JPH09110420A - 易焼結性の酸化アルミニウム粉末及びイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度であるばかりでなく易焼結性の粉末を
得る。 【解決手段】 アルコキシド法よりもはるかに簡単な化
学的手法で生成した水酸化アルミニウムやイットリウム
とアルミニウムの水酸化物の沈澱に対し、仮焼中に進行
する結晶軸の揃った凝集粒子の成長を防止する目的で沈
澱の一次粒子の表面を覆った有機溶剤を作用させ、次い
で仮焼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、擬似アルコキシ
ド法による易焼結性の酸化アルミニウム粉末とイットリ
ウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、Ｎａ発光管、
レーザーホスト材料、さらにはシンチレータ等の発振用
あるいは発光用の光学材料等の透明焼結体や耐食性材料
等の高級セラミックスの原料粉として有用な、易焼結性
の酸化アルミニウム粉末とイットリウムアルミニウムガ
ーネット粉末の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、易焼結性酸化アル
ミニウム粉末の製造方法として、アンモニウムミョウバ
ンを仮焼する方法が知られている。さらに、アルコール
等の有機物とアルミニウムの化合物を加水分解して得た
水酸化アルミニウムを仮焼する方法や、ミョウバンの硫
酸イオンを炭酸イオンで置換したアンモニウムドーソナ
イトを仮焼する方法が開発されている。

【０００３】しかしながら、従来の方法であるアンモニ
ウムミョウバン法では、仮焼中に環境に有害であるばか
りでなく化学的に活性な亜硫酸ガスを多量に発生するの
で、大がかりな脱硫装置の設置とそのようなガス雰囲気
に耐える仮焼炉を必要としていた。また、アンモニウム
ミョウバンは酸化アルミニウム１モルに対して２４モル
もの多量の結晶水を有しているため、仮焼過程で脱離し
た多量の水がアンモニウムミョウバンを溶解して粘稠な
液体となる。脱水がさらに進行することによって、液体
中に気泡が発生すると同時に液体の粘度がさらに増し、
液体からの気泡の離脱は困難になる。液体は最終的には
水分を殆ど含まない固体へと変化するが、多量の気泡が
固体中に残留するので、仮焼して得られる粉末の見掛け
の体積が非常に大きくなるため、それだけ大型の仮焼炉
が必要とされていた。

【０００４】アルミニウムと有機物との化合物を加水分
解する方法においては、予めアルミニウムと有機物の化
合物を合成する必要がある。アルミニウムは硫酸や塩
酸、硝酸等の一般に用いられている無機酸とは容易に反
応し、アルミニウムの無機化合物は比較的容易に生成す
ることができるが、アルミニウムの有機化合物を生成す
るには特殊な装置を必要とするため、それだけ製造コス
トが高くなっている。

【０００５】さらに、アンモニウムドーソナイト法によ
る易焼結性粉末の製造においては、生成する粒子の性状
に影響を与える製造工程上の因子が多い。例えば、反応
液の濃度や反応温度、滴下速度、攪拌速度等、反応液か
らアンモニウムドーソナイト沈澱物を合成するまでの全
合成条件が仮焼して得られる酸化アルミニウム粉末の焼
結性に強く影響する。このため、それらの因子を厳密に
制御する必要があり、安定して易焼結性粉末を得ること
は難しいという欠点があった。

【０００６】一方、イットリウムアルミニウムガーネッ
トは、レーザーホスト材料やシンチレータ等の発振用あ
るいは発光用の光学材料としての応用が期待され、主と
して単結晶材料が用いられてきた。そして近年、より安
価にできるセラミックス製造法を利用した多結晶のイッ
トリウムアルミニウムガーネット材料が注目されるよう
になった。該材料の主な用途が光学材料であることか
ら、気孔を完全に取り除いた透明度の高い焼結体の製造
が必須である。このため、反応性、易焼結性、均一性に
優れた原料粉末の開発が必要とされている。

【０００７】従来より、以上のようなイットリウムアル
ミニウムガーネット多結晶体の製造方法としては、ま
ず、イットリウムイオンとアルミニウムイオンを含む酸
性の溶液にアンモニアを加えて水酸化イットリウムと水
酸化アルミニウムを共沈させ、次いで乾燥、および仮焼
して、成形した後、焼結して製造する方法が知られてい
る。

【０００８】しかしながら、このような従来の方法で
は、母液から混入する不純物イオンを取り除くため、共
沈した沈澱を洗浄するとゼリー状になり、ろ過が難しく
なると同時に、ろ過した試料を仮焼すると、微細な一次
粒子が強固に結合した大きな凝集粒子を形成するという
欠点があった。そこで、母液に硫酸イオンを存在させ
て、尿素の熱分解によって発生させたアンモニアで中和
する、従来の均一沈澱法を改良した方法（特公平２−９
２８１７）が開発された。この方法による沈澱の場合に
は、嵩高い粒状で、ろ過性に優れ、母液からの不純物イ
オンの混入が少ないため、仮焼中の凝集粒子の成長が抑
えられ、焼結性が改善された。また、予め酸化イットリ
ウム粉末と酸化アルミニウム粉末を調製したのち、それ
らを混合して焼結と固相反応を同時に行うことによっ
て、イットリウムアルミニウムガーネット透明焼結体を
製造する固相法も開発された。

【０００９】しかしながら、上述の改良した均一沈澱法
によるイットリウムアルミニウムガーネットの製造方法
においては、尿素が多量に必要であること、尿素は徐々
に熱分解するため、沈澱の生成に長い時間が必要であ
り、さらに粒状として沈澱した粉末の形状が仮焼後も残
っているため、ゼリー状沈澱を乾燥したことで生じた凝
集粒子ほど強固ではないが、大きな凝集粒子が生成され
る等の欠点があり、焼結性の改善は不十分であった。一
方、酸化物粉末同志を混合して焼結する固相法では、あ
らかじめアルコキシド法等の方法で反応性や焼結性に優
れた酸化イットリウムや酸化アルミニウムの粉末を調製
する必要があることからコスト高になることや、組成変
動の無いイットリウムアルミニウムガーネットを得るに
は高い温度で長時間焼成する必要がある等の欠点があっ
た。

【００１０】一般に、水酸化アルミニウムを仮焼する
と、多数の微細な酸化アルミニウム結晶子が、互いに結
晶軸を揃えて強固に結合した巨大な凝集粒子を形成す
る。結晶子の結晶軸が揃った凝集体は、母塩の結晶構造
に支配されて熱分解した結果、母塩の外形を残した結晶
子の集団である形骸粒子に似ている。しかしながら、水
溶液から沈澱した水酸化アルミニウムの一次粒子はきわ
めて微細で、仮焼後に得られる酸化アルミニウムの結晶
子よりも小さいため、従来の形骸粒子の発生モデルによ
ってこの凝集粒子の構造を説明することはできない。す
なわち、水酸化アルミニウムを乾燥して仮焼する過程
で、水酸化アルミニウムの一次粒子あるいは酸化アルミ
ニウムの結晶子が再配列することによって、形骸粒子に
類似し、結晶軸の方向が揃っている凝集粒子に成長した
と考えられる。従来の知見では、焼結による到達密度は
凝集粒子の大きさに支配されるので、水酸化アルミニウ
ムは難焼結性粉末になる代表的な母塩の一つと見られて
いた（セラミックス、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．１２、ｐ
ｐ．１１０１〜１１０８）。酸化アルミニウムの場合と
同様に、水酸化イットリウムと水酸化アルミニウムを共
沈して得た沈澱を仮焼する場合にも、形骸粒子に類似し
たイットリウムアルミニウムガーネットの凝集粒子が成
長する。

【００１１】このような従来の知見からも、水酸化物の
沈澱から易焼結性の酸化アルミニウム粉末やイットリウ
ムアルミニウムガーネット粉末を製造することはほとん
ど考えられてなかった。この発明は、以上通りの事情を
鑑みてなされたものであり、アルコキシド法よりもはる
かに簡単な化学的手法で生成した水酸化アルミニウムや
イットリウムとアルミニウムの水酸化物の沈澱からで
も、優れた焼結性を有する粉末を製造する方法を提供す
ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、アルミニウムイオンを含む酸性
水溶液に塩基性を発現する水溶液を加えて水酸化アルミ
ニウムを沈澱させ、大部分の母液を分離除去し、残った
沈澱、あるいはさらにこの沈澱を１回ないし複数回水洗
して大部分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を乾燥さ
せることなく沈澱の容積に対して０．１倍量以上の有機
溶剤に分散して、乾燥し、次いで１０００〜１４００℃
で仮焼することを特徴とする易焼結性の酸化アルミニウ
ム粉末の製造方法（請求項１）を提供する。

【００１３】また、この発明は、生成するイットリウム
アルミニウムガーネットの割合で、イットリウムイオン
とアルミニウムイオンを含む酸性溶液に塩基性を発現す
る水溶液を加え、ｐＨを６．５〜１０に保ちつつ沈澱を
生成させ、大部分の母液を分離除去し、残った沈澱、あ
るいはこの沈澱をさらに１回ないし複数回水洗し、大部
分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を、乾燥させるこ
となく沈澱の容積に対して０．１倍量以上の有機溶剤に
分散、乾燥し、次いで５００〜１４００℃で仮焼するこ
とを特徴とするイットリウムアルミニウムガーネット粉
末の製造方法（請求項２）をも提供する。

【００１４】加えて、この発明では、上記のいずれの方
法の場合にも、沈澱を有機溶剤に分散する際に、まず水
を溶解する有機溶剤に分散し、大部分の液体を除去した
後に、水を溶解しない有機溶剤中に分散し、次いで乾燥
する方法（請求項３）を好ましいものの一つとしてい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明においては、上記の方法
によって、従来のアルコキシド法よりもはるかに簡単な
化学的手法で生成した水酸化アルミニウムやイットリウ
ムとアルミニウムの水酸化物の沈澱から、高純度で易焼
結性を有する酸化アルミニウム粉末とイットリウムアル
ミニウムガーネット粉末の生成が可能とされる。 ＜Ａ＞沈澱の生成 ａ）酸化アルミニウム粉末の製造 この発明の易焼結性の酸化アルミニウム粉末の製造方法
に用いるアルミニウムを含む酸性水溶液は、硫酸アルミ
ニウム、アンモニウムミョウバン、塩化アルミニウム、
硝酸アルミニウム等の水溶性のアルミニウム化合物を水
に溶解するか、アルミニウムを適宜の濃度の硫酸、塩
酸、硝酸等に溶解させることにより得られる。濃度は、
飽和溶液濃度を上限とする任意の濃度でよいが、好まし
くはＡｌ₂Ｏ₃ 換算で水１リットルに対し０．０５〜
０．５モル濃度程度である。

【００１６】アルミニウムが両性であるので、水酸化ア
ルミニウムはｐＨが４〜１２の範囲内で沈澱する。そこ
で、この発明に用いる塩基性を発現する化合物として
は、アルミニウムイオンを含む酸性溶液に加えることで
このｐＨの範囲を実現できる化合物であれば、その種類
は、特に限定されない。ｐＨが５〜１０の範囲にある
と、水溶液中のアルミニウムイオンは実質上すべて沈澱
するので、この範囲を実現できる化合物は特に好まし
い。好ましい化合物としては、アンモニア、尿素、炭酸
アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が例示される。
これらの化合物の濃度は、飽和溶液濃度を上限とする任
意の濃度で良いが、好ましくは水１リットルに０．０５
〜３モル程度である。

【００１７】アルミニウムを含む酸性水溶液について
は、硝酸アルミニウムや塩化アルミニウムの水溶液、あ
るいはアルミニウムを硝酸や塩酸で溶解した水溶液のよ
うに、硝酸イオンや塩素イオンの濃度が高いときには、
沈澱した一次粒子同志は粗く凝集していて、ろ過は比較
的容易である。しかしながら、硫酸イオンを含んだ沈澱
以外は、水洗で凝集が容易に解けてゼリー状の沈澱にな
る。そのような沈澱を乾燥すると、強固な塊となり、そ
れをアルミナ乳鉢等で粉砕して仮焼しても、緻密で強固
な凝集粒子が成長して難焼結性となる。ただ、ゼリー状
になった沈澱でも、有機溶剤に分散した後に乾燥した粉
末の塊は脆弱になりアルミナ乳鉢等で容易に粉砕でき
る。このため、焼結性は有機溶剤に分散することにより
顕著に改善できる。しかしながら、いずれの場合も粉砕
の程度は不十分で仮焼後の酸化アルミニウム粉末中に強
固な凝集粒子が混在する傾向がある。このため、仮焼し
た粉末の凝集を完全に破壊するには、ボールミル等の粉
砕機で粉砕することが必要となる。

【００１８】硝酸イオンや塩素イオンを多量に含む液か
らろ過して得た沈澱の乾燥体は、水洗によって得られる
ゼリー状の沈澱から得た乾燥体ほど強固でない。しかし
ながら、有機溶媒処理を施しても乾燥後に残留する硝酸
イオンや塩素イオン不純物のために、最終的に得られる
粉末の焼結性は、洗浄水で十分に洗浄して、ゼリー状と
なった沈澱を有機溶剤処理した場合より多少悪くなる。
これに対し、硫酸イオンを含んだ溶液から生成した沈澱
の嵩高い凝集体は比較的安定で、２〜３回洗浄水で洗浄
してもゼリー状まで変化することなく、ろ過性は比較的
良好である。特に、５０℃以上の温度で生成した沈澱の
凝集体は安定である。しかも、それらの凝集体は嵩高く
て、有機溶剤に分散すると、凝集体内の水分が容易に有
機溶剤に置換される。有機溶剤をろ過して大部分の水分
を取り除いた後に乾燥しても、ろ過を省略して分散液を
蒸発させて乾燥しても、乾燥粉末は容易に微細な粒子ま
で砕くことができる。硫酸イオンのこのような効果は、
硫酸イオンを沈澱が生成する以前に加えても、沈澱が生
成した後の懸濁液に加えても、または、硝酸イオンや塩
素イオンが存在していても同じである。また、硝酸イオ
ンや塩素イオンに比べて、硫酸イオンの仮焼段階におけ
る凝集粒子の成長促進効果は無視できる。

【００１９】ｂ）イットリウムアルミニウムガーネット
粉末の製造 さらに、この発明のイットリウムアルミニウムガーネッ
ト粉末の製造法においては、イットリウムとアルミニウ
ムを含む酸性溶液は、上記の場合のアルミニウムを含む
酸性水溶液に対して定義した化合物と同時に硫酸イット
リウムや塩化イットリウム、硝酸イットリウム等を溶解
するか、イットリウムとアルミニウムを適宜の濃度の硫
酸や塩酸、硝酸等で溶解することによって得られる。濃
度は、飽和溶液濃度を上限とする濃度でよいが、好まし
くはＹ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂換算で、水１リットルに対して０．
０５〜０．５モル程度である。この方法における６．５
〜１０のｐＨ限定は、水酸化イットリウムが６以上のｐ
Ｈで沈澱すること、一方、水酸化アルミニウムはｐＨが
１２以上で溶解することから、水溶液中の両イオンを実
質上完全に沈澱させるという条件として規定されてい
る。

【００２０】塩基性を発現する化合物はイットリウムイ
オンとアルミニウムイオンを含む水溶液を６．５〜１２
のｐＨにできるものであれば特に制限はない。アルミニ
ウムとイットリウムの化学的性質は比較的似ているの
で、前記のアルミナ粉末の製造法において用いることの
できる塩基性を発現する化合物は、実質上すべて同様に
用いることが可能である。炭酸水素アンモニウムや炭酸
アンモニウムは酸性溶液に加えると炭酸ガスを発生して
反応液を攪拌する能力を有するので、均一な沈澱を生成
するのに好ましい。また、尿素のように反応液中で徐々
に分解して塩基性を発現する化合物は、安定な嵩高い粒
状の沈澱を生成するので特に好ましい。しかしながら、
反応時間が長くなることや試薬が高価であるという欠点
もある。このため、この化合物は仮焼後の粉砕をできる
だけ避けたい超高純度材料のように付加価値を高めた特
殊な材料を製造するための原料として期待できる。水酸
化イットリウムと水酸化アルミニウムの共沈の挙動は水
酸化アルミニウムのみの場合と同様に、硝酸イオンや塩
素イオンの存在で生じた嵩高い凝集粒子は洗浄でゼリー
状に変化する。また、硫酸イオンの存在で、洗浄に対し
て安定な嵩高い沈澱が得られる。

【００２１】このように、水溶液に硫酸イオンが存在す
ると、嵩高い粒状粒子の水酸化アルミニウムや水酸化イ
ットリウムの沈澱を生成できることから、硫酸塩または
アンモニウム硫酸塩等を原料とすることが好ましい。し
かしながら、工業的な生産で発生する副生成物が硫酸イ
オンを含む化合物または水溶液であるという保証はな
い。

【００２２】ｃ）硫酸イオンの添加 なお、以上のように、この発明では、硫酸イオンの効果
が明らかであるが、それは低濃度側で臨界点がある。ア
ルミニウムイオンのみを含む水溶液ではアルミニウムイ
オンに対して、またイットリウムイオンとアルミニウム
イオンが共存する水溶液ではそれらの合計量に対して
０．０５倍以上の硫酸イオンが存在すると嵩高い粒状の
沈澱が生成する。硫酸イオンの濃度が増加するほど粒状
粒子の安定度は増す。しかしながら、硫酸イオンが４倍
以上になると、特に顕著な効果の向上は認められなくな
る。なお、前記のアルミナ粉末の製造法の場合には、水
酸化アルミニウムを仮焼して得た酸化アルミニウムの焼
結性は硫酸イオンの量に係わらず良好である。

【００２３】ただ当然のことであるが、硫酸イオンが増
加するほど、硫酸イオンを中和する塩基剤も多くなり好
ましくない。実用的な硫酸イオン濃度は、アルミナ粉末
の製造法では、アルミニウムイオン濃度に対して０．０
５〜４．０倍の範囲にある。これに対して、イットリウ
ムアルミニウムガーネットの粉末の製造法の場合には、
硫酸イオンがイットリウムイオンとアルミニウムイオン
との合計量の１．２倍以上になると、水酸化イットリウ
ムと水酸化アルミニウムの共沈に取り込まれた硫酸イオ
ンの影響で、仮焼により大きな凝集粒子が出現して緻密
な焼結体を得ることはできない。従って、好ましいイッ
トリウムイオンとアルミニウムイオンの合計に対する硫
酸イオンの濃度比は、０．０５〜１．２、より好ましく
は０．２〜１．１の範囲にある。

【００２４】この発明のアルミナ粉末、もしくはイット
リウムアルミニウムガーネット粉末のいずれの製造法に
おいても、母液または洗浄液に分散した沈澱を分散液か
ら分離する方法としては、デカンテーション法やろ過法
が適宜に採用される。 ＜Ｂ＞ 有機溶剤への分散と乾燥 以上のように生成、分離させた沈澱を乾燥すると、沈澱
の一次粒子が再配列して強固な凝集粒子を形成し、沈澱
を有機溶剤に分散しても、凝集構造を完全に破壊するこ
とは困難となる。このためこの発明では、沈澱を乾燥さ
せることなく有機溶剤に分散する。なお、この分散に先
行して沈澱を水洗するのが好ましい。沈澱中の硝酸イオ
ンや塩素イオンは、仮焼中に凝集粒子の成長を促進し、
さらに、この沈澱や硫酸イオンを含む粉末を仮焼する
と、硝酸ガス、塩素ガス、亜硫酸ガス等の有害なガスが
発生するためである。ガスの発生源である硝酸イオンや
硫酸イオン、塩素イオン等を取り除くために沈澱を水洗
した方が好ましいのである。水洗は、通常行なわれてい
る方法でよい。また、一般的に洗浄水に対して期待され
る程度の純度のものであればよく、特に制限はない。通
常、イオン交換水や蒸留水が用いられる。

【００２５】この発明で使用する有機溶剤は、大部分の
水分を除去した後に残っている沈澱中の水と置換して沈
澱の粒子間の結合力を弱めて、水分を含む沈澱を乾燥し
たときに生じる強固な凝集粒子の形成を阻止する役割を
果たすことになる。このような有機溶剤としてはたとえ
ば、エチルアルコール、メチルアルコール、プロピルア
ルコール、ブチルアルコール、ヘキサノール、オクタノ
ール、酢酸イソアミール、ポリエチレングリコール等の
親水性の、ないしは極性有機溶剤から選ばれるものが例
示されるが、有機溶剤の使用目的を満たすものであれ
ば、その種類は特に限定されない。それらは一種または
二種以上を使用することができる。

【００２６】これらの有機溶剤の中で、水を溶解できる
有機溶剤、たとえば、炭素数が三個以下のアルコール類
は、沈澱を容易に分散すると同時に、沈澱中の水を有機
溶剤に取り込むので、分散した後に再びろ過しても、大
部分の水分は除去されて、かわりに粒子表面を有機溶剤
が覆い、有機溶剤の効果が発現されることになる。ただ
この場合は、その効果はそれほど大きくないので、硫酸
イオンの助けで嵩高い凝集粒子の沈澱を生成することが
好ましい。

【００２７】また、実質上、水を溶解しない有機溶剤の
場合には、水を含んだ沈澱物を分散することは難しい。
このため、沈澱を含む有機溶剤を攪拌混合しながら加熱
して、有機溶剤を蒸発させると同時に粉末表面を覆って
いる水分を蒸発させて、粉末表面の水分子を有機溶剤の
分子で置き換える必要がある。乾燥するまで有機溶剤の
蒸発を続けてもよいし、沈澱粒子の表面を有機溶剤の分
子が十分に覆った後、有機溶剤をろ過して除去してもよ
い。有機溶剤を用いてこの発明方法で処理した沈澱はゼ
リー状であっても、乾燥後の塊は、脆弱で乳鉢等で容易
に微細に砕くことができる。

【００２８】この発明における有機溶剤の効果は、有機
溶剤の量が沈澱の容積に対して０．１倍以上で認められ
る。有機溶剤の量が増加するほど該効果は改善される。
しかしながら、有機溶剤が２０倍量を上回っても、特に
顕著な効果の向上は認められない。このように、この発
明における有機溶剤に分散した沈澱の乾燥では、有機溶
剤が水を溶解する場合には、水を含む有機溶剤をろ過し
て、その後に乾燥してもよく、沈澱を分散したまま有機
溶剤を水分とともに蒸発してもよい。水を実質上溶解し
ない有機溶剤の場合には、沈澱中の一次粒子の表面から
水分を脱離させてかわりに有機溶剤の分子でその表面を
覆う必要があることから、加熱して有機溶剤とともに水
分を蒸発させる必要がある。有機溶剤を沸騰させると沈
澱の一次粒子の表面上の水分子が有機溶剤の分子と速や
かに交換するので好ましい。そこで、この発明では、沈
澱をまず水を溶解する有機溶剤に分散してろ過して大部
分の水分を除去した後、水を殆ど溶解しない有機溶剤に
分散する操作を行なうと、大部分の有機溶剤はろ過によ
って分離し、蒸発させる有機溶剤の量を大幅に減らすこ
とができるので、作業時間が短くなり好ましい。 ＜Ｃ＞ 仮 焼 水酸化アルミニウムを仮焼すると、γ相やκ相等の多く
の中間相を経て１０００℃以上でα相の酸化アルミニウ
ムが生成する。中間層からα相への相転移で密度が大き
く増加する。通常、セラミックス原料としては、一般
に、焼成中の真密度の変化を避けるために最も安定なα
相の粉末を使用していることから、この発明において
も、α相の酸化アルミニウム粉末を得るため、仮焼温度
は１０００℃以上が好ましい。一方、仮焼温度が１４０
０℃以上になると、粒成長が激しく焼結性が低下するの
で好ましくない。より好ましくは１１００〜１３５０℃
の範囲である。これに対し、共沈した酸化イットリウム
と水酸化アルミニウムは微細であるため、５００℃と比
較的温度が低くてもそれらが速やかに反応して融点まで
安定なイットリウムアルミニウムガーネットを生成する
ので、この粉末の製造においては、仮焼温度は５００〜
１４００℃、より好ましくは７００〜１３５０℃の範囲
とする。

【００２９】以下、実施例を示してさらに詳しくこの発
明の擬似アルコキシド法による易焼結性のアルミナ粉末
及びイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
法について説明する。

【００３０】

【実施例】実施例１ 硝酸アルミニウム３７ｇを５００ｍｌの蒸留水に溶解し
た後、アンモニア水を加えて、ｐＨを７．５に調整し
た。ｐＨを７．５に保ちつつ、この溶液を２時間、９０
℃に保った。沈澱をろ過した後、２回蒸留水で洗浄し、
ろ過した。沈澱を２等分し、その半分を直ちに２００ｍ
ｌのイソブチルアルコールに分散した。窒素ガス気流中
で分散液を穏やかに沸騰させ、水分や有機溶剤を蒸発さ
せて乾燥した。乾燥後、粉末をアルミナ乳鉢とアルミナ
乳棒で軽く解して、１２５０℃で２時間酸素気流中で仮
焼した。仮焼した粉末をアルミナ乳鉢とアルミナ乳棒で
３分間ばかり砕き、得られた粉末を金型を用いて圧力３
０ＭＰａで成形し、さらに２００ＭＰａで静水圧プレス
してから１５００℃で大気雰囲気で２時間焼結した。な
お、２分割した残りの沈澱はイソブチルアルコールに分
散させることなく、窒素ガス気流で風乾した。その後の
処理は、有機溶剤を分散した後に乾燥した粉末とまった
く同じ条件で行った。

【００３１】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、有機溶剤で処理した焼結密度は理論密度の９２％、
未処理の酸化アルミニウムのそれは６０％であった。ま
た、有機溶剤で処理した酸化アルミニウムと有機溶剤で
処理していない酸化アルミニウムを直径約５ｍｍ、長さ
約６ｍｍの錠剤にし、これらを１０℃／ｍｉｎの速度で
１５７０℃まで昇温した時の焼結による収縮率を調べ、
その結果を図１に示した。

【００３２】この図１からは、この発明の有機溶剤処理
による酸化アルミニウムの焼結による収縮率特性が、比
較例としての有機溶剤処理しないものに比べてはるかに
良好であることがわかる。有機溶剤で処理した酸化アル
ミニウムと未処理の酸化アルミニウムの凝集構造をも調
べ、その結果を図２に示した。この図２は、有機溶剤で
処理した酸化アルミニウム（ａ）と未処理の酸化アルミ
ニウム（ｂ）の凝集構造の顕微鏡写真を示したものであ
るが、有機溶剤で処理した酸化アルミニウム（ａ）の凝
集構造は完全に破壊されているのに対し、未処理の酸化
アルミニウム（ｂ）は、微細な一次粒子が緻密な大きい
凝集粒子を形成していることがわかる。実施例２ 硫酸アルミニウム３２ｇを５００ｍｌの蒸留水に溶解
後、炭酸アンモニウム水溶液を加えて、ｐＨを７．５に
調整した。ｐＨを７．５に保ちながら、９０℃に２時間
保持した。沈澱をろ過した後、沈澱の１／３はそのまま
窒素ガス気流中で風乾し、残りは３００ｍｌのエチルア
ルコールに分散して、３０分ばかり７０℃に保った後に
ろ過した。この沈澱の１／２はそのまま窒素ガス気流中
で風乾した。残りの沈澱は１５０ｍｌのイソブチルアル
コールに分散し、９５℃に３０分間保持した後、ろ過し
て、１１０℃に保った乾燥機中で乾燥した。３種の粉末
の乾燥後の処理は実施例１と同様の条件で行った。

【００３３】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、各々の酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の６
５％（有機溶剤未処理）、９２％（エチルアルコール処
理）、９５％（イソブチルアルコール処理）であった。
また、エチルアルコール処理したものについて、実施例
１と同様に焼結による収縮率を調べ、その結果を図１に
示した。実施例３ 硝酸アルミニウム３７ｇの水溶液にアルミニウムイオン
に対して１倍の硫酸イオンを加えて、５００ｍｌの水溶
液とした。アンモニア水を加えて、ｐＨを７．５に調整
した。ｐＨを７．５に保ちつつ９０℃で２時間加熱し
た。沈澱をろ過した後、２回蒸留水で洗浄してろ過し
た。次いで２００ｍｌのノルマルプロピルアルコールに
分散し、窒素ガス気流中で分散液を穏やかに沸騰させ、
水分や有機溶剤を蒸発させて乾燥した。乾燥した粉末の
その後の処理は実施例１と同様の条件で行った。

【００３４】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の９３％で
あった。また、実施例１と同様に焼結による収縮率を調
べ、その結果を図１に示した。 実施例４ 硝酸アルミニウム３７ｇを５００ｍｌの蒸留水に溶解し
た。アンモニア水を加えて、ｐＨを８に調整した。室温
で２時間保ち、その後ろ過した。次いで２００ｍｌのイ
ソブチルアルコールに分散して、窒素ガス気流中で分散
液を穏やかに沸騰させ、有機溶剤や水分を蒸発させて乾
燥した。その後の処理は実施例１と同様の条件で行っ
た。

【００３５】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、酸化アルミニウムの焼結密度は理論密度の８５％で
あった。また、実施例１と同様に焼結による収縮率を調
べ、その結果を図１に示した。 実施例５ 硝酸イットリウム２２ｇとアンモニウムミョウバン４
５．３ｇを１０００ｍｌの蒸留水に溶解した後、アンモ
ニア水を加えて、ｐＨを８に調整した。ｐＨを８に保ち
つつ、溶液を２時間、９０℃に保った。沈澱をろ過した
後、２回蒸留水で洗浄し、ろ過した。沈澱を２等分し、
その半分を直ちに２００ｍｌのイソブチルアルコールに
分散し、窒素ガス気流中で分散液を穏やかに沸騰させ、
水分や有機溶剤を蒸発させて乾燥した。残りの沈澱は窒
素ガス気流中で風乾した。乾燥後、両粉末はそれぞれア
ルミナ乳鉢とアルミナ乳棒で軽く解して、１１００℃で
仮焼した。仮焼後の処理は実施例１と同様の条件で行っ
た。

【００３６】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、有機溶剤で処理したイットリウムアルミニウムガー
ネットの焼結密度は理論密度の９５％、未処理のイット
リウムアルミニウムガーネットは６５％であった。ま
た、有機溶剤で処理したイットリウムアルミニウムガー
ネットと未処理のイットリウムアルミニウムガーネット
を直径約５ｍｍ，長さ約６ｍｍの錠剤にし、これらを１
０℃／ｍｉｎの速度で１５７０℃まで昇温した時の焼結
による収縮率を調べ、その結果を図３に示した。実施例６（比較例） 特公平２−９２８１７号公報に開示されている方法に従
い、硝酸イットリウム７ｇとアンモニウムミョウバン１
４．４ｇ、尿素５０ｇを１０００ｍｌの蒸留水に溶解し
た後、９５℃まで昇温して、その温度に５時間保持した
後、２リットルの水を加えて尿素の分解を停止させ、ろ
過した。沈澱を３回水洗し、窒素ガス気流中で風乾し
た。乾燥後の試料の処理は実施例５と同様の条件で行っ
た。

【００３７】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、イットリウムアルミニウムガーネットの焼結体の密
度は理論密度の７０％であった。また、実施例５と同様
に焼結による収縮率を調べ、その結果を図３に示した。 実施例７ 硝酸イットリウム１１．０２ｇと硝酸アルミニウム１
８．８ｇを５００ｍｌの蒸留水に溶解し、アンモニア水
でｐＨを８に調整し、このｐＨを２時間保った後、ろ過
し、イソブチルアルコールに分散した。窒素ガス気流中
で分散液を加熱して穏やかに沸騰させ、乾燥した。乾燥
後の処理は実施例５と同様の条件で行った。

【００３８】得られた焼結体の焼結密度を調べたとこ
ろ、イットリウムアルミニウムガーネットの焼結密度は
理論密度の８５％であった。また、実施例５と同様に焼
結による収縮率を調べ、その結果を図３に示した。

【００３９】

【発明の効果】この発明に用いる有機溶剤は仮焼中に燃
焼して粉末から完全に取り除くことができるため、得ら
れた酸化アルミニウム粉末やイットリウムアルミニウム
ガーネットの粉末は、高純度であるばかりでなく易焼結
性であるので、Ｎａ発光管、レーザーホスト材料等の透
明焼結体や耐食性材料等の高級セラミックスを製造する
ための原料粉として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例と比較例の酸化アルミニウム
の焼結による収縮率と焼結温度の関係を示した図であ
る。

【図２】有機溶剤で処理した酸化アルミニウム（ａ）と
未処理の酸化アルミニウム（ｂ）の凝集構造を示した図
面に代わる顕微鏡写真である。

【図３】この発明の実施例と比較例のイットリウムアル
ミニウムガーネットの収縮率と焼結温度の関係を示した
図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムイオンを含む酸性水溶液に
   塩基性を発現する水溶液を加えて水酸化アルミニウムを
   沈澱させ、大部分の母液を分離除去し、残った沈澱、あ
   るいはさらにこの沈澱を１回ないし複数回水洗して大部
   分の洗浄液を分離除去して残った沈澱を、乾燥させるこ
   となく沈澱の容積に対して０．１倍量以上の有機溶剤に
   分散して、乾燥し、次いで１０００〜１４００℃で仮焼
   することによってアルミナ粉末を生成させることを特徴
   とする易焼結性の酸化アルミニウム粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 生成するイットリウムアルミニウムガー
   ネットの割合で、イットリウムイオンとアルミニウムイ
   オンを含む酸性溶液に塩基性を発現する水溶液を加え、
   ｐＨを６．５〜１０に保ちつつ沈澱を生成させ、大部分
   の母液を分離除去し、残った沈澱、あるいはこの沈澱を
   さらに１回ないし複数回水洗し、大部分の洗浄液を分離
   除去して残った沈澱を、乾燥させることなく沈澱の容積
   に対して０．１倍量以上の有機溶剤に分散して、乾燥
   し、次いで５００〜１４００℃で仮焼することを特徴と
   するイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
   法。
3. 【請求項３】 水酸化アルミニウムの沈澱または水酸化
   イットリウムと水酸化アルミニウムの沈澱を有機溶剤に
   分散する際に、まず水を溶解する有機溶剤に分散し、大
   部分の液体を除去した後、水を殆ど溶解しない有機溶剤
   に分散し、次いで乾燥することを特徴とする請求項１ま
   たは２の製造方法。