JP3186789B2 - 亜酸化チタンの製造方法 - Google Patents
亜酸化チタンの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有色顔料、導電性フィ
ラー、蒸着材等に用いる亜酸化チタン製造方法に関する
ものである。
ラー、蒸着材等に用いる亜酸化チタン製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、亜酸化チタンは、二酸化チタ
ンとは異なり、還元反応によって茶褐色、灰色、黒紫色
あるいは黒色など多様の色調を現出するうえに、良好な
導電性を有するため、有色顔料や各種材料の導電性フィ
ラーとして汎用されているが、近時、光学系、オプトエ
レクトロニクス等の分野で基材面に二酸化チタンの薄膜
を形成するための蒸着材料として利用が図られている。
ンとは異なり、還元反応によって茶褐色、灰色、黒紫色
あるいは黒色など多様の色調を現出するうえに、良好な
導電性を有するため、有色顔料や各種材料の導電性フィ
ラーとして汎用されているが、近時、光学系、オプトエ
レクトロニクス等の分野で基材面に二酸化チタンの薄膜
を形成するための蒸着材料として利用が図られている。
【０００３】従来、亜酸化チタンを製造する手段には、
二酸化チタンを水素またはアンモニア等のガスで高温還
元する方法（特公昭59‐50604 号公報、特開昭57‐2053
22号公報）、二酸化チタンと金属チタンの混合物を真空
中または還元雰囲気中で加熱する方法（特開昭49‐5432
号公報）が典型的な技術としてしられている。これらの
方法は固相−気相系あるいは固相−固相系の原料組成に
よる還元反応を利用するもので、得られる亜酸化チタン
は一般に ＴｉＯ、Ｔｉ2 Ｏ3 、Ｔｉ3 Ｏ5 、Ｔｉ4 Ｏ
7 、Ｔｉ5 Ｏ9 の組成を有し、いずれも焼結体である。
二酸化チタンを水素またはアンモニア等のガスで高温還
元する方法（特公昭59‐50604 号公報、特開昭57‐2053
22号公報）、二酸化チタンと金属チタンの混合物を真空
中または還元雰囲気中で加熱する方法（特開昭49‐5432
号公報）が典型的な技術としてしられている。これらの
方法は固相−気相系あるいは固相−固相系の原料組成に
よる還元反応を利用するもので、得られる亜酸化チタン
は一般に ＴｉＯ、Ｔｉ2 Ｏ3 、Ｔｉ3 Ｏ5 、Ｔｉ4 Ｏ
7 、Ｔｉ5 Ｏ9 の組成を有し、いずれも焼結体である。
【０００４】亜酸化チタン蒸着材による二酸化チタンの
被膜は、抵抗加熱、電子ビーム加熱等で溶解したのち基
材面に真空蒸着する方法で形成されるが、この際、前記
のＴｉＯやＴｉ2 Ｏ3 はガス吸着作用を起こし. またＴ
ｉ4 Ｏ7 やＴｉ5 Ｏ9 は逆にガス発生作用を起こして真
空槽内の雰囲気を一定に保ち得ない。その点、Ｔｉ3Ｏ
5 は減圧、高温雰囲気下で極めて安定であるが、前記の
従来技術で製造されたＴｉ3 Ｏ5 で表される亜酸化チタ
ン焼結体（以下、単に亜酸化チタンという。）を蒸着材
とした場合には、真空加熱状態でのスプラッシュ現象が
著しく多発する。スプラッシュ現象が多く発生すると、
基材面への均一な蒸着が著しく阻害されるばかりでな
く、蒸着装置に蒸着物が付着したり、電子銃フィラメン
トが酸化変質する等のトラブルを招く。この現象を避け
るために、スプラッシュが鎮静化してから膜付け操作を
行うこともできるが、この場合には時間のロスが大きく
なる。従って、二酸化チタン形成薄膜材料に求められる
要件は、ガス発生やガス吸収を起こさず、かつスプラッ
シュ現象を生起せず、不純物の少ないものが好ましいと
されている。
被膜は、抵抗加熱、電子ビーム加熱等で溶解したのち基
材面に真空蒸着する方法で形成されるが、この際、前記
のＴｉＯやＴｉ2 Ｏ3 はガス吸着作用を起こし. またＴ
ｉ4 Ｏ7 やＴｉ5 Ｏ9 は逆にガス発生作用を起こして真
空槽内の雰囲気を一定に保ち得ない。その点、Ｔｉ3Ｏ
5 は減圧、高温雰囲気下で極めて安定であるが、前記の
従来技術で製造されたＴｉ3 Ｏ5 で表される亜酸化チタ
ン焼結体（以下、単に亜酸化チタンという。）を蒸着材
とした場合には、真空加熱状態でのスプラッシュ現象が
著しく多発する。スプラッシュ現象が多く発生すると、
基材面への均一な蒸着が著しく阻害されるばかりでな
く、蒸着装置に蒸着物が付着したり、電子銃フィラメン
トが酸化変質する等のトラブルを招く。この現象を避け
るために、スプラッシュが鎮静化してから膜付け操作を
行うこともできるが、この場合には時間のロスが大きく
なる。従って、二酸化チタン形成薄膜材料に求められる
要件は、ガス発生やガス吸収を起こさず、かつスプラッ
シュ現象を生起せず、不純物の少ないものが好ましいと
されている。
【０００５】このような問題を解消するために有効な亜
酸化チタンの製造方法として、粒度８０μm 以下の水素
化チタン粉末と二酸化チタンとの混合物を 700〜1600℃
の温度域において真空または不活性ガス雰囲気下で加熱
焼成する技術が、本出願人によって開発されている（特
開平1 ‐290529号公報）。
酸化チタンの製造方法として、粒度８０μm 以下の水素
化チタン粉末と二酸化チタンとの混合物を 700〜1600℃
の温度域において真空または不活性ガス雰囲気下で加熱
焼成する技術が、本出願人によって開発されている（特
開平1 ‐290529号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】該先行技術によれば、
製造される亜酸化チタンが蒸着に好適な粒子状態を呈し
ており、またガス成分や不純物の含有量を効果的に低減
化されているため、スプフッシュやアウトガスの発生は
従来技術に比べてかなり減少させることが可能となる。
しかしながら、この製法で得られる亜酸化チタンは不純
物も少なくガス発生もないが、スプラッシュ現象に対す
る防止効果については十分とはいえない。
製造される亜酸化チタンが蒸着に好適な粒子状態を呈し
ており、またガス成分や不純物の含有量を効果的に低減
化されているため、スプフッシュやアウトガスの発生は
従来技術に比べてかなり減少させることが可能となる。
しかしながら、この製法で得られる亜酸化チタンは不純
物も少なくガス発生もないが、スプラッシュ現象に対す
る防止効果については十分とはいえない。
【０００７】本発明は、二酸化チタンを還元・焼結して
亜酸化チタンを得るというこれまでの製造技術とは全く
異なるプロセスによって蒸着材用亜酸化チタンを製造す
る方法を対象とするもので、その目的は蒸着時の真空加
熱段階におけるスプラッシュ現象を効果的に低減化し得
る蒸着用亜酸化チタンの製造方法を提供することにあ
る。
亜酸化チタンを得るというこれまでの製造技術とは全く
異なるプロセスによって蒸着材用亜酸化チタンを製造す
る方法を対象とするもので、その目的は蒸着時の真空加
熱段階におけるスプラッシュ現象を効果的に低減化し得
る蒸着用亜酸化チタンの製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による蒸着用のＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜
酸化チタンの製造方法は、二酸化チタンと金属チタン粉
末および／または水素化チタン粉末とを、重量比で８〜
９：１の割合で混合することによって得られる混合粉末
を、１Torr以下の真空状態に保持し１８００℃以上で２
０００℃を超えない温度に加熱することを構成上の特徴
とするものである。
めの本発明による蒸着用のＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜
酸化チタンの製造方法は、二酸化チタンと金属チタン粉
末および／または水素化チタン粉末とを、重量比で８〜
９：１の割合で混合することによって得られる混合粉末
を、１Torr以下の真空状態に保持し１８００℃以上で２
０００℃を超えない温度に加熱することを構成上の特徴
とするものである。
【０００９】本発明の原料となる二酸化チタンは、硫酸
法、塩素法のいずれの方法で製造されたものでもよく、
また結晶型はアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型の
いずれであっても差し支えない。該二酸化チタンは粉末
として使用されるが、その粒度には特に制約はない。た
だし、二酸化チタンとしての純度が可能な限り高いもの
が好ましい。二酸化チタンと共用する他方の原料となる
金属チタンおよび／または水素化チタンも粉末として使
用されるが、該金属粉末は通常市販のものを適宜選択し
て用いることができる。
法、塩素法のいずれの方法で製造されたものでもよく、
また結晶型はアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型の
いずれであっても差し支えない。該二酸化チタンは粉末
として使用されるが、その粒度には特に制約はない。た
だし、二酸化チタンとしての純度が可能な限り高いもの
が好ましい。二酸化チタンと共用する他方の原料となる
金属チタンおよび／または水素化チタンも粉末として使
用されるが、該金属粉末は通常市販のものを適宜選択し
て用いることができる。
【００１０】上記の原料は、ボールミルまたは振動ミル
等によって均一に混合された混合粉末を形成したのち溶
解工程にかけられる。金属チタン粉末および／または水
素化チタン粉末と二酸化チタン粉末とを混合して原料と
する際には、配合割合を重量比で1 ：8 〜9 の範囲に設
定し、上記の機械的手段で乾式もしくは湿式法によって
混合する。
等によって均一に混合された混合粉末を形成したのち溶
解工程にかけられる。金属チタン粉末および／または水
素化チタン粉末と二酸化チタン粉末とを混合して原料と
する際には、配合割合を重量比で1 ：8 〜9 の範囲に設
定し、上記の機械的手段で乾式もしくは湿式法によって
混合する。
【００１１】溶解工程は、原料の混合粉末を真空雰囲気
に保持された加熱装置、好ましくは電気炉に移し、二酸
化チタンが溶解する温度以上に加熱することによって行
われる。好適な溶解条件は、加熱時の雰囲気を１ Torr
以下の真空状態に保ち、温度を1800℃以上の範囲に設定
することである。この真空度において、加熱温度を1800
℃未満にすると二酸化チタンの溶解が円滑に進行せず、
他方、2000℃を超えると生成した亜酸化チタンが蒸発し
て収率が低下する。
に保持された加熱装置、好ましくは電気炉に移し、二酸
化チタンが溶解する温度以上に加熱することによって行
われる。好適な溶解条件は、加熱時の雰囲気を１ Torr
以下の真空状態に保ち、温度を1800℃以上の範囲に設定
することである。この真空度において、加熱温度を1800
℃未満にすると二酸化チタンの溶解が円滑に進行せず、
他方、2000℃を超えると生成した亜酸化チタンが蒸発し
て収率が低下する。
【００１２】溶解後は、真空または不活性ガス雰囲気中
で炉冷し、生成したＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜酸化チ
タンを製品として取り出す。
で炉冷し、生成したＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜酸化チ
タンを製品として取り出す。
【００１３】
【作用】本発明によれば、原料となる二醗化チタン粉末
と金属チタン粉末および／または水素化チタン粉末との
混合粉末を単に真空雰囲気下で溶解することにより、Ｔ
ｉ3 Ｏ5 を主体とする低次酸化形態の亜酸化チタンに転
化する。この際、溶解工程が真空雰囲気下で行われるか
ら、原料の二酸化チタン粉末、金属チタン粉末および水
素化チタン粉末中に含まれている不純物成分は効果的に
揮散除去される。
と金属チタン粉末および／または水素化チタン粉末との
混合粉末を単に真空雰囲気下で溶解することにより、Ｔ
ｉ3 Ｏ5 を主体とする低次酸化形態の亜酸化チタンに転
化する。この際、溶解工程が真空雰囲気下で行われるか
ら、原料の二酸化チタン粉末、金属チタン粉末および水
素化チタン粉末中に含まれている不純物成分は効果的に
揮散除去される。
【００１４】このような作用を介して、蒸着時の真空加
熱段階でスプラッシュ現象を生じない高品質のＴｉ 3 Ｏ
5 の組成を有する亜酸化チタンを製造することが可能と
なる。
熱段階でスプラッシュ現象を生じない高品質のＴｉ 3 Ｏ
5 の組成を有する亜酸化チタンを製造することが可能と
なる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を、比較例と対比して
説明する。 実施例1 二酸化チタン粉末と金属チタン粉末とを9 ：1 の重量比
で配合し、ボールミルを用いて12時間乾式混合して混合
粉末とした。ついで、この混合粉末を耐熱ルツボに入れ
て電気炉に移し、炉内を１Torr以下の真空に保持しなが
ら1850℃の温度で20分間加熱して溶解し、そのまま炉冷
した。
説明する。 実施例1 二酸化チタン粉末と金属チタン粉末とを9 ：1 の重量比
で配合し、ボールミルを用いて12時間乾式混合して混合
粉末とした。ついで、この混合粉末を耐熱ルツボに入れ
て電気炉に移し、炉内を１Torr以下の真空に保持しなが
ら1850℃の温度で20分間加熱して溶解し、そのまま炉冷
した。
【００１６】得られた生成物は赤紫色を呈しており、そ
の化合物組成を粉末Ｘ線回折法で測定した結果、Ｔｉ3
Ｏ5 であることが確認された。この亜酸化チタンをEB溶
解炉で溶解し、真空下でスプラッシュの状況を観察した
ところ、スプラッシュ現象は認められなかった。
の化合物組成を粉末Ｘ線回折法で測定した結果、Ｔｉ3
Ｏ5 であることが確認された。この亜酸化チタンをEB溶
解炉で溶解し、真空下でスプラッシュの状況を観察した
ところ、スプラッシュ現象は認められなかった。
【００１７】実施例２ 水素化チタン粉末と二酸化チタン粉末とを重量比で1 ：
9 の割合で配合し、ボールミルにより12時間乾式混合処
理を施した。この混合粉末を耐熱ルツボに入れて電気炉
に移し、炉内を１Torr以下の真空雰囲気に保持しながら
1850℃の温度で15分間加熱して溶解し、そのまま炉冷し
た。
9 の割合で配合し、ボールミルにより12時間乾式混合処
理を施した。この混合粉末を耐熱ルツボに入れて電気炉
に移し、炉内を１Torr以下の真空雰囲気に保持しながら
1850℃の温度で15分間加熱して溶解し、そのまま炉冷し
た。
【００１８】得られた生成物は赤紫色を呈しており、そ
の化合物組成を粉末Ｘ線回折法で測定した結果、Ｔｉ3
Ｏ5 であることが確認された。この亜酸化チタンをEB溶
解炉で溶解し、真空下でスプラッシュの状況を観察した
ところ、スプラッシュ現象は認められなかった。
の化合物組成を粉末Ｘ線回折法で測定した結果、Ｔｉ3
Ｏ5 であることが確認された。この亜酸化チタンをEB溶
解炉で溶解し、真空下でスプラッシュの状況を観察した
ところ、スプラッシュ現象は認められなかった。
【００１９】比較例1 水素化チタン粉末555gと二酸化チタン粉末4445g を配合
し、乾式混合機で12時間混合したのち、機械式成形プレ
スを用いて直径10mm、厚さ4 mmの錠剤形べレットに成形
した。ついで、このべレットを真空雰囲気炉に入れ、12
20℃の温度で8時間加熱して還元焼成した。得られた焼
結体は黒紫色を呈しており、その化合物組成を粉末Ｘ線
回折法で測定した結果、Ｔｉ3 Ｏ5 であることが確認さ
れた。この亜酸化チタンをEB溶解炉で溶解し、真空下で
スプラッシュの状況を観察したところ、スプラッシュ現
象が多く発生した。
し、乾式混合機で12時間混合したのち、機械式成形プレ
スを用いて直径10mm、厚さ4 mmの錠剤形べレットに成形
した。ついで、このべレットを真空雰囲気炉に入れ、12
20℃の温度で8時間加熱して還元焼成した。得られた焼
結体は黒紫色を呈しており、その化合物組成を粉末Ｘ線
回折法で測定した結果、Ｔｉ3 Ｏ5 であることが確認さ
れた。この亜酸化チタンをEB溶解炉で溶解し、真空下で
スプラッシュの状況を観察したところ、スプラッシュ現
象が多く発生した。
【００２０】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば従来の還
元焼結法とは異なり、二酸化チタン粉末と、金属チタン
粉末および/ または水素化チタン粉末とを、重量比で８
〜９：１の割合で混合することによって得られる混合粉
末を単に真空雰囲気下で溶解処理することにより蒸着時
の真空加熱過程で発生するスプラッシュ現象を効果的に
低減化することができるＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜酸
化チタンを製造することができる。したがって、常に円
滑で高品質のチタン系蒸着薄膜を形成するための蒸着材
を安価に生産供給することが可能となる。
元焼結法とは異なり、二酸化チタン粉末と、金属チタン
粉末および/ または水素化チタン粉末とを、重量比で８
〜９：１の割合で混合することによって得られる混合粉
末を単に真空雰囲気下で溶解処理することにより蒸着時
の真空加熱過程で発生するスプラッシュ現象を効果的に
低減化することができるＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有する亜酸
化チタンを製造することができる。したがって、常に円
滑で高品質のチタン系蒸着薄膜を形成するための蒸着材
を安価に生産供給することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−290529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−277506（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224113（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01G 23/04
Claims (1)
- 【請求項１】 二酸化チタン粉末と、金属チタン粉末お
よび／または水素化チタン粉末とを重量比で８〜９：１
の割合で混合して得られる混合粉末を、１Torr以下の真
空状態に保持し１８００℃以上で２０００℃を超えない
温度に加熱することを特徴とするＴｉ 3 Ｏ 5 の組成を有
する亜酸化チタンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15099591A JP3186789B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 亜酸化チタンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15099591A JP3186789B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 亜酸化チタンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04349121A JPH04349121A (ja) | 1992-12-03 |
| JP3186789B2 true JP3186789B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=15508985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15099591A Expired - Lifetime JP3186789B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 亜酸化チタンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186789B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6997328B2 (ja) | 2018-02-05 | 2022-01-17 | モントレー・ラドー・エス アー | 時計のダイアルおよびこれを製造するための方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104925857A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 四川大学 | 亚氧化钛粉体的旋转式动态连续制备方法 |
| CN104925858B (zh) * | 2015-06-09 | 2017-03-22 | 四川大学 | 亚氧化钛粉体的推动式动态连续制备方法与烧结装置 |
-
1991
- 1991-05-28 JP JP15099591A patent/JP3186789B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6997328B2 (ja) | 2018-02-05 | 2022-01-17 | モントレー・ラドー・エス アー | 時計のダイアルおよびこれを製造するための方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04349121A (ja) | 1992-12-03 |
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