JPH07121806B2 - Porous zirconia sphere or method for producing the same - Google Patents

Porous zirconia sphere or method for producing the same

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JPH07121806B2
JPH07121806B2 JP26776486A JP26776486A JPH07121806B2 JP H07121806 B2 JPH07121806 B2 JP H07121806B2 JP 26776486 A JP26776486 A JP 26776486A JP 26776486 A JP26776486 A JP 26776486A JP H07121806 B2 JPH07121806 B2 JP H07121806B2
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zirconia
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porous
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義治 尾崎
好明 阿久津
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、センサー,触媒,分離材,医療用材料,、断
熱材,耐火材,等の高機能性材料として多くの応用分野
が期待されている、微細な多孔質ジルコニア球体に関
し、またかゝるジルコニア球体をジルコニウム・アルコ
キシドから製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is expected to have many application fields as highly functional materials such as sensors, catalysts, separation materials, medical materials, heat insulating materials, and fire resistant materials. To finely divided porous zirconia spheres, and to a method for producing such zirconia spheres from zirconium alkoxides.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

これまで、セラミックス球体の製造方法として知られて
いる方法は、アルミニウム,マグネシウム,シリカをセ
ラミックス原料とし、このセラミックス原料のゾルを作
り、このゾルの1種,または2種以上の混合ゾルを、ゾ
ルより比重が小さく且つ水と混和しない高沸点液体と、
ゾルより比重が大きい液体との二層からなる液浴中に滴
下して球状に成形した後、液から球状粒子を分離し、更
に乾燥,焼成することを特徴とする微細なセラミックス
球体の製造方法である(特公昭第58−46342号公報)。
しかし上記公報に示されている技術は、アルミナ又はマ
グネシウム球体に関するものであり、ジルコニア球体に
関しては全く記載がない。また、この公報は多孔質のセ
ラミックス球の製造方法も全く記載しない。
Heretofore, a method known as a method for producing ceramic spheres has aluminum, magnesium, and silica as a ceramic raw material, makes a sol of the ceramic raw material, and prepares a sol of one kind or a mixed sol of two or more kinds of sol. A high boiling point liquid having a smaller specific gravity and not miscible with water,
A method for producing fine ceramic spheres, which comprises dropping into a liquid bath consisting of two layers with a liquid having a larger specific gravity than sol to form spherical particles, separating the spherical particles from the liquid, and further drying and firing (Japanese Patent Publication No. 58-46342).
However, the technique disclosed in the above publication relates to alumina or magnesium spheres, and does not describe zirconia spheres at all. Further, this publication does not describe a method for producing porous ceramic spheres at all.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の技術では、セラミックス真球を製造する方法につ
いてはいくつの試みが為されているが、多孔質のセラミ
ックス球は製造する方法は知られていない。本発明は、
ジルコニウム・アルコキシドを用いて、これから新たに
微細で多孔質のジルコニア球体の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。また、かかる微細で多孔質
のジルコニア球体は新規で有用な物品であり、本発明は
かかる新規物品も提供することを目的とするものであ
る。
In the prior art, some attempts have been made on a method for producing a ceramic true sphere, but a method for producing a porous ceramic sphere has not been known. The present invention is
It is an object of the present invention to provide a new method for producing fine and porous zirconia spheres using zirconium alkoxide. Further, such fine and porous zirconia spheres are novel and useful articles, and the present invention aims to provide such novel articles.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は多孔質ジルコニア球体(以下では、単に
「ジルコニア球」と言うこともある)の製造方法につい
て鋭意研究した。その結果、カルシウム・アルコキシド
またはイットリウム・アルコキシドを添加、溶解したジ
ルコニウム・アルコキシドの有機溶剤溶液を分散質とし
て用い、分散媒としてのホルムアミド中に、あるいはア
ンモニア水および蓚酸の少なくとも1つを添加されたホ
ルムアミド中に前記のアルコキシド溶液を微細な液滴の
形で分散させ、分散した状態を維持しながら前記アルコ
キシド溶液の使用溶剤の沸点より低い温度に加熱して固
化した球状粒子を形成させ、これら球状粒子を分散媒か
ら分離して取り、その後に1200〜1500℃で焼成すること
を特徴とする多孔質ジルコニア球体の製造方法が、有効
であることを見出し、この方法の開発に成功した。
The present inventors diligently studied a method for producing a porous zirconia sphere (hereinafter sometimes simply referred to as "zirconia sphere"). As a result, calcium alkoxide or yttrium alkoxide was added and dissolved in an organic solvent solution of zirconium alkoxide as a dispersoid, and formamide was added to formamide as a dispersion medium or at least one of aqueous ammonia and oxalic acid was added. The alkoxide solution is dispersed in the form of fine droplets therein, and while maintaining the dispersed state, the alkoxide solution is heated to a temperature lower than the boiling point of the solvent used to form solidified spherical particles. We have found that a method for producing porous zirconia spheres, which is characterized in that it is separated from the dispersion medium and then calcined at 1200 to 1500 ℃, is effective, and we succeeded in developing this method.

従って、第一の本発明によると、上記の製造方法が提供
される。またこの方法の製品として、第二の本発明によ
ると、直径が50〜100ミクロンの範囲にあり且つ多孔質
の内部構造をもつことを特徴とする、イツトリア又はカ
ルシアで安定化されたジルコニアの微細球体が提供され
る。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the above manufacturing method is provided. As a product of this process, according to the second aspect of the present invention, finely divided yttria- or calcia-stabilized zirconia characterized by having a diameter in the range of 50 to 100 microns and having a porous internal structure. A sphere is provided.

多孔質ジルコニア球を製造する為に、式Zr(OR)(但
しRはアルキル基)で示されるジルコニウム・アルコキ
シドが有用な出発原料となることが、本発明者等により
見い出された。またジルコニアの相転移防止用の安定化
材としてのイットリア(Y2O3)又はカルシア(CaO)の
前駆物質としてイットリウム・アルコキシドまたはカル
シウム・アルコキシドも原料溶液に配合できることも見
出した。本発明方法で分散媒として用いられるホルムア
ミドは、原料のジルコニウム・アルコキシド溶液を微細
な液滴として分散させるための分散媒として作用すると
共に、前記アルコキシド溶液での使用溶媒(例えばベン
ゼン等)が加熱操作中に気化、蒸発して行き、固化した
球状粒子が個々に形成される過程で、ジルコニアが球状
又は実質的に真球状になる上に重要な役割を果してい
る。また少量添加され得るアンモニア水は、金属アルコ
キシドをホルムアミド液相との界面で急速に加水分解す
る作用をしており、結果として、固化した球状粒子の形
成過程中にカルシウル・アルコキシドがホルムアミド中
へ流出するのを抑制して固化球状粒子内に保留する効果
を有している。蓚酸を用いる場合、これはアンモニア水
の作用を助長する働きをしている。
The present inventors have found that a zirconium alkoxide represented by the formula Zr (OR) 4 (where R is an alkyl group) is a useful starting material for producing porous zirconia spheres. It was also found that yttrium alkoxide or calcium alkoxide as a precursor of yttria (Y 2 O 3 ) or calcia (CaO) as a stabilizer for preventing phase transition of zirconia can be added to the raw material solution. The formamide used as the dispersion medium in the method of the present invention acts as a dispersion medium for dispersing the raw material zirconium alkoxide solution as fine droplets, and the solvent used in the alkoxide solution (such as benzene) is heated. Zirconia plays an important role in becoming spherical or substantially spherical in the process of vaporizing and evaporating and solidifying spherical particles individually. Ammonia water, which can be added in a small amount, also has the function of rapidly hydrolyzing the metal alkoxide at the interface with the formamide liquid phase, and as a result, calciur alkoxide flows out into the formamide during the process of forming solidified spherical particles. It has the effect of suppressing this and retaining it in the solidified spherical particles. When using oxalic acid, it serves to promote the action of aqueous ammonia.

ジルコニア焼結体を製造する場合、著しい体積変化を伴
う、単斜晶正方晶の相転移を抑制する為、通常イットリ
ア,カルシア,マグネシア等の安定化材を一定量加える
ことは良く知られている。本発明による多孔質ジルコニ
ア球体の製造方法でも多孔質ジルコニア球を製造する際
に同様に上記の目的で安定化材の前駆物質としてイット
リウム・アルコキシド又はカルシウム・アルコキシドの
或る割合を加える。
It is well known that when a zirconia sintered body is manufactured, a certain amount of a stabilizer such as yttria, calcia, magnesia is usually added in order to suppress the phase transition of monoclinic tetragonal crystal accompanied by a remarkable volume change. . Also in the method for producing the porous zirconia spheres according to the present invention, a certain proportion of yttrium alkoxide or calcium alkoxide is added as a precursor of the stabilizing agent for the same purpose when producing the porous zirconia spheres.

次に本発明の方法について一般的に説明する。The method of the invention will now be generally described.

ジルコニウム・アルコキシドの溶液中にイットリウム・
アルコキシドあるいはカルシウム・アルコキシドあるい
はこれら両者を所定濃度になるように混合、溶解して原
料溶液を調製する。カルシウム・アルコキシドの添加量
はジルコニウム・アルコキシドの1モル当りに10〜30モ
ル%の程度が適当であり、望ましくは20モル%である。
イットリウム・アルコキシドの添加量は4〜16モル%位
が適当であり、望ましくは6モル%(イットリアとして
は3モル%)である。これら金属アルコキシドを溶解す
る溶剤としては、ホルムアミドと非混和性であり且つよ
り低い沸点をもつ有機溶剤であることを要し、例えばベ
ンゼン,トルエン,キシレン等の芳香族炭化水素が適当
であるが、多孔質球を生成する為には、沸点の低いベン
ゼンが最も望ましい。かかる溶剤として、或る種のエー
テル類例えばエチルエーテルも使用できる。
Yttrium in zirconium alkoxide solution
The raw material solution is prepared by mixing and dissolving alkoxide, calcium alkoxide, or both so as to have a predetermined concentration. An appropriate amount of calcium alkoxide added is about 10 to 30 mol%, preferably 20 mol%, per 1 mol of zirconium alkoxide.
The suitable amount of yttrium alkoxide added is about 4 to 16 mol%, preferably 6 mol% (3 mol% for yttria). The solvent for dissolving these metal alkoxides is required to be an organic solvent that is immiscible with formamide and has a lower boiling point. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene are suitable, Benzene with a low boiling point is most desirable for producing porous spheres. As such solvent, certain ethers such as ethyl ether can also be used.

ジルコニウム・アルコキシド溶液中のアルコキシドの濃
度は、0.1〜2.0モル/の範囲が適当であり、望ましく
は1.0〜1.6モル/の範囲である。
The concentration of alkoxide in the zirconium alkoxide solution is suitably in the range of 0.1 to 2.0 mol / l, preferably 1.0 to 1.6 mol / l.

ジルコニウム・アルコキシド,カルシウム・アルコキシ
ド又はイットリウム・アルコキシドを形成するアルコキ
シド基中のアルキル基の種類としては、メチル基,エチ
ル基,直鎖もしくは分枝状のプロピル基,ブチル基,ペ
ンチル基,ヘキシル基,ヘプチル基,オクチル基の如き
炭素数1〜10のものが適当であるが、望ましくは、使用
されるジルコニウム・アルコキシドは室温で固体状のも
のが良い。ジルコニウム・メトキシド、ジルコニウム・
エトキシド、が好ましく、同様にイットリウム又はカル
シウムのアルコキシドについても、イットリウム・エト
キシド、イットリウム・イソプロポキシド、あるいはカ
ルシウム・エトキシド等が、多孔質ジルコニアの球形成
に良い結果を与える。
The type of alkyl group in the alkoxide group forming zirconium alkoxide, calcium alkoxide or yttrium alkoxide includes methyl group, ethyl group, linear or branched propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, Although those having 1 to 10 carbon atoms such as heptyl group and octyl group are suitable, zirconium alkoxide used is preferably solid at room temperature. Zirconium methoxide, zirconium
Ethoxide is preferred, and likewise for yttrium or calcium alkoxides, yttrium ethoxide, yttrium isopropoxide, calcium ethoxide, etc. give good results for porous zirconia sphere formation.

次いで、原料アルコキシド溶液(分散質)を分散媒とし
てのホルムアミド中に分散させる。分散媒としてはホル
ムアミド単独でも使用できる。場合によっては、カルシ
ウム・アルコキシドの分散媒中への流出を抑制する為、
少量のアンモニア水又は蓚酸又はこれら両者を添加する
ことも効果がある。次いで例えば、撹拌により分散状態
を維持しながら、加熱すると、分散された液滴から、そ
の中の溶剤が揮発し且つ液滴の固化が起きて、球状粒子
を形成させるが、加熱温度は通常、溶媒の沸点以下の温
度が適当で、60〜70℃位が望ましい。加熱時間は5〜30
分位が良い。
Next, the raw material alkoxide solution (dispersoid) is dispersed in formamide as a dispersion medium. Formamide alone can be used as the dispersion medium. In some cases, in order to suppress the outflow of calcium alkoxide into the dispersion medium,
It is also effective to add a small amount of aqueous ammonia or oxalic acid or both of them. Then, for example, while maintaining the dispersed state by stirring, when heated, the solvent in the dispersed droplets volatilizes and solidifies the droplets to form spherical particles, but the heating temperature is usually A temperature below the boiling point of the solvent is suitable, and a temperature of about 60 to 70 ° C is desirable. Heating time is 5-30
The quantile is good.

この加熱操作中に、アルコキシドの分解が起こる。ここ
で形成された固化球状粒子はジルコニウム・アルコキシ
ドから生じた水酸化ジルコニウムと酸化ジルコニウムと
からなり、更にカルシウム・アルコキシドから生じた酸
化カルシウム,水酸化カルシウム,又はイットリウム・
アルコキシドから生じた酸化ットリウム,水酸化イット
リウムも含有する。
Decomposition of the alkoxide occurs during this heating operation. The solidified spherical particles formed here consist of zirconium hydroxide and zirconium oxide formed from zirconium alkoxide, and further calcium oxide, calcium hydroxide, or yttrium.
It also contains yttrium oxide and yttrium hydroxide generated from alkoxide.

かくして得られた固化した球状粒子を濾過等の操作によ
り分散媒から分離、取り出し、アセトン,アルコール等
で洗浄して、粒子に付着していた分散媒を除去した後、
乾燥し、次いで1200〜1500℃位の温度、望ましくは、13
00℃で焼成して結晶化させると、本発明の多孔質の内部
構造をもつジルコニア(ZrO2)の球状粒子、すなわち球
体が得られる。
The solidified spherical particles thus obtained are separated from the dispersion medium by an operation such as filtration, taken out, washed with acetone, alcohol or the like to remove the dispersion medium attached to the particles,
Dry, then at a temperature of around 1200-1500 ° C, preferably 13
Baking at 00 ° C. to crystallize gives spherical particles of zirconia (ZrO 2 ) having a porous internal structure of the present invention, that is, spheres.

次に、本発明の実施例を示すが、本発明は以下に示す実
施例のみに限定されるものではない。
Next, examples of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to the examples shown below.

実施例1 0.40ミリモルのカルシウム・エトキシドCa(OEt)
1.60ミリモルのジルコニウム・エトキシドZr(OEt)
を溶解、含有するベンゼン溶液〔Zr(OEt)に対するC
a(OEt)の割合:20モル%〕3mlをホルムアミド250ml
中に加え、激しく振りまぜて微小の液滴を作り分散させ
た。液滴の分散状態を保ちながら、60℃で10分間加熱し
た。ベンゼン(沸点80℃)の揮発が起きた。次いで室温
に戻して、生成した多孔質の固型の球状粒子を濾取す
る。そしてこれをアセトンで洗浄した後、乾燥し1300℃
で1時間焼成し本発明の多孔質ジルコニア球体を得た。
このように製造された多孔質ジルコニア球状粒子の全体
構造と粒子表面構造を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写
真を添付図面の第1図に示す。この第1図の写真から、
本実施例で得られたジルコニア球状粒子が真球状で球表
面全体に楔形でやゝ大きめな細孔が多数あることが認め
られる。このジルコニア球状粒子の直径は約50μmであ
った。更に、このジルコニア球状粒子の表面の一部分を
更に拡大して示す粒子表面構造の走査型電子顕微鏡写真
を第2図に示す。この第2図の写真によると、粒子表面
には孔径1μm以下の大きさの楔形の細孔と、孔径2〜
3μm位の大きさの楔形の細孔とが多数あり、またこれ
ら小さめの細孔の間に上記の大きめな細孔が散在してい
ることが認められる。また粉末X線分析の結果は、1300
℃で正方晶ジルコニア(ZrO2)と単斜晶ジルコニアのピ
ークを示し、この球体はカルシア(CaO)で安定化した
ジルコニア(CSZ)ではないことがわかった。組成分析
の結果はZr95.66モル%、Ca4.34モル%で20モル%添加
したCaの大部分は球外に流出していることを示した。
Example 1 0.40 mmol of calcium ethoxide Ca (OEt) 2
1.60 mmol zirconium ethoxide Zr (OEt) 4
Solution of benzene containing [C to Zr (OEt) 4
a (OEt) 2 ratio: 20 mol%] 3 ml to formamide 250 ml
It was added to the inside and shaken vigorously to form fine droplets and dispersed. While maintaining the dispersed state of the droplets, heating was performed at 60 ° C. for 10 minutes. Volatilization of benzene (boiling point 80 ° C) occurred. Then, the temperature is returned to room temperature, and the generated porous solid spherical particles are collected by filtration. Then, wash it with acetone and dry it at 1300 ℃.
After firing for 1 hour, the porous zirconia spheres of the present invention were obtained.
A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the entire structure and particle surface structure of the porous zirconia spherical particles thus produced is shown in FIG. 1 of the accompanying drawings. From the picture in Figure 1,
It can be seen that the spherical particles of zirconia obtained in this example are truly spherical and have a large number of wedge-shaped and slightly large pores on the entire spherical surface. The zirconia spherical particles had a diameter of about 50 μm. Further, FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the particle surface structure showing a part of the surface of the zirconia spherical particles further enlarged. According to the photograph of FIG. 2, wedge-shaped pores having a pore diameter of 1 μm or less and pore diameters of 2 to 2 are formed on the particle surface.
It is recognized that there are many wedge-shaped pores having a size of about 3 μm, and the above-mentioned large pores are scattered among these smaller pores. The result of powder X-ray analysis is 1300.
The tetragonal zirconia (ZrO 2 ) and monoclinic zirconia peaks were shown at ℃, indicating that the spheres were not calcia (CaO) stabilized zirconia (CSZ). The results of the compositional analysis showed that most of Ca added with 20 mol% of Zr of 95.66 mol% and Ca of 4.34 mol% flowed out of the sphere.

実施例2 0.40ミリモルのカルシウム・エトキシドと1.60ミリモル
のジルコニウム・エトキシドを含むベンゼン溶液〔ジル
コウム・エトキシドに対してカルシウム・エトキシドの
割合20モル%〕3mlを、4規定アンモニア水1.25mlを含
むホルムアミド250ml中に加え、かきまぜ機により激し
くかきまぜ分散させた。次いで分散状態を保ちながら、
60℃で10分間加熱した。これを室温に戻して、生成した
多孔質の固型の球状粒子を濾取した。そしてこれをアセ
トンで洗浄した後乾燥し、1300℃で1時間焼成し本発明
の多孔質ジルコニア球体を得た。このように製造された
多孔質ジルコニア球状粒子の全体構造と粒子表面構造を
示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真を添付図面の第3図
に示す。この第3図の写真から、本実施例で得られたジ
ルコニア球状粒子が真球状で球表面全体に孔径の小さめ
な細孔の多数が比較的均一に分布していることが認めら
れる。このジルコニア球状粒子の直径は約60μmであっ
た。更に、このジルコニア球状粒子の表面の一部分を更
に拡大して示す粒子表面構造の走査型電子顕微鏡写真を
第4図に示す。この第4図の写真によると、粒子表面に
は平均孔径が約1μmの細孔が揃って存在し、実施例1
のジルコニア球状粒子の表面に比べて滑らかな表面構造
を持つものであることが認められる。表面は多孔質なが
ら滑らかで、細孔の孔径は実施例1のものよりも小さく
粒径が揃っていることが判明した。これはアンモニア水
の添加によりカルシウム・エトキシドのホルムアミド中
への流出が抑えられたことによるものと考えられる。ま
た粉末X線分析の結果は、1300℃で正方晶ジルコニアの
ピークを示し、このジルコニア球体はカルシア安定化ジ
ルコニア(CSZ)であることがわかった。組成分析の結
果はZr92.25モル%、Ca7.75モル%でカルシウム・エト
キシドのホルムアミド中への流出は実施例1の方法で球
を製造した場合より抑制されている事がわかった。
Example 2 3 ml of a benzene solution containing 0.40 mmol of calcium ethoxide and 1.60 mmol of zirconium ethoxide [ratio of calcium ethoxide to zirconium ethoxide is 20 mol%] in 250 ml of formamide containing 1.25 ml of 4N aqueous ammonia. In addition, the mixture was vigorously agitated and dispersed by an agitator. Then, while maintaining the dispersed state,
Heated at 60 ° C for 10 minutes. This was returned to room temperature, and the produced porous solid spherical particles were collected by filtration. Then, this was washed with acetone, dried, and calcined at 1300 ° C. for 1 hour to obtain a porous zirconia sphere of the present invention. A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the overall structure and particle surface structure of the porous zirconia spherical particles thus produced is shown in FIG. 3 of the accompanying drawings. From the photograph of FIG. 3, it can be seen that the spherical particles of zirconia obtained in this example are spherical and that a large number of small pores having a small pore size are relatively uniformly distributed over the entire spherical surface. The diameter of the zirconia spherical particles was about 60 μm. Further, FIG. 4 shows a scanning electron micrograph of the particle surface structure showing a part of the surface of the zirconia spherical particles in a further enlarged manner. According to the photograph of FIG. 4, pores having an average pore diameter of about 1 μm are uniformly present on the particle surface.
It is recognized that the zirconia spherical particles have a smoother surface structure than that of the spherical particles. It was found that the surface was porous but smooth, and the pore size of the pores was smaller than in Example 1 and the particle sizes were uniform. It is considered that this is because the addition of aqueous ammonia suppressed the outflow of calcium ethoxide into formamide. Further, the powder X-ray analysis results showed a peak of tetragonal zirconia at 1300 ° C., and it was found that the zirconia spheres were calcia-stabilized zirconia (CSZ). As a result of compositional analysis, it was found that Zr was 92.25 mol% and Ca was 7.75 mol%, and the outflow of calcium ethoxide into formamide was suppressed more than in the case of producing the spheres by the method of Example 1.

本実施例2で得られた多孔質ジルコニア球状粒子をほぼ
中央より2等分して割った状態での粒子の内部構造を示
す走査型電子顕微鏡写真を第5図に示す。また、そのよ
うに割った状態の破断面での粒子内部構造を更に拡大し
て示す走査型電子顕微鏡写真を第6図に示す。第6図の
写真によると、幅が1μm以下の帯状の細孔が、粒子表
面より粒子中心へ向かい伸びている内部の多孔質状態が
見られる。
FIG. 5 shows a scanning electron micrograph showing the internal structure of the porous zirconia spherical particles obtained in this Example 2 when the porous zirconia spherical particles were bisected from the center and divided. In addition, FIG. 6 shows a scanning electron micrograph showing the internal structure of the grain in the fractured surface in such a state further enlarged. According to the photograph in FIG. 6, it can be seen that the band-shaped pores with a width of 1 μm or less extend from the particle surface toward the center of the particle and are in a porous state.

実施例3 0.40ミリモルのカルシウム・エトキシドと1.60ミリモル
のジルコニウム・エトキシドを含むベンゼン溶液〔Ca
(OEt)の割合:20モル%〕3mlを、4規定アンモニア
水1.25mlと蓚酸0.35gを含むホルムアミド250ml中に加
え、激しくかきまぜて分散させた。次いで分散状態を保
ちながら、60℃で10分間加熱した。これを室温に戻し
て、生成した多孔質の固型球状粒子を濾取した。そして
これをアセトンで洗浄した後乾燥し、1300℃で1時間焼
成し、本発明の多孔質ジルコニア球を得た。このように
して製造された多孔質ジルコニア球状粒子の全体構造と
粒子表面構造を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真を添
付図面の第7図に示す。この第7図の写真から、本実施
例で得られたジルコニア球状粒子が真球状で球表面全体
に孔径の小さい細孔の多数が比較的均一に分布している
ことが認められる。このジルコニア球状粒子の直径は約
70μmであった。更に、このジルコニア球状粒子の表面
の一部分を更に拡大して示す粒子表面構造の走査型電子
顕微鏡写真を第8図に示す。この第8図の写真による
と、粒子表面には、小さい細孔が揃って分布し、それら
小さい細孔の間に幅0.2μm位のV字状及びその他の形
状の細孔が散在していることが認められる。表面は多孔
性ながら滑らかで、細孔の孔径は実施例2のものよりも
さらに小さくなっている。これはアンモニア水と蓚酸が
添加されたことによりカルシウム・エトキシドのホルム
アミド中への流出が、さらに抑制されたことによるもの
と考えられる。また粉末X線分析の結果は、1300℃で正
方晶ジルコニアのピークを示し、球はカルシア安定化さ
れたジルコニア(CSZ)であることがわかった。組成分
析の結果は、Zr86.99モル%、Ca13.01モル%でカルシウ
ム・エトキシドのホルムアミド中への流出は実施例2の
方法で球を製造した場合よりも更に抑制されている事が
わかった。
Example 3 A benzene solution containing 0.40 mmol of calcium ethoxide and 1.60 mmol of zirconium ethoxide [Ca
(Ratio of (OEt) 2 : 20 mol%] 3 ml was added to 250 ml of formamide containing 1.25 ml of 4N aqueous ammonia and 0.35 g of oxalic acid, and was vigorously stirred to disperse. Then, while maintaining the dispersed state, it was heated at 60 ° C. for 10 minutes. This was returned to room temperature, and the produced porous solid spherical particles were collected by filtration. Then, this was washed with acetone, dried, and calcined at 1300 ° C. for 1 hour to obtain a porous zirconia sphere of the present invention. A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the entire structure and particle surface structure of the porous zirconia spherical particles thus produced is shown in FIG. 7 of the accompanying drawings. From the photograph in FIG. 7, it can be seen that the spherical particles of zirconia obtained in this example are spherical and that a large number of small pores are relatively uniformly distributed over the entire spherical surface. The diameter of this zirconia spherical particle is about
It was 70 μm. Further, FIG. 8 shows a scanning electron micrograph of the particle surface structure showing a part of the surface of the zirconia spherical particles further enlarged. According to the photograph of FIG. 8, small pores are uniformly distributed on the particle surface, and V-shaped pores having a width of about 0.2 μm and other pores are scattered between the small pores. Is recognized. The surface was porous but smooth, and the pore size of the pores was smaller than that of Example 2. It is considered that this is because the addition of aqueous ammonia and oxalic acid further suppressed the outflow of calcium ethoxide into formamide. Further, the powder X-ray analysis result showed a peak of tetragonal zirconia at 1300 ° C., and it was found that the sphere was calcia-stabilized zirconia (CSZ). As a result of the compositional analysis, it was found that the flow of calcium ethoxide into formamide at Zr86.99 mol% and Ca13.01 mol% was further suppressed as compared with the case of producing the spheres by the method of Example 2. .

実施例4 0.12ミリモルのイットリウム・エトキシドY(OC2H5
と1.88ミリモルのジルコニウム・エトキシドを含むベ
ンゼン溶液〔ジルコニウム・エトキシドに対するY(OC
2H5の割合:6モル%、Y2O3としての割合:3モル%〕3
mlをホルムアミド250ml中に加え、激しく振りまぜて微
小の液滴をつくり分散させた。分散状態を保ちながら、
60℃で10分間加熱した。次いで室温に戻して、濾過し、
生成した多孔質の固型の球状粒子を濾取した。そしてこ
れをアセトンで洗浄した後乾燥し1300℃で1時間焼成し
本発明の多孔質ジルコニア球を得た。得られたジルコニ
ア球の走査型電子顕微鏡(SEM)による写真は第1図と
同様であり、直径50〜100μmの球体で多孔質となって
いることが判明した。また粉末X線分析の結果は、1300
℃で正方晶ジルコニアのピークを示し、球はイットリア
(Y2O3)で安定化されたジルコニア(YSZ)であること
がわかった。組成分析の結果はZr94.08モル%、Y5.92モ
ル%でありイットリウム・エトキシドはホルムアミド中
へ、ほとんど流出していないことがわかった。
Example 4 0.12 mmol of yttrium ethoxide Y (OC 2 H 5 ).
Benzene solution containing 3 and 1.88 mmol zirconium ethoxide [Y (OC
2 H 5 ) 3 ratio: 6 mol%, Y 2 O 3 ratio: 3 mol%] 3
ml was added to 250 ml of formamide and shaken vigorously to form fine droplets to disperse. While keeping the dispersed state,
Heated at 60 ° C for 10 minutes. Then return to room temperature, filter,
The generated porous solid spherical particles were collected by filtration. Then, this was washed with acetone, dried, and calcined at 1300 ° C. for 1 hour to obtain a porous zirconia sphere of the present invention. A photograph of the obtained zirconia spheres by a scanning electron microscope (SEM) is similar to that shown in FIG. 1, and it was found that the spheres were 50-100 μm in diameter and were porous. The result of powder X-ray analysis is 1300.
The peak of tetragonal zirconia was shown at ℃, and the sphere was found to be yttria (Y 2 O 3 ) stabilized zirconia (YSZ). As a result of compositional analysis, Zr was 94.08 mol% and Y was 5.92 mol%, and it was found that yttrium ethoxide was hardly released into formamide.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、次のような特性をもつ多孔質ジルコニ
ア球体が得られる。即ち孔径1μm位の均質な細孔を有
する多孔質球であること、さらに表面が滑らかで球の粒
径も50〜100μmと揃っていることの特性を有する。し
かも、本発明によるとこれらの多孔質ジルコニア球体が
比較的簡便な方法で製造出来、工業的規模での生産も容
易である。
According to the present invention, a porous zirconia sphere having the following characteristics can be obtained. That is, it has the characteristics that it is a porous sphere having uniform pores with a pore diameter of about 1 μm, and that the surface is smooth and the particle size of the spheres is 50-100 μm. Moreover, according to the present invention, these porous zirconia spheres can be produced by a relatively simple method and can be easily produced on an industrial scale.

かくして得られた多孔質構造の微細ジルコニア球体は、
ジルコニアの高強度、高靭性、耐摩耗性、耐薬品性等の
優れた性質と共に、1μ位の均一微細な細孔を有すると
いう特殊な性質を兼ね備え、工業用、医療用材料等、高
機能材料として例えばセンサー、触媒、耐火材として多
くの応用分野で利用されることが期待される。
The fine zirconia spheres having a porous structure thus obtained are
Zirconia has excellent properties such as high strength, high toughness, wear resistance, and chemical resistance, as well as the special property of having uniform fine pores of about 1μ, and it is a highly functional material such as industrial and medical materials. For example, it is expected to be used as a sensor, a catalyst, a refractory material in many application fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例1で得られた多孔質ジルコニア
球状粒子の全体構造と粒子表面構造を示す走査型電子顕
微鏡写真、第2図はこの粒子の表面の一部を更に拡大し
た粒子表面構造の走査型電子顕微鏡写真であり;第3図
は実施例2で得られた多孔質ジルコニア球状粒子の全体
構造と粒子表面構造を示す走査型電子顕微鏡写真、第4
図はこの粒子の表面の一部を更に拡大した粒子表面構造
の走査型電子顕微鏡写真、第5図はこのジルコニア球状
粒子を半分に割った状態での粒子の内部構造を示す走査
型電子顕微鏡写真、第6図は第5図で示された粒子の破
断面を更に拡大して示す粒子内部構造の走査型電子顕微
鏡写真であり;第7図は実施例3で得られたジルコニア
球状粒子の全体構造と粒子表面構造を示す走査型電子顕
微鏡写真、第8図はこの粒子の表面の一部を更に拡大し
た粒子表面構造の走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the entire structure and particle surface structure of the porous zirconia spherical particles obtained in Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a particle obtained by further enlarging a part of the surface of the particles. FIG. 3 is a scanning electron micrograph of the surface structure; FIG. 3 is a scanning electron micrograph showing the entire structure and particle surface structure of the porous zirconia spherical particles obtained in Example 2, FIG.
The figure shows a scanning electron micrograph of the particle surface structure in which a part of the surface of the particle is further enlarged, and FIG. 5 shows the internal structure of the particle when the zirconia spherical particles are divided in half. FIG. 6 is a scanning electron micrograph of the internal structure of the particle shown in a further enlarged scale of the fracture surface of the particle shown in FIG. 5; FIG. 7 is the entire zirconia spherical particle obtained in Example 3. A scanning electron micrograph showing the structure and the particle surface structure, and FIG. 8 is a scanning electron micrograph of the particle surface structure in which a part of the surface of the particle is further enlarged.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カルシウム・アルコキシドまたはイットリ
ウム・アルコキシドを添加、溶解されたジルコニウム・
アルコキシドの有機溶剤溶液を分散質として用い、この
溶液を分散媒としてのホルムアミド中に、あるいはアン
モニア水及び蓚酸の少なくとも1つを添加されたホルム
アミド中に微細な液滴の形で分散させ、分散した状態を
維持しながら前記アルコキシド溶液の使用溶剤の沸点よ
り低い温度に加熱して固化した球状粒子を形成させ、こ
れら球状粒子を分散媒から分離して取り、その後に1200
〜1500℃で焼成することを特徴とする、微細な多孔質ジ
ルコニア球体の製造方法。
1. Zirconium melted by adding calcium alkoxide or yttrium alkoxide
An organic solvent solution of an alkoxide was used as a dispersoid, and this solution was dispersed in formamide as a dispersion medium or in formamide to which at least one of aqueous ammonia and oxalic acid was added in the form of fine droplets. While maintaining the state, to form solidified spherical particles by heating to a temperature lower than the boiling point of the solvent used for the alkoxide solution, separate these spherical particles from the dispersion medium, and then 1200
A method for producing fine porous zirconia spheres, which comprises firing at -1500 ° C.
【請求項2】直径が50〜100ミクロンの範囲にあり且つ
多孔質の内部構造をもつことを特徴とする、イットリア
又はカルシアで安定化されたジルコニアの微細球体。
2. Yttria- or calcia-stabilized zirconia microspheres having a diameter in the range of 50 to 100 microns and a porous internal structure.
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