JP3389642B2 - Method for producing low soda alumina - Google Patents

Method for producing low soda alumina

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JP3389642B2
JP3389642B2 JP18628193A JP18628193A JP3389642B2 JP 3389642 B2 JP3389642 B2 JP 3389642B2 JP 18628193 A JP18628193 A JP 18628193A JP 18628193 A JP18628193 A JP 18628193A JP 3389642 B2 JP3389642 B2 JP 3389642B2
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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】この発明は、低ソーダのアルミナ
を製造する方法に係り、更に詳細には、ソーダ分の含有
率が低く、焼成後の解砕が容易であり、また、比較的低
い温度で焼結し、しかも、焼結時の収縮率が広い温度領
域で安定的に低いアルミナを得ることができる低ソーダ
アルミナの製造方法に関するもので、特に、所望の粒径
範囲に制御された低ソーダアルミナの製造を可能とする
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing low-soda alumina, and more specifically, it has a low content of soda, is easily crushed after firing, and has a relatively low content. The present invention relates to a method for producing low-soda alumina that can be sintered at a temperature and can stably obtain low alumina in a wide temperature range where the shrinkage rate during sintering is high. It relates to a method enabling the production of low soda alumina.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミナはその化学的安定性や、優れた
機械的強度及び熱的安定性に基づく物理的特性に優れて
いるため、各種の機械部品や電気部品等に利用されてい
る。そして、このような工業的に使用されるアルミナ
は、その大半がバイヤー法により水酸化アルミニウムを
焼成して大量に生産されている。
2. Description of the Related Art Alumina is used in various mechanical parts and electric parts because it has excellent chemical stability and physical properties based on excellent mechanical strength and thermal stability. Most of such industrially used alumina is produced in large quantities by firing aluminum hydroxide by the Bayer method.

【0003】しかるに、バイヤー法によって製造される
水酸化アルミニウムには、通常、ソーダ分がアルミナ換
算でNa2 Oとして0.2〜0.7重量%程度は不可避
的に含まれており、これが焼成アルミナにそのまま持ち
込まれると、たとえこの程度ではあっても、セラミック
ス原料としてスパークプラグやIC基板等の電気絶縁材
料等に使用された場合、絶縁不良や耐火性が低下する要
因となり好ましくない。そこで、従来においても、アル
ミナ中のソーダ分を除去する方法が種々検討され、この
ソーダ分の除去に伴ってアルミナ粉末の低ソーダ化に一
定の成果が得られている。
However, the aluminum hydroxide produced by the Bayer method usually inevitably contains about 0.2 to 0.7% by weight of soda as Na 2 O in terms of alumina, which is burned. If it is brought into alumina as it is, even if it is in such a degree, it is not preferable because it is used as a ceramic raw material for an electrical insulating material such as a spark plug or an IC substrate, which causes poor insulation and fire resistance. Therefore, conventionally, various methods for removing the soda component in the alumina have been studied, and with the removal of the soda component, a certain result has been obtained in reducing the soda content of the alumina powder.

【0004】しかしながら、近年、このような低ソーダ
アルミナが用いられるIC基板やパッケージ等の電子材
料セラミックスの分野においては、その技術進歩が著し
く、単に低ソーダというだけでなく、アルミナ粒子の粒
径やその分布、低温焼結性、焼結時の低収縮率等の点に
おいても、高水準の特性を有するアルミナの開発が要請
されるようになっている。
However, in recent years, in the field of electronic material ceramics such as IC substrates and packages in which such low soda alumina is used, the technical progress has been remarkable, and not only low soda but also the particle size of alumina particles and With respect to the distribution, low temperature sinterability, low shrinkage factor during sintering, etc., development of alumina having a high level of characteristics has been demanded.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、バイヤー法で得られた水酸化アルミニウム及び/又
は遷移アルミナからなる原料アルミナ源を焼成して低ソ
ーダアルミナを製造するに際し、その焼成温度が1,5
00℃以下であって、しかも、得られる製品特性とし
て、低温での焼結性が良好であり、かつ、この焼結時の
収縮率が小さくて焼結温度の変動に対して安定してお
り、高い寸法精度で種々のセラミックス製品を製造する
ことができる低ソーダアルミナを製造する方法について
検討を進めた。すなわち、焼成温度を1,500℃以下
の低温にしてその製造コストの削減を可能とし、かつ、
生成するα−アルミナの適度の粒子成長を可能とし、更
に、焼成後の解砕処理が容易であるような低ソーダアル
ミナの製造方法の開発を目標とした。
Therefore, the inventors of the present invention calcined the raw alumina source composed of aluminum hydroxide and / or transition alumina obtained by the Bayer method to produce low soda alumina, and calcined it. Temperature is 1,5
The temperature is not higher than 00 ° C., and the obtained product has good sinterability at low temperature, and the shrinkage factor at the time of sintering is small so that it is stable against variations in sintering temperature. , And proceeded with a study on a method for producing low soda alumina capable of producing various ceramic products with high dimensional accuracy. That is, it is possible to reduce the manufacturing cost by setting the firing temperature to a low temperature of 1,500 ° C. or lower, and
The aim was to develop a method for producing low-soda alumina that allows the particles of α-alumina to be formed to grow to an appropriate degree and is easily disintegrated after firing.

【0006】しかるに、一般的に、焼成温度を1,55
0℃以下の低温にした場合、α結晶が充分に成長しない
ことが多く、これを解砕すると1μm以下の微粒粉末状
になり、このようにして得られた微粒粉末状のα−アル
ミナは、これを用いて所望の形状に成形し、焼結して種
々のセラミックス製品を製造する際における焼結時の収
縮率が大きく、高い寸法精度が要求されるようなセラミ
ックス製品、例えばIC基板等の製造には不向きである
とされている。
However, generally, the firing temperature is 1,55
When the temperature is set to a low temperature of 0 ° C. or lower, the α crystal often does not grow sufficiently, and when crushed, it becomes a fine particle powder of 1 μm or less, and thus the fine powder α-alumina thus obtained is A ceramic product, such as an IC substrate, which has a large shrinkage factor at the time of sintering when it is molded into a desired shape using this and is sintered to manufacture various ceramic products, such as an IC substrate. It is said to be unsuitable for manufacturing.

【0007】一方、原料アルミナ源を焼成する際に、鉱
化剤を添加するとα結晶の成長が促進され、この鉱化剤
の添加量を工夫することによって、1,500℃以下の
焼成温度でも充分にα−アルミナの結晶の成長を発現さ
せることは可能である。しかしながら、焼成時にこのよ
うな鉱化剤を添加すると、焼成炉内の僅かな温度分布等
の焼成条件により大きな影響を受け、高温帯域で粗大な
結晶が生成したり、一次粒子同士が融着して異形粒子が
生成する等、均一な粒子の成長を発現させることが困難
になり、粒度分布が2か所に偏在するいわゆる二山状の
粒度分布のものになり易いという問題が生じる。
On the other hand, when a raw material alumina source is fired, if a mineralizer is added, α crystal growth is promoted. By devising the amount of this mineralizer added, even at a firing temperature of 1,500 ° C. or lower. It is possible to sufficiently develop the growth of α-alumina crystals. However, when such a mineralizer is added during firing, it is greatly affected by firing conditions such as a slight temperature distribution in the firing furnace, and coarse crystals are generated in the high temperature zone, or primary particles are fused to each other. As a result, it becomes difficult to develop uniform particle growth, such as irregularly shaped particles, and the particle size distribution tends to have a so-called bimodal particle size distribution.

【0008】更に、高アルミナ質焼結体を製造するのに
適したα−アルミナの1次粒子の粒径については、通
常、1.5〜5μmの範囲であるとされている。しかし
ながら、1,550℃以下の温度で鉱化剤を添加するこ
となく焼成しても、粒子の成長が遅くて1.5μm以上
のα−アルミナを得ることは困難であり、そこで一般的
には、焼成温度や、鉱化剤の添加又は無添加更にはその
添加量を調整し、これによって小さいものは1μmから
大きいものは10μm程度までの1次粒子で構成された
凝集粒子として製造されている。
Further, the particle size of α-alumina primary particles suitable for producing a high alumina sintered body is usually in the range of 1.5 to 5 μm. However, even if calcined at a temperature of 1,550 ° C. or lower without adding a mineralizer, the growth of particles is slow and it is difficult to obtain α-alumina having a particle size of 1.5 μm or more. By adjusting the firing temperature and the addition or non-addition of the mineralizing agent and the addition amount thereof, small particles are manufactured as agglomerated particles composed of primary particles of 1 μm to large particles of about 10 μm. .

【0009】また、ギプサイトのような水酸化アルミニ
ウムを焼成してα−アルミナを製造する際に、結晶化の
種子としてα−アルミナを添加し、低温焼結性の良好な
α−アルミナを得る方法も提案されている。しかしなが
ら、従来のこの種の方法で得られるα−アルミナは、そ
の粒子が微粒であって低温焼結性に優れているが、焼結
時における収縮率が大きく、焼結温度の変動や不均一に
よる寸法安定性に問題があって高い寸法精度が要求され
るようなセラミックス製品の製造には不向きである。
A method of adding α-alumina as seeds for crystallization when calcination of aluminum hydroxide such as gypsite to produce α-alumina to obtain α-alumina having good low-temperature sinterability Is also proposed. However, α-alumina obtained by the conventional method of this kind has fine particles and is excellent in low-temperature sinterability, but has a large shrinkage factor during sintering, which causes fluctuations in sintering temperature and non-uniformity. Therefore, it is not suitable for manufacturing ceramic products that have a problem in dimensional stability due to the above and require high dimensional accuracy.

【0010】同様に、特開昭62−230615号公報
には、バイヤー法における水酸化アルミニウムの溶解し
たアルミン酸ナトリウム溶液に種子としてα−アルミナ
粉末を添加し、それにより析出して得られた水酸化アル
ミニウムを焼成する方法が開示されており、また、特開
昭62−230615号公報には、上記方法により得ら
れた水酸化アルミニウムを水熱処理してベーマイトに転
化し、これを焼成する方法が開示されている。しかしな
がら、これら何れの方法も、得られるα−アルミナが微
細粒子であって上記特開昭62−128918号公報記
載の場合と同様の問題がある。
Similarly, in JP-A-62-230615, water obtained by adding α-alumina powder as seeds to a sodium aluminate solution in which aluminum hydroxide is dissolved in the Bayer method and precipitating it A method of firing aluminum oxide is disclosed, and JP-A-62-230615 discloses a method of hydrothermally treating the aluminum hydroxide obtained by the above method to convert it into boehmite and firing it. It is disclosed. However, in any of these methods, the obtained α-alumina is fine particles and has the same problem as in the case described in JP-A-62-128918.

【0011】更に、特公昭63−35573号公報に
は、水酸化アルミニウム又はアルミナ粒子を原料とし、
これに弗化物系鉱化剤と酸化珪素含有粒子を添加する方
法が開示されている。しかしながら、弗素化合物を使用
した場合、比較的低温でα−アルミナに転移し、α結晶
粒子を成長させることができるので、粒子同士の独立性
が比較的良好になり、その結果として粉砕性が良好にな
るが、その添加量がある水準以上になると、急激な粒子
の成長が起こり、ソーダ分含有量が0.1重量%以下の
低ソーダアルミナ中でも5μm以上の大きな六角板状の
結晶が生成する。そして、この大きな六角板状結晶は、
α−アルミナ中に多量に存在すると、製品の焼結密度や
機械的強度が低下するので好ましくない。
Further, in Japanese Patent Publication No. 63-35573, aluminum hydroxide or alumina particles are used as a raw material.
A method of adding a fluoride-based mineralizer and particles containing silicon oxide to this is disclosed. However, when a fluorine compound is used, it can be converted to α-alumina at a relatively low temperature and α crystalline particles can be grown, so the independence of the particles becomes relatively good, and as a result, the pulverizability is good. However, when the added amount exceeds a certain level, rapid particle growth occurs, and large hexagonal plate-shaped crystals of 5 μm or more are formed even in low-soda alumina having a soda content of 0.1 wt% or less. . And this large hexagonal plate crystal is
If a large amount is present in α-alumina, the sintered density and mechanical strength of the product will decrease, which is not preferable.

【0012】以上のように、従来より提案されている弗
素化合物、塩素化合物、硼素化合物等の添加物の使用
は、水酸化アルミニウムあるいはアルミナ中に不可避的
に存在するソーダ分の除去には顕著な効果を発揮する
が、これら弗素化合物、塩素化合物、硼素化合物等がそ
れ自体で鉱化剤としての作用を有するが、前述のような
問題があり、これらの添加物の使用のみによっては本発
明が目標とする、焼成温度が1,500℃以下であっ
て、得られた製品特性として、低温での焼結性が良好で
あり、かつ、この焼結時の収縮率が小さくて安定してお
り、高い寸法精度で種々のセラミックス製品を製造する
のに適した低ソーダアルミナを製造することは困難であ
る。
As described above, the use of conventionally proposed additives such as fluorine compounds, chlorine compounds, and boron compounds is remarkable for removing the soda component inevitably present in aluminum hydroxide or alumina. Although effective, these fluorine compounds, chlorine compounds, boron compounds and the like have an action as a mineralizer by themselves, but there are the problems as described above, and the present invention can be obtained only by using these additives. The target firing temperature is 1,500 ° C. or less, the obtained product characteristics are good sinterability at low temperature, and the shrinkage rate during this sintering is small and stable. It is difficult to produce low soda alumina suitable for producing various ceramic products with high dimensional accuracy.

【0013】そこで、本発明者らは、かかる観点に鑑み
て、上記目標の達成のために鋭意検討を重ねた結果、原
料アルミナ源中に弗化物系鉱化剤と所定のα−アルミナ
粉末とを同時に所定の割合でバランス良く添加して焼成
することで、良好な結果が得られることを見出し、本発
明を完成した。従って、本発明の目的は、焼成温度が
1,500℃以下であって、しかも、得られた製品特性
として、低温での焼結性が良好であり、かつ、この焼結
時の収縮率が小さくて安定しており、高い寸法精度で種
々のセラミックス製品を製造することができる低ソーダ
アルミナの製造方法を提供することにある。
In view of this point of view, the present inventors have conducted extensive studies to achieve the above-mentioned target, and as a result, have found that the raw material alumina source contains a fluoride mineralizer and a predetermined α-alumina powder. The present invention has been completed by finding that good results can be obtained by simultaneously adding and baking at a predetermined ratio in a well-balanced manner. Therefore, an object of the present invention is that the firing temperature is 1,500 ° C. or less, the obtained product characteristics are good sinterability at low temperature, and the shrinkage ratio at the time of sintering is It is an object of the present invention to provide a method for producing low soda alumina, which is small and stable, and is capable of producing various ceramic products with high dimensional accuracy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、バ
イヤー法で得られた水酸化アルミニウム及び/又は遷移
アルミナからなる原料アルミナ源に、アルミナ換算の原
料アルミナ源に対して弗化物系鉱化剤を弗素として0.
02〜0.3重量%及び平均粒径1μm以下のα−アル
ミナ粉末を0.5〜10重量%の割合でそれぞれ添加
し、1,500℃以下の温度で焼成する低ソーダアルミ
ナの製造方法である。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention relates to a raw material alumina source comprising aluminum hydroxide and / or transition alumina obtained by the Bayer method, and a fluoride-based mineralization for the alumina equivalent raw material alumina source. Fluorine is used as the agent.
In the method for producing low soda alumina, 02-0.3 wt% and α-alumina powder having an average particle size of 1 μm or less are added at a ratio of 0.5-10 wt%, respectively, and fired at a temperature of 1,500 ° C. or less. is there.

【0015】本発明方法において使用する原料アルミナ
源は、バイヤー法で得られた水酸化アルミニウム及び/
又は遷移アルミナである。ここで、水酸化アルミニウム
としては、工業的に大量生産され安価に入手可能なバイ
ヤー法によって製造されるギブサイト型水酸化アルミニ
ウムを用いることが経済的に有利であり、通常の市販品
をそのまま、又は、予め酸洗浄等により脱ソーダ処理し
たものを供することができる。また、原料の遷移アルミ
ナについては、それを500〜1,000℃で焼成して
得られたα−アルミナを含まないものが用いられる(な
お、このものは「中間アルミナ」と称せられる場合もあ
る)。これらの水酸化アルミニウムと遷移アルミナと
は、そのいずれか一方を単独で使用できることは勿論、
その両者を適当な割合で混合して使用することもでき
る。これらは、その平均粒径が5〜150μmのものが
汎用的であり、アルミナ換算純度が99.6重量%以上
であって、全ソーダ含有量がNa2 O換算で0.05〜
0.4重量%のものが好ましい。
The raw material alumina source used in the method of the present invention is aluminum hydroxide obtained by the Bayer method and / or
Alternatively, it is a transition alumina. Here, as the aluminum hydroxide, it is economically advantageous to use gibbsite type aluminum hydroxide produced by the Bayer method that is industrially mass-produced and can be obtained at low cost, and a normal commercial product as it is, or It is possible to provide a product that has been subjected to a soda-free treatment such as acid cleaning in advance. Further, as the raw material transition alumina, one not containing α-alumina obtained by firing it at 500 to 1,000 ° C. is used (this may also be referred to as “intermediate alumina”). ). Of these aluminum hydroxide and transition alumina, it goes without saying that either one of them can be used alone,
Both of them can also be mixed and used in an appropriate ratio. Those having an average particle diameter of 5 to 150 μm are general-purpose, have an alumina conversion purity of 99.6% by weight or more, and have a total soda content of 0.05 to 50 in terms of Na 2 O conversion.
It is preferably 0.4% by weight.

【0016】本発明方法においては、このような原料ア
ルミナ源に、アルミナ換算の原料アルミナ源に対して弗
化物系鉱化剤を弗素として0.02〜0.3重量%及び
平均粒径1μm以下のα−アルミナ粉末を0.5〜10
重量%の割合でそれぞれ添加して焼成する。ここで使用
する弗化物系鉱化剤としては、例えば、弗化アルミニウ
ム、弗化ナトリウム、氷晶石あるいは弗化マグネシウム
等の弗化物を挙げることができ、好ましくはその平均粒
径が100μm以下、より好ましくは60〜100μm
のものである。平均粒径が100μmより大きいときに
は、粉砕してから使用しないと、添加効果が十分に発揮
されない。また、これら弗化物系鉱化剤の添加量は、原
料アルミナ源のアルミナ換算量に対して、弗素として
0.02〜0.3重量%、好ましくは0.05〜0.2
重量%がよい。弗化物系鉱化剤の添加量が多すぎると、
六角板状の結晶ができやすくなり、製品アルミナの焼結
特性が損なわれる。反対に、その添加量が少なすぎる
と、焼成時に原料アルミナ源からα−アルミナ粒子への
成長を促進する効果が不足する。
In the method of the present invention, in such a raw material alumina source, 0.02 to 0.3% by weight of a fluoride-based mineralizer as fluorine is used with respect to the raw material alumina source in terms of alumina, and an average particle diameter is 1 μm or less. 0.5 to 10 of α-alumina powder
Add each at a weight percentage and fire. Examples of the fluoride-based mineralizing agent used here include fluorides such as aluminum fluoride, sodium fluoride, cryolite and magnesium fluoride, and the average particle size thereof is preferably 100 μm or less, More preferably 60-100 μm
belongs to. If the average particle size is larger than 100 μm, the effect of addition cannot be sufficiently exhibited unless it is used after crushing. Further, the addition amount of these fluoride mineralizers is 0.02 to 0.3% by weight as fluorine, preferably 0.05 to 0.2, with respect to the alumina conversion amount of the raw material alumina source.
Weight% is good. If too much fluoride-based mineralizer is added,
Hexagonal plate-shaped crystals are easily formed, and the sintering characteristics of the product alumina are impaired. On the other hand, if the amount added is too small, the effect of promoting the growth of the raw material alumina source into α-alumina particles during firing is insufficient.

【0017】また、上記弗化物系鉱化剤と共に使用する
α−アルミナ粉末については、その平均粒径が1μm以
下、好ましくは0.3〜1.0μmであることが必要で
ある。この平均粒径が小さければ小さいほど、同じ添加
量(重量)中における粒子の個数が多くなり、添加効果
が向上する。また、この平均粒径が1μmを越えると、
添加量を増やさないと所望の効果が得られないと共に、
均一に混合され難いという問題が生じる。一方、余りに
も細かくするとコスト上昇を招くので好ましくない。こ
のα−アルミナ粉末の添加量は、0.5〜10重量%の
範囲が好ましく、0.5重量%以下では添加効果が不十
分であると共に、10重量%を越えて添加すると望まし
い粒子の成長が発現し難くなるので好ましくない。な
お、ここで用いるα−アルミナ粉末は、例えば、バイヤ
ー法で得られた水酸化アルミニウムを、静置炉を用いて
1,150〜1,200℃、約5時間の条件で焼成する
ことにより得ることができる。
Further, the α-alumina powder used together with the above-mentioned fluoride mineralizer needs to have an average particle size of 1 μm or less, preferably 0.3 to 1.0 μm. The smaller the average particle size, the greater the number of particles in the same amount (weight) of addition, and the better the effect of addition. If the average particle size exceeds 1 μm,
If you do not increase the amount added, the desired effect cannot be obtained,
There is a problem that it is difficult to mix them uniformly. On the other hand, if it is made too fine, the cost will increase, which is not preferable. The amount of the α-alumina powder added is preferably in the range of 0.5 to 10% by weight, and when the amount is 0.5% by weight or less, the effect of the addition is insufficient, and addition of more than 10% by weight makes it desirable to grow particles. Is difficult to develop, which is not preferable. The α-alumina powder used here is obtained, for example, by firing aluminum hydroxide obtained by the Bayer method under the conditions of 1,150 to 1,200 ° C. for about 5 hours using a static furnace. You can

【0018】上記原料アルミナ源中にα−アルミナ粉末
を添加する方法については、全体を均一に混合できるも
のであれば特に制限されるものではなく、例えば、全
体を粉末の状態でドライブレンドする方法、α−アル
ミナ粉末をスラリーにして原料アルミナ源中に均一に分
散させる方法、原料アルミナ源及びα−アルミナ粉末
を水又は有機溶媒中でスラリー状に混合してこれを濾過
脱液する方法等が挙げられる。そして、上記のα−ア
ルミナ粉末をスラリーにして原料アルミナ源中に分散さ
せる場合、使用するスラリー媒体は水でも有機溶媒(エ
チルアルコール、トルエン、アセトン等)でもよく、ま
た、必要に応じて適当な分散剤(クエン酸等)を使用し
てもよい。このスラリーの添加に際しては、ノズル等で
霧状にして添加してもよいし、スクリュウフィーダー等
で原料アルミナ源を切り出しながら添加してもよい。
The method of adding α-alumina powder to the raw material alumina source is not particularly limited as long as it can uniformly mix the whole, and for example, a method of dry blending the whole in a powder state. , A method of uniformly dispersing the α-alumina powder in a raw material alumina source, a method of mixing the raw material alumina source and the α-alumina powder in a slurry form in water or an organic solvent, and filtering and deliquoring the same. Can be mentioned. When the above α-alumina powder is slurried and dispersed in the raw material alumina source, the slurry medium to be used may be water or an organic solvent (ethyl alcohol, toluene, acetone, etc.), and may be a suitable one if necessary. A dispersant (such as citric acid) may be used. When this slurry is added, it may be atomized with a nozzle or the like, or may be added while cutting out the raw material alumina source with a screw feeder or the like.

【0019】このように原料アルミナ源中にα−アルミ
ナ粉末を均一に分散させるために用いる装置について
も、粉末をままこの状態にしないように混合できる装置
であればよく、例えば、モルタルミキサー、ミックスマ
ラー(新東工業)、ロッキングミキサー(愛知電機)、
ヘンシェルミキサー(三井三池工業)等の混合機を使用
することができる。なお、上記弗化物系鉱化剤の添加
は、原料アルミナ源とα−アルミナ粉末の混合前に添加
しても、混合後に添加してもその効果は変わらないが、
より均一に混合するためにはα−アルミナ粉末の上記ス
ラリー中に添加するのがよい。
As for the apparatus used to uniformly disperse the α-alumina powder in the raw material alumina source, any apparatus can be used as long as the powder can be mixed so as not to be in this state, for example, a mortar mixer or a mix. Muller (Shinto Kogyo), Rocking Mixer (Aichi Denki),
A mixer such as a Henschel mixer (Mitsui Miike Industry) can be used. The effect of adding the above-mentioned fluoride mineralizer does not change even if it is added before mixing the raw material alumina source and the α-alumina powder, or after mixing,
For more uniform mixing, it is preferable to add the α-alumina powder to the above slurry.

【0020】ところで、本発明方法で使用する原料アル
ミナ源が、もしソーダ分をアルミナ換算でNa2 Oとし
て0.1重量%以上含有する場合には、この原料アルミ
ナ源中に塩素換算量として2重量%以下、好ましくは
0.1〜1.0重量%の割合で塩化物系脱ソーダ剤を添
加して焼成する。ここで用いる塩化物系脱ソーダ剤とし
ては、それが加熱された際にソーダ分と反応してこのソ
ーダ分を補足し除去できるものであればよく、例えば、
塩酸、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム等の塩化物
が挙げられ、これらはその1種のみを単独で用いてもよ
いほか、2種以上の混合物として用いてもよい。また、
この塩化物系脱ソーダ剤の添加量については、2重量%
より多く添加してもよいが、多量に添加する効果が得ら
れないばかりでなく、焼成時に廃ガス中の塩化水素濃度
が高くなり、使用設備を腐食する場合があるので好まし
くない。
By the way, when the raw material alumina source used in the method of the present invention contains 0.1% by weight or more of soda as Na 2 O in terms of alumina, the raw material alumina source has a chlorine equivalent amount of 2%. Chloride-based soda removal agent is added in a proportion of not more than wt%, preferably 0.1 to 1.0 wt%, and the mixture is fired. The chloride-based soda removing agent used here may be one capable of reacting with the soda component when heated and capturing and removing the soda component, for example,
Examples thereof include chlorides such as hydrochloric acid, aluminum chloride and magnesium chloride. These may be used alone or in a mixture of two or more. Also,
The addition amount of this chloride-based soda removal agent is 2% by weight.
More may be added, but it is not preferable because not only the effect of adding a large amount cannot be obtained, but also the concentration of hydrogen chloride in the waste gas increases during firing, which may corrode the equipment used.

【0021】なお、これらの塩化物系脱ソーダ剤は、脱
ソーダ剤としての機能のほかに、例えばトンネル炉、シ
ャトル炉、電気炉、その他の静置炉(以下、これらを
「静置炉」と称する)中で生じる原料アルミナ源の焼成
時においてその吹きこぼれ防止剤としての機能も発揮す
る。また、塩化物系脱ソーダ剤の添加混合は、原料アル
ミナ源とα−アルミナ粉末の混合前でも、混合後でもよ
く、また、弗化物系鉱化剤の添加後前のいずれでもよ
く、これによってその効果に変わりはない。この塩化物
系脱ソーダ剤は、上記スラリー中に添加してもよいが、
この場合はスラリーのpHが酸性になる場合があるの
で、それに適した分散剤を選択しなければならない。更
に、その他の脱ソーダ剤としてシリカ系の物質を共存さ
せることも有効であるが、これらの脱ソーダ剤の使用に
よっては、上記静置炉中での原料アルミナ源の焼成時の
吹きこぼれ防止剤としての効果は得られない。
In addition to the function as a soda removing agent, these chloride-based soda removing agents include, for example, tunnel furnaces, shuttle furnaces, electric furnaces, and other stationary furnaces (hereinafter, these are referred to as "stationary furnaces"). ) Also functions as a blowout preventing agent during the firing of the raw material alumina source. Further, the chloride-based soda removing agent may be added and mixed either before or after the raw material alumina source and the α-alumina powder are mixed, or after the fluoride-based mineralizer is added. The effect is the same. This chloride-based soda removing agent may be added to the above slurry,
In this case, the pH of the slurry may become acidic, and therefore a dispersant suitable for it must be selected. Further, it is also effective to make a silica-based substance coexist as the other soda-removing agent, but depending on the use of these soda-removing agent, as a blowout preventing agent at the time of firing the raw material alumina source in the stationary furnace, No effect.

【0022】本発明方法においては、上記原料アルミナ
源、弗化物系鉱化剤及びα−アルミナ粉末を均一に混合
して得られた混合物あるいはこれらに更に塩化物系脱ソ
ーダ剤を均一に混合して得られた混合物を通常1,50
0℃以下、好ましくは1,100〜1,500℃で焼成
する。この焼成温度が1,500℃を越えて高くなる
と、逆に生成粒子が大きくなりすぎて粉砕性が悪くなり
好ましくない。なお、焼成温度が1,100〜1,50
0℃の範囲であれば、弗化物系鉱化剤の蒸気圧が適正に
維持されてα−アルミナ粒子の成長が促進され、粒子が
微細になりすぎるという問題も発生しない。この焼成に
は、例えば、ロータリーキルン、流動層焼成炉、気流焼
成炉又は静置炉等を用いることができ、また、炉中焼成
容器に充填して焼成する方法も適用できる。これらの炉
が冷却されることなく連続して焼成できる構造であれば
適宜組み合わせて使用することもできる。この焼成炉中
での最高温度域での保持時間は、焼成炉の形態と伝熱速
度の関係で異なるが、通常は数分から15時間が好まし
い。
In the method of the present invention, the raw material alumina source, the fluoride-based mineralizer and the α-alumina powder are uniformly mixed, or a mixture thereof is further mixed with a chloride-based soda removing agent. The resulting mixture is usually 1,50
Baking is performed at 0 ° C or lower, preferably 1,100 to 1,500 ° C. If the firing temperature is higher than 1,500 ° C., on the contrary, the generated particles become too large and the pulverizability is deteriorated, which is not preferable. The firing temperature is 1,100 to 1,50.
Within the range of 0 ° C., the vapor pressure of the fluoride-based mineralizer is appropriately maintained, the growth of α-alumina particles is promoted, and the problem that the particles become too fine does not occur. For this calcination, for example, a rotary kiln, a fluidized bed calcination furnace, an airflow calcination furnace, a stationary furnace, or the like can be used, and a method of filling a calcination container in the furnace and calcination can also be applied. As long as these furnaces have a structure in which they can be continuously fired without being cooled, they can be appropriately combined and used. The holding time in the maximum temperature range in this firing furnace differs depending on the relationship between the form of the firing furnace and the heat transfer rate, but is usually preferably several minutes to 15 hours.

【0023】このようにして得られた生成アルミナを解
砕する方法については、特に制限されるものではなく、
通常使用されている粉砕機、例えばボールミル、振動ミ
ル、ジェットミル等を用いて行うことができ、これによ
って目的とする低ソーダアルミナを得ることができる。
この場合、例えば同一のボールミルによる解砕処理を行
うとき、後述の実施例1〜3の場合には解砕処理時間が
60分程度でほぼ一定の平均粒径になるが、比較例2の
場合にはほぼ一定の平均粒径になるまでに240分以上
でないと一定にならない。
The method for crushing the alumina produced in this way is not particularly limited,
It can be carried out by using a commonly used pulverizer, such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, etc., whereby the desired low soda alumina can be obtained.
In this case, for example, when performing the crushing process with the same ball mill, in the case of Examples 1 to 3 described later, the crushing process time is about 60 minutes and the average particle size is almost constant, but in the case of Comparative Example 2 In addition, until the average particle diameter becomes almost constant, the average particle diameter is not constant until 240 minutes or more.

【0024】本発明方法により得られる低ソーダアルミ
ナは、6μm以上の粗大な粒子や異形な粒子を含まず、
平均粒径が0.5〜3.0μmの範囲内にあり、しか
も、大部分の粒子が目標とする粒子径を中心として±
1.5μmの範囲内に属し、かつ、その範囲内でほぼ均
等に分布している。そして、この結果、本発明方法で得
られた低ソーダアルミナは、高い密度で成形体を得るこ
とができ、低温での焼結性が良好であり、かつ、この焼
結時の収縮率が小さくて安定しており、高い寸法精度で
種々のセラミックス製品を製造するための低ソーダアル
ミナとして最適である。また、得られるアルミナは、ソ
ーダ濃度が0.02〜0.06重量%であり、十分に低
レベルのものである。
The low soda alumina obtained by the method of the present invention does not contain coarse particles of 6 μm or more or irregular particles,
The average particle size is within the range of 0.5 to 3.0 μm, and most of the particles are centered around the target particle size ±
It belongs to the range of 1.5 μm and is distributed almost evenly within the range. As a result, the low-soda alumina obtained by the method of the present invention can obtain a compact with a high density, has good sinterability at low temperatures, and has a low shrinkage rate during this sintering. It is stable and stable, and is optimal as a low soda alumina for manufacturing various ceramic products with high dimensional accuracy. Further, the obtained alumina has a soda concentration of 0.02 to 0.06% by weight, which is a sufficiently low level.

【0025】[0025]

【作用】本発明方法において、かかる特性を有する低ソ
ーダアルミナが得られる理由は明確ではないが、以下の
通りであると考えられる。すなわち、バイヤー法による
水酸化アルミニウム及び/又は遷移アルミナと平均粒径
が1μm以下のα−アルミナ粉末を共存させた状態で、
900℃以上の温度の下で弗化物系鉱化剤を作用させる
と、遷移アルミナ(水酸化アルミニウムが昇温中に変化
したものを含む)がα−アルミナに転移す過程で、共存
している添加α−アルミナ粉末の表面に選択的に物質移
動が起こり、この添加α−アルミナの粒子が成長する。
そして、この作用は、弗化物系鉱化剤の添加量が多い程
著しく、焼成温度が高い程著しい。また、共存させたα
−アルミナ粉末の個数が多い程成長するα−アルミナの
粒子径が小さくなる傾向がある。ここで、図1はシャト
ル炉での焼成におけるこのような関係を示しており、弗
化物(ここでは、弗化アルミニウム)と平均粒径が1μ
m以下のα−アルミナ粉末のそれぞれの添加量(重量
%)、及び焼成温度と時間を適宜に選択することによ
り、目標とする平均粒径(Dp 50)と一次粒子の粒度
分布を有する所望のα−アルミナを得ることができるこ
とを示している。
The reason why the low soda alumina having such characteristics can be obtained by the method of the present invention is not clear, but it is considered as follows. That is, aluminum hydroxide and / or transition alumina produced by the Bayer method and α-alumina powder having an average particle size of 1 μm or less are allowed to coexist,
When a fluoride-based mineralizer acts at a temperature of 900 ° C or higher, transition alumina (including aluminum hydroxide changed during temperature increase) coexists in the process of converting to α-alumina. Mass transfer occurs selectively on the surface of the added α-alumina powder, and particles of the added α-alumina grow.
This effect is remarkable as the amount of the fluoride mineralizer added is large, and as the firing temperature is high. In addition, coexisting α
-The larger the number of alumina powders, the smaller the particle size of the grown α-alumina tends to be. Here, FIG. 1 shows such a relationship in firing in a shuttle furnace, in which a fluoride (here, aluminum fluoride) and an average particle diameter are 1 μm.
A desired average particle size (D p 50) and a desired particle size distribution are obtained by appropriately selecting the addition amount (% by weight) of each α-alumina powder of m or less, and the firing temperature and time. It is shown that the α-alumina can be obtained.

【0026】また、本発明方法で得られた上記特徴を有
する低ソーダアルミナをセラミックス原料として使用す
ると、その焼結温度が低く、このために高い焼結密度が
得られ、かつ、焼結による収縮率が焼結炉中での焼結温
度の変動や不均一に左右されずに安定的に低収縮率の焼
結体が得られる。この理由は、定かではないが、次のよ
うに考えることができる。すなわち、焼結時に焼結体の
全体で焼結の進行に伴う気孔の消滅と焼結粒子の成長に
よる粒界歪みの発生とが同時平行的に生じ、これによっ
て焼結時の収縮が抑制され、部分的な異常粒成長の発生
がなくて広い焼結温度範囲で収縮の安定性が保たれるも
のと考えられる。
Further, when the low soda alumina having the above-mentioned characteristics obtained by the method of the present invention is used as a ceramic raw material, the sintering temperature is low, so that a high sintered density is obtained and the shrinkage due to the sintering is caused. The sintered body can be stably obtained with a low shrinkage ratio without being affected by fluctuations in sintering temperature or unevenness in the sintering furnace. The reason for this is not clear, but it can be considered as follows. That is, at the time of sintering, the disappearance of pores due to the progress of sintering and the generation of grain boundary strain due to the growth of sintered particles occur simultaneously in parallel with each other in the sintered body, thereby suppressing shrinkage during sintering. It is considered that the stability of shrinkage is maintained in a wide sintering temperature range without the occurrence of partial abnormal grain growth.

【0027】なお、図4に示すとおり、成型したシート
の焼結による収縮率の差異は電気炉の焼結温度の155
0℃と1650℃の間で0.2%以下と低くなってお
り、α−アルミナ粉末を添加しないで、弗化物のみを添
加した場合は0.4〜0.6%と顕著な差異が認められ
る。また、焼成温度が1,500℃以下であるので、生
成するα−アルミナ同士の融着がほとんどみられず、容
易に解砕されて一次粒子状態になる。
As shown in FIG. 4, the difference in shrinkage due to the sintering of the formed sheet is 155 of the sintering temperature of the electric furnace.
It was as low as 0.2% or less between 0 ° C and 1650 ° C, and when α-alumina powder was not added and only fluoride was added, a remarkable difference of 0.4 to 0.6% was recognized. To be Further, since the firing temperature is 1,500 ° C. or lower, almost no fusion of α-alumina produced is observed, and the α-alumina particles are easily crushed to form primary particles.

【0028】[0028]

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的説明する。なお、本発明は、これらの実施例及
び比較例によって何ら限定されるものではない。以下の
実施例及び比較例において使用した試料は何れも下記
(1)試料調製の方法により調製し、得られたα−アル
ミナの粒度分布をセディグラフにより測定した。結果を
図2に示す。次に、これら実施例及び比較例で得られた
低ソーダアルミナの焼結特性の測定は、何れも下記
(2)焼結試験及び(3)特性測定の方法に従って行っ
た。この(3)特性測定の結果を図3及び図4に示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples and comparative examples. The samples used in the following Examples and Comparative Examples were all prepared by the method of (1) Sample Preparation below, and the particle size distribution of the obtained α-alumina was measured by a sedigraph. The results are shown in Figure 2. Next, the sintering characteristics of the low soda alumina obtained in these Examples and Comparative Examples were measured in accordance with the following (2) Sintering test and (3) Characteristic measuring method. The results of this (3) characteristic measurement are shown in FIGS. 3 and 4.

【0029】 (1)試料調製 原料アルミナ源(バイヤー法による水酸化アルミニウム) (A) (B) 全ソーダ(Na2 O換算、重量%) :0.20 0.10 その他金属不純物(酸化物換算、重量%):0.05 0.05 付着水分(重量%) :0.1 0.1 平均粒径(篩粒度、μm) :70 70 α−アルミナ粉末 全ソーダ(Na2 O換算、重量%) :0.05 その他金属不純物(酸化物換算、重量%):0.05 平均粒径(セディグラフ法、μm) :0.5 真比重 :3.92(1) Sample Preparation Raw Material Alumina Source (Aluminum Hydroxide by Bayer Method) (A) (B) Total Soda (Na 2 O Conversion, Weight%): 0.20 0.10 Other Metal Impurities (Oxide Conversion) , Wt%): 0.05 0.05 Adhesion moisture (wt%): 0.1 0.1 Average particle size (sieve particle size, μm): 70 70 α-alumina powder Total soda (Na 2 O conversion, wt%) ): 0.05 Other metal impurities (oxide conversion, weight%): 0.05 Average particle size (Sedigraph method, μm): 0.5 True specific gravity: 3.92

【0030】平均粒径1μm以下のα−アルミナ粉末の
スラリーは次のような手順で調合した。上記平均粒径
0.5μmのα−アルミナ粉末100重量部と純粋水5
0重量部の混合物にクエン酸0.4重量部を加え、これ
に弗化物系鉱化剤として弗化アルミニウムの所定量を添
加した。原料の水酸化アルミニウム及び/又は遷移アル
ミナ中に含有されるソーダ分がNa2 O換算量として
0.1重量%以上の場合には、更に塩化物系脱ソーダ剤
として塩化アルミニウムの所定量を添加した後、ナイロ
ンコーティングした鋼球を使用して、ナイロン製の回転
ミル中で20時間混合してスラリーを得た。
A slurry of α-alumina powder having an average particle size of 1 μm or less was prepared by the following procedure. 100 parts by weight of α-alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm and pure water 5
0.4 part by weight of citric acid was added to 0 part by weight of the mixture, and a predetermined amount of aluminum fluoride as a fluoride mineralizer was added thereto. When the soda content contained in the raw material aluminum hydroxide and / or transition alumina is 0.1% by weight or more in terms of Na 2 O, a predetermined amount of aluminum chloride is further added as a chloride-based soda removing agent. After that, nylon coated steel balls were used and mixed for 20 hours in a nylon rotary mill to obtain a slurry.

【0031】次に、このようにして得られたα−アルミ
ナ粉末のスラリーを上記原料アルミナ源と共にミックス
マラーに投入し、15分間混合した後、得られた混合物
を焼成炉に移し、所定の温度で焼成して焼成α−アルミ
ナを得た。この焼成α−アルミナ各1kgを分取したも
のを内容積5.4リットルのポットを有する振動ボール
ミルに入れ、20mmφのアルミナボール7,500k
gを入れて4時間解砕処理し、特性測定用試料の低ソー
ダアルミナを得た。なお、上記弗化物系鉱化剤及び塩化
物系脱ソーダ剤の添加は、このミックスマラー中で行っ
てもよく、また、焼成については、混合物をシャモット
質等の容器に充填して焼成することも有効な方法であ
る。
Next, the slurry of the α-alumina powder thus obtained is put into a mix muller together with the above-mentioned raw material alumina source and mixed for 15 minutes, and then the obtained mixture is transferred to a firing furnace at a predetermined temperature. Was calcined to obtain calcined α-alumina. Each 1 kg of this calcined α-alumina was placed in a vibrating ball mill having a pot with an internal volume of 5.4 liters, and 20 mmφ alumina balls 7,500 k
g was added and crushed for 4 hours to obtain a low-soda alumina as a sample for characteristic measurement. The above-mentioned fluoride mineralizer and chloride de-soda agent may be added in this mix muller, and regarding firing, the mixture should be filled in a chamotte-like container and fired. Is also an effective method.

【0032】(2)焼結試験 次に、このようにして得られた低ソーダアルミナを使用
し、次のようにしてこれを成形し、焼成して焼結体を調
製した。解砕して得られたα−アルミナ480重量部、
シリカ12重量部、マグネシア2重量部、及びカルシア
6重量部をポットミル中に投入し、これに通常使用され
る分散剤や有機溶媒を加えて約16時間回転混合した
後、可塑剤、結合剤あるいは有機溶媒を加えて更に5時
間混合した。得られたスラリーを脱泡し、津川精機製作
所のDP−150型シート成形機を用いて、ゲート高1
mm、フィルム速度178mm/分でシートを成形し
た。成形されたシートを昼夜自然乾燥した後に50×4
0mmの寸法に打ち抜き、更にこれを90℃で約2時間
乾燥させて生シートを得た。得られた生シートを適当な
枚数重ね合わせてセッターの上に置き、ケラマックス発
熱体電気炉中で所定の温度にまで昇温し、約2時間保持
して焼結シートを得た。
(2) Sintering Test Next, using the low-soda alumina thus obtained, this was molded as follows and fired to prepare a sintered body. 480 parts by weight of α-alumina obtained by crushing,
12 parts by weight of silica, 2 parts by weight of magnesia, and 6 parts by weight of calcia are put into a pot mill, and a dispersant or organic solvent which is usually used is added thereto, and the mixture is rotatively mixed for about 16 hours. Then, a plasticizer, a binder or An organic solvent was added and mixed for another 5 hours. The obtained slurry was defoamed, and the gate height was set to 1 using a DP-150 type sheet forming machine manufactured by Tsugawa Seiki Seisakusho.
mm, the film speed was 178 mm / min. 50x4 after the formed sheet is naturally dried day and night
It was punched into a size of 0 mm and further dried at 90 ° C. for about 2 hours to obtain a raw sheet. An appropriate number of the obtained green sheets were stacked and placed on a setter, heated to a predetermined temperature in a Keramax heating element electric furnace, and held for about 2 hours to obtain a sintered sheet.

【0033】(3)特性測定 上記(1)試料調製で得られた低ソーダアルミナについ
て下記の方法によりその加圧かさ密度(成形密度)を測
定すると共に、上記焼結シートについて下記の方法によ
りその焼結特性を測定した。 加圧かさ密度:解砕処理して得られた低ソーダアル
ミナの粉末を、成形圧力1,000kg/cm2 で20
mm×40mm×8mmの大きさの板状に成形し、寸法
法により成形密度(加圧かさ密度)を測定した。 焼結密度:上記生シートを所定の温度で焼成し、得
られた焼結シートについて、その密度をアルキメデス法
で測定した。 収縮率:上記生シートの長さ(L0 )と所定の温度
で焼成して得られた焼結シートの長さ(LS )とから次
式により線収縮率を算出して求めた。 線収縮率(%)={(L0 −LS )/L0 }×100
(3) Characteristic measurement The pressed bulk density (molding density) of the low soda alumina obtained in (1) Sample preparation was measured by the following method, and the sintered sheet was measured by the following method. The sintering properties were measured. Pressurized bulk density: 20% soda alumina powder obtained by crushing treatment at a molding pressure of 1,000 kg / cm 2
It was molded into a plate shape having a size of mm × 40 mm × 8 mm, and the molding density (pressure bulk density) was measured by the dimension method. Sintering density: The green sheet was fired at a predetermined temperature, and the density of the obtained sintered sheet was measured by the Archimedes method. Shrinkage rate: The linear shrinkage rate was calculated by the following equation from the length (L 0 ) of the raw sheet and the length (L S ) of the sintered sheet obtained by firing at a predetermined temperature. Linear shrinkage (%) = {(L 0 −L S ) / L 0 } × 100

【0034】実施例1 ソーダ分をNa2 Oとして0.2重量%含有するバイヤ
ー法による水酸化アルミニウム150kgに、平均粒径
0.5μmのα−アルミナ粉末5重量%を含有するスラ
リー7.4kgと、弗化アルミニウム(平均粒径60μ
m、純度99重量%)0.1kgと、塩素換算で19重
量%を含有する塩化アルミニウム水溶液5.2kgと
を、上記(1)試料調製の処方に従って添加し混合した
後、得られた混合物をシャモット質容器に充填し、天然
ガスを熱源とするシャトル炉中で1,350℃、10時
間の条件で焼成し、得られた焼成α−アルミナを解砕し
て平均粒径2.1μmでソーダ(Na2 O)濃度0.0
3重量%のα−アルミナを得た。得られたα−アルミナ
の粒度分布を測定した。結果を図2に示す。
Example 1 7.4 kg of a slurry containing 5% by weight of α-alumina powder having an average particle size of 0.5 μm in 150 kg of aluminum hydroxide obtained by the Bayer method containing 0.2% by weight of soda as Na 2 O. And aluminum fluoride (average particle size 60μ
m, purity 99% by weight) 0.1 kg and aluminum chloride aqueous solution 5.2 kg containing 19% by weight in terms of chlorine were added and mixed according to the prescription of the above (1) sample preparation, and then the resulting mixture was mixed. Fill a chamotte container, calcination in a shuttle furnace using natural gas as a heat source under conditions of 1,350 ° C. for 10 hours, crush the resulting calcined α-alumina, and soda with an average particle size of 2.1 μm. (Na 2 O) concentration 0.0
3% by weight of α-alumina was obtained. The particle size distribution of the obtained α-alumina was measured. The results are shown in Figure 2.

【0035】このα−アルミナについて、上記の(2)
焼結試験及び(3)特性測定に従って生シートを作成
し、これを焼結して焼結シートとし、加圧かさ密度、焼
結密度及び収縮率を測定した。結果は、図4及び図5に
示す通りであり、成形体の加圧かさ密度は2.29g/
cm3 、焼結シートの焼結密度は3.73g/cm
3 (1,550℃)及び焼結による線収縮率は14.9
%(1,550℃)であった。
Regarding this α-alumina, the above (2)
A green sheet was prepared according to the sintering test and (3) property measurement, and this was sintered to obtain a sintered sheet, and the pressed bulk density, the sintered density and the shrinkage ratio were measured. The results are shown in FIGS. 4 and 5, and the pressed bulk density of the molded body was 2.29 g /
cm 3 , the sintered density of the sintered sheet is 3.73 g / cm
3 (1,550 ° C) and the linear shrinkage ratio by sintering is 14.9.
% (1,550 ° C.).

【0036】実施例2 この実施例2では、焼成炉として重油を熱源としたトン
ネルキルン炉を使用して焼成したこと、及び、同炉中
1,350℃で10時間焼成処理したこと以外は、全て
上記実施例1と同じ手順に従って実施した。得られたα
−アルミナの粒度分布は図2に示す通りであり、ソーダ
(Na2 O)濃度は0.03重量%であった。また、そ
の焼結特性は図4及び図5に示す通りであった。加圧か
さ密度は2.32g/cm3 、焼結体の密度は3.74
g/cm3 (1,550℃)及び焼結による線収縮率は
14.6%(1,550℃)であった。
Example 2 In this Example 2, except that firing was performed using a tunnel kiln furnace using heavy oil as a heat source as a firing furnace, and that firing treatment was performed in the same furnace at 1,350 ° C. for 10 hours, All were carried out according to the same procedure as in Example 1 above. Obtained α
- particle size distribution of the alumina is as shown in FIG. 2, soda (Na 2 O) concentration was 0.03 wt%. The sintering characteristics were as shown in FIGS. 4 and 5. The pressed bulk density is 2.32 g / cm 3 , and the density of the sintered body is 3.74.
The linear contraction rate by g / cm 3 (1,550 ° C.) and sintering was 14.6% (1,550 ° C.).

【0037】実施例3 ソーダ分をNa2 Oとして0.1重量%含有するバイヤ
ー法による水酸化アルミニウム150kgに、平均粒径
0.5μmのα−アルミナ粉末5重量%を含有するスラ
リー7.4kgと弗化アルミニウム0.1kgとを上記
(1)試料調製の手順によって添加し混合した後、灯油
を熱源とする1段の気流加熱装置を備えたロータリー炉
を使用し、焦点部のアルミナ温度1,500℃で0.5
時間焼成処理し、得られた焼成α−アルミナを解砕して
α−アルミナを得た。得られたα−アルミナ(低ソーダ
アルミナ)はソーダ(Na2 O)濃度が0.02重量%
であり、また、その粒度分布の測定結果を図2に示す。
Example 3 7.4 kg of a slurry containing 5% by weight of α-alumina powder having an average particle size of 0.5 μm in 150 kg of aluminum hydroxide by the Bayer method containing 0.1% by weight of soda as Na 2 O. And 0.1 kg of aluminum fluoride were added and mixed according to the procedure of (1) Sample preparation described above, and then a rotary furnace equipped with a one-stage air flow heating device using kerosene as a heat source was used, and the alumina temperature at the focal point was 1 0.5 at 500 ° C
The calcined α-alumina thus obtained was calcinated for a period of time to obtain α-alumina. The obtained α-alumina (low soda alumina) had a soda (Na 2 O) concentration of 0.02% by weight.
The measurement result of the particle size distribution is shown in FIG.

【0038】このα−アルミナについて、上記(2)焼
結試験及び(3)特性測定に従って生シートを作成し、
これを焼結して焼結シートとし、加圧かさ密度、焼結密
度及び収縮率を測定した。結果は、図4及び図5に示す
通りであり、加圧かさ密度は2.27g/cm3 、焼結
体の密度は3.75g/cm3 (1,550℃)及び焼
結による線収縮率は14.6%(1,550℃)であっ
た。
With respect to this α-alumina, a green sheet was prepared according to the above (2) sintering test and (3) characteristic measurement,
This was sintered into a sintered sheet, and the pressed bulk density, sintered density and shrinkage ratio were measured. The results are as shown in FIGS. 4 and 5, the pressure bulk density is 2.27 g / cm 3, the density of the sintered body 3.75g / cm 3 (1,550 ℃) and by sintering linear shrinkage The rate was 14.6% (1,550 ° C).

【0039】比較例1 ソーダ分をNa2 Oとして0.2重量%含有するバイヤ
ー法による水酸化アルミニウム150kgに、弗化アル
ミニウム0.07kgと、塩素換算量として19重量%
含有する塩化アルミニウム水溶液5.2kgとを、上記
(1)試料調製の手順に従って添加し混合した後、得ら
れた混合物をシャモット質容器に充填し、重油を熱源と
したトンネル炉中にて1,400℃で10時間焼成処理
し、得られた焼成α−アルミナを解砕してα−アルミナ
を得た。得られたα−アルミナは、ソーダ(Na2 O)
濃度が0.06重量%であり、また、その粒度分布の測
定結果を図3に示す。
Comparative Example 1 150 kg of aluminum hydroxide obtained by the Bayer method containing 0.2% by weight of soda as Na 2 O, 0.07 kg of aluminum fluoride and 19% by weight as chlorine equivalent.
After adding and mixing 5.2 kg of the aluminum chloride aqueous solution contained therein in accordance with the procedure of (1) Sample preparation, the resulting mixture was filled in a chamotte container, and was put in a tunnel furnace using heavy oil as a heat source. A calcining treatment was performed at 400 ° C. for 10 hours, and the calcined α-alumina obtained was crushed to obtain α-alumina. The obtained α-alumina is soda (Na 2 O)
The concentration is 0.06% by weight, and the measurement result of the particle size distribution is shown in FIG.

【0040】このα−アルミナについて、上記(2)焼
結試験及び(3)特性測定に従って生シートを作成し、
これを焼結して焼結シートとし、加圧かさ密度、焼結密
度及び収縮率を測定した。結果は、その焼結特性を図4
及び図5に示す通りであり、加圧かさ密度は2.23g
/cm3 、焼結体の密度は3.69g/cm3 (1,5
50℃)及び焼結による線収縮率は15.3%(1,5
50℃)であった。
With respect to this α-alumina, a green sheet was prepared according to the above (2) sintering test and (3) characteristic measurement,
This was sintered into a sintered sheet, and the pressed bulk density, sintered density and shrinkage ratio were measured. The results show its sintering characteristics as shown in Fig. 4.
And as shown in FIG. 5, the pressurized bulk density is 2.23 g.
/ Cm 3 , the density of the sintered body is 3.69 g / cm 3 (1,5
The linear shrinkage ratio at 50 ° C and sintering is 15.3% (1,5
50 ° C.).

【0041】比較例2 ソーダ分をNa2 Oとして0.1重量%含有するバイヤ
ー法による水酸化アルミニウムに、弗化物系鉱化剤ある
いは塩化物系脱ソーダ剤を添加せず、そのまま灯油を熱
源とした1段に気流加熱装置を備えたロータリー炉によ
り焦点部のアルミナ温度1,650℃で0.5時間焼成
処理し、得られた焼成α−アルミナを解砕してα−アル
ミナを得た。得られたα−アルミナは、ソーダ(Na2
O)濃度が0.06重量%であり、また、その粒度分布
の測定結果を図3に示す。
Comparative Example 2 Kerosene was used as a heat source as it was without adding a fluoride mineralizer or a chloride de-soda agent to aluminum hydroxide prepared by the Bayer method containing 0.1% by weight of sodium as Na 2 O. Was fired for 0.5 hours at the alumina temperature of the focus of 1,650 ° C. in a rotary furnace equipped with an air flow heating device in one stage, and the obtained fired α-alumina was crushed to obtain α-alumina. . The obtained α-alumina is soda (Na 2
The O) concentration is 0.06% by weight, and the measurement result of the particle size distribution is shown in FIG.

【0042】このα−アルミナについて、上記(2)焼
結試験及び(3)特性測定に従って生シートを作成し、
これを焼結して焼結シートとし、加圧かさ密度、焼結密
度及び収縮率を測定した。結果は、その焼結特性を図4
及び図5に示す通りであり、加圧かさ密度は2.24g
/cm3 、焼結体の密度は3.69g/cm3 (1,5
50℃)及び焼成による線収縮率は15.8%(1,5
50℃)であった。
With respect to this α-alumina, a green sheet was prepared according to the above (2) sintering test and (3) characteristic measurement,
This was sintered into a sintered sheet, and the pressed bulk density, sintered density and shrinkage ratio were measured. The results show its sintering characteristics as shown in Fig. 4.
And as shown in FIG. 5, the pressed bulk density is 2.24 g.
/ Cm 3 , the density of the sintered body is 3.69 g / cm 3 (1,5
50%) and linear shrinkage due to firing is 15.8% (1,5
50 ° C.).

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明方法によれば、焼成温度が1,5
00℃以下であって、しかも、製品特性として、低温で
の焼結性が良好であり、かつ、この焼結時の収縮率が小
さくて焼結温度の変動に対して安定しており、高い寸法
精度で種々のセラミックス製品を製造することができる
低ソーダアルミナを容易に製造することができ、省エネ
ルギー化も達成されてその工業的価値の高いものであ
る。
According to the method of the present invention, the firing temperature is 1,5
The temperature is not higher than 00 ° C., and the product characteristics are good sinterability at low temperature, and the shrinkage factor at the time of sintering is small and stable against the fluctuation of sintering temperature. Low soda alumina, which can produce various ceramic products with dimensional accuracy, can be easily produced, and energy saving is achieved, which is of high industrial value.

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

【図1】 図1は、目標とする平均粒径を持つ低ソーダ
アルミナを得るための1μm以下のα−アルミナ粉末の
添加量と弗化アルミニウムの添加量との関係を示すグラ
フ図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the addition amount of α-alumina powder of 1 μm or less and the addition amount of aluminum fluoride for obtaining low soda alumina having a target average particle diameter.

【図2】 図2は、各実施例で得られたα−アルミナの
粒度分布を示すグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing a particle size distribution of α-alumina obtained in each example.

【図3】 図3は、各比較例で得られたα−アルミナの
粒度分布を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing a particle size distribution of α-alumina obtained in each comparative example.

【図4】 図4は、各実施例及び比較例で得られたα−
アルミナの焼結温度(℃)−焼結密度(g/cm2 )の
関係を示すグラフ図である。
FIG. 4 shows α-obtained in each example and comparative example.
It is a graph showing the relationship between the sintering temperature (° C) of alumina and the sintering density (g / cm 2 ).

【図5】 図5は、各実施例及び比較例で得られたα−
アルミナの焼結温度(℃)−線収縮率(%)の関係を示
すグラフ図である。
FIG. 5 shows α-obtained in each example and comparative example.
It is a graph showing the relationship between the sintering temperature (° C) of alumina and the linear shrinkage ratio (%).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01F 7/46 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C01F 7/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バイヤー法で得られた水酸化アルミニウ
ム及び/又は遷移アルミナからなる原料アルミナ源に、
アルミナ換算の原料アルミナ源に対して弗化物系鉱化剤
を弗素として0.02〜0.3重量%及び平均粒径1μ
m以下のα−アルミナ粉末を0.5〜10重量%の割合
でそれぞれ添加し、1,500℃以下の温度で焼成する
ことを特徴とする低ソーダアルミナの製造方法。
1. A raw material alumina source comprising aluminum hydroxide and / or transition alumina obtained by the Bayer method,
0.02 to 0.3% by weight of fluorine-based mineralizer as fluorine with respect to the raw material alumina source in terms of alumina and average particle size 1 μ
A method for producing low soda alumina, which comprises adding α-alumina powder of m or less at a rate of 0.5 to 10% by weight and firing at a temperature of 1,500 ° C. or less.
【請求項2】 弗化物系鉱化剤が、弗化アルミニウム、
弗化ナトリウム、氷晶石及び弗化マグネシウムから選ば
れた1種又は2種以上の混合物である請求項1記載の低
ソーダアルミナの製造方法。
2. The fluoride mineralizer is aluminum fluoride,
The method for producing low soda alumina according to claim 1, which is a mixture of one or more selected from sodium fluoride, cryolite and magnesium fluoride.
【請求項3】 原料アルミナ源中のソーダ分がアルミナ
換算でNa2 Oとして0.1重量%以上である場合に、
この原料アルミナ源中に塩素換算量として2重量%以下
の割合で塩化物系脱ソーダ剤を更に添加する請求項1記
載の低ソーダアルミナの製造方法。
3. When the soda content in the raw material alumina source is 0.1% by weight or more as Na 2 O in terms of alumina,
2. The method for producing low soda alumina according to claim 1, wherein a chloride-based soda removing agent is further added to the raw material alumina source at a ratio of 2% by weight or less in terms of chlorine.
【請求項4】 塩化物系脱ソーダ剤が、塩酸、塩化アル
ミニウム及び塩化マグネシウムから選ばれた1種又は2
種以上の混合物である請求項3記載の低ソーダアルミナ
の製造方法。
4. The chloride-based soda removing agent is one or two selected from hydrochloric acid, aluminum chloride and magnesium chloride.
The method for producing low soda alumina according to claim 3, which is a mixture of at least one kind.
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