JP2007161560A

JP2007161560A - 微粒αアルミナの製造方法

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Publication number: JP2007161560A
Application number: JP2006070393A
Authority: JP
Inventors: Hajime Maki; 一真木; Yoshiaki Takeuchi; 美明竹内; Yuzuru Saito; 譲齋藤
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP4386046B2

Abstract

【課題】粗粒分が少なく、高α化率で、ＢＥＴ比表面積が大きな微粒αアルミナを製造しうる方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は、αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子との混合物を焼成して、微粒αアルミナを製造する方法であり、種晶粒子の中心粒子径が４０ｎｍ以下であり、１００ｎｍを超える粒子の割合が１質量％以下であることを特徴とする。種晶粒子は、Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(Ｈ)が粉砕前の半価幅(Ｈ_０)の１．０２倍以上になるように、未粉砕の金属化合物を粉砕し、得られた粉砕物を水性媒体中、遠心加速度(Ｇ)と遠心処理時間(分)との積が１４０，０００(Ｇ・分)以上の遠心分離処理か、あるいは得られた粉砕物を孔径１μｍ以下のフィルターを用いる濾過処理により、分級して得られた金属化合物微粒子である。
【選択図】図３

Description

本発明は、微粒αアルミナの製造方法に関し、詳しくは粗粒分が少なく、高α化率で、ＢＥＴ比表面積が大きな微粒αアルミナの製造方法に関する。

微粒αアルミナは、主結晶相がα相であるアルミナ〔Ａｌ₂Ｏ₃〕の微細な粒子であって、例えば透光管などのような焼結体を製造するための原材料として広く用いられている。かかる微粒αアルミナには、強度に優れた焼結体が得られる点で、α化率が高く、ＢＥＴ比
表面積が大きいと共に、粗粒分が少ないことが求められている。

高α化率で、大きなＢＥＴ比表面積を示す微粒αアルミナを製造する方法として、非特許文献１〔Key Engineering Materials, Vols.53-55, 462-468(1991)〕には、種晶粒子を含むアルミニウム塩の水溶液に、アンモニアを加えて加水分解し、次いで水を留去することにより、αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子との混合物を得、この混合物を焼成する方法が開示されている。

Key Engineering Materials, Vols.53-55, 462-468(1991)

しかし、かかる従来の製造方法により得られた微粒αアルミナは、粗粒分が比較的多いという問題があった。

そこで本発明者は、粗粒分が少なく、高α化率で、ＢＥＴ比表面積が大きな微粒αアルミナを製造しうる方法を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子との混合物を焼成して、微粒αアルミナを製造する方法であり、
前記種晶粒子の中心粒子径が４０ｎｍ以下であり、粒子径１００ｎｍを超える粗粒分の割合が個数比で１％以下であることを特徴とする前記微粒αアルミナの製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法によれば、α化率が高く、大きなＢＥＴ比表面積を示し、粗粒分が少ない微粒αアルミナを製造することができる。

本発明の製造方法に用いられるαアルミナ前駆体粒子とは、焼成することによりα化して
αアルミナに遷移し得る化合物であるαアルミナ前駆体の粒子であって、例えばアルミニ
ウム塩、アルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、遷移アルミナなどの粒子が挙
げられる。

アルミニウム塩としては、例えば塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩化物、
硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム硝酸塩、
アンモニウム明礬、
炭酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム炭酸塩などのようなアルミニウムの無機塩、
シュウ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムなどのようなアルミニウムの有機塩などが挙げられる。

アルミニウムアルコキシドとしては、例えばアルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムｓ−ブトキシド、アルミニウムｔ−ブトキシドなどが挙げられる。

水酸化アルミニウムの粒子としては、例えば加水分解性アルミニウム化合物を加水分解す
ることにより得られるアルミニウム加水分解物の粒子が挙げられる。加水分解性アルミニ
ウム化合物とは、加水分解によりアルミニウム加水分解物に誘導し得る化合物であり、例
えば上記したと同様のアルミニウム塩、アルミニウムアルコキシドなどが挙げられる。

アルミニウム塩を加水分解するには、通常、アルミニウム塩を水に溶解させて水溶液とし
、この水溶液に塩基を加えて水素イオン濃度を通常ｐＨ３以上、ｐＨ１３以下、好ましくはｐＨ１１以下とすればよい。アルミニウム化合物の水溶液におけるアルミニウム塩の濃度は、アルミニウムに換算して通常０．０１モル／Ｌ以上飽和濃度以下である。この水溶液においてアルミニウム塩は完全に溶解していることが好ましく、このため、水溶液の水素イオン濃度は通常ｐＨ２以下であり、通常はｐＨ０以上である。加水分解は、通常０℃以上１００℃以下の温度で行われる。

アルミニウム塩の水溶液は、少なくとも焼成で揮発するか、焼失する溶媒を含有していて
もよい。このような溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノールなどのアルコール類をはじめとする極性有機溶媒、四塩化炭素、ベンゼン、
ヘキサンなどの非極性有機溶媒などの有機溶媒が挙げられる。

アルミニウム塩の水溶液に加える塩基として通常は、例えばアンモニア、炭酸水素アンモ
ニウム、炭酸アンモニウムなどの金属成分を含まないものが用いられる。アンモニアを用
いる場合、ガス状のまま水溶液に吹き込んで加えてもよいが、水に溶解させたアンモニア
水溶液として加えることが、好ましい。アンモニア水溶液を用いる場合、その濃度は通常
、０．０１モル／Ｌ以上飽和濃度以下である。

アルミニウムアルコキシドを加水分解するには、アルミニウムアルコキシドを水と混合し
て反応させればよい。水の使用量は、アルミニウムアルコキシドのアルミニウム原子に対
して通常、１モル倍〜１０モル倍程度である。アルミニウムアルコキシドは、水と混合す
ることにより、容易に加水分解して、加水分解物を生成する。

かかるアルミニウム化合物を加水分解することにより、通常は水と加水分解物とを含む水
性混合物が得られる。加水分解により得られる加水分解物は通常、水に不溶であるので、
得られた水性混合物は通常、ゾル状またはゲル状になっているか、あるいは、水に加水分
解物が分散した状態となっている。

遷移アルミナとしては、例えばγアルミナ、δアルミナ、θアルミナなどが挙げられる。

本発明の製造方法に用いられる種晶粒子は、中心粒子径が４０ｎｍ以下、好ましくは３０
ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。また、この種晶粒子は、粒子径１００
ｎｍを超える粗粒分の割合が個数比で１％以下、好ましくは０．５％以下、更に好ましくは０．３％以下であり、その最大粒子径は通常２００ｎｍ以下である。このような種晶粒子としては、例えば未粉砕の金属化合物を粉砕し、得られた粉砕物を水性媒体中、遠心加速度(Ｇ)と遠心処理時間(分)との積が１４０，０００(Ｇ・分)以上、好ましくは１７０，０００(Ｇ・分)以上、さらに好ましくは２００，０００(Ｇ・分)以上、通常は１，２００，０００(Ｇ・分)以下の遠心分離処理により分級して得られる金属化合物微粒子が挙げられる。かかる遠心分離処理により、粒子径が比較的大きな粗粒分は沈降するが、上澄み液には、沈降しなかった微細な粒子が浮遊したままであるので、上澄み液を沈殿物から固液分離して得ることにより、目的の種晶粒子を得ることができる。

未粉砕の金属化合物としては、例えばアルミナ（酸化アルミニウム）、酸化鉄、酸化クロ
ムなどの金属酸化物、ダイアスポア（水酸化アルミニウム）などの金属水酸化物などが用
いられ、好ましくは結晶型がコランダム型で、さらに好ましくは結晶水の無いものである
か、あるいはダイアスポアである。コランダム型で結晶水のない金属化合物としては、例
えばαアルミナ、α酸化鉄、α酸化クロムなどが挙げられ、目的とする微粒αアルミナと
同じ成分であることから、αアルミナが好ましく用いられる。

未粉砕の金属化合物としては、粒子径が通常０．００１μｍ〜０．５μｍ、好ましくは０
．００５μｍ以上、さらに好ましくは０．０１μｍ以上の粒子が用いられ、好ましくはＢ
ＥＴ比表面積１２ｍ²／ｇ〜１５０ｍ²／ｇ、さらに好ましくは１５ｍ²／ｇ以上のものが
用いられる。

金属化合物は、水などの液体を加えることなく乾燥状態で粉砕する乾式粉砕により粉砕し
てもよいし、液体を加えた湿潤状態で粉砕する湿式粉砕により粉砕してもよい。

乾式粉砕により粉砕するには、例えば転動ミル、振動ボールミル、遊星ミルなどのボール
ミル、ピンミルなどの高速回転粉砕機、媒体撹拌ミル、ジェットミルなどの粉砕装置を用
いることができる。

乾式粉砕では、未粉砕の金属化合物を単独で粉砕してもよいが、粉砕助剤、解膠剤などの
添加剤を加えて粉砕効率を上げることが好ましく、粉砕後の種晶粒子を分散性よく水に分
散しうる点で、粉砕助剤を添加することが好ましい。粉砕助剤としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、
プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコー
ル類、
トリエタノールアミンなどのアミン類、
パルチミン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの高級脂肪酸、
アルミニウムアルコキシドなどの金属アルコキシド類、
カーボンブラック、グラファイトなどの炭素材料などが挙げられ、これらはそれぞれ単独
で、または２種以上を組み合わせて用いられる。粉砕助剤、解膠剤などの添加剤を添加す
る場合、その添加量は金属化合物１００質量部あたり通常０．０１質量部〜１０質量部、
好ましくは０．５質量部〜５質量部、さらに好ましくは０．７５質量部〜２質量部程度で
ある。

湿式粉砕により粉砕するには、例えば上記と同様のボールミル、高速回転粉砕機、媒体撹
拌ミルなどの粉砕装置を用いることができる。湿式粉砕に使用される液体としては通常、
水が用いられる。液体の使用量は金属化合物１００質量部あたり通常１００質量部以上、１００００質量部以下である。また、分散性よく粉砕し得る点で、分散剤を添加して粉砕することが好ましい。分散剤としては、例えば硝酸、酢酸、シュウ酸、塩酸、硫酸などの酸、
メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、
塩化アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸アルミニウムなどの
アルミニウム塩、界面活性剤などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて用いられる。分散剤を使用する場合、その使用量は液体１００質量部あたり通常０．０１質量部〜２０質量部、好ましくは０．０５質量部〜１０質量部、更に好ましくは０．１〜５質量部である。
である。

金属化合物の粉砕は、本発明で規定する粒子径の微粒子が比較的多く得られる点で、通常
は、Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(
Ｈ)が、粉砕前の半価幅(Ｈ₀)の１．０２倍以上、好ましくは１．１倍以上、さらに好まし
くは１．３倍以上、通常は３倍以下となるように行われ、特に乾式で粉砕する場合には１
．０６倍以上となるまで粉砕することが好ましい。かかるメインピークの半価幅(Ｈ)は、
通常、粉砕の進行と共に微粒子が多く生成するほど大きくなるので、通常は、この半価幅
(Ｈ)が上記範囲となるまで粉砕を続ける。

遠心分離処理に用いられる水性媒体としては、例えば純水の他、上記分散剤として例示したアルミニウム塩や酸の水溶液などが挙げられる。

遠心分離処理は、通常の遠心分離装置を用いて行うことができる。遠心分離処理に要する
時間は、粉砕物に含まれる比較的大きな粒子径を示す粗粒分が沈降するに十分な時間であ
ればよく、通常は１５分以上、１２時間以下である。

かかる遠心分離処理により、粗粒分が沈降するが、目的の金属化合物微粒子は、沈降する
ことなく、そのまま上澄み液中に分散するので、遠心分離した後の上澄み液として、目的
の金属化合物微粒子を得ることができる。

本発明の製造方法に用いられる種晶粒子としては、未粉砕の金属化合物を上記と同様にし
て粉砕し、得られた粉砕物を孔径１μｍ以下、好ましくは０．７μｍ以下、さらに好まし
くは０．３μｍ以下、通常は孔径０．０１μ以上、好ましくは０．０５μｍ以上のフィル
ターを用いる濾過処理により分級して得られる金属化合物微粒子も挙げられる。

フィルターとしては、例えばαアルミナなどのセラミックスからなる市販のフィルターを
用いることができる。

濾過処理は、例えば粉砕物を水性媒体に分散させたスラリーをフィルターに通過させるこ
とにより行われる。水性媒体としては、純水の他、例えば上記分散剤として例示したと同様のアルミニウム塩や、酸の水溶液などが挙げられる。

かかる濾過処理により、粗粒子がフィルター上に捕捉され、その一方で目的の金属化合物
微粒子はフィルターに捕捉されることなく、液体と共に、そのまま通過するので、濾過後
の濾液として、目的の金属化合物微粒子を得ることができる。

本発明の製造方法における種晶粒子の使用量は、金属化合物として金属酸化物または金属
水酸化物を用いる場合、高いα化率の微粒αアルミナが容易に得られる点で、金属の酸化
物換算で、αアルミナ前駆体粒子および種晶粒子の合計量１００質量部あたり、０．１質量部以上、さらには１質量部以上、特には２質量部以上であることが好ましい。また、種晶粒子の使用量が５０質量部を超えてもよいが、その使用量が多いと生産性が低下してくることから、通常は５０質量部以下、好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは２５質量部以下である。

αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子との混合物は、それぞれ別個に製造されたαアルミナ前
駆体粒子を種晶粒子と混合攪拌する方法により調製することができる。また、αアルミナ
前駆体粒子を種晶粒子と水中で媒体攪拌ミルのような湿式混合機を用いて混合撹拌するこ
とにより調製することもできる。

混合に際して種晶粒子は、乾燥状態のまま使用してもよいが、あらかじめ水に分散させた分散させた分散液の状態で使用することが、種晶粒子をより均一に分散させることができて好ましく、遠心分離後の上澄み液や、濾過後の濾液の組成によっては、これら上澄み液や濾液をそのまま分散液として加えてもよい。

αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子とが均一に混合された混合物を容易に得ることができる点で、例えば
(1)αアルミナ前駆体が水溶性のアルミニウム塩である場合には、
αアルミナ前駆体を水に溶解した水溶液に種晶粒子の分散液を加え、この水溶液から水を留去することにより、アルミニウム塩を析出させて、アルミニウム塩の粒子と種晶粒子との混合物を得る方法により調製することが好ましく、
(2)αアルミナ前駆体がアルミニウム加水分解物である場合には、加水分解性アルミニウ
ム化合物の水溶液に種晶粒子の分散液をあらかじめ加えておき、この水溶液中で加水分解性アルミニウム化合物を加水分解することにより、アルミニウム加水分解物を析出させて、さらに水を留去することによりアルミニウム加水分解物の粒子と種晶粒子との混合物を得る方法により調製することが好ましい。

アルミニウム塩の析出後、あるいは加水分解後の水溶液から、例えば水を揮発させて水を
除去することにより、アルミニウム塩またはアルミニウム加水分解物と種晶粒子とが均一
に分散された混合物を得ることができる。水を揮発させる際の温度は通常１００℃以下で
あるが、これを超える温度、例えば噴霧乾燥機などを用いて１００℃を超える温度で急速
に水を除去してもよい。水を除去することで、乾燥状態の混合物を得ることができる。

本発明の製造方法では、かかる混合物を焼成する。焼成温度は、α化率の高い微粒αアル
ミナが容易に得られる点で、通常は６００℃以上、好ましくは７００℃以上であり、粒子
同士のネッキングがより少ない点で、通常は１１００℃以下、好ましくは１０００℃以下
、さらに好ましくは９５０℃以下である。

混合物は、例えば６０℃／時間〜１２００℃／時間の昇温速度で焼成温度まで昇温するが
、よりネッキングの少ない微粒αアルミナが容易に得られる点で、少なくとも１５０℃〜
６００℃の温度範囲では、５００℃／時間以下、さらには２００℃／時間以下、通常は６
０℃／時間以上の昇温速度で昇温することが好ましい。

昇温に伴い、原料として用いたアルミニウム化合物の種類によっては、アルミニウム化合
物に起因するガス状の副生物が生成するが、かかる副生物の発生が止むまで６００℃未満
の温度を維持してから、焼成温度まで昇温することが好ましい。

混合物は、大気中で焼成してもよいし、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中で焼
成してもよい。また、水蒸気分圧が低い乾燥雰囲気中で焼成してもよい。

焼成には、例えば管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉
、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉などの通常の焼成炉を用いるこ
とができる。混合物は回分式で焼成してもよいし、連続式で焼成してもよい。また静止式
で焼成してもよいし、流動式で焼成してもよい。

焼成時間は、αアルミナ前駆体と種晶粒子の混合物がα化して高α化率の微粒αアルミナが得られるに十分な時間であればよく、用いるαアルミナ前駆体の種類、αアルミナ前駆体と種晶粒子との使用量比、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気などにより異なるが、例えば１０分以上２４時間以下である。

かくして得られる微粒αアルミナは、粒子径が０．０１μｍ〜０．１μｍ程度であり、高
いα化率を示すと共に、大きなＢＥＴ比表面積を示し、例えばα化率９０％以上、好まし
くは９５％以上で、ＢＥＴ比表面積は通常１０ｍ²／ｇ以上、好ましくは１３ｍ²／ｇ以上
、さらに好ましくは１５ｍ²／ｇ以上、通常１５０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１００ｍ²／
ｇ以下である。

得られた微粒αアルミナは、粉砕されてもよい。微粒αアルミナを粉砕するには、例えば
振動ミル、ボールミルなどの媒体粉砕機、ジェットミルなどを用いることができる。また、得られた微粒αアルミナは分級してもよい。

かくして得られたαアルミナは、例えばαアルミナ焼結体を製造するための原材料として
有用である。αアルミナ焼結体は、例えば切削工具、バイオセラミクス、防弾板などの高
強度を要求されるものが挙げられる。ウェハーハンドラーなどの半導体製造用装置部品、
酸素センサーなどの電子部品も挙げられる。ナトリウムランプ、メタルハライドランプな
どの透光管も挙げられる。排ガスなどの気体に含まれる固形分除去、アルミニウム溶湯の
濾過、ビールなどの食品の濾過等に用いられるセラミクスフィルターも挙げられる。セラ
ミクスフィルターとしては、燃料電池において水素を選択的に透過させたり、石油精製時
に生じるガス成分、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、酸素などを選択的に透過させるため
の選択透過フィルターも挙げられ、これらの選択透過フィルターはその表面に触媒成分を
担持させる触媒担体として用いてもよい。

得られた微粒αアルミナは、化粧品の添加剤、ブレーキライニングの添加剤、触媒担体と
して使用され、また導電性焼結体、熱伝導性焼結体などの材料として使用される。

得られた微粒αアルミナは、焼結しにくいセラミッスク粉末を焼結させて焼結体を製造す
る際に、セラミックス粉末に添加して、焼結し易くする焼結助剤として用いることもでき
る。

得られた微粒αアルミナを原料として用いることにより、微細な窒化アルミニウム粉末、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）粉末、粉末状蛍光体などを製造することができる。

得られた微粒αアルミナは、粉末のままで、通常のαアルミナ粉末と同様に、塗布型磁気
メディアの塗布層に添加されてヘッドクリーニング性、耐磨耗性を向上させるための添加
剤として用いることができる。トナーとして用いることもできる。樹脂に添加するフィラ
ーとして用いることもできる。また、研磨材として用いることもでき、例えば水などの溶
媒に分散させたスラリーとし、半導体ＣＭＰ研磨、ハードディスク基板などの研磨などに
用いることができるし、テープ表面にコーティングして研磨テープとして、ハードディス
ク、磁気ヘッドなどの精密研磨などに用いることができる。

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限
定されるものではない。

なお、各実施例で得た微粒αアルミナのα化率は、粉末Ｘ線回折装置〔(株)理学製、RINT2000〕を用いて得た微粒αアルミナの回折スペクトルから、２θ＝２５．６°の位置に現れるアルミナα相（０１２面）のピーク高さ（Ｉ_25.6）と、２θ＝４６°の位置に現れるγ相、η相、χ相、κ相、θ相およびδ相のピーク高さ（Ｉ₄₆）とから、式（１）
α化率＝Ｉ_25.6 ／（Ｉ_25.6 ＋Ｉ₄₆ ）×１００（％）・・・（１）
により算出した。
ＢＥＴ比表面積は、窒素吸着法により求めた。
ネック率は透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）に写った任意の粒子２０個以上について
、ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子の割合として求めた。
粉砕度は、そのα相（１１６）面のＸ線回折ピーク〔２θ＝５７．５°〕の半価幅（Ｈ(1
16)）と、粉砕前の種晶（αアルミナ）のα相（１１６）面のＸ線回折ピークの半価幅（
Ｈ₀(116)）とから、式（２）
粉砕度＝Ｈ(116) ／Ｈ₀(116)・・・（２）
により求めた。

実施例１
〔種晶粒子の製造〕
アルミニウムイソプロポキシドを加水分解して得られた水酸化アルミニウムを仮焼して、
主結晶相がθ相であり、α相を３重量％含む中間アルミナを得、この中間アルミナをジェ
ットミルにて粉砕して、嵩密度０．２１ｇ／ｃｍ³のアルミナ粉末を得た。

炉内が露点−１５℃〔水蒸気分圧１６５Ｐａ〕の乾燥空気で満たされた雰囲気炉に、上記
で得たアルミナ粉末を連続的に投入しながら、平均滞留時間３時間で連続的に取り出して
、最高温度１１７０℃にて焼成して、ＢＥＴ比表面積１４ｍ²／ｇのαアルミナ粒子を得
た。

このαアルミナ粒子１００質量部に、粉砕助剤〔プロピレングリコール〕１質量部を加え
、粉体媒体〔粒子径１５ｍｍのアルミナビーズ〕を加えて振動ミルにて１２時間粉砕した
。粉砕後のαアルミナ粒子のＢＥＴ比表面積は１６．６ｍ²／ｇであり、粉砕度は１．１
０であり、中心粒子径は０．１μｍであった。

上記で粉砕した後のαアルミナ粒子２０質量部を、塩化アルミニウム水溶液〔塩化アルミ
ニウム濃度０．０１モル／Ｌ〕８０質量部と混合し、アルミナビーズ〔ビーズ径０．６５
ｍｍ〕２．９ｋｇを充填した湿式分散機〔シンマルエンタープライズ社製、「ダイノーミ
ル」〕を用いて平均滞留時間１５分で連続的に湿式分散した後、回転数４０００ｒｐｍ〔
遠心加速度約２１００Ｇ〕の条件で４０分間、遠心分離処理し、固液分離により液相（上
澄み液）として、αアルミナ微粒子〔粉砕度１．４〕を含むスラリー〔固形分濃度１．１
質量％〕を得た。

このスラリー１３０ｇを、さらに、回転数１２０００ｒｐｍ〔遠心加速度約８６００Ｇ〕
の条件で４０分間、遠心分離処理〔３４４，０００Ｇ・分〕し、固液分離により上澄み液
〔固形分濃度０．１７質量％〕１１８ｇを得た。この上澄み液を肉眼で観察したところ、
無色透明で、微粒子は観察できなかった。なお、この上澄み液を乾燥させたのちの残渣を
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより、この上澄み液に含まれる微粒子の粒
子径を求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０ｎｍ以下であり、粒子径２０ｎｍ以下
の微粒子約１５００個あたり、粒子径が２０ｎｍを超え、１００ｎｍ未満である粒子は１
個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子が１個存在し、粒子径２００ｎｍ以上の粒子は見
られなかった。この微粒子の中心粒子径は２０ｎｍ以下である。この透過型電子顕微鏡写
真（ＴＥＭ写真）を図１に示す。また、ＴＥＭを用いた電子線回折法により、この上澄み
液に含まれる微粒子の結晶構造は、αアルミナであることを確認した。この電子線回折写
真を図２に示す。

〔アルミニウム加水分解物の製造〕
上記で得た上澄み液〔固形分濃度０．１７質量％〕１１８ｇ（αアルミナ微粒子は０．２ｇ）を塩化アルミニウム六水和物〔ＡｌＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ〕（和光純薬工業(株)製、特級、粉末状）６０．４ｇ（０．２５モル）および純水８４．６ｇと室温（約２５℃）で混合し
て水溶液とし、同温度で撹拌しながら、マイクロロータリーポンプを用いて２５％アンモ
ニア水〔和光純薬工業製、特級〕４２ｇ（アンモニア１０．５ｇ）を約４ｇ／分の添加速
度で添加して、加水分解物が析出したスラリーを得た。このスラリーの水素イオン濃度は
ｐＨ３．８であった。このスラリーを室温（約２５℃）で１日静置したところ、加水分解
物がゲル化して、ゲル状物となった。このゲル状物を６０℃の恒温槽で加熱して乾燥させて、加水分解物と種晶粒子との乾燥混合物を得た。この乾燥混合物には、金属成分の酸化物換算で１００質量部当たり１．５質量部の種晶粒子が含まれていた。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製乳鉢を用いて粉砕して粉末状とし、アルミナ製ルツボに入れ
、箱型電気炉で大気中１５０℃／時間の昇温速度で５００℃に加熱し、同温度で１時間保
持した後、室温（約２５℃）に冷却した。その後、再び大気中、上記電気炉を用いて３０
０℃／時間の昇温速度で室温から９００℃に加熱し、同温度にて３時間焼成して、微粒α
アルミナを得た。この微粒αアルミナは、白色度が高く、α化率は９７．８％であり、Ｂ
ＥＴ比表面積は１７．３ｍ²／ｇであった。この微粒αアルミナをＴＥＭで観察したとこ
ろ、ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子は見られなかった。ＴＥＭ写真を図３に
示す。

実施例２
〔種晶粒子の製造〕
実施例１と同様に操作して、αアルミナ微粒子〔粉砕度１．４〕を含むスラリー〔固形分
濃度１．１質量％〕を得た。このスラリー１３８．９ｇを、さらに、回転数１２０００ｒ
ｐｍ〔遠心加速度８６００Ｇ〕の条件で４０分間、遠心分離処理〔３４４，０００Ｇ・分
〕し、固液分離により上澄み液〔固形分濃度０．１７質量％〕９４．４ｇを得た。この上
澄み液を肉眼で観察したところ、無色透明で、微粒子は観察できなかった。なお、実施例
１と同様にしてこの上澄み液に含まれる微粒子の粒子径を求めたところ、大部分の微粒子
は粒子径２０ｎｍ以下であり、粒子径２０ｎｍ以下の微粒子約１５００個あたり、粒子径
が２０ｎｍを超え、１００ｎｍ未満である粒子は１個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒
子が２個存在し、粒子径２００ｎｍ以上の粒子は見られなかった。この微粒子の中心粒子
径は２０ｎｍ以下である。また、実施例１と同様にして、この上澄み液に含まれる微粒子
の結晶構造は、αアルミナであることを確認した。

〔アルミニウム加水分解物の製造〕
上記で得た上澄み液〔固形分濃度０．１７質量％〕９４．４ｇ（αアルミナ微粒子は０．
１６ｇ）と、アルミニウムイソプロポキシドを加水分解して得られた水酸化アルミニウム
２５ｇと、純水１０５．６ｇを室温（約２５℃）で混合し、サンドグラインダーへ投入し
て、２０００ｒｐｍ、３０分の条件で撹拌したのち６０℃の温浴中でロータリーエバポレ
ーターにより減圧下に水を揮発させて、粉末状の乾燥混合物を得た。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製ルツボに入れ、箱型電気炉で大気中３００℃／時間の昇温速
度で９８０℃に加熱し、同温度にて３時間焼成して、微粒αアルミナを得た。この微粒α
アルミナは、白色度が高く、α化率は９８％であり、ＢＥＴ比表面積は１４ｍ²／ｇであ
った。この微粒αアルミナをＴＥＭで観察したところ、ネッキングして隣の粒子と繋がっ
ている粒子は見られなかった。

実施例３
〔種晶粒子の製造〕
実施例１と同様に操作して、アルミニウムイソプロポキシドを加水分解して得られた水酸
化アルミニウムから、αアルミナ粒子を得た。このαアルミナ粒子は、ＢＥＴ比表面積１
７．２ｍ²／ｇであり、粉砕度は１．１０であり、中心粒子径は０．１μｍであった。こ
のαアルミナ粒子２０質量部を、塩化アルミニウム水溶液〔塩化アルミニウム濃度０．０
１モル／Ｌ〕８０質量部と混合し、アルミナビーズ〔ビーズ径０．６５ｍｍ〕２．９ｋｇ
を充填した湿式分散機〔シンマルエンタープライズ社製、「ダイノーミル」〕を用いて平
均滞留時間１７分で連続的に湿式分散した後、回転数４０００ｒｐｍ〔遠心加速度約２１
００Ｇ〕の条件で２０分間遠心分離し、固液分離により、液相として、αアルミナ微粒子
〔粉砕度１．２〕を含むスラリー〔固形分濃度４．０質量％〕を得た。

このスラリー４０．６ｇをさらに、回転数１２０００ｒｐｍ〔遠心加速度８６００Ｇ〕の
条件で４０分間、遠心分離処理〔３４４，０００Ｇ・分〕し、固液分離により上澄み液〔
固形分濃度０．１５質量％〕２２．８ｇを得た。この上澄み液を肉眼で観察したところ、
無色透明で、微粒子は観察できなかった。実施例１と同様にしてこの上澄み液に含まれる
微粒子の粒子径を求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０ｎｍ以下であり、粒子径２
０ｎｍ以下の微粒子約１５００個あたり、粒子径が２０ｎｍを超え、１００ｎｍ未満であ
る粒子は１個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子が２個存在し、粒子径２００ｎｍ以上
の粒子は見られなかった。この微粒子の中心粒子径は２０ｎｍ以下である。また、実施例
１と同様にして、この上澄み液に含まれる微粒子の結晶構造は、αアルミナであることを
確認した。

〔アルミニウム加水分解物の製造〕
上記で得た上澄み液〔固形分濃度０．１５質量％〕２２．８ｇ（αアルミナ微粒子は０．
０３ｇ）を硝酸アルミニウム九水和物〔Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ〕（和光純薬工業(株)
製、特級、粉末状）９３．８ｇ（０．２５モル）および純水１８６．２ｇと室温（約２５
℃）で混合して水溶液とし、同温度で撹拌しながら、マイクロロータリーポンプを用いて
２５％アンモニア水〔和光純薬工業製、特級〕４１．５ｇ（アンモニア１０．４ｇ）を約
４ｇ／分の添加速度で添加して、加水分解物が析出したスラリーを得た。このスラリーの
水素イオン濃度はｐＨ４．０であった。このスラリーを室温（約２５℃）で１日静置した
ところ、加水分解物がゲル化して、ゲル状物となった。このゲル状物を６０℃の恒温槽で
乾燥させて、加水分解物と種晶粒子との乾燥混合物を得た。この乾燥混合物には、金属成
分の酸化物換算で１００質量部当たり０．２質量部の種晶粒子が含まれている。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製乳鉢を用いて粉砕して粉末状とし、アルミナ製ルツボに入れ
、箱型電気炉で大気中３００℃／時間の昇温速度で９４０℃に加熱し、同温度で３時間焼
成して、微粒αアルミナを得た。この微粒αアルミナは、僅かに着色しており、α化率は
９７．６％であり、ＢＥＴ比表面積は１８．３ｍ²／ｇであった。この微粒αアルミナを
ＴＥＭで観察したところ、ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子は見られなかった
。

実施例４
〔種晶粒子の製造〕
実施例１と同様に操作して、αアルミナ微粒子〔粉砕度１．２〕を含むスラリー〔固形分
濃度４．０質量％〕を得た。このスラリー４０．６ｇを、さらに、回転数１２０００ｒｐ
ｍ〔遠心加速度８６００Ｇ〕の条件で４０分間、遠心分離〔３４４，０００Ｇ・分〕し、
固液分離により上澄み液〔固形分濃度０．１５質量％〕２３．０ｇを得た。この上澄み液
を肉眼で観察したところ、無色透明で、微粒子は観察できなかった。実施例１と同様にし
てこの上澄み液に含まれる微粒子の粒子径を求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０
ｎｍ以下であり、粒子径２０ｎｍ以下の微粒子約１５００個あたり、粒子径が２０ｎｍを
超え、１００ｎｍ未満である粒子は１個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子は２個存在
し、粒子径２００ｎｍ以上の粒子は見られなかった。この微粒子の中心粒子径は２０ｎｍ
以下である。また、実施例１と同様にして、この上澄み液に含まれる微粒子の結晶構造は
、αアルミナであることを確認した。

上記で得た上澄み液〔固形分濃度０．１５質量％〕２３．０ｇ（αアルミナ微粒子は０．
０３ｇ）を硝酸アルミニウム九水和物〔Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ〕（和光純薬工業(株)
製、特級、粉末状）９３．８ｇ（０．２５モル）および純水１８６ｇと室温（約２５℃）
で混合して水溶液とし、同温度で撹拌しながら、６０℃の温浴中、ロータリーエバポレー
ターにより水分を留去することにより、乾燥させて、加水分解物と種晶粒子との粉末状の
乾燥混合物を得た。この乾燥混合物には、金属成分の酸化物換算で１００質量部当たり０
．０２質量部の種晶粒子が含まれている。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製ルツボに入れ、箱型電気炉で大気中３００℃／時間の昇温速
度で８２０℃に加熱し、同温度で３時間焼成して、微粒αアルミナを得た。この微粒αア
ルミナは、僅かに着色しており、α化率は９７．８％であり、ＢＥＴ比表面積は１７．５
ｍ²／ｇであった。この微粒αアルミナをＴＥＭで観察したところ、ネッキングして隣の
粒子と繋がっている粒子は見られなかった。

実施例５
〔種晶粒子の製造〕
実施例１と同様に操作して、アルミニウムイソプロポキシドを加水分解して得られた水酸
化アルミニウムから、αアルミナ粒子を得た。このαアルミナ粒子は、ＢＥＴ比表面積１
４．０ｍ²／ｇであり、粉砕度は１．１０であり、中心粒子径は０．１μｍであった。こ
のαアルミナ粒子２０質量部を、塩化アルミニウム水溶液〔塩化アルミニウム濃度０．０
１モル／Ｌ〕８０質量部と混合し、アルミナビーズ〔ビーズ径０．６５ｍｍ〕２．９ｋｇ
を充填した湿式分散機〔「ダイノーミル」〕を用いて平均滞留時間１７分で連続的に湿式
分散した後、孔径０．１μｍのαアルミナ製セラミックスフィルター〔日本ガイシ(株)製
〕により、流速４ｍ／秒（０．１５Ｌ／分）で濾過して、濾液を得た。この濾液を肉眼で
観察したところ、無色透明で、微粒子は観察できなかった。なお、実施例１と同様にして
この濾液に含まれる微粒子の粒子径を求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０ｎｍ以
下であり、粒子径２０ｎｍ以下の微粒子約３０００個あたり、粒子径が２０ｎｍを超え、
１００ｎｍ未満である粒子は１個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子は見られなかった
。この微粒子の中心粒子径は２０ｎｍ以下である。また、実施例１と同様にして、この濾
液に含まれる微粒子の結晶構造は、αアルミナであることを確認した。

〔アルミニウム加水分解物の製造および焼成〕
実施例１で得た上澄み液に代えて、上記で得た濾液を用いる以外は実施例１と同様に操作
することにより、優れた微粒αアルミナが得られる。この微粒αアルミナは、白色度が高く、高α化率、高ＢＥＴ比表面積を示し、ＴＥＭで観察すると、ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子は見られない。

実施例６
孔径０．１μｍのαアルミナ製セラミックスフィルターに代えて、孔径０．２μｍのαア
ルミナ製セラミックスフィルター〔日本ガイシ(株)製〕を用いた以外は実施例１と同様に
操作して、濾液を得た。この濾液を肉眼で観察したところ、無色透明で、微粒子は観察で
きなかった。なお、この濾液を乾燥し、残渣として残った微粒子の粒子径を実施例１と同
様にして求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０ｎｍ以下であり、粒子径２０ｎｍ以
下の微粒子約３０００個あたり、粒子径が２０ｎｍを超え、１００ｎｍ未満である粒子は
１個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子は１個であり、粒子径２００ｎｍ以上の粒子は
見られなかった。この微粒子の中心粒子径は２０ｎｍ以下である。また、実施例１と同様
にして、この微粒子の結晶構造が、αアルミナであることを確認した。

実施例７
〔種晶スラリーの製造〕
実施例１で得た粉砕後のαアルミナ粒子〔ＢＥＴ比表面積１６．６ｍ²／ｇ、粉砕度１．
１０、中心粒子径０．１μｍ〕２０質量部を塩化アルミニウム水溶液〔塩化アルミニウム
濃度０．０１モル／Ｌ、水素イオン濃度はｐＨ２〕８０質量部と混合し、アルミナビーズ
〔ビーズ径０．６５ｍｍ〕２．９ｋｇを充填した湿式分散機〔ダイノーミル〕を用いて平
均滞留時間５分で連続的に湿式分散した後、回転数４０００ｒｐｍ（遠心加速度２１００Ｇ）の条件で４０分間、遠心分離処理し、固液分離により上澄み液として、αアルミナ微
粒子〔粉砕度１．４〕を含むスラリー〔固形分濃度１．４質量％〕を得た。

このスラリーを、さらに回転数８０００ｒｐｍ〔遠心加速度約３８００Ｇ〕の条件で４０分間、遠心分離処理〔１５２，０００Ｇ・分〕し、固液分離により上澄み液〔固形分濃度０．２６質量％〕を得た。

〔アルミニウム加水分解物の製造〕
上記で得た上澄み液〔固形分濃度０．２６質量％〕３６６ｇ（αアルミナ微粒子は１ｇ）
を塩化アルミニウム六水和物〔ＡｌＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ〕（和光純薬工業(株)製、特級、粉末
状）６０．４ｇ（０．２５モル）と室温（約２５℃）で混合し、同温度で撹拌しながら、
マイクロロータリーポンプを用いて２５％アンモニア水〔和光純薬工業製、特級〕４３ｇ
（アンモニア１０．１ｇ）を約４ｇ／分の添加速度で添加して、加水分解物が析出したス
ラリーを得た。このスラリーの水素イオン濃度はｐＨ３．９であった。このスラリーを室
温（約２５℃）で１日静置したところ、加水分解物がゲル化して、ゲル状物となった。こ
のゲル状物を６０℃の恒温槽で乾燥させて、加水分解物と種晶粒子との乾燥混合物を得た
。この乾燥混合物には、金属成分の酸化物換算で１００質量部当たり７質量部の種晶粒子
が含まれている。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製乳鉢を用いて粉砕して粉末状とし、アルミナ製ルツボに入れ
、箱型電気炉で大気中１５０℃／時間の昇温速度で５００℃に加熱し、同温度で１時間保
持した後、室温（約２５℃）に冷却した。その後、再び大気中、上記電気炉を用いて３０
０℃／時間の昇温速度で室温から８６０℃に加熱し、同温度にて３時間焼成して、微粒α
アルミナを得た。この微粒αアルミナは、白色度が高く、α化率は９６％であり、ＢＥＴ
比表面積は２７．２ｍ²／ｇであった。この微粒αアルミナをＴＥＭで観察したところ、
ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子は見られず、粒子径が１００ｎｍを超える粗
粒子も見られなかった。ＴＥＭ写真を図４に示す。

比較例１
〔種晶スラリーの製造〕
実施例１で得た粉砕後のαアルミナ粒子〔ＢＥＴ比表面積１６．６ｍ²／ｇ、粉砕度１．
１０、中心粒子径０．１μｍ〕２０質量部を塩化アルミニウム水溶液〔塩化アルミニウム
濃度０．０１モル／Ｌ、水素イオン濃度はｐＨ２〕８０質量部と混合し、アルミナビーズ
〔ビーズ径０．６５ｍｍ〕２．９ｋｇを充填した湿式分散機〔ダイノーミル〕を用いて平
均滞留時間５分で連続的に湿式分散した後、回転数４０００ｒｐｍ（遠心加速度２１００Ｇ）の条件で４０分間、遠心分離処理し、固液分離により上澄み液として、αアルミナ微
粒子〔粉砕度１．４〕を含むスラリー〔固形分濃度１．５質量％〕を得た。なお、このスラリーを乾燥させたのちの残渣を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより、このスラリーに含まれる微粒子の粒子径を求めたところ、大部分の微粒子は粒子径２０ｎｍ以下であり、粒子径２０ｎｍ以下の微粒子５２４個あたり、粒子径が２０ｎｍを超え、１００ｎｍ未満である粒子は６０個であり、粒子径１００ｎｍ以上の粒子は８個存在した。

〔アルミニウム加水分解物の製造〕
上記で得た上澄み液〔固形分濃度１．５質量％〕２８４ｇ（αアルミナ微粒子は４．３ｇ
）を塩化アルミニウム六水和物〔ＡｌＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ〕（和光純薬工業(株)製、特級、粉
末状）６０．４ｇ（０．２５モル）と室温（約２５℃）で混合し、同温度で撹拌しながら
、マイクロロータリーポンプを用いて２５％アンモニア水〔和光純薬工業製、特級〕４２
．１ｇ（アンモニア１０．１ｇ）を約４ｇ／分の添加速度で添加して、加水分解物が析出
したスラリーを得た。このスラリーの水素イオン濃度はｐＨ４．０であった。このスラリ
ーを室温（約２５℃）で１日静置したところ、加水分解物がゲル化して、ゲル状物となっ
た。このゲル状物を６０℃の恒温槽で乾燥させて、加水分解物と種晶粒子との乾燥混合物
を得た。この乾燥混合物には、金属成分の酸化物換算で１００質量部当たり３０質量部の
種晶粒子が含まれている。

〔焼成〕
この乾燥混合物をアルミナ製乳鉢を用いて粉砕して粉末状とし、アルミナ製ルツボに入れ
、箱型電気炉で大気中１５０℃／時間の昇温速度で５００℃に加熱し、同温度で１時間保
持した後、室温（約２５℃）に冷却した。その後、再び大気中、上記電気炉を用いて３０
０℃／時間の昇温速度で室温から８８０℃に加熱し、同温度にて３時間焼成して、微粒α
アルミナを得た。この微粒αアルミナは、白色度が高く、α化率は９７％であり、ＢＥＴ
比表面積は１９．３ｍ²／ｇであった。この微粒αアルミナをＴＥＭで観察したところ、
ネッキングして隣の粒子と繋がっている粒子は見られなかったが、粒子径１００ｎｍを超
える粗粒子が見られた。ＴＥＭ写真を図５に示す。

実施例１で得た上澄み液に含まれる微粒子の透過型電子顕微鏡写真である。実施例１で得た上澄み液に含まれる微粒子の透過型電子顕微鏡による電子線回折写真である。実施例１で得た微粒αアルミナの透過型電子顕微鏡写真である。実施例７で得た微粒αアルミナの透過型電子顕微鏡写真である。比較例１で得た微粒αアルミナの透過型電子顕微鏡写真である。

Claims

αアルミナ前駆体粒子と種晶粒子との混合物を焼成して、微粒αアルミナを製造する方法であり、
前記種晶粒子の中心粒子径が４０ｎｍ以下であり、粒子径１００ｎｍを超える粗粒分の割合が個数比で１％以下であることを特徴とする前記微粒αアルミナの製造方法。
前記種晶粒子が、未粉砕の金属化合物を、Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(Ｈ)が粉砕前の半価幅(Ｈ₀)の１．０２倍以上になるように粉砕し、
得られた粉砕物を水性媒体中、遠心加速度(Ｇ)と遠心処理時間(分)との積が１４０，０００(Ｇ・分)以上の遠心分離処理により分級して得られた金属化合物微粒子である請求項１に記載の製造方法。
前記種晶粒子が、未粉砕の金属化合物を、Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(Ｈ)が粉砕前の半価幅(Ｈ₀)の１．０２倍以上になるように粉砕し、
得られた粉砕物を孔径１μｍ以下のフィルターを用いる濾過処理により分級して得られた金属化合物微粒子である請求項１に記載の製造方法。
中心粒子径が４０ｎｍ以下であり、粒子径が１００ｎｍを超える粒子の割合が個数比で１％以下である金属化合物微粒子。
Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(Ｈ)が粉砕前の半価幅(Ｈ₀)の１．０２倍以上になるように、未粉砕の金属化合物を粉砕し、
得られた粉砕物を水性媒体中、遠心加速度(Ｇ)と遠心処理時間(分)との積が１４０，０００(Ｇ・分)以上の遠心分離処理により分級することを特徴とする請求項４に記載の金属化合物微粒子の製造方法。
Ｘ線回折スペクトルにおける４５°≦２θ≦７０°の範囲のメインピークの半価幅(Ｈ)が粉砕前の半価幅(Ｈ₀)の１．０２倍以上になるように、未粉砕の金属化合物を粉砕し、
得られた粉砕物を孔径１μｍ以下のフィルターを用いる濾過処理により分級することを特徴とする請求項４に記載の金属化合物微粒子の製造方法。