JPH0455314A

JPH0455314A - α―アルミナ粉末の製造法

Info

Publication number: JPH0455314A
Application number: JP2161342A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yokoyama; 明典横山; Tsutomu Katsumata; 勉勝又; Mamoru Watanabe; 守渡辺
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-24

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、α−アルミナの製造法、特に工程が簡単で、
しかも低温でα−アルミナが得られる製造法である。ま
た、本発明のα−アルミナ粉末は、機械部品、電子回路
基板、触媒担体、センサー、吸着剤用の成型体材料、加
熱処理成型体として有用である。

（従来の技術〕従来、アルミニウム酸化物粉体の製法としては、バイヤ
ー法により製造されたアルミナを粉砕する方法、アルミ
ニウム化合物から共沈法で得られた水酸化アルミニウム
を強熱後粉砕する方法、揮発性を有する特殊なアルミニ
ウム化合物から気相で合成するＣＶＯ法（反応気相析出
法）等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来ツバイヤー法、水酸化アルミニウム強熱法などのア
ルミニウム酸化物の製造法は、有害な不純物の除去が厄
介であり、又微粉砕の工程が複雑である。また、α−ア
ルミナ化するために、１．１００°Ｃ以上の高温度で焼
成する必要があり、コスト的に高くつき、またコントロ
ールが困難である。

〔課題を解決するための手段）本発明者らは、鋭意検討した結果、Ａ１１−Ｘ−Ｖ＋−
ｙｔＢｉｘ　Ｍ＋ｙ＋Ｌ３ｊｔ　（ただし、０．０００
１　≦ｘ　≦０．１０．　ＬはＳｉ、　Ｐ、　Ｂ、　Ｓ
ｂ、　Ｓｅ、　Ｔｅｔ　Ｓｎ、　Ｚｎ、　Ｉｎ、　Ｃｒ
＋　Ｎｂｔ　Ｓｏ、　Ｙ、　Ｓｒ、　Ｂａ、Ｃａ。

Ｎａ、　Ｌｔ　＋　Ｍｇ＋　Ｍｎ、　ｗ、　ＴＺ　＋　
Ｚｒ、　Ｈｆ　＋　Ｂｅ及び希土類金属より選ばれた１
種以上、ｈ２はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、
Ｃｕ、Ｐｂより選ばれた１種以上、０≦ｙ１≦０．１　
、Ｏ≦ｙ２≦０．０１、Ｘ　＋３’＋＋Ｖｚは原子比）
の組成よりなる融液を急冷凝固し、ついで酸化処理する
ことにより、上記問題のないα−アルミナ粉末が得られ
ることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、＾１＋−Ｘ−ｙ＋−Ｖｚ　Ｂｉｘ　Ｍ
＋）’＋Ｍｚ３Ｔｘ（ただし、０．０００１≦ｘ≦０．
１０、ｈ、はＳｉ、Ｐ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｅ。

Ｔｅ、　Ｓｎ＋Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ。

１＋ｌ、７ｉ、Ｚｒ、Ｉｌｆ、Ｂｅ及び希土類金属より
選ばれた１種以上、Ｍ２はＦｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｒ
ｈ、　Ｒｕ、　Ｒｅ、　Ｃｕ、　Ｐｂより選ばれた１種
以上、０≦ｙｌ≦０．１　、Ｏ≦ｙ！≦０．０１、Ｘ＋
）’Ｉｎｙ１、ｙ２は原子比）の組成よりなる融液を急
冷凝固し、ついで６００〜１．１００°Ｃで酸化処理す
ることを特徴とするα−アルミナ粉末の製造法である。

本発明において、急冷凝固の急冷速度は、１０’℃／秒
以上が好ましく、さらに１０４°Ｃ／秒以上が好ましい
、象、冷凝固する方法としてはガスアトマイズ法、高圧
水アトマイズ法及び回転体に衝突さ廿て急冷させる方法
、回転電極法及びガスアトマイズ法と回転体に衝突させ
る方法の両者を組み合わせた方法等がある。

ガスアトマイズ法は、微量の金属ビスマスまたは、微量
の金属ビスマスに鵬及びＭ２を添加した金属アルミニウ
ムの混合融液（以下、本発明に用いる融液と呼ぶ）をノ
・「ズから噴出し、高速のガス流によりアトマイズ化し
て微粒子化し、急冷凝固する方法である。低温かつ高速
のガス流は、高圧ガスを断熱膨張させる方法、又は液化
ガスを噴射させる方法等により得ることができる。

ガスアトマイズ法に用いられるガスとしては、アルゴン
、ヘリウム、窒素等の本発明の融液と反応しないか、も
しくは反応性の低いガスが好ましいが、少量の酸素、水
分が含まれていても構わない。

高圧水アトマイズ法は、ノズルから噴出させた融液に向
かって高圧の水を衝突させアトマイズ化し、急冷凝固す
る方法である。

回転体に衝突させて急冷させる方法は、本発明に用いる
融液をスリット上のノズルから流出セしめ、低温表面を
有する回転体上に供給させて急冷凝固させ、リボン状薄
片を得る方法である。この方法において使用する回転体
としては、好ましくは熱伝導性のよい金属等で作られる
ドラム、ロール、円盤等の形状を有する回転体が使用で
きる。

回転体の回転速度は本発明の融液の衝突位置で１００〜
１００，０００ｍ／ｓｉｎが好ましく　、２００〜１０
，０００ｍ／ｓｉｎがさらに好ましい、また、回転体の
表面温度は２００°Ｃ以下が好ましく、１００°Ｃ以下
がさらに好ましい。

ガスアトマイズ法と回転体に衝突させて急冷させる方法
の両者を組み合わせた方法は、本発明に用いる融液をノ
ズルより噴出し、高速のガス流によりアトマイズ化して
、該アトマイズ化された液滴を直ちに低温表面を有する
回転体に衝突させ急冷する方法である。

急冷凝固した本発明のアルミニウム系合金は酸素含有ガ
スと接触させることによって容易に酸化が進む、一般に
アルミニウムは酸素によって表面に強固な酸化皮膜が形
成されるため内部まで酸化が進まないが驚くべきことに
微量のビスマスを含む本発明のアルミニウム合金は、低
温においてさえ内部までアルミニウムの酸化が進み実質
的に無定形のアルミニウム系酸化物となる。

酸化に用いる酸素含有ガスとしては空気、酸素あまいは
酸素とアルゴンや窒素等の不活性ガスとの混合ガスがあ
る。酸素含有ガスの酸素濃度には、特に制限はないが、
簡便性からは空気が好ましい。

酸素含有ガスと接触させる温度は常温でよいが、必要に
応じて加熱して酸化を促進させることも、冷却して酸化
を緩やかに進行させることも可能である。また、少量の
水分を含む酸素含有ガスを用いると粉体化の速度を促進
させることもできる。

本発明に用いる融液を急冷凝固する方法により、−次的
にリボン状、破砕片状、粉末等の凝固物が得られるが、
ついで単に酸化するだけで、機械的粉砕なしでもリボン
状、破砕片状等の凝固物は粉体化するが、必要に応じて
ボールミルなどによりさらに微粉化したり、粉体化に要
する時間を早めることもできる。

本発明に用いるＡＩ、ｘ−ｙ、−ｙｚ　Ｂｉｘ　Ｍｌｙ
ｌＭｚｙｚにおいてＸの値が０．００１以上では酸化に
より容易に粉体化が進むが、Ｘの値が０．００２以上に
おいては常温で空気中に放置するのみで大きな表面積を
有する平均粒径１００　ミクロン以下の粉体となる。

さらに、本発明のα−アルミナを製造する場合、前記、
粉末化した無定形アルミニウム酸化物粉体を６００〜１
．１００℃で含酸素雰囲気中で結晶化して作製されるが
、１．１００°Ｃ以上の温度では、α−アルミナ化はす
るが、コスト的に高くなり、またコントロールがし難い
。好ましくは、空気中では７００〜１．０００″Ｃ１さ
らに好ましくは、８００〜１，０００″Ｃである。酸化
処理は、含酸素雰囲気中で行なうのが好ましく、α−ア
ルミナ化させる場合、酸素濃度が高ければ、α−アルミ
ナ化速度を促進させることができる０例えば空気中で行
なう場合は、９５０°Ｃで２〜３時間酸化加熱処理する
ことでα−アルミナが作製できる。この時、特性に影響
を与えない程度であれば、多少の還元性ガス、不活性ガ
スが混入していても構わない。

本発明のα−アルミナ物体の平均粒径は、通常１００個
の粒子の粒径を走査型電子顕微鏡を用いて測定し、その
値から求めた平均値によって示される。本発明で製造さ
れるα−アルミナ成型体用粉末の平均粒径は１００　ミ
クロン以下が好ましい、さらに好ましくは０．１ないし
３０ミクロンである。

本発明のα−アルミナ粉体から成型体を成型する方法と
しては、加圧成型法、鋳込み成型法、ドクターブレード
法、押しだし成型法、射出成型法等がある。成型の際、
樹脂等の公知のバインダーは加えなくてよいが、必要に
応じて加えてもよい。

本発明の製造法で得られたα−アルミナ粉体は、かかる
組成の融液を急冷凝固し、さらに、必要であれば、室温
で酸化物粉体とした後に、６００〜１．１００℃で酸化
加熱処理して得られるが、特別な粉砕工程や、水酸化ア
ルミニウムを経てα−アルミナを製造する方法でないた
め、アルカリイオン等の不純物を含まず、低温でα−ア
ルミナ化できる製造法であり、得られた粉末は、機関部
品、電子部品、触媒等の原料、成型体として有用である
。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１金属アルミニウム粉〔高純度化学■製、純度９９．９％
以上）　１７．６ｇと金属ビスマス（高純度化学＠）製
、純度９９．９％以上）　０．４８ｇをアーク炉中で溶
解混合したのちノズル付き石英管（ノズル１０．５ｍｍ
Φ）に充填し、高周波誘導加熱により融解し、アルゴン
雰囲気中を３．ＯＯＯｒｐｍで回転する常温の金属ロー
ル（銅製、直径２００　ｍ、巾１０１０１１ＩＩへ差圧
０．２　ｋｇ／ｄで噴出した。得られたリボン状薄片を
大気中に常温で放置したところ、３時間後に粉化した。

さらに、８５０　’Ｃ１２時間空気中で酸化してα−ア
ルミナを製造した。得られた粉末の各組成は、ケイ光Ｘ
線を用いて５０にν、４０ｍＡの条件で測定して求めた
。得られた粉末の組成化は、Ａｌｏ、＊ｑｉｓ　Ｂｉ。

、。。ｓｈ　ｏ　１．３゜（原子比）であった、Ｘ線回
折の結果、第１図に示す如くα−アルミナビークが確認
できた。

実施例２金属アルミニウム粉１７．６ｇと金属ビスマス粉０．２
７．を実施例１と同様にして、混合、急冷凝固した。得
られたリボン状の凝固物を大気Φに一夜放置し、粉末化
した。粉末をさらに空気中、９５０°Ｃ１３時間酸化し
てα−アルミナ化した。得られた粉末の平均粒径は１０
μ閤、組成は、ケイ光Ｘ＆’ｉ測定より旧ｏ、ｑｑａ　
Ｂｉｏ、ｏｏｇ　０１．ｓ　（原子比）であった。Ｘ線
回折の結果、第２図に示す如くα−アルミナの結晶ピー
クが確認できた。

実施例３金属アルミニウム２２０ｇと金属ビスマス６ｇを混合し
、石英るつぼ（ノズル付き）にいれ、窒素雰囲気中で高
周波誘導加熱を用いて１，１００’Ｃまで溶解した。こ
の融液を窒素大気圧下でノズルより１０秒間で噴出した
。同時にボンベ入り窒素ガス（ボンベ圧１５０気圧）　
１．７ＮＴＰボを噴出する融液に向がって周囲のノズル
より噴出した。得られた粉体を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、球状（平均粒径３５ミクロン）であった。

得られた球状粉末を、空気中で１昼夜放置したところ、
平均１Ｏｕｌ＋の無定形の酸化アルミニウムに変化した
。この粉末を、９５０″Ｃｌ２ｈｒ空気中で酸化したと
ころ、第３図に示す如くα−アルミナに変化していた。

また、ケイ光Ｘ線測定の結果、Ａｌｏ、＊＊ｈｓ　Ｂｉ
ａ、＊ｏ１ｓ　ｌＬ、ｓであった・比較例１実施例１で得られた象、冷凝固リボンを室温で１昼夜放
置し、１２μ−の無定形アルミ酸化物を得た。

得られた無定形型酸化物粉体を５００°Ｃ，ｔＯ時間空
気中で酸化処理した。Ｘ線回折の結果、第４図に示す如
くα−アルミナの結晶ピークは認められなかった。

比較例２市販のα−アルミナ粉（２〜３μｍ、純度９９．９％以
上）を空気中９００　’Ｃで焼成した。焼成後のＸ線回
折の結果、第５＠に示す如くα−アルミナは認められな
かった。

比較例３アルミニウム２２．９ｇ　、ビスマス３１．３５ｇを混
合し、実施例１と同様に、象、冷凝固し、リボンを作製
した。得られたリボンを室温で一昼夜放置したところ、
平均１５μｍの粉末が得られた。さらに、９００°Ｃで
空気中焼成したところ、第６図に示す如（Ｘ線回折の結
果α−アルミナは得られず、α−アルミナと酸化ビスマ
スの混合物が得られていることが判ツタ、ケイ光Ｘ線の
結果Ａｌｅ、　ａＳＢｉｏ、　＊ｓ　ｏｌ、４ｓであら
た。

〔発明の効果〕

本発明のα−アルミナ粉末の製造法は、工程が簡単で、
しかも低温でα−アルミナが得られる製造法である。ま
た、従来のアルミナ製造法でのアルカリイオン等の不純
物の問題が本発明のα−アルミナ製造法においては問題
とならず、電子回路基板等の純度が大きな問題になる分
野から、低価格で成型できる構造材、Ｉ械部品等の幅広
い分野に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で製造されたα−アルミナ粉末のＸ線
回折図、第２図は実施例２で製造されたα−アルミナ粉
末のＸ線回折図、第３図は実施例３で製造されたα−ア
ルミナ粉末のＸ線回折図、第４図は比較例１で製造され
たアルミナ粉末のＸ線回折図、第５図は比較例２で製造
されたアルミナ粉末のＸ線回折図、第６図は比較例３で
製造されたアルミナと酸化ビスマスの混合物のＸ線回折
図である。特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１）Ａｌ＿１＿−ｘ−ｙ＿１−ｙ＿２ＢｉｘＭ＿１ｙ＿
１Ｍ＿２ｙ＿２（ただし、０．０００１≦ｘ≦０．１０
、Ｍ＿１はＳｉ、Ｐ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｚ
ｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、
Ｎａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ
及び希土類金属より選ばれた１種以上、Ｍ＿２はＦｅ、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｐｂより選ばれ
た１種以上、０≦ｙ＿１≦０．１、０≦ｙ＿２≦０．０
１、ｘ、ｙ＿１、ｙ＿２は原子比）の組成よりなる融液
を急冷凝固し、ついで６００〜１，１００℃で酸化処理
することを特徴とするα−アルミナ粉末の製造法。