JPH0220569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジルコニア微粉末の製造方法に関す
るものであり、特に粉砕操作を要せずして粉体の
比表面積が大きく粒子径のきわめて小さい、かつ
独立粒であり、安定化剤が一定に分散している易
焼結性の高純度ジルコニア微粉末の製造方法を提
供するものである。 ジルコニア粉末は焼結製品の原料として使用さ
れているものであるが、機械構造用等高強じん性
が要求される分野に応用されるためには、(1)高純
度品であること、(2)独立均一粒からなる微粉状物
であること、(3)安定化剤が均一・均質に分散して
いること等が望まれている。 しかし、従来のジルコニア粉末の製造法（溶融
法、中和法等）では、粉末状物とするために機械
的粉砕手段をとるため、純度が低く、粉砕しても
なお粒子径が大きくしたがつて焼結性に劣り、ま
た安定化剤が均質に分散していないという欠点が
あつた。 本発明者らはかかる従来の不利欠点を解決すべ
く鋭意研究した結果本発明を完成した。 すなわち、本発明は、ジルコニウム塩および安
定化剤を含む水溶液と炭酸アンモニウム水溶液と
を、界面活性剤および水不溶性有機溶媒の存在下
にかくはんしながら混合して反応系を乳化状態に
維持しながら反応させ、生成した炭酸塩を水可溶
性有機溶媒で洗浄後、加熱分解させることを特徴
とするジルコニア微粉末の製造方法に関するもの
である。以下詳細に説明する。 本発明で原料とされるジルコニウム塩は、通常
水溶性のものたとえばオキシ塩化ジルコニウム８
水塩、硫酸ジルコニウムが使用されるが、焼結製
品用ジルコニアを得るに当つては安定化剤を同時
に併用することが必要とされる。この安定化剤と
してはすでに公知のものたとえばカルシウム、マ
グネシウム、セリウム、３価以上の原子価を有す
る金属（イツトリウム、ジイスプロシウム、エル
ビウム、イツテルピウム等）などの水溶性塩が使
用される。ジルコニウム塩および安定化剤の混合
水溶液を作ることにより安定化剤を均一に混合せ
しめることができる。この混合水溶液の濃度につ
いては特に制限はないが、通常はジルコニウム塩
20〜60重量％、安定化剤0.5〜６重量％とすれば
よい。 一方炭酸アンモニウム水溶液を調製するが、こ
のものの濃度はおおむね５〜30重量％の範囲とす
ればよい。 上記ジルコニウム塩および安定化剤を含む水溶
液と炭酸アンモニウム水溶液とを混合することに
よりジルコニウムおよび安定化剤の炭酸塩を生成
させるのであるが、本発明においてはこの反応を
界面活性剤および水不溶性有機溶媒の存在下に行
うことが必要とされる。すなわち、反応系を乳化
状態に維持しながら炭酸塩を生成させる。 なお、界面活性剤および水不溶性有機溶媒は反
応の開始に当つてあらかじめ反応器中に水と共に
仕込んでおくことがよいが、連続的に反応させる
場合は、ジルコニウム塩および安定化剤を含む水
溶液と炭酸アンモニウム水溶液の連続的仕込みと
同時に界面活性剤を所定量溶解した水不溶性有機
溶媒溶液を別系列から反応器へ導入するという方
法がとられる。この際反応混合液はオーバフロー
により取出す。 上記のようにして反応系を乳化状態に維持する
ことにより比表面積の大きい安定化剤の均一に分
散した微粉状のジルコニアを得ることができる。
この目的で使用される界面活性剤としてはノニオ
ン界面活性剤その中でも特にHLB4〜20の値を有
するものが好適とされる。水不溶性有機溶媒とし
てはベンゼン、トルエン、キシレンなどが使用さ
れる。 反応系のかくはんはホモミキサー、ホモジナイ
ザー等を使用して強力に行うことが望ましく、か
くはんが弱いと微細な粉末状のジルコニアを得る
ことができない。 つぎに、生成した炭酸塩は水可溶性有機溶媒で
洗浄する。すなわち、この洗浄により炭酸塩に付
着ないし浸み込んでいる水分を該有機溶媒と置換
し、つぎに乾燥を行う。水分を含んだままで乾燥
すると炭酸塩粒子の凝集が生じ、独立粒からなる
易焼結性の微粉状ジルコニアを得ることができな
い。 洗浄した炭酸塩を乾燥し、加熱分解することに
よりジルコニア粉末とするが、この加熱分解は通
常空気雰囲気下に温度600〜1000℃の範囲で行わ
れる。 つぎに具体的実施例をあげる。 実施例 １ インラインホモミキサーを有する容量30の反
応器に、濃度13.5重量％の炭酸アンモン水溶液
５，000ｇ、トルエン７，000ｇ、ソルビタンオレ
ート（日本乳化剤製、Newool80，HLB6.4）120
ｇを仕込み、かくはんを開始した。回転数７，
000rpmに達したのち、ジルコニウム塩およびイ
ツトリウム塩（安定化剤）の混合水溶液（オキシ
塩化ジルコニウム８水塩35.7重量％、塩化イツト
リウム1.243重量％水溶液）を定量ポンプによつ
て30ｇ／分の速さで連続的に加え、同時に別系列
より濃度13.5重量％の炭酸アンモン水溶液を45
ｇ／分の速さで、またソルビタンオレート
（Newcol80）を1.7重量％含むトルエン溶液を70
ｇ／分の速さで、それぞれ連続的に加え、前記回
転数のかくはんを維持しながら反応させた。反応
中反応器のオーバフロー口より、反応混合液を流
出させた。反応開始後６時間から７時間40分まで
のオーバフロー分を集め、減圧過器で過し、
フイルター上に堆積したケーキ状物をアセトン５
で洗浄し、過した。この洗浄過を３回くり
返したのち、減圧乾燥器で溶媒を除去し、乾燥
後、800℃、１時間、空気雰囲気下で焼成したと
ころ、、第１表に示すとおり比表面積の大きい、
独立粒からなる微粉末状で安定化剤が均一に分散
しているジルコニア微粉末が得られた。 このジルコニア微粉末についてのＸ線回折図は
第１図に示すとおりであり、焼結性のきわめて良
好なものであつた。 実施例 ２ 実施例１において、乳化剤としてのソルビタン
オレートの代わりに、ポリエチレングリコールモ
ノステアレート（花王アトラス社製、エマノーン
3199、HLB19.1）を用いたほかは同例と同様に
反応させ、洗浄し、焼成したところ、第１表に示
すとおり、比表面積の大きい、独立粒からなる微
粉末状で安定化剤が均一に分散しているジルコニ
ア微粉末が得られた。このものは焼結性にきわめ
てすぐれたものであつた。 実施例 ３ 実施例１において、安定化剤としての塩化イツ
トリウムの代わりに、通常イツトリアコンセント
レートと呼ばれているイツトリア分64重量％の希
土類酸化物混合体を塩酸水に溶解させ、塩化イツ
トリウム濃度で0.795重量％となるようにした混
合水溶液を用いたほかは同様にして反応させた。
なお、イツトリアコンセントレート中にはイツト
リウム以外に、ジスプロシウム約８重量％、エル
ビウム約７重量％、イツテルビウム約７重量％、
セリウム、ガドリニウムが各々3.5重量％（およ
びその他）が含まれている。 反応後同様にして洗浄し、焼成したところ、第
１表に示すとおり、比表面積の大きい、独立粒か
らなる微粉末状で安定化剤が均一に分散している
ジルコニア微粉末が得られた。このものは焼結性
にきわめてすぐれたものであつた。 比較例 １ 実施例１において、界面活性剤および水不溶性
有機溶媒を全く使用しなかつたほかは同様に反応
させ、洗浄し、乾燥し、加熱分解したところ、第
１表に示すとおりの結果が得られた。なお、本比
較例で得られたジルコニア粉末は電子顕微鏡写真
で調べたところ、平均粒子径約5μであつた。 比較例 ２ 実施例１において、アセトン洗浄を全く行わな
ず、それ以外は同様にして行つたところ、第１表
に示すとおりの結果が得られた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られたジルコニア粉末の
Ｘ線回折図を示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジルコニウム塩および安定化剤を含む水溶液
   と炭酸アンモニウム水溶液とを、界面活性剤およ
   び水不溶性有機溶媒の存在下にかくはんしながら
   混合して反応系を乳化状態に維持しながら反応さ
   せ、生成した炭酸塩を水可溶性有機溶媒で洗浄
   後、加熱分解させることを特徴とするジルコニア
   微粉末の製造方法。