JP7442288B2 - セラミックス粉末 - Google Patents
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Description
本発明に係るセラミックス粉末の主な実施形態を図1~11に基づいて以下に説明する。
なお、前述した実施形態では、GC等の炭化珪素粉末の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、充填剤等に使用される各種のセラミックス粉末(例えば、Al2O3(アルミナ),SiO2(シリカ),AlN,BN,BeO等)であれば、前述した実施形態の場合と同様に適用することができる。
<実施例1:真空攪拌乾燥>
≪原料≫
「アチソン法」によって合成された炭化珪素粉末(平均粒子径:10~20μm程度)の原料を用意した。
炭化珪素粉末の前記原料を平均粒子径5μm以下とするようにボールミルにより湿式で微粉砕する。
微粉砕した前記炭化珪素粉末を平均粒子径1μm以下の粒度分布とするように水簸分級する。
分級した前記炭化珪素粉末をpH10以上の水溶液に1時間以上浸漬してアルカリ洗浄すると共にpH2以下の水溶液に1時間以上浸漬して酸洗浄することにより、炭化珪素粉末を精製した。
精製した前記炭化珪素粉末に対して、溶解イオン(Na,Mg,Caの金属イオン)の少ない水A(溶解イオン含有量:6.4ppm)を使用してクロスフローによる濾過を行い、流出した水量と同量の水を置換することにより、炭化珪素粉末を水洗した。
前述した真空攪拌乾燥(乾燥温度:70℃以上、真空度:10kPa以下、アジテータ回転数:100rpm以上、チョッパ回転数600rpm以上)により、水洗した前記炭化珪素粉末を4時間以上加熱して乾燥した。
乾燥した前記炭化珪素粉末をピンミルで解砕しながら目開き1mm以下のスクリーンに通すことにより、炭化珪素粉末の試験体1を得た。
実施例1の乾燥工程において、真空攪拌乾燥に代えて、前述した噴霧乾燥(乾燥温度:200℃以上、エア圧力:0.6MPa以上、送液量:5mL/分以上)を適用すると共に、解砕工程を省略した。それ以外は実施例1と同様な条件で処理することにより、炭化珪素粉末の試験体2を得た。
実施例1の乾燥工程において、真空攪拌乾燥に代えて、前述した噴霧気流乾燥(乾燥温度:180℃以上、エア圧力:0.4MPa以上、送液量:50mL/分以上)を適用すると共に、解砕工程を省略した。それ以外は実施例1と同様な条件で処理することにより、炭化珪素粉末の試験体3を得た。
実施例1の乾燥工程において、真空攪拌乾燥に代えて、前述した真空凍結乾燥(乾燥温度:60℃以下、真空度:100Pa以下、水蒸気回収(コールドトラップ)温度:-40℃以下)を適用した。それ以外は実施例1と同様な条件で処理することにより、炭化珪素粉末の試験体4を得た。
実施例1の乾燥工程において、真空攪拌乾燥に代えて、輻射伝熱乾燥(乾燥温度:200℃以上)を適用した。この輻射伝熱乾燥(棚式乾燥機)は、図5に示すように、スラリー10を容器151に入れて乾燥炉152内に配置し、乾燥炉152内を電気ヒーター等の輻射で熱Hを加えて、発生した水蒸気32を乾燥炉152の排気ダクト153から外部へ排出することにより、乾燥を行う方法である。それ以外は実施例1と同様な条件で処理することにより、炭化珪素粉末の比較体1を得た。
比較例1において、水洗工程で使用した水Aに代えて、溶解イオン(Na,Mg,Caの金属イオン)の多い水B(溶解イオン含有量:61.1ppm)を使用した。それ以外は比較例1と同様な条件で処理することにより、炭化珪素粉末の比較体2を得た。
ここで、実施例1~4及び比較例1で使用した水A及び比較例2で使用した水Bの溶解イオン濃度の計測結果を下記の表1に示す。なお、溶解イオン濃度の測定は、上記水A,Bからサンプル3gを各々分取し、これに硝酸(グレード:原子吸光分析用、濃度:60.0%)0.5mL、超純水約30mLをそれぞれ加えて、蒸気が発生するまで加熱した後、50gとなるように超純水を各々加えることにより、測定試料を調製し、株式会社島津製作所製「ICPS-8100(商品名)」を使用してICP発光分光分析法により行った。
<基準粒子径Ds>
試験体1~4及び比較体1,2をホモジナイザ処理して粒子径分布を計測して、基準粒子径Dsをそれぞれ求めた。その結果を表2,3に示す。なお、ホモジナイザ処理は、株式会社日本精機製作所製「US-150T(商品名)」を使用して、発振周波数19.5kHz、出力150Wで3分間処理することにより、完全な分散を行った。また、粒子径分布は、マイクロトラック・ベル株式会社製レーザー回折式測定器「MT-3300EX II(商品名)」を使用して、粒子径(μm)と体積頻度(体積%)との関係を求めた。
試験体1~4及び比較体1,2を超音波分散処理する前と後の粒子径分布をそれぞれ計測して、基準粒子径Dsよりも大きい粒子径Dm(>Ds)を有する凝集粒子の体積割合(凝集粒子率Rf)をそれぞれ求めた。その結果を表2,3に示す。なお、超音波分散処理は、マイクロトラック・ベル株式会社製レーザー回折式測定器「MT-3300EX II(商品名)」を使用して、発振周波数19.5kHz、出力10Wで10分間処理することにより、簡易な分散を行った。また、粒子径分布は、上述と同様にして求めた。
試験体1~4及び比較体1,2をそれぞれビーカーに入れて、その嵩高さを目視評価すると共に、超音波分散処理前のそれぞれの凝集粒子率Rfから判定した。その結果を下記表2に示す。なお、判定基準は、凝集粒子率Rfが75体積%以上となって、嵩が小さくハンドリング性に優れると思われるものを「〇」とし、凝集粒子率Rfが35体積%以上75体積%未満となって、嵩がそれほど大きくなくハンドリング性に特に問題を生じないと思われるものを「△」とし、凝集粒子率Rfが35体積%未満となって、嵩が大きくハンドリング性に難点があると思われるものを「×」とした。
試験体1~4及び比較体1,2の超音波分散処理後のそれぞれの凝集粒子率Rfから判定した。その結果を表3に示す。なお、判定基準は、凝集粒子率Rfが1体積%以下のものを「◎」とし、凝集粒子率Rfが1体積%を超えて4体積%以下のものを「〇」とし、凝集粒子率Rfが4体積%を超えたものを「×」とした。
上述した試験の結果を下記の表2,3に示す。なお、表2,3において、「D0.1」は、体積基準の累積粒度分布の大径側から累積0.1体積%となる粒子径であり、「D50」は、メディアン径であり、「D94」は、体積基準の累積粒度分布の大径側から累積94体積%となる粒子径である。
10 スラリー
11 液滴
12 凝固体
21 粒子
31 水
32 水蒸気
33 氷
41 溶解イオン
42 析出イオン
112 乾燥装置
113 排気管
114 ジャケット
115 撹拌機
121 ノズル
131 ノズル
132 乾燥室
141 容器
142 乾燥器
143 排気管
144 ヒーター
151 容器
152 乾燥炉
153 排気ダクト
Claims (1)
- セラミックス粉末であって、
基準粒子径よりも大きい粒子径を有する凝集粒子の体積割合が、35体積%以上であり、
発振周波数19.5kHz,出力10Wで10分間の超音波分散処理を施されたときの前記体積割合が、4体積%以下であり、
発振周波数19.5kHz,出力10Wで10分間の超音波分散処理を施されたときの体積基準の累積粒度分布の大径側から累積0.1体積%となる粒子径が1.28μm以上3.055μm以下であり、
前記基準粒子径は、前記セラミックス粉末が、発振周波数19.5kHz,出力150Wで3分間の超音波分散処理を施されたときの、大径側からの累計0.1体積%径に相当する粒子径であって、0.1μm以上10μm以下であり、
前記セラミックス粉末は、炭化珪素である
ことを特徴とするセラミックス粉末。
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