JPH10114519A - 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
イットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法Info
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- JPH10114519A JPH10114519A JP8244058A JP24405896A JPH10114519A JP H10114519 A JPH10114519 A JP H10114519A JP 8244058 A JP8244058 A JP 8244058A JP 24405896 A JP24405896 A JP 24405896A JP H10114519 A JPH10114519 A JP H10114519A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＹイオンとＡｌイオンとを含む酸性水溶液
に、ＹイオンとＡｌイオンとの合計濃度の０．１〜２．
０倍の濃度の硫酸イオンを含有させ、ＹイオンとＡｌイ
オンとの合計濃度の１０倍以上でかつ硫酸イオン濃度の
１２倍以上の尿素を添加し、７０〜１００℃で尿素を加
水分解してＹＡＧ前駆体を沈澱させる。沈澱の洗浄を繰
り返し、沈澱中の無関係陰イオン濃度を２０００ｐｐｍ
以下に低下させた後に乾燥・仮焼して、ＹＡＧ原料粉末
とする。 【効果】 シリカ等の焼結助剤無しで、緻密で均一かつ
透光性に優れたＹＡＧ焼結体を得ることができる。
に、ＹイオンとＡｌイオンとの合計濃度の０．１〜２．
０倍の濃度の硫酸イオンを含有させ、ＹイオンとＡｌイ
オンとの合計濃度の１０倍以上でかつ硫酸イオン濃度の
１２倍以上の尿素を添加し、７０〜１００℃で尿素を加
水分解してＹＡＧ前駆体を沈澱させる。沈澱の洗浄を繰
り返し、沈澱中の無関係陰イオン濃度を２０００ｐｐｍ
以下に低下させた後に乾燥・仮焼して、ＹＡＧ原料粉末
とする。 【効果】 シリカ等の焼結助剤無しで、緻密で均一かつ
透光性に優れたＹＡＧ焼結体を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は、イットリウムアルミニウ
ムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：ＹＡＧ）粉末の製造方法
に関する。本発明で製造したＹＡＧ粉末はＹＡＧ焼結体
の原料となり、例えばサファイア代替窓材、ボンティン
グキャピラリー、レーザー発振子、放電ランプ用エンベ
ロープ、装飾品等の製造に用いる。
ムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：ＹＡＧ）粉末の製造方法
に関する。本発明で製造したＹＡＧ粉末はＹＡＧ焼結体
の原料となり、例えばサファイア代替窓材、ボンティン
グキャピラリー、レーザー発振子、放電ランプ用エンベ
ロープ、装飾品等の製造に用いる。
【０００２】
【従来技術】透光性ＹＡＧセラミックスの製造方法とし
ては、これまでにホットプレスによるもの（米国特許：
３７６７，７４５）や、酸化物微粉末のボールミル混合
・ＣＩＰ成形による直接焼結法（特開平３−２１８９６
３号）が開示されている。ホットプレス法は、装置が高
価なうえ量産性に乏しく、またセラミックスの最大の特
徴の一つである複雑形状品の製造が困難であるという欠
点を有する。酸化物微粉末混合法では透光性の良い焼結
体が得られるメリットはあるが、反応性を増すと共に、
混合時の比重差に基づくイットリアとアルミナの分離を
抑制するため、イットリアの超微粉体を用いている。こ
のためイットリアとアルミナを別々に製造する必要があ
るうえ、超微粉体を用いるため成形密度が低い。成形密
度が低いため、焼結時の収縮が大きく、寸法精度が要求
される用途には適用が困難である。さらに量産法として
押し出し成形や射出成形を適用した場合、成形圧力が高
くなりニーダーやスクリューの摩耗による汚染が増加
し、良質のセラミックスが得られない。
ては、これまでにホットプレスによるもの（米国特許：
３７６７，７４５）や、酸化物微粉末のボールミル混合
・ＣＩＰ成形による直接焼結法（特開平３−２１８９６
３号）が開示されている。ホットプレス法は、装置が高
価なうえ量産性に乏しく、またセラミックスの最大の特
徴の一つである複雑形状品の製造が困難であるという欠
点を有する。酸化物微粉末混合法では透光性の良い焼結
体が得られるメリットはあるが、反応性を増すと共に、
混合時の比重差に基づくイットリアとアルミナの分離を
抑制するため、イットリアの超微粉体を用いている。こ
のためイットリアとアルミナを別々に製造する必要があ
るうえ、超微粉体を用いるため成形密度が低い。成形密
度が低いため、焼結時の収縮が大きく、寸法精度が要求
される用途には適用が困難である。さらに量産法として
押し出し成形や射出成形を適用した場合、成形圧力が高
くなりニーダーやスクリューの摩耗による汚染が増加
し、良質のセラミックスが得られない。
【０００３】また単一相ＹＡＧ微粉末の製造方法として
は、これまでにゾルゲル法や水酸化物沈澱法等が報告さ
れているが、透光性焼結体が得られる程度の焼結性は有
していない。これは前駆体沈澱粒子がゲル状の微細なも
のであるため、乾燥凝集による仮焼時の粒子同士の焼き
付きや粒成長が著しく、一次粒子の分散性が低下するた
めである。この点を改善した例として、硫酸塩の直接分
解法（特開昭５９−２０７５５５号）や硫酸添加尿素法
（特開平２−９２８１７号）が開示されている。しかし
ながら硫酸塩の直接分解法では、分解生成する亜硫酸ガ
スによる大気汚染の問題が深刻であり、また回収処理す
るとしてもそのコストは膨大なものとなる。さらに硫酸
根を大量に含むため、その分解焼成温度を高くせざるを
得ず、一次粒子の成長が著しく、マグネシアやシリカか
らなる焼結助剤なしでは良好な透光性焼結体が得られな
い。同様に、硫酸添加尿素法によって得られる粉末も焼
結活性に乏しく、焼結助剤としてシリカの添加を必要と
していた。
は、これまでにゾルゲル法や水酸化物沈澱法等が報告さ
れているが、透光性焼結体が得られる程度の焼結性は有
していない。これは前駆体沈澱粒子がゲル状の微細なも
のであるため、乾燥凝集による仮焼時の粒子同士の焼き
付きや粒成長が著しく、一次粒子の分散性が低下するた
めである。この点を改善した例として、硫酸塩の直接分
解法（特開昭５９−２０７５５５号）や硫酸添加尿素法
（特開平２−９２８１７号）が開示されている。しかし
ながら硫酸塩の直接分解法では、分解生成する亜硫酸ガ
スによる大気汚染の問題が深刻であり、また回収処理す
るとしてもそのコストは膨大なものとなる。さらに硫酸
根を大量に含むため、その分解焼成温度を高くせざるを
得ず、一次粒子の成長が著しく、マグネシアやシリカか
らなる焼結助剤なしでは良好な透光性焼結体が得られな
い。同様に、硫酸添加尿素法によって得られる粉末も焼
結活性に乏しく、焼結助剤としてシリカの添加を必要と
していた。
【０００４】焼結助剤として用いられるマグネシアは、
透光性アルミナの焼結助剤としてよく知られているよう
に、焼成中における蒸発が著しく焼結体表面と内部との
組織が不均一になると共に、蒸発したマグネシアによる
焼結炉の汚染が著しいという欠点を有する。また、シリ
カでは適正添加量の制御が非常に困難で、適正値を外れ
た場合、粒界相が生じたり、三重点に異相（Ｙ2Ｓｉ2Ｏ
7等）が生成したりする。これらの問題は、均一性や焼
結活性の乏しい粉末を、焼結助剤を用いて緻密化させる
ために生じるものである。
透光性アルミナの焼結助剤としてよく知られているよう
に、焼成中における蒸発が著しく焼結体表面と内部との
組織が不均一になると共に、蒸発したマグネシアによる
焼結炉の汚染が著しいという欠点を有する。また、シリ
カでは適正添加量の制御が非常に困難で、適正値を外れ
た場合、粒界相が生じたり、三重点に異相（Ｙ2Ｓｉ2Ｏ
7等）が生成したりする。これらの問題は、均一性や焼
結活性の乏しい粉末を、焼結助剤を用いて緻密化させる
ために生じるものである。
【０００５】
【発明の課題】本発明の課題は、焼結助剤を用いること
なく透光性焼結体が得られる、均一性並びに焼結性に優
れたイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
法を提供することにある。
なく透光性焼結体が得られる、均一性並びに焼結性に優
れたイットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方
法を提供することにある。
【０００６】
【発明の構成】本発明は、イットリウムイオンとアルミ
ニウムイオンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈澱
を生成させ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムアル
ミニウムガーネット微粉末を製造する方法において、前
記の酸性水溶液に、イットリウムイオンとアルミニウム
イオンとの合計量に対して、モル比で０.１〜２.０倍量
の硫酸イオンを含有させ、金属イオン濃度の１０倍以上
かつ硫酸イオン濃度の１２倍以上の濃度に尿素を添加
し、７０℃〜１００℃で尿素を加水分解することにより
沈澱を生成させ、沈澱を冷却した後に、沈澱中の無関係
陰イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄
し、この後沈澱を乾燥し、次いで仮焼することを特徴と
する。
ニウムイオンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈澱
を生成させ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムアル
ミニウムガーネット微粉末を製造する方法において、前
記の酸性水溶液に、イットリウムイオンとアルミニウム
イオンとの合計量に対して、モル比で０.１〜２.０倍量
の硫酸イオンを含有させ、金属イオン濃度の１０倍以上
かつ硫酸イオン濃度の１２倍以上の濃度に尿素を添加
し、７０℃〜１００℃で尿素を加水分解することにより
沈澱を生成させ、沈澱を冷却した後に、沈澱中の無関係
陰イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄
し、この後沈澱を乾燥し、次いで仮焼することを特徴と
する。
【０００７】好ましくは沈澱中の無関係陰イオン濃度が
１５００ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄し、より好まし
くは洗浄と濾過の、繰り返しの回数を６回以上として、
沈澱中の無関係陰イオン濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以下
となるまで洗浄する。またこの明細書では陰イオン濃度
はｗｔｐｐｍ単位で示すものとし、無関係陰イオンはＹ
イオンやＡｌイオンのカウンターイオンの硝酸イオンや
塩素イオン等を意味するものとする。洗浄は原則として
水洗で、これ以外に水−メタノールや水−エタノール等
を用いて良く、無関係陰イオンを溶解する溶媒を用いる
もので有れば良い。
１５００ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄し、より好まし
くは洗浄と濾過の、繰り返しの回数を６回以上として、
沈澱中の無関係陰イオン濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以下
となるまで洗浄する。またこの明細書では陰イオン濃度
はｗｔｐｐｍ単位で示すものとし、無関係陰イオンはＹ
イオンやＡｌイオンのカウンターイオンの硝酸イオンや
塩素イオン等を意味するものとする。洗浄は原則として
水洗で、これ以外に水−メタノールや水−エタノール等
を用いて良く、無関係陰イオンを溶解する溶媒を用いる
もので有れば良い。
【０００８】
【発明の作用と効果】発明者は前記課題を解決するため
に、特開平２−９２８１７号に開示されている硫酸添加
尿素法の改良を進め、仮焼により一次粒子となる前駆体
の粒子状沈澱に着目した。そして１個１個の沈澱粒子に
含まれるイットリウムとアルミニウムとの比率をＹＡＧ
組成の３：５に近づけると共に、仮焼時の二次粒子成長
を抑制し、結果として仮焼後に単分散に近い粒子を得る
方法を見い出した。
に、特開平２−９２８１７号に開示されている硫酸添加
尿素法の改良を進め、仮焼により一次粒子となる前駆体
の粒子状沈澱に着目した。そして１個１個の沈澱粒子に
含まれるイットリウムとアルミニウムとの比率をＹＡＧ
組成の３：５に近づけると共に、仮焼時の二次粒子成長
を抑制し、結果として仮焼後に単分散に近い粒子を得る
方法を見い出した。
【０００９】本発明の特徴はイットリウムイオンとアル
ミニウムイオンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈
澱を生成させ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムア
ルミニウムガーネット微粉末を製造する方法において、
前記の酸性水溶液にはイットリウムイオンとアルミニウ
ムイオンとの合計量に対するモル比で０.１〜２.０倍量
の硫酸イオンを含有させ、金属イオン濃度の１０倍以上
でかつ硫酸イオン濃度の１２倍以上の濃度で尿素を添加
する。この溶液を７０℃〜１００℃に加熱して尿素の加
水分解を進めることにより沈澱を生成させた後に冷却
し、沈澱中の無関係陰イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ
以下、より好ましくは１５００ｗｔｐｐｍ以下，さらに
好ましくは１０００ｗｔｐｐｍ以下となるまで十分に洗
浄し、乾燥、仮焼する。この製造方法では、組成並びに
粒子径が均一で、二次粒子径が小さく、単分散粒子に近
いＹＡＧ微粉末が得られる。この微粉末はＹＡＧ焼結体
の原料となる。
ミニウムイオンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈
澱を生成させ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムア
ルミニウムガーネット微粉末を製造する方法において、
前記の酸性水溶液にはイットリウムイオンとアルミニウ
ムイオンとの合計量に対するモル比で０.１〜２.０倍量
の硫酸イオンを含有させ、金属イオン濃度の１０倍以上
でかつ硫酸イオン濃度の１２倍以上の濃度で尿素を添加
する。この溶液を７０℃〜１００℃に加熱して尿素の加
水分解を進めることにより沈澱を生成させた後に冷却
し、沈澱中の無関係陰イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ
以下、より好ましくは１５００ｗｔｐｐｍ以下，さらに
好ましくは１０００ｗｔｐｐｍ以下となるまで十分に洗
浄し、乾燥、仮焼する。この製造方法では、組成並びに
粒子径が均一で、二次粒子径が小さく、単分散粒子に近
いＹＡＧ微粉末が得られる。この微粉末はＹＡＧ焼結体
の原料となる。
【００１０】ここで尿素濃度を金属イオン濃度の１０倍
以上とするのは、沈澱粒子の粒度分布を鋭くするためで
ある。これよりも尿素濃度が少ないと沈澱生成が遅く、
沈澱初期に生じた沈澱と後期に生じた沈澱とで粒径の違
いが大きくなる。このため、仮焼後の成形体の均一性、
特にポア分布の均一性が低下する。また尿素濃度を硫酸
イオン濃度の１２倍以上とするのは、粒子状沈澱１個１
個に含まれるイットリウムとアルミニウムの比率をＹＡ
Ｇ組成の３：５に近づけるためである。沈澱生成のメカ
ニズムは、まずアルミニウム塩の沈澱が生成し、次いで
このアルミニウム塩の沈澱を被覆するようにイットリウ
ム塩の沈澱が生成する。ここで尿素濃度が硫酸イオン濃
度の１２倍未満では、イットリウム沈澱中に含まれる硫
酸量が極端に増加し、アルミニウム塩を被覆せずに単独
で存在するイットリウム塩の沈澱が生成する。この結
果、仮焼後の成形体中にイットリアの高濃度部分がラン
ダムに生じて均一な焼結が起こらなくなり、最終的に緻
密な焼結体が得られなくなる。尿素濃度には特に上限は
ないが、多ければそれだけ効果があがるというものでは
なく、不経済なため適度に使用するのがよい。
以上とするのは、沈澱粒子の粒度分布を鋭くするためで
ある。これよりも尿素濃度が少ないと沈澱生成が遅く、
沈澱初期に生じた沈澱と後期に生じた沈澱とで粒径の違
いが大きくなる。このため、仮焼後の成形体の均一性、
特にポア分布の均一性が低下する。また尿素濃度を硫酸
イオン濃度の１２倍以上とするのは、粒子状沈澱１個１
個に含まれるイットリウムとアルミニウムの比率をＹＡ
Ｇ組成の３：５に近づけるためである。沈澱生成のメカ
ニズムは、まずアルミニウム塩の沈澱が生成し、次いで
このアルミニウム塩の沈澱を被覆するようにイットリウ
ム塩の沈澱が生成する。ここで尿素濃度が硫酸イオン濃
度の１２倍未満では、イットリウム沈澱中に含まれる硫
酸量が極端に増加し、アルミニウム塩を被覆せずに単独
で存在するイットリウム塩の沈澱が生成する。この結
果、仮焼後の成形体中にイットリアの高濃度部分がラン
ダムに生じて均一な焼結が起こらなくなり、最終的に緻
密な焼結体が得られなくなる。尿素濃度には特に上限は
ないが、多ければそれだけ効果があがるというものでは
なく、不経済なため適度に使用するのがよい。
【００１１】沈澱中の無関係陰イオンとしては、アルミ
ニウムイオンやイットリウムイオンのカウンターイオン
として溶液中に導入した塩素イオンや硝酸イオン等が挙
げられ、硫酸イオンは含まない。これらの無関係陰イオ
ンの量が粒子状沈澱に対して２０００ｗｔｐｐｍを超え
ると、仮焼時に粒子同士の焼き付き、二次粒子成長が促
進され、焼結性が低下する。なぜ二次粒子成長が促進さ
れるのかは定かでないが、無関係陰イオンによって高温
においての仮焼時に液相が生じたり、粒子表面での物質
移動即ち表面拡散が促進されるためであろう。２０００
ｗｔｐｐｍ以下でこれらの影響は減少し、１５００ｗｔ
ｐｐｍ以下でさらに減少し、１０００ｗｔｐｐｍ以下で
きわめて小さくなる。無関係陰イオンは仮焼や焼結に必
要のないものであり、さらに好ましくは１００ｗｔｐｐ
ｍ以下、最も好ましくは１０ｗｔｐｐｍまで洗浄して除
く。
ニウムイオンやイットリウムイオンのカウンターイオン
として溶液中に導入した塩素イオンや硝酸イオン等が挙
げられ、硫酸イオンは含まない。これらの無関係陰イオ
ンの量が粒子状沈澱に対して２０００ｗｔｐｐｍを超え
ると、仮焼時に粒子同士の焼き付き、二次粒子成長が促
進され、焼結性が低下する。なぜ二次粒子成長が促進さ
れるのかは定かでないが、無関係陰イオンによって高温
においての仮焼時に液相が生じたり、粒子表面での物質
移動即ち表面拡散が促進されるためであろう。２０００
ｗｔｐｐｍ以下でこれらの影響は減少し、１５００ｗｔ
ｐｐｍ以下でさらに減少し、１０００ｗｔｐｐｍ以下で
きわめて小さくなる。無関係陰イオンは仮焼や焼結に必
要のないものであり、さらに好ましくは１００ｗｔｐｐ
ｍ以下、最も好ましくは１０ｗｔｐｐｍまで洗浄して除
く。
【００１２】本発明のＹＡＧ粉末を用いれば、シリカや
マグネシア等の焼結助剤を添加することなく、直線光透
過率の良好なＹＡＧ焼結体を製造できる。本発明では、
焼結助剤を添加しないためＹ2Ｓｉ2Ｏ7等の異相や粒界
相の生成がなく、また焼結過程での助剤の蒸発による焼
結体の表面と内部との微細構造の違いがなく、均一な組
織の焼結体が得られる。以下に実施例を説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
マグネシア等の焼結助剤を添加することなく、直線光透
過率の良好なＹＡＧ焼結体を製造できる。本発明では、
焼結助剤を添加しないためＹ2Ｓｉ2Ｏ7等の異相や粒界
相の生成がなく、また焼結過程での助剤の蒸発による焼
結体の表面と内部との微細構造の違いがなく、均一な組
織の焼結体が得られる。以下に実施例を説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
【００１４】
【実施例１】硝酸イットリウム水溶液と硝酸アルミニウ
ム水溶液とをＹＡＧ組成となるように混合し、水を加え
て、ＹＡＧ換算で０.００８ｍｏｌ／LITTERの酸性水溶
液２５LITTERとした。これにモル比で金属イオンの合計
濃度の１４.５倍量の尿素並びに１.２倍量の硫酸（濃硫
酸として添加）をそれぞれ添加し、９０℃に加熱して攪
拌下６時間反応させた。反応後３５℃まで冷却し、濾過
と水洗のサイクルを６回繰り返した後に１５０℃で１２
時間乾燥した。得られた沈澱中の硝酸イオン濃度は９６
０ｗｔｐｐｍであった。
ム水溶液とをＹＡＧ組成となるように混合し、水を加え
て、ＹＡＧ換算で０.００８ｍｏｌ／LITTERの酸性水溶
液２５LITTERとした。これにモル比で金属イオンの合計
濃度の１４.５倍量の尿素並びに１.２倍量の硫酸（濃硫
酸として添加）をそれぞれ添加し、９０℃に加熱して攪
拌下６時間反応させた。反応後３５℃まで冷却し、濾過
と水洗のサイクルを６回繰り返した後に１５０℃で１２
時間乾燥した。得られた沈澱中の硝酸イオン濃度は９６
０ｗｔｐｐｍであった。
【００１５】この沈澱を１２００℃で空気雰囲気で３時
間仮焼することにより、ＴＥＭないしＳＥＭで観察した
ところ平均一次粒子径０.２μｍ、平均二次粒子径０.３
μｍのＹＡＧ焼結体原料の微粉末が得られた。得られた
ＹＡＧ原料粉末２ｇを、直径２０ｍｍの金型を用いて１
００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で一次成形した後、１.５Ｔｏ
ｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰ成形し、１７００℃の温度に
て３時間真空焼結した。焼結体の比重は、アルキメデス
法による比重測定で、４.５５ｇ／ｃｍ2であり、理論密
度に達していた。この焼結体は透光感を有しており、両
面を鏡面研磨した後の状態で、１.５ｍｍの試料厚みに
おける波長６００ｎｍでの光直線透過率は７３.８％で
あった。
間仮焼することにより、ＴＥＭないしＳＥＭで観察した
ところ平均一次粒子径０.２μｍ、平均二次粒子径０.３
μｍのＹＡＧ焼結体原料の微粉末が得られた。得られた
ＹＡＧ原料粉末２ｇを、直径２０ｍｍの金型を用いて１
００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で一次成形した後、１.５Ｔｏ
ｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰ成形し、１７００℃の温度に
て３時間真空焼結した。焼結体の比重は、アルキメデス
法による比重測定で、４.５５ｇ／ｃｍ2であり、理論密
度に達していた。この焼結体は透光感を有しており、両
面を鏡面研磨した後の状態で、１.５ｍｍの試料厚みに
おける波長６００ｎｍでの光直線透過率は７３.８％で
あった。
【００１６】前記の結果より、焼結助剤を添加すること
なくして硫酸添加尿素法により、透光性に優れたＹＡＧ
焼結体の製造が可能であることが明らかとなった。
なくして硫酸添加尿素法により、透光性に優れたＹＡＧ
焼結体の製造が可能であることが明らかとなった。
【００１７】
【実施例２〜４】ＹＡＧ原料粉末の調製操作は実施例１
と同様にして行い、沈澱の洗浄を繰り返し沈澱に含まれ
る硝酸イオン濃度を変化させた。この場合の、硝酸イオ
ン濃度と１２００℃仮焼後の二次粒子径、並びに１７０
０℃真空焼結後の焼結体の密度と透過率とを表１に示
す。
と同様にして行い、沈澱の洗浄を繰り返し沈澱に含まれ
る硝酸イオン濃度を変化させた。この場合の、硝酸イオ
ン濃度と１２００℃仮焼後の二次粒子径、並びに１７０
０℃真空焼結後の焼結体の密度と透過率とを表１に示
す。
【００１８】
【表１】 表１ 陰イオン濃度と焼結体透過率 洗浄回数 硝酸イオン 二次粒径 焼結密度 直線透過率 (wtppm) (μｍ) (g/cm2) (%)＊ 比較例１ １ ５４００ ２.０ ４.４１ ０ 比較例２ ２ ３８００ １.０ ４.５０ １ 比較例３ ３ ２３６０ ０.６ ４.５５ ５ 実施例２ ４ １９４０ ０.４ ４.５５ ５３.１ 実施例３ ５ １２００ ０.３ ４.５５ ７２.４ 実施例４ ６ ９６０ ０.３ ４.５５ ７３.８ ＊直線透過率の測定波長は６００ｎｍ.
【００１９】表１から、沈澱中の硝酸イオン濃度が焼結
体の透過率に大きな影響を及ぼすことが明らかで、硝酸
イオンの影響は沈澱の洗浄を繰り返すことにより減少す
る。表１の比較例３と実施例２との対比から明らかなよ
うに、硝酸イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ以下で透過
率は著しく増加する。なお硝酸アルミニウムと硝酸イッ
トリウムに変えて塩化物塩を用いた場合にも同様の結果
が得られ、直線透過率を高めるためのキーポイントは沈
澱中の無関係陰イオン濃度、即ち硝酸イオンや塩素イオ
ン濃度を２０００ｗｔｐｐｍ以下にすることで、より好
ましくは１５００ｗｔｐｐｍ以下とし、これは５回以上
の洗浄と濾過の繰り返しに対応し、最も好ましくは１０
００ｗｔｐｐｍ以下とし、これは６回以上の洗浄と濾過
の繰り返しに対応する。
体の透過率に大きな影響を及ぼすことが明らかで、硝酸
イオンの影響は沈澱の洗浄を繰り返すことにより減少す
る。表１の比較例３と実施例２との対比から明らかなよ
うに、硝酸イオン濃度が２０００ｗｔｐｐｍ以下で透過
率は著しく増加する。なお硝酸アルミニウムと硝酸イッ
トリウムに変えて塩化物塩を用いた場合にも同様の結果
が得られ、直線透過率を高めるためのキーポイントは沈
澱中の無関係陰イオン濃度、即ち硝酸イオンや塩素イオ
ン濃度を２０００ｗｔｐｐｍ以下にすることで、より好
ましくは１５００ｗｔｐｐｍ以下とし、これは５回以上
の洗浄と濾過の繰り返しに対応し、最も好ましくは１０
００ｗｔｐｐｍ以下とし、これは６回以上の洗浄と濾過
の繰り返しに対応する。
【００２０】
【実施例５〜９】塩化イットリウム水溶液と塩化アルミ
ニウム水溶液をＹＡＧ組成となるように混合し、水を加
えて、ＹＡＧ換算で０.０００７ｍｏｌ／LITTERの酸性
水溶液２５LITTERとした。これに尿素並びに硫酸アンモ
ニウムを種々の濃度で添加し、１００℃に加熱して攪拌
下２時間反応させた。反応後、３５℃まで冷却し、濾過
と水洗とを７回繰り返した後に１５０℃で１２時間乾燥
した。
ニウム水溶液をＹＡＧ組成となるように混合し、水を加
えて、ＹＡＧ換算で０.０００７ｍｏｌ／LITTERの酸性
水溶液２５LITTERとした。これに尿素並びに硫酸アンモ
ニウムを種々の濃度で添加し、１００℃に加熱して攪拌
下２時間反応させた。反応後、３５℃まで冷却し、濾過
と水洗とを７回繰り返した後に１５０℃で１２時間乾燥
した。
【００２１】得られた沈澱を１１００℃で３時間空気雰
囲気で仮焼後に、実施例１と同様に成形し、１６５０℃
で２０時間真空中にて焼結した。焼結体の密度や光直線
透過率を測定した。反応時の硫酸イオン濃度や尿素の影
響を、表２（実施例）と表３（比較例）に示す。なお沈
澱中の無関係陰イオン濃度（７回洗浄後乾燥前）は、実
施例では何れも５００ｗｔｐｐｍ以下であった。
囲気で仮焼後に、実施例１と同様に成形し、１６５０℃
で２０時間真空中にて焼結した。焼結体の密度や光直線
透過率を測定した。反応時の硫酸イオン濃度や尿素の影
響を、表２（実施例）と表３（比較例）に示す。なお沈
澱中の無関係陰イオン濃度（７回洗浄後乾燥前）は、実
施例では何れも５００ｗｔｐｐｍ以下であった。
【００２２】表２から明らかなように、高い直線透過率
が得られるのは、硫酸イオン濃度とＹとＡｌの合計イオ
ン濃度の比が１.０〜１.８に限られ、この範囲を一般化
して、硫酸イオン濃度をＹとＡｌの合計イオン濃度の
１.０〜２.０倍とした。例えば表３の硫酸イオン濃度／
（Ｙ＋Ａｌ濃度）が０.２〜０.６の試料（比較例４〜
８）では、何れも不透光な焼結体しか得られなかった。
が得られるのは、硫酸イオン濃度とＹとＡｌの合計イオ
ン濃度の比が１.０〜１.８に限られ、この範囲を一般化
して、硫酸イオン濃度をＹとＡｌの合計イオン濃度の
１.０〜２.０倍とした。例えば表３の硫酸イオン濃度／
（Ｙ＋Ａｌ濃度）が０.２〜０.６の試料（比較例４〜
８）では、何れも不透光な焼結体しか得られなかった。
【００２３】次に尿素濃度がＹイオンとＡｌイオンの合
計濃度の１０倍未満（表３の比較例９，１１，１２）で
は不透光な焼結体となる。このことから、尿素濃度はＹ
イオンとＡｌイオンの合計濃度の１０倍以上必要であ
る。なお表２の実施例９では、尿素を大過剰に添加して
も直線透過率の高い焼結体が得られたが、尿素を大過剰
に添加することは無駄であり、特に好ましいものではな
い。尿素は硫酸の１２倍以上の量が必要で、この比を１
０とした表３の比較例１０，１３では、他の条件が好ま
しいにもかかわらず、不透光な焼結体しか得られなかっ
た。尿素濃度が、1) ＹイオンとＡｌイオンの合計濃度
の１０倍以上，2) 硫酸濃度の１２倍以上の２つの条件
の内、一方しか充さない場合、不透光な焼結体しか得ら
れなかった（表３の比較例１０，１３）。従って尿素濃
度は上記の２つの条件を充す必要がある。
計濃度の１０倍未満（表３の比較例９，１１，１２）で
は不透光な焼結体となる。このことから、尿素濃度はＹ
イオンとＡｌイオンの合計濃度の１０倍以上必要であ
る。なお表２の実施例９では、尿素を大過剰に添加して
も直線透過率の高い焼結体が得られたが、尿素を大過剰
に添加することは無駄であり、特に好ましいものではな
い。尿素は硫酸の１２倍以上の量が必要で、この比を１
０とした表３の比較例１０，１３では、他の条件が好ま
しいにもかかわらず、不透光な焼結体しか得られなかっ
た。尿素濃度が、1) ＹイオンとＡｌイオンの合計濃度
の１０倍以上，2) 硫酸濃度の１２倍以上の２つの条件
の内、一方しか充さない場合、不透光な焼結体しか得ら
れなかった（表３の比較例１０，１３）。従って尿素濃
度は上記の２つの条件を充す必要がある。
【００２４】
【表２】 表２ 硫酸や尿素添加量と透過率 尿素/(Y+Al) 硫酸/(Y+Al) 尿素/硫酸 焼結密度 直線透過率 （モル比） （モル比） （モル比） （％） (%) ＊ 実施例５ １２.０ １.０ １２.０ ４.５５ ６７.１ 実施例６ ２０.０ １.０ ２０.０ ４.５５ ７０.２ 実施例７ １８.０ １.５ １２.０ ４.５５ ６８.５ 実施例８ ３６.０ １.８ ２０.０ ４.５５ ７３.３ 実施例９ ２００.０ １.５ １３３.０ ４.５５ ７２.１ ＊直線透過率の測定波長は６００ｎｍ.
【００２５】
【表３】 表３ 比較例 尿素/(Y+Al) 硫酸/(Y+Al) 尿素/硫酸 焼結密度 直線透過率 （モル比） （モル比） （モル比） （％） (%) ＊ 比較例４ ２.０ ０.２ １０.０ ４.４５ ０ 比較例５ ２.５ ０.２ １２.５ ４.４８ ０ 比較例６ ４.０ ０.２ ２０.０ ４.５１ ０ 比較例７ ５.０ ０.６ ８.３ ４.５２ ０ 比較例８ ７.５ ０.６ １２.５ ４.５１ ０ 比較例９ ８.０ １.０ ８.０ ４.５５ ５ 比較例１０ １０.０ １.０ １０.０ ４.５５ ３ 比較例１１ ９.０ １.５ ６.０ ４.５１ ０ 比較例１２ ９.０ １.８ ５.０ ４.５１ ０ 比較例１３ １８.０ １.８ １０.０ ４.５５ ５ ＊直線透過率の測定波長は６００ｎｍ.
Claims (3)
- 【請求項１】 イットリウムイオンとアルミニウムイオ
ンとを含む酸性水溶液を尿素で中和して沈澱を生成さ
せ、得られた沈澱を仮焼してイットリウムアルミニウム
ガーネット微粉末を製造する方法において、 前記の酸性水溶液に、イットリウムイオンとアルミニウ
ムイオンとの合計量に対して、モル比で０.１〜２.０倍
量の硫酸イオンを含有させ、 金属イオン濃度の１０倍以上かつ硫酸イオン濃度の１２
倍以上の濃度に尿素を添加し、７０℃〜１００℃で尿素
を加水分解することにより沈澱を生成させ、 沈澱を冷却した後に、沈澱中の無関係陰イオン濃度が２
０００ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄し、 この後沈澱を乾燥し、次い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】 沈澱中の無関係陰イオン濃度が１５００
ｗｔｐｐｍ以下となるまで洗浄することを特徴とする、
請求項１の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３】 洗浄と濾過を６回以上行い、沈澱中の無
関係陰イオン濃度を１０００ｗｔｐｐｍ以下とすること
を特徴とする、請求項２のイットリウムアルミニウムガ
ーネット粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8244058A JPH10114519A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-26 | イットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23848996 | 1996-08-20 | ||
| JP8-238489 | 1996-08-20 | ||
| JP8244058A JPH10114519A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-26 | イットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10114519A true JPH10114519A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=26533720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8244058A Pending JPH10114519A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-26 | イットリウムアルミニウムガーネット粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10114519A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001158620A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-06-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類・アルミニウム・ガーネット微粉末、その製造方法および該粉末を用いた焼結体 |
| US7022262B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-04-04 | Ues, Inc. | Yttrium aluminum garnet powders and processing |
| US7496125B2 (en) | 2002-02-27 | 2009-02-24 | Konoshima Chemical Co. Ltd. | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
| US7566408B2 (en) | 2003-11-25 | 2009-07-28 | Ues, Inc. | YAG lasing systems and methods |
| US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
| WO2012066909A1 (ja) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | 三井金属鉱業株式会社 | 水性分散液及びその製造方法 |
| CN103771481A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-05-07 | 四川大学 | 一种钇铝石榴石纳米粉体的制备方法 |
| JP2021075408A (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | セイコーエプソン株式会社 | 固体組成物および機能性セラミックスの製造方法 |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP8244058A patent/JPH10114519A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001158620A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-06-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類・アルミニウム・ガーネット微粉末、その製造方法および該粉末を用いた焼結体 |
| US7496125B2 (en) | 2002-02-27 | 2009-02-24 | Konoshima Chemical Co. Ltd. | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
| US7022262B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-04-04 | Ues, Inc. | Yttrium aluminum garnet powders and processing |
| US7566408B2 (en) | 2003-11-25 | 2009-07-28 | Ues, Inc. | YAG lasing systems and methods |
| US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
| WO2012066909A1 (ja) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | 三井金属鉱業株式会社 | 水性分散液及びその製造方法 |
| CN103771481A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-05-07 | 四川大学 | 一种钇铝石榴石纳米粉体的制备方法 |
| CN103771481B (zh) * | 2013-10-30 | 2015-10-14 | 四川大学 | 一种钇铝石榴石纳米粉体的制备方法 |
| JP2021075408A (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | セイコーエプソン株式会社 | 固体組成物および機能性セラミックスの製造方法 |
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