JPH0834613A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH0834613A JPH0834613A JP6093133A JP9313394A JPH0834613A JP H0834613 A JPH0834613 A JP H0834613A JP 6093133 A JP6093133 A JP 6093133A JP 9313394 A JP9313394 A JP 9313394A JP H0834613 A JPH0834613 A JP H0834613A
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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、イットリウム及び尿素の混合
溶液を調整し、これに硫酸アンモニウム溶液を滴下して
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、か
つ、該沈澱生成後に７０℃以上で熟成することを特徴と
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、イットリウム及び尿素の混合
溶液を調整し、これに硫酸アンモニウム溶液を滴下して
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、か
つ、該沈澱生成後に７０℃以上で熟成することを特徴と
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、イッ
トリウム及び尿素の混合溶液を調整し、これに硫酸アン
モニウム溶液を滴下し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、かつ、該沈澱生成性後に７０℃以
上で熟成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。
トリウム及び尿素の混合溶液を調整し、これに硫酸アン
モニウム溶液を滴下し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、かつ、該沈澱生成性後に７０℃以
上で熟成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】しかし、沈殿の性状を良くする方法とし
て、均質沈殿法や沈澱性状良質化法があり、本発明で
は、後者の沈澱性状良質化法を採用するものである。マ
スキング剤の使用に際して、沈殿性状良質化法で得られ
る共沈物を尿素中で十分熟成することによって、比較的
組成変動のない、良質の共沈物に改良できる。
て、均質沈殿法や沈澱性状良質化法があり、本発明で
は、後者の沈澱性状良質化法を採用するものである。マ
スキング剤の使用に際して、沈殿性状良質化法で得られ
る共沈物を尿素中で十分熟成することによって、比較的
組成変動のない、良質の共沈物に改良できる。
【００２３】本発明は、以下の３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、更に尿素を添加して混合
溶液を調製する。Ｈ2Ｏ2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(molratio)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。また、尿素
の添加量は〔(ＮＨ2)2ＣＯ／Ｚr4+〕＝１〜２０(mol ra
tio)の範囲が望ましい。
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、更に尿素を添加して混合
溶液を調製する。Ｈ2Ｏ2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(molratio)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。また、尿素
の添加量は〔(ＮＨ2)2ＣＯ／Ｚr4+〕＝１〜２０(mol ra
tio)の範囲が望ましい。
【００２４】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。
【００２５】第２段階は、混合溶液中に(ＮＨ4)2ＳＯ4
溶液を滴下して共沈物を得る過程である。(ＮＨ4)2ＳＯ
4の添加量は［(ＮＨ4)2ＳＯ4］／［Ｚr4+］＝０.１５〜
１.０(mol ratio)の範囲が望ましい。添加量が０.１５
(mol ratio)以下になると、(ＮＨ4)2ＳＯ4の沈澱性状の
良質化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１.０(mol ratio)以上になると、
沈澱性状の良質化効果が顕著になる。しかも、共沈物が
粗大化するのみならず、仮焼物の１次粒子サイズも著し
く大きくなり、結果として仮焼物は難焼結性になる。尿
素を含む混合溶液中に(ＮＨ4)2ＳＯ4を添加すると、Ｚr
4+に対するＨ2Ｏ2のマスクが破られ、直ちに沈澱が生成
してくる。
溶液を滴下して共沈物を得る過程である。(ＮＨ4)2ＳＯ
4の添加量は［(ＮＨ4)2ＳＯ4］／［Ｚr4+］＝０.１５〜
１.０(mol ratio)の範囲が望ましい。添加量が０.１５
(mol ratio)以下になると、(ＮＨ4)2ＳＯ4の沈澱性状の
良質化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１.０(mol ratio)以上になると、
沈澱性状の良質化効果が顕著になる。しかも、共沈物が
粗大化するのみならず、仮焼物の１次粒子サイズも著し
く大きくなり、結果として仮焼物は難焼結性になる。尿
素を含む混合溶液中に(ＮＨ4)2ＳＯ4を添加すると、Ｚr
4+に対するＨ2Ｏ2のマスクが破られ、直ちに沈澱が生成
してくる。
【００２６】第３段階は、引き続き一旦生成した共沈物
を７０℃以上で熟成する過程である。熟成温度に上限は
特にないが、１００℃以下が望ましい。得られる沈澱は
洗浄性や濾過性が極めて良好である。
を７０℃以上で熟成する過程である。熟成温度に上限は
特にないが、１００℃以下が望ましい。得られる沈澱は
洗浄性や濾過性が極めて良好である。
【００２７】上記３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。
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。
【００２８】本発明は、従来の中和共沈法に“マスキン
グ法”及び“沈澱高性状化法”並びに“熟成”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一段と良く、その仮焼物は高純度
で、易焼結性であり、しかも組成変動が殆どないという
特徴がある。
グ法”及び“沈澱高性状化法”並びに“熟成”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一段と良く、その仮焼物は高純度
で、易焼結性であり、しかも組成変動が殆どないという
特徴がある。
【００２９】次に本発明の実施例を示す。
【００３０】
【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と尿素３０gを添加して混合溶液を調整した。この
混合溶液に濃度０.１molの硫酸アンモニウム溶液を滴下
して共沈物を得た。引き続きこのスラリーを撹拌しなが
ら５℃／minで昇温し、１００℃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６０
０℃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と尿素３０gを添加して混合溶液を調整した。この
混合溶液に濃度０.１molの硫酸アンモニウム溶液を滴下
して共沈物を得た。引き続きこのスラリーを撹拌しなが
ら５℃／minで昇温し、１００℃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６０
０℃で熱分解し、引続き９００℃にて２hrs仮焼した。
【００３１】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９７％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９７％の嵩
密度を有した焼結体が得られた。
【００３２】
【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
徐々に幾分悪くなり、それに伴って組成変動も多少大き
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
徐々に幾分悪くなり、それに伴って組成変動も多少大き
くなる傾向を示した。
【００３３】
【比較例１】濃度０.１molのオキシ塩化ジルコニウム溶
液４８.５mlに過酸化水素水(３０％)を２.５ml加えた
後、これに濃度０.１molの塩化イットリウム溶液１.５m
lと尿素３０gを添加して混合溶液を調整した。一方、濃
度０.１mlの硫酸アンモニウム溶液にアンモニア水を加
えてｐＨ＝８〜９に調整した。この硫酸アンモニウム溶
液を、前記混合溶液に溶下して共沈物を得た。引き続き
スラリーを撹拌しながら５℃／minで昇温し、１００℃
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Ｙ2
Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結晶相は１００％正方晶であ
り、組成変動は４×１０-3であった。静水圧下２ton／c
m2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９
６％の嵩密度を有した焼結体であった。
液４８.５mlに過酸化水素水(３０％)を２.５ml加えた
後、これに濃度０.１molの塩化イットリウム溶液１.５m
lと尿素３０gを添加して混合溶液を調整した。一方、濃
度０.１mlの硫酸アンモニウム溶液にアンモニア水を加
えてｐＨ＝８〜９に調整した。この硫酸アンモニウム溶
液を、前記混合溶液に溶下して共沈物を得た。引き続き
スラリーを撹拌しながら５℃／minで昇温し、１００℃
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Ｙ2
Ｏ3(３mol％)−ＺrＯ2で、結晶相は１００％正方晶であ
り、組成変動は４×１０-3であった。静水圧下２ton／c
m2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９
６％の嵩密度を有した焼結体であった。
【００３４】
【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粉末は殆ど組成変動がないのみなら
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粉末は殆ど組成変動がないのみなら
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、イットリウム及び尿素の
混合溶液を調整し、これに硫酸アンモニウム溶液を滴下
し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、かつ、該沈澱生成後に７０℃以上で熟成することを
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 |
|---|---|---|---|
| JP6093133A JP2580532B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093133A JP2580532B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0834613A true JPH0834613A (ja) | 1996-02-06 |
| JP2580532B2 JP2580532B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14074031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6093133A Expired - Lifetime JP2580532B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580532B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004096713A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-11 | Magnesium Elektron Ltd. | Process for preparing zirconium oxides and zirconium-based mixed oxides |
| FR2868768A1 (fr) * | 2004-04-07 | 2005-10-14 | Rhodia Chimie Sa | Composition a base d'oxydes de zirconium et d'ytrium, procede de preparation et utilisation dans un systeme catalytique |
| JP2014189474A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Doshisha | 高強度強靱性ＺｒＯ２−Ａｌ２Ｏ３系固溶体セラミックスの作製法 |
| CN114394830A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-26 | 中红外激光研究院(江苏)有限公司 | 一种高强度氧化锆陶瓷的制备方法 |
| CN115287064A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-04 | 北京航空航天大学 | 一种稀土掺杂ysz磷光粉末的制备方法 |
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 |
| JPH0476334A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-11 | Sanki Eng Co Ltd | 冷房装置および冷暖房装置 |
| 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 JP6093133A patent/JP2580532B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2014189474A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Doshisha | 高強度強靱性ＺｒＯ２−Ａｌ２Ｏ３系固溶体セラミックスの作製法 |
| CN114394830A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-26 | 中红外激光研究院(江苏)有限公司 | 一种高强度氧化锆陶瓷的制备方法 |
| CN114394830B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-06-09 | 中红外激光研究院(江苏)有限公司 | 一种高强度氧化锆陶瓷的制备方法 |
| CN115287064A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-04 | 北京航空航天大学 | 一种稀土掺杂ysz磷光粉末的制备方法 |
| CN115287064B (zh) * | 2022-09-01 | 2023-11-14 | 北京航空航天大学 | 一种稀土掺杂ysz磷光粉末的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2580532B2 (ja) | 1997-02-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |