JPH08290914A - α−アルミナおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微細なα−アルミナ粒子からなり、アルミナ純
度が９９．８重量％以上で、ナトリウム含有量が４０ｐ
ｐｍ以下、鉄含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくはカル
シウム含有量が４０ｐｐｍ以下であり、粒度分布の狭い
粉末状のα−アルミナを得ること。 【解決手段】バイヤー法による水酸化アルミニウムまた
は該バイヤー法による水酸化アルミニウムを仮焼して得
られる遷移アルミナを粉砕し、ついで塩化水素ガスを１
体積％以上、あるいは塩素ガスを１体積％以上および水
蒸気を０．１体積％以上含有する雰囲気ガス中にて、６
００〜１４００℃の温度で焼成することを特徴とするα
−アルミナの製造方法、および該方法により得られ、ア
ルミナ純度が９９．８重量％以上、ナトリウム含有量が
４０ｐｐｍ以下、鉄含有量が２０ｐｐｍ以下であること
を特徴とする粉末状のα−アルミナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度の粉末状の
α−アルミナおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】α−アルミナは、研磨材、焼結用原料、
プラズマ溶射材、充填材等に広く用いられている。従来
の一般的でかつ最も安価なアルミナの工業的製造方法は
バイヤー法である。バイヤー法では、原料であるボーキ
サイトを水酸化ナトリウムで処理して得られた水酸化ア
ルミニウムを大気中で焼成することにより、α−アルミ
ナ粉末が製造されている。

【０００３】しかし、この方法で製造される水酸化アル
ミニウム中には、かなりの量のナトリウム分が含有さ
れ、このナトリウム分は大気中で焼成して得られるα−
アルミナ中にも、殆どそのまま残存する。従って、この
α−アルミナを点火栓等の電気絶縁材料として使用する
場合には、残存するナトリウム分が電気絶縁性を阻害す
る等の問題を有していた。

【０００４】このような問題点を解決するためにいくつ
かの提案がなされてきた。例えば、特開昭４７−５７４
４号公報には、多量のナトリウムを含有するバイヤー法
によって得られる水酸化アルミニウムを仮焼する際に、
該水酸化アルミニウムに塩酸または塩化アルミニウム水
溶液を湿潤させて、珪酸質耐火容器に詰めた状態で炉中
で焼成して脱ナトリウムする方法が開示されている。

【０００５】また、バイヤー法によって得られる水酸化
アルミニウムまたはアルミナに塩酸または塩化アルミニ
ウムと、硼酸または酸化硼素とを共存させて焼成する方
法が特開昭４８−３４６８０号公報に、またバイヤー法
によって得られる水酸化アルミニウムに塩酸または塩化
アルミニウムおよび少量のシリカ系物質を添加、混合
し、焼成した後にシリカ系物質とアルミナを分離する方
法が特開昭５４−１６３９８号公報に開示されている。

【０００６】しかしながら、これらの方法で得られるα
−アルミナ粉末には、脱ナトリウム処理を行った後も、
４００〜１００ｐｐｍ程度のナトリウム（Ｎａ₂ Ｏ換算
で、０．０４〜０．０１重量％）が含まれており、用途
によっては必ずしも満足できるものではなかった。ま
た、これらの方法ではアルミナ粉末を焼結する際に異常
粒成長の原因となるカルシウムや鉄等の他の不純物の除
去も困難であった。

【０００７】さらに、これらの方法で得られるα−アル
ミナ粒子の形状は不定形で、粗大な凝集粒子を多く含む
ため、それぞれの用途に応じて、ボールミルや振動ミル
を使用しての解砕工程を経て製品とされるが、解砕は必
ずしも容易でなく、そのために解砕コストもかかり、ま
た、解砕が長時間にわたるため、微粉末が発生して粒度
分布が広くなったり、異物の混入によって純度の低下が
生じるという問題があった。

【０００８】ところで、脱ナトリウム処理と同時に、α
−アルミナの粒子径を制御する方法として、水酸化アル
ミニウムを、塩素ガスとフッ化アルミニウムの共存下に
１０００℃以上で焼成する方法が米国特許３１７５８８
３号明細書に開示されている。この方法で得られるα−
アルミナのナトリウム含有量は出発原料である水酸化ア
ルミニウム中のナトリウム含有量の３０重量％以下にま
で低減されるが、ナトリウム含有量が１００ｐｐｍ以下
のα−アルミナは得られていない。

【０００９】米国特許３５３２４６０号明細書には、ガ
リウム、鉄、亜鉛、カルシウム、マンガン、銅あるいは
ナトリウムの酸化物で汚染された遷移アルミナを、加熱
処理により水分量２〜６重量％、比表面積４０〜１２０
ｍ² ／ｇとし、ついで酸素フリーの塩素ガス雰囲気下、
８００〜１０００℃で加熱処理した後、水洗や加熱処理
等を行うことにより、不純物の少ないアルミナを製造す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法で得
られるアルミナは遷移アルミナであり、該アルミナ中の
鉄含有量は塩素ガス雰囲気処理によって大幅に低減し、
ナトリウムおよびカルシウム含有量は塩素ガス処理後に
水洗や加熱処理を行うことにより低減するが、ナトリウ
ム含有量およびカルシウム含有量が、それぞれ１００ｐ
ｐｍ以下の高純度なアルミナは未だ得られていない。

【００１０】特開昭６４−３００８号公報には、平均二
次粒子径が１０μｍ以下であるバイヤー法によって得ら
れる水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナに機械的衝
撃を加えた後、塩素含有物質の存在下に焼成することに
よって、易解砕性のアルミナ粉末を製造する方法が開示
されている。この方法によって、平均二次粒子径３μｍ
以下の微粒でかつ粒度分布がシャープなα−アルミナ粉
末が得られ、該粉末を用いて、組織が均一な高密度で高
強度の焼結体を得ることができるため、電子材料セラミ
ックス用途等に対する工業的価値は大であった。しかし
ながら、具体的に開示されている方法は、原料である水
酸化アルミニウムを塩酸に懸濁、乾燥した後、焼成して
α−アルミナ粉末を得る方法であり、ナトリウム含有量
が１００ｐｐｍ以下の、高純度のα−アルミナは得られ
てはいない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した問題を解決し、バイヤー法による水酸化アルミニウ
ムを出発原料として、従来のバイヤー法により得られる
α−アルミナ粉末と比較して、ナトリウム、鉄およびカ
ルシウム含有量の極めて少ない、高純度で、微細な粒子
からなり、かつ粒度分布の狭い粉末状のα−アルミナを
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、バイヤー法に
よる水酸化アルミニウムまたは該バイヤー法による水酸
化アルミニウムを仮焼して得られる遷移アルミナを粉砕
し、ついで塩化水素ガスを１体積％以上、あるいは塩素
ガスを１体積％以上および水蒸気を０．１体積％以上含
有する雰囲気ガス中にて、６００〜１４００℃の温度で
焼成するα−アルミナの製造方法に係るものである。

【００１３】また本発明は、バイヤー法による水酸化ア
ルミニウムまたは該バイヤー法による水酸化アルミニウ
ムを仮焼して得られる遷移アルミナを粉砕し、ついで塩
化水素ガスを１体積％以上、あるいは塩素ガスを１体積
％以上および水蒸気を０．１体積％以上含有する雰囲気
ガス中にて、６００〜１４００℃の温度で焼成すること
により得られ、アルミナ純度が９９．８重量％以上、ナ
トリウム含有量が４０ｐｐｍ以下、鉄含有量が２０ｐｐ
ｍ以下である粉末状のα−アルミナに係るものである。
以下、本発明について詳細に説明する。

【発明の実施の形態】

【００１４】本発明の粉末状のα−アルミナの製造方法
は、原料として、バイヤー法によって得られる水酸化ア
ルミニウム、あるいはバイヤー法によって得られる水酸
化アルミニウムを仮焼して得られる遷移アルミナを用い
ることを特徴とする。以下の説明において、本発明の方
法において原料として用いられるバイヤー法による水酸
化アルミニウムまたは該バイヤー法による水酸化アルミ
ニウムを仮焼して得られる遷移アルミナを、バイヤー法
による水酸化アルミニウム等と略称することがある。

【００１５】バイヤー法によって得られる水酸化アルミ
ニウムは、１μｍ以上、通常は１０μｍ以上の一次粒子
が凝集して形成される１０〜１００μｍ程度の二次粒子
であり、該水酸化アルミニウムには、ナトリウムが２０
０ｐｐｍ以上、通常は５００〜２０００ｐｐｍ程度、カ
ルシウムが１０ｐｐｍ以上、通常は５０〜５００ｐｐｍ
程度、鉄が２０ｐｐｍ以上、通常は５０〜２００ｐｐｍ
程度含まれる。

【００１６】本発明の方法においては、バイヤー法によ
って得られる水酸化アルミニウム等を、焼成する前に予
め粉砕して、塩化水素ガスを１体積％以上、あるいは塩
素ガスを１体積％以上および水蒸気を０．１体積％以上
含有する雰囲気ガス中にて６００〜１４００℃、好まし
くは８００〜１２００℃の温度で焼成して粉末状のα−
アルミナを得ることを特徴とする。

【００１７】本発明の方法により、ナトリウム含有量が
４０ｐｐｍ以下、鉄含有量が２０ｐｐｍ以下の高純度の
粉末状のα−アルミナを得ることができる。

【００１８】また、本発明の方法において、好ましく
は、ナトリウム含有量が４０ｐｐｍ以下、鉄含有量が２
０ｐｐｍ以下、カルシウム含有量が４０ｐｐｍ以下、さ
らに好ましくはナトリウム、鉄およびカルシウム含有量
がそれぞれ１０ｐｐｍ以下の、高純度の粉末状のα−ア
ルミナを得たい場合には、上記のバイヤー法によって得
られる水酸化アルミニウム等を予め粉砕する工程および
焼成の工程に加えて、焼成して得られたα−アルミナを
洗浄する工程を実施することが好ましい。

【００１９】また、バイヤー法による水酸化アルミニウ
ム等を予め粉砕してから焼成することにより、０．１〜
２μｍ程度の微細な粒子からなる粉末状のα−アルミナ
が得られる。また、得られるα−アルミナ粒子の粒子径
の制御は、焼成に際して原料であるバイヤー法による水
酸化アルミニウム等に種晶を添加する方法によっても行
うことができる。

【００２０】ここで、α−アルミナの粒子径を制御する
種晶とは、α−アルミナの結晶成長の核となるもので、
該種晶を核としてそのまわりにα−アルミナが成長する
ものであり、例えば、アルミニウム、チタン、バナジウ
ム、クロム、鉄、ニッケル等の酸化物、窒化物、酸窒化
物、炭化物、炭窒化物、ハロゲン化物等を例示すること
ができる。

【００２１】バイヤー法による水酸化アルミニウム等の
粉砕後の粒子径は、原料として用いるバイヤー法による
水酸化アルミニウム等の粒子径にも依存するので必ずし
も限定されないが、好ましくは累積粒度分布の５０％径
（Ｄ５０）で１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下
であり、最も好ましくは、水酸化アルミニウム等の一次
粒子が残存しない程度にまで粉砕して用いれば、より高
純度の粉末状のα−アルミナを得ることができる。

【００２２】バイヤー法による水酸化アルミニウム等の
粉砕の方法は特に限定されるものではなく、例えば、通
常工業的に用いられる、振動ミルやボールミルによる粉
砕方法が挙げられる。また、これらの粉砕に際しては、
乾式粉砕または湿式粉砕またはこれらの組み合わせのい
ずれの方法も用いることができる。

【００２３】また、バイヤー法による水酸化アルミニウ
ム等の粉砕に用いられる粉砕容器やボールとしては、ア
ルミナ製やジルコニア製や樹脂製等のものが使用できる
が、粉砕によってバイヤー法による水酸化アルミニウム
等の原料に、ナトリウムや鉄やカルシウム等の汚染が極
力生じないように粉砕することが好ましい。

【００２４】このような粉砕方法としては、例えば、粉
砕容器はアルミナ製や樹脂製等で、粉砕用ボールとし
て、例えば、アルミナ製、ジルコニア製あるいは樹脂製
等のものを用いた方法等を挙げることができ、このよう
な粉砕方法は、最も高純度なα−アルミナを得たい場合
に有効な方法である。

【００２５】また必要に応じて、粉砕後に分級を行って
から焼成をすることもできる。例えば、粉砕後の水酸化
アルミニウム中に未粉砕の一次粒子が残存していたり、
粒度分布が広い等の場合には、分級することにより、大
きな粒子を除いてから、または、所定の粒子径に調整し
てから焼成する方法も用いることができ、このような方
法は高純度のα−アルミナを得るためには好ましい方法
である。

【００２６】分級の方法は特に限定されるものではな
く、例えば、工業的に使用される湿式或いは乾式分級法
を用いることができる。

【００２７】次に、上記の粉砕したバイヤー法による水
酸化アルミニウム等を、雰囲気ガスの全体積に対して塩
化水素ガスを１体積％以上、好ましくは５体積％以上、
より好ましくは１０体積％以上含有する雰囲気ガス中に
て焼成する。塩化水素ガスの濃度の上限は特に限定され
ないが、工業的生産性の面から、好ましくは７０体積％
以下、より好ましくは５０体積％以下、さらに好ましく
は４０体積％以下である。塩化水素ガスの希釈ガスとし
ては、アルゴン等の不活性ガス、窒素、水素あるいは空
気またはこれらの混合ガスを用いることができる。

【００２８】また、上記の粉砕したバイヤー法による水
酸化アルミニウム等を、雰囲気ガスの全体積に対して塩
素ガスを１体積％以上、好ましくは５体積％以上、より
好ましくは１０体積％以上と、水蒸気を０．１体積％以
上、好ましくは１体積％以上、より好ましくは５体積％
以上とを含有する雰囲気ガス中にて焼成することもでき
る。塩素ガスの濃度の上限は特に限定されないが、工業
的生産性の面から、塩素ガスは、好ましくは７０体積％
以下、より好ましくは５０体積％以下、さらに好ましく
は４０体積％以下である。塩素ガス及び水蒸気の希釈ガ
スとしては、アルゴン等の不活性ガス、窒素、水素ある
いは空気またはこれらの混合ガスを用いることができ
る。

【００２９】焼成における雰囲気ガスの圧力は特に限定
されず、工業的に用いられる範囲において任意に選ぶこ
とができる。このような雰囲気ガス中での焼成により、
比較的に低い焼成温度で、目的とする本発明の粉末状の
α−アルミナを得ることができる。

【００３０】焼成温度は６００〜１４００℃、好ましく
は８００〜１２００℃である。この温度範囲に制御して
焼成することにより、工業的に有利な速度でα−アルミ
ナが生成し、また、生成するα−アルミナ粒子同士の凝
集が起こりにくく、焼成直後でも粒度分布の狭いα−ア
ルミナ粒子からなる本発明の粉末状のα−アルミナを得
ることができる。本発明の特徴の一つとして、従来の方
法に比べて低い焼成温度で高純度のα−アルミナを得る
ことができることが挙げられる。

【００３１】適切な焼成の時間は雰囲気ガスの濃度や焼
成の温度にも依存するので必ずしも限定されないが、好
ましくは１分以上、より好ましくは１０分以上である。
バイヤー法による水酸化アルミニウム等からα−アルミ
ナの粒子が結晶成長するまで焼成すれば十分である。本
発明の製造方法によれば、従来の方法の焼成時間に比べ
て短い時間で目的とする粉末状のα−アルミナを得るこ
とができる。

【００３２】雰囲気ガスの供給源や供給方法は特には限
定されない。原料であるバイヤー法による水酸化アルミ
ニウム等が存在する反応系に上記の雰囲気ガスを導入す
ることができればよい。

【００３３】焼成装置は必ずしも限定されず、いわゆる
焼成炉を用いることができる。焼成炉は塩化水素ガスに
腐食されない材質で構成されていることが望ましい。さ
らには雰囲気を調整できる構造を備えていることが望ま
しい。また、塩化水素ガスあるいは塩素ガスという腐食
性ガスを用いるので、焼成炉には気密性があることが望
ましい。

【００３４】工業的には連続方式で焼成することが好ま
しく、例えば、トンネル炉、ロータリーキルン等を用い
ることができる。腐食性ガス雰囲気中でα−アルミナの
粒子成長が進行するので、焼成工程で用いられる装置、
例えば、坩堝やボートは、アルミナ製、石英製、耐酸レ
ンガ製あるいはグラファイト製であることが好ましい。

【００３５】上記の製造方法により製造された粉末状の
α−アルミナは、塩化水素ガス、あるいは塩素ガスおよ
び水蒸気を含有する雰囲気ガス中にて焼成することによ
り、バイヤー法による水酸化アルミニウムに含まれるナ
トリウム分や鉄分は、ナトリウム含有量が４０ｐｐｍ以
下、鉄含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくはナトリウム
含有量が１０ｐｐｍ以下、鉄含有量が１０ｐｐｍ以下に
まで低減させることができる。

【００３６】しかし、上記の本発明の方法により製造さ
れた粉末状のα−アルミナは、上記雰囲気ガス中にて焼
成しただけは、若干のナトリウムが残存したり、用いる
バイヤー法による水酸化アルミニウム等のカルシウム含
有量によっては、不純物としてのカルシウムを多量に含
む場合がある。カルシウム含有量が多いα−アルミナ粉
末を焼結して焼結体を作製する場合は、カルシウムが主
たる原因で異常粒成長を起こし焼結体強度等の焼結体特
性を低下させ易く、このような用途に用いるためにはカ
ルシウム含有量が少ないα−アルミナ粉末が必要とな
る。

【００３７】従って、このような場合には、焼成後の粉
末状のα−アルミナを洗浄することにより、カルシウム
含有量が低減された粉末状のα−アルミナを得ることが
できる。このような方法は、カルシウム含有量が４０ｐ
ｐｍ以下の、より高純度の粉末状のα−アルミナを目的
とする場合に特に好ましい。

【００３８】すなわち、洗浄工程を行うとき、カルシウ
ム含有量を４０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下
にまで低減させることができる。

【００３９】この場合、洗浄の方法は特に限定されるも
のではないが、焼成後のα−アルミナに含まれるナトリ
ウムやカルシウム分を溶解する溶媒、例えば水による洗
浄が好ましい。具体的には、室温〜１００℃の温度の水
中に焼成して得られたα−アルミナ粉末を投入し撹拌等
を行うことにより、水によるナトリウムやカルシウム分
の浸出を行った後に、濾過、さらに水洗を行う方法等を
採用することができる。また、水洗の程度としては、水
洗後の排水に、例えば硝酸銀水溶液を滴下して、該排水
の白濁の有無を調べ、該排水中に塩素イオンの存在を認
めなくなる程度にまで洗浄することが好ましい。

【００４０】上記の本発明の製造方法によれば、安価な
バイヤー法による水酸化アルミニウムを原料に用いて、
アルミナ純度が９９．８重量％以上、通常は９９．９重
量％以上の高純度の粉末状のアルミナを容易に得ること
ができる

【００４１】上記の本発明の製造方法により製造された
粉末状のα−アルミナは若干の凝集粒子を含む場合があ
るが、この凝集は軽度なものであり、簡単な解砕を行う
ことによって容易に、凝集粒子が殆どない粒度分布の狭
い本発明の粉末状のα−アルミナを製造することができ
る。ここでいう粒度分布の狭い粉末状のα−アルミナと
は、累積粒度分布の微粒子側から、累積１０％径、累積
９０％径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０
／Ｄ１０の値が小さく、その値が好ましくは１５以下、
より好ましくは１０以下、最も好ましくは５以下の粒度
分布を有するものである。

【００４２】上記の本発明の製造方法により製造された
粉末状のα−アルミナを原料に用いて、焼結密度が３．
８ｇ／ｃｍ³ 以上の高密度の焼結体を製造することがで
きる。焼結体の製造方法は特に限定されるものではな
く、例えば、必要に応じて水等の溶媒で洗浄して、乾式
解砕または湿式解砕等により簡単な解砕を行なって粒度
分布のより狭い粉末状のα−アルミナとして、加圧成形
やスリップキャスト成形等の成形法によって成形体を作
製して、ついで、大気中、１４００〜１７００℃にて焼
結する等の方法が挙げられる。

【００４３】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００４４】なお、本発明における各種の測定は次のよ
うにして行った。 １．バイヤー法による水酸化アルミニウムおよびα−ア
ルミナ粉末の累積粒度分布とα−アルミナ粒子の平均粒
子径の測定 （１）レーザー散乱法を測定原理とするマスターサイザ
ー（マルバーン社製）を用いて測定した。

【００４５】（２）α−アルミナのＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡、日本電子株式会社製；Ｔ−２２０）写真を撮影
し、その写真から５０〜１００個の粒子を選び出して、
画像解析を行い、円相当径の平均値を求めた。円相当径
とは、面積が等しい真円の直径に換算した値をいう。

【００４６】２．アルミナ純度の測定 発光分析により不純物イオンである珪素、鉄、チタン、
マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、ジ
ルコニウム、イットリウムの混入量を測定し、不純物含
有量を酸化物換算して求め、これらの合計量（重量％）
を１００重量％から差し引いてアルミナ純度とした。

【００４７】実施例において使用したバイヤー法による
水酸化アルミニウム原料は次に示すとおりである。 １．水酸化アルミニウムＡ 一次粒子径が約５〜２０μｍ、累積粒度分布の累積５０
％径（Ｄ５０）が１７μｍで、ナトリウムを８３０ｐｐ
ｍ、カルシウムを１９０ｐｐｍ、鉄を６２ｐｐｍ含む水
酸化アルミニウム。

【００４８】２．水酸化アルミニウムＢ 一次粒子径が約５〜２０μｍ、累積粒度分布の累積５０
％径（Ｄ５０）が３８μｍで、ナトリウムを１０００ｐ
ｐｍ、カルシウムを９０ｐｐｍ、鉄を２６ｐｐｍ含む水
酸化アルミニウム。

【００４９】３．水酸化アルミニウムＣ 一次粒子径が約１〜５μｍ、累積粒度分布の累積５０％
径（Ｄ５０）が１１μｍで、ナトリウムを６７０ｐｐ
ｍ、カルシウムを５８ｐｐｍ、鉄を３９ｐｐｍ含む水酸
化アルミニウム。

【００５０】バイヤー法による水酸化アルミニウムの粉
砕方法は次に示すとおりである。 １．粉砕方法Ａ １３０℃で乾燥させた水酸化アルミニウム５０ｇとアル
ミナボール（ニッカト−社製、ＨＤアルミナボール、直
径１５ｍｍ）１８００ｇをアルミナ製２リットルポット
（ニッカトー社製、ＨＤポットミル、Ｂ型）に入れ、振
動ミル（安川電気製作所製、Ｖｉｂｒｏ−Ｐｏｔ）で、
２時間、振幅±４ｍｍにて粉砕した。

【００５１】２．粉砕方法Ｂ １３０℃で乾燥させた水酸化アルミニウム５０ｇとジル
コニアボール（ニッカトー社製、ＹＴＺボール、直径１
５ｍｍ）３０００ｇをアルミナ製２リットルポット（同
上）に入れ、振動ミル（同上）で、振幅±４ｍｍにて、
３０分間粉砕した。次いで粉砕された水酸化アルミニウ
ム２５ｇ、蒸留水１５０ｇ、ジルコニアボール１２００
ｇを、ポリエチレン製１リットルポットに入れ、回転数
６０ｒｐｍにて１２時間ボールミルによる粉砕した後、
１３０℃にて乾燥した。

【００５２】３．粉砕方法Ｃ １３０℃で乾燥させた水酸化アルミニウム９０ｇとアル
ミナボール１８００ｇをアルミナ製２リットルポット
（同上）に入れ、回転数６０ｒｐｍにて６時間ボールミ
ルによる粉砕した。粉砕物には未粉砕の水酸化アルニウ
ム粒子が残存していたため、これを除去するために湿式
分級を行い、水酸化アルミニウムの粒径を１０μｍ以下
に調整した。

【００５３】４．粉砕方法Ｄ 水酸化アルミニウム２５ｇと種晶としてのα−アルミナ
（住友化学社製、ＡＫＰ−５０、一次粒子径約０．２μ
ｍ）０．１４ｇとジルコニアボール１０００ｇをポリエ
チレン製１リットルポットに入れ、回転数６０ｒｐｍに
て６時間ボールミルによる粉砕した後、１３０℃にて乾
燥した。

【００５４】塩化水素ガスは鶴見ソーダ（株）製のボン
ベ塩化水素ガス（純度９９．９％）を用いた。焼成手順
は以下のとおりである。原料の水酸化アルミニウムＡお
よびＢはアルミナ製のボートに、水酸化アルミニウムＣ
は白金製容器に充填して白金製の蓋をした。充填量は３
〜３５ｇ，充填深さは１０〜１５ｍｍ程度とした。焼成
は石英製炉芯管（直径５８ｍｍ、長さ１２００ｍｍ）を
用いた管状炉（株式会社モトヤマ製、ＭＳ電気炉）で行
った。昇温速度は９００℃までは１０℃／分、１１００
℃までは５℃／分とした。

【００５５】雰囲気ガス濃度の調整は、流量計によりガ
ス流量の調整により行った。雰囲気ガスである塩化水素
ガスの希釈ガスとしては、窒素ガスを使用し、雰囲気ガ
ス流量線流速を１０ｃｍ／分に調整し、室温からガスを
流した。

【００５６】所定の温度に至った後はその温度にて所定
の時間保持した。これをそれぞれ保持温度（焼成温度）
および保持時間（焼成時間）と称する。所定の保持時間
の経過後、窒素ガスのみを流して冷却し、目的とする粉
末状のα−アルミナを、最初に原料としての水酸化アル
ミニウムを充填したアルミナボートあるいは白金製容器
中に得た。

【００５７】また比較例２および３に示した、原料の水
酸化アルミニウムの空気中、１３００℃での焼成は、原
料の水酸化アルミニウム約１０ｇをアルミナ製の坩堝に
充填して焼成を行った。

【００５８】焼成によって得られた粉末状のα−アルミ
ナの洗浄方法は次に示すとおりである。 １．洗浄方法Ａ α−アルミナ粉末約２０ｇを８０ｇの蒸留水に投入し、
室温にて３０分間撹拌の後、濾過して、更に蒸留水によ
る洗浄を２回行った後、１３０℃にて乾燥した。

【００５９】２．洗浄方法Ｂ α−アルミナ粉末約５〜１０ｇを５００ｇの蒸留水に投
入し、８０℃にて３０分間撹拌の後、濾過して、更に８
０℃の蒸留水による洗浄を、洗浄後の排水中に硝酸銀水
溶液を添加して、該排水中に塩素イオンの反応を認めな
くなるまで行った後、１３０℃にて乾燥した。

【００６０】また、一部の粉末状のα−アルミナについ
ては、解砕を行った後、累積粒度分布を測定した後、ス
リップキャスト成形を行い、１６００℃にて２時間焼結
し、焼結体密度をアルキメデス法にて測定後、焼結体表
面を鏡面研磨してＳＥＭ観察にて焼結体の粒径を測定し
た。

【００６１】粉末状のα−アルミナの解砕方法は次に示
すとおりである。 １．解砕方法Ａ 焼成後のα−アルミナ粉末約２０ｇと、直径１５ｍｍジ
ルコニアボール１０００ｇをポリエチレン製１リットル
ポットに入れ、回転数８０ｒｐｍにて６時間乾式ボール
ミル解砕した。

【００６２】２．解砕方法Ｂ 上記の乾式解砕方法Ａの条件に更に蒸留水を８０ｇ添加
して回転数８０ｒｐｍにて６時間湿式ボールミル解砕を
行ったのち、α−アルミナを含むスラリーを濾過し、蒸
留水による洗浄を２回行った後、１３０℃で乾燥した。

【００６３】３．解砕方法Ｃ 洗浄方法Ｂにより洗浄したα−アルミナ粉末５ｇと、直
径５ｍｍジルコニアボール１０００ｇをポリエチレン製
５００ミリリットルポットに入れ、回転数８０ｒｐｍに
て６時間乾式ボールミル解砕した。

【００６４】スリップキャスト成形は、解砕後のα−ア
ルミナ粉末１５ｇに対して、蒸留水１０．５ｇと分散剤
（ＳＮディスパーザント５４６８、サンノプコ社製）
０．１８ｇを混合して超音波分散３０分処理の後、石膏
型に鋳込む方法により行った。

【００６５】実施例１〜４ バイヤー法による水酸化アルミニウムＡおよびＢを粉砕
後、塩化水素ガス雰囲気ガス中にて焼成した。原料の種
類、粉砕条件、粒径、焼成条件等および得られた粉末状
のα−アルミナの評価結果を表１および表２に記した。

【００６６】実施例５ 実施例１で得た粉末状のα−アルミナをさらに洗浄し
た。原料の種類、粉砕条件、粒径、焼成条件等および得
られた粉末状のα−アルミナの評価結果を表１および表
２に記した。

【００６７】実施例６ 実施例４で得た粉末状のα−アルミナをさらに洗浄し
た。原料の種類、粉砕条件、粒径、焼成条件等および得
られた粉末状のα−アルミナの評価結果を表１および表
２に記した。

【００６８】実施例７ バイヤー法による水酸化アルミニウムＣを粉砕後、塩化
水素ガス雰囲気ガス中にて焼成して得た粉末状のα−ア
ルミナをさらに洗浄した。原料の種類、粉砕条件、粒
径、焼成条件等および得られた粉末状のα−アルミナの
評価結果を表１および表２に記した。

【００６９】実施例８ 実施例１で得たα−アルミナ粉末を乾式解砕した後、ス
リップキャスト成形して１６００℃で焼結した。焼成後
のα−アルミナの平均粒子径は０．７μｍ、Ｄ９０／Ｄ
１０の値が１０．２で、若干の凝集粒子を含むものであ
ったが、この凝集は軽度なもので、乾式解砕によって容
易にＤ９０／Ｄ１０の値が４．０と粒度分布の狭いもの
となった。

【００７０】この乾式解砕したα−アルミナ粉末は１６
００℃の焼結にて、３．９２ｇ／ｃｍ³ にまで緻密化し
たが、カルシウム含有量が２８０ｐｐｍと多く、焼結体
には異常粒成長が認められた。解砕後のα−アルミナ粉
末および焼結体の評価結果を表３に記した。

【００７１】実施例９ 実施例１で得たα−アルミナ粉末を湿式解砕した後、洗
浄して得たα−アルミナ粉末をスリップキャスト成形し
て、１６００℃で焼結した。焼成後のα−アルミナは平
均粒子径が０．７μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０の値が１０．２
で、若干の凝集粒子を含むものであったが、この凝集は
軽度なもので、乾式解砕によって容易にＤ９０／Ｄ１０
の値が４．３と粒度分布の狭いものとなった。

【００７２】この湿式解砕した後に洗浄したα−アルミ
ナ粉末は、１６００℃の焼結にて、３．８５ｇ／ｃｍ³
にまで緻密化し、カルシウム含有量が２３ｐｐｍと少な
く、焼結体には異常粒成長は認められなかった。解砕後
のα−アルミナ粉末および焼結体の評価結果を表３に記
した。

【００７３】実施例１０ 実施例７で得たα−アルミナ粉末を乾式解砕し、スリッ
プキャスト成形して１６００℃で焼結した結果を示す。
焼成後のα−アルミナは平均粒子径が０．６μｍ、Ｄ９
０／Ｄ１０の値が８．１で、若干の凝集粒子を含むもの
であったが、この凝集は軽度なもので、乾式解砕によっ
て容易にＤ９０／Ｄ１０の値が３．６と粒度分布の狭い
ものとなった。

【００７４】乾式解砕後のα−アルミナ粉末は、１６０
０℃の焼結にて３．９８ｇ／ｃｍ³にまで緻密化し、カ
ルシウム含有量が９ｐｐｍと少なく、焼結体には異常粒
成長は認められなかった。解砕後のα−アルミナ粉末お
よび焼結体の評価結果を表３に記した。

【００７５】比較例１〜３ バイヤー法による水酸化アルミニウムＡおよびＣを、従
来の方法により空気中にて焼成した。原料の種類、粒子
径、焼成条件および得られたアルミナの評価結果を表１
および表２に記した。得られた粉末状のアルミナは、１
１００℃の焼成ではα相以外にκ相、δ相等が含まれ、
α相単相の粉末は得られなかった（比較例１）。１３０
０℃の焼成によって得られた粉末状のα−アルミナ粉末
は、約０．２μｍ程度のα−アルミナ粒子同士が、強固
に固着したものであり、かつ空気中での焼成では不純物
の低減効果は認められなかった（比較例２および３）。

【００７６】比較例４ バイヤー法による水酸化アルミニウムＡを、予め粉砕せ
ず、塩化水素ガス雰囲気ガス中にて焼成しただけで、洗
浄も行わなかった。得られた粉末状のα−アルミナの平
均粒子径は２．２μｍと大きく、ナトリウム含有量も６
０ｐｐｍまでしか低減されなかった。原料の種類、粉砕
条件、粒径、焼成条件等および得られた粉末状のα−ア
ルミナの評価結果を表１および表２に記した。

【００７７】比較例５ 焼成の保持温度を３０分とした以外は比較例４と同様な
方法で得たα−アルミナ粉末を、湿式解砕した後に洗浄
し、スリップキャスト成形して１６００℃で焼結した結
果を示す。焼成後のα−アルミナの平均粒子径が２．２
μｍと大きく、湿式解砕後のＤ９０／Ｄ１０の値は７．
９と、粒度分布の若干広いものとなった。また、ナトリ
ウムおよびカルシウム含有量は４０ｐｐｍ以上であっ
た。

【００７８】湿式解砕後に洗浄したα−アルミナ粉末
は、１６００℃の焼結にて３．２４ｇ／ｃｍ³ にまでし
か緻密化しなかった。解砕後のα−アルミナ粉末および
焼結体の評価結果を表３に記した。

【００７９】

【表１】

【００８０】

【表２】

【００８１】

【表３】

【００８２】本発明の高純度の粉末状のα−アルミナ
は、点火栓やＩＣ基板などの電気絶縁材料として使用さ
れる場合に、該電気絶縁材料の電気絶縁性を向上させる
ことが期待できる。また、本発明の粒度分布の狭い微粒
子からなる粉末状のα−アルミナは、研磨剤および焼結
用原料用途に適している。

【００８３】

【発明の効果】本発明のα−アルミナの製造方法によれ
ば、ナトリウム、鉄およびカルシウム含有量が多い、安
価なバイヤー法によって得られる水酸化アルミニウムま
たは該バイヤー法によって得られる水酸化アルミニウム
を仮焼して得られる遷移アルミナを原料として用いて、
従来の低ソーダアルミナ以上の一定水準以上のアルミナ
純度を有し、ナトリウム、鉄およびカルシウム含有量の
少ないα−アルミナ粒子からなる粉末状のα−アルミナ
を、容易にかつ安価に得ることができる。

【００８４】具体的には、本発明の粉末状のα−アルミ
ナは、数平均粒径が０．１〜２μｍの微細なα−アルミ
ナ粒子からなり、アルミナ純度が９９．８重量％以上
で、かつナトリウム含有量が４０ｐｐｍ以下、鉄含有量
が２０ｐｐｍ以下（ＮａＯ₂ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ に換算して
０．０１重量％以下）、好ましくはカルシウム含有量が
４０ｐｐｍ以下（ＣａＯに換算して０．０１重量％以
下）、さらに好ましくはこれらの含有量がそれぞれ１０
ｐｐｍ以下であり、極めて高純度であるという優れた特
性を有している。

【００８５】また、本発明の粉末状のα−アルミナは、
α−アルミナ粒子同士の凝集が弱いため、ボールミルや
ジェットミルなどによって容易に解砕することができ、
解砕して得られるα−アルミナは粒度分布が狭く、上記
した用途などに工業的に有用なものである。ここでいう
粒度分布の狭い粉末状のα−アルミナとは、累積粒度分
布の微粒子側から、累積１０％径、累積９０％径をそれ
ぞれＤ１０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０の値が
小さく、その値が好ましくは１５以下、より好ましくは
１０以下、最も好ましくは５以下の粒度分布を有するも
のである。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バイヤー法による水酸化アルミニウムまた
   は該バイヤー法による水酸化アルミニウムを仮焼して得
   られる遷移アルミナを粉砕し、次いで塩化水素ガスを１
   体積％以上、あるいは塩素ガスを１体積％以上および水
   蒸気を０．１体積％以上含有する雰囲気ガス中にて６０
   ０〜１４００℃の温度で焼成することを特徴とするα−
   アルミナの製造方法。
2. 【請求項２】焼成した後に、洗浄する請求項１記載のα
   −アルミナの製造方法。
3. 【請求項３】バイヤー法による水酸化アルミニウムまた
   は該バイヤー法による水酸化アルミニウムを仮焼して得
   られる遷移アルミナを、累積粒度分布の５０％径が１０
   μｍ以下に粉砕する請求項１記載のα−アルミナの製造
   方法。
4. 【請求項４】バイヤー法による水酸化アルミニウムまた
   は該バイヤー法による水酸化アルミニウムを仮焼して得
   られる遷移アルミナを、累積粒度分布の５０％径が５μ
   ｍ以下に粉砕する請求項１記載のα−アルミナの製造方
   法。
5. 【請求項５】８００〜１２００℃の温度で焼成する請求
   項１記載のα−アルミナの製造方法。
6. 【請求項６】焼成した後に、水で洗浄することを特徴と
   する請求項２記載のα−アルミナの製造方法。
7. 【請求項７】バイヤー法による水酸化アルミニウムまた
   は該バイヤー法による水酸化アルミニウムを仮焼して得
   られる遷移アルミナを粉砕し、ついで塩化水素ガスを１
   体積％以上、あるいは塩素ガスを１体積％以上および水
   蒸気を０．１体積％以上含有する雰囲気ガス中にて、６
   ００〜１４００℃の温度で焼成することにより得られ、
   アルミナ純度が９９．８重量％以上、ナトリウム含有量
   が４０ｐｐｍ以下、鉄含有量が２０ｐｐｍ以下であるこ
   とを特徴とする粉末状のα−アルミナ。
8. 【請求項８】カルシウム含有量が４０ｐｐｍ以下である
   請求項７記載の粉末状のα−アルミナ。
9. 【請求項９】カルシウム含有量が１０ｐｐｍ以下である
   請求項７記載の粉末状のα−アルミナ。
10. 【請求項１０】ナトリウム含有量が１０ｐｐｍ以下であ
    る請求項７記載の粉末状のα−アルミナ。
11. 【請求項１１】鉄含有量が１０ｐｐｍ以下である請求項
    ７記載の粉末状のα−アルミナ。