JP3331634B2 - 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 - Google Patents
水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法Info
- Publication number
- JP3331634B2 JP3331634B2 JP23760592A JP23760592A JP3331634B2 JP 3331634 B2 JP3331634 B2 JP 3331634B2 JP 23760592 A JP23760592 A JP 23760592A JP 23760592 A JP23760592 A JP 23760592A JP 3331634 B2 JP3331634 B2 JP 3331634B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconia
- hydrated zirconia
- powder
- sol
- hydrated
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジルコニア薄膜材料、
ジルコニア系セラミックス原料粉末などに用いられる水
和ジルコニアゾル、および該ゾルを用いて成形性によい
ものとすることができるジルコニア微粉末に関するもの
である。
ジルコニア系セラミックス原料粉末などに用いられる水
和ジルコニアゾル、および該ゾルを用いて成形性によい
ものとすることができるジルコニア微粉末に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、水和ジルコニアゾルおよびジルコ
ニア微粉末の製造方法としては、 ジルコニウム塩水溶液を加圧下、１２０〜３００℃で
水熱処理することにより水和ジルコニアゾルを得て、ジ
ルコニア粉末を製造する方法（米国特許２９８４６２８
明細書） 安定化剤の溶解している水和ジルコニア微粒子の懸濁
液にアンモニア水を添加して、濾過，水洗，仮焼してジ
ルコニア粉末を得る方法（特開昭６３−１２９０１７公
報） ジルコニウム塩水溶液を加水分解処理したあと、粒径
が０．１〜０．３μｍの水和ジルコニアゾルを沈降法な
どで分離して、ジルコニア粉末を得る方法（特開昭５８
−２１７４３０号公報） 等が知られている。
ニア微粉末の製造方法としては、 ジルコニウム塩水溶液を加圧下、１２０〜３００℃で
水熱処理することにより水和ジルコニアゾルを得て、ジ
ルコニア粉末を製造する方法（米国特許２９８４６２８
明細書） 安定化剤の溶解している水和ジルコニア微粒子の懸濁
液にアンモニア水を添加して、濾過，水洗，仮焼してジ
ルコニア粉末を得る方法（特開昭６３−１２９０１７公
報） ジルコニウム塩水溶液を加水分解処理したあと、粒径
が０．１〜０．３μｍの水和ジルコニアゾルを沈降法な
どで分離して、ジルコニア粉末を得る方法（特開昭５８
−２１７４３０号公報） 等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、の方法で
得られるジルコニア粉末は、粒径が０．０５μｍ以下の
水和ジルコニアゾルを用いて仮焼しており、このように
ゾルの粒径が小さくなると、仮焼時に粒子間の強固な焼
結が激しく起るために分散性の悪いものとなって、得ら
れるジルコニア粉末が成形しにくくなり、セラミックス
原料粉末に適さないものとなる。さらに、水熱合成によ
り水和ジルコニアゾルを得ているため、工業的な大量生
産に適さず実用的でなくなる。の方法で得られるジル
コニア粉末は、ＢＥＴ比表面積が非常に大きい、すなわ
ち、粒径の小さい微細粉末であり、このように粒径が極
めて小さくなると、粒子間の凝集力が著しく増加するた
めに、得られるジルコニア粉末は、強固な不均一の凝集
粉末となって、成形しにくくなり扱いにくいものとな
る。の方法で得られるジルコニア粉末は、粒径の大き
い粒子であるために粒子間の付着力が著しく減少し、こ
のような粉末を用いて得られた成形体は、強度が弱くな
って成形しにくいものとなる。さらに、遠心分離を行な
って、０．１〜０．３μｍの比較的大きな水和ジルコニ
アゾルを得ているため、生産効率が極めて悪くなり実用
的でなくなる。
得られるジルコニア粉末は、粒径が０．０５μｍ以下の
水和ジルコニアゾルを用いて仮焼しており、このように
ゾルの粒径が小さくなると、仮焼時に粒子間の強固な焼
結が激しく起るために分散性の悪いものとなって、得ら
れるジルコニア粉末が成形しにくくなり、セラミックス
原料粉末に適さないものとなる。さらに、水熱合成によ
り水和ジルコニアゾルを得ているため、工業的な大量生
産に適さず実用的でなくなる。の方法で得られるジル
コニア粉末は、ＢＥＴ比表面積が非常に大きい、すなわ
ち、粒径の小さい微細粉末であり、このように粒径が極
めて小さくなると、粒子間の凝集力が著しく増加するた
めに、得られるジルコニア粉末は、強固な不均一の凝集
粉末となって、成形しにくくなり扱いにくいものとな
る。の方法で得られるジルコニア粉末は、粒径の大き
い粒子であるために粒子間の付着力が著しく減少し、こ
のような粉末を用いて得られた成形体は、強度が弱くな
って成形しにくいものとなる。さらに、遠心分離を行な
って、０．１〜０．３μｍの比較的大きな水和ジルコニ
アゾルを得ているため、生産効率が極めて悪くなり実用
的でなくなる。
【０００４】本発明は、このような従来方法における欠
点を解消した、即ち、反応率の高い水和ジルコニアゾル
を短い反応時間で容易に製造することができ、さらに、
その水和ジルコニアゾルを用いて、分散性のよい、した
がって、成形体密度が高く、さらに焼結性にも優れたジ
ルコニア微粉末を簡易なプロセスにより製造することの
できる方法の提供を目的とするものである。
点を解消した、即ち、反応率の高い水和ジルコニアゾル
を短い反応時間で容易に製造することができ、さらに、
その水和ジルコニアゾルを用いて、分散性のよい、した
がって、成形体密度が高く、さらに焼結性にも優れたジ
ルコニア微粉末を簡易なプロセスにより製造することの
できる方法の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らが、ジルコニ
ウム塩水溶液に水和ジルコニアを添加し、該水溶液を加
水分解させて得られる水和ジルコニアゾルの平均粒径と
反応率とに注目して詳細に検討したところによれば、ジ
ルコニウム塩水溶液に水和ジルコニアを添加し、かつ、
陰イオン濃度を０．５〜０．９グラムイオン／ｌに調整
するでけで、反応率が高く、かつ、平均粒径が０．０５
〜０．１５μｍの水和ジルコニアゾルを短い反応時間で
容易に得ることができ、さらに、該ゾルまたは該ゾルと
ジルコニア系セラミックスの製造に常用されるイットリ
ア，カルシア，マグネシア，セリアなどの安定化剤との
混合物を仮焼すると、仮焼時に強固な粒子間の焼結がほ
とんど起っていない、分散性のよいジルコニア微粉末を
製造することができ、このような微粉末を用いて得られ
る成形体は、高密度であり、かつ、比較的低温で焼結す
ることができることを見い出し、本発明に到達した。即
ち、本発明は、ジルコニウム塩水溶液に水和ジルコニア
を添加し、かつ、陰イオン濃度を０．５〜０．９グラム
イオン／ｌに調整して加水分解させて、水和ジルコニア
ゾルを得て、次いで、該ゾルの懸濁液を乾燥して仮焼す
るジルコニア微粉末の製造方法を要旨とするものであ
る。以下、本発明を更に詳細に説明する。
ウム塩水溶液に水和ジルコニアを添加し、該水溶液を加
水分解させて得られる水和ジルコニアゾルの平均粒径と
反応率とに注目して詳細に検討したところによれば、ジ
ルコニウム塩水溶液に水和ジルコニアを添加し、かつ、
陰イオン濃度を０．５〜０．９グラムイオン／ｌに調整
するでけで、反応率が高く、かつ、平均粒径が０．０５
〜０．１５μｍの水和ジルコニアゾルを短い反応時間で
容易に得ることができ、さらに、該ゾルまたは該ゾルと
ジルコニア系セラミックスの製造に常用されるイットリ
ア，カルシア，マグネシア，セリアなどの安定化剤との
混合物を仮焼すると、仮焼時に強固な粒子間の焼結がほ
とんど起っていない、分散性のよいジルコニア微粉末を
製造することができ、このような微粉末を用いて得られ
る成形体は、高密度であり、かつ、比較的低温で焼結す
ることができることを見い出し、本発明に到達した。即
ち、本発明は、ジルコニウム塩水溶液に水和ジルコニア
を添加し、かつ、陰イオン濃度を０．５〜０．９グラム
イオン／ｌに調整して加水分解させて、水和ジルコニア
ゾルを得て、次いで、該ゾルの懸濁液を乾燥して仮焼す
るジルコニア微粉末の製造方法を要旨とするものであ
る。以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００６】本明細書において、水和ジルコニアゾルに
係わる「平均粒径」とは、電子顕微鏡または粒度分布測
定器による粒径測定で求められるものであり、例えば、
光子相関法などで与えられる。「反応率」とは、水和ジ
ルコニアゾル含有液を限外濾過して、その濾液中の未反
応物のジルコニウム量を誘導結合プラズマ発光分光分析
（ＩＣＰ）により求めて、水和ジルコニアゾルの生成量
を算出し、原料仕込量に対する水和ジルコニアゾル量の
比率として表したものをいう。ジルコニア微粉末に係わ
る「ＢＥＴ比表面積」とは、吸着分子として窒素を用い
て測定したものをいう。加水分解反応に係わる「水和ジ
ルコニアの添加量」とは、原料仕込みのＺｒＯ２量に対
する水和ジルコニアのＺｒＯ２量の比率で表したものを
いう。
係わる「平均粒径」とは、電子顕微鏡または粒度分布測
定器による粒径測定で求められるものであり、例えば、
光子相関法などで与えられる。「反応率」とは、水和ジ
ルコニアゾル含有液を限外濾過して、その濾液中の未反
応物のジルコニウム量を誘導結合プラズマ発光分光分析
（ＩＣＰ）により求めて、水和ジルコニアゾルの生成量
を算出し、原料仕込量に対する水和ジルコニアゾル量の
比率として表したものをいう。ジルコニア微粉末に係わ
る「ＢＥＴ比表面積」とは、吸着分子として窒素を用い
て測定したものをいう。加水分解反応に係わる「水和ジ
ルコニアの添加量」とは、原料仕込みのＺｒＯ２量に対
する水和ジルコニアのＺｒＯ２量の比率で表したものを
いう。
【０００７】本発明で得られるジルコニア微粉末は、Ｂ
ＥＴ比表面積が１３〜２５ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表
面積が１３ｍ２／ｇよりも小さくなると、低温側で焼結
しにくい微粉末となり、また、２５ｍ２／ｇよりも大き
くなると、粒子間の凝集力が著しい強固な凝集粉末とな
るためにセラミックス粉末として適さないものとなる。
より好ましいＢＥＴ比表面積の範囲は、１４〜２３ｍ２
／ｇである。
ＥＴ比表面積が１３〜２５ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表
面積が１３ｍ２／ｇよりも小さくなると、低温側で焼結
しにくい微粉末となり、また、２５ｍ２／ｇよりも大き
くなると、粒子間の凝集力が著しい強固な凝集粉末とな
るためにセラミックス粉末として適さないものとなる。
より好ましいＢＥＴ比表面積の範囲は、１４〜２３ｍ２
／ｇである。
【０００８】本発明で得られる水和ジルコニアゾルは、
平均粒径が０．０５〜０．１５μｍであって、かつ、加
水分解したあとの反応率が９０％以上でなければならな
い。平均粒径が０．０５μｍよりも小さくなると、次の
仮焼によって得られるジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面
積が２５ｍ２／ｇよりも大きくなり、いっぽう、平均粒
径が０．１５μｍよりも大きくなると、ジルコニア微粉
末のＢＥＴ比表面積が１３ｍ２／ｇよりも小さくなっ
て、目的とするものが得られず、また、反応率が９０％
より小さくなると、仮焼時に未反応物に起因する粒子間
の強固な焼結が起って、上記のとおり、本発明の分散性
のよいジルコニア微粉末が得られなくなるからである。
より好ましい平均粒径の範囲は、０．０８〜０．１３μ
ｍである。
平均粒径が０．０５〜０．１５μｍであって、かつ、加
水分解したあとの反応率が９０％以上でなければならな
い。平均粒径が０．０５μｍよりも小さくなると、次の
仮焼によって得られるジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面
積が２５ｍ２／ｇよりも大きくなり、いっぽう、平均粒
径が０．１５μｍよりも大きくなると、ジルコニア微粉
末のＢＥＴ比表面積が１３ｍ２／ｇよりも小さくなっ
て、目的とするものが得られず、また、反応率が９０％
より小さくなると、仮焼時に未反応物に起因する粒子間
の強固な焼結が起って、上記のとおり、本発明の分散性
のよいジルコニア微粉末が得られなくなるからである。
より好ましい平均粒径の範囲は、０．０８〜０．１３μ
ｍである。
【０００９】本発明において、ジルコニウム塩水溶液に
水和ジルコニアを添加して加水分解反応を行なうことを
必須とする。水和ジルコニアを添加しないで加水分解す
ると、反応率が９０％よりも小さくなり、次の仮焼によ
って粒子間の強固な焼結が起って、目的とする分散性の
よいジルコニア微粉末が得られず、さらに反応時間が極
めて長くなるため、工業的な大量生産に適さないものと
なる。より好ましい水和ジルコニアの添加量は１％以上
であり、望ましくは５〜２０％である。また、ジルコニ
ウム塩水溶液に添加する水和ジルコニアは、結晶子径が
１５ｎｍ以下のものがよく、より好ましくは２〜５ｎｍ
である。ここで、添加する水和ジルコニアとしては、ジ
ルコニム塩水溶液の加水分解により得られる水和ジルコ
ニアゾルの懸濁液、また、ジルコニム塩水溶液に酸また
はアルカリを添加した水溶液の加水分解により得られる
水和ジルコニアゾルの懸濁液、さらに、それらの懸濁液
を乾燥したもの、懸濁液を蒸留水で洗浄して乾燥したも
の、または懸濁液をアルカリで中和して水洗したあとに
乾燥させた水和ジルコニアゾルの乾燥粉末を用いてもよ
い。
水和ジルコニアを添加して加水分解反応を行なうことを
必須とする。水和ジルコニアを添加しないで加水分解す
ると、反応率が９０％よりも小さくなり、次の仮焼によ
って粒子間の強固な焼結が起って、目的とする分散性の
よいジルコニア微粉末が得られず、さらに反応時間が極
めて長くなるため、工業的な大量生産に適さないものと
なる。より好ましい水和ジルコニアの添加量は１％以上
であり、望ましくは５〜２０％である。また、ジルコニ
ウム塩水溶液に添加する水和ジルコニアは、結晶子径が
１５ｎｍ以下のものがよく、より好ましくは２〜５ｎｍ
である。ここで、添加する水和ジルコニアとしては、ジ
ルコニム塩水溶液の加水分解により得られる水和ジルコ
ニアゾルの懸濁液、また、ジルコニム塩水溶液に酸また
はアルカリを添加した水溶液の加水分解により得られる
水和ジルコニアゾルの懸濁液、さらに、それらの懸濁液
を乾燥したもの、懸濁液を蒸留水で洗浄して乾燥したも
の、または懸濁液をアルカリで中和して水洗したあとに
乾燥させた水和ジルコニアゾルの乾燥粉末を用いてもよ
い。
【００１０】次に、ジルコニウム塩水溶液の濃度調整
は、該水溶液の陰イオン濃度が０．５〜０．９グラムイ
オン／ｌの範囲になるように設定しなければならない。
陰イオン濃度が０．９グラムイオン／ｌ以上になると、
反応率が９０％よりも小さくなり、いっぽう、陰イオン
濃度が０．５グラムイオン／ｌより小さくなると、得ら
れる水和ジルコニアゾルの平均粒径が０．１５μｍより
も大きくなって、目的とする水和ジルコニアゾルが得ら
れなくなるからである。より好ましい陰イオン濃度は、
０．６〜０．９グラムイオン／ｌであり、望ましくは
０．６５〜０．８５グラムイオン／ｌである。また、ジ
ルコニウム塩水溶液のジルコニルイオン濃度は、陰イオ
ン濃度が０．５〜０．９グラムイオン／ｌに設定できれ
ば、いかなる濃度に設定してもよい。例えば、水和ジル
コニアを含むジルコニウム塩水溶液の陰イオン濃度が
０．９グラムイオン／ｌ以上になるときには、あらかじ
めジルコニウム塩水溶液に陰イオン交換樹脂による処理
を行い、陰イオンの一部を除去したあとに、水和ジルコ
ニアを添加して溶液の調製を行う方法を挙げることがで
きる。より好ましいジルコニルイオン濃度は、０．０５
〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、さらに望ましくは０．２〜
１．５ｍｏｌ／ｌである。水和ジルコニアゾルの製造に
用いられるジルコニウム塩としては、オキシ塩化ジルコ
ニウム，硝酸ジルコニウム，硫酸ジルコニウム，塩化ジ
ルコニウム等が挙げられるが、これらの他に水酸化ジル
コニウムと酸との混合物を用いてもよい。水酸化ジルコ
ニムを用いる場合、その製造法としては種々の方法が選
択でき、例えば、水溶性のジルコニウム塩水溶液をアル
カリで中和することにより水酸化ジルコニウムを得るこ
とができる。
は、該水溶液の陰イオン濃度が０．５〜０．９グラムイ
オン／ｌの範囲になるように設定しなければならない。
陰イオン濃度が０．９グラムイオン／ｌ以上になると、
反応率が９０％よりも小さくなり、いっぽう、陰イオン
濃度が０．５グラムイオン／ｌより小さくなると、得ら
れる水和ジルコニアゾルの平均粒径が０．１５μｍより
も大きくなって、目的とする水和ジルコニアゾルが得ら
れなくなるからである。より好ましい陰イオン濃度は、
０．６〜０．９グラムイオン／ｌであり、望ましくは
０．６５〜０．８５グラムイオン／ｌである。また、ジ
ルコニウム塩水溶液のジルコニルイオン濃度は、陰イオ
ン濃度が０．５〜０．９グラムイオン／ｌに設定できれ
ば、いかなる濃度に設定してもよい。例えば、水和ジル
コニアを含むジルコニウム塩水溶液の陰イオン濃度が
０．９グラムイオン／ｌ以上になるときには、あらかじ
めジルコニウム塩水溶液に陰イオン交換樹脂による処理
を行い、陰イオンの一部を除去したあとに、水和ジルコ
ニアを添加して溶液の調製を行う方法を挙げることがで
きる。より好ましいジルコニルイオン濃度は、０．０５
〜２．０ｍｏｌ／ｌであり、さらに望ましくは０．２〜
１．５ｍｏｌ／ｌである。水和ジルコニアゾルの製造に
用いられるジルコニウム塩としては、オキシ塩化ジルコ
ニウム，硝酸ジルコニウム，硫酸ジルコニウム，塩化ジ
ルコニウム等が挙げられるが、これらの他に水酸化ジル
コニウムと酸との混合物を用いてもよい。水酸化ジルコ
ニムを用いる場合、その製造法としては種々の方法が選
択でき、例えば、水溶性のジルコニウム塩水溶液をアル
カリで中和することにより水酸化ジルコニウムを得るこ
とができる。
【００１１】上記の水和ジルコニアを含むジルコニウム
塩水溶液を加水分解するときの反応温度は、６０〜１５
０℃の範囲が好ましい。反応温度が１５０℃よりも高く
なると水和ジルコニアゾルの平均粒径が小さくなって、
０．０５μｍ以上の平均粒径をもつ水和ジルコニアゾル
が得にくくなり、さらに水熱温度による製造になるため
工業的な大量生産が困難になって実用的でなくなる。い
っぽう、反応温度が６０℃よりも小さくなると、加水分
解反応の完結に長大な時間を要するため、生産効率が低
下するからである。望ましい反応温度は、８０℃〜沸点
である。また、加水分解に要する反応時間は、水和ジル
コニアの添加量にもよるが、１〜８０時間程度である。
塩水溶液を加水分解するときの反応温度は、６０〜１５
０℃の範囲が好ましい。反応温度が１５０℃よりも高く
なると水和ジルコニアゾルの平均粒径が小さくなって、
０．０５μｍ以上の平均粒径をもつ水和ジルコニアゾル
が得にくくなり、さらに水熱温度による製造になるため
工業的な大量生産が困難になって実用的でなくなる。い
っぽう、反応温度が６０℃よりも小さくなると、加水分
解反応の完結に長大な時間を要するため、生産効率が低
下するからである。望ましい反応温度は、８０℃〜沸点
である。また、加水分解に要する反応時間は、水和ジル
コニアの添加量にもよるが、１〜８０時間程度である。
【００１２】この反応によって得られた水和ジルコニア
含有液の乾燥方法に制限がなく、例えば、水和ジルコニ
アゾルを含む懸濁液をそのまま、または該懸濁液に有機
溶媒を添加してスプレーする方法、該懸濁液にアルカリ
などを添加して、濾過，水洗したあとに乾燥する方法を
挙げることができる。また、安定化剤の固溶しているジ
ルコニア微粉末を得るときには、水和ジルコニアゾルの
懸濁液に安定化剤、例えば、Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｅなど
の化合物を添加して乾燥してもよく、あるいは加水分解
反応のときに前もって添加してもよい。また、必要に応
じて安定化剤以外の金属化合物、例えば、Ａｌ，遷移金
属，希土類，アルカリ金属，アルカリ土類金属などの化
合物も上記と同様に添加してもよい。
含有液の乾燥方法に制限がなく、例えば、水和ジルコニ
アゾルを含む懸濁液をそのまま、または該懸濁液に有機
溶媒を添加してスプレーする方法、該懸濁液にアルカリ
などを添加して、濾過，水洗したあとに乾燥する方法を
挙げることができる。また、安定化剤の固溶しているジ
ルコニア微粉末を得るときには、水和ジルコニアゾルの
懸濁液に安定化剤、例えば、Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｅなど
の化合物を添加して乾燥してもよく、あるいは加水分解
反応のときに前もって添加してもよい。また、必要に応
じて安定化剤以外の金属化合物、例えば、Ａｌ，遷移金
属，希土類，アルカリ金属，アルカリ土類金属などの化
合物も上記と同様に添加してもよい。
【００１３】次いで、本発明では、上記の乾燥した水和
ジルコニアゾルを仮焼する。このときに仮焼温度は、５
００〜１０００℃の範囲に設定したほうがよい。仮焼温
度が５００℃よりも低くなると、ＢＥＴ比表面積が２５
ｍ２／ｇよりも大きくなり、かつ、安定化剤と十分に固
溶したジルコニア微粉末が得にくくなり、いっぽう、１
０００℃よりも高くなると、粒子間の焼結による強固な
凝集が起こるためにＢＥＴ比表面積が１３ｍ２／ｇより
も小さくなって、分散性のよいジルコニア粉末が得にく
くなるからである。より好ましい仮焼温度Ｔ（℃）は、
上記の５００〜１０００℃の範囲内にあって、水和ジル
コニアゾルの平均粒径φ（μｍ）との間の関係が Ｔ≧１０００φ＋５５０ を満足するものであり、さらに望ましくは、 １０００φ＋５５０≦Ｔ≦３０００φ＋６５０ を満足するものである。
ジルコニアゾルを仮焼する。このときに仮焼温度は、５
００〜１０００℃の範囲に設定したほうがよい。仮焼温
度が５００℃よりも低くなると、ＢＥＴ比表面積が２５
ｍ２／ｇよりも大きくなり、かつ、安定化剤と十分に固
溶したジルコニア微粉末が得にくくなり、いっぽう、１
０００℃よりも高くなると、粒子間の焼結による強固な
凝集が起こるためにＢＥＴ比表面積が１３ｍ２／ｇより
も小さくなって、分散性のよいジルコニア粉末が得にく
くなるからである。より好ましい仮焼温度Ｔ（℃）は、
上記の５００〜１０００℃の範囲内にあって、水和ジル
コニアゾルの平均粒径φ（μｍ）との間の関係が Ｔ≧１０００φ＋５５０ を満足するものであり、さらに望ましくは、 １０００φ＋５５０≦Ｔ≦３０００φ＋６５０ を満足するものである。
【００１４】仮焼時の雰囲気ガスは、種々のガスを選択
することができる。このときに使用するガスは水蒸気を
含んでいるほうがよく、水蒸気分圧が３０ｍｍＨｇ以上
のガスを用いたほうがよい。３０ｍｍＨｇよりも小さく
なると、仮焼時の水和ジルコニアの粒子成長が抑制され
るために、低い仮焼温度で緻密な粒子が得にくくなる。
より好ましい水蒸気分圧は、４０〜７６０ｍｍＨｇであ
る。ガスの種類としては、空気，二酸化炭素，窒素，酸
素，アルゴン，ヘリウムなどを挙げることができる。仮
焼の保持時間は、０．５〜１０時間よく、昇温速度は
０．５〜１０℃／ｍｉｎが好ましい。保持時間が０．５
時間よりも小さくなると均一に仮焼されにくく、１０時
間よりも長くなると生産性が低下するので好ましくな
い。また、昇温速度が０．５℃／ｍｉｎよりも小さくな
ると設定温度に達するまでの時間が長くなり、１０℃／
ｍｉｎよりも大きくなると仮焼時に粉末が激しく飛散し
て操作性が悪くなり生産性が低下する。
することができる。このときに使用するガスは水蒸気を
含んでいるほうがよく、水蒸気分圧が３０ｍｍＨｇ以上
のガスを用いたほうがよい。３０ｍｍＨｇよりも小さく
なると、仮焼時の水和ジルコニアの粒子成長が抑制され
るために、低い仮焼温度で緻密な粒子が得にくくなる。
より好ましい水蒸気分圧は、４０〜７６０ｍｍＨｇであ
る。ガスの種類としては、空気，二酸化炭素，窒素，酸
素，アルゴン，ヘリウムなどを挙げることができる。仮
焼の保持時間は、０．５〜１０時間よく、昇温速度は
０．５〜１０℃／ｍｉｎが好ましい。保持時間が０．５
時間よりも小さくなると均一に仮焼されにくく、１０時
間よりも長くなると生産性が低下するので好ましくな
い。また、昇温速度が０．５℃／ｍｉｎよりも小さくな
ると設定温度に達するまでの時間が長くなり、１０℃／
ｍｉｎよりも大きくなると仮焼時に粉末が激しく飛散し
て操作性が悪くなり生産性が低下する。
【００１５】以上にようにして得られた仮焼粉は、粒子
間の強固な凝集がほとんど起っていないので、解砕する
だけで分散性のよいジルコニア微粉末となる。
間の強固な凝集がほとんど起っていないので、解砕する
だけで分散性のよいジルコニア微粉末となる。
【００１６】
【作用】ジルコニウム塩水溶液の加水分解で生ずる水和
ジルコニアゾルの反応率が、水和ジルコニアの添加量お
よび陰イオン濃度に依存する理由は明らかではないが、
水和ジルコニアの構造は１次粒子が凝集した２次粒子か
らなっており、添加した水和ジルコニアの１次粒子径と
ジルコニウム塩の陰イオンとの相乗効果により加水分解
反応が促進され、反応率が高くなったものと推察され
る。
ジルコニアゾルの反応率が、水和ジルコニアの添加量お
よび陰イオン濃度に依存する理由は明らかではないが、
水和ジルコニアの構造は１次粒子が凝集した２次粒子か
らなっており、添加した水和ジルコニアの１次粒子径と
ジルコニウム塩の陰イオンとの相乗効果により加水分解
反応が促進され、反応率が高くなったものと推察され
る。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、反応率の高い水和ジルコニアゾルを短い反応時間で
容易に製造することができ、さらに、その水和ジルコニ
アゾルを用いて、分散性のよい、したがって、成形体密
度が高く、さらに焼結性にも優れたジルコニア微粉末を
簡易なプロセスにより製造することができる。
ば、反応率の高い水和ジルコニアゾルを短い反応時間で
容易に製造することができ、さらに、その水和ジルコニ
アゾルを用いて、分散性のよい、したがって、成形体密
度が高く、さらに焼結性にも優れたジルコニア微粉末を
簡易なプロセスにより製造することができる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。例中、水和ジルコニアゾルの平均粒径は、光子相関
法により求めた。また、反応率は、分画分子量３００万
の限外濾過膜を用いて限外濾過し、その濾液中に存在す
る未反応物Ｚｒ量をＩＣＰにより測定して未反応物の濃
度を求めて、下式により算出した。
る。例中、水和ジルコニアゾルの平均粒径は、光子相関
法により求めた。また、反応率は、分画分子量３００万
の限外濾過膜を用いて限外濾過し、その濾液中に存在す
る未反応物Ｚｒ量をＩＣＰにより測定して未反応物の濃
度を求めて、下式により算出した。
【００１９】反応率＝（１−［未反応物Ｚｒ濃度］／
［仕込みＺｒ濃度］）×１００ ジルコニア微粉末の成形は、金型プレスにより成形圧力
７００ｋｇｆ／ｃｍ２で行い、得られた成形体は１４０
０℃，２時間で焼結させた。
［仕込みＺｒ濃度］）×１００ ジルコニア微粉末の成形は、金型プレスにより成形圧力
７００ｋｇｆ／ｃｍ２で行い、得られた成形体は１４０
０℃，２時間で焼結させた。
【００２０】実施例１ ０．４ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニウム水溶液を撹
拌しながら、加水分解反応を煮沸温度で１６０時間おこ
なった。得られた水和ジルコニアゾルを含む懸濁液１０
０ｍｌを２ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニウム水溶液
２リットルに添加し、さらに酸化イットリウム２８ｇを
添加して、蒸留水を加えて０．４ｍｏｌ／ｌのオキシ塩
化ジルコニウム水溶液１０リットルを調製した（すなわ
ち、塩素イオン濃度０．８１グラムイオン／ｌ）。この
反応液を撹拌しながら、煮沸温度で６５時間、加水分解
反応をおこなった。得られた水和ジルコニアゾルの平均
粒径は０．１μｍであり、反応率は９２％であった。
拌しながら、加水分解反応を煮沸温度で１６０時間おこ
なった。得られた水和ジルコニアゾルを含む懸濁液１０
０ｍｌを２ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニウム水溶液
２リットルに添加し、さらに酸化イットリウム２８ｇを
添加して、蒸留水を加えて０．４ｍｏｌ／ｌのオキシ塩
化ジルコニウム水溶液１０リットルを調製した（すなわ
ち、塩素イオン濃度０．８１グラムイオン／ｌ）。この
反応液を撹拌しながら、煮沸温度で６５時間、加水分解
反応をおこなった。得られた水和ジルコニアゾルの平均
粒径は０．１μｍであり、反応率は９２％であった。
【００２１】上記の水和ジルコニアゾル含有液をスプレ
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧５０ｍｍＨｇの空気中で、９００
℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得ら
れたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、２０ｍ２／
ｇであった。
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧５０ｍｍＨｇの空気中で、９００
℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得ら
れたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、２０ｍ２／
ｇであった。
【００２２】次いで、上記で得られたジルコニア微粉末
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．７８ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は６．０５ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は１１０ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．７８ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は６．０５ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は１１０ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００２３】実施例２ 実施例１で用いた水和ジルコニアゾルの懸濁液１リット
ルおよび酸化イットリウム２８ｇを２ｍｏｌ／ｌのオキ
シ塩化ジルコニウム水溶液１．８リットルに添加し、蒸
留水を加えて０．３６ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニ
ウム水溶液１０リットルを調製した（すなわち、塩素イ
オン濃度０．８０グラムイオン／ｌ）。この原料液を撹
拌しながら、加水分解反応を煮沸温度で４０時間おこな
った。得られた水和ジルコニアゾルの平均粒径は０．０
９μｍであり、反応率は９４％であった。
ルおよび酸化イットリウム２８ｇを２ｍｏｌ／ｌのオキ
シ塩化ジルコニウム水溶液１．８リットルに添加し、蒸
留水を加えて０．３６ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニ
ウム水溶液１０リットルを調製した（すなわち、塩素イ
オン濃度０．８０グラムイオン／ｌ）。この原料液を撹
拌しながら、加水分解反応を煮沸温度で４０時間おこな
った。得られた水和ジルコニアゾルの平均粒径は０．０
９μｍであり、反応率は９４％であった。
【００２４】上記の水和ジルコニアゾル含有液をスプレ
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧１００ｍｍＨｇの空気中で、９０
０℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得
られたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、２１ｍ２
／ｇであった。
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧１００ｍｍＨｇの空気中で、９０
０℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得
られたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、２１ｍ２
／ｇであった。
【００２５】次いで、上記で得られたジルコニア微粉末
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．７６ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は６．０６ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は１１５ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．７６ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は６．０６ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は１１５ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００２６】比較例１ ０．４ｍｏｌ／ｌのオキシ塩化ジルコニウム水溶液に酸
化イットリウムを２８ｇ添加して、撹拌しながら加水分
解反応を煮沸温度で１００時間おこなった。得られた水
和ジルコニアゾルの平均粒径は０．１μｍであり、反応
率は６０％であった。
化イットリウムを２８ｇ添加して、撹拌しながら加水分
解反応を煮沸温度で１００時間おこなった。得られた水
和ジルコニアゾルの平均粒径は０．１μｍであり、反応
率は６０％であった。
【００２７】上記の水和ジルコニアゾル含有液をスプレ
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧５０ｍｍＨｇの空気中で、９００
℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得ら
れたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、１５ｍ２／
ｇであり、強固な凝集粉末であった。
ー乾燥させて、水和ジルコニアの乾燥粉末を得た。その
乾燥粉末を水蒸気分圧５０ｍｍＨｇの空気中で、９００
℃の温度で２時間仮焼し、水洗したあと解砕した。得ら
れたジルコニア微粉末のＢＥＴ比表面積は、１５ｍ２／
ｇであり、強固な凝集粉末であった。
【００２８】次いで、上記で得られたジルコニア微粉末
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．４５ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は５．３０ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は３０ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
を用いて、プレス成形により成形体を作製したところ、
成形体密度は２．４５ｇ／ｃｍ３であった。この成形体
を焼成して得られた焼結体の密度は５．３０ｇ／ｃｍ３
であり、曲げ強度は３０ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01G 25/02 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】ジルコニウム塩水溶液の加水分解により水
和ジルコニアゾルを得る方法において、ジルコニウム塩
水溶液に水和ジルコニアゾルを添加し、かつ、陰イオン
濃度を０．５〜０．９グラムイオン／ｌとして、加水分
解させることを特徴とする平均粒径０．０５〜０．１５
μｍの水和ジルコニアゾルの製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法で得られた水和ジルコ
ニアゾルの懸濁液を乾燥させたあと、仮焼することを特
徴とするジルコニア粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23760592A JP3331634B2 (ja) | 1991-08-20 | 1992-08-14 | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23114491 | 1991-08-20 | ||
| JP3-231144 | 1991-08-20 | ||
| JP23760592A JP3331634B2 (ja) | 1991-08-20 | 1992-08-14 | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193946A JPH05193946A (ja) | 1993-08-03 |
| JP3331634B2 true JP3331634B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=26529711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23760592A Expired - Fee Related JP3331634B2 (ja) | 1991-08-20 | 1992-08-14 | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331634B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7138558B2 (ja) * | 2018-12-27 | 2022-09-16 | クラレノリタケデンタル株式会社 | 歯科用に好適な水和ジルコニア粒子とイットリウム成分とを含む混合物及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-14 JP JP23760592A patent/JP3331634B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05193946A (ja) | 1993-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2528043B2 (ja) | 焼結セラミック体及びその製造法 | |
| JP3368507B2 (ja) | ジルコニア粉末およびその製造方法 | |
| CA2029707A1 (en) | Zirconium dioxide powder, method for the production thereof, the use thereof and sintered bodies prepared therefrom | |
| JP3959762B2 (ja) | 固体電解質用ジルコニア微粉末及びその製造方法 | |
| JP3331634B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 | |
| EP0517437B1 (en) | Zirconium oxide powder and a method of making thereof | |
| JP3355655B2 (ja) | 水和ジルコニアゲルおよびジルコニア粉末の製造方法 | |
| JP3339076B2 (ja) | ジルコニア微粉末 | |
| JP3146578B2 (ja) | ジルコニア微粉末の製造法 | |
| JP3265597B2 (ja) | ジルコニア微粉末の製造方法 | |
| JP3257095B2 (ja) | ジルコニア粉末の製造方法 | |
| JP3331633B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末を製造する方法 | |
| JP3896614B2 (ja) | ジルコニア粉末及びその製造法 | |
| JP3254694B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびその製造法 | |
| JP3254693B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製法 | |
| JP3286679B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルの製造方法 | |
| JP2001080919A (ja) | ジルコニア微粉末及びその製造方法 | |
| JPH06171943A (ja) | 酸化ジルコニウム粉末の製造法 | |
| JP3008517B2 (ja) | 水和ジルコニア乾燥粉末 | |
| JP3358217B2 (ja) | 酸化ジルコニウム粉末の製造方法 | |
| JP3484706B2 (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびその製造方法 | |
| JPH06171944A (ja) | 酸化ジルコニウム粉末を製造する方法 | |
| JP3239380B2 (ja) | 水和ジルコニアゾル、水和ジルコニア粉末及び酸化ジルコニウム粉末の製造方法 | |
| JPH0558637A (ja) | 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法 | |
| JP3213730B2 (ja) | チタン変成ジルコニアの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070726 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080726 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090726 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100726 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |