JP4601497B2 - Spherical alumina powder, production method and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は、球状アルミナ粉末、その製造方法および用途に関する。   The present invention relates to spherical alumina powder, a method for producing the same, and use thereof.

アルミナ粉末等の無機質粉末の一用途に溶射材料がある。被膜の薄化には、溶射材料が小粒径であることが好ましいが、粒径が小さくなるほど、溶射装置等に搬出入する際に脈動が生じ、その一定量を溶射ノズルから噴射させることが困難となるので被膜厚みのバラツキが大きくなる問題がある。これを解決するため、溶射材料をステアリン酸等の脂肪酸化合物で処理することの提案があるが(特許文献1)、被膜に残留して純度が低下する問題がある。
特開2002−332559号公報
One application of inorganic powders such as alumina powder is a thermal spray material. For thinning the coating, it is preferable that the thermal spray material has a small particle size. However, the smaller the particle size, the more pulsation occurs when the thermal spray material is carried in and out of the thermal spraying device and the like. Since it becomes difficult, there is a problem that the variation in the thickness of the film becomes large. In order to solve this, there is a proposal to treat the thermal spray material with a fatty acid compound such as stearic acid (Patent Document 1), but there is a problem that the purity remains due to remaining in the coating film.
JP 2002-332559 A

本発明の目的は、従来よりも微細な球状アルミナ粉末とその容易な製造方法を提供することである。また、別の目的は、特に溶射材料として好適な、球状アルミナ粉末を含む、微細かつ高流動性の無機質粉末を提供することである。   An object of the present invention is to provide a spherical alumina powder finer than before and an easy production method thereof. Another object is to provide a fine and highly fluid inorganic powder containing spherical alumina powder, which is particularly suitable as a thermal spray material.

本発明は、平均粒径が3〜40μmのアルミナ粉末と、その表面に付着率30%以上(100%を含む)で付着した平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(m /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末からなるアルミナ粉末である。
The present invention provides an alumina powder having an average particle size of 3 to 40 μm and an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and an average particle size (μm) adhered to the surface at an adhesion rate of 30% or more (including 100%). ) × specific surface area (m 2 / g) is an alumina powder made of spherical alumina powder having a value of 1.2 to 3.0.

また、本発明は、前記に記載のアルミナ粉末からなる溶射材料である
Moreover, this invention is a thermal spray material which consists of an alumina powder as described above .

また、本発明は、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して0.5〜2.5倍量の酸素を含む噴霧ガスを用いて、金属アルミニウム粉末を含むスラリーを火炎に供給すると共に、火炎の外周部から供給する火炎外酸素を、この噴霧ガスに含まれる酸素量よりも多量で、しかも金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対し9倍量以下の割合にして供給することを特徴として製造した平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(m /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末を、平均粒径が3〜40μmのアルミナ粉末に混合して付着させたアルミナ粉末の製造方法である。
Further, the present invention supplies a slurry containing metal aluminum powder to a flame using a spray gas containing 0.5 to 2.5 times the amount of oxygen of the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder, Produced by supplying oxygen outside the flame supplied from the outer peripheral part of the metal at a ratio larger than the amount of oxygen contained in the atomized gas and not more than 9 times the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder. A spherical alumina powder having an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and an average particle size (μm) × specific surface area (m 2 / g) of 1.2 to 3.0 is obtained. This is a method for producing alumina powder mixed and adhered to 40 μm alumina powder.

この場合において、平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(mIn this case, the average particle size is 0.02 to 0.5 μm and the average particle size (μm) × specific surface area (m 2 /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末の製造方法が、噴霧ガスに含まれる酸素量と火炎外酸素量との合計が、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して2〜8倍であることが好ましい。/ G) is a method for producing a spherical alumina powder having a value of 1.2 to 3.0, the sum of the amount of oxygen contained in the spray gas and the amount of oxygen outside the flame is based on the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder. It is preferably 2 to 8 times.

本発明によれば、平均粒径が0.02〜0.5μmという従来にない微細な球状アルミナ粉末とその容易な製造方法が提供される。また、本発明によれば、本発明の球状アルミナ粉末を含む微細かつ高流動性の無機質粉末と、この無機質粉末からなる溶射材料が提供される。   According to the present invention, an unprecedented fine spherical alumina powder having an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and an easy production method thereof are provided. Further, according to the present invention, there are provided a fine and highly fluid inorganic powder containing the spherical alumina powder of the present invention, and a thermal spray material comprising the inorganic powder.

本発明の球状アルミナ粉末(以下、「球状アルミナ超微粉末」という。)は、平均粒径0.02〜0.5μmである。平均粒径が0.5μmよりも大きいと、球状アルミナ超微粉末以外のセラミックス粉末(以下、単に「セラミックス粉末」という。)と混合したときに、セラミックス粉末の表面への付着が容易でなく、また付着しても流動性の向上効果が乏しくなる。一方、平均粒径が0.02μmよりも小さいと、粉末同士の凝集が著しいため、セラミックス粉末と均一混合が容易でなくなる。   The spherical alumina powder of the present invention (hereinafter referred to as “spherical alumina ultrafine powder”) has an average particle size of 0.02 to 0.5 μm. When the average particle size is larger than 0.5 μm, it is not easy to adhere to the surface of the ceramic powder when mixed with a ceramic powder other than the spherical alumina ultrafine powder (hereinafter simply referred to as “ceramic powder”). Moreover, even if it adheres, the improvement effect of fluidity | liquidity will become scarce. On the other hand, if the average particle size is smaller than 0.02 μm, the powders are agglomerated so that uniform mixing with the ceramic powder becomes difficult.

球状アルミナ超微粉末にあって、平均粒径(μm)×比表面積(m/g)の値(以下、この値を「超微小粒子の存在指数」という。)が1.2〜3.0であるものは、流動性の改善効果が一段と高まる。超微小粒子の存在指数は、球状アルミナ超微粉末の製造時に使用する酸素量を調整することで制御することができる。 In the spherical fine alumina powder, the average particle size (μm) × specific surface area (m 2 / g) value (hereinafter, this value is referred to as “existence index of ultrafine particles”) is 1.2 to 3. In the case of 0.0, the effect of improving the fluidity is further enhanced. The existence index of the ultrafine particles can be controlled by adjusting the amount of oxygen used when producing the spherical alumina ultrafine powder.

本発明でいう「球状」とは、以下で測定された平均球形度が0.80以上であることをいう。好ましい平均球形度は0.9以上であり、特に好ましくは0.92以上である。すなわち、粉末のSEM写真からの投影面積(A)と周囲長(PM)を測定し、周囲長(PM)に対する真円の面積を(B)とすると同一の円周長を持つ真円を想定すると、PM=2πr、B=πrであるから、B=π×(PM/2π)となり、この粒子の球形度は、球形度=A/B=A×4π/(PM)として算出される。100個の粒子について球形度を測定し、その平均値を粉末の平均球形度とする。 The term “spherical” as used in the present invention means that the average sphericity measured below is 0.80 or more. The average sphericity is preferably 0.9 or more, particularly preferably 0.92 or more. That is, when a projected area (A) and a perimeter (PM) from an SEM photograph of powder are measured and the area of a perfect circle with respect to the perimeter (PM) is (B), a perfect circle having the same circumference is assumed. Then, since PM = 2πr and B = πr 2 , B = π × (PM / 2π) 2 , and the sphericity of the particle is calculated as sphericity = A / B = A × 4π / (PM) 2. Is done. The sphericity is measured for 100 particles, and the average value is taken as the average sphericity of the powder.

平均粒径は、レーザー回折光散乱法(測定装置の一例:「モデルLS−230」(ベックマンコールター社製))によって測定することができる。試料は水を分散媒体に用い、ホモジナイザー(出力200W)で1分間分散処理して調整した。測定条件は、PIDS(Polarization Intensity Differential Scattering)濃度が45〜55%、屈折率が、水が1.33、試料が文献値(アルミナは1.73)である。   The average particle diameter can be measured by a laser diffraction light scattering method (an example of a measuring apparatus: “Model LS-230” (manufactured by Beckman Coulter)). The sample was prepared by using water as a dispersion medium and dispersing the sample for 1 minute with a homogenizer (output: 200 W). Measurement conditions are PIDS (Polarization Intensity Differential Scattering) concentration of 45 to 55%, refractive index of water 1.33, and sample value of literature (1.73 for alumina).

また、比表面積値はベット1点法であり、例えばマウンテック社製商品名「Macsorb HM Model1208」によって測定することができる。   Further, the specific surface area value is a one-point bed method, and can be measured by, for example, a product name “Macsorb HM Model 1208” manufactured by Mountec.

球状アルミナ超微粉末の製造方法は、金属アルミニウム粉末を含むスラリーを噴霧ガスによって火炎に供給し、金属アルミニウム粉末を酸化させる方法において、噴霧ガスとして、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して0.5〜2.5倍量の酸素を含むガスを用いるとともに、火炎の外周部から供給する火炎外酸素を、この噴霧ガスに含まれる酸素量よりも多量で、しかも金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対し9倍量以下の割合にして供給することが特徴である。とくに、噴霧ガスに含まれる酸素量と火炎外酸素量との合計が、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して2〜8倍であることが好ましい。   The method for producing the spherical alumina ultrafine powder is a method in which a slurry containing metal aluminum powder is supplied to a flame by a spray gas to oxidize the metal aluminum powder. .5 to 2.5 times the amount of oxygen-containing gas, and the amount of oxygen outside the flame supplied from the outer periphery of the flame is larger than the amount of oxygen contained in the atomized gas, and the theoretical combustion oxygen of the metal aluminum powder It is characterized in that it is supplied at a ratio of 9 times the amount or less. In particular, the total amount of oxygen contained in the spray gas and the amount of oxygen outside the flame is preferably 2 to 8 times the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder.

装置としては、炉とこの炉に接続された捕集装置とからなるものが好ましく、その一例が特開2001−335313号公報に図示されている。更に説明すると、炉は、竪型炉、横型炉のいずれでもよいが、竪型炉が好ましい。炉は、金属アルミニウムを酸化物に変化させるとともに、その酸化物を溶融又は半溶融状態にさせて球状化させる溶融ゾーンと、球状化された粒子を冷却固化する冷却ゾーンとから構成されている。   As an apparatus, what consists of a furnace and the collection apparatus connected to this furnace is preferable, and the example is shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-335313. More specifically, the furnace may be either a vertical furnace or a horizontal furnace, but is preferably a vertical furnace. The furnace is composed of a melting zone for converting metal aluminum into an oxide and spheroidizing the oxide into a molten or semi-molten state, and a cooling zone for cooling and solidifying the spheroidized particles.

溶融ゾーンは、火炎で形成されているが、本発明では更に金属アルミニウム粉末の酸化エネルギーが利用されている。冷却ゾーンでは、捕集装置における操作が容易となる温度までに球状化された粒子が冷却される。冷却は、自然冷却又は強制冷却によって行われる。自然冷却の場合には、その温度に達する時間の間、球状化された粒子が滞留する長さに冷却ゾーンが設計されている。強制冷却では冷却ゾーンから捕集装置に至る任意の間に例えば空気等の冷却ガスを供給することによって行われる。捕集装置では、例えば重沈沈降室、サイクロン、バグフィルター等の補集機が少なくとも1機以上設置されている。   Although the melting zone is formed by a flame, the oxidation energy of the metal aluminum powder is further used in the present invention. In the cooling zone, the spheroidized particles are cooled to a temperature at which the operation in the collecting device is easy. Cooling is performed by natural cooling or forced cooling. In the case of natural cooling, the cooling zone is designed to be long enough for the spheroidized particles to stay during the time to reach that temperature. The forced cooling is performed by supplying a cooling gas such as air between the cooling zone and the collector. In the collection device, for example, at least one collector such as a heavy sedimentation chamber, a cyclone, or a bag filter is installed.

スラリーの供給口は、炉の一方に取り付けられる。竪型炉である場合には、通常、炉の上面に取り付けられる。炉の上面には溶融ゾーン(火炎)を形成させるための燃料バーナーが設けられ、そのバーナー中央部にスラリー供給口が設置されていることが好ましい。   The slurry supply port is attached to one of the furnaces. In the case of a vertical furnace, it is usually attached to the upper surface of the furnace. It is preferable that a fuel burner for forming a melting zone (flame) is provided on the upper surface of the furnace, and a slurry supply port is provided at the center of the burner.

スラリーの濃度は、金属アルミニウム粉末の炉内における分散性の点から、75質量%以下が好ましい。下限はいくらでもよいが、濃度の減少に比例して生産量が低下するので、高濃度スラリーであるほど好ましく、それにはポリカルボン酸型高分子アニオン等の分散剤を用いることができる。分散媒としては、水、メタノール等のアルコール、石油類などを用いることができる。   The concentration of the slurry is preferably 75% by mass or less from the viewpoint of dispersibility of the metal aluminum powder in the furnace. The lower limit is not limited, but the production volume decreases in proportion to the decrease in the concentration. Therefore, the slurry is preferably a high concentration slurry, and a dispersant such as a polycarboxylic acid type polymer anion can be used therefor. As the dispersion medium, water, alcohol such as methanol, petroleum, and the like can be used.

金属アルミニウム粉末の平均粒径は1〜50μmであることが好ましい。50μmよりも大きいと、スラリー中に沈降する、燃焼できずに残留するなどの不都合が起こる恐れがある。一方、1μmよりも小さいと、高濃度スラリーを調整することが困難となる。金属アルミニウム粉末と分散媒との混合には、金属アルミニウム粉末が沈降しないように、高速回転を有する攪拌機(例えば浅田鉄工社製商品名「デスパ」等)を用いることが好ましい。   The average particle size of the metal aluminum powder is preferably 1 to 50 μm. When it is larger than 50 μm, there is a possibility that inconveniences such as sedimentation in the slurry and inability to burn remain. On the other hand, if it is smaller than 1 μm, it is difficult to adjust the high-concentration slurry. For mixing the metal aluminum powder and the dispersion medium, it is preferable to use a stirrer having a high-speed rotation (for example, trade name “DESPA” manufactured by Asada Tekko Co., Ltd.) so that the metal aluminum powder does not settle.

スラリーの供給は、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して0.5〜2.5倍量の酸素を含む噴霧ガスによって行われる。これには、スラリーをピストン等の機械的手段で噴射ノズルまで送給し、噴霧ガスを用いて噴射ノズルから炉内に噴霧する方法が一般的である。噴射ノズルとしては、微小な液滴にて分散させるため、二流体ノズルが好ましい。噴霧ガスの酸素量が、金属アルミニウム粉末の燃焼酸素量に対して0.5倍よりも少ないと、金属アルミニウム粉末が十分に反応できない恐れがあり、また2.5倍よりも多いと、金属アルミニウムの粒子濃度が低すぎ、いずれの場合も球状アルミナ超微粉末の平均粒径にすることが困難となる。   The slurry is supplied by a spray gas containing oxygen in an amount of 0.5 to 2.5 times the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder. For this purpose, a method is generally used in which slurry is supplied to an injection nozzle by a mechanical means such as a piston and sprayed into the furnace from the injection nozzle using an atomizing gas. As the spray nozzle, a two-fluid nozzle is preferable because it is dispersed by fine droplets. If the oxygen amount of the atomizing gas is less than 0.5 times the amount of combustion oxygen of the metal aluminum powder, the metal aluminum powder may not be able to react sufficiently, and if it is more than 2.5 times, the metal aluminum powder In any case, it is difficult to obtain an average particle size of the spherical alumina ultrafine powder.

スラリーの供給口の数は、1個又は2個以上とすることができるが、開口部の広い供給口を1個とするよりも、それを2〜5個の供給口に分割することが好ましい。分割する場合には、各スラリーの供給口の間隔を離すよりも、それらを一括集合させ、あたかも1個の供給口のようにして配置することが好ましい。   The number of slurry supply ports can be one or more, but it is preferable to divide the supply ports into two to five supply ports rather than one wide supply port. . In the case of division, it is preferable to collect them as a single supply port rather than separating the supply ports of each slurry.

本発明でいう「理論燃焼酸素量」とは、炉内に供給された金属アルミニウム粉末がアルミナになるために必要な理論酸素量のことであり、金属アルミニウム1kgあたり0.622Nmの酸素量のことである。 The “theoretical combustion oxygen amount” in the present invention is a theoretical oxygen amount necessary for the metal aluminum powder supplied into the furnace to become alumina, and an oxygen amount of 0.622 Nm 3 per 1 kg of metal aluminum. That is.

火炎は、プロパンガス、ブタンガス、水素等の可燃性ガスと助燃用の酸素、空気等との組み合わせによって形成させることができる。本発明で重要なことは、更にこの火炎の外周部から供給する火炎外酸素を、噴霧ガスに含まれる酸素量よりも多量に供給することである。好ましくは、理論燃焼酸素量に対して2.6〜9倍量の酸素を供給することであり、中でも噴霧ガスに含まれる酸素量と火炎外酸素量との合計が、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して9倍以下、特に2〜8倍とすることである。これによって、生成したアルミナ粉末の粒成長を抑制することができるので、超微小粒子の存在指数を目的範囲内にすることができる。   The flame can be formed by a combination of a flammable gas such as propane gas, butane gas, or hydrogen and oxygen, air, or the like for auxiliary combustion. What is important in the present invention is that oxygen outside the flame supplied from the outer periphery of the flame is supplied in a larger amount than the amount of oxygen contained in the spray gas. Preferably, 2.6 to 9 times as much oxygen as the theoretical combustion oxygen amount is supplied, and in particular, the total of the oxygen amount contained in the spray gas and the oxygen amount outside the flame is the theoretical combustion of the metal aluminum powder. It is 9 times or less, especially 2 to 8 times the amount of oxygen. Thereby, the grain growth of the produced alumina powder can be suppressed, so that the existence index of the ultrafine particles can be within the target range.

本発明の無機質粉末は、球状アルミナ超微粉末とセラミックス粉末からなる微細かつ高流動性の粉末である。セラミックス粉末としては、アルミナ、非晶質シリカ、結晶シリカ等の酸化物セラミックス、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素等の窒化物セラミックス、炭化珪素、炭化チタン等の炭化物セラミックスなどを用いることができるが、中でも球状アルミナ超微粉末以外のアルミナ粉末、特に球状のアルミナ粉末であることが好ましい。セラミックス粉末の平均粒径は、3〜40μmであることが好ましく、また球状であることが好ましい。   The inorganic powder of the present invention is a fine and highly fluid powder composed of spherical alumina ultrafine powder and ceramic powder. Examples of the ceramic powder include oxide ceramics such as alumina, amorphous silica, and crystalline silica, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, and boron nitride, and carbide ceramics such as silicon carbide and titanium carbide. Among these, alumina powder other than the spherical alumina ultrafine powder, particularly spherical alumina powder is preferable. The average particle size of the ceramic powder is preferably 3 to 40 μm, and is preferably spherical.

球状アルミナ超微粉末とセラミックス粉末の割合は、セラミックス粉末の平均粒径、比表面積によって決定することが好ましい。たとえば、セラミックス粉末が、平均粒径が3〜20μmの球状のアルミナ粉末で、球状アルミナ超微粉末の平均粒径が0.1〜0.3μmである場合、セラミックス粉末100質量部に対し、球状アルミナ超微粉末が1〜30質量部である。このような本発明の無機質粉末によればその流動性が著しく向上する。   The ratio between the spherical alumina ultrafine powder and the ceramic powder is preferably determined by the average particle size and specific surface area of the ceramic powder. For example, when the ceramic powder is a spherical alumina powder having an average particle diameter of 3 to 20 μm and the average particle diameter of the spherical alumina ultrafine powder is 0.1 to 0.3 μm, the ceramic powder is spherical with respect to 100 parts by mass of the ceramic powder. Alumina ultrafine powder is 1 to 30 parts by mass. According to such an inorganic powder of the present invention, the fluidity is remarkably improved.

また、セラミックス粉末は、その粒子表面に球状アルミナ超微粉末が表面に付着している状態が好ましい。セラミックス粉末の表面に、付着した球状アルミナ超微粉末を含む粒子の付着率が30%以上(100%を含む)であることが好ましい。このような球状アルミナ超微粉末が付着したセラミックス粒子の含有率は80%以上(100%を含む)であることが好ましい。これらによって、本発明の無機質粉末の流動性が更に著しく向上する。   Further, the ceramic powder is preferably in a state in which the spherical alumina ultrafine powder adheres to the particle surface. It is preferable that the adhesion rate of the particles including the spherical alumina ultrafine powder adhered to the surface of the ceramic powder is 30% or more (including 100%). The content of ceramic particles to which such spherical alumina ultrafine powder is adhered is preferably 80% or more (including 100%). By these, the fluidity | liquidity of the inorganic powder of this invention improves further significantly.

付着率は、SEMによる粒子像観察を行い、一個のセラミックス粒子について、付着している粒子の面積(A)と、セラミックス粒子の未付着部の面積(B)とを測定し、付着率(%)=100×A/(A+B)を求める。これを50個の粒子について測定し、その平均値をもって付着率とする。また、球状アルミナ超微粉末の付着したセラミックス粒子の含有率は、50個の粒子について、球状アルミナ超微粉末の付着したセラミックス粒子の個数を測定し、その50個中の割合を算出することによって求めることができる。   The adhesion rate is determined by observing the particle image with an SEM, and measuring the area (A) of the adhered particles and the area (B) of the non-adhered portion of the ceramic particles for one ceramic particle. ) = 100 × A / (A + B). This is measured for 50 particles, and the average value is taken as the adhesion rate. Moreover, the content rate of the ceramic particles to which the spherical alumina ultrafine powder adhered was determined by measuring the number of ceramic particles to which the spherical alumina ultrafine powder adhered for 50 particles, and calculating the ratio in the 50 particles. Can be sought.

本発明の無機質粉末の流動性向上の発現理由としては、セラミックス粉末の隙間に入り込んだ球状アルミナ超微粉末が無機質粉末の転がりを助長していること、またセラミックス粒子表面に球状アルミナ超微粉末が付着することによって、その外部への付着エネルギー(ファンデルワールス力や液架橋力等)が低下することと関係していると考えている。   The reason for the improvement in fluidity of the inorganic powder of the present invention is that the spherical alumina ultrafine powder that has entered the gap between the ceramic powder promotes the rolling of the inorganic powder, and the spherical alumina ultrafine powder is present on the ceramic particle surface. It is believed that the adhesion is related to a decrease in adhesion energy to the outside (Van der Waals force, liquid crosslinking force, etc.).

無機質粉末の流動性の良否は、その安息角を測定することによって判断することができる。本発明でいう高流動性とは、安息角が55度以下のことである。好ましい安息角は50度以下である。安息角は、例えばホソカワミクロン製パウダーテスター「PT−E型」にて測定することができる。   The quality of the fluidity of the inorganic powder can be determined by measuring the angle of repose. High fluidity as used in the field of this invention is an angle of repose of 55 degrees or less. A preferred angle of repose is 50 degrees or less. The angle of repose can be measured, for example, with a powder tester “PT-E type” manufactured by Hosokawa Micron.

本発明の無機質粉末は、本発明の球状アルミナ超微粉末とセラミックス粉末を混合することによって製造することができる。混合装置としては、例えば攪拌機、エアーブレンダー等の公知の混合装置で十分である。付着量の調整は、混合装置の稼働時間等によって行うことができる。   The inorganic powder of the present invention can be produced by mixing the spherical alumina ultrafine powder of the present invention and a ceramic powder. As the mixing device, for example, a known mixing device such as a stirrer or an air blender is sufficient. The amount of adhesion can be adjusted by the operating time of the mixing device.

本発明の無機質粉末は高流動性であるので溶射材料として好適である。とくに、電子部品等の小部品にアルミナ薄膜をプラズマ溶射法によって形成させるときに好適なものとなる。これまでは、溶射材料は脈動を起こさせないで一定量を噴射するには、平均粒径40μm以上のものが限界であったので、十分な薄膜化ができなかった。これに対し、本発明の溶射材料は、最大粒径55μm以下、平均粒径5μm以下にしても脈動が起こらないので、従来よりも微粉を噴射することができ、一段と薄膜化が可能となる。   Since the inorganic powder of the present invention has high fluidity, it is suitable as a thermal spray material. This is particularly suitable when an alumina thin film is formed on a small part such as an electronic part by plasma spraying. Until now, in order to inject a certain amount without spraying a pulsation, the material having an average particle size of 40 μm or more was the limit, so that sufficient thinning could not be achieved. On the other hand, since the thermal spray material of the present invention does not cause pulsation even when the maximum particle size is 55 μm or less and the average particle size is 5 μm or less, finer powder can be sprayed than before, and the film thickness can be further reduced.

ノズル設置管、可燃性ガス供給部、助燃ガス(酸素)供給部から構成されるバーナーを縦型炉(直径700mm×高さ5000mm)の上面部に設置した。バーナーは直径150mmの円筒状であり、円心部にはノズルが挿入できるノズル設置管が設けられており、ここにポンプ搬送されたスラリーがバーナー底面部より噴出される二流体ノズル(アトマックス社製商品名「BNH−160S」)を挿入した。また、この二流体ノズルには、スラリー分散用の噴霧ガス供給ラインが連結されている。ノズル設置管の外周には、可燃性ガスおよび助燃ガス(酸素)供給部を設けており、可燃性ガスとして時間当たり5NmのLPGガス、助燃ガスとして、時間当たり25Nmの酸素を供給し、火炎を形成させた。さらに、縦型炉上面部には、中心から250mm離れた円周部に20mmのスリットを設け、火炎外酸素の供給口とした。生成した球状アルミナ超微粉末は、竪型炉の下部から捕集系にブロワーで吸引輸送され、バグフィルターで捕集した。 A burner including a nozzle installation pipe, a combustible gas supply unit, and an auxiliary combustion gas (oxygen) supply unit was installed on the upper surface of a vertical furnace (diameter 700 mm × height 5000 mm). The burner has a cylindrical shape with a diameter of 150 mm, and is provided with a nozzle installation pipe into which the nozzle can be inserted at the center of the nozzle. Product name “BNH-160S”) was inserted. Further, a spray gas supply line for slurry dispersion is connected to the two-fluid nozzle. A flammable gas and auxiliary combustion gas (oxygen) supply unit is provided on the outer periphery of the nozzle installation pipe, supplying 5 Nm 3 of LPG gas per hour as a flammable gas and 25 Nm 3 of oxygen per hour as a auxiliary gas, A flame was formed. Furthermore, a slit of 20 mm was provided in a circumferential portion 250 mm away from the center on the upper surface of the vertical furnace to serve as a supply port for oxygen outside the flame. The produced spherical alumina ultrafine powder was sucked and transported from the lower part of the vertical furnace to the collection system by a blower and collected by a bag filter.

実施例1〜6 比較例1〜4
球状アルミナ超微粉末の製造
金属アルミニウム(平均粒径15μm)60質量部とイオン交換水40質量部からなるスラリーを二流体ノズルから火炎中に供給した。市販の送液ポンプを使用し二流体ノズルまで送液し、噴霧ガスとして酸素を用い炉内に噴霧した。製造条件を表1に、捕集された球状アルミナ超微粉末の特性を表2に示す。なお、表2の粉末Gは、市販の非球状アルミナ粉末(昭和電工社製商品名「AL−45−1」平均粒径2μm)である。
Examples 1-6 Comparative Examples 1-4
Production of Spherical Alumina Ultra Fine Powder A slurry composed of 60 parts by mass of metal aluminum (average particle size 15 μm) and 40 parts by mass of ion-exchanged water was supplied into a flame from a two-fluid nozzle. Using a commercially available liquid feed pump, the liquid was fed to the two-fluid nozzle and sprayed into the furnace using oxygen as a spray gas. The production conditions are shown in Table 1, and the characteristics of the collected spherical alumina ultrafine powder are shown in Table 2. In addition, powder G of Table 2 is a commercially available non-spherical alumina powder (trade name “AL-45-1”, average particle diameter of 2 μm, manufactured by Showa Denko KK).

無機質粉末の調整
セラミックス粉末として、市販の球状のアルミナ粉末の2種(電気化学工業社製商品名「DAW−05」平均粒径5μm、(電気化学工業社商品名「DAW−45」平均粒径45μm)を、55μmの目開きの網を通過させ、それぞれセラミックス粉末(H)(平均粒径5μm)およびセラミックス粉末(I)(平均粒径20μm)とした。このセラミックス粉末と球状アルミナ超微粉末とを、表3に示す割合にて混合し、混合機(徳寿工作所製商品名「ダブルコーンブレンダー」)にて20分間混合して無機質粉末を調整した。
Preparation of inorganic powders Two types of commercially available spherical alumina powders (trade name “DAW-05” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle diameter of 5 μm) 45 μm) were passed through a mesh of 55 μm openings to obtain ceramic powder (H) (average particle size 5 μm) and ceramic powder (I) (average particle size 20 μm), respectively. Were mixed at a ratio shown in Table 3 and mixed for 20 minutes with a mixer (trade name “Double Cone Blender” manufactured by Deoksugaku Kosakusho) to prepare an inorganic powder.

実施例7
混合時間を40分としたこと以外は、実施例1と同様にして無機質粉末を製造した。
Example 7
An inorganic powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixing time was 40 minutes.

得られた無機質粉末において、球状アルミナ超微粉末を含む粒子の付着率およびその付着したセラミックス粒子の含有率を上記に従って測定するとともに、流動性を評価するため安息角を測定した。それらの結果を表3に示す。その結果、球状アルミナ超微粉末の添加された無機質粉末は、比較例に比べて安息角が低く、極めて流動性が良かった。この結果、本発明の無機質粉末は溶射材料として好適であることが示された。   In the obtained inorganic powder, the adhesion rate of particles containing the spherical alumina ultrafine powder and the content rate of the adhered ceramic particles were measured according to the above, and the angle of repose was measured in order to evaluate the fluidity. The results are shown in Table 3. As a result, the inorganic powder to which the spherical alumina ultrafine powder was added had a repose angle lower than that of the comparative example, and was extremely fluid. As a result, it was shown that the inorganic powder of the present invention is suitable as a thermal spray material.

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本発明の球状アルミナ粉末は、溶射材料や、各種樹脂・ゴムの充填材を調整するための材料として使用することができる。また、本発明の無機質粉末は、輸送管内での流動性が良く、タンク内でのブリッジが発生し難いなどの特長を有するので、溶射材料や、各種樹脂・ゴムの充填材として使用することができる。   The spherical alumina powder of the present invention can be used as a thermal spray material or a material for adjusting various resin / rubber fillers. In addition, the inorganic powder of the present invention has features such as good fluidity in the transport pipe and hardly bridging in the tank, so it can be used as a thermal spray material and a filler for various resins and rubbers. it can.

Claims (4)

平均粒径が3〜40μmのアルミナ粉末と、その表面に付着率30%以上(100%を含む)で付着した平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(mAlumina powder having an average particle size of 3 to 40 μm and an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and an average particle size (μm) × specific surface area attached to the surface with an adhesion rate of 30% or more (including 100%) (M 2 /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末からなるアルミナ粉末。/ G) alumina powder composed of spherical alumina powder having a value of 1.2 to 3.0. 請求項に記載のアルミナ粉末からなる溶射材料。 A thermal spray material comprising the alumina powder according to claim 1 . 金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して0.5〜2.5倍量の酸素を含む噴霧ガスを用いて、金属アルミニウム粉末を含むスラリーを火炎に供給すると共に、火炎の外周部から供給する火炎外酸素を、この噴霧ガスに含まれる酸素量よりも多量で、しかも金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対し9倍量以下の割合にして供給することを特徴として製造した平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(m /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末を、平均粒径が3〜40μmのアルミナ粉末に混合して付着させた請求項1に記載のアルミナ粉末の製造方法。 A slurry containing metal aluminum powder is supplied to the flame using a spray gas containing 0.5 to 2.5 times the amount of oxygen of the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder, and supplied from the outer periphery of the flame. flame out oxygen, the average particle diameter of the spray large amounts also than the oxygen content in the gas, moreover, prepared by and supplying in the ratio of 9 times or less relative to the theoretical combustion oxygen content of metallic aluminum powder Is a spherical alumina powder having a mean particle size (μm) × specific surface area (m 2 / g) of 1.2 to 3.0, and an alumina powder having an average particle size of 3 to 40 μm. The method for producing an alumina powder according to claim 1, wherein the alumina powder is mixed and adhered. 平均粒径が0.02〜0.5μmかつ平均粒径(μm)×比表面積(m /g)の値が1.2〜3.0の球状アルミナ粉末の製造方法が、噴霧ガスに含まれる酸素量と火炎外酸素量との合計が、金属アルミニウム粉末の理論燃焼酸素量に対して2〜8倍であることを特徴とする請求項に記載のアルミナ粉末の製造方法。
A method for producing spherical alumina powder having an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and an average particle size (μm) × specific surface area (m 2 / g) of 1.2 to 3.0 is included in the spray gas. The method for producing an alumina powder according to claim 3 , wherein the total amount of oxygen and oxygen outside the flame is 2 to 8 times the theoretical combustion oxygen amount of the metal aluminum powder .
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