JPH05269372A - セラミックス粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、セラミックスの前駆体であるような
材料あるいはそれらの混合物から、焼結および粉砕とい
う煩雑な工程を経ず直接セラミックス粉末を製造する方
法を提供し、さらに粉末を液状物として供給することに
より、容易に粉末を取扱える方法を提供することにあ
る。 【構成】セラミックスの前駆体であるような材料の前駆
体、例えば酸化マグネシウム、酸化アルミニウムあるい
は酸化マグネシウム鉄の前駆体材料の一つであるシュウ
酸マグネシウム、水酸化アルミニウムあるいはシュウ酸
マグネシウム鉄などを溶媒中に溶解および／または分散
させてプラズマ炎中に供給することにより、酸化マグネ
シウム、酸化アルミニウムあるいは酸化マグネシウム鉄
の粉末を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス粉末の製
造方法に関する。さらに詳しくは、前駆体を含有したス
ラリー状などの液状物をプラズマ炎中に原料供給ノズル
により供給することによって、機能性材料、構造材料用
などとして焼結性、結晶性、分散性、均一性、流動性な
どに優れた特性を有するセラミックス粉末を製造する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、セラミックス粉末は、固相法
あるいは共沈澱法などによって得られた前駆体であるよ
うな材料からバインダー混合、焼結および粉砕工程を経
由して製造する方法が知られている。しかしながら何れ
の製造方法も、セラミックス粉末を製造する前駆体であ
るような材料および原材料の焼結に際して多大なエネル
ギーを必要とし、また焼結物の粉砕時に不純物が混入す
る恐れや、物理的な力による構造的結晶歪が生起する可
能性など種々な問題点を有する。そのため粉砕工程を伴
わない方法、すなわち焼結による粒成長を抑制するため
の抑制剤の添加、あるいは粒成長が著しく進行する前の
状態である仮焼程度に焼結を留めておく方法なども試み
られている。前者の粒成長抑制剤を添加する方法は、添
加する抑制剤の種類によっては製品の特性に悪影響を及
ぼし、また予期せぬ不純物などが混入する恐れもあるた
めに、粒成長抑制剤の使用に際して、その種類および添
加方法が限定され、さらには製造する製品の設計も制限
される。さらに後者の仮焼程度に留める場合でも、その
原材料の焼結が不完全であるために、使用に際して再度
高温で焼結する必要があり、製品として成型を行なう場
合、焼結過程で原料の収縮などによりひび割れなどが発
生しやすく、特別の注意を必要とする。

【０００３】他方、焼結および粉砕工程を伴わないでセ
ラミックス粉末を得る水熱合成法およびゾル−ゲル法も
考案されている。しかしながら前者の水熱合成法による
セラミックス粉末の製造には、およそ数十気圧、２００
℃以上の反応条件を必要とする工程が含まれるため、実
験室レベルでの研究はかなり行なわれているが、工業化
する場合には製造装置が複雑になり、実用的ではない。
また後者のゾル−ゲル法によるセラミックス粉末の製造
方法は、近年電子材料の分野における微細加工技術の面
で、注目され研究が行なわれてはいるが、生成される粒
子の大きさが極めて小さく、二次凝集を起こし易いため
に取り扱いが複雑になる。さらに各構成元素をアルコキ
シドとする必要があるので、その製法が容易ではなく、
高価となるため実用的ではない。

【０００４】これらいずれの製造方法も、多工程でしか
も得られたセラミックス粉末は、分散性、流動性などに
劣るという欠点を有する。

【０００５】これらの欠点を解決するために、特開平３
−２０５３１６号公報に開示されているように熱プラズ
マ法により、ペロブスカイト型複合酸化物の前駆体であ
るような材料あるいはそれらの混合物から直接セラミッ
クス粉末の一種であるペロブスカイト型複合酸化物粉末
を製造する方法も考案されてはいる。しかしながら前駆
体材料を供給する際、流動性が良好な材料の場合には比
較的容易にプラズマ炎中に材料の供給を行なうことがで
き、粉体取扱い上の問題点は比較的少ないが、一般的に
Ｃ粒子に分類されるような流動性が劣る材料を取扱う場
合には、供給方法などに特別の工夫を必要とする場合が
多々発生する。

【０００６】他方、前駆体材料粉末を湿式法により合成
する場合には通常、洗浄乾燥工程を要する。この際、二
次凝集を起こしやすい粉末の場合には、乾燥条件の厳密
な制御が要求され、さらに条件によっては凝集防止剤の
添加なども必要とされる。このため乾燥工程を省力化す
るセラミックス製造法が待望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、従来の
セラミックス粉末製造における欠点、すなわち焼結およ
び粉砕に多大のエネルギーを必要とし、しかも多工程で
あり、かつ得られた粉末は分散性、流動性に劣るという
欠点を克服し、さらには粉体の取扱いを容易にするため
に鋭意検討した結果、公知の手法であるプラズマ法を使
用し、前駆体であるような材料、あるいはそれらの混合
物を溶媒中に溶解および／または分散させた液状物から
焼結および粉砕工程、さらには前駆体あるいはそれらの
混合物の乾燥工程を経由することなく、直接セラミック
ス粉末を製造できることを見出した。

【０００８】さらに特定のプラズマ条件、液状物中の正
味の原材料の濃度および分散粒子の粒度条件の時に、球
状のセラミックス粉末を製造できることを見出した。加
えて液状物中の正味の原材料の濃度および分散粒子の粒
度条件をさらに適切に選ぶことにより、セラミックスの
超微粒子が得られることも知った。

【０００９】本発明者等は、かかる知見に基づきさらに
重ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、Ａ元
素として、元素周期律表の第Ia族、第Ib族、第IIa 族、
第IIb 族、第IIIa族、第IIIb族、第IVa 族、第IVb 族、
第Va族、第Vb族、第VIa 族、第VIIa族、第VIII族の中か
ら選ばれる少なくとも１種類以上の元素を有する金属化
合物、あるいは構成元素のそれぞれの元素の金属化合物
の混合物を溶媒中に溶解および／または分散させた液状
物を、プラズマ炎中に原料供給ノズルを挿入することに
よって導入し、下記一般式（１）で表されるセラミック
ス粉末を製造する方法を提供するものである。 一般式（１） ＡＯ_X （ただし_X は０．５以上の
実数。）

【００１１】本発明において前述した原料供給ノズルと
は、液状物を供給する供給管、ガス供給管および冷却管
を合わせ持つ多重管構造を有する原料供給ノズルを指
し、適切に材質を選定することによってプラズマ炎中に
挿入しても融解することなく、液状物を導入することが
できるものをいう。材質としては鉄、銅、ステンレス、
真鍮、チタン合金などの金属あるいは合金が使用可能で
あるが、これらのみに限定されるものではない。もちろ
んこの原料供給ノズルを使用する場合、プラズマ炎中に
挿入せずに、プラズマ炎近傍に設置して本発明による液
状物を供給することによって、セラミックス粉末を製造
することも可能である。

【００１２】本発明において２種類以上の元素を含有す
る金属化合物、あるいは２種類以上の元素のそれぞれの
金属化合物の混合物を溶媒中に溶解および／または分散
させた液状物を、プラズマ炎中に供給した場合には、元
素の組み合わせおよび含有量比によっては、複合酸化物
粉末の製造も可能であり、例えばペロブスカイト型ある
いはスピネル型などの構造を有する粉末が製造できる。
ペロブスカイト型構造を有する例としては、コンデンサ
ー材料である強誘電体の酸化チタンバリウムおよびこれ
の誘導体が挙げられる。またスピネル型構造を有する例
としては、耐摩耗性材料である酸化アルミニウムマグネ
シウムなどが挙げられる。

【００１３】また溶解および／または分散溶媒として
は、公知の溶媒が適宜使用可能であり、有機溶媒に限定
されるものではなく、無機溶媒でも良く、もちろん水で
も良い。有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、
エーテル系、炭化水素系、ハロゲン系炭化水素系など何
れでも良いが、好ましくは化学組成式において、炭素原
子の他は、水素および／または酸素原子のみを含有した
有機溶媒が良く、さらに好ましくは、炭素原子が８個以
下の有機溶媒が良い。具体例としてはメタノール、エタ
ノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエー
テル、ジプロピルエーテル、トルエン、キシレンなどを
挙げることができるが、これのみに限定されるものでは
ない。また無機溶媒としては、液体アンモニア、液体二
酸化炭素、シリコーンオイルなどが挙げられるが、通常
良く使用されるものとしては、水との混合物である酸ま
たはアルカリ水溶液が挙げられる。なお、本発明におい
て酸またはアルカリとしては、無機物の酸または水酸化
物に限定されるものではなく、有機酸、有機アミンなど
何れでも良い。例えば無機酸としては、硝酸、リン酸、
硫酸、塩酸、水酸化物としては、水酸化アンモニウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、有機酸としては、
蟻酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、リン
ゴ酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸、ムチン酸、安息
香酸、サリチル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタ
ル酸、トリメリット酸、セバシン酸、ピロメリット酸、
ステアリン酸、有機アミン類としては、トリメチルアミ
ン、ジメチルアミンなどを挙げることができるが、これ
のみに限定されるものではない。これらの酸またはアル
カリを、前述した有機溶媒および／または無機溶媒中
に、適宜溶解および／または分散させて使用すれば良
い。

【００１４】もちろん前述した溶媒を使用する際、溶媒
を２種類以上混合して使用しても良く、この場合溶媒ど
うしは完全混合である必要はなく、プラズマ炎中に液状
物が供給可能であるようなものであれば良い。例えば水
とジエチルエーテル混合液のようなものでも良く、もち
ろん水とエタノールのように完全に相溶するようなもの
でも良い。また使用する溶媒は、製造するセラミックス
と場合によってはプラズマにより反応して複合化しても
良く、製造するセラミックス粉末の物性に影響を与えな
い溶媒に限定されるものではない。なお溶解および／ま
たは分散溶媒の使用は、本発明の原料である前駆体であ
るような材料の合成時に使用した溶媒と同一である必要
はなく、合成後乾燥せずに溶媒の置き換えを行なっても
良い。また乾燥後に適切な溶媒に投入しても良い。

【００１５】本発明において上記Ａ元素としては、例え
ばＬｉ、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどを挙げることができ、
さらに好ましくは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓ
ｒ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕを挙げることができる
が、これのみに限定されるものではない。また本発明に
おいて製造されるセラミックス粉末は、単純酸化物であ
るセラミックス粉末、例えば酸化マグネシウム、酸化ア
ルミニウム、酸化鉄、酸化バリウム、酸化スカンジウ
ム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、
酸化ネオジウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウムな
どに限定されるものではなく、前述した２種類以上の元
素によって構成された複合酸化物であるペロブスカイト
型あるいはスピネル型などの構造を有するセラミックス
粉末、例えば酸化チタンバリウム、酸化チタン鉛、酸化
アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムバリウム
なども製造可能であり、さらには酸化マグネシウム鉄、
酸化アルミニウムケイ素などのセラミックス粉末も含ま
れるが、これのみに限定されるものではない。ただし本
発明における金属元素としては、元素周期律表の第Ia
族、第Ib族、第IIa 族、第IIb 族、第IIIa族、第IIIb
族、第IVa 族、第IVb 族、第Va族、第Vb族、第VIa 族、
第VIIa族、第VIII族であるとし、希土類元素はＳｃ、Ｙ
を除いた元素とする。

【００１６】Ａ元素の中から選ばれる少なくとも１種類
以上の元素を有する金属化合物、あるいは構成元素のそ
れぞれの元素の金属化合物としては、セラミックスの前
駆体であるような水和物、無機酸塩、アンモニウム塩ま
たは有機酸塩など、さらには構成元素のそれぞれの元素
の金属化合物の混合物など何れでも良いが、好ましくは
水和物としては、水酸化物、オキシ水酸化物、無機酸塩
としては、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、有機酸
塩としては、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、プロピオン
酸塩、コハク酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、クエン酸
塩、アジピン酸塩、ムチン酸塩、安息香酸塩、サリチル
酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、
トリメリット酸塩、セバシン酸塩、ピロメリット酸塩、
ステアリン酸塩などを挙げることができ、さらに好まし
くは、水酸化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、酢酸
塩、酒石酸塩、クエン酸塩を挙げることができるが、こ
れのみに限定されるものではない。

【００１７】前述した金属化合物は合成の過程で適宜分
散溶媒を添加しても良く、一旦乾燥させてから溶媒に分
散させても良い。もちろんこの場合に溶媒の種類あるい
は量によっては金属化合物が溶媒中に溶解しても良く、
完全には溶解せず、分散しているものと、溶解している
ものとが混在していても良い。

【００１８】セラミックスの前駆体であるような１種類
の金属元素を含有する金属化合物としては、水酸化マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化バリ
ウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸
化ランタン、水酸化セリウム、水酸化ネオジウム、水酸
化サマリウム、水酸化ユウロピウム、アンモニウムミョ
ウバン、シュウ酸マグネシウム、シュウ酸アルミニウ
ム、シュウ酸鉄、シュウ酸バリウム、シュウ酸スカンジ
ウム、シュウ酸イットリウム、シュウ酸ランタン、シュ
ウ酸セリウム、シュウ酸ネオジウム、シュウ酸サマリウ
ム、シュウ酸ユウロピウム、酢酸マグネシウム、酢酸ア
ルミニウム、酢酸鉄、酢酸バリウム、酢酸スカンジウ
ム、酢酸イットリウム、酢酸ランタン、酢酸セリウム、
酢酸ネオジウム、酢酸サマリウム、酢酸ユウロピウム、
酒石酸マグネシウム、酒石酸アルミニウム、酒石酸鉄、
酒石酸バリウム、酒石酸スカンジウム、酒石酸イットリ
ウム、酒石酸ランタン、酒石酸セリウム、酒石酸ネオジ
ウム、酒石酸サマリウム、酒石酸ユウロピウム、クエン
酸マグネシウム、クエン酸アルミニウム、クエン酸鉄、
クエン酸バリウム、クエン酸スカンジウム、クエン酸イ
ットリウム、クエン酸ランタン、クエン酸セリウム、ク
エン酸ネオジウム、クエン酸サマリウム、クエン酸ユウ
ロピウムなどを挙げることができるが、これのみに限定
されるものではない。

【００１９】さらにセラミックスの前駆体であるような
２種類の金属元素を含有する金属化合物の例としては、
シュウ酸酸化チタンバリウム、シュウ酸酸化チタンスト
ロンチウム、シュウ酸酸化チタンマグネシウム、シュウ
酸酸化チタンカルシウム、シュウ酸アルミニウムマグネ
シウム、シュウ酸アルミニウムバリウム、シュウ酸マグ
ネシウム鉄、シュウ酸アルミニウムケイ素、酢酸酸化チ
タンバリウム、酢酸酸化チタンストロンチウム、酢酸酸
化チタンマグネシウム、酢酸酸化チタンカルシウム、酢
酸アルミニウムマグネシウム、酢酸アルミニウムバリウ
ム、酢酸マグネシウム鉄、酢酸アルミニウムケイ素、ク
エン酸酸化チタンバリウム、クエン酸酸化チタンストロ
ンチウム、クエン酸酸化チタンマグネシウム、クエン酸
酸化チタンカルシウム、クエン酸アルミニウムマグネシ
ウム、クエン酸アルミニウムバリウム、クエン酸マグネ
シウム鉄、クエン酸アルミニウムケイ素、酒石酸酸化チ
タンバリウム、酒石酸酸化チタンストロンチウム、酒石
酸酸化チタンマグネシウム、酒石酸酸化チタンカルシウ
ム、酒石酸アルミニウムマグネシウム、酒石酸アルミニ
ウムバリウム、酒石酸マグネシウム鉄、酒石酸アルミニ
ウムケイ素などを挙げることができるが、これのみに限
定されるものではない。

【００２０】前述した金属化合物、すなわちセラミック
スの前駆体であるような材料は、金属化合物調製時にＡ
元素と置換可能な元素からなる化合物、例えば酸化物な
どを添加し、金属化合物中のＡ元素の一部が置換された
金属化合物でも良く、金属化合物は、混合した酸、例え
ば予めシュウ酸とクエン酸を混合して調製したものでも
良い。また金属化合物に、さらに各種金属酸化物あるい
はガラスを添加配合しても良い。この添加配合する場
合、前述した金属化合物調製時に、各種金属酸化物ある
いはガラスを添加して、その金属化合物中に混在させて
も良い。また添加配合する際、金属化合物は溶媒中に溶
解および／または分散させておいたものでも良く、添加
した後に溶媒中に溶解および／または分散させても良
い。また添加剤は溶媒中に溶解および／または分散させ
たものでも良い。さらに、本発明によるセラミックスの
前駆体であるような材料あるいは添加剤などが、溶媒中
に溶解および／または分散状態が、所定の状態にならな
い場合に、酸またはアルカリ水溶液など、あるいは界面
活性剤などの添加剤をさらに添加して、所定の状態に調
整を行なっても良い。この場合、条件によっては添加剤
などが、製造するセラミックスとプラズマにより反応し
て複合化しても良く、製造するセラミックス粉末の物性
に影響を与えない添加剤に限定されるものではない。酸
またはアルカリとしては、無機酸、有機酸、有機アミン
類、水酸化物など何れでも良く、例えば無機酸として
は、硝酸、リン酸、硫酸、塩酸、有機酸としては、蟻
酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、リンゴ
酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸、ムチン酸、安息香
酸、サリチル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、トリメリット酸、セバシン酸、ピロメリット酸、ス
テアリン酸、有機アミン類としては、トリメチルアミ
ン、ジメチルアミン、水酸化物としては、水酸化アンモ
ニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げ
ることができるが、これのみに限定されるものではな
い。界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤、両性界面活性剤または非イオン活性剤な
どが適宜使用できる。例えばデシル硫酸ナトリウム、ド
デシル硫酸ナトリウム、臭化ドデシルトリメチルアンモ
ニウム、塩化ドデシルピリジニウム、ドデシルジメチル
アンモニオプロパンカルボキシラート、N-ドデシル-N，
N-ジメチルグリシン、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノラウレート（ＴＷＥＥＮ ２０）、ポリオキシエチレ
ンソルビタンモノパルミテート（ＴＷＥＥＮ ４０）な
どを挙げることができるが、これのみに限定されるもの
ではない。

【００２１】Ａ元素の中から選ばれる少なくとも１種類
以上の元素を有する金属化合物、あるいは構成元素のそ
れぞれの元素の金属化合物の混合物に溶媒を添加して、
溶解および／または分散させた状態の液状物を、原料供
給管、ガス供給管および冷却管を合わせ持つ多重管構造
を有する原料供給ノズルによってプラズマ炎中に供給す
ることにより、一般式（１）で表されるセラミックス粉
末を得ることができる。さらに特定のプラズマ条件、液
状物中の正味の原材料の濃度および分散粒子の粒度条件
の時に、球状のセラミックス粉末を製造できる。加えて
液状物中の正味の原材料の濃度および分散粒子の粒度条
件をさらに適切に選ぶことにより、セラミックスの超微
粒子が得られる。

【００２２】用いるプラズマ源としては、好ましくは、
高周波誘導プラズマ、マイクロ波誘導プラズマあるいは
ＥＣＲプラズマなど何れでも良いが、これのみに限定さ
れるものではなく、例えば直流アークプラズマも使用可
能である。また通常の熱プラズマに限定されるものでは
なく、グロー状態のプラズマでも良い。

【００２３】また本発明において液状物とは液体、スラ
リー、ゾル状液、粉砕ゲル分散液およびこれらの混合物
も含まれる。

【００２４】

【作用】一般式（１）に示したセラミックス材料、ある
いは従来の製造方法により仮焼程度に留めておいたセラ
ミックス材料単独、あるいはこれらの混合物を前述した
ような溶媒中に溶解および／または分散させた状態にし
た液状物を、プラズマ炎中に供給した場合には、特定の
プラズマ条件、原材料の粒度条件、液状物中の正味の原
材料の濃度および分散粒子の粒度条件の時によっては、
球状ないしは球状に近い粉末も製造することができる
が、通常は結晶性の低い粉末しか得られず、しかも粉末
の組成を要求される値にするためには、厳密にプラズマ
条件をコントロールする必要があり、技術的な困難さを
伴う。この原因としては、プラズマ炎中にセラミックス
材料を含有した液状物が供給されると溶媒の蒸発が即時
に行なわれ、同時にセラミックス材料自身がプラズマ炎
中で昇温し、超高温で溶融されるため、前記一般式
（１）に示したセラミックス粉末が酸素を放出して分解
するか、あるいは還元を受けるなどの構造変化などが進
行するためであると考えられる。

【００２５】一方本発明の如く、プラズマ炎中への供給
原料として、セラミックスの前駆体であるような水和
物、無機酸塩、アンモニウム塩、有機酸塩などの金属化
合物、例えば水酸化物、オキシ水酸化物、硝酸塩、炭酸
塩、リン酸塩、硫酸塩、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、
プロピオン酸塩、コハク酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、
クエン酸塩、アジピン酸塩、ムチン酸塩、安息香酸塩、
サリチル酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタ
ル酸塩、トリメリット酸塩、セバシン酸塩、ピロメリッ
ト酸塩、ステアリン酸塩などあるいはこれらの混合物を
含有した液状物を使用した場合には、プラズマ炎中で超
高温が加わると、溶媒の蒸発と同時に金属化合物の熱分
解反応と、熱分解により生成されるセラミックス粉末の
分解あるいはガラス化反応とが前後して起きるが、金属
化合物の熱分解反応が遅いためか、あるいは金属化合物
自体の分解により、プラズマによる超高温から生成され
つつあるセラミックス粉末が保護されるために、構造変
化を起こすような分解などが抑制され、セラミックス粉
末の生成反応が主反応として進行し、結晶性の高い材料
や、要求される組成の非晶質の材料が、比較的容易に製
造されると考えられる。さらに特定のプラズマ条件およ
び原材料の特定の粒度条件の時に、球状粉末が得られ、
加えてさらに原材料の粒度を適切に選ぶことにより、セ
ラミックスの超微粒子が得られる。

【００２６】

【実施例】以下実施例を挙げて、本発明を具体的に説明
する。ただし、本発明の範囲は、下記実施例により何等
限定されるものではない。

【００２７】実施例１〜７ 各セラミックスの前駆体である市販のシュウ酸マグネシ
ウム、シュウ酸バリウム、シュウ酸アルミニウム、シュ
ウ酸イットリウム、シュウ酸ランタン、アンモニウムミ
ョウバン、水酸化アルミニウムの篩分けを行ない、粒径
４５μｍ以下のの粉末を得た。この粉末１０ｇに対して
純水１００ｍｌを加え、液状物を調製した。

【００２８】次に高周波誘導プラズマ装置において、原
料供給ノズルの先端がプラズマ炎中に位置するように原
料供給ノズルを設置し、プラズマ炎を発生させ、このプ
ラズマ炎中に先に調製した液状物を原料供給ノズルによ
り噴霧供給した。この時の実験条件を表１に示す。液状
物は、１．０ｍｌ／分の割合で原料供給ポンプを用い供
給した。その結果、プラズマ炎の乱れもなく、液状原料
を安定供給でき、セラミックス粉末を得た。得られたセ
ラミックス粉末は、メノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折
実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた。その結果を
表２に示す。

【００２９】実施例８ 撹拌機および滴下器を備えた１リットルフラスコに、鉄
粉４．４７ｇと酢酸マグネシウム５．７０ｇを仕込み、
１：１酢酸水溶液４００ｍｌを加え、フラスコ内を窒素
ガスで置換しながら攪拌し、徐々に沸点まで昇温させ、
鉄を溶解させた。予めシュウ酸１５．６ｇを純水１００
ｇに溶解させた水溶液を、沸騰しているフラスコ内に滴
下後、３０分間攪拌を継続させた。冷却後、濾別洗浄
し、真空乾燥し、酸化マグネシウム鉄の前駆体であるシ
ュウ酸マグネシウム鉄の粉末を得た。さらに篩分けを行
ない、粒径４５μｍ以下の粉末を得た。この粉末１０ｇ
に対して純水１００ｍｌを加え、液状物を調製した。

【００３０】次に高周波誘導プラズマ装置において、原
料供給ノズルの先端がプラズマ炎中に位置するように原
料供給ノズルを設置し、プラズマ炎を発生させ、このプ
ラズマ炎中に先に調製した液状物を原料供給ノズルによ
り噴霧供給した。この時の実験条件を表１に示す。液状
物は、１．０ｍｌ／分の割合で原料供給ポンプを用い供
給した。その結果、プラズマ炎の乱れもなく、液状原料
を安定供給でき、セラミックス粉末を得た。得られたセ
ラミックス粉末は、メノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折
実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた。その結果を
表２に示す。

【００３１】実施例９ 市販のシュウ酸マグネシウムとシュウ酸鉄をなどモル量
ずつ混合器にて混合後、篩分けを行ない、粒径４５μｍ
以下の粉末を得た。この粉末１０ｇに対して純水１００
ｍｌを加え、液状物を調製した。

【００３２】次に高周波誘導プラズマ装置において、原
料供給ノズルの先端がプラズマ炎中に位置するように原
料供給ノズルを設置し、プラズマ炎を発生させ、このプ
ラズマ炎中に先に調製した液状物を原料供給ノズルによ
り噴霧供給した。この時の実験条件を表１に示す。液状
物は、１．０ｍｌ／分の割合で原料供給ポンプを用い供
給した。その結果、プラズマ炎の乱れもなく、液状原料
を安定供給でき、セラミックス粉末を得た。得られたセ
ラミックス粉末は、メノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折
実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた。その結果を
表２に示す。

【００３３】比較例１〜７ 各セラミックスの前駆体である市販のシュウ酸マグネシ
ウム、シュウ酸バリウム、シュウ酸アルミニウム、シュ
ウ酸イットリウム、シュウ酸ランタン、アンモニウムミ
ョウバン、水酸化アルミニウムの篩分けを行ない、粒径
４５μｍ以下の粉末を得た。この粉末を１０００℃１時
間電気炉により仮焼し、比較例１〜７の試料を得た。得
られた試料は、メノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折実験
を行ない、最強ピーク強度比を求めた。その結果を表２
に示す。

【００３４】比較例８〜１４ 各セラミックスの前駆体である市販のシュウ酸マグネシ
ウム、シュウ酸バリウム、シュウ酸アルミニウム、シュ
ウ酸イットリウム、シュウ酸ランタン、アンモニウムミ
ョウバン、水酸化アルミニウムの粉末を１５００℃１時
間電気炉により焼結し、さらにボールミルに仕込み、ア
セトン溶媒中で混合粉砕した後、アセトンを留去乾燥さ
せ、比較例８〜１４の試料を得た。得られた試料は、メ
ノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折実験を行ない、最強ピ
ーク強度比を求めた。その結果を表２に示す。

【００３５】比較例１５ 実施例８で調製した高周波誘導プラズマ処理を行なう前
の酸化マグネシウム鉄の前駆体であるシュウ酸マグネシ
ウム鉄を１０００℃１時間電気炉により仮焼し、比較例
１５の試料を得た。得られた試料は、メノー乳鉢により
粉砕後、Ｘ線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求
めた。その結果を表２に示す。

【００３６】比較例１６ 実施例８で調製した高周波誘導プラズマ処理を行なう前
の酸化マグネシウム鉄の前駆体であるシュウ酸マグネシ
ウム鉄を１５００℃１時間電気炉により焼結し、さらに
ボールミルに仕込み、アセトン溶媒中で混合粉砕した
後、アセトンを留去乾燥させ、比較例１６の試料を得
た。得られた試料は、メノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回
折実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた。その結果
を表２に示す。

【００３７】比較例１７ 実施例９に示した篩分け後のシュウ酸マグネシウムとシ
ュウ酸鉄との混合物を、１０００℃１時間電気炉により
仮焼し、比較例１７の試料を得た。得られた試料は、メ
ノー乳鉢により粉砕後、Ｘ線回折実験を行ない、最強ピ
ーク強度比を求めた。その結果を表２に示す。

【００３８】比較例１８ 実施例９に示した篩分け後のシュウ酸マグネシウムとシ
ュウ酸鉄との混合物を、１５００℃１時間電気炉により
焼結し、さらにボールミルに仕込み、アセトン溶媒中で
混合粉砕した後、アセトンを留去乾燥させ、比較例１８
の試料を得た。得られた試料は、メノー乳鉢により粉砕
後、Ｘ線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求め
た。その結果を表２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】なお実施例および比較例のセラミックス粉
末の特性は、下記方法によって測定した。

【００４２】日本電子（株）製Ｘ線回折実験装置ＪＤＸ
−８０３０を使用し、２θ＝１０〜１００（度）の間で
その回折パターンを求め、式（２）に示すように、プラ
ズマによって製造したセラミックス粉末と１５００℃の
焼結によって製造したセラミックス粉末との最強ピーク
強度比を比較した。 最強ピーク強度比＝（Ｉ／Ｉ₀ ）・・・・・・・・・・・・・ （２） Ｉ ；製造したセラミックス粉末のＸ線回折パターンの
最強ピーク強度 Ｉ₀ ；Ｉに対応する原料を焼結後、粉砕したセラミック
ス粉末のＸ線回折パターンの最強ピーク強度

【００４３】この際、各試料のピーク強度は、測定毎に
ケイ素の（１１１）面のピークである２θ＝２８．４４
（度）のピーク強度によって補正を行なった。また製造
したセラミックス粉末は、ＪＣＰＤＳデータベース中の
標準回折ピーク位置と比較し、同定を行なった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、従来行なわれてきた、
焼結および粉砕工程を経由する方法と同程度の結晶性を
有するセラミックス粉末あるいは要求される組成のセラ
ミックス粉末を単一工程で製造することができ、省力化
および省エネルギー化を図ることができる。さらに従来
の粉末のみをプラズマ炎中に供給する方法に比較して粉
末を液状物として供給することにより、容易に粉末を取
扱えるなど工業的利便性を向上させることができる。

【００４５】表２から明らかな如く、セラミックスの前
駆体であるような水和物、無機酸塩、有機酸塩などの金
属化合物、例えば水酸化物、硝酸塩、炭酸塩、リン酸
塩、硫酸塩、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、プロピオン
酸塩、コハク酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、クエン酸
塩、アジピン酸塩、ムチン酸塩、安息香酸塩、サリチル
酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、
トリメリット酸塩、セバシン酸塩、ピロメリット酸塩、
ステアリン酸塩などあるいはこれらの混合物を含有した
液状物をプラズマ炎中に供給すれば、焼結法に匹敵する
ほどの結晶性良好な粉末が得られる。

【００４６】したがって、本発明により、プラズマ装置
を使用して、直接的にしかも連続的にセラミックス粉末
を製造することが出来るようになったことは安価なセラ
ミックス原料を提供するものであり、その産業的意義は
極めて多大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光吉 裕介 東京都中央区京橋二丁目３番13号 東洋イ ンキ製造株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液状物を供給する供給管とガス供給管と
   を合わせ持つ多重管構造を有する原料供給ノズルをプラ
   ズマ炎中に挿入し、プラズマ炎中に液状物が供給できる
   プラズマ装置を用いてセラミックス粉末を製造する方法
   において、（Ｉ）１種類の金属元素を有する金属化合物
   あるいは２種類以上の混合物、（ＩＩ）２種類以上の金
   属元素を有する金属化合物、のうち（Ｉ）および／また
   は（ＩＩ）を溶媒中に溶解および／または分散させた液
   状物をプラズマ炎中に供給することを特徴とするセラミ
   ックス粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 一般式（１）で表されるセラミックス粉
   末において、Ａの金属元素が元素周期律表の第Ia族、第
   Ib族、第IIa 族、第IIb 族、第IIIa族、第IIIb族、第IV
   a 族、第IVb 族、第Va族、第Vb族、第VIa 族、第VIIa
   族、第VIII族から選ばれる少なくとも一種類以上を用い
   てなることを特徴とする請求項１記載のセラミックス粉
   末の製造方法。 一般式（１） ＡＯ_X （ただし_x は０．５以上の
   実数。）
3. 【請求項３】 一般式（１）において、Ａの金属元素が
   元素周期律表の第Ia族、第IIa 族、第IIIa族、第IIIb
   族、第IVa 族、第IVb 族、第Vb族、第VIIa族、第VIII族
   から選ばれる少なくとも一種類以上を用いてなることを
   特徴とする請求項１記載のセラミックス粉末の製造方
   法。
4. 【請求項４】 一般式（１）において、Ａの金属元素が
   Ｌｉ、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆ
   ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｓ
   ｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、希土類
   から選ばれる少なくとも一種類以上を用いてなることを
   特徴とする請求項１記載のセラミックス粉末の製造方
   法。
5. 【請求項５】 一般式（１）において、Ａの金属元素が
   Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓ
   ｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、希土類から選ばれる
   少なくとも一種類以上を用いてなることを特徴とする請
   求項１記載のセラミックス粉末の製造方法。
6. 【請求項６】 金属化合物が、水和物、無機酸塩、アン
   モニウム塩、有機酸塩であることを特徴とする請求項１
   ないし５いずれか記載のセラミックス粉末の製造方法。
7. 【請求項７】 金属化合物が、水酸化物、オキシ水酸化
   物、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、アンモニウム
   塩、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、コ
   ハク酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、アジピ
   ン酸塩、ムチン酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、フタ
   ル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、トリメリッ
   ト酸塩、セバシン酸塩、ピロメリット酸塩あるいはステ
   アリン酸塩であることを特徴とする請求項１ないし５い
   ずれか記載のセラミックス粉末の製造方法。
8. 【請求項８】 プラズマ装置のプラズマ源として、高周
   波誘導プラズマ、マイクロ波誘導プラズマあるいはＥＣ
   Ｒプラズマを使用することを特徴とする請求項１ないし
   ７いずれか記載のセラミックス粉末の製造方法。