JPH03271118A - 球状希土類酸化物およびその製造法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は球状希土類酸化物に関するものである。詳しく
は、高純度で微細な非凝集性の球状結晶質希土類酸化物
およびその製造法に関するものである。

［従来の技術］ 希土類酸化物は電子材料セラミック材料、あるいは希土
類の硫化物やハロゲン化物等の原料として多用されてい
るが、このような用途においては、 １、高純度であること。

２、嵩密度が大きく、容積当たりの充填量が多いこと。

３、流動性が良く、充填操作や反応操作が容易であるこ
と、等が要求されている。

従来、希土類酸化物は希土類イオンと蓚酸イオンとの反
応によって得た蓚酸着生を焼成する方法等によって製造
されているが、得られる希土類酸化物は形が不定で嵩密
度が小さく、粒径も不揃いで粒径分布も広いものであっ
た。このため粒度を揃えるには、分級するとか場合によ
っては粉砕後分級する等の操作が必要で、操作が煩雑で
ある上に装置からの不純物の混入という不都合があった
。

特公昭５７−４７１３３には、イツトリウムイオンと蓚
酸イオンとの反応によって生成した蓚酸イツトリウムを
、水の存在下９０〜１００°Ｃの温度で保持した後乾燥
、焼成する方法が示されているが、この方法によっても
得られる酸化イツトリウムは立方体に近い形状である。

しかも効果を確実にするだけの時間保持を行うと、粒度
分布は広いままで粒度が大きい法にシフトするので、微
細な酸化イ・ノトリウムを得るには粉砕、分級が必要と
なる。

［発明の目的］ 本発明者らは、前記要求に応えるべく鋭意研究を重ねた
結果、希土類イオンと蓚酸イオンとの反応から生成蓚酸
着生の取得迄の操作を特定の条件で行うときは、非凝集
性の球状蓚酸着生を得ることができ、これを焼成すれば
その体積は縮小するが、非凝集性で球状の性質を保った
ままの結晶質希土類酸化物粒子を得ることができること
を知得して本発明を完成した。

すなわち本発明は、工業的価値の大きい球状希土類酸化
物を提供することを目的とするものであり、その要旨と
することころは、平均粒径が１１００ｐ以下の非凝集性
球状結晶質希土類酸化物、および希土類イオンと蓚酸イ
オンとを反応させて得た蓚酸希土粒子を焼成して希土類
酸化物を製造する方法において、上記反応から蓚酸希土
粒子の取得迄の間、温度を２０°Ｃ以下に保って球状の
蓚酸希土粒子を得、これを焼成することを特徴とする球
状結晶質希土類酸化物の製造法である。

［発明の横取］ 本発明において希土類とは、イツトリウム及び原子番号
が５７〜７１のランタノイドをいう。

非凝集とは、個々の粒子が独立して存在しており、実質
的に凝集部分がないことを意味する。

本発明における球状とは、真球および短径に対する長径
の比が１．５以下の略々球形の粒子を意味する。本発明
の希土類酸化物は全てのものが球状であることが望まし
いが、工業的な製造において厳密に球状粒子のみを製造
することは困難であり、全ての粒子が球状であるものの
みに限られるものではなく、流動性と嵩密度を損なわな
い範囲で異なる形状の希土類酸化物粒子が混在すること
は許される。

平均粒径は体積基準で表したもので（Ｄｓｏ　）、１０
０νｍ以下のものが容易に生成され得るが工業的用途に
は、通常０．５〜５０１ｍ、特に５〜２０１ｍ程度のも
のが好まれる。平均粒径があまりに小さいものは取り扱
いが困難となり、流動性も悪くなる。逆にあまりにも大
きいものは工業的な製造が困難となる。

本発明の球状希土類酸化物は、粒径とその形状によって
極めて流動性がよく、傾斜法による安息角５０度以下で
従来品の５０〜７０度に比して小さい。

また、嵩密度も不定形の希土類酸化物に比して５０％以
上大きい。

このような球状希土類酸化物を製造するには、例えば、
希土類イオンと蓚酸イオンとを、２０°Ｃ以下の温度で
反応させ、引続き生成蓚酸希土粒子の取得迄の量温度を
２０６Ｃ以下に保って球状の蓚酸希土粒子を得、これを
焼成する方法があげられる。

希土類イオンとしては、通常、希土類元素の塩化物、硝
酸塩、硫酸塩等のような水には可溶性の希土類化合物の
水溶液があげられ、希土類元素の種類は１種であっても
２種以上であってもよい。希土類化合物の濃度は特に限
定的でないが、濃度があまり低いと処理液量が増加する
為工業的には不利となるので、通常、０．０５ｍｏｌ　
／　ｅ以上、好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ　／ぞの
範囲から選ぶのがよい。

蓚酸イオンとしては、蓚酸、または蓚酸アンモニウム、
蓚酸ナトリウム、蓚酸カリウム等のような蓚酸塩の水溶
液があげられる。これら蓚酸イオンの使用量は、通常、
希土類総量に対してモル比で１．５〜３．０の範囲から
選ぶのがよい。但しモル比で１．０以下（場合によって
は０．５以下）の範囲から選ぶことにより特に小粒径（
サブ、程度）の粒子を得ることができる。

反応を行うには、先ず希土類化合物の水溶液を調製し、
液温を該水溶液の凝固点以上２０°Ｃ以下に保った状態
で、これに蓚酸または蓚酸塩の水溶液を加えるのがよい
。この際の温度は特に重要であり、低温はど球形度の良
いものが得られる傾向があるので、好ましくは該水溶液
の凝固点以上で１０°Ｃ以下の範囲とするのがよい。

蓚酸または蓚酸塩の水溶液を希土類化合物の水溶液に供
給する速度は、得られる蓚酸表土の粒径に影響を与える
ので、通常、全量の添加時間が１〜１２０分、好ましく
は２〜６０分の範囲から選ぶのがよい。添加時間は長く
なる栓球状蓚酸着生の平均粒子径が大きくなる傾向があ
るが、１２０分をこえると球形の結晶が得られにくくな
る傾向がある。逆に添加時間が極端に短い場合には粒子
が微細となり球状粒子になりにくい。

反応の際の攪拌の強度については、生成する蓚酸表土の
平均粒径および粒度分布に関係があり、攪拌強度を犬に
する程平均粒径が小さく、粒度分布がシャープになる傾
向がある。

この希土類イオンと蓚酸イオンとの反応では、−回の操
作で得られる蓚酸表土の平均粒径は最大５０μｍが限度
であるが、これより大きい平均粒径の球状粒子を望む場
合には、既に得られた球状蓚酸着生を種晶として添加し
て同様の反応を繰り返せばよい。かくすることにより、
２００μｍをこえる球状蓚酸着生を得ることが可能であ
るが、粒径が大きくなるに従って攪拌翼との衝突等によ
る球状蓚酸着生の破損の割合が増加するので、球状蓚酸
着生の平均粒径は２００ｐｍ以下、好ましくは１〜１０
０いｍとなるようにするのがよい。

生成した球状蓚酸着生は、母液から分離し洗浄、脱水す
る。分離は濾過、傾斜、遠心分離等が採用できる。洗浄
は通常蓚酸希土量の数倍の水を用いる分散洗浄で十分で
ある。脱水はメタノール、エタノール等のアルコール類
やアセトン等の脱水溶媒を用いて蓚酸表土の付着水を置
換除去する。

この球状蓚酸着生の分離、洗浄および脱水の操作も全操
作を通じて２０°Ｃ以下、好ましくは液体の凝固点以上
で１０°Ｃ以下で行うことが肝要である。

球状蓚酸着生は付着水のある状態では温度が高いと結晶
形が変わる等不安定である為、付着水を実質的に除去す
るまでは低い温度に保つ必要がある。

脱水をした球状蓚酸着生は高温下においても安定である
ので、任意に乾燥や焼成を行うことができる。

球状希土類酸化物を得る為の焼成は、球状蓚酸着生の分
解温度以上に加熱すればよいが、昇温速度が太き過ぎる
と球状粒子が割れることがあるので、昇温速度は３００
°Ｃ／Ｈｒ以下であることが望ましい。焼成温度は希土
類元素の種類によって多少相違はあるが、通常、６５０
〜１２００℃１好ましくは７００〜１１００°Ｃであり
、焼成時間は３０分〜２時間で十分である。

この方法によるときは、高純度で嵩密度が大きく非凝集
性の球状希土類酸化物をうろことができ、球状希土類酸
化物の平均粒径および粒度分布を広い範囲で制御できる
。なお、平均粒径は原料蓚酸着生の約１／２となるが、
粒子形状および粒度分布は保存される。

［実施例］ 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例１゜ 濃度０．１５ｍｏｌ　／　ｅの硝酸イツトリウム水溶液
（ＰＨ＝　０．５．凝固点−２，５°Ｃ）１ｅを４枚の
邪魔板と冷却ジャケットを設けた容量１．５ｅのガラス
製セパラブルフラスコに仕込み、強撹拌下６００ｒ、ｐ
、ｍ　（４板パドル翼）液温を５°Ｃに保持した。

濃度０．８ｍｏｌ　／　ｌの蓚酸水溶液０，４ｅを定量
性ポンプを用いて該水溶液中に８分かかって供給した。

蓚酸供給終了時より３０分経過した時点で蓚酸イツトリ
ウムスラリーをヌッチェにより減圧濾過した。

引き続き、予め１０°Ｃ以下に冷却したメタノール（試
薬特級品）１（により蓚酸イツトリウムケーキに付着し
た水分を除去後室温で風乾した。

次に、この蓚酸イツトリウム粉末をアルミするつぼに入
れ、２００℃／　Ｈｒの速度で昇温し、９００℃でＩＨ
ｒ焼威焼成結果、平均粒径７．４ｐｍの球形の非凝集性
酸化イツトリウム粉末を得た。（第１図参照）その粒度
分布は第４図に示す如く、３．５．〜工１．５μと極め
てシャープなものであった。

この酸化イツトリウム粉末の粉体物性として安息角と嵩
密度を測定した所、安息角（傾斜法）は３８゜であり、
嵩密度は１．６５ｇ／ｃｃであった。

実施例２゜ 濃度０．１４４ｍｏｌ　／　ｅの硝酸イツトリウムと硝
酸ユウロピウムの混合水溶液（ｐＨ：０．４．凝固点−
３°Ｃ２Ｅｕ　／　Ｙ　＝　０．０２６原子比）を用い
ることと、液温を０°Ｃに保持する以外は実施例１と同
様にして行って球状の蓚酸着生粉末を得た。（平均粒径
１３．２　ｐｍ）次に、この蓚酸イツトリウム粉末を１
０００℃で２時間焼成した結果、平均粒径６．５μｍの
球形酸化イツトリウム（ユウロピウム含有）粉末を得た
。（第２図参照） この粉末の傾斜法による安息角は４４°であり、嵩密度
は２．０５ｇ　／　ｃｃであった。

比較例１゜ 実施例１で蓚酸塩化反応を常温（２５°Ｃ）で行なう以
外は実施例１通りに行なって酸化イツトリウム粉末を得
た。

得られた粉末の形状をＳＥＭにより観察した結果を第３
図に示した。このものは明らかに岩石を破砕した様な不
定形で鋭角部分を有する１〜１０μの粉末で、平均粒径
は３．４νであった。

尚、安息角（傾斜法）は、５８度であり、嵩密度は０．
９３ｇ　／　ｃｃであった。

［発明の効果］ 本発明の球状希土類酸化物は、高純度で嵩密度が大きく
流動性がよいので、電子材料やセラミック用として好適
であり、また、希土類の硫化物やハロゲン化物等の原料
としてもすぐれているので、工業的価値は極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１．２．３図は、それぞれ実施例１，２及び比較例１
の方法で製造した酸化イツトリウムの粒子構造の走査型
電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。 第４図は、本発明実施例１及び比較例の方法で製造した
酸化イツトリウムの粒度分布の比較を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径が１００μｍ以下の非凝集性球状結晶質
   希土類酸化物。
2. （２）希土類イオンと蓚酸イオンとを反応させて得た蓚
   酸希土粒子を焼成して希土類酸化物を製造する方法にお
   いて、上記反応開始から蓚酸希土粒子の取得迄の間、温
   度を２０℃以下に保って球状の蓚酸希土粒子を得、これ
   を焼成することを特徴とする球状結晶質類希土類酸化物
   の製造法。