JP2769290B2 - Manufacturing method of ceramic fine powder by mist pyrolysis method - Google Patents

Manufacturing method of ceramic fine powder by mist pyrolysis method

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JP2769290B2
JP2769290B2 JP6086064A JP8606494A JP2769290B2 JP 2769290 B2 JP2769290 B2 JP 2769290B2 JP 6086064 A JP6086064 A JP 6086064A JP 8606494 A JP8606494 A JP 8606494A JP 2769290 B2 JP2769290 B2 JP 2769290B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は酸化物、窒化物、弗化物
等のセラミック微粉末の製造方法に関し、焼結原料粉
末、光触媒又は触媒担体、半導体用封止剤、研磨剤、液
晶用スペーサー、潤滑剤又は添加剤、歯科用添加剤、顔
料、塗料、化粧品用、YAGレーザー用結晶、磁性材料
用摩擦剤等々に適している。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fine ceramic powders such as oxides, nitrides, fluorides, etc., and relates to sintering raw material powders, photocatalysts or catalyst carriers, semiconductor sealants, abrasives, and liquid crystal spacers. , Lubricants or additives, dental additives, pigments, paints, cosmetics, crystals for YAG lasers, friction agents for magnetic materials, and the like.

【0002】[0002]

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、酸化物や窒化物或いは弗化物等々のセラミック粉末
は、様々な用途に利用されているが、その製造法も様々
な方法が提案され、利用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, ceramic powders such as oxides, nitrides and fluorides have been used for various purposes, and various methods for producing the same have been proposed. It's being used.

【0003】例えば、焼結原料用粉末の製造では、熱分
解法、加水分解法、ゾルーゲル法、共沈法、均一沈殿
法、水熱法、気相法などがある。
For example, in the production of powder for sintering raw materials, there are a thermal decomposition method, a hydrolysis method, a sol-gel method, a coprecipitation method, a uniform precipitation method, a hydrothermal method, a gas phase method and the like.

【0004】また、触媒担体用の粉末の製造では、ゾル
ーゲル法、共沈法、気相法などがある。
[0004] Production of the powder for the catalyst carrier includes a sol-gel method, a coprecipitation method and a gas phase method.

【0005】しかしながら、これらの製造法では、大量
生産が難しい面があり、また、粉末の粒度も、細かい粉
末を得ようとすると粒子が凝集したり、或いは複数成分
の粉末を混合すると偏析現象が生じたりする等のため、
粒度並びに粒度分布の制御が困難であった。
[0005] However, in these production methods, mass production is difficult, and the particle size of the powder is too small to obtain a fine powder. May occur,
It was difficult to control the particle size and the particle size distribution.

【0006】本発明は、かゝる事情のもとで、酸化物、
窒化物、弗化物などのセラミック粉末として、その粒
度、粒度分布、気孔率等の優れた微粉末を製造でき、し
かも大量生産できる製造方法を提供することを目的とし
ている。
[0006] Under such circumstances, the present invention provides an oxide,
It is an object of the present invention to provide a production method capable of producing fine powder having excellent particle size, particle size distribution, porosity and the like as ceramic powders such as nitrides and fluorides, and also capable of mass production.

【0007】本発明の製造方法は、その目的を達成する
ため、金属アルコキシドを加水分解して得られた超微粒
子が懸濁する水溶液を原料溶液として用い、該原料溶液
を超音波噴霧して微細ミストとし、該微細ミストを加熱
炉で乾燥及び熱分解して単分散の酸化物,窒化物又はフ
ッ化物のセラミック微粉末を得ることを特徴とする。
In order to achieve the object, the production method of the present invention uses an aqueous solution in which ultrafine particles obtained by hydrolyzing a metal alkoxide are suspended as a raw material solution, and ultrasonically sprays the raw material solution to form a fine particle. The mist is dried and thermally decomposed in a heating furnace to obtain a monodispersed oxide, nitride or fluoride ceramic fine powder.

【0008】[0008]

【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be described below in more detail.

【0009】本発明の特徴の一つは、特定の原料溶液を
用いて、これを超音波噴霧技術によって微細なミストを
生成する点である。
One of the features of the present invention is that a fine mist is generated by using a specific raw material solution by an ultrasonic spray technique.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】原料溶液としては、金属アルコキシドを溶
解した溶液が考えられる。しかし、金属アルコキシドを
溶解させるためにはアルコール等の有機溶媒が必要とさ
れ、結果として熱分解過程で窒素やアルゴン等のガスを
導入することが必要になり、工業的にみたとき生産コス
トを上昇させる原因となる。しかも、アルコール系の溶
媒中においても金属アルコキシドが不安定であるため、
長時間にわたる保管や製造が困難になる。大気雰囲気で
の製造を可能とし、且つ溶液の安定性を上げるために
は、原料の金属アルコキシドを水溶液に分散させること
が要求される。しかし、金属アルコキシドを水に分散さ
せると、金属アルコキシドが直ちに沈澱するため、原料
溶液として噴霧できない。そこで、本発明においては、
金属アルコキシドを加水分解させ、加水分解反応生成物
である微粒子が懸濁した水溶液を調製する。たとえば、
金属アルコキシドを加水分解した後、硝酸による解膠で
ゾル化し、更に水で希釈して酸化物換算で1〜10wt
%の水溶液に調製する。このように調製された水溶液
は、大気雰囲気中での熱分解反応を可能にする。また、
貯蔵安定性に優れていることから、長期間にわたって品
質安定性に優れた微粒子を製造することが可能になる。
As a raw material solution, a solution in which a metal alkoxide is dissolved can be considered. However, in order to dissolve the metal alkoxide, an organic solvent such as an alcohol is required, and as a result, it is necessary to introduce a gas such as nitrogen or argon in the pyrolysis process, which increases the production cost when viewed industrially. This can cause Moreover, since the metal alkoxide is unstable even in an alcohol-based solvent,
Long-term storage and manufacturing becomes difficult. In order to enable production in an air atmosphere and increase the stability of a solution, it is necessary to disperse a metal alkoxide as a raw material in an aqueous solution. However, when the metal alkoxide is dispersed in water, the metal alkoxide immediately precipitates and cannot be sprayed as a raw material solution. Therefore, in the present invention,
The metal alkoxide is hydrolyzed to prepare an aqueous solution in which fine particles as a hydrolysis reaction product are suspended. For example,
After hydrolyzing the metal alkoxide, sol is formed by peptization with nitric acid, and further diluted with water to obtain an oxide equivalent of 1 to 10 wt.
% Aqueous solution. The aqueous solution thus prepared enables a thermal decomposition reaction in an air atmosphere. Also,
Because of the excellent storage stability, it is possible to produce fine particles having excellent quality stability over a long period of time.

【0014】上記のように調整した原料溶液は、超音波
噴霧することにより霧化し、微細なミストを生成する。
The raw material solution prepared as described above is atomized by ultrasonic spraying to generate fine mist.

【0015】超音波噴霧装置としては、噴霧装置に超音
波振動子を備えた装置でよい。噴霧流量や超音波の振動
周波数は適宜決められる。例えば、10ml/min程度の
流量で噴霧しつつ1.6MHz程度の周波数の超音波を与
える。
The ultrasonic spraying device may be a device provided with an ultrasonic vibrator in the spraying device. The spray flow rate and the vibration frequency of the ultrasonic wave are determined as appropriate. For example, ultrasonic waves having a frequency of about 1.6 MHz are applied while spraying at a flow rate of about 10 ml / min.

【0016】次いで、生成した微細ミストを加熱炉で乾
燥及び熱分解する。乾燥・熱分解用の加熱炉としては赤
外線加熱、マイクロ波誘導加熱、抵抗加熱等々の適当な
加熱方式で、縦型又は横型の加熱炉を用いればよい。ミ
ストの熱分解効率を高くするには赤外線加熱方式やマイ
クロ波誘導加熱方式の電気炉が適している。
Next, the generated fine mist is dried and thermally decomposed in a heating furnace. As a heating furnace for drying and thermal decomposition, a vertical or horizontal heating furnace may be used by an appropriate heating method such as infrared heating, microwave induction heating, or resistance heating. An electric furnace using an infrared heating method or a microwave induction heating method is suitable for increasing the thermal decomposition efficiency of the mist.

【0017】加熱炉にミストを送り込むためのキャリア
ガスとしては、空気,酸素,酸素含有ガス等の酸化性ガ
スや窒素,アルゴン等の不活性ガスが使用される。この
点、本発明に従った原料溶液が金属アルコキシドの加水
分解生成物を含む水溶液であるので、経済的に有利な空
気が使用可能である利点をもっている。
As a carrier gas for sending the mist into the heating furnace, an oxidizing gas such as air, oxygen, or an oxygen-containing gas, or an inert gas such as nitrogen or argon is used. In this regard, since the raw material solution according to the present invention is an aqueous solution containing a hydrolysis product of a metal alkoxide, there is an advantage that economically advantageous air can be used.

【0018】加熱炉中を通過させる流速の増減によって
微粉末の粒度、粒度分布又は気孔率を制御することがで
きる。流速は、加熱炉の長さ等々にもよるが、概ね1リ
ットル/min以上であれば制限はなく、例えば、1〜1
0リットル/min程度の範囲で変化させる。一般に流速
を遅くすると生成粉体の粒度を小さくでき、粒度分布を
狭くすることができる。また流速を速くすると気孔率を
大きく(多孔質に)することができる。
The particle size, particle size distribution, or porosity of the fine powder can be controlled by increasing or decreasing the flow rate of the fine powder. The flow rate depends on the length of the heating furnace, but is not limited as long as it is about 1 liter / min or more.
Change within a range of about 0 liter / min. Generally, when the flow rate is reduced, the particle size of the produced powder can be reduced, and the particle size distribution can be narrowed. Also, increasing the flow rate can increase the porosity (to make it porous).

【0019】乾燥及び熱分解温度は、原料の材質にもよ
るが、概ね、乾燥温度を200〜400℃、熱分解温度
を500〜900℃の範囲で適当な温度を設定する。同
一の原料溶液に対して熱分解温度を変えることによっ
て、粉体を結晶質から非晶質まで合成することができ、
種々の性状の微粉末を製造できる。
Although the drying and thermal decomposition temperature depends on the material of the raw material, appropriate temperatures are generally set within a range of 200 to 400 ° C. for the drying temperature and 500 to 900 ° C. for the thermal decomposition temperature. By changing the thermal decomposition temperature for the same raw material solution, powder can be synthesized from crystalline to amorphous,
Fine powders of various properties can be produced.

【0020】図1は、本発明を実施するのに適した設備
の一例である。全体が縦型の配置であって、下方に超音
波振動子を備えた噴霧室を設置し、その上方に、透明石
英管(40mmφ×2000mm)と縦型電気炉を2基(乾燥
炉、熱分解炉)を備えた噴霧熱分解装置が設置されてい
る。石英管の上方出口には生成した微粉末を回収するた
めのガラスフィルター又は電気集塵機、アスピレーター
(吸引器)が設けられている。
FIG. 1 shows an example of equipment suitable for carrying out the present invention. The whole is a vertical arrangement, and a spray chamber equipped with an ultrasonic oscillator is installed below, and a transparent quartz tube (40 mmφ × 2000 mm) and two vertical electric furnaces (drying furnace, heat (Spray pyrolysis apparatus) equipped with a pyrolysis furnace. Glass filter or electric precipitator, aspirator for collecting generated fine powder at upper outlet of quartz tube
(Suction unit) is provided.

【0021】この設備の作用の一例を示すと、まず、原
料溶液は、超音波噴霧装置によつて1.6MHzの振動
周波数で10ml/minの割合で霧化し、発生したミスト
を空気(又は窒素、アルゴン、酸素などのガス)で1〜1
0リットル/minの流速で乾燥炉と熱分解炉を通過させ
る。乾燥炉は200〜400℃に設定し、熱分解炉は5
00〜900℃の温度範囲に設定する。乾燥炉及び熱分
解炉の長さは600mm及び800mmである。ミストが設
定温度の乾燥炉と熱分解炉を通過すると微粒子が生成
し、石英管の出口に設けた電気集塵機で回収する。この
他に濾紙に付着させて回収する方式又はサイクロンで回
収することができる。
As an example of the operation of this equipment, first, the raw material solution is atomized at a vibration frequency of 1.6 MHz at a rate of 10 ml / min by an ultrasonic atomizer, and the generated mist is air (or nitrogen). , Argon, oxygen, etc.)
Pass through a drying oven and a pyrolysis oven at a flow rate of 0 liter / min. The drying furnace is set at 200-400 ° C, and the pyrolysis furnace is 5
The temperature is set in the range of 00 to 900 ° C. The lengths of the drying oven and the pyrolysis oven are 600 mm and 800 mm. When the mist passes through the drying furnace and the pyrolysis furnace at the set temperature, fine particles are generated and collected by an electric dust collector provided at the outlet of the quartz tube. In addition to this, it can be collected by a method of attaching it to filter paper and collecting it, or a cyclone.

【0022】次に本発明の実施例を示す。Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0023】[0023]

【実施例1】本例は球状アルミナ微粒子の合成に関する
例である。まず、原料にはアルミニウムセカンダリーブ
トキシドを用いた。0.1mlmolのアルミニウムセカンダ
リーブトキシドをエタノールに80℃で還流しながら溶
解し、100molの水で加水分解し、ゲル化させた溶液
に、硝酸を5wt%添加して解膠した。解膠により生成し
た超微粒子を水で1リットルに希釈して原料溶液とし
た。PZT(チタンサンジルコン酸鉛)の圧電セラミック
スを用いて、1.6MHzの振動周波数で原料溶液を霧化
した。これを3リットル/minの流速の空気で400℃
の乾燥炉及び900℃の熱分解炉を通過させた。
Example 1 This example relates to the synthesis of spherical alumina fine particles. First, aluminum secondary butoxide was used as a raw material. 0.1 ml mol of aluminum secondary butoxide was dissolved in ethanol at 80 ° C. under reflux, hydrolyzed with 100 mol of water, and the solution gelled was peptized by adding 5 wt% of nitric acid. Ultrafine particles produced by peptization were diluted to 1 liter with water to obtain a raw material solution. The raw material solution was atomized at a vibration frequency of 1.6 MHz using PZT (lead titanium sanzirconate) piezoelectric ceramics. This is 400 ° C with air at a flow rate of 3 liter / min.
And a pyrolysis furnace at 900 ° C.

【0024】生成した微粒子のSEM写真を図2に示
す。また、流速を7リットル/minに増加させた場合に
得られた微粒子のSEM写真を図3に示すように、流速
を増すことによって表面状態が変わり、凹凸が観察さ
れ、粒子内部の気孔率が増加していることがわかる。微
粒子が非常に多孔質であることから、触媒担体として利
用できる。
FIG. 2 shows an SEM photograph of the produced fine particles. Further, as shown in FIG. 3, a SEM photograph of the fine particles obtained when the flow rate was increased to 7 liter / min, the surface state was changed by increasing the flow rate, irregularities were observed, and the porosity inside the particles was reduced. It can be seen that it has increased. Since the fine particles are very porous, they can be used as catalyst carriers.

【0025】[0025]

【実施例2】本例は球状シリカ微粒子の合成に関する例
である。まず、原料にはオルトケイ酸エチルを用いた。
0.1molのオルトケイ酸エチルを水に溶解して、空気中
の微量の炭酸ガスを利用して溶液のpHを酸性として2
4時間熟成した。これにより、オルトケイ酸エチルは部
分的に加水分解・縮重合反応が起こり、オルトケイ酸エ
チルの蒸気圧が低くなり噴霧可能な溶液になった。原料
溶液を噴霧室に入れ、噴霧室下部に設置したPZT(チ
タンサンジルコン酸鉛)の圧電セラミックスを用いて、
1.6MHzの振動周波数で霧化した。これを5リットル
/minの流速の空気で400℃の乾燥炉及び900℃の
熱分解炉を通過させた。
Example 2 This example relates to the synthesis of spherical silica fine particles. First, ethyl orthosilicate was used as a raw material.
0.1 mol of ethyl orthosilicate is dissolved in water, and the pH of the solution is adjusted to acidic using a small amount of carbon dioxide in the air.
Aged for 4 hours. As a result, the ethyl orthosilicate was partially hydrolyzed and polycondensed, and the vapor pressure of the ethyl orthosilicate was reduced to form a sprayable solution. The raw material solution is put in the spray chamber, and using PZT (lead titanium sanzirconate) piezoelectric ceramics installed in the lower part of the spray chamber,
Atomization was performed at a vibration frequency of 1.6 MHz. This was passed through a drying furnace at 400 ° C. and a pyrolysis furnace at 900 ° C. with air at a flow rate of 5 liter / min.

【0026】生成した微粒子のSEM写真を図4に示
す。従来は、オルトケイ酸エチルからミスト熱分解で微
粒子を合成する場合、オルトケイ酸エチルを硝酸で部分
加水分解してオルトケイ酸エチルの蒸気圧を低くする操
作が必要であったが、本方法では、その操作を行う必要
がなく、シリカ微粒子の中に硝酸の混入がないことか
ら、高純度のシリカ球状粒子を得ることができる。この
シリカは半導体の封止剤として利用することができる。
FIG. 4 shows an SEM photograph of the produced fine particles. Conventionally, when synthesizing fine particles by mist pyrolysis from ethyl orthosilicate, it was necessary to partially hydrolyze ethyl orthosilicate with nitric acid to lower the vapor pressure of ethyl orthosilicate, but this method requires that There is no need to perform an operation, and no nitric acid is mixed into the silica fine particles, so that high-purity silica spherical particles can be obtained. This silica can be used as a semiconductor sealant.

【0027】[0027]

【実施例3】本例は球状酸化チタン微粒子の合成の例で
ある。まず、原料にはチタンテトラエトキシドを用い
た。0.1molのチタンテトラエトキシドを水に溶解し
て、5wt%の硝酸で解膠した後、生成した酸化チタンゾ
ルを水で1リットルに希釈して原料溶液とした。PZT
(チタンサンジルコン酸鉛)の圧電セラミックスを用い
て、1.6MHzの振動周波数で原料溶液を霧化した。こ
れを5リットル/minの流速の空気で400℃の乾燥炉
及び900℃の熱分解炉を通過させた。
Embodiment 3 This is an example of the synthesis of spherical titanium oxide fine particles. First, titanium tetraethoxide was used as a raw material. After dissolving 0.1 mol of titanium tetraethoxide in water and peptizing with 5 wt% of nitric acid, the produced titanium oxide sol was diluted to 1 liter with water to obtain a raw material solution. PZT
Using a piezoelectric ceramic of (lead titanium zirconate), the raw material solution was atomized at a vibration frequency of 1.6 MHz. This was passed through a drying furnace at 400 ° C. and a pyrolysis furnace at 900 ° C. with air at a flow rate of 5 liter / min.

【0028】生成した微粒子のSEM写真を図5に示
す。酸化チタンを得るのに、チタンのアルコキシド(例
えば、チタンテトラエトキシド又はチタンイソプルポキ
シド)をエタノールに溶解して、窒素雰囲気中で噴霧熱
分解しなければならない方法(後述の実施例4)に比べ、
本方法では、酸化チタンのゾルを噴霧することにより、
大気中で噴霧熱分解することが可能になった。また、生
成粉体は、図6(a)に示すように、アナターゼへ結晶化
していることから、そのまま、セラミック原料や光触媒
用粉末として利用できる。
FIG. 5 shows an SEM photograph of the generated fine particles. In order to obtain titanium oxide, a method in which an alkoxide of titanium (for example, titanium tetraethoxide or titanium isopropoxide) is dissolved in ethanol and spray pyrolysis is performed in a nitrogen atmosphere (Example 4 described later). compared,
In this method, by spraying a sol of titanium oxide,
Spray pyrolysis has become possible in the atmosphere. Further, as shown in FIG. 6A, the produced powder can be used as it is as a ceramic raw material or a powder for photocatalyst since it is crystallized into anatase.

【0029】[0029]

【比較例1】本例は、球状酸化チタン微粒子の合成例で
ある。原料としては、チタンのアルコキシドであるチタ
ンテトラエトキシドを使用した。チタンテトラエトキシ
ドをエタノールに0.1mol溶解し、原料溶液を調製
した。PZT(チタンサンジルコン酸鉛)の圧電セラミ
ックスを使用し、1.6MHzの振動周波数で原料溶液
を霧化した。霧化により発生した微細ミストを流速5リ
ットル/minの窒素ガスで400℃の乾燥炉及び90
0℃の熱分解炉を通過させた。熱分解により生成した酸
化チタン微粒子の粉末X線回折図を図6(b)に示す。
チタンテトラエトキシドに替えてチタンイソプロポキシ
ドを用いた場合も同様な微粉末が製造されたが、何れも
エタノール等の有機溶媒が必要であった。
Comparative Example 1 This example is a synthesis example of spherical titanium oxide fine particles. As a raw material, titanium tetraethoxide which is an alkoxide of titanium was used. 0.1 mol of titanium tetraethoxide was dissolved in ethanol to prepare a raw material solution. The raw material solution was atomized at a vibration frequency of 1.6 MHz using PZT (lead titanium zirconate) piezoelectric ceramics. The fine mist generated by atomization is dried in a drying oven at 400 ° C. with nitrogen gas at a flow rate of 5 liter / min and 90
It was passed through a 0 ° C. pyrolysis furnace. FIG. 6B shows a powder X-ray diffraction diagram of the titanium oxide fine particles generated by the thermal decomposition.
Similar fine powders were produced when titanium isopropoxide was used instead of titanium tetraethoxide, but all required an organic solvent such as ethanol.

【0030】[0030]

【参考例1】本例は、ミスト流速により微粒子の粒度,
粒度分布及び気孔率を制御した例である。原料溶液とし
ては、0.1mol/リットルの硝酸アルミニウム,硝
酸コバルト,硝酸ニッケル,硝酸亜鉛の各水溶液を使用
した。PZT(チタンサンジルコン酸鉛)の圧電セラミ
ックスを使用し、1.6MHzの振動周波数で各原料溶
液を霧化した。霧化により発生した微細ミストを空気
(キャリアガス)で400℃の乾燥炉及び900℃の熱
分解炉を通過させた。空気の流速を1〜10リットル/
minの範囲で変更し、得られた微粒子の粒径にキャリ
アガスの流速が及ぼす影響を調査した。
[Reference Example 1] In this example, the particle size
This is an example in which the particle size distribution and the porosity are controlled. As the raw material solution, 0.1 mol / liter aqueous solutions of aluminum nitrate, cobalt nitrate, nickel nitrate, and zinc nitrate were used. Each raw material solution was atomized at a vibration frequency of 1.6 MHz using PZT (lead titanium sanzirconate) piezoelectric ceramics. The fine mist generated by the atomization was passed through a drying furnace at 400 ° C. and a pyrolysis furnace at 900 ° C. with air (carrier gas). Air flow rate 1-10 liters /
The range was changed in the range of min, and the influence of the flow rate of the carrier gas on the particle size of the obtained fine particles was investigated.

【0031】図7はキャリアガス流量(ミストの流速)を
変えて粒子の粒径(粒度)を調べた結果であり、流速によ
る粒子の粒径依存性が見られる。流速を遅くするほど、
生成粉体(アルミナ、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸
化亜鉛)の粒度を小さくできることがわかる。
FIG. 7 shows the result of examining the particle size (particle size) of the particles while changing the flow rate of the carrier gas (the flow rate of the mist). The lower the flow rate,
It can be seen that the particle size of the resulting powder (alumina, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide) can be reduced.

【0032】図8はキャリアガス流量を変えて粒子の粒
径分布を調べた結果であり、流速による粒子の粒度分布
依存性が見られる。流速を遅くするほど、生成粉体(ア
ルミナ、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛)の粒
度分布を狭くできることがわかる。
FIG. 8 shows the result of examining the particle size distribution of the particles while changing the flow rate of the carrier gas. The dependence of the particle size distribution of the particles on the flow velocity can be seen. It can be seen that the particle size distribution of the produced powder (alumina, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide) can be narrowed as the flow rate is reduced.

【0033】図9はキャリアガス流量を変えて粒子の気
孔率を調べた結果であり、流速による粒子の気孔率依存
性が見られる。流速を変えることにより生成する微粒子
の気孔率を制御できることがわかる。
FIG. 9 shows the result of examining the porosity of the particles while changing the flow rate of the carrier gas, and the porosity dependence of the particles depending on the flow velocity is seen. It can be seen that the porosity of the generated fine particles can be controlled by changing the flow rate.

【0034】[0034]

【参考例2】本例は、熱分解温度で結晶構造を制御した
例である。原料溶液としては、0.1mol/リットル
の硝酸アルミニウム,硝酸コバルト,硝酸ニッケル,硝
酸亜鉛の各水溶液を使用した。PZT(チタンサンジル
コン酸鉛)の圧電セラミックスを使用し、1.6MHz
の振動周波数で各原料溶液を霧化した。霧化により発生
した微細ミストを流量5リットル/minの空気で40
0℃の乾燥炉を通過させた後、熱分解炉に送り込んだ。
このとき、熱分解炉の設定温度を種々変更することによ
り、得られる微粒子の結晶性に及ぼす熱分解温度の影響
を調査した。図10の調査結果にみられるように、熱分
解温度に応じて微粒子の結晶性が変わり、熱分解温度が
低いほど微粒子が非晶質化し、熱分解温度が高いほどを
微粒子の結晶性が高くなっていることが判る。
Reference Example 2 This is an example in which the crystal structure is controlled by the thermal decomposition temperature. As the raw material solution, 0.1 mol / liter aqueous solutions of aluminum nitrate, cobalt nitrate, nickel nitrate, and zinc nitrate were used. 1.6MHz using PZT (lead titanium sanzirconate) piezoelectric ceramics
Each raw material solution was atomized at a vibration frequency of. The fine mist generated by atomization is air-flowed at a flow rate of 5 l / min.
After passing through a drying oven at 0 ° C., it was sent to a pyrolysis oven.
At this time, the influence of the pyrolysis temperature on the crystallinity of the obtained fine particles was investigated by variously changing the set temperature of the pyrolysis furnace. As can be seen from the investigation results in FIG. 10, the crystallinity of the fine particles changes according to the thermal decomposition temperature. The lower the thermal decomposition temperature, the more the particles become amorphous, and the higher the thermal decomposition temperature, the higher the crystallinity of the fine particles. You can see that it is.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
装置の大型化が容易で大量生産ができ、低温かつ短時間
に製造が可能であり、更には金属成分比の自由度が高
く、粒度が0.1〜3μmまで制御できる、等の効果が得
られる。したがって、本発明により得られるセラミック
微粒子は以下のような用途に利用することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
It is easy to increase the size of the device, mass production is possible, it is possible to produce at a low temperature and in a short time, and further, the flexibility of the metal component ratio is high, and the particle size can be controlled to 0.1 to 3 μm. Can be Therefore, the ceramic fine particles obtained by the present invention can be used for the following applications.

【0036】(1)焼結体原料として利用すると、市販
粉体よりも数百℃低い温度で、短時間に焼結できる。 (2)基板材料として利用すると、セラミック基板の寸
法精度を精密に予測することができ、焼成による収縮寸
法を予測できる。 (3)半導体ICの封止剤として利用すると、応力集中
を緩和でき、サーマルショックによる衝撃を緩和でき、
加工時の流動性が向上する。 (4)研磨剤(レンズ、歯磨き等々)として利用すると、
均一な研磨ができ、ミクロレベルの研磨が可能となる。 (5)シリカ微粉末は液晶用スペーサーとして利用する
ことができる。 (6)潤滑剤、添加剤(エンジン、機械などのピストン
リングに対し)として利用すると、耐摩耗性及び分散性
を向上させることができる。 (7)歯科用充填剤(例、歯髄保護用コンポジットレジ
ン)として利用すると、充填密度が向上する。 (8)顔料、塗料、化粧品原料として利用すると、紫外
線吸収を遮蔽し、及び塗り具合(「のり」の良さ)を改善
できる。 (9)光触媒(例、酸化チタン、酸化亜鉛の場合)として
利用することができ、有機性有害物質を含む排水処理に
も利用でき、水、有機ハロゲン化物の分解(分解反応速
度)を促進できる。 (10)YAGレーザー用結晶(Nd3+doped YAG)と
して利用できる。 (11)レーザー光散乱測定用の標準試料として利用で
きる。 (12)触媒担体として利用すると、化学反応速度を促
進するので、例えば、Ni−Co−Mo合金を触媒とする
重油の脱硫反応を促進できる。 (13)磁性材料用摩擦剤として、磁性材料と共にテー
プ中に分散させることにより、ヘッドのクリーニング効
果及びテープ自身の耐摩耗性の向上が期待できる。
(1) When used as a raw material of a sintered body, it can be sintered in a short time at a temperature several hundred degrees lower than that of a commercially available powder. (2) When used as a substrate material, the dimensional accuracy of the ceramic substrate can be accurately predicted, and the shrinkage dimension due to firing can be predicted. (3) When used as a sealant for semiconductor ICs, stress concentration can be reduced, and the shock due to thermal shock can be reduced.
Fluidity during processing is improved. (4) When used as an abrasive (lens, toothpaste, etc.)
Uniform polishing can be performed, and micro-level polishing can be performed. (5) The silica fine powder can be used as a liquid crystal spacer. (6) When used as a lubricant or an additive (for a piston ring of an engine, a machine, or the like), wear resistance and dispersibility can be improved. (7) When used as a dental filler (eg, a composite resin for protecting pulp), the packing density is improved. (8) When used as a raw material for pigments, paints, and cosmetics, it can block ultraviolet absorption and improve the coating condition (good "paste"). (9) It can be used as a photocatalyst (eg, in the case of titanium oxide and zinc oxide), can be used for wastewater treatment containing organic harmful substances, and can accelerate the decomposition of water and organic halides (decomposition reaction rate). . (10) It can be used as a crystal for a YAG laser (Nd 3 + doped YAG). (11) It can be used as a standard sample for laser light scattering measurement. (12) When used as a catalyst carrier, the rate of chemical reaction is accelerated, and for example, the desulfurization reaction of heavy oil using a Ni-Co-Mo alloy as a catalyst can be accelerated. (13) By dispersing in a tape together with a magnetic material as a friction material for a magnetic material, a cleaning effect of the head and an improvement in the wear resistance of the tape itself can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を実施するための設備の一例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of equipment for implementing the present invention.

【図2】実施例1で得られた球状アルミナ微粒子(流速
3リットル/min)のSEM写真(粒子構造)であり、
(a)は2cmが1μmの倍率、(b)は5cmが1μmの倍
率である。
FIG. 2 is an SEM photograph (particle structure) of the spherical alumina fine particles (flow rate 3 liter / min) obtained in Example 1,
(A) is a magnification of 1 μm for 2 cm, and (b) is a magnification of 1 μm for 5 cm.

【図3】実施例1で得られた球状アルミナ微粒子(流速
7リットル/min)のSEM写真(粒子構造)であり、
(a)は5cmが1μmの倍率、(b)は2cmが1μmの倍
率である。
FIG. 3 is an SEM photograph (particle structure) of the spherical alumina fine particles (flow rate: 7 liter / min) obtained in Example 1,
(A) is a magnification of 1 μm for 5 cm, and (b) is a magnification of 1 μm for 2 cm.

【図4】実施例2で得られた球状シリカ微粒子のSEM
写真(粒子構造)であり、(a)は5cmが1μmの倍率、
(b)は2cmが1μmの倍率である。
FIG. 4 is an SEM of the spherical silica fine particles obtained in Example 2.
It is a photograph (particle structure), (a) is a magnification of 1 μm for 5 cm,
(B) is a magnification of 1 μm for 2 cm.

【図5】実施例3で得られた球状酸化チタン微粒子のS
EM写真(粒子構造)であり、(a)は8cmが1μmの倍
率、(b)は1cmが1μmの倍率である。
FIG. 5 shows S of the spherical titanium oxide fine particles obtained in Example 3.
It is an EM photograph (particle structure), (a) is a magnification of 1 μm for 8 cm, and (b) is a magnification of 1 μm for 1 cm.

【図6】実施例3及び比較例1で得られた球状酸化チタ
ン微粒子のSEM写真(粒子構造)であり、(a)は実
施例3の場合,(b)が比較例1の場合である。
FIGS. 6A and 6B are SEM photographs (particle structures) of the spherical titanium oxide fine particles obtained in Example 3 and Comparative Example 1, wherein FIG. 6A is the case of Example 3 and FIG. .

【図7】微粒子の粒径にキャリアガスの流量が及ぼす影
響を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the effect of the flow rate of a carrier gas on the particle size of fine particles.

【図8】微粒子の粒度分布にキャリアガスの流量が及ぼ
す影響を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the effect of the flow rate of a carrier gas on the particle size distribution of fine particles.

【図9】微粒子の気孔率にキャリアガスの流量が及ぼす
影響を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the effect of the flow rate of the carrier gas on the porosity of the fine particles.

【図10】微粒子の結晶性に熱分解温度が及ぼす影響を
示したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the effect of a thermal decomposition temperature on the crystallinity of fine particles.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属アルコキシドを加水分解して得られた
超微粒子が懸濁する水溶液を原料溶液として用い、該原
料溶液を超音波噴霧して微細ミストとし、該微細ミスト
を加熱炉で乾燥及び熱分解して単分散の酸化物,窒化物
又はフッ化物のセラミック微粉末を得ることを特徴とす
るミスト熱分解によるセラミック微粉末の製造方法。
1. A compound obtained by hydrolyzing a metal alkoxide.
An aqueous solution in which ultrafine particles are suspended is used as a raw material solution.
The material solution is ultrasonically sprayed into fine mist,
Is dried and pyrolyzed in a heating furnace to obtain monodispersed oxides and nitrides
Alternatively, a method for producing ceramic fine powder by mist pyrolysis, comprising obtaining a ceramic fine powder of fluoride .
【請求項2】 乾燥温度が200〜400℃、熱分解温
度が500〜900℃である請求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the drying temperature is 200 to 400 ° C. and the thermal decomposition temperature is 500 to 900 ° C.
【請求項3】 加熱炉として赤外線加熱方式又はマイク
ロ波誘導加熱方式による加熱炉を用いる請求項1又は2
に記載の方法。
3. A heating furnace using an infrared heating method or a microwave induction heating method as a heating furnace.
The method described in.
【請求項4】 超音波噴霧した微細ミストを、空気、酸
素又は酸素含有ガス或いは不活性ガスのキャリアガスを
用いて加熱炉中を通過させる請求項1、2又は3に記載
の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the ultrasonically sprayed fine mist is passed through a heating furnace using a carrier gas of air, oxygen or an oxygen-containing gas or an inert gas.
【請求項5】 加熱炉中を通過させる流速によって微粉
末の粒度、粒度分布又は気孔率を制御する請求項1、
2、3又は4に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the particle size, the particle size distribution or the porosity of the fine powder is controlled by the flow rate of the fine powder.
The method according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 得られる微粉末の粒度が0.1〜3μmの
範囲内である請求項5に記載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the particle size of the obtained fine powder is in the range of 0.1 to 3 μm.
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