JP7354247B2 - 相対密度が高い高純度アルファアルミナ、該アルファアルミナの製造方法、及び該アルファアルミナの使用 - Google Patents

相対密度が高い高純度アルファアルミナ、該アルファアルミナの製造方法、及び該アルファアルミナの使用 Download PDF

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Description

本開示は、アルファアルミナを製造する方法に関し、特に、ＢＥＴ表面積の小さい、高純度かつ高密度のアルファアルミナを製造する方法に関する。本開示は更に、本開示の方法によって製造されたアルミナ、並びに、サファイアの製造又は複合体及びセラミック体の製造におけるアルファアルミナの使用まで拡張する。
超高純度アルミナの技術分野における焦点は、ＢＥＴ表面積の小さい、高純度かつ高密度のアルミナを製造することとなっている。特許文献１には、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が５５～９０％であるアルファアルミナ粉末が記載されている。この粉末は、アルファアルミナの種結晶の存在下で、（理論量の水でアルミニウムアルコキシドを室温で加水分解することによって２段階の工程で得られる）非晶質アルミナ水酸化物をか焼することにより調製される。
アルファアルミナの種結晶を用いずに、高純度かつ高密度のアルミナを製造すること、すなわち工程を簡素化する要求がある。
欧州特許第２０７０８７３号 米国特許第３３９４９９０号
本開示の第１の態様によれば、アルファアルミナ、特に高純度アルファアルミナを製造する方法が提供され、
（ｉ）ベーマイトを含み、ベーマイトの結晶子サイズが、独立して、１２０軸に沿って３．０～６．５ｎｍの範囲にあり、０２０軸に沿って３．０～６．０ｎｍの範囲にあるベーマイトスラリーを提供する工程と、
（ｉｉ）（１２０）軸及び（０２０）軸の結晶子サイズが改質されたベーマイト粒子を含むベーマイトスラリー熟成体を取得すべく、以下の選択肢（ａ）～（ｃ）：
（ａ）ベーマイト粒子の（１２０）軸に沿った長さと（０２０）軸に沿った長さとの差が１ｎｍ未満となるか、
（ｂ）ベーマイト粒子の（１２０）軸が３０ｎｍより大きくなるか、
のいずれか、又は
（ｃ）選択肢（ａ）及び選択肢（ｂ）の双方
に該当するまで、０．５～１７０時間、３０～２４０℃の温度でベーマイトスラリーの熟成を行う工程と、
（ｉｉｉ）ベーマイト乾燥体を形成すべく、ベーマイトスラリー熟成体の乾燥を行う工程と、
（ｉｖ）アルファアルミナを製造すべく、１～５時間のか焼時間、１２００～１６００℃の温度でベーマイト乾燥体のか焼を行う工程と
を少なくとも含む。
差は、（１２０）軸に沿った長さから（０２０）軸に沿った長さの減算を意味するしたがって、差は負の値ともなり得る。
（１２０）軸に沿った長さと（０２０）軸に沿った長さとの差は、好ましくは、０ｎｍよりも大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、より好ましくは、０．０５ｎｍよりも大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、更に好ましくは、０．１ｎｍよりも大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、最も好ましくは、０．５ｎｍよりも大きく、かつ、１ｎｍ未満である。
更に好ましいのは、選択肢（ａ）と選択肢（ｂ）との組み合わせである。すなわち、工程（ａ）は、上述の好適な範囲を含み、同時に、（１２０）軸は３０ｎｍよりも大きい。
更に要求されるのは、上述の方法により製造されたアルファアルミナ、並びに、サファイアの製造、又は、特に加圧及び／又は焼結によるセラミック体若しくは複合体の製造のためのアルファアルミナの使用である。
本開示については、（１２０）軸と（０２０）軸に沿った結晶子サイズの差が１ｎｍ未満であり、好ましくは、０ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、より好ましくは、０．０５ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、更に好ましくは、０．１ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満であり、最も好ましくは、０．５ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満であるか、又は（１２０）軸に沿った結晶子サイズが３０ｎｍより大きい、好ましくは４０ｎｍより大きいか、のいずれかであるベーマイト粒子を、ベーマイトスラリー熟成体が生成することを可能にすることにより、アルミナの種結晶を用いることなく、相対密度が９０％を超える純粋なアルミナを得ることができる。明確なように、本開示については、工程（ｉｉ）の選択肢（ａ）又は工程（ｉｉ）の選択肢（ｂ）のいずれかに従うことが要求される。代替的に、選択肢（ａ）及び選択肢（ｂ）の両方に従っていてもよい。
選択肢（ａ）については、ベーマイト粒子の（１２０）軸に沿った長さ（工程（ｉｉ）の熟成を適用した後を意味する）は、好ましくは７ｎｍ以上であり、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、最も好ましくは１３ｎｍ以上である。
ベーマイトスラリーは、例えば特許文献２に記載のアルミニウムアルコキシドの加水分解等、本開示の技術分野で公知の方法で得ることができる。アルミニウムアルコキシドの加水分解により製造される市販品のベーマイトの例としては、ＰＵＲＡＬ（登録商標）及びＣＡＴＡＰＡＬ（登録商標）が挙げられる。
加水分解に用いられるアルコキシドアルミニウムの純度に依存して、ベーマイトの純度は９９．８０００～９９．９９９９％、好ましくは９９．９９００～９９．９９９７％の範囲となり、超高純度アルミナの分野で要求される純度となる。
ベーマイトスラリーは、好ましくは、２５～４０時間、９５～１６０℃の温度で熟成される。熟成は、撹拌下で行うことができる。撹拌は、特に選択肢（ａ）においては、パドル型撹拌機を用いて、０．５～４ｍ／ｓ、好ましくは１～３ｍ／ｓの円周速度で供給できる。
本開示によるベーマイト粒子の結晶子サイズは、一般的に既知のシェラー式（１）：
結晶子サイズ＝（Ｋ×λ×５７．３）／（β×ｃｏｓθ） …（１）
を用いて、（１２０）反射及び（０２０）反射で定量される。ここで、Ｋ（形状因子）は０．９９２であり、λ（Ｘ線波長）は０．１５４ｎｍであり、β（装置の線幅拡大の補正値）は反射に依存し、θは反射に依存する。
ベーマイトのＸ線回折パターンにおいて、（１２０）反射（１２０軸に沿った反射）が２θ＝２８．２°に位置し、（０２０）反射（０２０軸に沿った反射）が２θ＝１４．５°に位置することは、当業者に既知である。これらの値を用いて、式（２）：
β＝試料の半値幅－基準の半値幅 …（２）
によって算出された線幅広がりの補正値から、各反射に対応する結晶子サイズが、式（１）により算出される。
選択肢（ｂ）について、（１２０）軸に沿ったベーマイト粒子の熟成体の結晶子サイズは、好ましくは、３０ｎｍより大きく、３０～１００ｎｍ、より好ましくは、３０ｎｍより大きく、３０～５０ｎｍであり、又は４０ｎｍより大きく、４０～６０ｎｍである。
乾燥工程は、噴霧乾燥機で行うことができる。一般的な温度は、入口温度が３００～５００℃、好ましくは３２０～４００℃であり、出口温度が１００～１５０℃、好ましくは１１０～１２０℃である。
ベーマイトの乾燥体のか焼は、好ましくは１３００～１４００℃の温度、より好ましくは１３５０～１３６０℃の温度で行われる。か焼時間は、好ましくは３～４時間である。か焼炉の加熱昇温速度は、好ましくは２～８℃／分、より好ましくは４～８℃／分である。なお、か焼温度、か焼時間、昇温速度は、互いに独立して選択できる。
本開示の方法では、相対密度が９０％より、好ましくは９４％より高く、かつ、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ未満であるアルファアルミナが生成される。
したがって、本開示の第２の態様によれば、本開示の方法により製造されたアルファアルミナが提供される。
本開示の方法に従って製造されたアルファアルミナは、純度が９９．９９％を超え、相対密度が９０％を超え、好ましくは９４％を超え、かつＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ未満とすることができる。
本開示の第３の態様によれば、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が９０％を超え、好ましくは９４％を超え、かつＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ未満であるアルファアルミナが提供される。
本開示の更に好適な実施形態では、本開示のアルファアルミナは、サファイアを製造するための粉末状の原料として用いられる。例えば、サファイアは、アルファアルミナ粉末を坩堝に充填し、アルファアルミナ粉末を加熱溶融することにより製造できる。アルファアルミナ粉末は、坩堝内に高い嵩密度で充填することができ、空隙の少ないサファイアを製造するのに好適である。
本開示の更に好適な実施形態では、本開示のアルファアルミナは、一般的には加熱及び／又は加圧によって金型で製造されるセラミック又は複合体の製造において、原料として用いられ、場合によっては別の原料とともに用いられる。
次に、以下の非限定的な実施例を参照して、本開示を説明する。
結晶の大きさは、上記のシェラー式に従って測定した。
高純度アルファアルミナの純度は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光により測定した。すなわち、マイクロ波加熱したＳｐｅｃｔｒｏｓｏｌｖ（登録商標）ＰＳＳを用いて溶解した後、ＩＣＰ発光分光分析装置により、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｓｉ、及びＴｉの含有量を測定した。
純度は、式（３）：
純度（％）＝１００［１－（不純物の総含有量（ｐｐｍ）／１０６］ …（３）
により算出する。
純度（％）は、組成物に含まれる金属に対する重量パーセントを意味する。
更に、硫酸塩、塩化物、及びリン酸塩の総含有量は、２００ｐｐｍ未満である。
相対密度は、粒子密度から式（４）～（６）：
閉孔容積（ｃｍ３／ｇ）＝（１／粒子密度）－（１／３．９８） …（４）
焼結密度（ｇ／ｃｍ３）＝１．１／［（１／３，９８）＋細孔容積＋閉孔容積］ …（５）
相対密度（％）＝（焼結密度／３．９８）×１００ …（６）
を用いて算出する。
粒子密度（式４）は、ＵＬＴＲＡ ＰＹＣＮＯＭＥＴＥＲ １０００ Ｔ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社）を用いて定量される。
Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定はフィリップス社製の装置ＸＲＤ Ｘ’ｐｅｒｔを用いて行われる。
細孔容積（式５）は、ＤＩＮ ６６１３３に準拠した水銀圧入法により、細孔半径が１．８～１０００ｎｍの範囲において定量される。
ＢＥＴ表面積とは、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社のＱｕａｄｒａｓｏｒｂ等の一般的な体積測定装置を液体窒素の温度で用いて、Ｎ２吸着による比表面積を定量するＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ）法に関連する。当該表面積は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２００３－０５を用いて定量される。
［比較例１（本開示の方法の工程（ｉｉ）の選択肢（ａ）に関連）］
ＰＵＲＡＬ（登録商標）の水懸濁液５００ｇ（１０．５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、ｐＨ＝９）は、１１０℃（１℃／分）に加熱したオートクレーブに添加された。反応条件を調整した後に、スラリーは、撹拌速度５００ｒｐｍに対応する周速１．６ｍ／ｓで運転した標準的な撹拌機を用いて、１１０℃で２４時間熟成された。結晶子サイズは１２０軸に沿って１４．１ｎｍ、（０２０）軸に沿って１０．６ｎｍであった。次いで、粒子を１３５０℃で４時間か焼した（加熱速度１℃／分）。純度が９９．９９９０％の純粋なアルファアルミナが得られ、相対密度は５９．６％であった。ＢＥＴ表面積は、１６ｍ２／ｇであった。
［比較例２（工程（ｉｉ）の選択肢（ｂ）に関連］
ＰＵＲＡＬ（登録商標）の水懸濁液５００ｇ（７．５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３）は、１４０℃（１℃／分）に加熱したオートクレーブに添加された。自生圧力（ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は５ｂａｒであった。反応条件が調整された後、スラリーは、撹拌速度２６５ｒｐｍに対応する周速３．０ｍ／ｓで運転した標準的な撹拌機を用いて、１４０℃で３０時間熟成された。室温まで冷却した後、スラリーの熟成体を噴霧乾燥した（入口温度３５０℃、出口温度１１０℃）。結晶子サイズは１２０軸に沿って２４．７ｎｍであった。次いで、粒子を１３５０℃で４時間か焼した（加熱速度１℃／分）。純度が９９．９９９２％の純粋なアルファアルミナが得られ、相対密度は８５．２％であった。ＢＥＴ表面積は、１１ｍ２／ｇであった。
［実施例１（本開示の方法の工程（ｉｉ）の選択肢（ａ）に関連］
ＰＵＲＡＬ（登録商標）の水懸濁液５００ｇ（１０．５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、ｐＨ＝９）は、９８℃（１℃／分）に加熱したビーカーに添加された。反応条件を調整した後、撹拌速度５００ｒｐｍに対応する周速１．６ｍ／ｓで運転した標準的な撹拌機を用いて、９８℃で３０時間熟成された。室温まで冷却した後、スラリーの熟成体を噴霧乾燥した（入口温度３５０℃、出口温度１１０℃）。結晶子サイズは、１２０軸に沿って１３．８ｎｍ、０２０軸に沿って１３．１ｎｍであった。次いで、粒子を１３５０℃で４時間か焼した（加熱速度１℃／分）。純度が９９．９９９６％の純粋なアルファアルミナが得られ、相対密度は９７．９％であった。ＢＥＴ表面積は、４ｍ２／ｇであった。
［実施例２］（本開示の方法の工程（ｉｉ）の選択肢（ｂ）に関連）
ＰＵＲＡＬ（登録商標）の水懸濁液５００ｇ（７．５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３）は、１６０℃（１℃／分）に加熱したオートクレーブに添加された。自生圧力は１０ｂａｒであった。反応条件が調整された後、スラリーは、撹拌速度２６５ｒｐｍに対応する３ｍ／ｓの周速で運転した標準的な撹拌機を用いて、１６０℃で３０時間熟成された。室温まで冷却した後、スラリーの熟成体を噴霧乾燥した（入口温度３５０℃、出口温度１１０℃）。結晶子サイズは１２０軸に沿って３５．８ｎｍであった。次いで、粒子を１３５０℃で４時間か焼した（加熱速度１℃／分）。純度が９９．９９９４％の純粋なアルファアルミナが得られ、相対密度は９４．１％であった。ＢＥＴ表面積は、８ｍ２／ｇであった。
［実施例３］（本開示の方法の工程（ｉｉ）の選択肢（ｂ）に関連）
ＰＵＲＡＬ（登録商標）の水懸濁液５００ｇ（７．５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３）は、１８０℃（１℃／分）に加熱したオートクレーブに添加された。自生圧力は１５ｂａｒであった。反応条件が調整された後、スラリーは、撹拌速度５００ｒｐｍに対応する１．６ｍ／ｓの周速で運転した標準的な撹拌機を用いて、１８０℃で３０時間熟成された。室温まで冷却した後、スラリーの熟成体を噴霧乾燥した（入口温度３５０℃、出口温度１１０℃）。結晶子サイズは１２０軸に沿って４１．８ｎｍであった。次いで、粒子を１３５０℃で４時間か焼した（加熱速度１℃／分）。純度９９．９９９６％の純粋なアルファアルミナが得られ、相対密度は９７．４％であった。ＢＥＴ表面積は、７ｍ２／ｇであった。
実験結果の概要は、以下の表のとおりである。
Figure 0007354247000001
Figure 0007354247000002
比較例と比較した実施例からわかるように、本開示の方法によれば、純度が９９．９９％を超え、相対密度が９０％を超え、好ましくは９４％を超え、かつ、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ未満のアルファアルミナが生成される。

Claims (14)

  1. アルファアルミナを製造する方法であって、
    （ｉ）ベーマイトを含み、前記ベーマイトの結晶子サイズが、（１２０）軸に沿った長さが３．０～６．５ｎｍの範囲にあり、かつ、（０２０）軸に沿った長さが３．０～６．０ｎｍの範囲にあるベーマイトスラリーを提供する工程と、
    （ｉｉ）（１２０）軸及び（０２０）軸の結晶子サイズが改質されたベーマイト粒子を含むベーマイトスラリー熟成体を取得すべく、前記ベーマイトスラリー熟成体が、以下の選択肢（ａ）～（ｃ）：
    （ａ）前記ベーマイトの結晶子サイズの前記（１２０）軸に沿った長さと前記（０２０）軸に沿った長さとの差が、０ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満となるか、
    （ｂ）前記ベーマイトの結晶子サイズの前記（１２０）軸に沿った長さが３０ｎｍより大きくなるか、
    のいずれか、又は
    （ｃ）選択肢（ａ）及び選択肢（ｂ）の双方
    に該当するまで、０．５～１７０時間、３０～２４０℃の温度で前記ベーマイトスラリーの熟成を行う工程と、
    （ｉｉｉ）ベーマイト乾燥体を形成すべく、前記ベーマイトスラリー熟成体の乾燥を行う工程と、
    （ｉｖ）アルファアルミナを製造すべく、１～５時間のか焼時間、１３００～１４００℃の温度で前記ベーマイト乾燥体のか焼を行う工程と
    を少なくとも含む
    方法。
  2. 前記ベーマイトスラリーは、アルコキシドアルミニウムの加水分解によって得られる
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記（１２０）軸に沿った長さと前記（０２０）軸に沿った長さとの前記差は、０．０５ｎｍより大きく、かつ、１ｎｍ未満である
    請求項１又は２に記載の方法。
  4. 選択肢（ａ）について、前記（１２０）軸に沿った長さは、７ｎｍ以上である
    請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 選択肢（ｂ）について、前記（１２０）軸に沿った長さは、４０ｎｍよりも大きい
    請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記ベーマイトの純度は、９９．８０００～９９．９９９９％の範囲にある
    請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ベーマイトスラリーは、２５～４０時間、９５～１６０℃の温度で熟成させる
    請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 工程（ｉｉ）の選択肢（ｂ）について、前記（１２０）軸に沿った前記ベーマイト粒子の熟成体の結晶子サイズは、３０～１００ｎｍである
    請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記乾燥を行う工程は、入口温度が３００～５００℃であり、出口温度が１００～１５０℃である噴霧乾燥機で行われる
    請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記か焼を行う工程は、１３５０～１４００℃の間の温度で行われる
    請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 純度が９９．９９９％を超え、相対密度が９４％を超え、かつ、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ未満である
    アルファアルミナ。
  12. 前記ＢＥＴ表面積が４ｍ２／ｇ以上かつ１０ｍ２／ｇ未満である
    請求項１１に記載のアルファアルミナ。
  13. サファイアの製造のための請求項１１～１２のいずれか一項に記載のアルファアルミナの使用。
  14. 加圧及び／又は焼結によるセラミック体又は複合体の製造のための請求項１１～１２のいずれか一項に記載のアルファアルミナの使用。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3878816A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-15 Almatis GmbH Method for preparing high purity aluminum monohydrate and alpha alumina
EP3915675A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-01 SASOL Germany GmbH Stable shaped alumina carriers and method for producing same
CN111795983A (zh) * 2020-06-29 2020-10-20 中国铝业股份有限公司 一种氧化铝α-相测定用标准样品的制备方法
WO2022072149A1 (en) * 2020-09-29 2022-04-07 Basf Corporation Crystalline boehmite materials as precursors for large crystal gamma alumina and low surface area alpha alumina

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002522343A (ja) 1998-08-14 2002-07-23 エル・ヴェー・エー‐デー・エー・アー アクチエンゲゼルシャフト フィュール ミネラルオエル ウント ヒェミー ベーマイト型アルミナとそれから得られる純単一相から成る高温安定性高多孔性酸化アルミニウム
JP2003277048A (ja) 2002-01-16 2003-10-02 Sumitomo Chem Co Ltd アルミナ焼成物、アルミナ焼成物の製造方法およびアルミナ焼成物を用いて得られる微細αアルミナ粉末
JP2010150090A (ja) 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Chemical Co Ltd αアルミナ粉末
JP2011126773A (ja) 2009-11-20 2011-06-30 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナ
JP2011207743A (ja) 2010-03-09 2011-10-20 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナおよびその製造方法
JP2012140305A (ja) 2011-01-04 2012-07-26 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナ焼結体
JP2012150090A (ja) 2011-01-19 2012-08-09 Hiroaki Takatori 気泡式粘度・比重、液位計
JP2016037421A (ja) 2014-08-08 2016-03-22 住友化学株式会社 αアルミナ成形体およびその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1258854B (de) 1963-05-11 1968-01-18 Deutsche Erdoel Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkoholen durch Hydrolyse von Aluminiumalkoxiden in einem homogenen System aus n-Butanol und Wasser
DE69211641T2 (de) * 1991-04-26 1996-10-10 Condea Vista Comp Verfahren zur herstellung von submikronischen aluminateilchen
TWI254699B (en) * 2002-01-16 2006-05-11 Sumitomo Chemical Co Calcined alumina, its production method and fine alpha\-alumina powder obtained by using the calcined alumina
DE10332775A1 (de) * 2003-07-17 2005-02-17 Sasol Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung böhmitischer Tonerden mit hoher a-Umwandlungstemperatur
KR101374490B1 (ko) 2006-09-19 2014-03-13 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 α 알루미나 분말

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002522343A (ja) 1998-08-14 2002-07-23 エル・ヴェー・エー‐デー・エー・アー アクチエンゲゼルシャフト フィュール ミネラルオエル ウント ヒェミー ベーマイト型アルミナとそれから得られる純単一相から成る高温安定性高多孔性酸化アルミニウム
JP2003277048A (ja) 2002-01-16 2003-10-02 Sumitomo Chem Co Ltd アルミナ焼成物、アルミナ焼成物の製造方法およびアルミナ焼成物を用いて得られる微細αアルミナ粉末
JP2010150090A (ja) 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Chemical Co Ltd αアルミナ粉末
JP2011126773A (ja) 2009-11-20 2011-06-30 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナ
JP2011207743A (ja) 2010-03-09 2011-10-20 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナおよびその製造方法
JP2012140305A (ja) 2011-01-04 2012-07-26 Sumitomo Chemical Co Ltd サファイア単結晶製造用αアルミナ焼結体
JP2012150090A (ja) 2011-01-19 2012-08-09 Hiroaki Takatori 気泡式粘度・比重、液位計
JP2016037421A (ja) 2014-08-08 2016-03-22 住友化学株式会社 αアルミナ成形体およびその製造方法

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