JP4442214B2 - Method for producing fine α-alumina - Google Patents

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Description

本発明は、微粒αアルミナの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing fine α-alumina.

微粒αアルミナは、主結晶相がα相であるアルミナ〔Al23〕の微細な粒子であって、例えば透光管などのような焼結体を製造するための原材料として広く用いられている。かかる微粒αアルミナには、強度に優れた焼結体が得られる点で、α化率が高く、BET比表面積が高いと共に、ネッキングの少ないものが求められている。 Fine α-alumina is a fine particle of alumina [Al 2 O 3 ] whose main crystal phase is α-phase, and is widely used as a raw material for producing sintered bodies such as light-transmitting tubes. Yes. Such fine α-alumina is required to have a high α conversion, a high BET specific surface area, and a low necking in that a sintered body having excellent strength can be obtained.

高α化率で、高BET比表面積の微粒αアルミナの製造方法として、非特許文献1〔A.Krell, Nano Structured Materials, V0l.11, 1141(1999)〕には、硝酸アルミニウムを水に溶解して硝酸アルミニウム水溶液とし、これに75℃でアンモニアを直接加えて加水分解してアルミニウム加水分解物を得、この加水分解物を種晶粒子と共に水中に分散させた後、水を除去してアルミニウム加水分解物と種晶粒子との粉末混合物とし、この粉末混合物を焼成する方法が開示されている。 Non-Patent Document 1 [A. Krell, Nano Structured Materials, V0l.11, 1141 (1999)] as a method for producing fine α-alumina with a high α conversion rate and a high BET specific surface area, dissolved aluminum nitrate in water. Then, an aqueous solution of aluminum nitrate is added, and ammonia is directly added thereto at 75 ° C. to hydrolyze to obtain an aluminum hydrolyzate. The hydrolyzate is dispersed in water together with seed crystal particles, and then water is removed to remove aluminum. A method is disclosed in which a powder mixture of hydrolyzate and seed crystal particles is formed and the powder mixture is fired.

しかし、硝酸アルミニウム水溶液に75℃でアンモニアを直接加えて加水分解する従来の製造方法では、得られた微粒αアルミナは粒子同士のネッキングが多いという問題があった。 However, in the conventional production method in which ammonia is directly added to an aluminum nitrate aqueous solution at 75 ° C. to hydrolyze, the obtained fine α-alumina has a problem that the particles are often necked.

A.Krell, Nano Structured Materials, Vol.11, 1141(1999)A. Krell, Nano Structured Materials, Vol. 11, 1141 (1999)

そこで本発明者は、ネッキングが少なく、高α化率で高BET比表面積の微粒αアルミナを製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、アルミニウム加水分解物としてアルミニウム化合物を水性媒体中でアンモニウム塩により加水分解して得たものを用い、これを種晶粒子と共にpH5以下の水性媒体に分散させた水性混合物から水性媒体を除去し、得られた粉末混合物を焼成すれば、ネッキングが少なく、高α化率で、BET比表面積の高い微粒αアルミナが得られることを見出し、本発明に至った。 Accordingly, the present inventors have intensively studied to develop a method capable of producing fine α-alumina having a low α-necking ratio and a high BET specific surface area, and as a result, an aluminum compound as an aluminum hydrolyzate was converted to ammonium in an aqueous medium. If the aqueous medium is removed from an aqueous mixture obtained by hydrolyzing with a salt and dispersed in an aqueous medium having a pH of 5 or less together with seed crystal particles, and the obtained powder mixture is fired, there is less necking, The inventors have found that fine α-alumina having a high α conversion rate and a high BET specific surface area can be obtained, and have reached the present invention.

すなわち本発明は、アルミニウム化合物を水性媒体中でアンモニウム塩により加水分解させてアルミニウム加水分解物を得、
得られたアルミニウム加水分解物を種晶粒子と共にpH5以下の水素イオン濃度の水性媒体に分散させて水性混合物を得、
得られた水性混合物から水性媒体を除去してアルミニウム加水分解物および種晶粒子を含む粉末混合物を得、
得られた粉末混合物を焼成することを特徴とする微粒αアルミナの製造方法を提供するものである。
That is, the present invention hydrolyzes an aluminum compound with an ammonium salt in an aqueous medium to obtain an aluminum hydrolyzate,
The obtained aluminum hydrolyzate is dispersed together with seed crystal particles in an aqueous medium having a hydrogen ion concentration of pH 5 or less to obtain an aqueous mixture,
The aqueous medium is removed from the obtained aqueous mixture to obtain a powder mixture containing aluminum hydrolyzate and seed crystal particles,
The present invention provides a method for producing fine α-alumina, which comprises firing the obtained powder mixture.

本発明の製造方法によれば、α化率およびBET比表面積が高く、ネッキングの少ない微粒αアルミナを製造することができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to produce a fine α-alumina having a high α conversion rate and a BET specific surface area and little necking.

本発明の製造方法では、先ずアルミニウム化合物を水性媒体中でアンモニウム塩により加水分解させてアルミニウム加水分解物を得る。 In the production method of the present invention, an aluminum compound is first hydrolyzed with an ammonium salt in an aqueous medium to obtain an aluminum hydrolyzate.

アルミニウム化合物としては、水溶性でアルミニウム以外の金属成分を含まないものが用いられ、例えばアルミニウム塩が挙げられる。アルミニウム塩として具体的には、例えば硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム硝酸塩、アンモニウム明礬、炭酸アンモニウムアルミニウムなどのアルミニウム無機塩、蓚酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムなどのアルミニウム有機塩などが挙げられるが、好ましくはアルミニウム無機塩、さらに好ましくはアルミニウム硝酸塩である。 As an aluminum compound, what is water-soluble and does not contain metal components other than aluminum, for example, an aluminum salt is mentioned. Specific examples of the aluminum salt include aluminum nitrates such as aluminum nitrate and ammonium ammonium nitrate, aluminum inorganic salts such as ammonium alum and ammonium aluminum carbonate, aluminum such as aluminum oxalate, aluminum acetate, aluminum stearate, aluminum lactate and aluminum laurate Organic salts and the like can be mentioned, and aluminum inorganic salts are preferable, and aluminum nitrates are more preferable.

水性媒体とは、水(H2O)を主成分とする媒体であって、水の他に、例えば少なくとも焼成温度で揮発するか、分解するなどして消失する有機溶媒を含有していてもよい。かかる有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールをはじめとする極性有機溶媒、四塩化炭素、ベンゼン、ヘキサンなどの非極性有機溶媒などが挙げられる。水性媒体の使用量は、アルミニウム化合物100質量部あたり、純水換算で、通常は50質量部以上100質量部以下程度である。 An aqueous medium is a medium containing water (H 2 O) as a main component, and may contain, in addition to water, an organic solvent that volatilizes or decomposes at least at a firing temperature. Good. Examples of such organic solvents include polar organic solvents including alcohols such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol, and nonpolar organic solvents such as carbon tetrachloride, benzene and hexane. The amount of the aqueous medium used is usually about 50 parts by mass or more and 100 parts by mass or less in terms of pure water per 100 parts by mass of the aluminum compound.

アンモニウム塩はアンモニアと酸との塩であり、通常は水溶性のものが用いられる。酸としては弱酸が好ましく、アンモニアと弱酸との塩であるアンモニウム弱酸塩が好ましく用いられる。弱酸としては、例えば炭酸などのような無機弱酸が好ましく用いられ、アンモニウム無機弱酸塩として具体的には、例えば炭酸水素アンモニウム〔(NH4)HCO3〕、炭酸アンモニウム〔(NH42CO3〕などのアンモニウム炭酸塩などが挙げられる。 The ammonium salt is a salt of ammonia and an acid, and usually a water-soluble one is used. As the acid, a weak acid is preferable, and an ammonium weak acid salt which is a salt of ammonia and a weak acid is preferably used. As the weak acid, for example, an inorganic weak acid such as carbonic acid is preferably used, and as the ammonium inorganic weak acid salt, specifically, for example, ammonium hydrogen carbonate [(NH 4 ) HCO 3 ], ammonium carbonate [(NH 4 ) 2 CO 3 ] And the like.

アルミニウム化合物を水性媒体中でアンモニウム塩により加水分解するには、例えば水性媒体中でアルミニウム化合物をアンモニウム塩と混合すればよい。アルミニウム化合物は、水性媒体に完全に溶解した状態で加水分解されることが好ましく、このため通常、アルミニウム化合物は、あらかじめ水性媒体に溶解させたアルミニウム化合物水溶液として用いられる。アルミニウム化合物水溶液を用いる場合、そのアルミニウム化合物濃度は、アルミニウム換算で通常0.1mol/L以上、好ましくは0.5mol/L以上、飽和濃度以下である。アルミニウム化合物は完全に溶解していることが好ましい。 In order to hydrolyze an aluminum compound with an ammonium salt in an aqueous medium, for example, the aluminum compound may be mixed with an ammonium salt in an aqueous medium. The aluminum compound is preferably hydrolyzed in a state of being completely dissolved in the aqueous medium. For this reason, the aluminum compound is usually used as an aluminum compound aqueous solution previously dissolved in the aqueous medium. In the case of using an aluminum compound aqueous solution, the aluminum compound concentration is usually 0.1 mol / L or more, preferably 0.5 mol / L or more and a saturation concentration or less in terms of aluminum. The aluminum compound is preferably completely dissolved.

アンモニウム塩は通常、アンモニウム塩を水性媒体に溶解させたアンモニウム塩水溶液として用いられる。アンモニウム塩水溶液を用いる場合、そのアンモニウム塩濃度はアンモニウム換算で通常0.1モル/L以上、好ましくは0.5mol/L以上であり、飽和濃度以下であればよい。 The ammonium salt is usually used as an aqueous ammonium salt solution in which an ammonium salt is dissolved in an aqueous medium. In the case of using an aqueous ammonium salt solution, the ammonium salt concentration is usually 0.1 mol / L or more, preferably 0.5 mol / L or more in terms of ammonium, and may be a saturation concentration or less.

混合するには、アルミニウム化合物水溶液をアンモニウム塩水溶液に加えてもよいし、アンモニウム塩水溶液をアルミニウム化合物水溶液に加えてもよい。アンモニウム塩の使用量は通常、系内の水素イオン濃度がpH3以上となる量である。pH3以上となることで、アルミニウム化合物が加水分解してアルミニウム加水分解物が生成する。加水分解に要する時間は通常1時間以上24時間以下程度である。 For mixing, the aqueous aluminum compound solution may be added to the aqueous ammonium salt solution, or the aqueous ammonium salt solution may be added to the aqueous aluminum compound solution. The amount of ammonium salt used is usually such that the hydrogen ion concentration in the system is pH 3 or higher. By becoming pH 3 or more, an aluminum compound hydrolyzes and an aluminum hydrolyzate produces | generates. The time required for hydrolysis is usually about 1 hour to 24 hours.

加水分解は、通常60℃以下、好ましくは50℃以下、さらに好ましくは35℃以下の温度で行われ、通常は水性媒体や、アルミニウム化合物水溶液、アンモニウム塩水溶液の凍結温度以上、好ましくは0℃以上で行われる。60℃を超える温度で加水分解すると、ネッキングしている粒子の多い微粒αアルミナが得られ易くなる傾向にある。 The hydrolysis is usually performed at a temperature of 60 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower, more preferably 35 ° C. or lower. Usually, the aqueous medium, the aluminum compound aqueous solution, or the ammonium salt aqueous solution is at or above the freezing temperature, preferably 0 ° C. or higher. Done in When hydrolyzing at a temperature exceeding 60 ° C., fine α-alumina with many necking particles tends to be obtained.

アルミニウム化合物を水性媒体中でアンモニウム塩により加水分解させることで、水性媒体およびアルミニウム加水分解物を含む加水分解混合物が得られる。アルミニウム加水分解物は通常、水性媒体に不溶であるので、かかる加水分解混合物において、アルミニウム加水分解物はゾル状またはゲル状となって水性媒体中に分散しているか、あるいは沈殿物として沈殿している。 A hydrolysis mixture containing an aqueous medium and an aluminum hydrolyzate is obtained by hydrolyzing the aluminum compound with an ammonium salt in the aqueous medium. Since the aluminum hydrolyzate is usually insoluble in an aqueous medium, in such a hydrolysis mixture, the aluminum hydrolyzate is dispersed in the aqueous medium in the form of a sol or gel, or is precipitated as a precipitate. Yes.

本発明の製造方法では、得られたアルミニウム加水分解生成物を種晶粒子と共に水性媒体に分散させて水性混合物を得る。この水性混合物における水性媒体は、水素イオン濃度がpH5以下である。水性媒体としては、水が用いられ、例えばアルミニウム化合物水溶液において上記したと同様の溶媒を含んでいてもよい。 In the production method of the present invention, the obtained aluminum hydrolysis product is dispersed together with seed crystal particles in an aqueous medium to obtain an aqueous mixture. The aqueous medium in this aqueous mixture has a hydrogen ion concentration of pH 5 or less. As the aqueous medium, water is used, and for example, an aluminum compound aqueous solution may contain the same solvent as described above.

種晶粒子としては、通常は金属の化合物が用いられ、具体的には、例えばアルミナ、酸化鉄、酸化クロムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。かかる種晶粒子としては粒子径が通常0.01μm以上0.5μm以下程度のものが用いられ、好ましくは0.05μm以上である。BET比表面積は好ましくは12m2/g以上、150m2/g以下程度、さらに好ましくは15m2/g以上である。種晶粒子としては、結晶構造がコランダム型であるものが好ましく用いられ、また結晶水のないものが好ましく用いられる。結晶構造がコランダム型で結晶水のない種晶粒子としては、例えばαアルミナ粒子、α酸化鉄粒子、α酸化クロム粒子などが挙げられる。得られる微粒αアルミナと同じ金属成分であることから、アルミナ粒子が好ましく用いられる。 As the seed crystal particles, a metal compound is usually used, and specific examples include metal oxide particles such as alumina, iron oxide, and chromium oxide. As such seed crystal particles, those having a particle size of usually about 0.01 μm or more and 0.5 μm or less are used, and preferably 0.05 μm or more. The BET specific surface area is preferably about 12 m 2 / g or more and about 150 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or more. As the seed crystal particles, those having a crystal structure of corundum type are preferably used, and those having no crystal water are preferably used. Examples of seed crystal particles having a corundum crystal structure and no crystal water include α-alumina particles, α-iron oxide particles, and α-chromium oxide particles. Alumina particles are preferably used because they are the same metal component as the fine α-alumina obtained.

水性混合物における種晶粒子の含有量は、金属酸化物粒子を用いる場合、高いα化率の微粒αアルミナが容易に得られる点で、金属の酸化物換算で、アルミニウム加水分解物および種晶粒子の合計量100質量部あたり、1質量部以上、さらには2質量部以上、特には4質量部以上であることが好ましい。また種晶粒子の使用量が50質量部を超えてもよいが、その使用量に見合ってα化率が高くならないので、通常は50質量部以下、好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下程度である。 The content of the seed crystal particles in the aqueous mixture is such that, when metal oxide particles are used, the aluminum hydrolyzate and seed crystal particles in terms of metal oxide are obtained in that a fine α-alumina with a high α conversion rate can be easily obtained. 1 part by mass or more, further 2 parts by mass or more, and particularly 4 parts by mass or more are preferable per 100 parts by mass of the total amount. Further, the amount of seed crystal particles used may exceed 50 parts by mass, but since the pregelatinization rate does not increase in accordance with the amount used, it is usually 50 parts by mass or less, preferably 40 parts by mass or less, and more preferably 30 parts. It is about the mass part or less.

水性混合物における水性媒体の含有量は、アルミニウム加水分解物および種晶粒子の合計量100質量部あたり、通常50質量部以上700質量部以下、好ましくは100質量部以上500質量部以下程度である。 The content of the aqueous medium in the aqueous mixture is usually about 50 parts by mass or more and 700 parts by mass or less, preferably about 100 parts by mass or more and 500 parts by mass or less per 100 parts by mass of the total amount of the aluminum hydrolyzate and seed crystal particles.

水性混合物は、水性媒体にアルミニウム加水分解物および種晶粒子を加えて得てもよいが、アルミニウム化合物水溶液を加水分解させた後の加水分解混合物には水およびアルミニウム加水分解物が含まれるので、通常は、この加水分解混合物に種晶粒子を加えることで水性混合物を得る。また、アルミニウム化合物水溶液に種晶粒子を予め加えておき、アンモニウム塩と混合して、この種晶粒子の存在下に加水分解させることで、水にアルミニウム加水分解物と先に加えた種晶粒子が分散された水性混合物を得ることもできる。 The aqueous mixture may be obtained by adding an aluminum hydrolyzate and seed crystal particles to an aqueous medium, but the hydrolyzed mixture after hydrolyzing the aluminum compound aqueous solution contains water and an aluminum hydrolyzate. Usually, an aqueous mixture is obtained by adding seed crystal particles to the hydrolysis mixture. In addition, seed crystal particles previously added to an aluminum compound aqueous solution, mixed with an ammonium salt, and hydrolyzed in the presence of the seed crystal particles are added to the aluminum hydrolyzate and the seed crystal particles previously added to water. An aqueous mixture in which is dispersed can also be obtained.

種晶粒子は、例えば粉末状態のまま加水分解混合物やアルミニウム化合物水溶液に加えられてもよいし、水などの溶媒中に分散させた状態で加えられてもよい。種晶粒子を溶媒に分散させるには、例えば種晶粒子を溶媒と混合した後に、ボールミル、振動ミル、媒体撹拌ミルなどを用いて湿式で分級すればよい。分級することで、溶媒中に種晶粒子が分散される。溶媒には、有機分散剤、pH調整剤などを含有させてもよい。溶媒としては、水のほか、水性混合物に含有し得る溶媒として前記したと同様の溶媒が挙げられる。 For example, the seed crystal particles may be added to the hydrolysis mixture or the aqueous aluminum compound solution in a powder state, or may be added in a state of being dispersed in a solvent such as water. In order to disperse the seed crystal particles in the solvent, for example, after mixing the seed crystal particles with the solvent, the seed crystal particles may be classified by a wet method using a ball mill, a vibration mill, a medium stirring mill, or the like. By classifying, seed crystal particles are dispersed in the solvent. The solvent may contain an organic dispersant, a pH adjuster and the like. Examples of the solvent include water and the same solvent as described above as a solvent that can be contained in the aqueous mixture.

水性混合物において、水性媒体の水素イオン濃度はpH5以下である。先の加水分解後の加水分解混合物の水相の水素イオン濃度がpH5以下であれば、これに種晶粒子を加えることで、そのまま水性混合物とすることができる。また、加水分解混合物の水素イオン濃度がpH5を超える場合には、加水分解混合物に揮発性の酸を加えてpHを調整してもよい。揮発性の酸は、例えば塩酸、硝酸などの無機酸であってもよいし、酢酸などの有機酸であってもよい。 In the aqueous mixture, the hydrogen ion concentration of the aqueous medium is pH 5 or less. If the hydrogen ion concentration of the aqueous phase of the hydrolyzed mixture after the previous hydrolysis is pH 5 or less, the seed crystal particles can be added thereto to make an aqueous mixture as it is. Moreover, when the hydrogen ion concentration of a hydrolysis mixture exceeds pH 5, you may adjust pH by adding a volatile acid to a hydrolysis mixture. The volatile acid may be an inorganic acid such as hydrochloric acid or nitric acid or an organic acid such as acetic acid.

本発明の製造方法では、得られた水性混合物から水性媒体を除去する。水性混合物から水性媒体を除去するには、例えば水性媒体を揮発させて蒸発乾固すればよい。水性媒体は通常の方法、例えば凍結乾燥法、真空乾燥法などの通常の方法で揮発させることができる。水性媒体を揮発させる際の温度は通常100℃以下である。 In the production method of the present invention, the aqueous medium is removed from the obtained aqueous mixture. In order to remove the aqueous medium from the aqueous mixture, for example, the aqueous medium may be volatilized and evaporated to dryness. The aqueous medium can be volatilized by a usual method such as a freeze drying method or a vacuum drying method. The temperature at which the aqueous medium is volatilized is usually 100 ° C. or lower.

また、通常の濾過操作によって水性媒体を濾別したのち濾過残渣を乾燥する方法により、水性媒体を除去してもよい。濾過温度は通常100℃以下である。濾過後の濾過残渣は、風乾により乾燥してもよいし、加熱して乾燥してもよい。乾燥温度は通常100℃以下である。乾燥は大気中で行なわれてもよいし、窒素ガスなどの不活性ガス中で行なわれてもよいし、減圧下に行なわれてもよい。 Further, the aqueous medium may be removed by a method of filtering the aqueous medium by a normal filtration operation and then drying the filtration residue. The filtration temperature is usually 100 ° C. or lower. The filtration residue after filtration may be dried by air drying or may be dried by heating. The drying temperature is usually 100 ° C. or lower. Drying may be performed in the atmosphere, may be performed in an inert gas such as nitrogen gas, or may be performed under reduced pressure.

かくして水性混合物から水性媒体を除去することで、アルミニウム加水分解物および種晶粒子を含む粉末混合物を得ることができる。 Thus, by removing the aqueous medium from the aqueous mixture, a powder mixture containing the aluminum hydrolyzate and seed crystal particles can be obtained.

かくして得られた粉末混合物を加熱して、焼成する。加熱は、例えば150℃/h〜500℃/hの昇温速度で行われる。焼成温度は、α化率の高い微粒αアルミナが容易に得られる点で通常600℃以上、好ましくは700℃以上であり、粒子同士のネッキングがより少ない点で1000℃以下、好ましくは950℃以下である。 The powder mixture thus obtained is heated and fired. Heating is performed at a temperature increase rate of 150 ° C./h to 500 ° C./h, for example. The firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher in that fine α-alumina having a high α conversion rate can be easily obtained, and 1000 ° C. or lower, preferably 950 ° C. or lower in terms of less necking between particles. It is.

焼成は、大気中で行なわれてもよいし、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中で行なわれてもよい。また雰囲気中の水蒸気分圧を低く維持しながら焼成してもよい。 Firing may be performed in the air or in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas. Further, it may be fired while keeping the water vapor partial pressure in the atmosphere low.

焼成は、例えば管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉などの通常の焼成炉を用いて行なうことができる。焼成は回分式で行なってもよいし、連続式で行なってもよい。また静置式で行なってもよいし、流動式で行ってもよい。 Firing can be performed using a normal firing furnace such as a tubular electric furnace, box-type electric furnace, tunnel furnace, far-infrared furnace, microwave heating furnace, shaft furnace, reflection furnace, rotary furnace, roller hearth furnace, or the like. . Firing may be performed batchwise or continuously. Moreover, you may carry out by a stationary type and may carry out by a fluid type.

焼成時間はアルミニウム加水分解物がα化して高α化率の微粒αアルミナが得られるに十分な時間であればよく、用いるアルミニウム化合物の種類、量、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気によって異なるが、例えば10分以上24時間以下程度である。 The firing time may be sufficient as long as the aluminum hydrolyzate is turned into α to obtain fine α-alumina having a high α conversion rate, depending on the type, amount, type of firing furnace, firing temperature, and firing atmosphere of the aluminum compound used. Although it differs, it is about 10 minutes or more and 24 hours or less, for example.

かくして得られる微粒αアルミナは、粒子径が0.01μm以上0.1μm以下程度であり、高いα化率であると共に大きなBET比表面積を示し、例えばα化率90%以上、好ましくは95%以上で、BET比表面積は13m2/g以上150m2/g以下、好ましくは15m2/g以上100m2/g以下である。 The fine α-alumina thus obtained has a particle diameter of about 0.01 μm or more and 0.1 μm or less, a high α conversion and a large BET specific surface area, for example, an α conversion of 90% or more, preferably 95% or more. The BET specific surface area is 13 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less, preferably 15 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less.

得られた微粒αアルミナは、粉砕されてもよい。微粒αアルミナを粉砕するには、例えば振動ミル、ボールミル、ジェットミルなどをの媒体粉砕機を用いることができる。また、得られた微粒αアルミナは分級してもよい。 The obtained fine α-alumina may be pulverized. In order to pulverize the fine α-alumina, a medium pulverizer such as a vibration mill, a ball mill, or a jet mill can be used. The obtained fine α-alumina may be classified.

かくして得られた微粒αアルミナは、例えばαアルミナ焼結体を製造するための原材料として有用である。αアルミナ焼結体は、例えば切削工具、バイオセラミクス、防弾板などの高強度を要求されるものが挙げられる。ウェハーハンドラーなどの半導体製造用装置部品、酸素センサーなどの電子部品も挙げられる。ナトリウムランプ、メタルハライドランプなどの透光管も挙げられる。排ガスなどの気体に含まれる固形分除去、アルミニウム溶湯の濾過、ビールなどの食品の濾過等に用いられるセラミクスフィルター、燃料電池において水素を選択的に透過させるためのセラミクスフィルターも挙げられる。また、得られた微粒αアルミナを原材料の一つとして用いて、導電性焼結体、熱伝導性焼結体などを製造するための原材料としても用いることもできる。 The fine α-alumina thus obtained is useful as a raw material for producing an α-alumina sintered body, for example. Examples of the α-alumina sintered body include those requiring high strength such as cutting tools, bioceramics, and bulletproof plates. Examples include semiconductor manufacturing equipment parts such as wafer handlers and electronic parts such as oxygen sensors. Light-transmitting tubes such as sodium lamps and metal halide lamps are also included. Examples thereof include a ceramics filter used for removing solids contained in a gas such as exhaust gas, filtering aluminum melt, filtering food such as beer, and the like, and a ceramic filter for selectively permeating hydrogen in a fuel cell. Further, the obtained fine α-alumina can be used as a raw material, and can also be used as a raw material for producing a conductive sintered body, a thermally conductive sintered body, and the like.

得られた微粒αアルミナは、粉末のままで、通常の微粒αアルミナと同様に、塗布型磁気メディアの塗布層に添加されてヘッドクリーニング性、体磨耗性を向上させるための添加剤として用いることができる。トナーとして用いることもできる。樹脂に添加するフィラーとして用いることもできる。研磨材として用いることもでき、例えば水などの溶媒に分散させたスラリーとし、半導体CMP研磨、ハードディスク基板などの研磨などに用いることができるし、テープ表面にコーティングして研磨テープとして、ハードディスク、磁気ヘッドなどの精密研磨などに用いることができる。表面に触媒成分を担持させるための触媒担体として用いることもできる。 The obtained fine α-alumina is used as an additive to improve the head cleaning property and body wearability by adding it to the coating layer of the coating type magnetic media in the same manner as normal fine α-alumina as a powder. Can do. It can also be used as a toner. It can also be used as a filler added to the resin. It can also be used as an abrasive, for example, it can be used as a slurry dispersed in a solvent such as water, and can be used for polishing semiconductor CMP, hard disk substrates, etc. It can be used for precision polishing of a head or the like. It can also be used as a catalyst carrier for supporting a catalyst component on the surface.

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these Examples.

なお、各実施例で得た微粒αアルミナのα化率は、粉末X線回折装置を用いて得た微粒αアルミナの回折スペクトルから、アルミナα相(012)面のピーク強度(Iα(012))とθ相(440面)のピーク強度(Iθ(440))とから、式(1)
α化率=Iα(012)/(Iα(012)+Iθ(440))×100(%)・・・・(1)
により算出した。BET比表面積は、窒素吸着法により求めた。平均一次粒子径は、微細αアルミナの透過電子顕微鏡写真に写った任意の粒子20個以上について、個々の一次粒子の定方向最大径を測定し、測定値の数平均値として求めた。
Note that the alpha conversion rate of the fine α-alumina obtained in each example was determined from the diffraction intensity spectrum of the fine α-alumina obtained using a powder X-ray diffractometer, the peak intensity (I α (012 ) ) And the peak intensity (I θ (440 ) ) of the θ phase (440 plane),
α conversion rate = I α (012) / (I α (012) + I θ (440) ) × 100 (%) (1)
Calculated by The BET specific surface area was determined by a nitrogen adsorption method. The average primary particle diameter was determined as the number average value of the measured values by measuring the maximum diameter in the fixed direction of each primary particle for 20 or more arbitrary particles in a transmission electron micrograph of fine α-alumina.

実施例1
〔種晶スラリーの製造〕
硝酸アルミニウム9水和物〔Al(NO)3・9H2O〕(和光純薬工業製、特級、粉末状)375.13gを純水777.90gに溶解させて水溶液とし、この水溶液10mL(10.5g)を純水990mL(990g)と混合して、水素イオン濃度がpH2の硝酸アルミニウム水溶液1000gを得た。この硝酸アルミニウム水溶液に、BET比表面積16.0m2/gで粒子径約0.1μmのαアルミナ粒子(種晶粒子)125gを添加し分散させた後、アルミナビーズ(直径2mm)350gを充填したボールミルを用いて24時間かけて湿式分級して、種晶スラリーを得た。
Example 1
[Production of seed crystal slurry]
Aluminum nitrate nonahydrate [Al (NO) 3 · 9H 2 O] (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade, powder) 375.13 g was dissolved in 777.90 g of pure water to obtain an aqueous solution. 0.5 g) was mixed with 990 mL (990 g) of pure water to obtain 1000 g of an aluminum nitrate aqueous solution having a hydrogen ion concentration of pH 2. In this aluminum nitrate aqueous solution, 125 g of α alumina particles (seed crystal particles) having a BET specific surface area of 16.0 m 2 / g and a particle size of about 0.1 μm were added and dispersed, and then 350 g of alumina beads (diameter 2 mm) were filled. Wet classification was performed using a ball mill for 24 hours to obtain a seed crystal slurry.

〔微粒αアルミナの製造〕
硝酸アルミニウム9水和物〔Al(NO3)3・9H2O〕(和光純薬工業製、特級、粉末状)375.13g(1モル)を純水777.9gに溶解させて硝酸アルミニウム水溶液(pHは1.8)1L(1000cm3)を得た。この硝酸アルミニウム水溶液250cm3に上記で得た種晶スラリー7.08g〔αアルミナ粒子1.42gおよび硝酸アルミニウム〔Al(NO3)3〕0.012gを含む〕を添加し、アルミナビーズ〔直径約2mm〕960gを充填したボールミルにて24時間かけて十分に攪拌した後、アルミナビーズを除去して、種晶粒子を含む硝酸アルミニウム水溶液を得た。
[Production of fine α-alumina]
Aluminum nitrate nonahydrate [Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O] (Wako Pure Chemical Industries, special grade, powder) 375.13 g (1 mol) was dissolved in 777.9 g of pure water to prepare an aluminum nitrate aqueous solution. (PH is 1.8) 1 L (1000 cm 3 ) was obtained. To this aluminum nitrate aqueous solution 250 cm 3 , 7.08 g of the seed crystal slurry obtained above [including 1.42 g of α-alumina particles and 0.012 g of aluminum nitrate [Al (NO 3 ) 3 ]] was added, and alumina beads [diameter of about 2 mm] after sufficiently stirring for 24 hours in a ball mill filled with 960 g, the alumina beads were removed to obtain an aluminum nitrate aqueous solution containing seed crystal particles.

炭酸水素アンモニウム粉末(和光純薬工業製、特級)12.5質量部を純水87.5質量部に溶解させて得た水溶液、pHは7.8〕150ggを室温(約25℃)で撹拌しながら、上記で得た種晶粒子を含む硝酸アルミニウム水溶液127gをマイクロロータリーポンプを用いて約6g/分の供給速度で添加して、析出物として加水分解析出物(アルミニウム加水分解物)および種晶粒子(αアルミナ粒子)を含むスラリー状の水性混合物を得た。この水性混合物は、水相の水素イオン濃度がpH4.1であった。 An aqueous solution obtained by dissolving 12.5 parts by weight of ammonium hydrogen carbonate powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade) in 87.5 parts by weight of pure water, pH is 7.8] 150 g of stirring at room temperature (about 25 ° C.) While adding 127 g of the aluminum nitrate aqueous solution containing the seed crystal particles obtained above at a feed rate of about 6 g / min using a micro rotary pump, a hydrolyzed precipitate (aluminum hydrolyzate) and A slurry-like aqueous mixture containing seed crystal particles (α alumina particles) was obtained. This aqueous mixture had a hydrogen ion concentration of pH 4.1 in the aqueous phase.

このスラリーを室温(約25℃)で約24時間静置したのち、真空乾燥機を用いて水を揮発させて、粉末状の混合物を得た。この粉末状混合物には、金属成分の酸化物換算で100質量部あたり10質量部のαアルミナ粒子(種晶粒子)が含まれている。 The slurry was allowed to stand at room temperature (about 25 ° C.) for about 24 hours, and then water was volatilized using a vacuum dryer to obtain a powdery mixture. This powdery mixture contains 10 parts by mass of α-alumina particles (seed crystal particles) per 100 parts by mass in terms of oxide of the metal component.

この粉末状混合物を乳鉢で解砕し、アルミナ製坩堝に入れ、箱型電気炉で大気中、300℃/hの昇温速度で920℃に加熱し、同温度にて3時間焼成して、微粒αアルミナを得た。この微粒αアルミナは、α化率97%、BET比表面積22.1m2/g、平均一次粒子径51nmであった。この微粒αアルミナを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、粒子間のネッキングは少なかった。得られた微粒αアルミナのTEM写真を図1に示す。 This powder mixture is crushed in a mortar, placed in an alumina crucible, heated in a box-type electric furnace to 920 ° C. at a heating rate of 300 ° C./h in the atmosphere, and calcined at the same temperature for 3 hours. Fine α-alumina was obtained. This fine α-alumina had a gelatinization rate of 97%, a BET specific surface area of 22.1 m 2 / g, and an average primary particle diameter of 51 nm. When the fine α-alumina was observed with a transmission electron microscope (TEM), there was little necking between the particles. A TEM photograph of the obtained fine α-alumina is shown in FIG.

比較例1
種晶粒子を含む硝酸アルミニウム水溶液の使用量を40gとした以外は実施例1と同様に操作して、スラリー状の水性混合物を得た。この水性混合物は、水相の水素イオン濃度がpH5.2であった。
Comparative Example 1
A slurry-like aqueous mixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of aluminum nitrate aqueous solution containing seed crystal particles was 40 g. This aqueous mixture had a hydrogen ion concentration of pH 5.2 in the aqueous phase.

実施例1で得た水性混合物に代えて、上記で得た水性混合物を用いた以外は実施例1と同様に操作して粉末状混合物を得、微粒αアルミナを得た。この微粒αアルミナは、α化率96%、BET比表面積18.5m2/g、平均一次粒子径100nmであった。この微粒αアルミナをTEMで観察したところ、粒子間のネッキングが多く見られた。得られた微粒αアルミナのTEM写真を図2に示す。 A powdery mixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous mixture obtained above was used instead of the aqueous mixture obtained in Example 1, and fine α-alumina was obtained. This fine α-alumina had an α conversion of 96%, a BET specific surface area of 18.5 m 2 / g, and an average primary particle diameter of 100 nm. When this fine α-alumina was observed by TEM, many necking between particles was observed. A TEM photograph of the obtained fine α-alumina is shown in FIG.

実施例1で得た微粒αアルミナの透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of fine α-alumina obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得た微粒αアルミナの透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of fine α-alumina obtained in Comparative Example 1.

Claims (2)

種晶粒子存在下において硝酸アルミニウム9水和物を水性媒体中で炭酸水素アンモニウムにより加水分解させてアルミニウム加水分解物を得、
得られたアルミニウム加水分解物を種晶粒子と共にpH5以下の水素イオン濃度の水性媒体に分散させて水性混合物を得、
得られた水性混合物から水性媒体を除去してアルミニウム加水分解物および種晶粒子を含む粉末混合物を得、
得られた粉末混合物を焼成することを特徴とする微粒αアルミナの製造方法。
Aluminum nitrate nonahydrate is hydrolyzed with ammonium hydrogen carbonate in an aqueous medium in the presence of seed crystal particles to obtain an aluminum hydrolyzate,
The obtained aluminum hydrolyzate is dispersed together with seed crystal particles in an aqueous medium having a hydrogen ion concentration of pH 5 or less to obtain an aqueous mixture,
The aqueous medium is removed from the obtained aqueous mixture to obtain a powder mixture containing aluminum hydrolyzate and seed crystal particles,
A method for producing fine α-alumina, which comprises firing the obtained powder mixture.
硝酸アルミニウム9水和物を60℃以下で加水分解させる請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method of Claim 1 which hydrolyzes an aluminum nitrate nonahydrate at 60 degrees C or less.
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