JP2007532454A5

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Publication number: JP2007532454A5
Application number: JP2007506810A
Authority: JP
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2008-05-15

Claims

金属間酸化物系透明セラミック材料を調製するための方法であって、
（Ａ）金属間酸化物の異なる金属カチオンの有機塩の均質な混合物を含有する粒子（ｐ₀）を酸化性雰囲気中で焼成することにより該金属間酸化物に基づく粒子（ｐ）を合成すること、
（Ｂ）こうして得られた粒子（ｐ）から、フィルタープレス（filtering pressing）法を用いて湿潤処理により該粒子（ｐ）を圧密化することによって成形物（Ｍ）を生成すること、及び
（Ｃ）該成形物（Ｍ）を熱処理し、焼結によってそれを求められる透明セラミック材料に変換すること
にある一連の工程を含む、方法。
工程（Ａ）で使用される粒子（Ｐ₀）が、前記金属間酸化物の金属カチオンの塩を可溶化した状態で含む水溶液の凍結乾燥によって得られる粒子である、請求項１に記載の方法。
前記金属間酸化物が、
・一般式Ｃ₃Ａ₂Ｄ₃Ｏ₁₂のガーネット（式中、Ｃ、Ａ及びＤは金属カチオンを表し、これらのカチオンは同一でも異なっていてもよいが、カチオンＣとＤは互いに異なるものであると解される）、
・ドーピングカチオンをさらに含有する前記式Ｃ₃Ａ₂Ｄ₃Ｏ₁₂のガーネット、及び
・別の金属のドーピングカチオンをさらに含有する第１の金属の三二酸化物
から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
前記金属間酸化物が、
・式Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂、Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂、Ｇｄ₃Ｓｃ₂Ｇａ₃Ｏ₁₂、Ｙｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂、Ｅｒ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂及びＹ₃Ｓｃ₂Ａｌ₃Ｏ₁₂のガーネットであって、ドーピングカチオンを含有するか又は含有しないガーネット、及び
・式Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃及びＬｕ₂Ｏ₃の三二酸化物であって、ドーピングカチオンを含有する三二酸化物
から選択される、請求項３に記載の方法。
工程（Ａ）で使用される粒子（ｐ₀）が、Ｃ、Ｈ及びＯ並びに前記金属間酸化物の金属カチオン以外の元素を含有しない、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
前記粒子（ｐ₀）が０．１μｍ〜１０μｍの寸法を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
工程（Ａ）で使用される粒子（ｐ₀）が、
（Ａ１）前記金属間酸化物の金属カチオンの有機塩を溶液中に含有する水溶液（Ｓ）を生成すること、
（Ａ２）該水溶液（Ｓ）を液体窒素中に噴霧して該水溶液（Ｓ）の均質な組成を有する凝固粒子を生成すること、及び
（Ａ３）こうして得られた凍結粒子を減圧下に置いて該凍結粒子中に含まれる水を固体状態から蒸気状態への昇華によって除去すること
にある工程を含む方法によって得られ、それによって該水溶液（Ｓ）と同じ割合で有機塩の均質な混合物を含有する粒子（ｐ₀）が得られる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
存在する異なる金属カチオンの各濃度が、前記溶液（Ｓ）中で１ｍｏｌ／Ｌ未満である、請求項７に記載の方法。
前記粒子（ｐ₀）の焼成が、工程（Ａ）において酸素含有ガス流中９００℃〜１，５００℃の温度で実施される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記粒子（ｐ₀）が、工程（Ａ）の焼成前に４００℃〜６００℃の温度で予備熱処理にさらされる、請求項９に記載の方法。
工程（Ｂ）のフィルタープレスが、
（Ｂ１）分散剤を使用しないで極性溶媒中に前記粒子（ｐ）を懸濁すること、
（Ｂ２）こうして得られた粒子（ｐ）の懸濁液を、
（ｉ）加圧手段と、
（ｉｉ）粒子（ｐ）を選択的に保持しかつ水を通過させることができる濾過手段を備えた出口と
を備えた型に導入すること、及び
（Ｂ３）型に導入した媒質を加圧手段により圧縮し、型から水を排出して圧密化された成形物に粒子（ｐ）を圧密化すること
にある一連の工程を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
工程（Ｂ１）において前記粒子（ｐ）が懸濁される極性溶媒が、水、エタノール又は水／エタノール混合物である、請求項１１に記載の方法。
工程（Ｂ１）における質量比（粒子（ｐ）／水）が５％〜７０％である、請求項１１又は１２に記載の方法。
工程（Ｂ１）からの粒子（ｐ）が、該粒子（ｐ）を前記極性溶媒に導入し、得られた媒質を撹拌による機械的砕解にかけることによって分散される、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
工程（Ｂ３）の圧縮を実施するのに加えられる圧力が５０ＭＰａ〜３５０ＭＰａである、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
前記粒子（ｐ）が、工程（Ｂ）の湿潤圧密化プロセスにおいて単独の粒子として使用される、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
前記粒子（ｐ）が、工程（Ｂ）において他の粒子（ｐ’）と一緒に圧密化される、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法。
質量比（ｐ’）／（ｐ）が０．０５％〜５％である、請求項１７に記載の方法。
工程（Ｂ）の後でかつ工程（Ｃ）の前に静水圧圧縮の工程を含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
工程（Ｃ）が、１０^-4Ｐａ〜１０Ｐａの圧力下１，５００℃〜１，８００℃の温度で実施される、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
ランタニド族からの少なくとも１つの金属ＭをドープしたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ）に基づく透明セラミック材料を調製するための方法であって、工程（Ａ）が、Ｙ³⁺、Ａｌ³⁺及びＭ³⁺の有機塩の均質混合物を含む粒子（ｐ₀）を酸化性雰囲気中で焼成することにより、金属ＭをドープしたＹＡＧに基づく粒子（ｐ）を合成することにある、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
前記金属Ｍが、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、エルビウム（Ｅｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選択される、請求項２１に記載の方法。
前記金属Ｍがネオジム（Ｎｄ）である、請求項２２に記載の方法。
工程（Ａ）の粒子（ｐ₀）が、Ｙ³⁺、Ａｌ³⁺及びＭ³⁺の有機塩を含む均質な水溶液（Ｓ_YAG）の凍結乾燥によって得られ、該凍結乾燥が、
（ａ１）Ｙ³⁺、Ａｌ³⁺及びＭ³⁺の有機塩を溶液中に含有する水溶液（Ｓ_YAG）を生成すること、
（ａ２）該水溶液（Ｓ_YAG）を液体窒素中に噴霧して該水溶液（Ｓ_YAG）の均質な組成を有する凝固粒子を生成すること、及び
（ａ３）こうして得られた凍結粒子を減圧下に置いて該凍結粒子中に含まれる水を固体状態から蒸気状態への昇華によって除去すること
にある工程を含み、それによって該水溶液（Ｓ_YAG）と同じ割合でＹ³⁺、Ａｌ³⁺及びＭ³⁺の有機塩の均質な混合物を含有する粒子（ｐ₀）が得られる、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
前記溶液（Ｓ_YAG）が、
・酢酸イットリウム、乳酸アルミニウム及び酢酸ネオジムの水性混合物であって、ｐＨが４以下になるように酢酸が加えられた水性混合物、又は
・該溶液のｐＨが４以下になるように水性酢酸溶液に溶かした酸化イットリウム、酸化ネオジム及び乳酸アルミニウムの混合物
である、請求項２４に記載の方法。
カチオンＹ³⁺とＭ³⁺の濃度の和が前記溶液（Ｓ_YAG）中で１ｍｏｌ／Ｌ未満であり、カチオンＡｌ³⁺の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ未満である、請求項２４又は２５に記載の方法。
モル比（Ｙ³⁺＋Ｍ³⁺）／Ａｌ³⁺が前記溶液（Ｓ_YAG）中で０．５９：１〜０．６１：１であり、モル比Ｍ³⁺／（Ｙ³⁺＋Ｍ³⁺）が０．０１％〜９９．９％である、請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の方法。
前記モル比（Ｙ ³⁺ ＋Ｍ ³⁺ ）／Ａｌ ³⁺ が前記溶液（Ｓ _YAG ）中で０．５９７：１〜０．６０３：１である、請求項２７に記載の方法。
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の方法によって得ることができる、金属間酸化物に基づく透明な成形セラミック材料。
請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の方法によって得ることができる、ランタニド族からの金属ＭをドープしたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ）に基づく透明な成形セラミック材料。
前記金属Ｍがネオジムである、請求項３０に記載の材料。
レーザー共振器のための増幅材料としての、請求項３０又は３１に記載の材料の使用。
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の方法の工程（Ａ）の終わりに得ることができる、金属間酸化物に基づく粒子。
請求項７で規定される（Ａ１）、（Ａ２）及び（Ａ３）の一連の工程の終わりに得ることができる、請求項３３に記載の粒子。
請求項２２〜２８のいずれか１項に記載の方法の工程（Ａ）の終わりに得ることができる、ランタニド族からの金属ＭをドープしたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ）に基づく粒子。
前記金属Ｍがネオジムである、請求項３５に記載の粒子。