JP2581174C

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Info

Publication number: JP2581174C
Authority: JP
Original assignee: 住友化学工業株式会社
Publication date: 1999-07-26

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は透光性多結晶アルミナの製造方法に係り、更に詳細には透明性、機械
的強度に優れた透光性多結晶アルミナの製造方法に関するものである。＜従来の技術＞一般に高純度多結晶アルミナは機械的、熱的強度や透光性に秀れているため、
高輝度のナトリウム蒸気放電ランプの発光管、高温用窓、メモリー消去用窓等多
方面に使用されている。従来、透光性多結晶アルミナは、９９．９％以上の高純度アルミナ粉末に微量
（通常０．５重量％以下）の酸化マグネシウムを加え、これにバインダーを加え
た後、所望の形状に成形し、予じめ酸化雰囲気中で焼成した後、還元雰囲気中ま
たは真空中で１７００℃以上、特に１８００〜１９５０℃で焼成する技術が知ら
れている（例えば米国特許第３０２６２１０号）。他方、酸化マグネシウムと併用し、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム及び
酸化ランタンより選ばれた少なくとも１種の酸化物を用いる方法（特公昭４６−
１５３０４号）、更に酸化マグネシウムと酸化カルシウムを併用する方法（特公
昭５２−１９２０５号）等種々の方法が知られている。＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら微量の酸化マグネシウムのみを添加する方法は、優れた透光性を
有する焼結体を得る為には高温、長時間の焼結を必要とするばかりか、焼結過程
でアルミナ粒子の結晶成長により機械的強度が低下するとの不都合がある。他方、酸化マグネシウムと酸化カルシウムを併用する場合には低温、短時間の
焼成で良好な透光性を有する多結晶アルミナは得られるものの、機械的強度の向
上が十分でない。また、酸化マグネシウムと酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ジルコニウ
ムを併用する方法の場合には理由は詳らかでないが、高温ナトリウム蒸気に対す
る耐食性が低下し、ナトリウム蒸気放電ランプの発光管に使用し難いとの欠点を
有する。かかる事情下に鑑み、本発明者らは透光性、機械的強度に優れかつ耐食性に優
れた透光性多結晶アルミナを得る事を目的とし、鋭意検討した結果高純度酸化ア
ルミニウム粉末に少量の酸化マグネシウムと硫黄化合物を併用し、焼結する場合
には上記目的を全て満足し得る透光性多結晶アルミナが得られることを見出し、本
発明方法を完成するに至った。＜課題を解決する為の手段＞すなわち、本発明は酸化マグネシウムに換算した重量で０．１重量％未満（０
を含まず）のマグネシウム化合物とＳに換算した重量で０．００５下である酸化アルミニウムよりなる混合物を成形し、還元雰囲気中または真空中
で１７００〜１９５０℃、２時間〜８時間にて焼成することを特徴とする透光性
多結晶アルミナの製造方法を提供するにある。以下、本発明方法を更に詳述する。本発明方法に於いて用いる酸化アルミニウムは透光性多結晶アルミナ用原料と
して公知の酸化アルミニウムであればよく、特に制限されるものではないが、通
常有機アルミニウム加水分解法、改良バイヤー法、アンモニウム明ばん熱分解法
、アンモニウムドーソナイト熱分解法、エチレンクロルヒドリン法、水中火花放電法
等で得られる純度約９９．９％以上、平均粒子径約１μｍ以下、比表面積約１ｍ
²／ｇ〜約１００ｍ²／ｇ、好ましくは約３ｍ²／ｇ〜約６０ｍ²／ｇのアルミナ粉
末が用いられる。より好ましくは不純物として硅素、カルシウム及びナトリウム或いはこれらの
化合物がＳｉ、Ｃａ、Ｎａとして各々１００ｐｐｍ以下、好適には５０ｐｐｍ以
下の酸化アルミニウムを用いることが推奨される。これら不純物があまり高い場
合には異常粒成長や液相焼結が生起し強度低下や透光性の低下を生じることがあ
る。マグネシウム化合物の添加量は酸化マグネシウムに換算して約０．１重量％未
満、好ましくは約０．０１重量％〜約０．０８重量％、硫黄化合物はＳに換算し
て約０．００５重量％〜約１重量％、好ましくは約０．０１重量％〜約０．５重
量％添加混合する。酸化マグネシウムの量が上記範囲より多い場合には、ＭｇＯ
−Ａｌ₂Ｏ₃の反応物が酸化アルミニウムの結晶粒界に析出する為か機械的強度、耐食性が低下する。マ
グネシウム化合物としては、焼成後酸化マグネシウムに変換し得るものであれば
特に限定し得るものではないが、例えば硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、
酸化マグネシウム等が挙げられる。硫黄化合物の添加量が上記範囲未満の場合には透光性が劣り他方上記範囲を越
える場合には、添加量に見合う効果の発現がないばかりか、反応系内に於いてＳ
Ｏ_X等を形成し装置腐食の原因となるので好ましくない。硫黄化合物としては、
酸化アルミニウムとマグネシウム化合物の均一分散を阻害せず、かつ酸化アルミ
ニウム粉末に添加、混合、成形し、焼結後酸化アルミニウム粉末の純度低下を招
く硫黄化合物（例えばアルミニウムを除く金属を含む硫黄化合物）を除いた全て
の硫黄含本発明方法に於いて酸化アルミニウムとマグネシア化合物及び硫黄化合物の混
合、成形、焼成は透光性多結晶アルミナを得る公知の方法で実施すれば良く、例えば酸化アルミニ
ウムにマグネシア化合物と硫黄化合物を均一に混合し、その後この混合物にポリ
ビニルアルコール等の有機バインダーを少量添加、混合し、プレス成形した後、
この成形体を一旦空気中で９００〜１１００℃、１時間以上、通常２時間〜１０
時間仮焼して有機バインダーを除去した後、水素等の還元雰囲気中または真空中
で１７００〜１９５０℃の温度下、１時間以上、通常２時間〜８時間焼成する事
により透光性多結晶アルミナを得る事が出来る。＜発明の効果〉以上詳述した本発明方法によれば酸化アルミニウムにマグネシウム化合物と硫
黄化合物を混合し、成形、焼成する事により透光性に優れるのみならず高い機械
的強度を有する透光性多結晶アルミナを得る事を可能ならしめたもので、その工
業的価値は頗る大なるものである。＜実施例＞以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが本実施例は本発明方法の一実施形態を示すものであり、これによって本発
明が制約されるものではない。実施例１ＰＨ２のＨＣｌ水溶液１００重量部に中心粒径０．４μｍＢＥＴ比表面積５ｍ
²／ｇの高純度アルミナＡＫＰ−３０００（住友化学工業(株)製）１００重量部
（純度９９．９９％、Ｓｉ、Ｎａ各≒５ｐｐｍ、Ｃａ１ｐｐｍ以下）と硝酸マ
グネシウムをＭｇＯ換算で０．０５重量％加え充分解こうした。解こうしたスラリーに有機質結合材としてポリビニルアルコールを１．５重量
部更に硫酸アンモニウムをＳ換算で６００ｐｐｍと成る如く添加し、よく攪拌し
た後スプレードライし、顆粒を得た。得られた顆粒をラバープレスを用い１．５ｔｏｎ／ｃｍ²で２０ｍｍφ×厚さ
１．５ｍｍのペレットに成形した後、電気炉で空気中約９００℃×３Ｈｒ仮焼す
る事によりポリビニルアルコールを完全に焼失させた後、水素雰囲気炉で１８００℃×６Ｈｒ焼成した。得られた焼結体を両面ラッピングした後、波長６００ｎｍの光を入射した時の
直線透過率は１５．０％であった。実施例２〜８、比較例１〜３表１に示す硫黄源を用いた以外は、実施例１と同様の操作、条件によりアルミ
ナ顆粒を得、透光性を評価した。結果を表１に示す。実施例９及び比較例４実施例５の方法により得た顆粒をラバープレスを用いて１ｔｏｎ／ｃｍ²で４
５×５×４ｍｍに成形した後、電気炉で空気中約９００℃×３Ｈｒ仮焼し、次い
で水素雰囲気炉で１８２０℃×３Ｈｒ焼成した。得られた焼結体の機械的強度（ＪＩＳ−Ｒ１６０１に準拠して測定）は３５ｋ
ｇ／ｍｍ²であった。尚、比較の為、硫酸アルミニウムの代わりに炭酸カルシウムを０．０１重量部
添加した他は実施例９と同様の方法で顆粒を作成し、この顆粒を用いて成形、焼成し、焼結体を得
た。得られた焼結体の機械的強度は２７ｋｇ／ｍｍ²であった。

Claims

【特許請求の範囲】（1）酸化マグネシウムに換算した重量で０．１重量％未満（０を含まず）のマ
グネシウム化合物とＳに換算した重量で０．００５重量％〜１重量％のカルシウム含有量１ｐｐｍ以下である酸化アルミニウムよりなる混合物を成形し
、還元雰囲気中または真空中で１７００〜１９５０℃、２時間〜８時間にて焼成
することを特徴とする透光性多結晶アルミナの製造方法。