JP2673161B2 - Method for manufacturing yttrium aluminum garnet - Google Patents

Method for manufacturing yttrium aluminum garnet

Info

Publication number
JP2673161B2
JP2673161B2 JP63242890A JP24289088A JP2673161B2 JP 2673161 B2 JP2673161 B2 JP 2673161B2 JP 63242890 A JP63242890 A JP 63242890A JP 24289088 A JP24289088 A JP 24289088A JP 2673161 B2 JP2673161 B2 JP 2673161B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
precipitate
yttrium
aluminum garnet
sintered body
yttrium aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63242890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0292817A (en
Inventor
肇 羽田
信一 白崎
伸一 松田
明男 渡辺
靖弘 松本
高公 柳谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konoshima Chemical Co Ltd
Original Assignee
Konoshima Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konoshima Chemical Co Ltd filed Critical Konoshima Chemical Co Ltd
Priority to JP63242890A priority Critical patent/JP2673161B2/en
Publication of JPH0292817A publication Critical patent/JPH0292817A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2673161B2 publication Critical patent/JP2673161B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] この発明は、イットリウムアルミニウムガーネット、
(Y3Al5O12、以下単にYAGということがある。)、の製
造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to yttrium aluminum garnet,
(Y 3 Al 5 O 12 , hereinafter sometimes simply referred to as YAG).

[従来技術] イットリウムアルミニウムガーネットは、レーザホス
ト材料、蛍光材料等の機能を有し、広範囲に利用されて
いる。最近ではセラミックス製造法を用いた多結晶のイ
ットリウムアルミニウムガーネットの利用が進展し、そ
のため易反応性、易小結性、均一性を備えた原料粉末が
要望されている。またイットリウムアルミニウムガーネ
ットの主な用途は光学材料であり、透明度の高い焼結体
が必要とされている。イットリウムアルミニウムガーネ
ットは結晶構造が立方晶であるため、複屈折がなく、結
晶粒界での光散乱がない。そこで結晶から不純物や気孔
を除けば、光透過性、特に直線透過性の高い多結晶の焼
結体が得られることが知られている。
[Prior Art] Yttrium aluminum garnet has a function as a laser host material, a fluorescent material, etc. and is widely used. Recently, the use of polycrystalline yttrium aluminum garnet using a ceramics manufacturing method has progressed, and therefore, a raw material powder having easy reactivity, easy binding and uniformity is demanded. Further, yttrium aluminum garnet is mainly used as an optical material, and a sintered body having high transparency is required. Since yttrium aluminum garnet has a cubic crystal structure, there is no birefringence and no light scattering at grain boundaries. Therefore, it is known that a polycrystalline sintered body having high optical transparency, particularly linear transparency, can be obtained by removing impurities and pores from the crystal.

発明者らは、イットリウムアルミニウムガーネットの
製造方法を研究し、これらのイオンの混合酸性水溶液を
尿素で中和して沈澱を生成させ、生成した沈澱を仮焼し
てイットリウムアルミニウムガーネットとする方法を開
発した(特願昭62−248,957号)。この方法の特徴は、
次の点にある。通常のアンモニアによる沈澱の形成を用
いると、反応の制御が困難で、濾過不能のゼリー状の沈
澱が生成する。沈澱を遠心分離により強引に分離して
も、沈澱中には塩化アンモニウム等の不純物が残存し、
これを充分に除くことができない。そして得られた沈澱
を仮焼すると、混入した塩化アンモニウム等の不純物が
仮焼時のイットリウムアルミニウムガーネットの結晶成
長を促し、焼結性に乏しい材料しか得られない。これに
対して尿素による沈澱では、沈澱反応は緩慢で制御し易
く、不純物イオンの含有の少ない沈澱を得ることができ
る。
The inventors have studied a method for producing yttrium aluminum garnet, developed a method of neutralizing a mixed acidic aqueous solution of these ions with urea to form a precipitate, and calcining the formed precipitate to obtain yttrium aluminum garnet. (Japanese Patent Application No. 62-248,957). The characteristic of this method is that
There are the following points. Using normal ammonia precipitate formation, the reaction is difficult to control and an unfilterable jelly-like precipitate is formed. Even if the precipitate is forcibly separated by centrifugation, impurities such as ammonium chloride remain in the precipitate,
This cannot be removed sufficiently. When the obtained precipitate is calcined, impurities such as ammonium chloride mixed in promote the crystal growth of yttrium aluminum garnet at the time of calcining, and only a material having poor sinterability can be obtained. On the other hand, in the case of precipitation with urea, the precipitation reaction is slow and easy to control, and a precipitate containing a small amount of impurity ions can be obtained.

発明者らは、この方法の改良を進めた。尿素沈澱で得
られる生成物はゲル状で、なお多量の不純物イオンを含
んでいる。この沈澱を仮焼すると、不純物イオンが2次
粒子の成長を促す。2次粒子が成長すると、焼結時に2
次粒子内のミクロ気孔を圧縮して除くことが困難なた
め、緻密な焼結体を得ることが難しい。発明者はこの点
に付いて、沈澱時における特定量の硫酸イオンの存在が
決定的役割を果たすことを見出した。また発明者は、特
定量の硫酸イオンの存在下で得た沈澱を用いることによ
り、光透過性の高い多結晶イットリウムアルミニウムガ
ーネット焼結体を得うることを見出した。
The inventors have advanced the improvement of this method. The product obtained by urea precipitation is a gel and still contains a large amount of impurity ions. When this precipitate is calcined, the impurity ions promote the growth of secondary particles. When the secondary particles grow, 2
Since it is difficult to compress and remove the micro pores in the secondary particles, it is difficult to obtain a dense sintered body. In this regard, the inventor has found that the presence of a certain amount of sulfate ions during precipitation plays a crucial role. The inventor has also found that a polycrystalline yttrium aluminum garnet sintered body having high light transmittance can be obtained by using a precipitate obtained in the presence of a specific amount of sulfate ion.

[発明の課題] 請求項1の発明では、2次粒子の成長が小さい、イッ
トリウムアルミニウムガーネット原料粉末の製造法を得
ることを課題とする。
[Problem of the Invention] An object of the invention of claim 1 is to obtain a method for producing a yttrium aluminum garnet raw material powder in which secondary particles grow little.

また請求項2の発明では、光透過性の高い多結晶イッ
トリウムアルミニウムガーネット焼結体を得ることを課
題とする。
Moreover, the invention of claim 2 has as an object to obtain a polycrystalline yttrium aluminum garnet sintered body having high light transmittance.

[発明の構成] 請求項1に記載の発明は、イットリウムイオンとアル
ミニウムイオンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈
澱を生成させ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムア
ルミニウムガーネットとする方法において、前記の酸性
水溶液にはイットリウムイオンとアルミニウムイオンと
の合計量に対するモル比で、0.1〜1.2倍量の硫酸イオン
を含有させたことを特徴とする。
[Structure of the Invention] In the invention according to claim 1, an acidic aqueous solution containing yttrium ions and aluminum ions is neutralized with urea to form a precipitate, and the obtained precipitate is calcined to obtain yttrium aluminum garnet. In the method, the acidic aqueous solution is characterized by containing 0.1 to 1.2 times the amount of sulfate ion with respect to the total amount of yttrium ion and aluminum ion.

次に請求項2の発明は、請求項1の方法により得られ
たイットリウムアルミニウムガーネット粉末に100〜250
0wtppmのSiO2を含有させると共に、これを無酸素雰囲気
下で1650〜1900℃で焼結して、多結晶透明イットリウム
アルミニウムガーネット焼結体とすることを特徴とす
る。
Next, the invention of claim 2 provides the yttrium aluminum garnet powder obtained by the method of claim 1 in an amount of 100 to 250.
It is characterized by containing 0 wtppm of SiO 2 and sintering this at 1650 to 1900 ° C. in an oxygen-free atmosphere to obtain a polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet sintered body.

請求項1の発明を説明する。母液に硫酸イオンを存在
させて尿素で沈澱させると、ゲル状ではなく粒状の沈澱
が得られる。沈澱がゲル状でないため、母液からの不純
物イオンの混入が少ない。このことは、仮焼時に2次粒
子の成長が少ないとの効果をもたらす。逆にゲル状の沈
澱がら出発すると、ゲル内に侵入したアンモニウム塩等
の不純物のため、仮焼時に2次粒子が成長する。2次粒
子内部の気孔は後の焼結で除くことが困難であり、ゲル
状の沈澱を出発材料とすると、緻密な焼結体を得ること
ができない。
The invention of claim 1 will be described. Precipitation with urea in the presence of sulfate ions in the mother liquor gives a granular rather than a gel-like precipitate. Since the precipitate is not in the form of gel, contamination of impurity ions from the mother liquor is small. This brings about the effect that the growth of secondary particles is small at the time of calcination. On the other hand, when starting from a gel-like precipitate, secondary particles grow during calcination due to impurities such as ammonium salts that have penetrated into the gel. It is difficult to remove the pores inside the secondary particles by subsequent sintering, and if a gel-like precipitate is used as a starting material, a dense sintered body cannot be obtained.

硫酸イオンの効果には2つの臨界点が有る。イットリ
ウムイオンとアルミニウムイオンの合計量に対するモル
比で0.1倍以上の硫酸イオンを加えることにより、粒状
の沈澱が得られる。そしてこの沈澱を仮焼後に焼結する
と、緻密な多結晶YAG焼結体が得られる。一方硫酸イオ
ンのモル比をイットリウムとアルミニウムの合計量に対
して1.5倍以上とすると、即ち硫酸イットリウムと硫酸
アルミニウムとの混合水溶液等から出発すると、沈澱の
粒子径が増大し、焼結性の低い材料しか得られない。過
剰の硫酸イオンによる焼結性の低下は、モル比で1.2程
度から発現する。従って好ましい硫酸イオン含量は前記
のモル比で、0.1〜1.2、より好ましくは0.15〜1.0であ
る。なお仮焼雰囲気は任意で、温度は500〜1400℃、よ
り好まくは900〜1350℃が良い。
The effect of sulfate ion has two critical points. A granular precipitate can be obtained by adding 0.1 times or more of the sulfate ion in molar ratio to the total amount of yttrium ion and aluminum ion. When this precipitate is calcined and then sintered, a dense polycrystalline YAG sintered body is obtained. On the other hand, when the molar ratio of sulfate ions is 1.5 times or more the total amount of yttrium and aluminum, that is, when starting from a mixed aqueous solution of yttrium sulfate and aluminum sulfate, the particle size of the precipitate increases and the sinterability is low. Only the material can be obtained. The decrease in sinterability due to excessive sulfate ion appears from about 1.2 in molar ratio. Therefore, the preferable sulfate ion content is 0.1 to 1.2, and more preferably 0.15 to 1.0 in the above molar ratio. The calcination atmosphere is arbitrary, and the temperature is 500 to 1400 ° C, more preferably 900 to 1350 ° C.

次に仮焼後のYAG粉末を用いた、多結晶透明イットリ
ウムアルミニウムガーネットの製造方法を説明する。得
られたYAG粉末を焼結すると、緻密な焼結体が得られ
る。光学的に透明な焼結体を得る条件は、無酸素雰囲気
で焼結することと、YAGに対して100〜2500wtppm、より
好ましくは300〜2000wtppmのSiO2とを加えることとであ
る。
Next, a method for producing a polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet using the YAG powder after calcination will be described. By sintering the obtained YAG powder, a dense sintered body can be obtained. The conditions for obtaining an optically transparent sintered body are sintering in an oxygen-free atmosphere and addition of 100 to 2500 wtppm, and more preferably 300 to 2000 wtppm of SiO 2 to YAG.

例えば同じ1000wtppmのSiO2を加えたYAGでも、酸素中
で焼結すると不透明なものしか得られない。これに対し
て、真空中、H2中、Ar中のいずれでも、透明な多結晶YA
G焼結体を得ることができる。また雰囲気を選ぶだけで
は不十分で、焼結体の光透過性はSiO2含量に依存する。
SiO2を加えないものは不透明であり、過剰のSiO2を加え
たものも不透明である。そして発明者は、300〜2000wtp
pmのSiO2で、(以下ではwtppm単位を単にppmとして表示
する。)、0.25mm-1程度の吸光係数との高い光透過性を
得ることに成功した。なおSiO2の添加時期は任意であ
り、母液に添加しても、仮焼前の沈澱に添加しても、あ
るいは仮焼後のYAG粉末に添加しても良い。
For example, even the same YAG containing 1000 wtppm of SiO 2 can only give an opaque material when sintered in oxygen. On the other hand, a transparent polycrystalline YA can be used in vacuum, H 2 and Ar.
A G sintered body can be obtained. Moreover, it is not enough to select the atmosphere, and the light transmittance of the sintered body depends on the SiO 2 content.
Those without added SiO 2 are opaque and those with added excess SiO 2 are also opaque. And the inventor is 300 ~ 2000wtp
We have succeeded in obtaining high light transmittance with an extinction coefficient of about 0.25 mm -1 with SiO 2 at pm (hereinafter, wtppm unit is simply expressed as ppm). The SiO 2 may be added at any time, and may be added to the mother liquor, to the precipitate before calcination, or to the YAG powder after calcination.

また緻密な焼結体を得るには1650℃以上の温度が必要
であり、逆に1900℃以上ではYAGの溶融と蒸発が始まる
ため、焼結温度は1650〜1900℃に限られる。
Further, a temperature of 1650 ° C or higher is required to obtain a dense sintered body, and conversely, at 1900 ° C or higher, melting and evaporation of YAG starts, so the sintering temperature is limited to 1650 to 1900 ° C.

[実施例] 実施例1 硝酸イットリウム水溶液と硫酸アルミニウム水溶液と
を当量、即ちYAGの組成に応じて混合し、水を加えて、Y
AG換算で7mmol/Litterの酸性水溶液1Litterとした。こ
れに室温で51.4gの尿素(10倍当量)を加え、95℃に加
温して撹拌下で5時間反応させた。反応後に2Litterの
水を加えて冷却し、尿素の分解を停止させた。次いで沈
澱を濾過し水洗すると、粒状の沈澱が得られた。沈澱の
乾燥後、空気中1100℃で3時間仮焼し、生成物をボール
ミルで10時間粉砕した。生成物はYAG1相で他の相の混入
はなく、結晶粒径は0.3μm、比表面積は2m2/gであっ
た。
[Example] Example 1 An yttrium nitrate aqueous solution and an aluminum sulfate aqueous solution were mixed in an equivalent amount, that is, in accordance with the composition of YAG, water was added, and Y was added.
An acidic aqueous solution of 7 mmol / Litter in terms of AG was used as 1 Litter. To this was added 51.4 g of urea (10 equivalents) at room temperature, heated to 95 ° C. and reacted for 5 hours under stirring. After the reaction, 2 Litter of water was added and cooled to stop the decomposition of urea. Then, the precipitate was filtered and washed with water to obtain a granular precipitate. After drying the precipitate, it was calcined in air at 1100 ° C. for 3 hours, and the product was crushed by a ball mill for 10 hours. The product was the YAG1 phase with no other phases mixed in, the crystal grain size was 0.3 μm and the specific surface area was 2 m 2 / g.

ここでは母液中の酸イオンの62.5%を硫酸イオンでま
かない、他を硝酸イオンでまかなった。従ってイットリ
ウムイオンとアルミニウムイオンとの合計量に対する、
硫酸イオンのモル比は約0.94である。なお重要なことは
所定量の硫酸イオンの存在下で沈澱させることで、共存
させた硝酸イオンではない。硝酸イオンを塩素イオンや
酢酸イオンに変えて同様の実験を行ったが、結果は全て
同等であった。
Here, 62.5% of the acid ions in the mother liquor were not covered with sulfate ions, and the others were covered with nitrate ions. Therefore, for the total amount of yttrium ions and aluminum ions,
The molar ratio of sulfate ion is about 0.94. It is important to note that precipitation is carried out in the presence of a predetermined amount of sulfate ions, not the coexisting nitrate ions. The same experiment was conducted by changing the nitrate ion to chloride ion or acetate ion, but the results were all the same.

尿素を加えて沈澱させると、尿素はアンモニアとCO2
とに分解し、これによってアルミニウムやイットリウム
が水酸化物等として沈澱する。沈澱は先ずアルミニウム
の沈澱が先行し、次いでPHが7.5以上に増加するとイッ
トニウムが沈澱する。尿素の分解反応は緩慢であり、70
℃、実用的には80℃以上でないと、イットリウムは低量
的には沈澱しない。従って沈澱反応時の温度は70℃〜沸
点、より好ましくは80℃〜沸点とする。次にPHが9.5を
越えると、アルミニウムの再溶解が始まる。しかし加温
下での尿素での沈澱では、生成したアンモニアの気化の
ためPHは8程度にとどまる。従って、PHの増加によるア
ルミニウムの再溶解は問題にならない。実験によれば、
尿素は母液の酸に対して2倍以上加えることが好まし
く、良い好ましくは5〜20倍とする。
When urea is added to cause precipitation, urea will react with ammonia and CO 2
And aluminum and yttrium are precipitated as hydroxides. The precipitation is preceded by the precipitation of aluminum first, and then the ytnium precipitates when the PH is increased above 7.5. The decomposition reaction of urea is slow, 70
Yttrium does not precipitate in low amounts unless it is above 80 ° C, practically 80 ° C. Therefore, the temperature during the precipitation reaction is 70 ° C to the boiling point, more preferably 80 ° C to the boiling point. Next, when PH exceeds 9.5, remelting of aluminum begins. However, during the precipitation with urea under heating, the pH remained at around 8 due to the vaporization of the produced ammonia. Therefore, remelting of aluminum due to an increase in PH is not a problem. According to experiments,
Urea is preferably added in an amount of 2 times or more, more preferably 5 to 20 times, the acid of the mother liquor.

なお発明者は、この実施例で尿素に変えてアンモニア
を用いることを試みた。即ち室温でアンモニアを加え、
液のPHを8.5とした。得られた沈澱はゼリー状で濾過不
能であり、これを遠心分離を4回繰り返して洗浄した
が、好ましい出発材料とはならなかった。例えば洗浄後
の沈澱を空気中1000℃で3時間焼成すると、ボールミル
粉砕後の生成物の平均粒径は0.85μmであった。また仮
焼後のYAG粉末を空気中17000℃で5時間焼結したが、焼
結体の密度は4.15g/cm3(理論密度の91.2%)に過ぎな
かった。
The inventor tried to use ammonia instead of urea in this example. That is, add ammonia at room temperature,
The pH of the liquid was 8.5. The resulting precipitate was jelly-like and non-filterable and was washed by repeating centrifugation four times, but it was not a preferable starting material. For example, when the precipitate after washing was calcined in air at 1000 ° C. for 3 hours, the average particle size of the product after ball milling was 0.85 μm. The calcined YAG powder was sintered in air at 17,000 ° C. for 5 hours, but the density of the sintered body was only 4.15 g / cm 3 (91.2% of theoretical density).

なお尿素沈澱の場合でも全量を硝酸イオンとして沈澱
させると、沈澱はゲル状で多量の硝酸アンモニウムイオ
ンを吸蔵していた。
Even in the case of urea precipitation, when the whole amount was precipitated as nitrate ions, the precipitate was gel-like and occluded a large amount of ammonium nitrate ions.

実施例2 塩化イットリウム10mmolと塩化アルミニウム50mmol、
及び硫酸アンモニウム30mmolを含む水溶液1Litterに、
室温で尿素36gを加え、撹拌下で95℃で60分反応させ
た。反応後に室温まで放冷し、濾過と水洗とを行って乾
燥し、1000℃の空気中で3時間仮焼した。仮焼後10時間
ボールミル粉砕(以下同様)で得られた生成物は、平均
粒径が0.35μm、BET法での非表面積が3m2/gであった。
なお沈澱は粒状で仮焼による2次粒子の成長はなく、ボ
ールミル粉砕後に、2Ton/cm2でプレス成型し1700℃で空
気中3時間焼結した。焼結密度4.55g/cm3(ほぼ理論密
度の緻密な焼結体)の不透明な焼結体が得られた。
Example 2 Yttrium chloride 10 mmol and aluminum chloride 50 mmol,
And 1 Litter of an aqueous solution containing 30 mmol of ammonium sulfate,
36 g of urea was added at room temperature, and the mixture was reacted at 95 ° C. for 60 minutes under stirring. After the reaction, the mixture was allowed to cool to room temperature, filtered, washed with water, dried, and calcined in air at 1000 ° C. for 3 hours. The product obtained by ball milling for 10 hours after calcination (the same applies below) had an average particle size of 0.35 μm and a non-surface area by the BET method of 3 m 2 / g.
The precipitate was granular and did not grow secondary particles due to calcination, and was crushed by a ball mill, press-molded at 2 Ton / cm 2 and sintered at 1700 ° C. for 3 hours in air. An opaque sintered body having a sintered density of 4.55 g / cm 3 (a dense sintered body of almost theoretical density) was obtained.

実施例3 酸化イットリウム6.35gと水酸化アルミニウム7.31g
(YAGとして18.75mmol)を11.6Nの濃塩酸40mlと36Nの濃
硫酸6mlで溶解し、水を加えて1Litterとした。イットリ
ウムとアルミニウムの合計モル数に対する硫酸イオンの
モル比は、0.72である。これに210gの尿素(塩酸と硫酸
の合計量に対して10倍当量)を加え、撹拌下、95℃で12
0分間反応させた。その後2Litterの水で冷却し、沈澱物
を濾過して水洗にした。沈澱は粒状であった。沈澱を乾
燥し、酸素中で1300℃で1時間仮焼し、ボールミルで10
時間粉砕した。粉砕後の生成物はYAG1相であり、平均粒
径は0.4μm、比表面積は1m2/gであった。これを2Ton/c
m2の圧力でプレス成型し、1600℃で30時間酸素中で焼結
した。焼結体の相対密度は99.3%(密度4.52g/cm3)で
あった。
Example 3 6.35 g of yttrium oxide and 7.31 g of aluminum hydroxide
(18.75 mmol as YAG) was dissolved in 40 ml of 11.6 N concentrated hydrochloric acid and 6 ml of 36 N concentrated sulfuric acid, and water was added to make 1 Litter. The molar ratio of sulfate ion to the total number of moles of yttrium and aluminum is 0.72. To this, 210 g of urea (10 times equivalent to the total amount of hydrochloric acid and sulfuric acid) was added, and the mixture was stirred at 95 ° C for 12 hours.
The reaction was performed for 0 minutes. Then, it was cooled with 2 Litter of water, and the precipitate was filtered and washed with water. The precipitate was granular. The precipitate is dried, calcined in oxygen at 1300 ° C for 1 hour, and ball-milled to 10
Crushed for hours. The product after pulverization was the YAG1 phase, having an average particle size of 0.4 μm and a specific surface area of 1 m 2 / g. 2Ton / c
It was pressed at a pressure of m 2 and sintered at 1600 ° C. for 30 hours in oxygen. The relative density of the sintered body was 99.3% (density 4.52 g / cm 3 ).

この実施例に付いて、硫酸量を変えた他は全て同様に
して、硫酸イオンの効果を調べた。仮焼後ボールミルで
粉砕した後の平均粒径、1600℃焼結後の相対密度を表1
に示す。
With respect to this example, the effect of sulfate ion was examined in the same manner except that the amount of sulfuric acid was changed. Table 1 shows the average particle size after calcination and crushing with a ball mill, and the relative density after sintering at 1600 ° C.
Shown in

表1から、モル比で0.15以上の硫酸イオンにより焼結
密度が向上し、透明な多結晶YAG焼結体を得る可能性が
生じる。これはゲル状沈澱の生成を抑え、仮焼時の2次
粒子の成長を防止したためである。しかしモル比で1.5
以上の硫酸イオンを加えると、仮焼後の粒径が増して焼
結活性が低下し、緻密なYAG焼結体は得られなくなる。
From Table 1, it is possible to obtain a transparent polycrystalline YAG sintered body by improving the sintering density by the sulfate ion having a molar ratio of 0.15 or more. This is because the formation of gel-like precipitate was suppressed and the growth of secondary particles during calcination was prevented. However, the molar ratio is 1.5
When the above-mentioned sulfate ions are added, the grain size after calcination increases and the sintering activity decreases, so that a dense YAG sintered body cannot be obtained.

実施例4 実施例2で調整したYAG焼結体は緻密であるが、不透
明であった。同様に実施例1,3で得た原料YAG粉末の焼結
温度を増して、緻密なものを得たが全て不透明であっ
た。そこで焼結雰囲気と添加物とにより、光透過性に優
れた多結晶YAG焼結体を製造することを検討した。なお
実施例1〜3のYAGの仮焼粉末の製造に関する知見は、
全てこの実施例にも当てはまる。
Example 4 The YAG sintered body prepared in Example 2 was dense but opaque. Similarly, the sintering temperature of the raw YAG powders obtained in Examples 1 and 3 was increased to obtain dense ones, but they were all opaque. Therefore, it was studied to manufacture a polycrystalline YAG sintered body having excellent light transmittance by using a sintering atmosphere and additives. In addition, the knowledge about the production of the calcined powder of YAG of Examples 1 to 3,
All also apply to this example.

実施例2での沈澱前の母液に、コロイダルシリカ(Na
イオンフリーのシリカゾル)を加え、シリカの添加効果
を検討した。また焼結雰囲気を、空気中、酸素中、真空
中、水素中、Ar中とし、雰囲気の影響を検討した。いず
れの試料に付いても理論密度通りの焼結体が得られた。
得られた試料に付いて、589nmでのビーム状の光に対す
る吸光係数を測定した。結果を表2に示す。
In the mother liquor before precipitation in Example 2, colloidal silica (Na
Ion-free silica sol) was added to examine the effect of silica addition. The sintering atmosphere was air, oxygen, vacuum, hydrogen, or Ar, and the effect of the atmosphere was examined. A sintered body having a theoretical density was obtained for all the samples.
The extinction coefficient for the beam-like light at 589 nm was measured for the obtained sample. Table 2 shows the results.

* SiO2含量はYAGの重量に対する添加量、ppmはwtppm
を現す。
* SiO 2 content is the amount added to the weight of YAG, ppm is wtppm
Shows up.

これらの結果から、透明なYAG多結晶焼結体を得るに
は、無酸素雰囲気で100〜2500ppmのSiO2、より好ましく
は300〜2000ppmのSiO2を加えて焼結することが必要であ
ることが分かる。そして0.25mm-1の吸光係数は1mm厚で7
8%の透過係数に対応し、極めて高い値である。なお発
明者はSiO2の添加時期を、沈澱の形成後仮焼前、仮焼後
焼結前と変えることを試みたが、結果はいずれも同等で
あった。更にSiO2の添加形態への依存性は見いだせなか
った。またイットリウムやアルミニウムの原料の純度を
低下させると、原料中からSiO2が混入することがある。
このようなSiO2であっても同様の効果が得られたので、
重要なのはYAGに対するSiO2の存在量である。
These results, in order to obtain a transparent YAG polycrystal sintered body, that of SiO 2 100~2500ppm in an oxygen-free atmosphere, and more preferably it is necessary to sinter the addition of SiO 2 of 300~2000ppm I understand. And the extinction coefficient at 0.25 mm -1 is 7 at 1 mm thickness.
Corresponding to a transmission coefficient of 8%, it is an extremely high value. The inventor tried to change the time of addition of SiO 2 between after the formation of precipitate and before calcination and after calcination and before sintering, but the results were the same. Furthermore, we could not find a dependency on the addition form of SiO 2 . Further, if the purity of the yttrium or aluminum raw material is lowered, SiO 2 may be mixed from the raw material.
Since similar effects were obtained even with such SiO 2 ,
What is important is the amount of SiO 2 present in YAG.

SiO2の存在や焼結雰囲気により、光学的性質が異なる
原因は次の点にある。SiO2の存在は、YAG焼結体内部の
結晶粒径の分布を解消し、異常に成長した粒子や微小粒
子を消滅させた。このため光の焼結体内部での散乱や屈
折を減少させることができる。しかし逆に過剰量の3wt
%のSiO2添加では、焼結体中に気孔が生じ不透明となっ
た。一方酸素雰囲気下での焼結は、結晶粒径の不規則な
分布をもたらし、光学的性質を低下させた。
The reason why the optical properties differ depending on the presence of SiO 2 and the sintering atmosphere is as follows. The presence of SiO 2 eliminated the distribution of crystal grain size inside the YAG sintered body, and eliminated abnormally grown grains and fine grains. Therefore, it is possible to reduce scattering and refraction of light inside the sintered body. However, on the contrary, the excess amount of 3 wt
% SiO 2 was added, pores were formed in the sintered body and it became opaque. On the other hand, sintering in an oxygen atmosphere resulted in an irregular distribution of the crystal grain size and reduced the optical properties.

次に焼結温度に付いては、1650℃以下では緻密な焼結
体を得ることができず、また結晶粒径の不規則分布を解
消できなかった。しかし逆に1900℃以上では、YAGの蒸
発が激しく好ましい結果が得られなかった。従って好ま
しい焼結温度は、1650℃〜1900℃である。
Regarding the sintering temperature, a dense sintered body could not be obtained below 1650 ° C, and the irregular distribution of the crystal grain size could not be eliminated. However, on the contrary, at 1900 ° C or higher, the evaporation of YAG was severe and the preferable result was not obtained. Therefore, the preferable sintering temperature is 1650 ° C to 1900 ° C.

上記の説明では特定の実施例を示したが、これに限る
ものではない。例えばYAGに対する添加物としては、既
に種々のものが公知である。そこでこのような添加物を
加えることを排除するものではない。
Although the above description shows a particular embodiment, it is not so limited. For example, various additives have been already known as additives to YAG. Therefore, the addition of such additives is not excluded.

[発明の効果] 請求項1の発明では、2次粒子の成長が小さい、イッ
トリウムアルミニウムガーネット原料粉末の製造法を得
ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION In the invention of claim 1, it is possible to obtain the method for producing the yttrium aluminum garnet raw material powder in which the growth of the secondary particles is small.

また請求項2の発明では、光透過性の高い多結晶イッ
トリウムアルミニウムガーネット焼結体を得ることがで
きる。
According to the invention of claim 2, a polycrystalline yttrium aluminum garnet sintered body having a high light transmittance can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 明男 茨城県つくば市竹園3―106―105 (72)発明者 松本 靖弘 香川県三豊郡詫間町詫間3502―1 (72)発明者 柳谷 高公 茨城県つくば市二の宮1―9―7 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akio Watanabe 3-106-105 Takezono, Tsukuba-shi, Ibaraki (72) Inventor Yasuhiro Matsumoto 3502-1, Takuma, Takuma-machi, Mitoyo-gun, Kagawa Inventor Takayoshi Yanagiya Ibaraki 1-9-7 Ninomiya, Tsukuba, Japan

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】イットリウムイオンとアルミニウムイオン
とを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈澱を生成させ、
得られた沈澱を仮焼してイットリウムアルミニウムガー
ネットとする方法において、 前記の酸性水溶液にはイットリウムイオンとアルミニウ
ムイオンとの合計量に対するモル比で、0.1〜1.2倍量の
硫酸イオンを含有させたことを特徴とする、イットリウ
ムアルミニウムガーネットの製造方法。
1. An acidic aqueous solution containing yttrium ions and aluminum ions is neutralized with urea to form a precipitate,
In the method of calcining the obtained precipitate to yttrium aluminum garnet, the acidic aqueous solution contained 0.1 to 1.2 times the amount of sulfate ion in a molar ratio to the total amount of yttrium ion and aluminum ion. A method for producing yttrium aluminum garnet, comprising:
【請求項2】仮焼後のイットリウムアルミニウムガーネ
ットには、100〜2500wtppmのSiO2を含有させると共に、
これを無酸素雰囲気下で1650〜1900℃で焼結して、多結
晶透明イットリウムアルミニウムガーネット焼結体とす
ることを特徴とする、請求項1に記載のイットリウムア
ルミニウムガーネットの製造方法。
2. The yttrium aluminum garnet after calcination contains 100 to 2500 wtppm of SiO 2 .
The method for producing yttrium aluminum garnet according to claim 1, characterized by sintering this at 1650 to 1900 ° C in an oxygen-free atmosphere to obtain a polycrystalline transparent yttrium aluminum garnet sintered body.
JP63242890A 1988-09-27 1988-09-27 Method for manufacturing yttrium aluminum garnet Expired - Lifetime JP2673161B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63242890A JP2673161B2 (en) 1988-09-27 1988-09-27 Method for manufacturing yttrium aluminum garnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63242890A JP2673161B2 (en) 1988-09-27 1988-09-27 Method for manufacturing yttrium aluminum garnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0292817A JPH0292817A (en) 1990-04-03
JP2673161B2 true JP2673161B2 (en) 1997-11-05

Family

ID=17095750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63242890A Expired - Lifetime JP2673161B2 (en) 1988-09-27 1988-09-27 Method for manufacturing yttrium aluminum garnet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2673161B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0465053A (en) * 1990-07-04 1992-03-02 Natl Inst For Res In Inorg Mater Image display apparatus
JP4955142B2 (en) * 1999-09-20 2012-06-20 信越化学工業株式会社 Rare earth / aluminum / garnet fine powder and sintered body using the powder
JP4688307B2 (en) * 2000-07-11 2011-05-25 コバレントマテリアル株式会社 Plasma-resistant member for semiconductor manufacturing equipment
JP2006282447A (en) 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd Translucent material and method for manufacturing the same
DE102007002079A1 (en) 2007-01-09 2008-07-10 Schott Ag Process for the production of optical elements and optical elements
KR102052293B1 (en) 2010-07-26 2019-12-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 Precursor composition for forming amorphous metal oxide semiconductor layer, amorphous metal oxide semiconductor layer, method for producing same, and semiconductor device
WO2013111811A1 (en) 2012-01-25 2013-08-01 エム・テクニック株式会社 Manufacturing processes for garnet precursor microparticles and microparticles of garnet structure
CN104229857B (en) * 2014-08-14 2016-10-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 A kind of preparation method of the YAG crystallite of morphology controllable

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0292817A (en) 1990-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Freudenberg et al. Aluminum titanate formation by solid‐state reaction of coarse Al2O3 and TiO2 powders
US4810680A (en) Preparation of high purity, homogeneous zirconia mixtures
JPS6359985B2 (en)
US5091115A (en) Semiconductor-containing glass and method for producing same
EP0263662A2 (en) Yttrium oxide ceramic body
US6811758B1 (en) Precipitation process
KR930006346B1 (en) Mixed oxides of alumina and zirconia and process for their preparation
CA2169891A1 (en) Alpha-alumina and method for producing the same
JP2673161B2 (en) Method for manufacturing yttrium aluminum garnet
KR101121876B1 (en) Process for preparing zirconium oxides and zirconium-based mixed oxides
US4350559A (en) Process for the manufacture of polycrystalline garnet and corresponding monocrystal
US4487755A (en) Preparation of large crystal sized barium and/or strontium titanate powder
US4542112A (en) Method for producing spinel fine powders
US4152281A (en) Molten salt synthesis of lead zirconate titanate solid solution powder
US4152280A (en) Molten salt synthesis of modified lead zirconate titanate solid solution powder
JPH0346407B2 (en)
JP2868176B2 (en) Method for producing rare earth element oxide powder
JP2843909B2 (en) Method for producing yttrium oxide transparent sintered body
US4350558A (en) Process for the manufacture of polycrystalline garnet and corresponding monocrystals
US4374117A (en) Preparation of ultrafine BaZrO3
JP3563464B2 (en) Method for producing yttrium-aluminum-garnet powder and yttrium-aluminum-garnet sintered body using the same
US4774068A (en) Method for production of mullite of high purity
KR20220024859A (en) Amorphous lithium ion conductive oxide powder and manufacturing method thereof, and manufacturing method of lithium ion conductive oxide powder having NASICON type crystal structure
JP2843908B2 (en) Method for producing yttrium oxide fine powder
Mishra et al. Preparation of tetragonal zirconia powders by a solid state reaction: Kinetics, phases and morphology

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718

Year of fee payment: 12