JPH0834612A - 高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 - Google Patents
高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法Info
- Publication number
- JPH0834612A JPH0834612A JP9312894A JP9312894A JPH0834612A JP H0834612 A JPH0834612 A JP H0834612A JP 9312894 A JP9312894 A JP 9312894A JP 9312894 A JP9312894 A JP 9312894A JP H0834612 A JPH0834612 A JP H0834612A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yttrium
- zirconium
- solution
- added
- soln
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 組成変動がなく、均質度が高く、しかも粒径
が小さく、更に焼結性の良いＹ−ＺrＯ2粉末を経済的に
製造し得る方法を提供する。 【構成】 ジルコニウムとイットリウムの混合溶液中に
尿素を添加した後、均質沈殿法によって水酸化物を共沈
させ、それを熱分解及び仮焼することによってイットリ
ウム含有ジルコニア粉末とする方法において、前記ジル
コニウム溶液に過酸化水素水を加えた後、イットリウム
溶液を混合することを特徴としている。高靭性で再現性
の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末として、構造材料用原料
粉末として好適である。
が小さく、更に焼結性の良いＹ−ＺrＯ2粉末を経済的に
製造し得る方法を提供する。 【構成】 ジルコニウムとイットリウムの混合溶液中に
尿素を添加した後、均質沈殿法によって水酸化物を共沈
させ、それを熱分解及び仮焼することによってイットリ
ウム含有ジルコニア粉末とする方法において、前記ジル
コニウム溶液に過酸化水素水を加えた後、イットリウム
溶液を混合することを特徴としている。高靭性で再現性
の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末として、構造材料用原料
粉末として好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は組成変動のない易焼結性
高純度イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法に関す
る。高靭性で再現性の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末とし
て、構造材料用原料粉末として好適である。
高純度イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法に関す
る。高靭性で再現性の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末とし
て、構造材料用原料粉末として好適である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＺrＯ2
セラミックスは高温において耐酸性及び導電性に優れ、
熱膨張係数及び熱伝導が比較的大きく、しかも高温での
靭性に優れ、更には高温において赤外線及び可視光線の
透過性が比較的良い特性を有する。そのため、耐熱材料
は、高温照明材料等として利用されている。
セラミックスは高温において耐酸性及び導電性に優れ、
熱膨張係数及び熱伝導が比較的大きく、しかも高温での
靭性に優れ、更には高温において赤外線及び可視光線の
透過性が比較的良い特性を有する。そのため、耐熱材料
は、高温照明材料等として利用されている。
【０００３】ジルコニア焼結体の最も大きな用途は耐火
物であり、ＰＺＴ等の電子材料、耐アルカリガラス、自
動車排気ガス用センサー、ＺＴＣ等、ファインセラミッ
クスとしての用途は全体の２０％程度である。それらの
中で、強靱性ジルコニア(ＰＺＴ)の用途は全体の２％程
度である。
物であり、ＰＺＴ等の電子材料、耐アルカリガラス、自
動車排気ガス用センサー、ＺＴＣ等、ファインセラミッ
クスとしての用途は全体の２０％程度である。それらの
中で、強靱性ジルコニア(ＰＺＴ)の用途は全体の２％程
度である。
【０００４】一方、イットリウム含有ジルコニア〔Ｙ−
ＺrＯ2〕焼結体は、高強度・強靱性・耐熱性・化学的安
定性等の機能を有するため、強靱性構造材料として広範
囲に利用されている。強靱性ジルコニア(ＺＴＣ)や部分
安定化ジルコニア(ＰＳＺ)の利用は最近かなり進展して
きたが、それに伴い材料に対し益々厳しい要求がなされ
てきた。
ＺrＯ2〕焼結体は、高強度・強靱性・耐熱性・化学的安
定性等の機能を有するため、強靱性構造材料として広範
囲に利用されている。強靱性ジルコニア(ＺＴＣ)や部分
安定化ジルコニア(ＰＳＺ)の利用は最近かなり進展して
きたが、それに伴い材料に対し益々厳しい要求がなされ
てきた。
【０００５】Ｙ−ＺrＯ2焼結体は、従来、ＰＳＺ型ＺＴ
Ｃの応用用途として、粉砕用ボール、刃物類(包丁、
鉄、電気バリカンの刃)、スポーツ用品(ゴルフクラブ・
ヘッドのフェース、ゴルフ靴のスパイク・ピン)等にシ
ェアを占めてきた。今後、光ファイバー用フェルール、
家庭電気部品(磁気ヘッド・ローラー、ガイド、軸受
等)、機械部品(ノズル、ダイス、ポンプ等)としての伸
びが期待されている。
Ｃの応用用途として、粉砕用ボール、刃物類(包丁、
鉄、電気バリカンの刃)、スポーツ用品(ゴルフクラブ・
ヘッドのフェース、ゴルフ靴のスパイク・ピン)等にシ
ェアを占めてきた。今後、光ファイバー用フェルール、
家庭電気部品(磁気ヘッド・ローラー、ガイド、軸受
等)、機械部品(ノズル、ダイス、ポンプ等)としての伸
びが期待されている。
【０００６】ＰＳＺ焼結体の破壊強度や破壊靭性はイッ
トリアの含有量に依存するが、イットリア含有量が同じ
場合でも、焼結体の微構造によってその性能は大きく影
響されている。最近では、組成変動が小さく、また粒径
の小さい高密度焼結体が必要とされている。
トリアの含有量に依存するが、イットリア含有量が同じ
場合でも、焼結体の微構造によってその性能は大きく影
響されている。最近では、組成変動が小さく、また粒径
の小さい高密度焼結体が必要とされている。
【０００７】従来、Ｙ−ＺrＯ2用の原料粉末は、工業的
に中和共沈法、加水分解法、アルコキシド法の３つの方
法によって製造されている。勿論、ジルコニア原料粉末
の調製法には上記３方法以外のものもあるが、現在それ
ほど一般的な方法とはなっていない。
に中和共沈法、加水分解法、アルコキシド法の３つの方
法によって製造されている。勿論、ジルコニア原料粉末
の調製法には上記３方法以外のものもあるが、現在それ
ほど一般的な方法とはなっていない。
【０００８】中和共沈法及び加水分解法においては、高
純度のジルコニウム塩(特に、ＺrＯＣl2)と安定化剤(イ
ットリウム塩)の混合溶液から水酸化物を沈殿させ、こ
れを水洗・乾燥・仮焼・粉砕してＹ−ＺrＯ2粉末を得て
いる。また、アルコキシド法においては、ジルコニウム
と安定化剤のアルコキシドを有機溶媒中で混合し、これ
を加水分解してゾル化に引続きゲル化した後、乾燥・粉
砕・仮焼・再粉砕している。
純度のジルコニウム塩(特に、ＺrＯＣl2)と安定化剤(イ
ットリウム塩)の混合溶液から水酸化物を沈殿させ、こ
れを水洗・乾燥・仮焼・粉砕してＹ−ＺrＯ2粉末を得て
いる。また、アルコキシド法においては、ジルコニウム
と安定化剤のアルコキシドを有機溶媒中で混合し、これ
を加水分解してゾル化に引続きゲル化した後、乾燥・粉
砕・仮焼・再粉砕している。
【０００９】ジルコニウムとイットリウムの分布が不均
質になると、焼結体の破壊強度や破壊靭性のバラツキが
大きくなり、材料としての再現性が悪くなる。この点、
中和共沈法又は加水分解法由来の原料粉末から作成され
た焼結体の場合、組成変動が比較的大きく、しかも破壊
靭性のバラツキが大きいので、構造材料としてあまり満
足できるものではない。また、アルコキシド法由来の焼
結体では、組成変動が比較的小さいものの、コスト的に
はかなり問題がある。
質になると、焼結体の破壊強度や破壊靭性のバラツキが
大きくなり、材料としての再現性が悪くなる。この点、
中和共沈法又は加水分解法由来の原料粉末から作成され
た焼結体の場合、組成変動が比較的大きく、しかも破壊
靭性のバラツキが大きいので、構造材料としてあまり満
足できるものではない。また、アルコキシド法由来の焼
結体では、組成変動が比較的小さいものの、コスト的に
はかなり問題がある。
【００１０】このように、構造材料用として用いられる
Ｙ−ＺrＯ2焼結体の原料粉末は、微粒・易焼結性・組成
の均一性等が要求される。然るに、現在使用されている
Ｙ−ＺrＯ2粉末は組成変動が大きいために、これから均
質な微構造を持った焼結体を作成することは極めて難し
い。
Ｙ−ＺrＯ2焼結体の原料粉末は、微粒・易焼結性・組成
の均一性等が要求される。然るに、現在使用されている
Ｙ−ＺrＯ2粉末は組成変動が大きいために、これから均
質な微構造を持った焼結体を作成することは極めて難し
い。
【００１１】本発明は、かゝる事情のもとで、組成変動
がなく、均質度が高く、しかも粒径が小さく、更に焼結
性の良いＹ−ＺrＯ2粉末を経済的に製造し得る方法を提
供することを目的としている。
がなく、均質度が高く、しかも粒径が小さく、更に焼結
性の良いＹ−ＺrＯ2粉末を経済的に製造し得る方法を提
供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、ジルコニウム・
イオン〔Ｚr4+〕を過酸化水素〔Ｈ2Ｏ2〕水によってマ
スクし、ほぼ同じｐＨ領域でイットリウム・イオン〔Ｙ
3+〕と共沈させることによって、組成変動のない高均質
Ｙ−ＺrＯ2(ｔ−相)を製造できることを見い出した。
解決するために鋭意研究を重ねた結果、ジルコニウム・
イオン〔Ｚr4+〕を過酸化水素〔Ｈ2Ｏ2〕水によってマ
スクし、ほぼ同じｐＨ領域でイットリウム・イオン〔Ｙ
3+〕と共沈させることによって、組成変動のない高均質
Ｙ−ＺrＯ2(ｔ−相)を製造できることを見い出した。
【００１３】すなわち、本発明は、ジルコニウムとイッ
トリウムの混合溶液中に尿素を添加した後、均質沈殿法
によって水酸化物を共沈させ、それを熱分解及び仮焼す
ることによってイットリウム含有ジルコニア粉末とする
方法において、前記ジルコニウム溶液に過酸化水素水を
加えた後、イットリウム溶液を混合することを特徴とす
る組成変動のない易焼結性高純度イットリウム含有ジル
コニア粉末の製造法を要旨としている。
トリウムの混合溶液中に尿素を添加した後、均質沈殿法
によって水酸化物を共沈させ、それを熱分解及び仮焼す
ることによってイットリウム含有ジルコニア粉末とする
方法において、前記ジルコニウム溶液に過酸化水素水を
加えた後、イットリウム溶液を混合することを特徴とす
る組成変動のない易焼結性高純度イットリウム含有ジル
コニア粉末の製造法を要旨としている。
【００１４】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１５】ＰＳＺ焼結体の作成において、その微構造
や物性を決める最も重要な要因は、原料粉末の特性であ
る。粉末特性の中で特に重要なものは、二次粒子の有無
と安定剤(Ｙ3+)の分布である。二次粒子の存在は、成形
体の充填性を不均一にするのみならず焼結体の微構造も
不均一にし、結果としてその焼結を阻害する。また、安
定化剤の不均一分布は、複数の結晶相の出現や不均一な
微構造をもたらす。例えば、焼結体の中で安定化剤を多
量に含む領域は、粒径の大きな立方晶(ｃ−相)からな
る。これに対し安定化剤の少ない領域は、粒径の小さい
不安定な正方晶(ｔ−相)からなる。したがって、焼結体
の化学組成が同じであっても、安定化剤の不均一性の程
度によってその微構造が影響され、結果として破壊強度
や破壊靭性などの機械的性質が大きく変動する。
や物性を決める最も重要な要因は、原料粉末の特性であ
る。粉末特性の中で特に重要なものは、二次粒子の有無
と安定剤(Ｙ3+)の分布である。二次粒子の存在は、成形
体の充填性を不均一にするのみならず焼結体の微構造も
不均一にし、結果としてその焼結を阻害する。また、安
定化剤の不均一分布は、複数の結晶相の出現や不均一な
微構造をもたらす。例えば、焼結体の中で安定化剤を多
量に含む領域は、粒径の大きな立方晶(ｃ−相)からな
る。これに対し安定化剤の少ない領域は、粒径の小さい
不安定な正方晶(ｔ−相)からなる。したがって、焼結体
の化学組成が同じであっても、安定化剤の不均一性の程
度によってその微構造が影響され、結果として破壊強度
や破壊靭性などの機械的性質が大きく変動する。
【００１６】湿式法により複合酸化物を作成する場合、
一般に中和共沈法を利用することが多い。組成変動のな
い共沈物を中和共沈法によって調製するためには、一般
に両イオンの沈殿領域がｐＨ＞４以内であることが必要
と言われる。Ｚr4+及びＹ3+は、それぞれ酸性領域(ｐＨ
＞１)及び弱アルカリ領域(ｐＨ＞７)において水酸化物
を沈殿する。したがって、Ｚr4+及びＹ3+の沈殿領域の
間には、約ΔｐＨ＝６もの差がある。上記混合溶液中に
アンモニア水〔ＮＨ4ＯＨ〕を滴下すると、ｐＨ＝１〜
２において先ず水酸化ジルコニウム〔Ｚr(ＯＨ)4〕が沈
殿し、次いでｐＨ＝７〜７.５において水酸化イットリ
ウム〔Ｙ(ＯＨ)3〕が沈殿する。すなわち、通常の中和
沈殿法においては、水酸化物が２段階に分かれて沈殿し
てくる。したがて、中和共沈法の沈殿条件を如何に制御
しても、組成変動のない共沈物又は仮焼粉末を得ること
は原理的に不可能である。
一般に中和共沈法を利用することが多い。組成変動のな
い共沈物を中和共沈法によって調製するためには、一般
に両イオンの沈殿領域がｐＨ＞４以内であることが必要
と言われる。Ｚr4+及びＹ3+は、それぞれ酸性領域(ｐＨ
＞１)及び弱アルカリ領域(ｐＨ＞７)において水酸化物
を沈殿する。したがって、Ｚr4+及びＹ3+の沈殿領域の
間には、約ΔｐＨ＝６もの差がある。上記混合溶液中に
アンモニア水〔ＮＨ4ＯＨ〕を滴下すると、ｐＨ＝１〜
２において先ず水酸化ジルコニウム〔Ｚr(ＯＨ)4〕が沈
殿し、次いでｐＨ＝７〜７.５において水酸化イットリ
ウム〔Ｙ(ＯＨ)3〕が沈殿する。すなわち、通常の中和
沈殿法においては、水酸化物が２段階に分かれて沈殿し
てくる。したがて、中和共沈法の沈殿条件を如何に制御
しても、組成変動のない共沈物又は仮焼粉末を得ること
は原理的に不可能である。
【００１７】一方、本発明の原理は以下のとおりであ
る。
る。
【００１８】Ｚr4+とＹ3+を均質に共沈させる方法とし
て、マスキング剤を利用してＺr4+の溶解度積を小さく
する方法、つまり、Ｚr4+のｐＨ−溶解度曲線をＹ3+の
値に接近させる方法である。上記マスキング法で得られ
る共沈物は、原理的に組成変動のないものになる。マス
キング剤の使用が可能になるには、以下の条件をクリア
ーする必要がある。
て、マスキング剤を利用してＺr4+の溶解度積を小さく
する方法、つまり、Ｚr4+のｐＨ−溶解度曲線をＹ3+の
値に接近させる方法である。上記マスキング法で得られ
る共沈物は、原理的に組成変動のないものになる。マス
キング剤の使用が可能になるには、以下の条件をクリア
ーする必要がある。
【００１９】すなわち、 ｐＨ−溶解度曲線がシフトして、共存イオンの値に近
づくこと、 共存イオンに悪い影響を与えないこと、 共沈物及び仮焼粉末に残存しないこと、等である。
づくこと、 共存イオンに悪い影響を与えないこと、 共沈物及び仮焼粉末に残存しないこと、等である。
【００２０】これらの条件を満たすマスキング剤の一つ
として、過酸化水素〔Ｈ2Ｏ2〕がある。Ｈ2Ｏ2の存在下
では、Ｚr4+のｐＨ−溶解度曲線はｐＨ＝４近傍までシ
フトされる。したがって、Ｈ2Ｏ2の存在下におけるＺr4
+とＹ3+のｐＨ−溶解度曲線は、見掛上、約ΔｐＨ＝３.
５以内に接近したことになる。それ故、Ｈ2Ｏ2を使用す
ることによって、組成変動の極めて小さい共沈物を得る
ことが可能である。
として、過酸化水素〔Ｈ2Ｏ2〕がある。Ｈ2Ｏ2の存在下
では、Ｚr4+のｐＨ−溶解度曲線はｐＨ＝４近傍までシ
フトされる。したがって、Ｈ2Ｏ2の存在下におけるＺr4
+とＹ3+のｐＨ−溶解度曲線は、見掛上、約ΔｐＨ＝３.
５以内に接近したことになる。それ故、Ｈ2Ｏ2を使用す
ることによって、組成変動の極めて小さい共沈物を得る
ことが可能である。
【００２１】塩基沈殿剤として、苛性ソーダ〔ＮaＯ
Ｈ〕や苛性カリ〔ＫＯＨ〕等のアルカリを用いると、共
沈物のみならず仮焼粉末中にも少量のアルカリ金属が残
存し、それが焼結性や焼結体の微構造或いは焼結体の破
壊靭性などにも悪い影響を及ぼす。また、ＮＨ4ＯＨを
用いると共沈物の純度は高くなるものの、沈殿の性状は
かなり悪くなる。沈殿の性状が悪くなると、洗浄や濾過
が困難になるばかりでなく、不純物の吸着や吸蔵が著し
く増加する。マスキング剤を含む混合溶液にＮＨ4ＯＨ
を使用すると、通常の共沈法に比べ沈殿の性状は更に悪
くなる。
Ｈ〕や苛性カリ〔ＫＯＨ〕等のアルカリを用いると、共
沈物のみならず仮焼粉末中にも少量のアルカリ金属が残
存し、それが焼結性や焼結体の微構造或いは焼結体の破
壊靭性などにも悪い影響を及ぼす。また、ＮＨ4ＯＨを
用いると共沈物の純度は高くなるものの、沈殿の性状は
かなり悪くなる。沈殿の性状が悪くなると、洗浄や濾過
が困難になるばかりでなく、不純物の吸着や吸蔵が著し
く増加する。マスキング剤を含む混合溶液にＮＨ4ＯＨ
を使用すると、通常の共沈法に比べ沈殿の性状は更に悪
くなる。
【００２２】これに対し、塩基沈殿剤として直接アンモ
ニア水を使用する代わりに、尿素の加水分解から間接的
に生成したアンモニアを利用する、所謂均質沈殿法があ
る。混合溶液中にアンモニア水を直接滴下した場合、系
内において不均質に沈殿が生成する。不均質沈殿法で得
られる沈殿は、一般に沈殿の性状が悪いばかりでなく、
他種イオン又は分子の吸着や吸蔵が著しく、組成変動も
大きくなる。これに対し、塩基沈殿剤として尿素を添加
し、これを約７０℃以上の温度で加熱すると、尿素は徐
々に加水分解してアンモニア「ＮＨ3」及び炭酸ガス
「ＣＯ2」を放出し、更にこのアンモニアは加水分解し
て水酸基「ＯＨ-」を遊離し、系全体のｐＨを徐々に上
昇させる。このかすい分解反応は極めて緩慢に、しかも
系全体に均質に起こる。均質沈殿法で得られる沈殿は一
般に微細であり、しかも極めて均質である。更に、沈殿
の性状が良く、他種イオン又は分子を吸着し難いという
特徴がある。塩基沈殿剤としてアンモニア水と尿素を同
時に使用しても、本発明の効果は失われるものではな
い。上記混合塩基沈殿剤を利用する場合には、ｐＨ＝
３.０〜４.０(正確には沈殿が生成しない範囲)になるよ
うに予めアンモニア水でｐＨを調節し、引き続きこれに
尿素を添加する。但し、混合塩基沈殿剤を使用する場
合、アンモニア水の滴下量に比例して沈殿の性状は悪化
することは避けられない。
ニア水を使用する代わりに、尿素の加水分解から間接的
に生成したアンモニアを利用する、所謂均質沈殿法があ
る。混合溶液中にアンモニア水を直接滴下した場合、系
内において不均質に沈殿が生成する。不均質沈殿法で得
られる沈殿は、一般に沈殿の性状が悪いばかりでなく、
他種イオン又は分子の吸着や吸蔵が著しく、組成変動も
大きくなる。これに対し、塩基沈殿剤として尿素を添加
し、これを約７０℃以上の温度で加熱すると、尿素は徐
々に加水分解してアンモニア「ＮＨ3」及び炭酸ガス
「ＣＯ2」を放出し、更にこのアンモニアは加水分解し
て水酸基「ＯＨ-」を遊離し、系全体のｐＨを徐々に上
昇させる。このかすい分解反応は極めて緩慢に、しかも
系全体に均質に起こる。均質沈殿法で得られる沈殿は一
般に微細であり、しかも極めて均質である。更に、沈殿
の性状が良く、他種イオン又は分子を吸着し難いという
特徴がある。塩基沈殿剤としてアンモニア水と尿素を同
時に使用しても、本発明の効果は失われるものではな
い。上記混合塩基沈殿剤を利用する場合には、ｐＨ＝
３.０〜４.０(正確には沈殿が生成しない範囲)になるよ
うに予めアンモニア水でｐＨを調節し、引き続きこれに
尿素を添加する。但し、混合塩基沈殿剤を使用する場
合、アンモニア水の滴下量に比例して沈殿の性状は悪化
することは避けられない。
【００２３】しかし、本発明では、沈殿の性状を良質化
する方法として、均質沈殿法を採用するものである。マ
スキング剤の添加と均質沈殿法を組合せることによっ
て、共沈物は性状の良い沈殿になると同時に、その仮焼
物は比較的組成変動の小さいものになる。
する方法として、均質沈殿法を採用するものである。マ
スキング剤の添加と均質沈殿法を組合せることによっ
て、共沈物は性状の良い沈殿になると同時に、その仮焼
物は比較的組成変動の小さいものになる。
【００２４】本発明は、以下の２段階のプロセスから構
成される。すなわち、第１段階は、Ｚr4+溶液中にＨ2Ｏ
2を滴下し、Ｚr4+をマスクする過程である。先ず、Ｚr4
+溶液中に所定量のＨ2Ｏ2を添加し、次いで安定化剤で
あるＹ3+溶液を所定量添加して混合溶液を調製する。Ｈ
2Ｏ2の添加量は〔Ｈ2Ｏ2〕／〔Ｚr4+〕＝２×１０-3〜
１×１０-2(mol ratio)の範囲が望ましい。添加量が２
×１０-3(mol ratio)以下になると、Ｚr4+のマスク効果
は認められるものの、その効果は十分でない。一方、そ
の添加量が１×１０-2(mol ratio)以上になると、マス
キング効果は殆ど変わらなくなる。しかしながら、母液
中に存在する過剰のＨ2Ｏ2が急速に発泡するため、沈殿
の飛散が起こったり、生成した沈殿の性状が不均質にな
ったりする。Ｙ3+の添加量は、必要に応じて任意に変化
させることが可能である。
成される。すなわち、第１段階は、Ｚr4+溶液中にＨ2Ｏ
2を滴下し、Ｚr4+をマスクする過程である。先ず、Ｚr4
+溶液中に所定量のＨ2Ｏ2を添加し、次いで安定化剤で
あるＹ3+溶液を所定量添加して混合溶液を調製する。Ｈ
2Ｏ2の添加量は〔Ｈ2Ｏ2〕／〔Ｚr4+〕＝２×１０-3〜
１×１０-2(mol ratio)の範囲が望ましい。添加量が２
×１０-3(mol ratio)以下になると、Ｚr4+のマスク効果
は認められるものの、その効果は十分でない。一方、そ
の添加量が１×１０-2(mol ratio)以上になると、マス
キング効果は殆ど変わらなくなる。しかしながら、母液
中に存在する過剰のＨ2Ｏ2が急速に発泡するため、沈殿
の飛散が起こったり、生成した沈殿の性状が不均質にな
ったりする。Ｙ3+の添加量は、必要に応じて任意に変化
させることが可能である。
【００２５】ここで、Ｚr4+溶液、Ｙ3+溶液は、それら
の塩化物や酸化物等の水溶液が用いられる。但し、上記
溶液として硫酸塩を用いると、尿素添加の際、過酸化水
素水によるＺr4+のマスキングがデスマスキングされ、
直ちに水酸化ジルコニウムが沈殿してくる。その結果、
尿素による均質沈殿法が利用できない。また、弗化物を
用いると、Ｚr4+は弗素によって強力にマスキングされ
るため、尿素を使用した均質沈殿法では沈殿が生成しな
い。
の塩化物や酸化物等の水溶液が用いられる。但し、上記
溶液として硫酸塩を用いると、尿素添加の際、過酸化水
素水によるＺr4+のマスキングがデスマスキングされ、
直ちに水酸化ジルコニウムが沈殿してくる。その結果、
尿素による均質沈殿法が利用できない。また、弗化物を
用いると、Ｚr4+は弗素によって強力にマスキングされ
るため、尿素を使用した均質沈殿法では沈殿が生成しな
い。
【００２６】次いで、この混合溶液に尿素「(ＮＨ2)2Ｃ
Ｏ」を添加する。尿素の添加量は〔(ＮＨ2)2ＣＯ／Ｚr4
+〕＝１〜２０(mol ratio)の範囲が望ましい。但し、沈
殿生成後熟生時間を長くしたり、或いは反応容器が開放
系の場合、尿素の加水分解により生成したアンモニアが
容易に揮発するので、更に尿素を過剰に添加しても支障
がない。
Ｏ」を添加する。尿素の添加量は〔(ＮＨ2)2ＣＯ／Ｚr4
+〕＝１〜２０(mol ratio)の範囲が望ましい。但し、沈
殿生成後熟生時間を長くしたり、或いは反応容器が開放
系の場合、尿素の加水分解により生成したアンモニアが
容易に揮発するので、更に尿素を過剰に添加しても支障
がない。
【００２７】第２段階は、均質沈殿法の過程である。塩
基沈殿剤としては(ＮＨ2)2ＣＯを用いるのが望ましい。
上記混合溶液中に塩基沈殿剤として(ＮＨ2)2ＣＯを添加
し、混合溶液を７０℃以上に加熱することによって共沈
物を沈殿させる。(ＮＨ2)2ＣＯの添加量は、計算量より
１０〜２０％程度過剰にするのがよい。得られる共沈物
は洗浄性や濾過性がかなり良好である。しかしながら、
ＮＨ4ＯＨの共存下において(ＮＨ2)2ＣＯによる均質沈
殿を行うと、共沈物の性状は悪くなるので望ましくな
い。共沈物の性状はＮＨ4ＯＨの使用量が多くなるほど
悪くなり、使用可能な最大量のＮＨ4ＯＨを使用した場
合、得られる共沈物はゲル状で、洗浄性や濾過性が著し
く悪くなる。
基沈殿剤としては(ＮＨ2)2ＣＯを用いるのが望ましい。
上記混合溶液中に塩基沈殿剤として(ＮＨ2)2ＣＯを添加
し、混合溶液を７０℃以上に加熱することによって共沈
物を沈殿させる。(ＮＨ2)2ＣＯの添加量は、計算量より
１０〜２０％程度過剰にするのがよい。得られる共沈物
は洗浄性や濾過性がかなり良好である。しかしながら、
ＮＨ4ＯＨの共存下において(ＮＨ2)2ＣＯによる均質沈
殿を行うと、共沈物の性状は悪くなるので望ましくな
い。共沈物の性状はＮＨ4ＯＨの使用量が多くなるほど
悪くなり、使用可能な最大量のＮＨ4ＯＨを使用した場
合、得られる共沈物はゲル状で、洗浄性や濾過性が著し
く悪くなる。
【００２８】上記２過程を経て得られる共沈物は、通常
の洗浄・乾燥・熱分解・仮焼過程を経てＹ−ＺrＯ2粉末
になる。本発明によって得られるＹ−ＺrＯ2粉末は高純
度で、組成変動が小さく、しかも易焼結性である。しか
しながら、ゲル状の共沈物から得られる仮焼物には不純
物が多く、それが１次粒子(結晶子)及び２次粒子の成長
を促進させる。１次粒子が大きくなると、焼結温度が高
くなる。また、２次粒子が大きくなると、緻密な焼結体
が得られない。
の洗浄・乾燥・熱分解・仮焼過程を経てＹ−ＺrＯ2粉末
になる。本発明によって得られるＹ−ＺrＯ2粉末は高純
度で、組成変動が小さく、しかも易焼結性である。しか
しながら、ゲル状の共沈物から得られる仮焼物には不純
物が多く、それが１次粒子(結晶子)及び２次粒子の成長
を促進させる。１次粒子が大きくなると、焼結温度が高
くなる。また、２次粒子が大きくなると、緻密な焼結体
が得られない。
【００２９】本発明は、従来の均質沈殿法に“マスキン
グ法”を組合せた新しい共沈法である。この改良型共沈
法は、従来、中和共沈法の適用が困難であったｐＨ−溶
解度曲線の著しく異なる複数イオンを含む混合溶液か
ら、組成変動のない均一な共沈物を製造する方法であ
る。この方法で得られる共沈物は性状が良く、その仮焼
物は高純度で、易焼結性であり、しかも組成変動が小さ
いという特徴がある。
グ法”を組合せた新しい共沈法である。この改良型共沈
法は、従来、中和共沈法の適用が困難であったｐＨ−溶
解度曲線の著しく異なる複数イオンを含む混合溶液か
ら、組成変動のない均一な共沈物を製造する方法であ
る。この方法で得られる共沈物は性状が良く、その仮焼
物は高純度で、易焼結性であり、しかも組成変動が小さ
いという特徴がある。
【００３０】次に本発明の実施例を示す。
【００３１】
【実施例１】濃度０.１molのオキシ塩化ジルコニウム溶
液４８.５ml中に過酸化水素水(３０％)を２.５mlを加え
た後、これに濃度０.１molの塩化イットリウム溶液１.
５mlを添加する。この混合溶液に塩基沈澱剤として尿素
「(ＮＨ2)2ＣＯ」を３０g添加した後、撹拌しながら５
℃／minで昇温し、９８℃で２hrs熟成させた。得られた
共沈物を洗浄及び乾燥した後、酸素雰囲気中６００℃で
熱分解し、引続き９００℃にて２hrs仮焼した。
液４８.５ml中に過酸化水素水(３０％)を２.５mlを加え
た後、これに濃度０.１molの塩化イットリウム溶液１.
５mlを添加する。この混合溶液に塩基沈澱剤として尿素
「(ＮＨ2)2ＣＯ」を３０g添加した後、撹拌しながら５
℃／minで昇温し、９８℃で２hrs熟成させた。得られた
共沈物を洗浄及び乾燥した後、酸素雰囲気中６００℃で
熱分解し、引続き９００℃にて２hrs仮焼した。
【００３２】得られた仮焼物の化学組成はＹ2Ｏ3(３mol
％)−ＺrＯ2で、結晶相は１００％正方晶であり、組成
変動は２×１０-3であった。静水圧下２ton／cm2で成形
した圧粉体を、酸素雰囲気中５℃／min定速昇温し、１
５００℃まで加熱したところ、理論密度の約９６％の嵩
密度を有した焼結体が得られた。
％)−ＺrＯ2で、結晶相は１００％正方晶であり、組成
変動は２×１０-3であった。静水圧下２ton／cm2で成形
した圧粉体を、酸素雰囲気中５℃／min定速昇温し、１
５００℃まで加熱したところ、理論密度の約９６％の嵩
密度を有した焼結体が得られた。
【００３３】
【実施例２】実施例１において、Ｚr4+とＹ3+の混合量
を変え、化学組成を変化させて共沈物を調製したとこ
ろ、Ｙ2Ｏ3＝２〜１５mol％の範囲においてはほぼ同様
の結果が得られた。但し、Ｙ2Ｏ3＝１０mol％の範囲を
超えると、イットリウムの添加量と共に共沈物の性状は
次第に悪くなり、それに伴って組成変動も幾分大きくな
る傾向を示した。
を変え、化学組成を変化させて共沈物を調製したとこ
ろ、Ｙ2Ｏ3＝２〜１５mol％の範囲においてはほぼ同様
の結果が得られた。但し、Ｙ2Ｏ3＝１０mol％の範囲を
超えると、イットリウムの添加量と共に共沈物の性状は
次第に悪くなり、それに伴って組成変動も幾分大きくな
る傾向を示した。
【００３４】
【比較例１】濃度０.１molのオキシ塩化ジルコニウム溶
液４８.５mlと同濃度の塩化イットリウム溶液１.５mlの
混合溶液に尿素を３０gを添加した後、撹拌しながら５
℃／minで昇温し、９８℃で２hrs熟成させた。得られた
共沈物を洗浄及び乾燥した後、酸素雰囲気中６００℃で
熱分解し、引続き９００℃にて２hrs仮焼した。得られ
た仮焼物の化学組成はＹ2Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結
晶相は１００％正方晶であり、組成変動は５×１０-3で
あった。静水圧下２ton／cm2で成形した圧粉体を、酸素
雰囲気中５℃／min定速昇温し、１５００℃まで加熱し
たところ、理論密度の約９４％の嵩密度を有した焼結体
であった。
液４８.５mlと同濃度の塩化イットリウム溶液１.５mlの
混合溶液に尿素を３０gを添加した後、撹拌しながら５
℃／minで昇温し、９８℃で２hrs熟成させた。得られた
共沈物を洗浄及び乾燥した後、酸素雰囲気中６００℃で
熱分解し、引続き９００℃にて２hrs仮焼した。得られ
た仮焼物の化学組成はＹ2Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結
晶相は１００％正方晶であり、組成変動は５×１０-3で
あった。静水圧下２ton／cm2で成形した圧粉体を、酸素
雰囲気中５℃／min定速昇温し、１５００℃まで加熱し
たところ、理論密度の約９４％の嵩密度を有した焼結体
であった。
【００３５】
【比較例２】濃度０.１molのオキシ塩化ジルコニウムム
溶液４８.５mlと同濃度の塩化イットリウム溶液１.５ml
の混合溶液中に、撹拌しながら濃度０.７５Ｎのアンモ
ニア水を滴下した。得られた共沈物を洗浄及び乾燥した
後、酸素雰囲気中６００℃で熱分解し、引続き９００℃
にて２hrs仮焼した。得られた仮焼物の化学組成は約Ｙ2
Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結晶相は約９２％の正方晶と
８％の斜方晶であり、組成変動は９×１０-3であった。
静水圧下２ton／cm2で成形した圧粉体を、酸素雰囲気中
５℃／min定速昇温し、１５００℃まで加熱したとこ
ろ、理論密度の約８７％の嵩密度を有した焼結体であっ
た。
溶液４８.５mlと同濃度の塩化イットリウム溶液１.５ml
の混合溶液中に、撹拌しながら濃度０.７５Ｎのアンモ
ニア水を滴下した。得られた共沈物を洗浄及び乾燥した
後、酸素雰囲気中６００℃で熱分解し、引続き９００℃
にて２hrs仮焼した。得られた仮焼物の化学組成は約Ｙ2
Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結晶相は約９２％の正方晶と
８％の斜方晶であり、組成変動は９×１０-3であった。
静水圧下２ton／cm2で成形した圧粉体を、酸素雰囲気中
５℃／min定速昇温し、１５００℃まで加熱したとこ
ろ、理論密度の約８７％の嵩密度を有した焼結体であっ
た。
【００３６】
【実施例３】実施例１においてオキシ塩化ジルコニウム
に代えて、塩化ジルコニウム又は硝酸ジルコニウムを使
用したところ、実施例１と同じ結果が得られた。
に代えて、塩化ジルコニウム又は硝酸ジルコニウムを使
用したところ、実施例１と同じ結果が得られた。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
得られるＹ−ＺrＯ2粉末は組成変動が小さいのみなら
ず、コスト的にも極めて有利である。したがって、本発
明によって得られるＹ−ＺrＯ2粉末は、高靭性で再現性
の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末として、構造材料用原料
粉末として広く利用される可能性が高い。
得られるＹ−ＺrＯ2粉末は組成変動が小さいのみなら
ず、コスト的にも極めて有利である。したがって、本発
明によって得られるＹ−ＺrＯ2粉末は、高靭性で再現性
の高いＰＳＺ焼結体の原料粉末として、構造材料用原料
粉末として広く利用される可能性が高い。
Claims (1)
- 【請求項１】 ジルコニウムとイットリウムの混合溶液
中に尿素を添加した後、均質沈殿法によって水酸化物を
共沈させ、それを熱分解及び仮焼することによってイッ
トリウム含有ジルコニア粉末とする方法において、前記
ジルコニウム溶液に過酸化水素水を加えた後、イットリ
ウム溶液を混合することを特徴とする組成変動のない易
焼結性高純度イットリウム含有ジルコニア粉末の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9312894A JPH0834612A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9312894A JPH0834612A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0834612A true JPH0834612A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=14073889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9312894A Pending JPH0834612A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834612A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935029A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-25 | Etsuro Kato | ジルコニア系微粉末の製造方法 |
| JPS62270419A (ja) * | 1986-05-14 | 1987-11-24 | コ−ニング グラス ワ−クス | ジルコニアおよびジルコニア混合物およびこれらの調製方法 |
| JPH04104910A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-04-07 | Chichibu Cement Co Ltd | 水和ジルコニウムゾルの製造方法 |
-
1994
- 1994-04-05 JP JP9312894A patent/JPH0834612A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935029A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-25 | Etsuro Kato | ジルコニア系微粉末の製造方法 |
| JPS62270419A (ja) * | 1986-05-14 | 1987-11-24 | コ−ニング グラス ワ−クス | ジルコニアおよびジルコニア混合物およびこれらの調製方法 |
| JPH04104910A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-04-07 | Chichibu Cement Co Ltd | 水和ジルコニウムゾルの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Characterization and sintering of nanocrystalline CeO2 powders synthesized by a mimic alkoxide method | |
| JPH02296727A (ja) | 焼結可能な酸化ジルコニウム粉末とその製造方法 | |
| CN110629288B (zh) | 一种水热技术制备晶须状铝酸钆粉体材料的方法 | |
| KR101121876B1 (ko) | 지르코늄 산화물 및 지르코늄계 혼합 산화물의 제조 방법 | |
| CA2029707A1 (en) | Zirconium dioxide powder, method for the production thereof, the use thereof and sintered bodies prepared therefrom | |
| CN108046794B (zh) | 利用共沉淀法合成粉体制备钛酸钇透明陶瓷的方法 | |
| Liu et al. | Effect of ammonium carbonate to metal ions molar ratio on synthesis and sintering of Nd: YAG nanopowders | |
| CN108046217B (zh) | 纳米复合金属氧化物的制备方法 | |
| JP2580532B2 (ja) | 高均質高純度イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 | |
| JP2580531B2 (ja) | 高均質高純度イットリウム含有ジルコニア粉末の製造方法 | |
| JP2002029742A (ja) | 希土類金属酸化物粉末及びその製造方法 | |
| JPH0834612A (ja) | 高均質イットリウム含有ジルコニア粉末の製造法 | |
| JP3205681B2 (ja) | ジルコニア粉末の製造方法 | |
| KR100837357B1 (ko) | 마이크로파를 이용한 알루미나 분말의 제조방법 | |
| Ong et al. | Effects of Chemical Species on the Crystallization Behavior of a Sol‐Derived Zirconia Precursor | |
| CN110511027B (zh) | 一种高光学质量的氧化铥透明陶瓷的制备方法 | |
| Gongyi et al. | Effect of Preparation Methods and Condition of Precursors on the Phase Composition of Yttria‐Stabilized Zirconia Powders | |
| JPS61141619A (ja) | ジルコニア微粉体の製造法 | |
| JP2000095564A (ja) | ジルコニア質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料 | |
| JPH10114519A (ja) | イットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法 | |
| JP3146578B2 (ja) | ジルコニア微粉末の製造法 | |
| JP3265597B2 (ja) | ジルコニア微粉末の製造方法 | |
| CN110002891A (zh) | 一种稀土基氧化锆陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP2004345942A (ja) | ジルコニウム基複合酸化物及びその製造方法 | |
| EP0267449B1 (en) | Synthesis of partially-stabilized tetragonal zirconia |