JPH059008A - セラミツクス粉末の製造方法 - Google Patents
セラミツクス粉末の製造方法Info
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Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】セラミックスの前駆体であるような金属化合物
とアルコキシドとの混合物あるいは反応物等から、焼結
あるいは粉砕という煩雑な工程を経由せず直接セラミッ
クス粉末を製造する方法を提供するにある。 【構成】セラミックスの前駆体、例えばマグネシウムエ
トキシドとシュウ酸アルミニウムとの混合物あるいは加
水分解生成物から熱プラズマにより、酸化アルミニウム
マグネシウム粉末を形成する。
とアルコキシドとの混合物あるいは反応物等から、焼結
あるいは粉砕という煩雑な工程を経由せず直接セラミッ
クス粉末を製造する方法を提供するにある。 【構成】セラミックスの前駆体、例えばマグネシウムエ
トキシドとシュウ酸アルミニウムとの混合物あるいは加
水分解生成物から熱プラズマにより、酸化アルミニウム
マグネシウム粉末を形成する。
Description
【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、機能性材料用、構造
材料用等として、焼結性、結晶性、分散性、均一性、流
動性等に優れた特性を有するセラミックス粉末の製造方
法に関する。
造方法に関する。さらに詳しくは、機能性材料用、構造
材料用等として、焼結性、結晶性、分散性、均一性、流
動性等に優れた特性を有するセラミックス粉末の製造方
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
あるいは共沈澱法等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、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等種々の問題点を有する。
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
ておく方法等も試みられている。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等が混入
する恐れもあるために、粒成長抑制剤の種類および添加
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等によりひび割れ等が発生し
やすく、特別の注意を必要とする。
あるいは共沈澱法等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、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等種々の問題点を有する。
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
ておく方法等も試みられている。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等が混入
する恐れもあるために、粒成長抑制剤の種類および添加
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等によりひび割れ等が発生し
やすく、特別の注意を必要とする。
【0003】他方、焼結あるいは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
も考案されてはいる。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、2
00℃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。また後者のアルコキシドを使用したゾル−ゲル法
によるペロブスカイト型複合酸化物粉末の製造方法は、
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。このため粒子径をさらに大きくするため
に、少なくとも1000℃以上の熱処理が必要となる
が、通常の前記固相法あるいは共沈澱法等によって製造
する場合より比較的低温で焼成が可能である。しかしな
がら、固相法あるいは共沈澱法等によって製造される粒
子径に比較して、製造される粒子径が小さいため、焼成
時間が長時間になる等の欠点があり、場合によっては粉
砕工程も必要となるため、省エネルギー化が望めない。
セラミックス粉末を得る水熱合成法およびゾル−ゲル法
も考案されてはいる。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、2
00℃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。また後者のアルコキシドを使用したゾル−ゲル法
によるペロブスカイト型複合酸化物粉末の製造方法は、
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。このため粒子径をさらに大きくするため
に、少なくとも1000℃以上の熱処理が必要となる
が、通常の前記固相法あるいは共沈澱法等によって製造
する場合より比較的低温で焼成が可能である。しかしな
がら、固相法あるいは共沈澱法等によって製造される粒
子径に比較して、製造される粒子径が小さいため、焼成
時間が長時間になる等の欠点があり、場合によっては粉
砕工程も必要となるため、省エネルギー化が望めない。
【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、流動性等に劣
るという欠点を有する。
も得られたセラミックス粉末は、分散性、流動性等に劣
るという欠点を有する。
【0005】
【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
欠点を克服するために鋭意検討した結果、公知の手法で
ある熱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からバインダー混合、焼結および
粉砕、さらには再度、焼結および粉砕という煩雑な工程
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。さらに特定の熱プラズマ条件および特
定の材料供給条件の時に、球状のセラミックス粉末を製
造できることを見出した。加えて熱プラズマ条件および
材料供給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。
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
欠点を克服するために鋭意検討した結果、公知の手法で
ある熱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からバインダー混合、焼結および
粉砕、さらには再度、焼結および粉砕という煩雑な工程
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。さらに特定の熱プラズマ条件および特
定の材料供給条件の時に、球状のセラミックス粉末を製
造できることを見出した。加えて熱プラズマ条件および
材料供給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。
【0006】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。
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。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
一般式(1)で表される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熱プラズマ中に
て、ペロブスカイト型複合酸化物を除く、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) AOX (ただしX は0.5以上の
実数である。)
一般式(1)で表される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熱プラズマ中に
て、ペロブスカイト型複合酸化物を除く、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) AOX (ただしX は0.5以上の
実数である。)
【0008】本発明において上記A元素としては、例え
ばB、Mg、Al、Si、Fe、Sn、Zn、Zr、N
i、Li、Ba、Mn、Co、Sc、Y、La、Ce、
Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu等を挙げることができ、さらに好
ましくは、Mg、Al、Fe、Ba、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。また本発明における金
属元素としては、元素周期律表の第IA 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、希土類元素は元素周期律表の第IIIA族のうちS
c、Yを除いた元素とする。
ばB、Mg、Al、Si、Fe、Sn、Zn、Zr、N
i、Li、Ba、Mn、Co、Sc、Y、La、Ce、
Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu等を挙げることができ、さらに好
ましくは、Mg、Al、Fe、Ba、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。また本発明における金
属元素としては、元素周期律表の第IA 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、希土類元素は元素周期律表の第IIIA族のうちS
c、Yを除いた元素とする。
【0009】A元素の中から選ばれる少なくとも一種類
以上の元素を有する、アルコキシドを除く、金属化合物
あるいはこれらの元素を有する金属化合物の混合物等、
すなわち水和物、無機酸塩、アンモニウム塩および有機
酸塩等とA元素の中から選ばれる少なくとも一種類以上
の元素を有するアルコキシドとを混合するか、あるいは
反応させる等何れでも良く、しかも金属化合物中に含有
される金属元素とアルコキシド中に含有される金属元素
とが、同一のものであっても差し支えない。この場合、
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
塩あるいはステアリン酸塩等を挙げることができ、さら
に好ましくは、シュウ酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩を挙
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。
以上の元素を有する、アルコキシドを除く、金属化合物
あるいはこれらの元素を有する金属化合物の混合物等、
すなわち水和物、無機酸塩、アンモニウム塩および有機
酸塩等とA元素の中から選ばれる少なくとも一種類以上
の元素を有するアルコキシドとを混合するか、あるいは
反応させる等何れでも良く、しかも金属化合物中に含有
される金属元素とアルコキシド中に含有される金属元素
とが、同一のものであっても差し支えない。この場合、
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
塩あるいはステアリン酸塩等を挙げることができ、さら
に好ましくは、シュウ酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩を挙
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。
【0010】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、アルコキシドを除く、金属化合
物の例としては、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等を挙げることが
できるが、これのみに限定されるものではない。
の金属元素を含有する、アルコキシドを除く、金属化合
物の例としては、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等を挙げることが
できるが、これのみに限定されるものではない。
【0011】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、アルコキシドを除く、金
属化合物の例としては、シュウ酸アルミニウムバリウ
ム、シュウ酸アルミニウムマグネシウム、シュウ酸マグ
ネシウム鉄、シュウ酸アルミニウムケイ素、酢酸アルミ
ニウムバリウム、酢酸アルミニウムマグネシウム、酢酸
マグネシウム鉄、酢酸アルミニウムケイ素、酒石酸アル
ミニウムバリウム、酒石酸アルミニウムマグネシウム、
酒石酸マグネシウム鉄、酒石酸アルミニウムケイ素、ク
エン酸アルミニウムバリウム、クエン酸アルミニウムマ
グネシウム、クエン酸マグネシウム鉄、クエン酸アルミ
ニウムケイ素等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。
2種類の金属元素を含有する、アルコキシドを除く、金
属化合物の例としては、シュウ酸アルミニウムバリウ
ム、シュウ酸アルミニウムマグネシウム、シュウ酸マグ
ネシウム鉄、シュウ酸アルミニウムケイ素、酢酸アルミ
ニウムバリウム、酢酸アルミニウムマグネシウム、酢酸
マグネシウム鉄、酢酸アルミニウムケイ素、酒石酸アル
ミニウムバリウム、酒石酸アルミニウムマグネシウム、
酒石酸マグネシウム鉄、酒石酸アルミニウムケイ素、ク
エン酸アルミニウムバリウム、クエン酸アルミニウムマ
グネシウム、クエン酸マグネシウム鉄、クエン酸アルミ
ニウムケイ素等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。
【0012】前述の金属化合物と混合あるいは反応させ
るアルコキシドとしては、例えば1種類の金属元素を有
するアルコキシドとして、マグネシウムメトキシド、マ
グネシウムエトキシド、マグネシウムプロポキシド、マ
グネシウムブトキシド、アルミニウムメトキシド、アル
ミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、アル
ミニウムブトキシド、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄
プロポキシド、鉄ブトキシド、バリウムメトキシド、バ
リウムエトキシド、バリウムプロポキシド、バリウムブ
トキシド、スカンジウムメトキシド、スカンジウムエト
キシド、スカンジウムプロポキシド、スカンジウムブト
キシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキ
シド、イットリウムプロポキシド、イットリウムブトキ
シド、ランタンメトキシド、ランタンエトキシド、ラン
タンプロポキシド、ランタンブトキシド、セリウムメト
キシド、セリウムエトキシド、セリウムプロポキシド、
セリウムブトキシド、ネオジウムメトキシド、ネオジウ
ムエトキシド、ネオジウムプロポキシド、ネオジウムブ
トキシド、サマリウムメトキシド、サマリウムエトキシ
ド、サマリウムプロポキシド、サマリウムブトキシド、
ユウロピウムメトキシド、ユウロピウムエトキシド、ユ
ウロピウムプロポキシド、ユウロピウムブトキシド等を
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。この場合にアルコキシドとしては、中心金属とハ
ロゲン原子が1種類または2種類以上結合したものでも
良いが、好ましくは1種類および1個以下が良い。
るアルコキシドとしては、例えば1種類の金属元素を有
するアルコキシドとして、マグネシウムメトキシド、マ
グネシウムエトキシド、マグネシウムプロポキシド、マ
グネシウムブトキシド、アルミニウムメトキシド、アル
ミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、アル
ミニウムブトキシド、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄
プロポキシド、鉄ブトキシド、バリウムメトキシド、バ
リウムエトキシド、バリウムプロポキシド、バリウムブ
トキシド、スカンジウムメトキシド、スカンジウムエト
キシド、スカンジウムプロポキシド、スカンジウムブト
キシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキ
シド、イットリウムプロポキシド、イットリウムブトキ
シド、ランタンメトキシド、ランタンエトキシド、ラン
タンプロポキシド、ランタンブトキシド、セリウムメト
キシド、セリウムエトキシド、セリウムプロポキシド、
セリウムブトキシド、ネオジウムメトキシド、ネオジウ
ムエトキシド、ネオジウムプロポキシド、ネオジウムブ
トキシド、サマリウムメトキシド、サマリウムエトキシ
ド、サマリウムプロポキシド、サマリウムブトキシド、
ユウロピウムメトキシド、ユウロピウムエトキシド、ユ
ウロピウムプロポキシド、ユウロピウムブトキシド等を
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。この場合にアルコキシドとしては、中心金属とハ
ロゲン原子が1種類または2種類以上結合したものでも
良いが、好ましくは1種類および1個以下が良い。
【0013】さらに複合アルコキシドとしてはアルミニ
ウムバリウムメトキシド、アルミニウムバリウムエトキ
シド、アルミニウムバリウムプロポキシド、アルミニウ
ムバリウムブトキシド、アルミニウムマグネシウムメト
キシド、アルミニウムマグネシウムエトキシド、アルミ
ニウムマグネシウムプロポキシド、アルミニウムマグネ
シウムブトキシド、マグネシウム鉄メトキシド、マグネ
シウム鉄エトキシド、マグネシウム鉄プロポキシド、マ
グネシウム鉄ブトキシド、アルミニウムケイ素メトキシ
ド、アルミニウムケイ素エトキシド、アルミニウムケイ
素プロポキシド、アルミニウムケイ素ブトキシド等を挙
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。この場合にアルコキシドとしては、中心金属とハロ
ゲン原子が1種類または2種類以上結合したものでも良
いが、好ましくは1種類および1個以下が良い。
ウムバリウムメトキシド、アルミニウムバリウムエトキ
シド、アルミニウムバリウムプロポキシド、アルミニウ
ムバリウムブトキシド、アルミニウムマグネシウムメト
キシド、アルミニウムマグネシウムエトキシド、アルミ
ニウムマグネシウムプロポキシド、アルミニウムマグネ
シウムブトキシド、マグネシウム鉄メトキシド、マグネ
シウム鉄エトキシド、マグネシウム鉄プロポキシド、マ
グネシウム鉄ブトキシド、アルミニウムケイ素メトキシ
ド、アルミニウムケイ素エトキシド、アルミニウムケイ
素プロポキシド、アルミニウムケイ素ブトキシド等を挙
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。この場合にアルコキシドとしては、中心金属とハロ
ゲン原子が1種類または2種類以上結合したものでも良
いが、好ましくは1種類および1個以下が良い。
【0014】また金属化合物とアルコキシドとを混合す
る場合、均一に分散される方法であれば特に制限されな
いが、分散がしにくい場合には必要に応じて溶媒を添加
して、溶解させるか、あるいは分散剤など適宜添加して
も良い。この場合溶媒は公知の有機溶媒あるいは水が適
宜使用される。有機溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、メチルエチルケトン、アセトン等必要に応じて何
れでも良い。さらに混合前後に、アルコキシドを加水分
解あるいは金属化合物と反応させても良い。また分散剤
は公知の界面活性剤等、例えばラウリル硫酸塩等が使用
できる。
る場合、均一に分散される方法であれば特に制限されな
いが、分散がしにくい場合には必要に応じて溶媒を添加
して、溶解させるか、あるいは分散剤など適宜添加して
も良い。この場合溶媒は公知の有機溶媒あるいは水が適
宜使用される。有機溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、メチルエチルケトン、アセトン等必要に応じて何
れでも良い。さらに混合前後に、アルコキシドを加水分
解あるいは金属化合物と反応させても良い。また分散剤
は公知の界面活性剤等、例えばラウリル硫酸塩等が使用
できる。
【0015】アルコキシドの加水分解は、アルコキシド
単体あるいは金属化合物とアルコキシドの混合物に加水
分解剤を添加することにより、あるいは加水分解剤中に
アルコキシド単体あるいは金属化合物とアルコキシドの
混合物を添加することにより行なわれる。加水分解剤
は、酸またはアルカリ水溶液、さらには水等が使用可能
であるが、これら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
化物等何れでも良く、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、水酸化カリウム等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。
単体あるいは金属化合物とアルコキシドの混合物に加水
分解剤を添加することにより、あるいは加水分解剤中に
アルコキシド単体あるいは金属化合物とアルコキシドの
混合物を添加することにより行なわれる。加水分解剤
は、酸またはアルカリ水溶液、さらには水等が使用可能
であるが、これら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
化物等何れでも良く、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、水酸化カリウム等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。
【0016】本発明において、アルコキシド単体あるい
は金属化合物とアルコキシドの混合物を加水分解剤によ
って加水分解すると、加水分解の条件によって、ゾル溶
液あるいは生成したゲルがスラリー状または塊状になる
場合があるが、何れの場合も使用可能である。スラリー
状または塊状になる場合には適宜ゲルを砕いて使用すれ
ば良い。
は金属化合物とアルコキシドの混合物を加水分解剤によ
って加水分解すると、加水分解の条件によって、ゾル溶
液あるいは生成したゲルがスラリー状または塊状になる
場合があるが、何れの場合も使用可能である。スラリー
状または塊状になる場合には適宜ゲルを砕いて使用すれ
ば良い。
【0017】上述した金属化合物あるいはアルコキシド
は、各化合物調製時にA元素と置換可能な元素を別の金
属化合物、例えば金属酸化物として添加し、調製したも
のでも良い。また混合物あるいは混合溶液中に、さらに
各種金属酸化物あるいはガラス等を添加配合しても良
い。これらを添加配合する場合、上述した元素の金属化
合物あるいはアルコキシド調製時さらには加水分解時
に、各種金属酸化物あるいはガラスを添加して、その金
属化合物あるいはアルコキシドまたは加水分解生成物中
に混在させても良い。もちろん混合した添加剤がアルコ
キシドあるいは加水分解生成物中に完全に溶融している
必要はないが、好ましくは溶融していた方が良い。さら
にアルコキシドの調製に必要なアルコールは、異種のア
ルコールを混合したもの、例えばメタノールとエタノー
ルを混合したものでも良い。また金属化合物は混合した
酸、例えばシュウ酸とクエン酸を予め混合して、調製し
たものでも良い。
は、各化合物調製時にA元素と置換可能な元素を別の金
属化合物、例えば金属酸化物として添加し、調製したも
のでも良い。また混合物あるいは混合溶液中に、さらに
各種金属酸化物あるいはガラス等を添加配合しても良
い。これらを添加配合する場合、上述した元素の金属化
合物あるいはアルコキシド調製時さらには加水分解時
に、各種金属酸化物あるいはガラスを添加して、その金
属化合物あるいはアルコキシドまたは加水分解生成物中
に混在させても良い。もちろん混合した添加剤がアルコ
キシドあるいは加水分解生成物中に完全に溶融している
必要はないが、好ましくは溶融していた方が良い。さら
にアルコキシドの調製に必要なアルコールは、異種のア
ルコールを混合したもの、例えばメタノールとエタノー
ルを混合したものでも良い。また金属化合物は混合した
酸、例えばシュウ酸とクエン酸を予め混合して、調製し
たものでも良い。
【0018】A元素を一種類以上含有したセラミックス
の前駆体であるような材料等を熱プラズマ中に導入する
ことにより、下記一般式(1)で表されるペロブスカイ
ト型複合酸化物を除く、セラミックス粉末を得ることが
でき、さらに特定の熱プラズマ条件の時に、球状のセラ
ミックス粉末も製造でき、加えて熱プラズマ条件をさら
に適切に選ぶことにより、セラミックスの超微粒子も得
られる。 一般式(1) AOX (ただしX は0.5以上の
実数である。)
の前駆体であるような材料等を熱プラズマ中に導入する
ことにより、下記一般式(1)で表されるペロブスカイ
ト型複合酸化物を除く、セラミックス粉末を得ることが
でき、さらに特定の熱プラズマ条件の時に、球状のセラ
ミックス粉末も製造でき、加えて熱プラズマ条件をさら
に適切に選ぶことにより、セラミックスの超微粒子も得
られる。 一般式(1) AOX (ただしX は0.5以上の
実数である。)
【0019】用いる熱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
いは直流アークプラズマのいずれでも良いが、これに限
定されるものではない。
は、高周波誘導プラズマ、マイクロ波誘導プラズマある
いは直流アークプラズマのいずれでも良いが、これに限
定されるものではない。
【0020】
【作用】上記一般式(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
ラミックス材料を熱プラズマ炎中に供給した場合には、
熱プラズマ条件、原材料の粒度条件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、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、厳密に熱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、供給した材料が供給されると同時に熱プラズ
マ炎中で昇温し、超高温で溶融されるため、上記一般式
(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等の構造変化等が進行し
やすいためであると考えられる。
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
ラミックス材料を熱プラズマ炎中に供給した場合には、
熱プラズマ条件、原材料の粒度条件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、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、厳密に熱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、供給した材料が供給されると同時に熱プラズ
マ炎中で昇温し、超高温で溶融されるため、上記一般式
(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等の構造変化等が進行し
やすいためであると考えられる。
【0021】一方本発明の如く、熱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金属化
合物とアルコキシドとの混合物あるいは反応物等を用い
た場合には、熱プラズマ中で超高温が加わると、前駆体
の熱分解反応あるいはアルコキシドの加水分解生成物物
中に残存する有機物の熱分解反応および脱水反応と、熱
分解により生成された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こるが、熱分解反応や脱水
反応が遅いためか、あるいは熱分解反応あるいは脱水反
応により、熱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
起こすような分解等が抑制され、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。さらに特定の熱プラズマ条件の時
に、球状粉末が得られ、加えてさらに供給条件等を適切
に選ぶことにより、セラミックスの超微粒子が得られ
る。
給原料としてセラミックスの前駆体であるような金属化
合物とアルコキシドとの混合物あるいは反応物等を用い
た場合には、熱プラズマ中で超高温が加わると、前駆体
の熱分解反応あるいはアルコキシドの加水分解生成物物
中に残存する有機物の熱分解反応および脱水反応と、熱
分解により生成された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こるが、熱分解反応や脱水
反応が遅いためか、あるいは熱分解反応あるいは脱水反
応により、熱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
起こすような分解等が抑制され、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。さらに特定の熱プラズマ条件の時
に、球状粉末が得られ、加えてさらに供給条件等を適切
に選ぶことにより、セラミックスの超微粒子が得られ
る。
【0022】
【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。
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。
【0023】以下の実施例に示した表1から明らかな如
く、セラミックスの前駆体であるような材料を熱プラズ
マ中に供給すれば、焼結法に匹敵するほどの結晶性良好
なセラミックス粉末あるいは要求される組成のセラミッ
クス粉末が得られる。
く、セラミックスの前駆体であるような材料を熱プラズ
マ中に供給すれば、焼結法に匹敵するほどの結晶性良好
なセラミックス粉末あるいは要求される組成のセラミッ
クス粉末が得られる。
【0024】したがって、本発明により、熱プラズマ装
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。
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。
【0025】
【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。
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。
【0026】実施例1
撹拌機および滴下器を備えたフラスコ中に、市販のマグ
ネシウムエトキシド100gと予めモレキュラーシーブ
で脱水乾燥させたエタノール1000mlとを仕込み、
良く撹拌した後、予め良く乾燥させた市販のシュウ酸ア
ルミニムを、マグネシウムとアルミニウムの割合が1対
2になるように加え、30分間混合し、スラリー溶液を
調製した。
ネシウムエトキシド100gと予めモレキュラーシーブ
で脱水乾燥させたエタノール1000mlとを仕込み、
良く撹拌した後、予め良く乾燥させた市販のシュウ酸ア
ルミニムを、マグネシウムとアルミニウムの割合が1対
2になるように加え、30分間混合し、スラリー溶液を
調製した。
【0027】次に高周波誘導熱プラズマを発生させ、こ
の熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5ml/
分にて供給し、酸化アルミニウムマグネシウム粉末を得
た。得られた酸化アルミニウムマグネシウム粉末は、X
線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた結果を
表1に示した。
の熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5ml/
分にて供給し、酸化アルミニウムマグネシウム粉末を得
た。得られた酸化アルミニウムマグネシウム粉末は、X
線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた結果を
表1に示した。
【0028】実施例2
実施例1のスラリー溶液中に、撹拌しながら蒸留水を少
量ずつ加えることにより、ゾル状溶液あるいは部分的に
ゲル化した溶液を調製した。
量ずつ加えることにより、ゾル状溶液あるいは部分的に
ゲル化した溶液を調製した。
【0029】次に直流アーク熱プラズマを発生させ、こ
の熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5ml/
分にて供給し、酸化アルミニウムマグネシウム粉末を得
た。得られた酸化アルミニウムマグネシウム粉末は、X
線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた結果を
表1に示した。
の熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5ml/
分にて供給し、酸化アルミニウムマグネシウム粉末を得
た。得られた酸化アルミニウムマグネシウム粉末は、X
線回折実験を行ない、最強ピーク強度比を求めた結果を
表1に示した。
【0030】実施例3
撹拌機および滴下器を備えたフラスコ中に、市販のマグ
ネシウムエトキシド100gと予めモレキュラーシーブ
で脱水乾燥させたエタノール1000mlとを仕込み、
良く撹拌した後、予め良く乾燥させた市販のシュウ酸鉄
を、マグネシウムと鉄の割合が1対2になるように加
え、30分間混合し、スラリー溶液を調製した。
ネシウムエトキシド100gと予めモレキュラーシーブ
で脱水乾燥させたエタノール1000mlとを仕込み、
良く撹拌した後、予め良く乾燥させた市販のシュウ酸鉄
を、マグネシウムと鉄の割合が1対2になるように加
え、30分間混合し、スラリー溶液を調製した。
【0031】次にマイクロ波誘導熱プラズマを発生さ
せ、この熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5
ml/分にて供給し、酸化マグネシウム鉄粉末を得た。
得られた酸化マグネシウム鉄粉末は、X線回折実験を行
ない、最強ピーク強度比を求めた結果を表1に示した。
せ、この熱プラズマ炎中に上記試料を0.01〜0.5
ml/分にて供給し、酸化マグネシウム鉄粉末を得た。
得られた酸化マグネシウム鉄粉末は、X線回折実験を行
ない、最強ピーク強度比を求めた結果を表1に示した。
【0032】実施例4
実施例1のスラリー溶液中に、撹拌しながら蒸留水を少
量ずつ加えることにより、ゾル状溶液あるいは部分的に
ゲル化した溶液を調製した。
量ずつ加えることにより、ゾル状溶液あるいは部分的に
ゲル化した溶液を調製した。
【0033】次に高周波誘導熱プラズマを発生させ、こ
の熱プラズマ炎に上記試料を0.01〜0.5ml/分
にて供給し、酸化マグネシウム鉄粉末を得た。得られた
酸化マグネシウム鉄粉末は、X線回折実験を行ない、最
強ピーク強度比を求めた結果を表1に示した。
の熱プラズマ炎に上記試料を0.01〜0.5ml/分
にて供給し、酸化マグネシウム鉄粉末を得た。得られた
酸化マグネシウム鉄粉末は、X線回折実験を行ない、最
強ピーク強度比を求めた結果を表1に示した。
【0034】なお、セラミックス粉末の特性は、下記の
方法によって測定した。日本電子社製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、熱
プラズマによって製造したセラミックス粉末と焼結によ
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
方法によって測定した。日本電子社製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、熱
プラズマによって製造したセラミックス粉末と焼結によ
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
【0035】なお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。
素の(111)面のピークである2θ=28.44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。
【0036】
【表1】
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(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)
- 【請求項1】 (I)1種類以上の金属元素を有するア
ルコキシドを除く、金属化合物、 (II)1種類以上の金属元素を有するアルコキシド、 (I)と(II)との混合物および/または(I)と
(II)との反応物を用いた熱プラズマによるセラミッ
クス粉末の製造方法。 - 【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
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
族から選ばれる少なくとも1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) AOX (ただしX は0.5以上の実
数。) - 【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VIIA族、第VIII族から選ばれる少なくとも1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。 - 【請求項4】 一般式(1)において、Aの金属元素が
B、Mg、Al、Si、Fe、Sn、Zn、Zr、N
i、Li、Ba、Mn、Co、Sc、Y、希土類から選
ばれる少なくとも1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。 - 【請求項5】 一般式(1)において、Aの金属元素が
Mg、Al、Fe、Ba、Sc、Y、希土類から選ばれ
る少なくとも1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。 - 【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。 - 【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、トリメリト
酸塩、セバシン酸塩、ピロメリ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。 - 【請求項8】 熱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または直流アークプラズマ
を用い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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3183904A JPH059008A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | セラミツクス粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3183904A JPH059008A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | セラミツクス粉末の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH059008A true JPH059008A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16143852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3183904A Pending JPH059008A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | セラミツクス粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH059008A (ja) |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3183904A patent/JPH059008A/ja active Pending
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