JP3470591B2 - 低抵抗黒色酸化チタンの製造方法 - Google Patents
低抵抗黒色酸化チタンの製造方法Info
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Description
色酸化チタンとその製造方法に関する。より詳しくは、
黒色度が高く(L値が低く)、微細で電気抵抗の低い黒色
酸化チタンに関する。
ン粉末は黒色顔料や樹脂の充填材等として広く利用され
ているが、これは主に、白色酸化チタン粉末を原料とし
て製造されている。従来の製造方法は、白色酸化チタン
を水素ガス、アンモニアガスなどの還元雰囲気で600
℃以上に加熱還元することにより黒色の低次酸化チタン
とし、この焼結体を機械的に粉砕して黒色酸化チタン粉
末を得ている。この製造方法によって得られる黒色酸化
チタン粉末の抵抗率(体積比抵抗)は1Ω・cm程度であ
るが、その用途によっては更に抵抗率の小さい黒色酸化
チタン粉末が求められている。
たものであり、黒色度が高く、微細であって、抵抗率の
低い黒色酸化チタン粉末およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
色酸化チタンを還元雰囲気で600℃以上の高温に加熱
して低次酸化チタンの黒色焼結体を得る高温還元処理工
程、この焼結体を粉砕して黒色酸化チタン粉末にする工
程、炉内を還元雰囲気にして上記黒色酸化チタン粉末を
400℃以下に加熱する低温還元処理工程によって、黒
色度(L値)15以下、平均粒径0.2μm以下、抵抗率5
Ω ・ cm以下の黒色酸化チタン粉末(TiN x O y ,x=0〜1.4、
y=0.1〜1.8)を製造することを特徴とする低抵抗黒色
酸化チタンの製造方法に関する。
工程において、炉内に窒素ガス雰囲気下または真空雰囲
気下で有機還元剤を存在させ、あるいは窒素ガスと還元
ガスの混合ガスを導入して、黒色酸化チタン粉末を加熱
還元処理する上記(1)の製造方法に関する。
る。本発明に係る低抵抗の黒色酸化チタン粉末は、白色
酸化チタンを高温下で還元し、生じた焼結体を粉砕して
黒色酸化チタン粉末を製造する方法において、粉砕後、
還元剤の存在下で酸化チタン粉末を低温加熱することに
より得られる。より詳しくは、白色酸化チタン粉末をア
ンモニアガス、水素ガスなどの還元雰囲気中で、600
℃以上、好ましくは900℃前後に加熱して低次酸化チ
タンの黒色焼結体を得る(高温還元処理工程)。この焼
結体は平均粒径(BET値)が1.2μm程度であることか
ら、これを水等の存在下で機械的に湿式粉砕し、乾燥し
て平均粒径(BET値)0.09μm程度の微粒子にする(粉
砕・乾燥工程)。上記焼結体の抵抗率は1×10-1Ω・c
m程度であるが、この粉砕・乾燥工程によって抵抗率が1
Ω・cm程度まで高くなる。なお上記高温還元処理におい
て、還元ガスとしてアンモニアガスを用いたものは窒素
が取り込まれた酸窒化チタンとなり、水素ガスを用いた
ものは低次酸化チタンとなるが、本発明の黒色酸化チタ
ンはこれら酸窒化チタンおよび低次酸化チタンの何れも
含み、従って、組成式TiNxOy(x=0〜1.4、y=0.
1〜1.8)で表されるものである。
末を、還元剤の存在下で、焼結時よりも低温に加熱する
ことにより、抵抗率の小さい黒色酸化チタン粉末を得る
(低温還元処理工程)。具体的には、上記低温還元処理
は、ブタノール等のアルコール類の有機還元剤あるいは
アンモニアガス等の雰囲気下で、400℃以下、好まし
くは350℃前後に加熱する。この低温還元処理によ
り、粒子表面のアルコール類の酸素が除去されて表面改
質が進み、抵抗率が1×101Ω・cm以下、好ましくは、
0.5×101Ω・cm以下であって、黒色度の高い(L値
の低い)、低抵抗の黒色酸化チタン粉末が得られる。
下に示すアルコール類、ケトン類、エステル類、アミン
類、あるいは還元ガス等を使用することができる。 (A)アルコール類:メタノール、エタノール、プロパノ
ール、ヘキサノール、ブタノール、シクロヘキサノー
ル、エチレングリコール、ブトキシエタノール、2-(2-
ブトキシ)エタノール等。 (B)ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、イ
ソホロンジアセトンアルコール等。 (C)エステル類:酢酸エチル、酢酸ブチル、ブチルカル
ビトールアセテート、ジアセトンアルコール、イソホロ
ン等。 (D)アミン類:ジメチルアミン、トリブチルアミン、エ
タノールアミン、ジメチルホルムアミド、水酸化テトラ
-n-ブチルアンモニウム、トリメチルアミン、ジメチル-
sec-ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジ
アミン等。 (E)ガス類:水素ガス、アンモニアガス、一酸化炭素ガ
ス等。後述する実施例では、炉内に窒素ガス雰囲気下ま
たは真空雰囲気下でメタノール、メチルエチルケトン、
トリエチルアミン、または酢酸エチルなどの有機還元剤
を存在させ、あるいは窒素ガスと水素ガス、アンモニア
ガス、または一酸化炭素ガスなどの還元ガスとの混合ガ
スを導入している。
砕して得た酸化チタン粉末には、粉末表面に過剰な酸素
が結合しており、また、還元剤として用いたアンモニア
ガスに由来する窒素やアンモニア等が粉末表面に吸着し
ている。従って、乾燥粉砕後に本発明の低温還元処理を
行わないものは、粉末表面に結合しているこれの物質が
表面層近傍のキャリアー電子を束縛して粉末の抵抗率を
高めるものと考えられる。一方、本発明の酸化チタン粉
末においては、乾燥粉砕後の低温還元処理によって、粉
末表面の過剰な酸素や窒素等の結合が分解され、キャリ
アー電子を開放するので抵抗率が低下する。また、この
とき用いるアルコール等の有機還元剤は電子供与化合物
であるので、還元反応の際に二酸化チタン粉末に電子が
供与され、キャリア電子密度が増加してバルクの電子密
度に近づくので、粉末の抵抗率が更に低下する。このよ
うに、本発明では、有機溶剤の還元剤を用いることによ
り、粉末表面の過剰酸素の除去と有機溶剤からの電子供
与によるキャリア電子密度の増加との両方の効果により
二酸化チタン粉末の低抵抗化が発現していると考えられ
る。
末は、黒色度(L値)15以下、平均粒径0.2μm以下、
抵抗率1×101Ω・cm以下であり、好ましくは、抵抗率
が0.5×101Ω・cm以下、更に好ましくは1×10-1
Ω/cm以下であって、黒色度(L値)が13以下、更に好
ましくは12以下のカーボンブラック水準の黒色度の高
い酸化チタン粉末である。従来の市販の黒色酸化チタン
粉末は、黒色度(L値)が14〜16程度であって抵抗率
が10Ω・cmであるので、この市販品に比べて本発明の
酸化チタン粉末は抵抗率が小さく、かつ黒色度も高い。
に以下に示す。なお、以下の例で平均一次粒径は走査型
電子顕微鏡で観察した値である。
石英製炉心管に入れ、窒素ガス雰囲気下(窒素ガス50ml
/min)で800℃に加熱した後、アンモニアガスを35
0ml/minの速度で20時間供給し、黒色粉末の焼結体を
得た。 引き続き、この焼結体の全量を容量500mlの
密閉容器に入れ、水と硝子ビーズを加えて12時間粉砕
した後に乾燥機に移し、150℃で24時間乾燥した。
得られた乾燥粉末をポットミルで粉砕し、黒色の酸窒化
チタン粉末22gを得た。この黒色酸窒化チタン粉末の
全量を石英製炉心管に入れ、窒素ガス300ml/min、水
素ガス20ml/minの混合気流下で、100℃、60分間
加熱処理した後に室温まで冷却した。得られた粉末の黒
色度(L値)、抵抗率(体積比抵抗)、平均一次粒径を表1
に示した。なお、高温還元処理条件および低温還元処理
前の粉末の抵抗率(体積比抵抗)を併せて表1に示した。
末の全量にメタノール20gを添加して石英製炉心管に
入れ、窒素ガス雰囲気下(窒素ガス50ml/min)で300
℃、10分間加熱処理した後に室温まで冷却した。得ら
れた粉末の黒色度、抵抗率、平均一次粒径を表1に示し
た。
英製炉心管内に入れ、窒素ガスの雰囲気下(窒素ガス50
ml/min)で700℃に加熱した後、水素ガスを100ml
/minの速度で28時間供給し、黒色粉末の焼結体を得
た。 引き続き、この焼結体の全量を容量500mlの密
閉容器に入れ、水と硝子ビーズを加えて12時間粉砕し
た後に乾燥機に移し、150℃で24時間乾燥した。得
られた乾燥粉末をポットミルで粉砕し、黒色の酸化チタ
ン粉末22gを得た。この黒色酸化チタン粉末の全量を
石英製炉心管に入れ、窒素ガス300ml/min、アンモニ
アガス20ml/minの混合気流下で、100℃、60分間
加熱処理した後に室温まで冷却した。得られた粉末の黒
色度、抵抗率、平均一次粒径を表1に示した。なお、高
温還元処理条件および低温還元処理前の粉末の抵抗率を
併せて表1に示した。
の全量にメチルエチルケトン20gを添加して石英製炉
心管に入れ、窒素ガス雰囲気下(窒素ガス流量50ml/mi
n)で300℃、10分間加熱処理した後に室温まで冷
却した。得られた粉末の黒色度、抵抗率、平均一次粒径
を表1に示した。
7gを石英製炉心管に入れ、窒素ガスの雰囲気下(窒素
ガス流量50ml/min)で700℃に加熱した後、アンモニ
アガスを350ml/minの速度で20時間供給し、黒色粉
末の焼結体を得た。 引き続き、この焼結体の全量を容
量500mlの密閉容器に入れ、水と硝子ビーズを加えて
12時間粉砕した後に乾燥機に移し、150℃で24時
間乾燥した。得られた乾燥粉末をポットミルで粉砕し、
黒色の酸窒化チタン粉末22gを得た。この黒色酸窒化
チタン粉末の全量を石英製炉心管に入れ、窒素ガス30
0ml/min、一酸化炭素ガス20ml/minの混合気流下で、
100℃、60分間加熱処理した後に室温まで冷却し
た。得られた粉末の黒色度、抵抗率、平均一次粒径を表
1に示した。なお、高温還元処理条件および低温還元処
理前の粉末の抵抗率を併せて表1に示した。
末の全量にトリエチルアミン10gを添加して石英製炉
心管に入れ、真空雰囲気下100℃で10分間加熱処理
した後に室温まで冷却した。得られた粉末の黒色度、抵
抗率、平均一次粒径を表1に示した。
末の全量に酢酸エチル20gを添加して石英製炉心管に
入れ、窒素ガス雰囲気下(窒素ガス流量50ml/min)で2
00℃、10分間加熱処理した後に室温まで冷却した。
得られた粉末の黒色度、抵抗率、平均一次粒径を表1に
示した。
末について、低温還元処理を行わないもの(試料No.B
1)、還元剤を用いずに空気中で200℃に加熱処理した
もの(試料No.B2)について、その粉末の黒色度、抵抗
率、平均一次粒径を表1に示した。
あって、従来よりも抵抗率が低い黒色酸化チタン粉末が
提供される。この黒色粉末は黒色度が高く抵抗率が大幅
に低いので低抵抗の黒色顔料等の用途に最適である。
Claims (2)
- 【請求項1】白色酸化チタンを還元雰囲気で600℃以
上の高温に加熱して低次酸化チタンの黒色焼結体を得る
高温還元処理工程、この焼結体を粉砕して黒色酸化チタ
ン粉末にする工程、炉内を還元雰囲気にして上記黒色酸
化チタン粉末を400℃以下に加熱する低温還元処理工
程によって、黒色度(L値)15以下、平均粒径0.2μm
以下、抵抗率5Ω ・ cm以下の黒色酸化チタン粉末(TiN x O
y ,x=0〜1.4、y=0.1〜1.8)を製造することを特徴とす
る低抵抗黒色酸化チタンの製造方法。 - 【請求項2】上記低温還元処理工程において、炉内に窒
素ガス雰囲気下または真空雰囲気下で有機還元剤を存在
させ、あるいは窒素ガスと還元ガスの混合ガスを導入し
て、黒色酸化チタン粉末を加熱還元処理する請求項1の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9598298A JP3470591B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低抵抗黒色酸化チタンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP9598298A JP3470591B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低抵抗黒色酸化チタンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11292536A JPH11292536A (ja) | 1999-10-26 |
JP3470591B2 true JP3470591B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=14152369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9598298A Expired - Lifetime JP3470591B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低抵抗黒色酸化チタンの製造方法 |
Country Status (1)
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JP5264350B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2013-08-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 黒色チタン酸窒化物粉末とその製造方法および用途 |
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-
1998
- 1998-04-08 JP JP9598298A patent/JP3470591B2/ja not_active Expired - Lifetime
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