JPH10101329A

JPH10101329A - α−アルミナおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH10101329A
Application number: JP8258645A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Saito; 文良齋藤; Yuichi Yoshizawa; 友一吉澤; Junya Kano; 純也加納; Mitsuo Nibu; 光雄丹生
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】得られるα−アルミナが易焼結性であり、か
つ、アルミニウム水和物粉体を焼成しα−アルミナを得
るに於いて、α化遷移温度の低い焼成方法を提供する。【解決手段】アルミニウム水和物粉体に、粒子の一部
分を水和させたα−アルミナ粉体および／またはダイア
スポア粉体を、該アルミニウム水和物粉体に対して０．
０１〜１００重量％添加、混合した後、約１１００℃以
下の温度で焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常の遷移温度よ
りも低温で遷移させたα−アルミナ（α−Ａｌ₂Ｏ₃、
以下本明細書中では、α−アルミナと称する場合があ
る）の製造方法及びこれより得られるα−アルミナに関
する。更に詳細には、アルミニウム水和物粉体を焼成し
α−アルミナを製造するに於いて、該アルミニウム水和
物粉体に、一部分を水和させたα−アルミナ粉体やダイ
アスポア粉体を種子として一定量添加することにより、
遷移温度を従来より著しく低下せしめたα−アルミナの
製造方法及びこれより得られるＢＥＴ比表面積が大き
く、焼結性、反応性等に優れたα−アルミナ粉体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、最も普遍的に行われている工業的
なα−アルミナの製造方法は、原料であるボーキサイト
から苛性ソーダ等のアルカリ溶液でアルミナ分を抽出
し、アルミニウム水和物（水酸化アルミニウム）を析
出、分離、水洗した後、これを焼成する方法である。上
記のボーキサイトから苛性ソーダ溶液で水酸化アルミニ
ウムを抽出する方法は、バイヤー法と呼ばれ、この方法
によって製造される水酸化アルミニウムは通常３水和
物であるギプサイト（Ａｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏ）態であ
る。

【０００３】一方、一般によく知られているように、ダ
イアスポア以外のギプサイト、バイヤライト、ベーマイ
ト等の水酸化アルミニウムやアルミナゲル等の非晶質ア
ルミナ水和物は、焼成により脱水し、η−アルミナ、χ
−アルミナ、γ−アルミナ、κ−アルミナ、θ−アルミ
ナ等々の種々の中間アルミナを経て、最終的には最も安
定なα−アルミナになる。この遷移には、出発物質と焼
成条件や雰囲気に固有の遷移系列があることも知られて
いる。しかし、いずれの遷移系列においても、最終的な
α−アルミナへの遷移温度は略一定で、少なくとも１１
００℃以上であり、ほぼ完全にα−アルミナに遷移する
温度は１２００℃またはそれ以上である。

【０００４】前述のバイヤー法で得られるギプサイトは
通常の大気中での焼成により、χ−アルミナ、κ−アル
ミナを経由して、やはり１１５０℃〜１２５０℃でα−
アルミナに遷移する。したがって、α−アルミナを製造
しているアルミナメーカーでは、通常１２００℃以上の
高温で焼成し製品とするのが普通である。

【０００５】唯一の例外はダイアスポア焼成の場合であ
る。ダイアスポアは６００℃前後のかなり低温で直接α
−アルミナに遷移する。しかし、ダイアスポアは通常、
バイヤー法では造ることができず、合成にはオートクレ
ーブ等の圧力設備が必要であり、ダイアスポアを大量に
しかも安価に造る方法は、現在のところ知られていな
い。また、ダイアスポアは、鉱石として天然に産出する
ものの、不純物の除去には限界があり、バイヤー法起源
のα−アルミナと同等の純度を得ることは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】而して、耐火物、セラ
ミックス等に使用されているα−アルミナは、ロータリ
ーキルンや反射炉等の焼成炉で、１２００℃以上の温度
で水酸化アルミニウム（ギプサイト）を焼成したもので
あり、その設備と熱エネルギーは莫大である。アルミナ
製造メーカーでは、熱管理を徹底し、焼成コストの改善
に努力しているがα−アルミナへの遷移温度が略一定し
ている以上、大幅な改善はできていない。

【０００７】さらに、バイヤー法起源のα−アルミナの
１次粒子、即ち単一α粒子の大きさは通常の粒子径の水
酸化アルミニウムを使用した場合、前述のように１２０
０℃程度の高温で焼成するため、大凡直径数μｍ程度に
成長する。この数μｍ、例えば２〜５μｍという粒子径
は、焼結特性を重視する用途に使用する場合には、粒子
径が大きすぎ、このままの粒子径で焼結すると１６００
℃またはそれ以上の焼結温度が必要である。また、５μ
ｍ程度またはそれ以上に粒成長すると、α−アルミナは
六角板状の結晶が発達し、焼結用粉体として使用した場
合に異方性が現れ、焼結体として不具合が生じる場合が
ある。

【０００８】したがって、特に焼結性を重視する用途に
使用するα−アルミナ、即ち易焼結性α−アルミナで
は、原料として１次結晶粒の微細な水酸化アルミニウム
（ギプサイト）を使用し、焼成後のα−アルミナの１次
粒子径が可能な限り微粒子となるようにコントロール
し、これを粉砕して易焼結性α−アルミナを造ってい
る。しかし、かかる方法で易焼結性α−アルミナを製造
する場合でも１２００℃という遷移温度は変わらず、微
粒水酸化アルミニウムの調整や焼成後の粉砕等のために
コストの上昇をきたし、易焼結性α−アルミナは通常の
α−アルミナの２〜５倍程度のコストを必要とする。ま
た、このような高い温度での焼成により得られるα−ア
ルミナ粉体は、焼結時に粒成長を起こしやすく、異常粒
成長を誘起する等の焼結性への悪影響を及ぼし、焼結体
の機械的特性の向上を阻害するとも言われている。

【０００９】かかる事情下に鑑み、本発明者等は従来よ
りもより低温でα−アルミナへの遷移が可能で、かつ得
られるα−アルミナの１次粒子が微細な、易焼結性のα
−アルミナを得ることを目的とし鋭意検討した結果、ア
ルミニウム水和物粉体の焼成時に特定物質を添加し焼成
する場合には、上記目的を全て満足し得ることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。

【課題を解決するための手段】

【００１０】即ち、本発明はアルミニウム水和物粉体
に、粒子の一部分を水和させたα−アルミナ粉体および
／またはダイアスポア粉体を、該アルミニウム水和物粉
体に対して０．０１〜１００重量％添加した後、焼成す
ることを特徴とするα−アルミナの製造方法を提供する
にある。

【００１１】さらには、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ²／ｇ
以上で、焼成後の未粉砕状態で平均１次粒子径が３μｍ
以下、普通には０．１μｍ〜１μｍ未満の焼結性に優れ
たα−アルミナ粉体を提供することにある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法を更に詳細に説
明する。本発明は、アルミニウム水和物粉体の焼成に際
し、種子として、粒子の一部分を水和させたα−アル
ミナ粉体および／またはダイアスポア粉体を添加し、
これを充分均一に分散、混合し、焼成して所望とする結
晶構造のアルミナを得るものである。特にα−アルミナ
粉体の製造に於いて、低温で遷移せしめることができる
と共に、得られるα−アルミナ粉体の１次粒子径が微粒
でＢＥＴ比表面積が大きい、易焼結性のα−アルミナ粒
子を提供し得るものである。

【００１３】種子として、粒子の一部分を水和させた
α−アルミナ粉体は、特にその製造方法が制限されるも
のではなく、α−アルミナ粉体に対して約１５〜６０重
量％、好ましくは約２０〜５０重量％水和された、平均
粒子径約０．０１μｍ〜１０μｍ、好ましくは約０．０
５〜５μｍ、より好ましくは約０．１〜１μｍの粒子で
ある。種子の平均粒子径が約０．０１μｍ未満の場合に
は製造コストが高く、また作業性が悪くなる。また約１
０μｍを越える場合には、アルミニウム水和物との混合
分散が不十分になりやすく、α化遷移温度を効果的に発
現させることができない場合がある。

【００１４】このような物性を有するα−アルミナ粉体
としては、α−アルミナ製ボールおよび／またはライナ
ーを使用した湿式粉砕機において、該粉砕機中に水、水
蒸気またはアルコール水溶液等を添加し、そのまま稼働
する方法（この場合には粉砕機中のアルミナボール同志
の摩擦、或いはアルミナボールとライナーの摩擦によ
り、該アルミナボール表面やライナー表面よりアルミナ
粒子が脱離し、脱離、発生したアルミナ粉が、粉砕機器
中で水分と接触し、粒子の一部分が水和された微粒のα
−アルミナ粉体が得られる）、或いは湿式粉砕機中に
水、水蒸気またはアルコール水溶液等を添加し、これに
α−アルミナ粉末および／またはα−アルミナ成形体を
添加し、粉砕処理し、上記物性を有するα−アルミナ粉
体を得る方法が挙げられる。

【００１５】アルコール水溶液を用いる場合には、粉砕
粒子の解砕性が改良される。また、粉砕時に加温するこ
とにより粉砕速度、水和速度を促進したりコントロール
することが可能である。熱水蒸気を使用する場合には、
乾式粉砕に近い方法で、水和等の処理を早めることが可
能である。

【００１６】また高純度微粒α−アルミナをα−アルミ
ナ製粉砕機や解砕機等で軽度に粉砕〜解砕し、次いでこ
れを熱水や熱水蒸気処理することにより上記種子を得る
こともできる。また、粉砕時に解膠剤、粉砕助剤、その
他粉砕を促進させる薬剤等を添加する等の、従来から公
知の粉砕方法を加味することは、一向に差し支えない。

【００１７】かかる一部水和されたα−アルミナを得る
ために用いる粉砕機としては、特に制限されないが、湿
式の転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル
等が使用される。これらの処理時間は粉砕原料、使用粉
砕機器、粉砕条件等により一義的ではない。

【００１８】水和物の生成はアルミナ純度が高い（例え
ば９５重量％以上）ものほど高く、その水和物種はギブ
サイトと非晶質アルミナよりなる。他方、アルミナ純度
が９５％未満の場合には、生成する水和物は実質的に非
晶質アルミナである。

【００１９】アルミニウム水和物粉体を焼成しα−アル
ミナを得る為の種子としてはアルミナ純度の高いα−ア
ルミナを一部水和物処理したものが、より低温でのα化
遷移効果が高い。それゆえバイヤー法により得られたα
−アルミナを水和処理して種子として用いるよりも、４
Ｎ〜５Ｎ等の高純度の有機アルミニウムを加水分解して
得た高純度のα−アルミナを水和処理して種子として用
いる方がより低温でα−アルミナへの遷移が可能であ
る。

【００２０】α−アルミナの水和の程度は、処理するα
−アルミナの熱重量変化（ＴＧ）測定に於いて、室温か
ら１０００℃までの重量減少割合と、この重量減少すべ
てがアルミナの３水和物の脱水によるものと仮定した場
合の水酸化物の割合から求めればよく、α−アルミナ粉
体に対して約１５〜約６０重量％水和させて用いればよ
い。

【００２１】アルミニウム水和物粉体の焼成に際し添加
する種子としての一部水和されたα−アルミナ粉体の添
加量は、アルミニウム水和物粉体に対して約０．０１〜
約１００重量％、好ましくは約０．１重量％〜１０重量
％である。０．０１重量％未満では添加効果が現れず、
１００重量％を越える場合には経済的でない。

【００２２】本発明に適用されるアルミニウム水和物粉
体としては、所謂、水酸化アルミニウム粉末であればよ
く、ギプサイト、バイヤライト、ベーマイトの少なくと
も１種やアルミナゲル等の非晶質アルミナ水和物が挙げ
られる。就中、バイヤー法により得られるギブサイトは
価格が廉価であることより多用し得る。

【００２３】これらアルミニウム水和物粉体の平均粒子
径は、約０．０１〜１００μｍ、好ましくは約０．０１
〜１０μｍ、更に好ましくは約０．０１〜５μｍであ
る。種子との混合前の粒度はより細かい方が好ましい
が、種子を添加後、上記範囲に粉砕処理する場合には、
粗粒であっても差し支えない。

【００２４】また、種子としてのα−アルミナもアルミ
ニウム水和物粉体と混合し、同時に湿式粉砕に供するこ
とにより、該α−アルミナが本発明範囲内で水和される
のであれば、アルミニウム水和物粉体の混合前に予め水
和処理する必要はない。また、種子をアルミニウム水和
物粉体の混合前後に於いて、分割し湿式粉砕に供し水和
処理した後、焼成しα−アルミナを得ることも可能であ
る。

【００２５】粉砕処理時間は、もとのアルミニウム水和
物粉体（ギプサイト等）の粒子径により一義的ではない
が、大凡、転動ミルで数時間〜数百時間、振動ミルで数
十分〜数十時間、遊星ミルで数分〜数時間程度である。

【００２６】通常、種子無添加の場合、バイヤー法等で
得られるアルミニウム水和物粉体のα化遷移温度は約１
１５０℃〜１２５０℃であるが、本発明方法を用いる場
合には、約１１００℃未満、普通には約９００℃〜１０
００℃での焼成温度でα−アルミナを得ることができ
る。

【００２７】この様にして得られたα−アルミナ粉末
は、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ²／ｇ以上、普通には１５
ｍ²／ｇ〜５０ｍ²／ｇで、未粉砕状態に於いて平均１
次粒子径が５μｍ以下、普通には３μｍ以下、最も普通
には０．１μｍ〜１μｍ未満の焼結性に優れたα−アル
ミナ粉体である。

【００２８】本発明に於いては、アルミニウム水和物粉
体の低温度でのα化遷移効果を付与せしめる種子として
は上記した「粒子の一部を水和させたα−アルミナ粉
体」を用いる以外に、ダイアスポア（アルミナ１水和
物）を用いることができる。

【００２９】アルミニウム水和物粉体に対するダイアス
ポア粉体の添加量は、一部分を水和させたα−アルミナ
粉体の場合と同様に約０．０１〜１００重量％、好まし
くは約０．１重量％〜１０重量％である。０．０１重量
％未満では添加効果が現れず、１００重量％を越える場
合には経済性がない。アルミニウム水和物粉体中へのダ
イアスポア粉体の添加方法は、該粉体中に均一に分散で
きるならば、乾式、湿式のいずれの方法でも良い。ま
た、添加されるダイアスポア粉体の平均粒子径は約０．
０１〜５０μｍ、好ましくは０．１〜５μｍである。

【００３０】ダイアスポアは合成品であっても天然品で
あってもよい。ダイアスポアを人工的に合成すること
は、高純度品が得られるので好ましいが、高価である。
一方大量に産出する天然の礬土頁岩等の中に含まれるダ
イアスポア鉱を精製使用する場合には、コスト上も極め
て有利な添加原料が得られる。本発明で種効果として添
加するダイアスポアの添加量下限は０．０１重量％であ
り、少量で効果があるため、種の純度が製品α−アルミ
ナの純度に与える影響は比較的少ないと思われるが、礬
土頁岩起源のダイアスポアの純度が不十分な場合には、
磁力選鉱や浮遊選鉱等、通常の鉱石精製のプロセッシン
グが利用できる。礬土頁岩は、鉄分は比較的少なく、共
生するカオリン等のシリカ分の分離除去が重要である
が、これには、陽イオン捕収剤である第４級アミンを用
いた逆浮選法（特開平７−４７３０１号公報等）が有効
である。

【００３１】種子としてのダイアスポアを添加、混合し
たアルミニウム水和物粉体は、通常公知の焼成法により
大気中で焼成される。この方法に於いても約１１００℃
以下の温度で、普通には約９００℃〜１０００℃でほぼ
完全にα−アルミナに遷移する。この事実は、特にバイ
ヤー工程より得られる廉価なギプサイトからのα−アル
ミナの製造において、エネルギーコストの大幅な削減を
可能とし、工業的に極めて優れた価値を有するものであ
る。

【００３２】更に、本発明方法によって得られたα−ア
ルミナは、従来公知の１２００℃程度の温度で焼成して
得られたα−アルミナのＢＥＴ比表面積が数ｍ²／ｇで
あるのに対して１０ｍ²／ｇ以上、通常１５〜５０ｍ²
／ｇである。この比表面積から計算されるα単位粒子の
大きさは、０．３μｍ以下であり、粉砕しても高々１μ
ｍ程度の従来法によるα−アルミナに比して極めて微粒
である。それゆえ、本発明方法による得られるα−アル
ミナは、易焼結性を有し、高密度の焼結体を供給するこ
とができる。

【００３３】焼結性について、本発明により得られたα
−アルミナでは、１４００℃の焼結温度において、理論
密度の９６％以上の相対密度を示し、約０．２重量％程
度のα−アルミナ種の混合分散で、無添加の場合より平
均２００℃程度の焼結温度の低下が見られる。これに対
し、同程度の粒度の市販品水酸化アルミニウム（ギプサ
イト）やジルコニアボールを用いた粉砕機で同等粒度に
粉砕した水酸化アルミニウム（ギプサイト）を焼成して
得たたα−アルミナでは、同条件の燒結体製造におい
て、１４００℃では十分な燒結体が得られず、水を用い
たアルキメデス法による密度測定が不可能である。

【００３４】また、本発明で得られたα−アルミナ粉体
（１０００℃焼成品）を、１３５０℃〜１５００℃の焼
結温度で焼結体を作製し、それぞれの焼結体の表面を研
磨、エッチングしてＳＥＭ像写真で観察すると、１３５
０℃、１４００℃の低温焼結では、焼結粒は立方体状で
細かく均一であり、焼結体として良好であり、上記密度
測定の結果とよく符合している。これに対し、さらに焼
結温度が高くなると、結晶粒成長が生じるとともに、通
常の普通純度アルミナ焼結体で観察される方向性を有す
る板状結晶が見られるようになり、１５００℃では、異
常粒成長の多い組織となる。

【００３５】本発明によるα−アルミナ粉体は、α結晶
相の単一粒子が極めて微細でＢＥＴ比表面積が大きい
為、上述の焼結性に優れる他、良好な反応性を利用した
用途、例えば固相反応による複合化合物の合成や比表面
積が大きいことを利用して触媒や触媒担体等としても適
用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した本発明方法によれば、アル
ミニウム水和物粉体に、粒子の一部分を水和させたα−
アルミナ粉体および／またはダイアスポア粉体を添加す
るという極めて簡単な方法で、従来のα−アルミナへの
遷移温度より１００〜３００℃程度も低い温度でα−ア
ルミナ粉体の製造を可能とするもので、アルミナ焼成コ
ストを大幅に低減させることができる。さらに、本発明
方法によって製造されたα−アルミナは、極めて微細な
α結晶の単位粒子から構成されているため、ＢＥＴ比表
面積が大きく、従来のα−アルミナより低い温度で異常
粒成長の実質的にない、極めて良好な焼結体を製造する
ことが可能である。また、本発明方法によって製造され
たα−アルミナは、焼結体の他に固体反応による合成原
料や触媒、触媒担体等としての応用も期待でき、その産
業上の価値は頗る大である。

【００３７】

【実施例】以下、実施例により本発明方法を更に詳細に
説明するが、本発明方法はこれにより制約を受けるもの
ではない。以下の一連の実施例において、物質の同定
は、粉末Ｘ線回析により、また熱分析には、熱重量変化
（ＴＧ）と示差熱分析（ＤＴＡ）を用いた。粉体の比表
面積測定には、ＢＥＴ比表面積計を使用した。粉砕試料
等の加熱による相変化を調べるためには、試料をアルミ
ナ製のルツボに挿填後、ＳｉＣヒーターを使用した電気
炉で、大気雰囲気中、５℃／ｍｉｎの速度で昇温し、所
定の温度で２時間保持後冷却した。また、焼結試験で
は、バインダーや焼結助剤を一切使用せず、粉体約１ｇ
を１０ｍｍ×１０ｍｍの超硬合金製の金型で仮成形し、
１５０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形を行った後、上記の焼
成条件と同様に、所定温度で２時間の焼結を行った。焼
結体の密度の測定には、水を使用したアルキメデス法に
よる器具を使用したが、焼結密度が低く同法による測定
が困難の場合は、寸法と質量とから密度を計算した。ま
た、焼結体の組織観察は、鏡面研磨、サーマルエッチン
グ、金コーティングをした表面を走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて観察した。

【００３８】実施例１湿式粉砕機として、内径８０ｍｍ、内容積５００ｃｍ³
のナイロン製樹脂容器の転動ボールミルを２台用意し、
一方には、Ａｌ₂Ｏ₃：９９．９重量％のα−アルミナ
製ボール、他方にはジルコニア（ＰＳＺ）製ボール（何
れもボール径：５ｍｍφ）を１０００ｇ充填した。これ
に、水酸化アルミニウムと蒸留水とを１（５０ｇ）：５
（２５０ｇ）となるように調整充填し、１１６ｒｐｍで
１２８時間粉砕を行った。この水酸化アルミニウムは、
通常のバイヤー法起源のギプサイトであり、不純物とし
て、ＳｉＯ₂：０．０１重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０．０１
重量％、Ｎａ₂Ｏ：０．４２重量％および平均粒子径：
０．６μｍであった。

【００３９】粉砕処理後、両者の粉砕物と比較のため粉
砕前の水酸化アルミニウム（ギプサイト）の都合３種の
粉体よりなる試料を熱分析した。その結果を図１のＤＴ
Ａ曲線に示す。図１より明らかな如く、３試料共、約３
００℃に脱水を伴う大きな吸熱ピークが観察される。更
にα−アルミナボールで粉砕を行った試料ではこの吸熱
ピークの直後に発熱ピークが観察される。これは、粉砕
によって結晶質のギプサイトの一部が非品質化し、熱分
析の加熱過程で再びα−アルミナに変化したための発熱
ピークと考えられる。

【００４０】一方、各ＤＴＡ曲線の高温部に見られる発
熱ピークは、遷移アルミナがα−アルミナに遷移するさ
いの発熱によるものであるが、３試料の発熱ピークを比
較すると、ジルコニアボールによる粉砕では、未粉砕の
場合よりわずかに低温側へシフトする程度であるが、α
−アルミナボールを使用した粉砕では、その遷移温度は
大きく低下している。これにより、α−アルミナボール
による粉砕によって、α−アルミナへの遷移温度が低下
する理由は、粉砕操作そのものが原因ではなく、粉砕時
にボールより混入するアルミナの磨耗粉がα−アルミナ
の種の役割を果たしていると考えられる。別途、アルミ
ナ純度の低い（Ａｌ₂Ｏ₃：９３．０重量％）ボールを
用い、上記方法と同様な条件で水酸化アルミニウムを粉
砕しこれを試料として熱分析したところ、α化遷移温度
の低下は観察されたが、高純度のアルミナボールを用い
たものに比較しα化遷移温度の低下は少なかった。

【００４１】実施例２実施例１で用いたと同様の湿式粉砕機に、Ａｌ₂Ｏ₃：
９９．９重量％のα−アルミナ製ボールを１０００ｇ、
実施例１と同種のギプサイトと蒸留水を１（１０ｇ）：
５（５０ｇ）の割合で充填し、実施例１と同様の回転条
件でギプサイトを粉砕し、一定時間毎に試料粉を抜き出
し、その都度熱分析を行いＤＴＡ曲線により、α−アル
ミナへの遷移温度を示す吸熱ピークの位置を比較した。
その結果を、図２のＤＴＡ曲線に示す。図中、（％）の
数字は、それぞれの試料のＴＧによって測定された強熱
減量を示す。アルミナのα化による発熱ピークは、混入
するアルミナボールの磨耗粉量に対応し、粉砕時間の増
加と共に、単調に低温側に移行している。粉砕時間が１
０分と極めて短い場合でもα化に伴うピークは低温側へ
移動し、８時間の粉砕では、未粉砕の場合に比べて２０
０℃以上、２５６時間粉砕では３００℃以上低下してい
る。

【００４２】実施例３実施例１で用いたと同様の湿式粉砕機を用い、Ａｌ₂Ｏ
₃：９９．９重量％のα−アルミナボールを１０００
ｇ、実施例１と同様のギプサイトと蒸留水とを１（５０
ｇ）：５（２５０ｇ）を充填し、実施例１と同様の回転
条件とし、２つの異なる粉砕時間により２種の粉砕試料
（ＢおよびＣ）をつくった。これらの試料の全粉砕物量
に対する磨耗粉混入率はＢが０．２重量％以下、Ｃが
２．２重量％であった。これらの試料（Ｂ、Ｃ）と、比
較のため未粉砕ギプサイト（Ａ）の合計３種の試料をそ
れぞれに分取し、電気炉中各温度で焼成し、加熱過程に
おけるアルミナへの相変化を粉末Ｘ線回析法により調べ
た。その結果を図３の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）のＸ
線回析図に示す。図から明らかな如く、Ａ試料の未粉砕
ギプサイトでは、加熱によりまずχ−アルミナとなり、
約１０００℃でκ−アルミナ、さらに１１００℃でκ−
アルミナ相中にα−アルミナ相が現れ、１３００℃でほ
ぼα−アルミナ相となる。

【００４３】一方、Ｂ試料では、８００℃までは、未粉
砕試料とほぼ同様の相構成であり、磨耗粉の混入が少な
いため、磨耗粉の起因するα−アルミナの回析ピークは
見られない。９００℃の加熱においてα相が出現し、１
０００℃ではα相とκ相の混合相となり、１１００℃で
κ相は消失しほぼ完全にα−アルミナ単一相となる。更
に磨耗粉の多いＣ試料では、６５０℃で加熱した試料に
磨耗粉と思われる少量のα相が見られ、８００℃および
９００℃でα相の量が増加し、１０００℃でα−アルミ
ナ単相となる。この場合、途中でκ相は出現しない。さ
らに磨耗粉混入率を上げた本発明者らの実験によれば
（未記載）α化遷移温度は９００℃以下にまで低下し
た。

【００４４】実施例４実施例３における試料（ＢおよびＣ）および未粉砕ギプ
サイト（Ａ）の３種の試料について、実施例３のＸ線回
析の結果から、それぞれがほぼ完全にα−アルミナに遷
移する温度、即ち、Ａ：１３００℃、Ｂ：１１００℃お
よびＣ：１０００℃を設定し、電気炉により、それぞれ
をこれらの温度で焼成した。次いで電気炉で焼成した３
試料のＢＥＴ比表面積を測定した。更にＣ試料について
は１３００℃まで昇温して焼成し、試料（Ｄ）としてＢ
ＥＴ比表面積を測定した。また、この比表面積から形状
計数を６とし比表面積径を計算した。その結果をまとめ
て表１に示す。

【００４５】

【表１】 ──────────────────────────────────── 転移温度（℃）ＢＥＴ比表面積ＳＳＡの中心試料名──────────────── （ｍ²／ｇ）粒子径ＤＴＡルツボ中での焼成温度（ｎｍ） ──────────────────────────────────── Ａ１３４０１３００７．３２１０Ｂ１１１１１１００１６．４９２Ｃ１０５１１０００２１．７７０Ｄ１０５１１３００６．４２４０ ────────────────────────────────────

【００４６】実施例５実施例４におけるＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４試料と試料Ｅ
（市販品α−アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃：９９．７重量％、
平均粒度：０．６μｍ）の５試料について実施例の冒頭
部に述べた方法で各焼結温度における焼結試験を行っ
た。各焼結ピースの密度を測定した結果を表２に示す。
表２中の各数値は、α−アルミナの理論密度に対する相
対密度である。４種の試料の内、Ａ、ＤおよびＥは、本
実施例の範囲の焼結温度範囲においては、十分な密度に
達せず、水を用いたアルキメデス法による密度測定は不
可能であった。一方、ＢおよびＣは、１４００℃におい
て、理論密度の９６％以上に達しており、Ｂの磨耗粉混
入率：０．２％以下の微量の混入でも十分に低温で緻密
化しているのが確認できる。特にＣは、１３５０℃です
でに理論密度の９６％以上である。

【００４７】

【表２】
％ＴＤ ─────────────────────────────────── 焼結温度（℃）試料名焼成温度 ─────────────────────── （℃） 1300 1350 1400 1450 1500 1550 ─────────────────────────────────── Ａ１３００ 70 87 90 Ｂ１１００ 73 86 96.3 98.5 98.1 99.3 Ｃ１０００ 88 96.2 98.8 97.5 97.9 Ｄ１３００ 76 88 Ｅ 63 75 77 ───────────────────────────────────

【００４８】実施例６実施例３で作成したＢ試料の粉体に関し、１３５０℃、
１４００℃、１４５０℃および１５００℃の各温度での
焼結体ピースを作成し、実施例の冒頭部に述べた方法に
より、電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）を行った。これらの焼
結体のＳＥＭ像写真を観察すると、何れも緻密な焼結組
織であるが、１３５０℃および１４００℃の低温域で
は、ほぼ球状の結晶粒から構成されており、結晶粒子も
十分に細かい。結晶温度が上昇し１４５０℃程度になる
と、結晶粒成長が生じるとともに、通常の普通純度アル
ミナの結晶体で観察される方向性を有する板状結晶が見
られるようになり、さらに、１５００℃では、異常粒成
長の多い組織となっていた。

【００４９】実施例７Ｘ線回折による同定で、それぞれダイアスポアおよびギ
プサイトであることを確認した標本用ダイアスポア鉱石
粉末（中国、遼寧省産）と水酸化アルミニウム粉末（ギ
プサイト、和光純薬製、中心粒径：０．６μｍ）とを、
重量比で１（１ｇ）：１（１ｇ）の割合で混合し、瑪瑙
の乳鉢で乾式により十分に粉砕した。この粉砕物（ｃ）
と、比較のため同様の条件で粉砕した、水酸化アルミニ
ウム粉末のみ（ａ）およびダイアスポア粉末のみ（ｂ）
の３種類の試料について、熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）をお
こなった。その結果を、図４の（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）に示す。このチャートに見られるように、ギプサ
イト粉末のみの（ａ）では、１３００℃付近に観察され
る発熱ピーク（図中の↓印）が、ダイアスポア粉末を添
加した粉砕物（ｃ）では１１５０℃付近に観察され、単
に乳鉢粉砕でも１５０℃程度の遷移温度の低下が観測で
きる。さらに、別途実施した粉砕混合を十分に加えた場
合には、α−アルミナへの遷移温度は１０８０℃にまで
低下した。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に関するＤＴＡ曲線である。

【図２】実施例２に関するＤＴＡ曲線である。

【図３】実施例３に関するＸ線回析図である。

【図４】実施例７に関する粉末の熱分析（ＴＧ／ＤＴ
Ａ）曲線である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＢＥＴ比表面積が１０ｍ²／ｇ以上で、
平均１次粒子径が３μｍ以下であるα−アルミナ。
【請求項２】アルミニウム水和物粉体に、粒子の一部
分を水和させたα−アルミナ粉体および／またはダイア
スポア粉体を、該アルミニウム水和物粉体に対して０．
０１〜１００重量％添加した後、１１００℃以下の温度
で焼成してなるＢＥＴ比表面積が１０ｍ²／ｇ以上で、
平均１次粒子径が３μｍ以下であるα−アルミナ。
【請求項３】アルミニウム水和物粉体に、粒子の一部
分を水和させたα−アルミナ粉体および／またはダイア
スポア粉体を、該アルミニウム水和物粉体に対して０．
０１〜１００重量％添加した後、焼成することを特徴と
するα−アルミナの製造方法。
【請求項４】アルミニウム水和物粉体がギプサイト、
バイヤライト、ベーマイトおよび非晶質アルミナ水和物
の少なくとも１種である請求項３記載のα−アルミナの
製造方法。
【請求項５】粒子の一部分を水和させたα−アルミナ
粉体の平均一次粒子径が０．０１〜１０μｍであること
を特徴とする請求項３記載のα−アルミナの製造方法。
【請求項６】ダイアスポア粉体の平均一次粒子径が
０．０１〜５０μｍであることを特徴とする請求項３記
載のα−アルミナの製造方法。
【請求項７】粒子の一部分を水和させたα−アルミナ
粉体のアルミナ純度が、Ａｌ₂Ｏ₃で９５重量％以上の
品質である請求項３記載の方法。