JPH10182156A - ジルコニア粉末及びその製造法 - Google Patents
ジルコニア粉末及びその製造法Info
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- JPH10182156A JPH10182156A JP8338460A JP33846096A JPH10182156A JP H10182156 A JPH10182156 A JP H10182156A JP 8338460 A JP8338460 A JP 8338460A JP 33846096 A JP33846096 A JP 33846096A JP H10182156 A JPH10182156 A JP H10182156A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明では、このような従来方法における欠点
を解消した、成形性のよい、即ち、分散性がよく、か
つ、成形体密度の高いジルコニア粉末の提供；ならびに
そのジルコニア粉末を簡易なプロセスにより製造するこ
とのできる方法の提供を目的とするものである。 【解決手段】ＢＥＴ比表面積が１〜５ｍ2／ｇであり、
かつ、（電子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ
比表面積）から求められる平均粒径の比が０．９〜２．
０の１次粒子からなるジルコニア粉末、及び、水和ジル
コニアゾルまたは該ゾルとＹ，Ｃａ，Ｍｇ及びＣｅのう
ち少なくとも１種の化合物との混合物を仮焼してジルコ
ニア粉末を製造する方法において、水和ジルコニアゾル
の平均粒径φ（μｍ）が０．４〜２．０μｍであり、該
ゾルを１０００〜１５００℃の範囲で、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満たす温度Ｔ（℃）で仮焼することを特徴とするジル
コニア粉末の製造法。
を解消した、成形性のよい、即ち、分散性がよく、か
つ、成形体密度の高いジルコニア粉末の提供；ならびに
そのジルコニア粉末を簡易なプロセスにより製造するこ
とのできる方法の提供を目的とするものである。 【解決手段】ＢＥＴ比表面積が１〜５ｍ2／ｇであり、
かつ、（電子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ
比表面積）から求められる平均粒径の比が０．９〜２．
０の１次粒子からなるジルコニア粉末、及び、水和ジル
コニアゾルまたは該ゾルとＹ，Ｃａ，Ｍｇ及びＣｅのう
ち少なくとも１種の化合物との混合物を仮焼してジルコ
ニア粉末を製造する方法において、水和ジルコニアゾル
の平均粒径φ（μｍ）が０．４〜２．０μｍであり、該
ゾルを１０００〜１５００℃の範囲で、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満たす温度Ｔ（℃）で仮焼することを特徴とするジル
コニア粉末の製造法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用固体電
解質，酸素ポンプ，酸素センサー，ＮＯｘセンサー，遮
熱コーティング材等の機能性セラミックス、及び粉砕機
用部材，精密機械部品，光コネクター部品等の構造用セ
ラミックスに使用される、とくに成形性に優れたジルコ
ニア粉末及びその製造法に関するものである。
解質，酸素ポンプ，酸素センサー，ＮＯｘセンサー，遮
熱コーティング材等の機能性セラミックス、及び粉砕機
用部材，精密機械部品，光コネクター部品等の構造用セ
ラミックスに使用される、とくに成形性に優れたジルコ
ニア粉末及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ジルコニア粉末およびその製造法
としては、 ジルコニウム塩水溶液の加熱加水分解により得られる
粒径０．３μｍ以上の水和ジルコニアゾルを、１０００
℃以下の温度で仮焼してジルコニア粉末を得る方法（特
公平４−７２７７２公報）等が知られている。
としては、 ジルコニウム塩水溶液の加熱加水分解により得られる
粒径０．３μｍ以上の水和ジルコニアゾルを、１０００
℃以下の温度で仮焼してジルコニア粉末を得る方法（特
公平４−７２７７２公報）等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法で得
られるジルコニア粉末は、加熱加水分解で得られる粒径
０．３μｍ以上の水和ジルコニアゾルを１０００℃以下
の温度で仮焼したものであるが、この方法で得られた粉
末は、１次粒子の内部に多くの気孔が存在するため、成
形時にその気孔が原因となって粒子−金型壁面間および
粒子間の摩擦が大きくなり、得られる成形体の密度が低
くなって、かつ、多数のラミネーション，割れおよびエ
ッジ部の欠けが発生するために成形しにくいものとな
る。
られるジルコニア粉末は、加熱加水分解で得られる粒径
０．３μｍ以上の水和ジルコニアゾルを１０００℃以下
の温度で仮焼したものであるが、この方法で得られた粉
末は、１次粒子の内部に多くの気孔が存在するため、成
形時にその気孔が原因となって粒子−金型壁面間および
粒子間の摩擦が大きくなり、得られる成形体の密度が低
くなって、かつ、多数のラミネーション，割れおよびエ
ッジ部の欠けが発生するために成形しにくいものとな
る。
【０００４】本発明では、このような従来方法における
欠点を解消した、成形性のよい、即ち、分散性がよく、
かつ、成形体密度の高いジルコニア粉末の提供；ならび
にそのジルコニア粉末を簡易なプロセスにより製造する
ことのできる方法の提供を目的とするものである。
欠点を解消した、成形性のよい、即ち、分散性がよく、
かつ、成形体密度の高いジルコニア粉末の提供；ならび
にそのジルコニア粉末を簡易なプロセスにより製造する
ことのできる方法の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水和ジル
コニアゾルまたは該ゾルとジルコニア系セラミックスの
製造に常用されるイットリア，カルシア，マグネシア，
セリアなどの安定化剤との混合物を仮焼してジルコニア
粉末を得る際の水和ジルコニアの微細構造変化と分散性
とについて詳細に検討して、平均粒径０．４〜２．０μ
ｍの水和ジルコニアゾルを仮焼して得られるジルコニア
粉末のＢＥＴ比表面積が１〜５ｍ2／ｇになるように制
御するだけで、従来、得られていない、１次粒子間の強
固な凝集がない高分散性のジルコニア粉末が得られるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
コニアゾルまたは該ゾルとジルコニア系セラミックスの
製造に常用されるイットリア，カルシア，マグネシア，
セリアなどの安定化剤との混合物を仮焼してジルコニア
粉末を得る際の水和ジルコニアの微細構造変化と分散性
とについて詳細に検討して、平均粒径０．４〜２．０μ
ｍの水和ジルコニアゾルを仮焼して得られるジルコニア
粉末のＢＥＴ比表面積が１〜５ｍ2／ｇになるように制
御するだけで、従来、得られていない、１次粒子間の強
固な凝集がない高分散性のジルコニア粉末が得られるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
【０００６】即ち、本発明は、ＢＥＴ比表面積が１〜５
ｍ2／ｇであり、かつ、（電子顕微鏡で測定される平均
粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる平均粒径）の
比が０．９〜２．０の１次粒子からなるジルコニア粉末
に関するものであり、水和ジルコニアゾルまたは該ゾル
とＹ，Ｃａ，Ｍｇ及びＣｅのうち少なくとも１種の化合
物との混合物を仮焼してジルコニア粉末を製造する方法
において、水和ジルコニアゾルの平均粒径φ（μｍ）が
０．４〜２．０μｍであり、該ゾルを１０００〜１５０
０℃の範囲で、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満たす温度Ｔ（℃）で仮焼することによる、ジルコニ
ア粉末の製造法も要旨とするものである。以下、本発明
を更に詳細に説明する。
ｍ2／ｇであり、かつ、（電子顕微鏡で測定される平均
粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる平均粒径）の
比が０．９〜２．０の１次粒子からなるジルコニア粉末
に関するものであり、水和ジルコニアゾルまたは該ゾル
とＹ，Ｃａ，Ｍｇ及びＣｅのうち少なくとも１種の化合
物との混合物を仮焼してジルコニア粉末を製造する方法
において、水和ジルコニアゾルの平均粒径φ（μｍ）が
０．４〜２．０μｍであり、該ゾルを１０００〜１５０
０℃の範囲で、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満たす温度Ｔ（℃）で仮焼することによる、ジルコニ
ア粉末の製造法も要旨とするものである。以下、本発明
を更に詳細に説明する。
【０００７】本明細書において、ジルコニア粉末に係わ
る「電子顕微鏡で測定される平均粒径」とは、電子顕微
鏡写真により観察される個々の１次粒子の大きさを面積
で読み取り、それを円形に換算して粒径を算出したもの
の平均値をいう。
る「電子顕微鏡で測定される平均粒径」とは、電子顕微
鏡写真により観察される個々の１次粒子の大きさを面積
で読み取り、それを円形に換算して粒径を算出したもの
の平均値をいう。
【０００８】「ＢＥＴ比表面積」は、吸着分子として窒
素を用いて測定したものをいう。「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」とは、粒子の形状を球に換算して
ＢＥＴ比表面積および理論密度から算出される直径をい
う。この算出に使用する式は以下の様な式である。
素を用いて測定したものをいう。「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」とは、粒子の形状を球に換算して
ＢＥＴ比表面積および理論密度から算出される直径をい
う。この算出に使用する式は以下の様な式である。
【０００９】 平均粒径＝６／（ＢＥＴ比表面積×理論密度） （１） また、水和ジルコニアゾルに係わる「平均粒径」は、光
子相関法によるが、上記のジルコニア粉末と同様に電子
顕微鏡によって測定したものとほぼ同じ値を示す。
子相関法によるが、上記のジルコニア粉末と同様に電子
顕微鏡によって測定したものとほぼ同じ値を示す。
【００１０】本発明のジルコニア粉末は、ＢＥＴ比表面
積が１〜５ｍ2／ｇであることを必須とする。ジルコニ
ア粉末のＢＥＴ比表面積が１ｍ2／ｇよりも小さくなる
と焼結しにくいものとなり、また、５ｍ2／ｇよりも大
きくなると粒子間の付着力が大きい凝集性の強い粉末と
なるために、成形しにくくセラミックス原料粉末に適さ
ないものとなる。好ましいＢＥＴ比表面積は１〜４ｍ2
／ｇであり、さらに好ましくは２〜４ｍ2／ｇである。
積が１〜５ｍ2／ｇであることを必須とする。ジルコニ
ア粉末のＢＥＴ比表面積が１ｍ2／ｇよりも小さくなる
と焼結しにくいものとなり、また、５ｍ2／ｇよりも大
きくなると粒子間の付着力が大きい凝集性の強い粉末と
なるために、成形しにくくセラミックス原料粉末に適さ
ないものとなる。好ましいＢＥＴ比表面積は１〜４ｍ2
／ｇであり、さらに好ましくは２〜４ｍ2／ｇである。
【００１１】また、本発明のジルコニア粉末の平均粒径
比は、０．９〜２．０でなければならない。この範囲に
あれば、電子顕微鏡の観察から１次粒子間の焼結がほと
んど見られず、かつ、粒子内部に存在する気孔が観測さ
れない緻密な１次粒子を形成している。等方性の緻密な
１次粒子であればこの比が１となるが、ジルコニア粉末
の粒子形状に歪みがあるため０．９〜２．０で緻密な１
次粒子となるのである。この比が０．９よりも小さくな
ると、電子顕微鏡により１次粒子間のネックが多数観察
され；このような硬い凝集粒子を多く含む粉末を成形す
ると、得られる成形体中に硬い凝集粒子がそのままの形
状で残り、それによって気孔径分布が広がるので成形体
密度が低下し、いっぽう、２．０よりも大きくなると、
ジルコニア粉末の分散性は見掛け上はよいものの、１次
粒子内部に数多くの気孔が存在するために成形体密度が
低下するからである。より望ましい平均粒径比は、１〜
１．５である。
比は、０．９〜２．０でなければならない。この範囲に
あれば、電子顕微鏡の観察から１次粒子間の焼結がほと
んど見られず、かつ、粒子内部に存在する気孔が観測さ
れない緻密な１次粒子を形成している。等方性の緻密な
１次粒子であればこの比が１となるが、ジルコニア粉末
の粒子形状に歪みがあるため０．９〜２．０で緻密な１
次粒子となるのである。この比が０．９よりも小さくな
ると、電子顕微鏡により１次粒子間のネックが多数観察
され；このような硬い凝集粒子を多く含む粉末を成形す
ると、得られる成形体中に硬い凝集粒子がそのままの形
状で残り、それによって気孔径分布が広がるので成形体
密度が低下し、いっぽう、２．０よりも大きくなると、
ジルコニア粉末の分散性は見掛け上はよいものの、１次
粒子内部に数多くの気孔が存在するために成形体密度が
低下するからである。より望ましい平均粒径比は、１〜
１．５である。
【００１２】水和ジルコニアゾルを仮焼して本発明のジ
ルコニア粉末を得るにあたっては、該水和ジルコニアの
平均粒径は、０．４〜２．０μｍでなければならない。
水和ジルコニアゾルの平均粒径が０．５μｍよりも小さ
くなると、下記の本発明の仮焼条件で得られるジルコニ
ア粉末のＢＥＴ比表面積が５ｍ2／ｇよりも大きくな
り、いっぽう、２．０μｍよりも大きくなると１ｍ2／
ｇよりも小さくなるからである。より好ましい水和ジル
コニアゾルの平均粒径は０．５〜２．０μｍであり、さ
らに望ましくは０．５〜１μｍである。水和ジルコニア
ゾルの平均粒径φ（μｍ）が上記の範囲のいずれであっ
ても、その仮焼温度Ｔ（℃）は１０００〜１５００℃で
あって、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満足するものでなければならない。１０００℃または
２００×φ＋９００℃よりも低くなると、得られるジル
コニア粉末の前記平均粒径比が２．０よりも大きくな
り、いっぽう、１５００℃または２００×φ＋１１００
℃よりも高くなると、得られるジルコニア粉末の前記平
均粒径比が０．９よりも小さくなって、本発明の分散性
のよいジルコニア粉末が得られなくなるからである。よ
り好ましい仮焼温度は、１１００〜１４００℃である。
ルコニア粉末を得るにあたっては、該水和ジルコニアの
平均粒径は、０．４〜２．０μｍでなければならない。
水和ジルコニアゾルの平均粒径が０．５μｍよりも小さ
くなると、下記の本発明の仮焼条件で得られるジルコニ
ア粉末のＢＥＴ比表面積が５ｍ2／ｇよりも大きくな
り、いっぽう、２．０μｍよりも大きくなると１ｍ2／
ｇよりも小さくなるからである。より好ましい水和ジル
コニアゾルの平均粒径は０．５〜２．０μｍであり、さ
らに望ましくは０．５〜１μｍである。水和ジルコニア
ゾルの平均粒径φ（μｍ）が上記の範囲のいずれであっ
ても、その仮焼温度Ｔ（℃）は１０００〜１５００℃で
あって、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満足するものでなければならない。１０００℃または
２００×φ＋９００℃よりも低くなると、得られるジル
コニア粉末の前記平均粒径比が２．０よりも大きくな
り、いっぽう、１５００℃または２００×φ＋１１００
℃よりも高くなると、得られるジルコニア粉末の前記平
均粒径比が０．９よりも小さくなって、本発明の分散性
のよいジルコニア粉末が得られなくなるからである。よ
り好ましい仮焼温度は、１１００〜１４００℃である。
【００１３】仮焼温度の保持時間は０．５〜１０時間が
よく、昇温速度は０．５〜１０℃／ｍｉｎが好ましい。
保持時間が０．５よりも短くなると均一に仮焼されにく
く、１０時間よりも長くなると生産性が低下するので好
ましくない。また、昇温速度が０．５℃／ｍｉｎよりも
小さくなると設定温度に達するまでの時間が長くなり、
１０℃／ｍｉｎよりも大きくなると仮焼時に粉末が激し
く飛散して操作性が悪くなり生産性が低下する。この仮
焼における雰囲気ガスは、一般に乾燥空気あるいは水蒸
気を含む空気とからなり、以上の条件はこの雰囲気の場
合のものである。
よく、昇温速度は０．５〜１０℃／ｍｉｎが好ましい。
保持時間が０．５よりも短くなると均一に仮焼されにく
く、１０時間よりも長くなると生産性が低下するので好
ましくない。また、昇温速度が０．５℃／ｍｉｎよりも
小さくなると設定温度に達するまでの時間が長くなり、
１０℃／ｍｉｎよりも大きくなると仮焼時に粉末が激し
く飛散して操作性が悪くなり生産性が低下する。この仮
焼における雰囲気ガスは、一般に乾燥空気あるいは水蒸
気を含む空気とからなり、以上の条件はこの雰囲気の場
合のものである。
【００１４】さらに、上記の水和ジルコニアゾルの平均
粒径及び仮焼温度の２条件の他に、仮焼して得られるジ
ルコニア粉末のＢＥＴ比表面積Ｓ（ｍ2／ｇ）と水和ジ
ルコニアゾルの平均粒径φ（μｍ）との関係が、 １．７／Ｓ≦φ≦２．３／Ｓ を満足すれば、さらに成形体密度が高くなり、よりいっ
そう成形性に優れたジルコニア粉末になる。
粒径及び仮焼温度の２条件の他に、仮焼して得られるジ
ルコニア粉末のＢＥＴ比表面積Ｓ（ｍ2／ｇ）と水和ジ
ルコニアゾルの平均粒径φ（μｍ）との関係が、 １．７／Ｓ≦φ≦２．３／Ｓ を満足すれば、さらに成形体密度が高くなり、よりいっ
そう成形性に優れたジルコニア粉末になる。
【００１５】上記の水和ジルコニアゾルは、平均粒径が
上記の範囲のものとして得られるものであれば、いかな
る反応条件で得られたものでもよい。例えば、ジルコニ
ウム塩水溶液の加水分解による場合、ジルコニウム塩の
加水分解で生成する水和ジルコニアゾルをジルコニウム
塩水溶液に添加して、反応終了時のＨ+濃度が０．１〜
０．６ｍｏｌ／リットルとなるように調整して加水分解
させると、得られる水和ジルコニアゾルの平均粒径はジ
ルコニウム塩溶液に添加されたものよりも大きくなるの
で、この一連の加水分解操作を繰り返し行うことによ
り、平均粒径０．４〜２．０μｍの水和ジルコニアゾル
を得ることができる。ジルコニウム塩水溶液に添加する
水和ジルコニアゾルの最適添加量は、（ジルコニウム塩
＋水和ジルコニアゾル）に対する水和ジルコニアゾルの
モル比率で表した場合、２０〜８０ｍｏｌ％である。ま
た、反応終了時のＨ+濃度を制御する方法としては、例
えば、ジルコニウム塩水溶液にアルカリまたは酸などを
添加する；陰イオン交換樹脂によりジルコニウム塩を構
成している陰イオンの一部を除去する；水酸化ジルコニ
ウムと酸との混合スラリーのＨ+濃度を調整して加水分
解させる方法などを挙げることができる。水和ジルコニ
アゾルの製造に用いられるジルコニウム塩としては、オ
キシ塩化ジルコニウム，硝酸ジルコニル，塩化ジルコニ
ウム，硫酸ジルコニウムなどを挙げることができるが、
この他に水酸化ジルコニウムと酸との混合物を用いても
よい。水和ジルコニアゾルの平均粒径を制御するために
添加するアルカリとしては、アンモニア，水酸化ナトリ
ウム，水酸化カリウムなどを挙げることができるが、こ
れらの他に尿素のように分解して塩基性を示す化合物で
もよい。また、酸としては塩酸，硝酸，硫酸を挙げるこ
とができるが、これらの他に酢酸，クエン酸などの有機
酸を用いてもよい。水和ジルコニアゾルの原料として水
酸化ジルコニウムを用いる場合、その製造法としては種
々の方法を選択することができ、ジルコニウム塩水溶液
をアルカリで中和することにより水酸化ジルコニウムを
得ることができる。
上記の範囲のものとして得られるものであれば、いかな
る反応条件で得られたものでもよい。例えば、ジルコニ
ウム塩水溶液の加水分解による場合、ジルコニウム塩の
加水分解で生成する水和ジルコニアゾルをジルコニウム
塩水溶液に添加して、反応終了時のＨ+濃度が０．１〜
０．６ｍｏｌ／リットルとなるように調整して加水分解
させると、得られる水和ジルコニアゾルの平均粒径はジ
ルコニウム塩溶液に添加されたものよりも大きくなるの
で、この一連の加水分解操作を繰り返し行うことによ
り、平均粒径０．４〜２．０μｍの水和ジルコニアゾル
を得ることができる。ジルコニウム塩水溶液に添加する
水和ジルコニアゾルの最適添加量は、（ジルコニウム塩
＋水和ジルコニアゾル）に対する水和ジルコニアゾルの
モル比率で表した場合、２０〜８０ｍｏｌ％である。ま
た、反応終了時のＨ+濃度を制御する方法としては、例
えば、ジルコニウム塩水溶液にアルカリまたは酸などを
添加する；陰イオン交換樹脂によりジルコニウム塩を構
成している陰イオンの一部を除去する；水酸化ジルコニ
ウムと酸との混合スラリーのＨ+濃度を調整して加水分
解させる方法などを挙げることができる。水和ジルコニ
アゾルの製造に用いられるジルコニウム塩としては、オ
キシ塩化ジルコニウム，硝酸ジルコニル，塩化ジルコニ
ウム，硫酸ジルコニウムなどを挙げることができるが、
この他に水酸化ジルコニウムと酸との混合物を用いても
よい。水和ジルコニアゾルの平均粒径を制御するために
添加するアルカリとしては、アンモニア，水酸化ナトリ
ウム，水酸化カリウムなどを挙げることができるが、こ
れらの他に尿素のように分解して塩基性を示す化合物で
もよい。また、酸としては塩酸，硝酸，硫酸を挙げるこ
とができるが、これらの他に酢酸，クエン酸などの有機
酸を用いてもよい。水和ジルコニアゾルの原料として水
酸化ジルコニウムを用いる場合、その製造法としては種
々の方法を選択することができ、ジルコニウム塩水溶液
をアルカリで中和することにより水酸化ジルコニウムを
得ることができる。
【００１６】この反応によって得られた水和ジルコニア
ゾル含有液の乾燥方法に制限はなく、例えば、水和ジル
コニアゾルを含む懸濁液をそのまま、または該懸濁液に
有機溶媒を添加してスプレー乾燥する方法、該懸濁液に
アルカリなどを添加して濾過，水洗したあとに乾燥する
方法を挙げることができる。また、安定化剤の固溶して
いるジルコニア粉末を得るときには、水和ジルコニアゾ
ル含有液に安定化剤、例えば、Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｅな
どの化合物を添加して乾燥してもよく、あるいは加水分
解のときに前もって添加してもよい。また、必要に応じ
て安定化以外の金属化合物、例えば、Ａｌ，遷移金属，
希土類金属，アルカリ金属，アルカリ土類金属などの化
合物も上記と同様に添加してもよい。
ゾル含有液の乾燥方法に制限はなく、例えば、水和ジル
コニアゾルを含む懸濁液をそのまま、または該懸濁液に
有機溶媒を添加してスプレー乾燥する方法、該懸濁液に
アルカリなどを添加して濾過，水洗したあとに乾燥する
方法を挙げることができる。また、安定化剤の固溶して
いるジルコニア粉末を得るときには、水和ジルコニアゾ
ル含有液に安定化剤、例えば、Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｅな
どの化合物を添加して乾燥してもよく、あるいは加水分
解のときに前もって添加してもよい。また、必要に応じ
て安定化以外の金属化合物、例えば、Ａｌ，遷移金属，
希土類金属，アルカリ金属，アルカリ土類金属などの化
合物も上記と同様に添加してもよい。
【００１７】以上のようにして得られた仮焼粉は、粒子
間の強固な凝集がほとんど起こっていないので、容易に
解砕するだけで分散性のよいジルコニア粉末になる。ま
た、解砕前後で、必要に応じて、上記のジルコニア粉末
に、アルミナ，シリカなどの焼結助剤、有機バインダー
などを添加してもよい。
間の強固な凝集がほとんど起こっていないので、容易に
解砕するだけで分散性のよいジルコニア粉末になる。ま
た、解砕前後で、必要に応じて、上記のジルコニア粉末
に、アルミナ，シリカなどの焼結助剤、有機バインダー
などを添加してもよい。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが本発明はこれらの実施例により何等限定されるもの
でない。
るが本発明はこれらの実施例により何等限定されるもの
でない。
【００１９】実施例中、水和ジルコニアゾルの平均粒径
は、レーザー回折法により求めた。ジルコニア粉末の電
子顕微鏡で測定される平均粒径は、透過型電子顕微鏡を
用い、１００個の１次粒子について画像解析処理を行っ
て求めた。ＢＥＴ比表面積から算出される平均粒径を求
めるのに必要なジルコニア粉末の理論密度は、各結晶相
の組成をＸ線回折図形の回折線のピーク強度によって求
め、下式によって算出した 理論密度＝単斜相率×５．６＋正方相率×６．１ ジルコニア粉末の成形は、金型プレスにより成形圧力７
００ｋｇｆ／ｃｍ2で行った。得られた成形体は、１５
００℃−２ｈの条件で焼結させた。
は、レーザー回折法により求めた。ジルコニア粉末の電
子顕微鏡で測定される平均粒径は、透過型電子顕微鏡を
用い、１００個の１次粒子について画像解析処理を行っ
て求めた。ＢＥＴ比表面積から算出される平均粒径を求
めるのに必要なジルコニア粉末の理論密度は、各結晶相
の組成をＸ線回折図形の回折線のピーク強度によって求
め、下式によって算出した 理論密度＝単斜相率×５．６＋正方相率×６．１ ジルコニア粉末の成形は、金型プレスにより成形圧力７
００ｋｇｆ／ｃｍ2で行った。得られた成形体は、１５
００℃−２ｈの条件で焼結させた。
【００２０】実施例１ ０．２ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液１０リッ
トルを調製して、加水分解反応を煮沸温度で１００時間
行い、平均粒径０．２５μｍの水和ジルコニアゾルを得
た。その水和ジルコニアゾル含有液４リットルと０．２
ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液６リットルとを
混合して、煮沸温度で加水分解反応を６０時間行い、さ
らに得られた水和ジルコニアゾル含有液と４リットルと
０．２ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液６リット
ルとを混合して加水分解反応を６０時間行った。得られ
た水和ジルコニアゾルの平均粒径は、０．７μｍであっ
た。
トルを調製して、加水分解反応を煮沸温度で１００時間
行い、平均粒径０．２５μｍの水和ジルコニアゾルを得
た。その水和ジルコニアゾル含有液４リットルと０．２
ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液６リットルとを
混合して、煮沸温度で加水分解反応を６０時間行い、さ
らに得られた水和ジルコニアゾル含有液と４リットルと
０．２ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液６リット
ルとを混合して加水分解反応を６０時間行った。得られ
た水和ジルコニアゾルの平均粒径は、０．７μｍであっ
た。
【００２１】次に、水和ジルコニアゾル含有液に、ＹＣ
ｌ3を０．０６２ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥させて
水和ジルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾燥粉
末を水蒸気存在下の空気中で、１１８０℃の温度で２時
間仮焼した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重量％
添加したあと解砕した。
ｌ3を０．０６２ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥させて
水和ジルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾燥粉
末を水蒸気存在下の空気中で、１１８０℃の温度で２時
間仮焼した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重量％
添加したあと解砕した。
【００２２】得られたジルコニア粉末は、ＢＥＴ比表面
積が２．５ｍ2／ｇであり、単斜相１０ｗｔ％および正
方相９０ｗｔ％であって理論密度が６．０５であり、ま
た電子顕微鏡により平均粒径は０．４μｍであった（す
なわち、φ・Ｓ＝１．８）。このＢＥＴ比表面積及び理
論密度から、既述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」が、０．４μｍと算出され、（電
子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積か
ら求められる平均粒径）の比が０．４μｍ／０．４μｍ
から１．０となり、分散性のよい粉末であることが観察
された。
積が２．５ｍ2／ｇであり、単斜相１０ｗｔ％および正
方相９０ｗｔ％であって理論密度が６．０５であり、ま
た電子顕微鏡により平均粒径は０．４μｍであった（す
なわち、φ・Ｓ＝１．８）。このＢＥＴ比表面積及び理
論密度から、既述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」が、０．４μｍと算出され、（電
子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積か
ら求められる平均粒径）の比が０．４μｍ／０．４μｍ
から１．０となり、分散性のよい粉末であることが観察
された。
【００２３】次いで、上記で得られたジルコニア粉末を
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
８ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．０２ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１２２ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
８ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．０２ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１２２ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００２４】実施例２ 実施例１で得られた平均粒径０．７μｍの水和ジルコニ
アゾル含有液４リットルと０．２ｍｏｌ／リットルのＺ
ｒＯＣｌ2水溶液６リットルとを混合して、加水分解を
６０時間行い、さらに得られた水和ジルコニアゾル含有
液と４リットルと０．２ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ
2水溶液６リットルとを混合して加水分解を６０時間行
った。得られた水和ジルコニアゾルの平均粒径は、１．
２μｍであった。次に、水和ジルコニアゾル含有液に、
ＹＣｌ3を０．０６２ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥さ
せて水和ジルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾
燥粉末を水蒸気存在下の空気中で、１２６０℃の温度で
２時間仮焼した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重
量％添加したあと解砕した。
アゾル含有液４リットルと０．２ｍｏｌ／リットルのＺ
ｒＯＣｌ2水溶液６リットルとを混合して、加水分解を
６０時間行い、さらに得られた水和ジルコニアゾル含有
液と４リットルと０．２ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ
2水溶液６リットルとを混合して加水分解を６０時間行
った。得られた水和ジルコニアゾルの平均粒径は、１．
２μｍであった。次に、水和ジルコニアゾル含有液に、
ＹＣｌ3を０．０６２ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥さ
せて水和ジルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾
燥粉末を水蒸気存在下の空気中で、１２６０℃の温度で
２時間仮焼した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重
量％添加したあと解砕した。
【００２５】得られたジルコニア粉末は、ＢＥＴ比表面
積が１．８ｍ2／ｇであり、単斜相１２ｗｔ％および正
方相８８ｗｔ％であって理論密度が６．０４であり、ま
た電子顕微鏡により平均粒径は０．６μｍであった（す
なわち、φ・Ｓ＝２．２）。このＢＥＴ比表面積及び理
論密度から、既述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」が、０．５５μｍと算出され、
（電子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面
積から求められる平均粒径）の比が０．６μｍ／０．５
５μｍから１．１となり、分散性のよい粉末であること
が観察された。
積が１．８ｍ2／ｇであり、単斜相１２ｗｔ％および正
方相８８ｗｔ％であって理論密度が６．０４であり、ま
た電子顕微鏡により平均粒径は０．６μｍであった（す
なわち、φ・Ｓ＝２．２）。このＢＥＴ比表面積及び理
論密度から、既述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から
求められる平均粒径」が、０．５５μｍと算出され、
（電子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面
積から求められる平均粒径）の比が０．６μｍ／０．５
５μｍから１．１となり、分散性のよい粉末であること
が観察された。
【００２６】次いで、上記で得られたジルコニア粉末を
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
９ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．００ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１０９ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
９ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．００ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１０９ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００２７】実施例３ ０．１ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液１０リッ
トルを調製して、加水分解反応を煮沸温度で７０時間行
い、平均粒径０．１３μｍの水和ジルコニアゾルを得
た。その水和ジルコニアゾル含有液５リットルと０．１
ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液５リットルとを
混合して、煮沸温度で加水分解反応を５０時間行い、さ
らに得られた水和ジルコニアゾル含有液と５リットルと
０．１ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液５リット
ルとを混合して加水分解反応を５０時間行った。得られ
た水和ジルコニアゾルの平均粒径は、０．５μｍであっ
た。次に、水和ジルコニアゾル含有液に、ＹＣｌ3を
０．０３１ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥させて水和ジ
ルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾燥粉末を水
蒸気存在下の空気中で、１０９０℃の温度で２時間仮焼
した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重量％添加し
たあと解砕した。
トルを調製して、加水分解反応を煮沸温度で７０時間行
い、平均粒径０．１３μｍの水和ジルコニアゾルを得
た。その水和ジルコニアゾル含有液５リットルと０．１
ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液５リットルとを
混合して、煮沸温度で加水分解反応を５０時間行い、さ
らに得られた水和ジルコニアゾル含有液と５リットルと
０．１ｍｏｌ／リットルのＺｒＯＣｌ2水溶液５リット
ルとを混合して加水分解反応を５０時間行った。得られ
た水和ジルコニアゾルの平均粒径は、０．５μｍであっ
た。次に、水和ジルコニアゾル含有液に、ＹＣｌ3を
０．０３１ｍｏｌ添加して、スプレー乾燥させて水和ジ
ルコニアの乾燥粉末を調製した。得られた乾燥粉末を水
蒸気存在下の空気中で、１０９０℃の温度で２時間仮焼
した。得られた仮焼粉にアルミナを０．３重量％添加し
たあと解砕した。
【００２８】得られたジルコニア粉末は、ＢＥＴ比表面
積が３．９ｍ2／ｇであり、単斜相１１ｗｔ％および正
方相８９ｗｔ％であって理論密度が６．０５ｇ／ｃｍ3
であり、また電子顕微鏡により平均粒径は０．２６μｍ
であった（すなわち、φ・Ｓ＝２．０）。
積が３．９ｍ2／ｇであり、単斜相１１ｗｔ％および正
方相８９ｗｔ％であって理論密度が６．０５ｇ／ｃｍ3
であり、また電子顕微鏡により平均粒径は０．２６μｍ
であった（すなわち、φ・Ｓ＝２．０）。
【００２９】このＢＥＴ比表面積及び理論密度から、既
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、０．２５μｍと算出され、（電子顕微鏡で測
定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる
平均粒径）の比が０．２６μｍ／０．２５μｍから１．
０となり、分散性のよい粉末であることが観察された。
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、０．２５μｍと算出され、（電子顕微鏡で測
定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる
平均粒径）の比が０．２６μｍ／０．２５μｍから１．
０となり、分散性のよい粉末であることが観察された。
【００３０】次いで、上記で得られたジルコニア粉末を
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
６ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．０１ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１１８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．８
６ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、６．０１ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は１１８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００３１】比較例１ 実施例１の仮焼温度を８００℃に設定した以外は、同様
の条件で行った。得られたジルコニア粉末は、ＢＥＴ比
表面積が２４ｍ2／ｇであり、単斜相９ｗｔ％および正
方相９１ｗｔ％であって理論密度が６．０６ｇ／ｃｍ3
であり、また電子顕微鏡により平均粒径は０．６μｍで
あつた（すなわち、φ・Ｓ＝１７）。
の条件で行った。得られたジルコニア粉末は、ＢＥＴ比
表面積が２４ｍ2／ｇであり、単斜相９ｗｔ％および正
方相９１ｗｔ％であって理論密度が６．０６ｇ／ｃｍ3
であり、また電子顕微鏡により平均粒径は０．６μｍで
あつた（すなわち、φ・Ｓ＝１７）。
【００３２】このＢＥＴ比表面積及び理論密度から、既
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、０．０４１μｍと算出され、（電子顕微鏡で
測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められ
る平均粒径）の比が０．６μｍ／０．０４１μｍから１
５となり、１次粒子内部に多数の気孔が観察された。
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、０．０４１μｍと算出され、（電子顕微鏡で
測定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められ
る平均粒径）の比が０．６μｍ／０．０４１μｍから１
５となり、１次粒子内部に多数の気孔が観察された。
【００３３】次いで、上記で得られたジルコニア粉末を
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．５
５ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、５．９５ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は９０ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．５
５ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、５．９５ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は９０ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００３４】比較例２ 仮焼温度を１６００℃に設定して粉砕した以外は、実施
例１と同様の条件で行った。得られたジルコニア粉末
は、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ2／ｇであり、単斜相４
５ｗｔ％および正方相５５ｗｔ％であって理論密度が
５．９０ｇ／ｃｍ3であり、また電子顕微鏡により平均
粒径は０．４μｍであつた（すなわち、φ・Ｓ＝０．３
５）。
例１と同様の条件で行った。得られたジルコニア粉末
は、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ2／ｇであり、単斜相４
５ｗｔ％および正方相５５ｗｔ％であって理論密度が
５．９０ｇ／ｃｍ3であり、また電子顕微鏡により平均
粒径は０．４μｍであつた（すなわち、φ・Ｓ＝０．３
５）。
【００３５】このＢＥＴ比表面積及び理論密度から、既
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、２．０３μｍと算出され、（電子顕微鏡で測
定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる
平均粒径）の比が０．４μｍ／２．０３μｍから０．２
０となり、１次粒子間の凝集及びネックが多数観察され
た。
述の（１）式より「ＢＥＴ比表面積から求められる平均
粒径」が、２．０３μｍと算出され、（電子顕微鏡で測
定される平均粒径）／（ＢＥＴ比表面積から求められる
平均粒径）の比が０．４μｍ／２．０３μｍから０．２
０となり、１次粒子間の凝集及びネックが多数観察され
た。
【００３６】次いで、上記で得られたジルコニア粉末を
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．５
８ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、５．４９ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は５２ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
用いて、成形体を作製したところ、成形体密度は２．５
８ｇ／ｃｍ3であり、焼結体密度は、５．４９ｇ／ｃｍ3
であり、曲げ強度は５２ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００３７】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明のジルコ
ニア粉末は、分散性がよく、かつ、成形体密度が高いの
で、成形性に優れている。
ニア粉末は、分散性がよく、かつ、成形体密度が高いの
で、成形性に優れている。
Claims (2)
- 【請求項１】ＢＥＴ比表面積が１〜５ｍ2／ｇであり、
かつ、（電子顕微鏡で測定される平均粒径）／（ＢＥＴ
比表面積から求められる平均粒径）の比が０．９〜２．
０の１次粒子からなるジルコニア粉末。 - 【請求項２】水和ジルコニアゾルまたは該ゾルとＹ，Ｃ
ａ，Ｍｇ及びＣｅのうち少なくとも１種の化合物との混
合物を仮焼してジルコニア粉末を製造する方法におい
て、水和ジルコニアゾルの平均粒径φ（μｍ）が０．４
〜２．０μｍであり、該ゾルを１０００〜１５００℃の
範囲で、かつ、 ２００×φ＋９００≦Ｔ≦２００×φ＋１１００ を満たす温度Ｔ（℃）で仮焼することを特徴とする請求
項１記載のジルコニア粉末の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33846096A JP3896614B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | ジルコニア粉末及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33846096A JP3896614B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | ジルコニア粉末及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10182156A true JPH10182156A (ja) | 1998-07-07 |
| JP3896614B2 JP3896614B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=18318379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33846096A Expired - Fee Related JP3896614B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | ジルコニア粉末及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3896614B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000185919A (ja) * | 1998-10-01 | 2000-07-04 | Tosoh Corp | ジルコニア微粉末及びその製造方法 |
| JP2005100816A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池セルの製法 |
| JP2013091585A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Tosoh Corp | ジルコニア粉末及びその製造方法並びにその用途 |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP33846096A patent/JP3896614B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000185919A (ja) * | 1998-10-01 | 2000-07-04 | Tosoh Corp | ジルコニア微粉末及びその製造方法 |
| JP2005100816A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池セルの製法 |
| JP2013091585A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Tosoh Corp | ジルコニア粉末及びその製造方法並びにその用途 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3896614B2 (ja) | 2007-03-22 |
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