JP2019104674A - 焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法、及び透明セラミックスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1. (a)イットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素のイオンを含む水溶液、(b)第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のイオンを含む水溶液及び(c)スカンジウムイオンを含む水溶液を共沈用水溶液に添加して、(a)、(b)、(c)成分を共沈させた状態とし、その共沈物をろ別、加熱脱水した後、焼成して、下記式(1)で表されるガーネット型複合酸化物粉末を得る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
(R1-xScx)3(A1-yScy)5O12 (1)
(式中、Rはイットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素であり、Aは第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、0<x<0.08、0.004<y<0.16である。)
2. 上記(a)成分がテルビウムイオンであり、(b)成分がアルミニウムイオンである1記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
3. 上記(a)、(b)、(c)成分を含む水溶液はそれぞれ無機酸水溶液であり、上記共沈用水溶液は炭酸塩水溶液である1又は2記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
4. 上記(a)成分を含む水溶液、(b)成分を含む水溶液及び(c)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌して、(a)、(b)、(c)成分の共沈物の粒子を成長させる1〜3のいずれかに記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
5. 上記撹拌は、液温を20℃以上50℃以下に保持した状態で12時間以上行うものである4記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
6. 上記(a)成分を含む水溶液及び(b)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌する第1撹拌を行った後、上記(c)成分を含む水溶液を更に添加し、この液を撹拌する第2撹拌を行う1〜3のいずれかに記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
7. 上記第1撹拌及び第2撹拌は、それぞれ液温を20℃以上50℃以下に保持した状態で液を撹拌するものであり、該第1撹拌及び第2撹拌の合計時間が12時間以上である6記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
8. 焼成温度は1000℃以上1400℃以下である1〜7のいずれかに記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
9. 得られるガーネット型複合酸化物粉末の一次粒子径が70nm以上300nm以下である1〜8のいずれかに記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
10. 1〜9のいずれかに記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法により製造されたガーネット型複合酸化物粉末を用いて成形体を成形した後、該成形体を焼結し、次いで加圧焼結することを特徴とする透明セラミックスの製造方法。
以下に、本発明に係る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法について説明する。
本発明に係る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法は、(a)イットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素のイオンを含む水溶液、(b)第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のイオンを含む水溶液、及び(c)スカンジウムイオンを含む水溶液を共沈用水溶液に添加して、(a)、(b)、(c)成分を共沈させた状態とし、その共沈物をろ別、加熱脱水した後、焼成して、下記式(1)で表されるガーネット型複合酸化物粉末を得ることを特徴とするものである。
(R1-xScx)3(A1-yScy)5O12 (1)
(式中、Rはイットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素であり、Aは第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、0<x<0.08、0.004<y<0.16である。)
本発明で対象とするガーネット型複合酸化物の組成は、上記式(1)で表されるものである。
本発明に係る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法の実施形態1では、上記(a)成分を含む水溶液、(b)成分を含む水溶液及び(c)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌して、(a)、(b)、(c)成分を共沈させた状態とすることが好ましい。ここで、一緒に共沈用水溶液に添加するとは、対象の複数の水溶液を同時に共沈用水溶液に添加することをいい、好ましくは対象の複数の水溶液を混合してその混合液を共沈用水溶液に添加(滴下)することをいう(以下、この明細書において同じ。)。
図1に、その具体的手順を示す。ここでは、Rがテルビウム、Aがアルミニウムである場合を例にとり説明する。
詳しくは、まず(a)成分を含む水溶液、(b)成分を含む水溶液及び(c)成分を含む水溶液をそれぞれ用意する。該(a)、(b)、(c)成分を含む水溶液は、(a)、(b)、(c)成分を含む(即ち、イオンとして含む)ものであれば特に限定されないが、それぞれ無機酸水溶液であることが好ましい。
使用する無機酸水溶液は、上記3成分用の原材料と錯イオンを形成させることなく溶解し、(a)〜(c)成分のイオンを含むようにできるものであれば特に制限はなく、強酸を添加した水溶液が好ましく、例えば5Nの硝酸水溶液、硫酸水溶液、塩酸水溶液等が挙げられる。このとき、3成分用の原材料それぞれを全て溶解する酸性水溶液が好ましく、硝酸溶液がより好ましい。硝酸溶液を用いると、焼成後の無機塩の残量が少ない。水溶液の濃度はそれぞれ1.5M以上3.0M以下が好ましい。
なお、共沈用水溶液に、硫酸アンモニウムなどの沈殿助剤を添加してもよい。
このとき、A液を完全に滴下した後のpHが上記範囲内になるように共沈用水溶液(B液)の量を調整するとよい。
共沈物の洗浄は、電気伝導度1μS/cm以下の超純水を用い、ろ液の電気伝導度が5μS/cm以下になるまで洗浄を繰り返す。ろ液の電気伝導度が高いと回収した共沈物にイオンが残存しており、その残存イオンによってその後の焼成工程において凝集の強い粉末ができてしまうおそれがある。
本発明に係る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法の実施形態2では、上記(a)成分を含む水溶液及び(b)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌する第1撹拌を行った後、上記(c)成分を含む水溶液を更に添加し、この液を撹拌する第2撹拌により(a)、(b)、(c)成分を共沈させた状態とすることが好ましい。図2に、その具体的手順を示す。ここでは、Rがテルビウム、Aがアルミニウムである場合を例にとり説明する。
次いで、得られた(a)成分を含む水溶液及び(b)成分を含む水溶液を、後で(c)成分を含む水溶液も添加することを考慮した上で、上記の式(1)の組成(モル比率)となるように正確に秤量し、充分に撹拌して混合し、(a)Tbイオン、(b)Alイオンを含む無機酸水溶液(A−1液)を得る。
なお、A−1液を添加(滴下)した後の液体(B+A−1液)のpHは6.1以上7.0未満が好ましく、6.1以上6.6未満がより好ましい。このとき、完全に滴下した後のpHが上記範囲内になるように共沈用水溶液(B液)の量を調整するとよい。
なお、A−2液を添加(滴下)した後の液体(B+A−1+A−2液)のpHは5.8以上6.6未満が好ましく、6.1以上6.6未満がより好ましい。この場合、狙った組成の均一な沈殿物が得られる。
また、第1撹拌と第2撹拌の合計撹拌時間(t1+t2)は、12時間以上が好ましい。合計の撹拌時間が12時間より短いと共沈物の粒子が成長せず、反応性が高すぎる微細な粉ができてしまう場合がある。
本発明に係る透明セラミックスの製造方法は、上記本発明の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法により製造されたガーネット型複合酸化物粉末を用いて成形体を成形した後、該成形体を焼結し、次いで加圧焼結することを特徴とするものである。
ここで、本発明で用いる原料粉末には、上記のようにして得られた焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の他に、その後のセラミック製造工程での品質安定性や歩留り向上の目的で、各種の有機添加剤が添加される場合がある。本発明においては、これらについても特に限定されない。即ち、各種の分散剤、結合剤、潤滑剤、可塑剤等が好適に利用できる。ただし、これらの有機添加剤としては、不要な金属イオンが含有されない、高純度のタイプを選定することが好ましい。
本発明では、上記原料粉末を用いて、所定形状にプレス成形した後に脱脂を行い、次いで焼結して、相対密度が最低でも95%以上に緻密化した焼結体を作製する。その後工程として熱間等方圧プレス(HIP)処理を行うことが好ましい。なお熱間等方圧プレス(HIP)処理をそのまま施すと、常磁性ガーネット型透明セラミックスが還元されて酸素欠損を0.1%以上生じてしまう。そのため微酸化HIP処理、乃至はHIP処理後に最終高温処理工程での雰囲気を酸化雰囲気とすることにより酸素欠損回復アニール処理を施すことが好ましい。これにより、透明セラミックスの実際の密度と理論密度との差分から求められる酸素欠損量が0.1%未満とすることができる。
成形方法は湿式法と乾式法の2種類に大別され、更に細かく分けると成形法は数種類にも及ぶが、本発明においては特に限定されない。湿式法では鋳込み成型が例示され、スラリーを石膏型に流し込み、乾燥させることによって成形体が得られる。一方、乾式法では一軸プレス成形が例示され、スプレードライ等によってスラリーを顆粒化し、金型を用いて顆粒をプレスすることによって成形体が得られる。また、その得られた成形体を変形可能な防水容器に密閉収納して静水圧で加圧するCIP(Cold Isostatic Pressing)処理を施し、更に成形体の密度を上げてもよい。なお、成形法によって適したスラリーの状態は異なるため、前工程のスラリー化においてスラリーの濃度や有機添加剤の種類や量を制御し、適したスラリー物性を得ることが重要となる。
得られた成形体には有機添加剤が含まれているため、脱脂処理を施して有機物を除去する必要がある。得られた成形体をマッフル炉に入れ、大気下1000℃以下(焼成温度以下)で熱処理を行う。脱脂の下限温度は有機物が燃焼しきる温度であれば特に限定されない。なお、有機物の燃焼は成形体を粉砕し、示差熱熱重量(TG/DTA)測定することによって確認できる。脱脂の保持時間も有機物の燃焼が完了すればよく、特に限定されない。昇温速度に関しては、急速昇温では有機物の分解が急激に始まり、脱ガスによってクラック等が発生してしまうため、300℃/h以下で行うことが好ましい。
脱脂後の成形体を焼結することによって透明な酸化物セラミックスができる。焼結の雰囲気は真空、酸素、大気から選択され、焼結温度は目標とする焼結密度が得られれば特に限定されないが、酸素欠損の発生を抑えるために酸素雰囲気が最も好ましい。焼結温度は、1600〜1800℃が好ましく、1700〜1750℃が特に好ましい。焼結温度がこの範囲にあると、異相析出が抑制されるため好ましい。また、焼結保持時間は数時間程度で十分だが、焼結体の相対密度は最低でも95%以上に緻密化させなければいけない。また10時間以上長く保持させて焼結体の相対密度を99%以上に緻密化させておくと、最終的な透明性が向上するため、更に好ましい。焼結条件は透明化できれば特に限定されず、例えば昇温速度100℃/hで1700℃、20時間保持すればよい。ただし、本発明においては1840℃以上で包晶点領域となってしまうため、その温度以下の温度で処理する必要がある。
本発明の製造方法においては、焼結工程を経た後に更に追加で熱間等方圧プレス(HIP(Hot Isostatic Pressing))処理を行う工程を設けることができる。
本発明の製造方法においては、HIP処理を終えた後に、得られた透明セラミックス焼結体中に酸素欠損が生じてしまい、かすかに薄灰色の外観を呈する場合がある。その場合には、前記HIP処理温度以下、典型的には1200〜1500℃にて、酸素雰囲気下で酸素アニール処理(酸素欠損回復処理)を施すことが好ましい。この場合の保持時間は特に制限されないが、酸素欠損が回復するのに十分な時間以上で、且つ無駄に長時間処理して電気代を消耗しない時間内で選択されることが好ましい。
本発明の製造方法においては、上記一連の製造工程を経た常磁性ガーネット型透明セラミックスについて、その光学的に利用する軸上にある両端面を光学研磨することが好ましい。このときの光学面精度は測定波長λ=633nmの場合、λ/8以下が好ましく、λ/10以下が特に好ましい。なお、光学研磨された面に適宜反射防止膜を成膜することで光学損失を更に低減させることも可能である。
本発明の製造方法で製造された透明セラミックスは、磁気光学デバイス用途に好適であり、特に波長0.9〜1.1μmの光アイソレーターのファラデー回転子として好適に使用される。
本発明の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法の実施形態1に基づいて、焼結用ガーネット型複合酸化物粉末を製造した。
原材料として、酸化テルビウム粉末(純度99.999%、信越化学工業(株)製)、水酸化アルミニウム粉末(純度99.999%、日本軽金属(株)製)及び酸化スカンジウム粉末(純度99.9%、信越化学工業(株)製)をそれぞれ別々に2N硝酸水溶液(関東化学(株)製)に溶解し、それぞれの濃度が2Mとなるように適宜添加量を調整した。これにより、(a)Tbイオン含有水溶液、(b)Alイオン含有水溶液、(c)Scイオン含有水溶液を得た。
得られたこれらの水溶液を表1に示す所定のモル組成比となるように混合し、その混合液を2Mの炭酸水素アンモニウム(関東化学(株)製)と0.004Mの硫酸アンモニウム(関東化学(株)製)の混合溶液(炭酸塩水溶液)に、加熱撹拌しながら滴下した。このときの水浴の温度は30℃であり、撹拌速度は300rpmとした。また、完全に滴下した後のpHは6.3になるように炭酸塩水溶液の量を調整した。混合液を滴下後、生成した白色沈殿物を24時間撹拌処理をした。
得られた白色沈殿物を濾紙により捕捉し、吸引濾過法により超純水で水洗した。このとき、ろ液の電気伝導度が5μS/cm以下となるまで繰り返した。回収した白色沈殿物は80℃の乾燥機で2日間乾燥し、沈殿物中の水分を1質量%以下にした。白色乾燥物を縦型マッフル炉にて酸素雰囲気下1200℃で焼成して焼成粉末を得た。
得られた焼成粉末は、ガーネット構造となっているかを確認するため、粉末X線回折分析(XRD)を行った。粉末X線回折装置((株)リガク製、Smart Lab)を用い、2θ=10°〜90°まで測定した。得られたX線回折データと過去のリファレンスデータと比較を行い、ガーネット相あるいはペロブスカイト相が存在するかを確認した。なお、ガーネット相のみの回折ピークが表れた場合は、ペロブスカイト相の存在は1%未満と考えられ、ガーネット単相とあらわすことにする。
得られた焼成粉末の一次粒子径を測定するために、電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いる。ステージ上にカーボンテープを貼り、その上に粉末を振りかけ、チャージアップを避けるために金蒸着を行う。数種類のFE−SEM写真から100個以上の一次粒子を抽出し、粒の大きさをすべてカウントし平均化したものを一次粒子径とした。
以上の結果を表1にまとめて示す。
次に、成形体内部のバインダー等の有機物を除去する目的で、800℃で脱脂処理を施した。続いて得られた脱脂済み成形体を酸素雰囲気炉に仕込み、1700℃、20時間の条件で焼結した。この時点でも透明度は高いが、さらに透明度を上げるために、Ar加圧下198MPa、1600℃、3時間の条件でHIP処理を施した。またさらに、焼結等によって発生する酸素欠陥を除去する目的で、酸素雰囲気下1400℃でアニールを施した。
このようにして得られた透明焼結体を直径5mmφ×長さ15mmLとなるように研削・研磨した。その両端面には光学研磨が施されていて、光学面の面精度はλ/8(λ=633nm)以上となるようにした。
以上のようにして得られた各サンプルについて以下のようにして光学特性(全光線透過率、ベルデ定数、消光比)を評価した。
光学研磨された透明焼結体の長さ15mmにおける全光線透過率をJIS K7105(ISO 13468−2:1999)を参考に測定した。
すなわち、積分球に光を通過する入口開口と出口開口を設け、入口開口部に試料を設置する。出口開口部に反射板を取り付けることにより、試料から出射された光をすべて積分球で検知することが可能となり、この検知した出射光の強度と試料に入射する光強度の比から透過率を測定した。測定は分光光度計(日本分光(株)製、V−670)を用い、付属されている積分球を使用して測定した。その際、照射する光のスポット径は3mmとなるようにピンホールを設けた。光源はハロゲンランプ、検出器は光電子増倍管(波長750nm未満)及びPbS光電セル(波長750nm以上)を用いて、ダブルビーム方式により測定を行った。全光線透過率はそれぞれ波長1064nmの値を用いた。全光線透過率はそれぞれ5検体ずつ測定し、有効数字2桁、単位はパーセントで評価した。
図3に示すように、得られた各焼結体サンプルを外径32mm、内径6mm、長さ40mmのネオジム−鉄−ボロン磁石の中心に挿入し、その両端に偏光子を挿入した後、IPGフォトニクスジャパン(株)製ハイパワーレーザー(ビーム径1.6mm)を用いて、両端面から、波長1064nmのハイパワーレーザー光線を入射して、ファラデー回転角θを決定した。ファラデー回転角θは出射側の偏光子を回転させた時に、最大の透過率を示す角度とした。
ベルデ定数Vは、以下の式に基づいて求めた。なお、サンプルに印加される磁束密度(B)は、上記測定系の形状及び寸法、残留磁束密度(Br)及び保磁力(Hc)からシミュレーションにより算出した値を用いた。
θ=V×B×L
(式中、θはファラデー回転角(Rad)、Vはベルデ定数(Rad/(T・m))、Bは磁束密度(T)、Lはファラデー回転子の長さ(この場合、0.015m)である。)
消光比の測定は、JIS C5877−2:2012を参考に、レーザー光源(NKT Photonics社製)とパワーメータ(Gentec社製)並びにGeフォトディテクタ(Gentec社製)及び偏光子(シグマ光機(株)製)を用いて組んだ光学系で行った。使用したレーザー光は波長1064nm、ビーム径1〜3mmφとした。測定時の室温は24℃であった。
まず、サンプルのない状態で2つの偏光子を回転させ、光のパワーが最大になる位置に偏光子を固定し光のパワーP//を測定した。その後、2つの偏光子の間にサンプルを挿入し、ディテクタ側の偏光子(検光子)を90°回転させ、直交ニコルとしたときの光のパワーP⊥を測定した。消光比(dB)は以下の式に基づき求めた。
消光比(dB)=10log10(P///P⊥)
以上の評価結果を表2にまとめて示す。
本発明において、上記式(1)に示した組成比において高い全光線透過率が得られる。なお、実施例1−1〜1−5において、ベルデ定数は59〜60(Rad/T・m)であった。この値は従来材料であるTGGよりも1.5倍ほど大きな値である。
本発明の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法の実施形態2に基づいて、焼結用ガーネット型複合酸化物粉末を製造した。
(a)Tbイオン含有水溶液と(b)Alイオン含有水溶液の混合液を炭酸水素アンモニウム水溶液へ滴下し、しばらく加熱撹拌した後に、(c)Scイオン含有水溶液を滴下し再度加熱撹拌することを行い、それ以外は実施例1と同様に製造した。
即ち、実施例1と同じ原材料(酸化テルビウム、水酸化アルミニウム)を用いてそれぞれ別々に2N硝酸水溶液(関東化学(株)製)に溶解し、それぞれの濃度が2Mとなるように適宜添加量を調整した。これにより、(a)Tbイオン含有水溶液、(b)Alイオン含有水溶液を得た。次いで、得られたこれらの水溶液を最終的に表2に示す所定のモル組成比となるように混合し、その混合液を2Mの炭酸水素アンモニウム(関東化学(株)製)と0.004Mの硫酸アンモニウム(関東化学(株)製)の混合溶液(炭酸塩水溶液)に、加熱撹拌しながら滴下した。このときの水浴の温度は30℃であり、撹拌速度は300rpmとした。また、完全に滴下した後のpHは6.3になるように炭酸塩水溶液の量を調整した。混合液を滴下後、生成した白色沈殿物をt1時間だけ撹拌処理をした。
次に、実施例1と同じ原材料(酸化スカンジウム)を用いて2N硝酸水溶液(関東化学(株)製)に溶解し、濃度が2Mとなるように適宜添加量を調整した。これにより、(c)Scイオン含有水溶液を得た。次いで、得られた水溶液を最終的に表2に示す所定のモル組成比となるように、上記混合液に加熱撹拌しながら滴下した。このときの水浴の温度は30℃であり、撹拌速度は300rpmとした。また、完全に滴下した後のpHは6.1であった。
(c)成分水溶液を滴下後、生成した白色沈殿物をt2時間だけ撹拌処理をした。
得られた白色沈殿物を濾紙により捕捉し、吸引濾過法により超純水で水洗した。このとき、ろ液の電気伝導度が5μS/cm以下となるまで繰り返した。回収した白色沈殿物は80℃の乾燥機で2日間乾燥し、沈殿物中の水分を1質量%以下にした。白色乾燥物を縦型マッフル炉にて酸素雰囲気下1200℃で焼成して焼成粉末を得た。
得られた焼成粉末について実施例1と同様に、XRD分析、一次粒子径測定を行った。
以上の結果を表3に示す。
以上のようにして得られた各サンプルについて実施例1と同様に光学特性(全光線透過率、消光比)を評価した。
以上の評価結果を表4にまとめて示す。
実施例2−4において、第1及び第2撹拌の液温及び撹拌時間、並びに焼成温度を変えた以外は実施例2−4と同じようにして焼成粉末を製造して、得られた焼成粉末について実施例1と同様に、XRD分析、一次粒子径測定を行った。
なお、比較例3−5として数種類の金属酸化物粉末を用い、混合方式で製造した場合について示す。即ち、酸化テルビウム(Tb4O7、粒径60〜100nm、信越化学工業(株)製)、酸化アルミニウム(粒径100nm、大明化学工業(株)製)、酸化スカンジウム(粒径1μm、信越化学工業(株)製)を表5に示す所定のモル組成比となるように秤量し樹脂製のポットに入れ、更に高純度エタノール(関東化学(株)製)、ポリエチレングリコール(PEG200、関東化学(株)製)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を1000ppm、樹脂ボールを投入し、封をしたうえでボールミル混合を行い、その後1200℃で焼成処理を施した。得られた焼成粉末について実施例1と同様に、XRD分析、一次粒子径測定を行った。
以上の結果を表5に示す。
得られた各サンプルについて実施例1と同様に光学特性(全光線透過率、消光比)を評価した。
以上の評価結果を表6にまとめて示す。
比較例3−5では、全光線透過率が83%以上となっているが、異相とみられる結晶相が見られ、消光比が30dBを下回り、総合評価は△(中程度)となった。つまり、セラミックス全体では全光線透過率が合格ラインであっても、異相発生による消光比が低下してしまう。この理由としては、大きな酸化スカンジウム粒子が局所的に混合されていたため、成形体内部に組成ムラが起きたためと推測される。
実施例2−4において、Tbイオンの配位サイトに希土類元素又はイットリウムのイオンのいずれか1つが入り、Alイオンの配位サイトにAl又はGaが入るように組成を構成する元素を変更した以外は実施例2−4と同じようにして焼成粉末を製造して、得られた焼成粉末について実施例1と同様に、XRD分析、一次粒子径測定を行った。このとき、希土類元素と第13族元素の組み合わせは、透明化可能な立方晶系となるもののみ組み合わせた。なお、原材料としては、希土類酸化物粉末及び酸化イットリウム粉末(それぞれ純度99.999%、信越化学工業(株)製)、水酸化ガリウム粉末(純度99.9%以上、信越化学工業(株)製)又は水酸化アルミニウム粉末(純度99.999%、日本軽金属(株)製)及び酸化スカンジウム粉末(純度99.9%、信越化学工業(株)製)をそれぞれ別々に2N硝酸水溶液(関東化学(株)製)に溶解し、それぞれの濃度が2Mとなるように適宜添加量を調整した。これにより、(a)希土類イオン含有水溶液、(b)Al又はGaイオン含有水溶液、(c)Scイオン含有水溶液を得た。
以上の結果を表7に示す。
得られた各サンプルについて実施例1と同様に光学特性(全光線透過率、消光比)を評価した。なお、実施例4−3、4−9、4−12、4−16の全光線透過率は波長633nmについて測定した。
以上の評価結果を表8に示す。
110 ファラデー回転子
112 光軸
120 偏光子
130 検光子
140 磁石
150 筐体
Claims (10)
- (a)イットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素のイオンを含む水溶液、(b)第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のイオンを含む水溶液及び(c)スカンジウムイオンを含む水溶液を共沈用水溶液に添加して、(a)、(b)、(c)成分を共沈させた状態とし、その共沈物をろ別、加熱脱水した後、焼成して、下記式(1)で表されるガーネット型複合酸化物粉末を得る焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
(R1-xScx)3(A1-yScy)5O12 (1)
(式中、Rはイットリウム及びランタニド希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素であり、Aは第13族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、0<x<0.08、0.004<y<0.16である。) - 上記(a)成分がテルビウムイオンであり、(b)成分がアルミニウムイオンである請求項1記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 上記(a)、(b)、(c)成分を含む水溶液はそれぞれ無機酸水溶液であり、上記共沈用水溶液は炭酸塩水溶液である請求項1又は2記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 上記(a)成分を含む水溶液、(b)成分を含む水溶液及び(c)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌して、(a)、(b)、(c)成分の共沈物の粒子を成長させる請求項1〜3のいずれか1項記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 上記撹拌は、液温を20℃以上50℃以下に保持した状態で12時間以上行うものである請求項4記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 上記(a)成分を含む水溶液及び(b)成分を含む水溶液を一緒に共沈用水溶液に添加し、この液を撹拌する第1撹拌を行った後、上記(c)成分を含む水溶液を更に添加し、この液を撹拌する第2撹拌を行う請求項1〜3のいずれか1項記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 上記第1撹拌及び第2撹拌は、それぞれ液温を20℃以上50℃以下に保持した状態で液を撹拌するものであり、該第1撹拌及び第2撹拌の合計時間が12時間以上である請求項6記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 焼成温度は1000℃以上1400℃以下である請求項1〜7のいずれか1項記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 得られるガーネット型複合酸化物粉末の一次粒子径が70nm以上300nm以下である請求項1〜8のいずれか1項記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の焼結用ガーネット型複合酸化物粉末の製造方法により製造されたガーネット型複合酸化物粉末を用いて成形体を成形した後、該成形体を焼結し、次いで加圧焼結することを特徴とする透明セラミックスの製造方法。
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