JPH05178620A - ジルコニア微小球形体 - Google Patents

ジルコニア微小球形体

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JPH05178620A
JPH05178620A JP3357576A JP35757691A JPH05178620A JP H05178620 A JPH05178620 A JP H05178620A JP 3357576 A JP3357576 A JP 3357576A JP 35757691 A JP35757691 A JP 35757691A JP H05178620 A JPH05178620 A JP H05178620A
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JP
Japan
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zirconia
powder
liquid
water
added
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Pending
Application number
JP3357576A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Nakamura
正義 中村
Teruaki Oki
照章 大木
Shiyougo Kodama
詔吾 児玉
Shuya Daimon
修也 大門
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Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • C01G25/02Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32Spheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として前記高速媒体撹拌ミルに使用される
媒体として特に適した極めて高い硬度と高い密度をもつ
ジルコニアの微小球体の提供。 【構成】 つぎの(i)〜(iii)の条件を満足するジ
ルコニア微小球形体。 (i) 平均球径 30〜40μm (ii) 真球度 1.04〜1.15 (iii)球径分布 平均球径0.036mmの標準偏差
0.004mm

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、微小球体に関する。とくに本発
明は、装置内に存在する微小球体(ビーズともいう)が
激しく運動することにより装置内に投入された原料を微
粉末化あるいは分散・混合する、いわゆる高速媒体撹拌
ミルにおいて使用するのに適した前記媒体、すなわち微
小球体に関する。また、本発明は微小な製品の高精度研
磨用の研磨材や微小製品の熱処理等におけるスペーサー
として使用される。
【0002】
【従来技術】最近、電子部品、半導体、情報通信機器等
の業界から、いわゆるサブミクロンオーダーの超微粉末
を求める声が高まっている。例えば全自動式カメラには
コンデンサが使われている。このコンデンサの誘電体に
はセラミックス粉体が一般に用いられ種類も多いが一例
を挙げればチタン酸バリウムを主体として、例えば全部
で8種類の金属酸化物が一定の割合で配合されて粉末状
になった原料を薄い板状に成型し焼成してできた焼結板
状のシートと電極を組み合わしてコンデンサにし、その
状態で、もしくはそれを重ね合わせたいわゆる積層コン
デンサとして用いられる。この原料である粉末粒子の平
均粒径はサブミクロンであり、且つ8種類の原料粉末が
均一に混合されていることが望ましい。このようなサブ
ミクロンの微粉末を製造するための一つの方法として高
速媒体撹拌ミルの使用があり、今日広く採用されている
が、現状の高速媒体撹拌ミルでは、得られる微粉末粒子
の平均粒径、粒径分布、及び撹拌中に発生する摩耗粉等
の混入による産物の純度低下の抑制はすでに限界にきて
いる。そこで、現状の高速媒体撹拌ミルの性能向上が強
く求められている。一方、微小な高精度金属部品などの
研磨には高硬度、高耐摩耗性の微小な研摩材が要求され
ている。また、精密機械の部品の熱処理などの間仕切
(スペーサー)としての要求もあるが、現状ではこれら
の要求に応えられる市販品はない。
【0003】
【目的】本発明の目的は、主として前記高速媒体撹拌ミ
ルに使用される媒体として特に適した極めて高い硬度と
高い密度をもつジルコニアの微小球体を提供する点にあ
る。本発明のもう1つの目的は、できるだけ球径が小さ
く、真球に近い球体であり、その球径分布もシャープな
ジルコニア微小球体を提供する点にある。
【0004】
【構成】本発明の第一は、つぎの(i)〜(iii)の条
件を満足するジルコニア微小球形体に関する。 (i) 平均球径:30〜40μm (ii) 真球度 :1.04〜1.15 (iii)球径分布:平均球径0.036mmの標準偏差
0.004mm 特に、前記条件として好ましいのは、 (i) 平均球径:30〜38μm、とくに30〜35
μm (ii) 真球度 :1.04〜1.08、とくに1.0
4〜1.06 (iii)球径分布:平均球径0.036mmの標準偏差
0.003mmである。なお、真球度はML/BDで表
わす。ML(MAXIMUM LENGTH、最大長)は、球体を平面上
に投影し、得られた円形像の周上の2点間の距離のうち
最大のものの長さ、BD(BREADTH DIAMETER 幅)は、M
Lと垂直な線のなかで周上の2点間の距離のうち最小の
ものの長さである。また、MLとBDの平均値、即ち
(ML+BD)/2を球径とした。本発明の第二は、ジ
ルコニア粉末を有機液体中に懸濁させ、これにジルコニ
ア粉末同志の合体を充分制御できるにたる量の脂肪族ア
ルコールまたは脂肪酸を添加し充分混合した後、架橋液
体としての水を添加し、請求項1記載の条件を満たす時
点まで造粒し、焼結することを特徴とする請求項1記載
のジルコニア微小球形体の製法に関する。本発明の第三
は、ジルコニア粉末を有機液体中に懸濁させ、これにジ
ルコニア粉末同志の合体を充分制御できるにたる量の脂
肪族アルコールまたは脂肪酸と架橋液体としての水より
なる水溶液を添加し、請求項1記載の条件を満たす時点
まで造粒し、焼結することを特徴とする請求項1記載の
ジルコニア微小球形体の製法に関する。前記有機液体と
しては、疎水性のものであれば、いずれも使用すること
ができ、例えば、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系
の炭化水素、クロロホルム、四塩化炭素などを挙げるこ
とができる。前記脂肪族アルコールは、有機液体に可溶
なものであれば、とくに制限はない。粉末同志の合体を
充分制御できるアルコール量は、有機液体に対し、通常
0.170〜0.900容量%(有機液体2800ml
当り5〜25mlである)であるが、炭素数の大きいア
ルコールほど使用量は少なくてよい。前記脂肪酸も有機
液体に可溶なものであれば、飽和、不飽和いずれのもの
でもよいが、炭素数12〜32のもの一般的であり、そ
の使用量は、アルコールのときよりやゝ少なめとするこ
とができる。架橋液体としての水の使用量は、有機液体
2800ml当り5.5〜7.5ml、好ましくは6.
0〜6.5mlである。
【0005】本発明のジルコニア微小球形体を製造する
方法としては、つぎの方法を例示することができる。す
なわち、図1、図2に示す製造装置において、撹拌槽1
内の撹拌翼6を回転させながら原料供給口3より造粒用
原料であるジルコニア粉末および懸濁媒体である有機液
体を供給する。ついで界面活性剤として脂肪族アルコー
ル、例えばエタノールを所定量添加し、所定時間撹拌回
転軸を所定回転数で回転させ、粉末と有機液体をよく混
合し、粉末の表面を有機液体になじませる。このような
処理を条件付与と称する。ジルコニアの造粒には一般に
架橋液体として水が用いられる。それはジルコニアと水
との親和性が高く、水とは付着しやすいからである。す
なわち、水のジルコニアに対する濡れ性が高いことによ
る。しかし、50μmあるいはそれ以下の微小球形体の
製造にあっては、濡れ性が高いと水と接触するジルコニ
ア粉末が優先的に造粒され、生成した造粒体は近傍の極
く小さな造粒体を吸着して急激に大きく成長する。一般
に造粒においては、小さな造粒体は大きな造粒体に吸着
されやすい。従って、ジルコニア粉末の表面を有機懸濁
媒体やアルコールによって、よくなじませておいて水と
の付着性を鈍化しておき、一様に、かつ均一に造粒が進
むようにすることが大切である。添加されたエタノール
の一部はジルコニア粉末の表面に吸着して架橋液体とし
て加えられる水とジルコニア粉末の直接の接触を防止し
ていると考えられるが、有機懸濁媒体中に存在するエタ
ノールはつぎの工程で加えられる架橋液体としての水に
よく溶けてアルコール水溶液として水の表面張力を低減
させジルコニア粉末と水との濡れ性を低減させる効果を
もっている。条件付与が終わった後、架橋液体供給口5
より所定量の水を架橋液体として造粒開始と同時に一括
して、あるいは少量づつ分割して供給する。このように
架橋液体の添加時に撹拌翼6が回転していることは重要
である。これにより、架橋液体の造粒槽すなわち撹拌槽
1内での分散をよくすることができる。また、前記装置
には撹拌槽の一部に透明管体7でバイパスをつくり、透
明管体中を造粒中の組成物が通過するような構造とし、
透明管体7を通して造粒体の成長過程を観察しつつ架橋
液体を供給できる。造粒を開始する前(すなわち、撹拌
翼6が停止しているとき)に、一度にたくさんの量の架
橋液体を供給すると、架橋液体と接触状態にあるジルコ
ニア粉末が凝集状態となり、撹拌開始によりこの凝集物
は破壊されるが、その破壊物の大きさは不均一であり、
その結果は、製品の粒径分布の拡大につながる。したが
って、成長過程をできるだけ一様にすることがシャープ
な粒径分布をうるためには重要なことである。従来方法
では、架橋液体供給口5が撹拌槽1に付設されていなか
ったため、原料供給口から原料粉末と一緒に供給されて
おり、結果として架橋液体と原料粉末の接触は撹拌翼6
が停止しているときにおこっていたため、前記凝集体の
生成は避けて通ることができなかった。なお、架橋液体
としては、原料粉末に親和性で、原料粉末の懸濁媒体に
は非親和性の液体、例えば水などが使用できる。条件付
与をおこなう場合にアルコールを使用しない時は、架橋
液体としての水にアルコールを溶解して得られるアルコ
ール水溶液を架橋液体として用いてもよい。アルコール
水溶液として用いる場合、アルコール:水の容積比は1
5:7ないし20:6で、この場合アルコールは99.
5%エタノールである。
【0006】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を説明するが、こ
れに限定されるものではない。 (イ)使用原料粉末:市販のジルコニア粉末(部分安定化
剤入り)の主たる性状はつぎのとおりであった。 比表面積 …7.4m2/g (測定法はBET法で、測定機はMICROMERIT
ICS社製220型) 真比重 …5.699 (測定法は液相置換法で、測定機はセイシン企業社製A
UTOTRUEDENCER MAT−5000) 平均粒子直径(50重量%)…0.47μm (測定法は沈降法で、測定機はMICROMERITI
CS社製SEDIGRAPH 5000D) 分析成分 …ZrO2 94.81(単位は重量
%) Y23 4.61 CaO 0.03 Na2O 0.02 焙焼ロス 0.24 (ロ)造粒機:内容積3000mlの円筒型撹拌槽1と撹
拌翼6から成っており、撹拌槽は横型である。撹拌翼は
モータ2で駆動されて回転し回転速度を変えることがで
きるようになっている。撹拌槽1の上部中央に架橋液体
供給口5が設けられており、その供給口5から注射針を
通じてマイクロシリンジで架橋液体の正確な量を撹拌翼
6を停止させることなく供給できるようになっている。
また撹拌槽1には透明管体7を付設し造粒物の大きさや
その成長過程を観察できるようにした。 (ハ)造粒物寸法の測定機:(株)ニレコ製のLUZEX
500による画像分解法によった。球体の試料数は1
ロット当り100個とし無作為に抽出し、それぞれの球
体についてMLとBDを測定しその平均値、即ち(ML
+BD)/2を球体の径とした。また、真球度はML/
BDで表わした。球径分布は抽出された100個の球体
の各々の径のバラツキを把握する目的で度数表を作成
し、標準偏差を求めて表わした。以上のほかに球径の最
大値及び最小値を併記した。
【0007】実施例1 ジルコニア微粉末の量: 80g 使用した懸濁媒体 : パラフイン系炭化水素 使用した懸濁媒体の量: 2800ml 架橋液体とその量 : 水 6.4ml 界面活性剤とその量 : エタノール(99.5%)
15ml 撹拌翼回転速度 : 2000rpm 造粒時間 : 175分 造粒法 懸濁媒体とジルコニアとの懸濁液にエタノール15ml
を入れた後、撹拌翼を回転させ10分間条件付与をおこ
なう。撹拌翼を回転させながら架橋液体としての水5m
lをマイクロシリンジを用いて注射針で供給し10分間
撹拌を行う。次に水1mlを同じ要領で注入添加し10
分間撹拌を続ける。さらに水0.4mlを同様にして添
加した後、撹拌を続け図2に示されるバイパスが透明に
なるのを確認して造粒を終結した。得られた造粒体を1
450℃で2時間焼成した焼結体の測定結果は次のとお
りであった。 平均粒径 37.6μm 真球度 1.06 密度 6.03g/cm3 球形分布 表1参照 (以下余白)
【表1】 球形体の最大、最小径及び標準偏差 単位:μm 球形体最大径 ………………… 49 球形体最小径 ………………… 27 球径標準偏差 ………………… 4.8
【0008】
【効果】本発明は、従来提供されてきたどのジルコニア
微小球形体よりも、その平均球径が小さく、その形状が
真球に近く、かつ球径分布がシャープであるという3条
件を兼ねそなえたジルコニア微小球体をはじめて提供す
るものである。ジルコニアは硬度、密度ともに高くまた
耐摩耗性にも富んでおり撹拌ミルの媒体としては秀れた
特徴をもっているが、本発明のような物性の微小球体は
今まで製造することができなかった。今回、このような
ジルコニア微小球体を得ることができるようになった。
本発明のジルコニア微小球形体を高速媒体撹拌ミルの媒
体として使用するときは、従来の媒体を用いたものに較
べて一層の微粉化及び分散・混合が可能であり、得られ
た微粉体の純度も媒体の摩耗による不純物の発生が極め
て少ないので、ミル処理前の原料粉体に比較してミル処
理後の産物粉体の純度の低下を極めて低いレベルで制御
できるというすぐれた結果を得ることができた。また、
本発明のジルコニア微小球形体は粒度分布が極めてシャ
ープであるから、これを前記媒体として使用すると、そ
のミルの製品である粉体の粒径がシャープになり、粉体
の品質が均質なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明微小球形体の製造に使用する造粒機の側
面図である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【符号の説明】
1 撹拌槽 2 高速電動機 3 原料供給口 4 排出口バルブ 5 架橋液体供給口 6 撹拌翼 7 透明管体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大門 修也 東京都大田区大森東1−36−6−319

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 つぎの(i)〜(iii)の条件を満足す
    るジルコニア微小球形体(以下ジルコニア微小球形体と
    呼ぶ)。 (i) 平均球径 30〜40μm (ii) 真球度 1.04〜1.15 (iii)球径分布 平均球径0.036mmの標準偏差
    0.004mm
  2. 【請求項2】 ジルコニア粉末を有機液体中に懸濁さ
    せ、これにジルコニア粉末同志の合体を充分制御できる
    にたる量の脂肪族アルコールまたは脂肪酸を添加し充分
    混合した後、架橋液体としての水を添加し、請求項1記
    載の条件を満たす時点まで造粒し、焼結することを特徴
    とする請求項1記載のジルコニア微小球形体の製法。
  3. 【請求項3】 ジルコニア粉末を有機液体中に懸濁さ
    せ、これにジルコニア粉末同志の合体を充分制御できる
    にたる量の脂肪族アルコールまたは脂肪酸と架橋液体と
    しての水よりなる水溶液を添加し、請求項1記載の条件
    を満たす時点まで造粒し、焼結することを特徴とする請
    求項1記載のジルコニア微小球形体の製法。
JP3357576A 1991-12-26 1991-12-26 ジルコニア微小球形体 Pending JPH05178620A (ja)

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Cited By (4)

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