JPH02296717A - 改善された処理特性を有する酸化アルミニウム粉末、その製造法及びその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された処理特性を有する新規な酸化アルミ
ニウム粉末、その製造方法及びその使用に関する。

セラミック物質及び成形製品の製造に好適に用いられる
酸化アルミニウム粉末は品質の均−性及び処理性の両方
に関する厳しい要求を満たさなければならない。セラミ
ック製品の製造に対し、粉末を最初に製造し、次に転化
し、次にこのものを他の工程で焼結して最終セラミック
を生成させる。

圧縮及び射出成形に加えて、スリップキャスティングは
殊に適当な成形工程であることが分った。

酸化アルミニウム粒子は水性スリップ中に容易に分散し
なければならない。加えて、出発粘度は高度に濃縮され
たスリップを調製するためにできる限り低くすべきであ
る。粉末粒子は完全な脱凝集状態で存在すべきであり：
脱混合、浮動または凝集が存在すべきではない。

これらの要求は２つまたはそれ以上の異なった酸化物酸
物例えばチタン酸アルミニウムまたはムライトセラミッ
クを含む酸化物セラミックスの場合に満足させることが
殊に困難である。かくて、例えば酸化物、Ｔｉｅ、、Ａ
Ｉ、０３及び５ｉｎ２を含むチタン酸アルミニウムスリ
ップはしばしば望ましくない凝集に対する傾向を示す。

このことは分散体を処理することを困難にし、そしてグ
リーン（ｇ　ｒ　ｅ　ｅ　ｎ）圧縮物の品質に悪影響を
与える。

本発明により示される問題は改善された処理特性、殊に
分散特性を有する酸化アルミニウム粉末を与えることに
ある。

驚くべきことにｐＨ７以下の等電点を有する酸化アルミ
ニウム粉末がこの要求を満足することが見い出された。

未処理酸化アルミニウムの等電点はｐＨ８乃至１０間で
ある。

本発明はｐＨ７以下の等電点を有する改善された処理特
性を持つ酸化アルミニウムに関する。

顔料の等電点は電気泳動測定により測定し得る［トーク
ス−Ｍ、　リゾイック（Ｔ　ｈｏｍａｓ　Ｍ　、　Ｒｉ
ｄｄ＋ｃｋ）、ゼータ電位を通してのコロイド安定性の
制御（Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｃｏ１１ｏｉｄ　５ｔａ
ｂｉｌｉｔｙ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｚｅｔａ−Ｐｏｔｅｎ
ｔｉａｌ）、１９６８、ニューヨーク１゜ 測定は高度に希釈された溶液中で行う（１０ｍ　Ｘ　ｄ
　ｍ　”　Ｋ　Ｎ　Ｏｓの溶液５０ｍ１２中の顔料０．
００１ｇ）。このものに対して、Ｖ／ｃｍ当りのμ／Ｓ
による電気泳動移動度はＰＥＮ　　ＫＥＭシステム３０
００タイプの測定装置（ＰＥＮ　　ＫＥＭ社、ヘッドフ
ォード・ヒルズ、ニューヨークにより製造）を用いてｐ
Ｈ１〜１４の範囲で測定し、その際に溶液のｐＨ値はＨ
ＮＯ３、ＮａＯＨを用いて調整する。電気泳動移動度は
ｐＨ値の関数としてグラフ上に記録する。この曲線とｐ
Ｈ軸との交点を等電点と称する。

またその表面がＳ　Ｉｓ　Ｔ　ｉ　−、Ｚ　ｒ　ｓ　Ｓ
　ｎ　−、Ｆ　ｅよりなる群からの元素の化合物、好ま
しくは酸化物、オキシ水和物及び／または水酸化物を含
む酸化アルミニウムはｐＨ７以下の等電点を有すること
が見い出された。また表面被覆が経費の理由のために好
ましいが、バルク粒子のドーピングも適している。

本発明による酸化アルミニウム粉末は水並びに有機溶媒
及び結合剤中で極めて良好な分散特性を有する。

これらのものは多成分酸化物スリップ中にて例えばチタ
ン酸アルミニウムまたムライトセラミックに対して殊に
有利に用いる。例えばＳｉ０ｇ被覆された酸化アルミニ
ウム粉末を用いて、これらのものは他の成分例えばＳｉ
ｎｇ及び／またはＴｉｅ、とのへテロ凝集を生じさせず
；これらのものは低粘度を生じさせ、そして高度に濃縮
されたスリップを処理し得るようにする。脱凝集剤を用
いる場合、その消費はかなり低下する。

その上スリップの低い塩基性及び減少された剪断薄化粘
度が生じる。他の利点には湿式粉砕において、市販の酸
化アルミニウム粉末のものと比較してかなり少ない粉砕
ポール摩耗があることである。スリップキャスティング
において、物体生成速度はより高く、そして続いての加
熱処理において収縮はより低い。

挙げられる元素はＡｌ２Ｏ３含有量をベースとして０．
１〜４モル％の量、好ましくは０．２〜２モル％の量で
活性がある。これに関して本発明による被覆物は単なる
ファン・デル・ワールスカによってではなくＡ１．０．
に化学結合することが重要である。このことは貯蔵中の
適当な耐エージング性及びまた乾燥状態で貯蔵した粉末
に対しても再分散性を保証する。

ある好適な具体例において、本発明による粉末成分のＡ
ｌ□Ｏ１含有量は９０重量％より多い。しかしながらま
た、低いＡｌ２Ｏ，含有量を有する被覆された水酸化ア
ルミニウム、アルミニウムオキシ水和物または酸化アル
ミニウム化合物を用いることができる。

他の好適な具体例において、酸化アルミニウム粉末はく
３μｍ１好ましくはく１μｍのり、。粒径を有する。

また本発明は本発明による酸化アルミニウム粉末の製造
方法に関する。

酸化アルミニウム粉末の被覆はＳｉ、Ｔｉ。

Ｚｒ、Ｓｎ、、Ｆｅの群からの元素の単一成分または所
望の化合物からなり得る。驚くべきことに挙げられる実
質的に不溶性の化合物の被覆物を簡単な工程例えば噴霧
、沈殿及び／または粉砕により塗布し得る。

乾燥粉末の噴霧コーティング及び続いてのジェットミル
中の粉砕の好適な具体例はこのものが湿潤相を含まず、
かくて続いての乾燥工程中の面倒な凝集が避けられるた
めに大きな利点を有する。

Ａｌｔｏｓ含有量に対して０．１〜４モル％の量の有機
金属化合物例えばアルコラード、アミノアルコラード、
ＯＨ官能性カルボン酸を含むカルボン酸の塩、及び／ま
たは対応する元素のコロイド粒子からなるゾルは好まし
くは挙げられる元素の噴霧コーティングに用いる。粉砕
は好ましくは粉末と相互との接触により所望の粒子の細
かさに粉砕が行われるように酸化アルミニウム粉末及び
有機金属化合物またはゾルを粉砕媒質例えば水蒸気また
は空気と一緒にミル中に導入することにより乾燥状態で
行う。

添加物はこのものを手によるか、または適当なフィーダ
ー例えば振動フィーダーのいずれかによりミル中に導入
する前に固体状態でＡｌ２Ｏ３粉末に加え得る。

しかしながら、添加物を液状で、即ち有機金属化合物の
場合に濃縮状態で、例えばアルコール性溶液で、そして
ゾルの場合に水性コロイド状懸濁液の状態で導入するこ
とが有利であることが見い出された。

ジェットミル中での粉砕中に、昇温は一方では添加物を
ＡＩ、０３粒子の表面上に分布させ；他方、有機金属化
合物例えばアルコラードを用いる場合、このものは酸化
物及び有機残渣への加水分解を促進し、その際に酸化物
をＡＩ、Ｏ，表面に化学的に固定し、そして有機残渣を
粉砕媒質で放電させる。

元素５ｉ１Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ及び／またはＳｎの化合物
に加えて、適当な粉砕助剤例えばグリコールをＡｌ２Ｏ
３含有量をベースとして０．０５〜３％の量、好ましく
は０．１〜０．６％の量で粉砕前にＡＩ、Ｏ，粉末に加
え得る。

他の具体例は元素Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ５Ｆｅ及び／または
Ｓｎからなる化合物並びに適当な粉砕助剤例えばトリエ
タノールアミネートの直接使用により特徴があり、その
際に最終生成物中の群５１１Ｔｉ１Ｚｒ、Ｓｎ、Ｆｅの
元素の含有量はＡＩ、○。

含有量をベースとして０．１〜４モル％である。

極めて少ない大き過ぎる粒子を含み、そしてｐ　Ｈ７以
下の等電点を有する容易に分散し得る酸化アルミニウム
生成物が得られる。

酸化アルミニウム粉末の被覆物は好ましくは水酸化物、
オキシ水和物、酸化物または部分的もしくは完全に上記
の元素ｓｉ、’ｒｉ１Ｚｒ、５ｎｔＦｅの有機金属化合
物からなる。しかしながらまた、等電点を＜　ｐ　Ｈ７
の範囲に減少させる場合に、このものは他の実質的に不
溶性の化合物例えば炭酸塩、リン酸塩等からなり得る。

また本発明はセラミック物質及び成形物の製造に対する
本発明による酸化アルミニウム粉末の使用に関する。興
味ある応用には例えば酸化アルミニウム及び／またはム
ライトをベースとする高度に耐火性の物質及び焼結製品
の製造、触媒の製造及び金属担体と結合された、チタン
酸アルミニウムをベースとする優れた断熱特性を有する
焼結製品の製造がある。

本発明による粉末は好ましくは多成分の原料物質混合物
から出発するセラミック物質及び成形体の製造に用いる
。

次の実施例は本発明を説明するものであり、いずれの方
法においても限定するものではない。

実施例１ Ａ　Ｉ　、Ｏ、（Ｍａｒｔｉｎｓｖｅｒｋ）にＡ１．Ｏ
，含有量をベースとして１．７３重量％のシリコンテト
ラエチルエステルを噴霧コーティングし、そして混合物
をスチームジェットミル中で粉砕した。新規な粉末は次
の仕様を有する： Ａ　Ｉ　ｚｏｓ：　９９．２％ ＳｉＯ□：０．５％ Ｃ：　Ｏ，ｔ％ ＢＥＴ表面：６−５ｍ’／ｇ Ｄ、。粒径：０．９８μｍ 等電点：ｐＨ４，５ 二次イオン質量分析計を用いる研究によりＡｌ２Ｏ３粒
子がＳｉで効果的に被覆されることが示された。

本生成物は水性懸濁液中で優れた分散特性を示し、この
ものは数週間の貯蔵によっても悪影響を及ぼさなかった
。（更に本発明によるＡＩ！０３の例に対しては第１表
参照）。

本発明によるＡ１．Ｏｓ粉末を例としてドイツ国特許出
ｌＩ第３．８１４．０７９号によりチタン酸アルミニウ
ムセラミックに処理した。出発物質を原ｕ物ｉｉ合物が
ＡＩｚｏｉ５６．３Ｉｉ量％、Ｔｉｅ。

３９．３重量％、ＳｉＯ□２．４重量％及びＦｅ、０３
２重量％を含有するように秤量した。ポリカルボン酸を
ベースとするアルカリを含まぬ分散剤を有する固体含有
量７０重量％の水性スリップを８５％ＡＩ、０３粉砕ポ
ール２．８ｋｇを充填した硬質磁器の３Ｑ入りミル中に
て１２時間粉砕した。そのデータを測定した後、スリッ
プを石膏型中に注型し・た。

実施例２ 原料物質混合物はｐＨ７，８の等電点を有する未被覆の
マルテインスウエルク（Ｍ　ａｒｔ　ｉｎｓｗｅｒｋ）
Ａ１１０３を含んでいた。

実施例３ 原料物質混合物はケイ素被覆及び４．５の等電点を有す
る実施例１に記載のＡＩ、Ｏ，を含んでいｔこ　。

スリップパラメーター及びグリーン密度を第２表に示す
。本発明によるＡｌ２Ｏ，粉末の使用により最適の脱凝
集濃度、剪断薄化、比電導度及び粉砕ボールの摩耗が減
少した。得られた高いグリーン密度は更にスリップ中の
良好な脱凝集の証拠である。

第１表 本発明による被覆された酸化アルミニウム粉末と比較し
ての市販の酸化アルミニウム粉末の等電点 製造元　　　　　　　　　　　　　　被覆物（重量％）
等電点（ｐＨ）ＡＷ マルテインスウエルク（Ｍａｒｔｉｎｓｗｅｒｋ）アル
コア（Ａｌｃｏａ） 新規生成物 １　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５５ｉｎ
ｓ２　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０ｓｉ０
２３　　　　　　　　　　　　　　　　　２−Ｏ５ｉＯ
ｚ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０Ｔｉ
ｏｚ５　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０　
Ｚｒ０２５　　　　　　　　　　　　　　　　　１、Ｑ
ｓｎｏ。

７　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０　Ｆｅ
ｚｅｓ８．１ ７．８ ９．３ 本明細書及び特許請求の範囲は説明のために記載し、限
定するものではなく、そして種々の改質法及び変法を本
発明の精神及び範囲から逸脱せずに行い得ることが認め
られよう。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、ｐＨ７またはそれ以下の等電点を有する、改善され
た分散特性を有する酸化アルミニウム粉末。

２、粉末粒子が少なくとも１つのＳｉ、Ｔｉ。

Ｚｒ、Ｓｎ及びＦｅを含む被覆物を有する、上記ｌに記
載の酸化アルミニウム粉末。

３、元素Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ５Ｓｎ及びＦｅの量が酸化ア
ルミニウム粉末のＡ　Ｉ　＊Ｏｓ含有量をベースとして
約０．１〜４モル％である、上記２に記載の酸化アルミ
ニウム粉末。

４、元素Ｓ　ｉ　ｓ　Ｔ　ｉ　ｓ　Ｚ　ｒ　ｓ　Ｓ　ｎ
及びＦｅの量が酸化アルミニウム粉末のＡ　Ｉ　ｔｏ　
ｓ含有量をベースとして約０．２〜２モル％である、上
記２に記載の酸化アルミニウム粉末。

５−　Ｓ　ｉ　ｓ　Ｔ　ｉ　ｓ　Ｚ　ｒ　ｓ　Ｓ　ｎ及
びＦｅが少なくとも１つの酸化物、酸化水和物及び水和
物として存在する、上記２に記載の酸化アルミニウム粉
末。

６、被覆物がＡ　Ｉ　ｘ　Ｏｓ表面に化学的に結合する
、上記２に記載の酸化アルミニウム粉末。

７、＞９０重量％のＡｌ、Ｏ，含有量を有する、上記１
に記載の酸化アルミニウム粉末。

８、く３μｍのり、。粒径を有する、上記ｌに記載の酸
化アルミニウム粉末。

９、く１μｍのＤｓ０粒径を有する、上記ｌに記載の酸
化アルミニウム粉末。

ＩＯ０酸化アルミニウム粉末をＳｌ、Ｔｉ１Ｚｒ、Ｓｎ
及びＦｅの含有量がＡｌ２Ｏ３含有量をベースとして約
０．１〜４モル％になるような量で元素Ｓｉ％Ｔｉ５Ｚ
ｒ、Ｓｎ及びＦｅの少なくとも１つの化合物を用いて噴
霧、沈殿及び粉砕の少なくとも１つにより被覆すること
からなる、上記３に記載の酸化アルミニウム粉末の製造
方法。

１１、被覆物が有機金属化合物及び／または元素Ｓｉ、
Ｔｉｓ　Ｚｒ、Ｓｎ及び／またはＦｅの化金物のコロイ
ド状粒子のゾルである、上記ｌＯに記載の方法。

１２、酸化アルミニウム粉末をジェットミル中で乾燥粉
砕する、上記１０に記載の方法。

１３、酸化アルミニウム粉末を用いるセラミック物質ま
たはその成形製品の製造において、かかる粉末として上
記ｌに記載の粉末を用いることからなる、改善法。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ｐＨ７またはそれ以下の等電点を有する、改善され
   た分散特性を有する酸化アルミニウム粉末。
2. ２．酸化アルミニウム粉末をＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ及
   びＦｅの含有量がＡｌ＿２Ｏ＿３含有量をベースとして
   約０．１〜４モル％になるような量で元素Ｓｉ、Ｔｉ、
   Ｚｒ、Ｓｎ及びＦｅの少なくとも１つの化合物を用いて
   噴霧、沈殿及び粉砕の少なくとも１つにより被覆するこ
   とからなる、特許請求の範囲第１項記載の酸化アルミニ
   ウム粉末の製造方法。
3. ３．酸化アルミニウム粉末を用いるセラミック物質また
   はその成形製品の製造において、かかる粉末として特許
   請求の範囲第１項記載の粉末を用いることを特徴とする
   方法。