 15 wt% slurry is formed with pure water. 請求項1〜10のいずれか一項に記載された方法によって製造された、純水で15重量%スラリーとしたとき、50μS/cm以下の電気伝導度を示すことを特徴とする酸化ジルコニウム粉末。   A zirconium oxide powder produced by the method according to any one of claims 1 to 10 and having an electrical conductivity of 50 µS / cm or less when made into a 15 wt% slurry with pure water. 請求項1〜10のいずれか一項に記載された方法によって製造された酸化ジルコニウムであって、純水で15重量%スラリーとしたとき、5〜7の範囲のpH値を示すことを特徴とする酸化ジルコニウム粉末。   Zirconium oxide produced by the method according to any one of claims 1 to 10, wherein when it is made into a 15 wt% slurry with pure water, it exhibits a pH value in the range of 5-7. Zirconium oxide powder.
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