JPH0455367A

JPH0455367A - 軽希土類酸化物焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH0455367A
Application number: JP16184190A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Iyama; 井山　秀一; Masami Uzawa; 正美鵜澤; Yasuhisa Mihara; 康央三原
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Onoda Cement Co Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
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］本発明は高い焼結密度を有する軽希土類酸化物焼結体の
製造方法に関する。

［従来の技術］近年、電子・光材料、半導体材料、磁性材料、超伝導材
料、ニューセラミックス材料等新素材・材料の開発が世
界的規模で盛んに行なわれている。

このような新材料の開発にあたっては、材料の本質的な
物性評価が極めて重要であり、材料の分析技術の高精度
化が叫ばれている。

一方、このような分析技術の高精度化とあいまって材料
の高純度化への要求も益々高まってきている。しかしな
がら、高純度の材料はなかなか得られないのが現状であ
る。その原因の一つに材料合成の際に用いるルツボ等の
容器の構成元素が、材料に混入してしまう、いわゆるコ
ンタミネーションが生じることが挙げられる。これを解
決するため、材料の構成元素の中から選択された元素で
作られた容器を用いることが多くなってきた。

こうした状況は、エレクトロニクスやガラスの分野にお
いても生じている。

かかる目的で使用されている容器には希土類酸化物製、
例えばイツトリウム等の重希土類元素の酸化物製の容器
がある。また、最近になって、ランタン、セリウム、プ
ラセオジム、ネオジム等の軽希土類元素の酸化物製の容
器を作るという要望もでてきた。

これらの容器を鋳込み成形法で製造する場合、乾燥工程
の容易さから原料スラリーの調製溶媒としては水系のも
のが多用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、軽希土類酸化物は、水分と反応して水酸
化物をつくりやすいという他の希土類酸化物にはない性
質を有している。そのため、原料スラリー調製中に水分
と反応して水酸化物となって、その結果混合中に重合し
てゲル化してしまうため、分散性の高い均質な原料スラ
リーを作成することは困難であった。

この様に分散性が低く不均一な原料スラリーを用いると
、鋳込み成形後の成形体密度が低くなり、その結果焼結
密度が低くなる欠点を有している。

［課題を解決するための手段］そこで、本発明者等は前記の課題を解決すべく種々研究
を行なった結果、軽希土類元素の化合物の粉体をｐＨが
０〜５の酸性水溶液中で混合すれば、軽希土類化合物が
水和して水酸化物となってもこれらが重合しなくなるた
め、分散性の高い均質な原料スラリーを調製することが
でき、該原料スラリーを用いれば、高い焼結密度を有す
る軽希土類酸化物焼結体が得られることを見出し、本発
明を完成した。

すなわち、本発明は、ランタン、セリウム、プラセオジ
ム及びネオジムよりなる群から選択された軽希土類元素
の化合物の粉体をｐＨが０〜５の酸性水溶液中で混合し
て原料スラリーとなし、次いで該原料スラリーを鋳込み
成形法にて焼結せしめることを特徴とする軽希土類酸化
物焼結体（以下、本発明焼結体という）の製造方法を提
供するものである。

以下、本発明方法を詳細に説明する。

原料として用いられるランタン、セリウム、プラセオジ
ム及びネオジムよりなる群から選択された軽希土類元素
の化合物としては、例えばこれらの軽希土類元素の酸化
物；塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩；ク
エン塩等の有機酸塩；水酸化物；アルコキシドなどを挙
げることができ、これら化合物の１種を用いても良く、
また２種以上を混合して用いても良い。また、これらに
焼結補助剤としてアルカリ金属化合物及び／又はアルカ
リ土類金属化合物を添加すれば、焼結性及び耐水性が向
上することがある。この焼結補助剤の例としては、アル
カリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物；塩酸塩、硫酸
塩、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩；クエン塩等の有機酸
塩；水酸化物；アルコキシドなどを挙げることができ、
これら化合物の１種を用いても良く、また２種以上を混
合して用いても良い。ここで、アルコキシドは、原料を
混合する際、優れた混合性を有するが、反面高価である
ため使用目的にあわせて選択すべきである。なお、本発
明において使用する原料は、焼結体の用途にもよるが通
常の純度、すなわち９５〜９９％程度で十分である。

鋳込み成形するための、原料スラリー調製用の酸性水溶
液としては、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸や、クエン酸
、酢酸等の有機酸をイオン交換水に適量溶解したものを
用いることができる。この酸性水溶液のｐＨは０〜５で
あり、特に１〜４の範囲であることが好ましい。また、
酸性水溶液のｐＨを厳密に調整したい場合にはアンモニ
ア水溶液を併用することができる。他のアルカリ、例え
ば水酸化ナトリウム等をｐＨ調整に用いる場合、焼結し
た際に焼結体中にアルカリ金属元素が残留して、焼結体
の密度が低下し、その結果焼結体の特性が劣化すること
があるので、注意を要する。

この酸性水溶液を用いて原料の軽希土類元素の化合物の
粉体（以下、原料粉体という）を混合することにより原
料スラリーを調製する。ここで、混合方法としては、例
えば混合用ポットにアルミナ等のセラミックス製ボール
、原料粉体及びｐＨを０〜５に調整した酸性水溶液を入
れ、原料粉体を解砕しながら混合してスラリーを作成す
る方法が挙げられる。原料スラリー中の軽希土類元素の
化合物の濃度は原料粉体の種類や粒度によっても異なる
が、通常４０〜８０重量％の範囲とすることが、鋳込み
工程での作業がしやすいため好ましい。

かくして調製された原料スラリーは分散性が高く、均質
であり、この原料スラリーを鋳型に流し込んで成形し、
乾燥後常法に従い焼結させれば、本発明焼結体が得られ
る。

ここで焼結に要する温度は９００〜１９００℃、特に１
２００〜１７００℃の範囲が好ましい。９００℃未満の
場合は、焼結が十分でないため緻密な焼結体が得られず
、また１９００℃を超える場合は、焼結体が溶融するこ
とがあるので好ましくない。また、焼結にあたって、−
度低温（５００〜９００℃）で仮焼した後に焼結を行な
うと、得られる焼結体の密度が向上することがある。

かくして得られる本発明焼結体は、高い焼結密度を有す
るため、焼結に際してルツボの形状に成形した後に焼結
せしめれば、かかる性質を具備したルツボが得られる。

このルツボは、少なくとも試料との接触面が本発明焼結
体で構成されていればよい。従って、他の組成からなる
ルツボ型の構造体に溶射法によって本発明焼結体からな
る溶射層を形成せしめることによってもルツボを製造す
ることができる。ここで、他の組成からなる構造体の材
料としては、丁ａ、　Ｍｏ５Ｗ、　Ｎｂ、　Ｈｆ等の高
融点金属や炭素、炭化珪素等の耐熱性材料が使用できる
。良質の溶射層を得るための各パラメーターは、使用ガ
スＨ，／８２、電圧２０〜６０Ｖ、電流６００〜１００
ＯＡ、原料送り量２０〜６０ｇ／分とするのが好ましい
。

［発明の効果］本発明製造方法によれば、高い焼結密度を有する軽希土
類酸化物焼結体が得られる。そして、本発明焼結体をル
ツボとして用いれば、コンタミネーションのない良質の
新規素材・材料が製造できる。

［実施例］以下、実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。

実施例１原料粉体として純度９９％の水酸化ランタン及び炭酸ス
トロンチウムを、その組成がＬａ、０．９０重量％に対
しＳｒＯが１０重量％になるように秤量し、該原料粉体
１５０ｇをポリエチレン製のポットミルにアルミナボー
ル５００ｇ、ｐＨ３の２重量％クエン酸水溶液１５０ｇ
及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）　１ｇと共に入れ
、２４時間混合して原料スラリーを調製した。この原料
スラリーの粘度とｐＨの経時変化を図１に示す。また、
原料スラリーは重合現象が全く生じておらず、均一に分
散していることをつぶゲージで確認した。

次に、該原料スラリーを石膏鋳型に流し込み成形後、取
り出し、１５００℃で２０時間かけて焼結させた。得ら
れた焼結体の焼結密度は理論密度の９９％以上であった
。

実施例２原料粉体として純度９９％の水酸化ネオジムを使用し、
酸性水溶液としてｐＨ４の５重量％酢酸アンモニウム水
溶液を使用した以外は、実施例１と同様の方法で原料ス
ラリーを調製し、焼結体を得た。

得られた焼結体の焼結密度は理論密度の９８％であった
。

実施例３原料粉体として純度９９％の酸化プラセオジムを使用し
、酸性水溶液としてｐＨ２、５の１０重量％酢酸アンモ
ニウム水溶液を使用した以外は、実施例１と同様の方法
で原料スラリーを調製し、焼結体を得た。得られた焼結
体の焼結密度は理論密度の９９％であった。

比較例１原料粉体として純度９９％の酸化プラセオジムを使用し
、酸性水溶液としてｐ）１５．５の希塩酸水溶液を使用
した以外は、実施例１と同様の方法で原料スラリーを調
製したところゲル化し、鋳型に流し込むことができなか
った。この原料スラリーの粘度とｐ）Ｉの経時変化を図
２に示す。

比較例２原料粉体として純度９９％の酸化ランタンを使用し、酸
性水溶液のかわりにｐＨ７のイオン交換水を使用した以
外は、実施例１と同様の方法で原料スラリーを調製した
ところゲル化し、鋳型に流し込むことができなかった。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１における原料スラリーの粘度とｐＨの経
時変化を示す図面であり、図２は比較例１における原料
スラリーの粘度とｐＨの経時変化を示す図面である。図経時時間（時間）図経時時間（時間）

Claims

【特許請求の範囲】

１．　ランタン、セリウム、プラセオジム及びネオジム
よりなる群から選択された軽希土類元素の化合物の粉体
をｐＨが０〜５の酸性水溶液中で混合して原料スラリー
となし、次いで該原料スラリーを鋳込み成形法にて焼結
せしめることを特徴とする軽希土類酸化物焼結体の製造
方法。