JPH11189412A - Yttrium hydroxide agglomerate and its production - Google Patents

Yttrium hydroxide agglomerate and its production

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JPH11189412A
JPH11189412A JP9367174A JP36717497A JPH11189412A JP H11189412 A JPH11189412 A JP H11189412A JP 9367174 A JP9367174 A JP 9367174A JP 36717497 A JP36717497 A JP 36717497A JP H11189412 A JPH11189412 A JP H11189412A
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yttrium
particles
hydroxide
yttrium oxide
precipitate
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JP9367174A
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Japanese (ja)
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Takayasu Ikegami
隆康 池上
Noriko Saito
紀子 斎藤
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National Institute for Research in Inorganic Material
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce yttrium oxide particles comprising individually separated particles and having a narrow particle size distribution. SOLUTION: The yttrium hydroxide agglomerates are obtained by adding a basic agent to a solution containing a yttrium salt in a concentration of 0.02-2 mole/liter at a temperature of <30 deg.C, comprise agglomerates wherein many <=20 nm-thick flaky particles are agglomerated in states that table surfaces and edge surfaces are joined to each other in card-house structures, are stable, even after the agglomerates are subjected to treatments such as a washing treatment in the agglomerate state and subsequently dried, and have diameters of >=0.5 μm. The yttrium hydroxide agglomerates are calcined to produce yttrium oxide powder which can easily be sintered, when the primary particles have an average particle diameter of 30-500 nm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水酸化イットリウ
ムおよびその製造方法ならびに該水酸化イットリウムか
ら製造した微細酸化イットリウム粉末の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、透明焼結体用の原料粉
末、触媒または触媒担体等に適した一次粒子が個々に分
離した状態で存在して、しかも粒度分布が狭い酸化イッ
トリウム微細粉末を製造できる水酸化イットリウム凝集
粒子およびその湿式製造方法に関する。特に、本発明に
より得られる易焼結性酸化イットリウム粉末を用いて、
各種発光管、レーザー材料、高温用の窓等に使用可能な
透明焼結体の製造ができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to yttrium hydroxide, a method for producing the same, and a method for producing fine yttrium oxide powder produced from the yttrium hydroxide. More specifically, the present invention can produce yttrium oxide fine powder in which raw material powder for a transparent sintered body, primary particles suitable for a catalyst or a catalyst carrier, etc. are present in a state of being individually separated, and have a narrow particle size distribution. The present invention relates to yttrium hydroxide aggregated particles and a method for wet-producing the same. In particular, using the easily sinterable yttrium oxide powder obtained by the present invention,
A transparent sintered body that can be used for various arc tubes, laser materials, high-temperature windows, and the like can be manufactured.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化イットリウムは、現在、主に酸化ジ
ルコニウムの安定化剤として、あるいは窒化ケイ素、炭
化ケイ素、窒化アルミニウム等の緻密化促進剤等として
利用されている。しかしながら、酸化イットリウムの有
する融点が高く、透明で耐食性に優れている等の優れた
長所を生かした耐食・耐熱材料、レーザーのホスト材
料、高圧Na発光管等に適する酸化イットリウムを主成
分とした材料の開発が期待されている。高純度酸化イッ
トリウムの主な製造方法としては、シュウ酸塩熱分解
法、炭酸塩熱分解法、水酸化物熱分解法等がある。
これらの方法で得られた酸化イットリウム粉末は、例え
ば、焼結用の原料として用いられている。
2. Description of the Related Art Yttrium oxide is currently mainly used as a stabilizer for zirconium oxide or as a densification accelerator for silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride and the like. However, yttrium oxide has a high melting point, and is a material containing yttrium oxide as a main component, which is suitable for a corrosion-resistant and heat-resistant material, a laser host material, a high-pressure Na luminous tube, etc., taking advantage of its advantages such as being transparent and having excellent corrosion resistance. The development of is expected. The main methods for producing high-purity yttrium oxide include oxalate pyrolysis, carbonate pyrolysis, and hydroxide pyrolysis.
The yttrium oxide powder obtained by these methods is used, for example, as a raw material for sintering.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらの方法は、それ
ぞれ長所と短所がある。現在、の方法が広く用いられ
ているが、その理由は、第1に、水溶液中でイットリウ
ムイオンがシュウ酸イオンと定量的に反応して、シュウ
酸イットリウムの沈殿となり、沈殿生成剤であるシュウ
酸を過剰に使用することなくイットリウムを完全に回収
できること、第2に、沈殿したシュウ酸イットリウム
は、結晶性の良い、ろ過に適当な大きさの粒状粒子であ
るので洗浄操作が容易で、高純度試料の製造に適してい
ること等による。しかしながら、該シュウ酸イットリウ
ムの母塩を仮焼すると無数の一次粒子が集合して母塩の
外形を残した形骸粒子を形成しやすく、焼結性は一般に
悪いという欠点があった。
Each of these methods has advantages and disadvantages. At present, this method is widely used because, firstly, yttrium ion quantitatively reacts with oxalate ion in an aqueous solution to precipitate yttrium oxalate, which is a precipitation-forming agent. Secondly, it is possible to completely recover yttrium without excessive use of acid. Secondly, since the precipitated yttrium oxalate is fine particles having a good crystallinity and a size suitable for filtration, the washing operation is easy. It is because it is suitable for the production of purity samples. However, when the mother salt of yttrium oxalate is calcined, innumerable primary particles tend to be aggregated to form shaped particles having the outer shape of the mother salt, and the sinterability is generally poor.

【0004】の方法も、イットリウムの収率を高める
ために沈殿生成剤を多量に用いると、の方法の場合と
同様に、仮焼して得られる酸化イットリウム粉末の焼結
性は悪いという欠点がある。また、の方法で易焼結性
粉末を製造するには、沈澱生成剤である炭酸アンモニウ
ムや炭酸水素アンモニウム等の量が制限され、約1/3
のイットリウムイオンがろ液に残り、収率が悪いという
欠点があった。生成直後のイットリウムの炭酸塩は非晶
質であり、熟成により結晶質の粒状粒子へと変化する。
の方法で易焼結性粉末を製造できたのは、この変化を
適切に利用して凝集の少ない沈殿の生成に成功した事に
よる。しかしながら、炭酸イットリウムの粒子形態は熟
成中に非常に変化するので、再現性良く目的の形態を有
する沈殿を製造することは難しい。特に、生産規模を変
える毎に多くの労力と時間をかけて適切な製造条件を見
つけだす必要があるという欠点があった。さらに、易焼
結性酸化イットリウムが得られる炭酸イットリウムの沈
殿粒子は微細であるので、ろ過性も悪いという欠点もあ
った。
[0004] The method of the above also has the disadvantage that if a large amount of a precipitation-producing agent is used in order to increase the yield of yttrium, the sinterability of the yttrium oxide powder obtained by calcining is poor, as in the case of the method. is there. In order to produce an easily sinterable powder by the method described above, the amount of a precipitation-forming agent such as ammonium carbonate or ammonium bicarbonate is limited, and about 1/3
Yttrium ion remains in the filtrate, resulting in a poor yield. The yttrium carbonate immediately after formation is amorphous and changes to crystalline granular particles upon aging.
The reason that the easily sinterable powder was produced by the method described in the above was that this change was properly used to successfully produce a precipitate with less agglomeration. However, since the particle morphology of yttrium carbonate changes greatly during ripening, it is difficult to produce a precipitate having the desired morphology with good reproducibility. In particular, there is a disadvantage that it is necessary to find out appropriate manufacturing conditions with much effort and time every time the production scale is changed. Furthermore, since the precipitated particles of yttrium carbonate from which yttrium oxide which is easy to sinter are obtained are fine, there is also a disadvantage that the filterability is poor.

【0005】の方法では、水酸化イットリウム沈殿を
適切に生成すると理論密度の99.4%の焼結体を製造
できる(Ceramics International,vo1.9,p59(1983)) こ
とが報告されている。しかしながら、従来の方法で生成
した水酸化イットリウムの沈殿はゼリー状になり、沈殿
の洗浄を繰り返すと、ろ過性が悪化して洗浄が急速に困
難になるという欠点があった。また、脆弱な乾燥体を得
るには特殊な乾燥方法を見いだす必要があった。
According to the method described above, it is reported that a sintered body having a theoretical density of 99.4% can be produced by appropriately forming a yttrium hydroxide precipitate (Ceramics International, vo1.9, p59 (1983)). However, the precipitate of yttrium hydroxide formed by the conventional method has a jelly-like shape, and when washing of the precipitate is repeated, the filterability is deteriorated, and the washing becomes rapidly difficult. Also, it was necessary to find a special drying method to obtain a fragile dried body.

【0006】の方法ばかりでなく、の方法でも、易
焼結性酸化イットリウム粉末を製造するには、沈殿の生
成条件を厳密に制御する必要がある。制御が不適切であ
ると、乾燥した沈殿は硬い塊となり、焼結性が悪い。水
酸化イットリウムの硬い塊をほぐす目的で、有機溶剤を
利用した超微細酸化イットリウム粉体の製造方法(特開
昭58−223619号公報)が開発された。この有機
溶剤分散法は、炭酸イットリウムの場合も有効(特願平
3−100541、特開平4−310516号公報)で
ある。該有機溶剤分散法により、生成条件を厳密に制御
することなく、個々の一次粒子に分散した粉末を合成で
きるようになった。しかしながら、水酸化イットリウム
沈殿の場合、沈殿の状態によっては、有機溶剤で分散処
理を行っても有機溶剤を蒸発させた後の粉末の塊はかな
り硬い場合があった。
[0006] In addition to the above method, in order to produce yttrium oxide powder which is easy to sinter, it is necessary to strictly control the conditions for forming the precipitate. If improperly controlled, the dried precipitate becomes a hard lump and has poor sinterability. A method for producing ultrafine yttrium oxide powder using an organic solvent has been developed for the purpose of loosening hard lump of yttrium hydroxide (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-223619). This organic solvent dispersion method is also effective for yttrium carbonate (Japanese Patent Application No. 3-100541, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-310516). By the organic solvent dispersion method, a powder dispersed in individual primary particles can be synthesized without strictly controlling production conditions. However, in the case of the precipitation of yttrium hydroxide, depending on the state of the precipitation, the lump of the powder after evaporating the organic solvent may be considerably hard even when the dispersion treatment is performed with the organic solvent.

【0007】本発明者らは、硫酸イオンが沈殿の嵩高い
フロック構造を安定化して、乾燥中に水分が抜け出てい
くときに起こる粒子の再配列による緻密で硬い凝集粒子
の形成を抑制する効果を発見した。この効果と有機溶剤
の効果を相乗的に利用した、凝集が非常に脆弱な粉末の
製造法を開発(特願平8−24687、特開平9−19
4203号公報)した。有機溶剤は、粒子の凝集を抑制
する有効な働きを有するが、環境に良くない化合物が多
く、可燃物であるので注意して取り扱う必要がある等の
欠点があった。炭酸イットリウムは、水酸化イットリウ
ムに比べて水洗や乾燥時に起こる粒子の再配列はそれほ
ど顕著でなく、有機溶剤分散処理を施さなくても、硬い
凝集粒子を生成することは比較的少ない。しかしなが
ら、透明焼結体のように焼結で気孔を完全に取り除く必
要がある場合、比較的脆弱な凝集でも好ましくない。
The present inventors have found that sulfate ions stabilize the bulky floc structure of the precipitate, and suppress the formation of dense and hard agglomerated particles due to the rearrangement of particles that occur when moisture escapes during drying. Was found. A method for producing a powder having extremely weak agglomeration utilizing this effect and the effect of an organic solvent in a synergistic manner has been developed (Japanese Patent Application No. Hei.
No. 4203). Organic solvents have an effective function of suppressing the aggregation of particles, but have many drawbacks such as the need to handle them with care because they are many compounds that are not environmentally friendly and are flammable. Yttrium carbonate is less remarkable in the rearrangement of particles during washing and drying than yttrium hydroxide, and hardly generates hard aggregated particles without the organic solvent dispersion treatment. However, when it is necessary to completely remove pores by sintering as in the case of a transparent sintered body, relatively brittle aggregation is not preferable.

【0008】本発明者らは、硫酸イオンが炭酸イットリ
ウム沈殿の嵩高いフロック構造を安定化する効果を利用
すると、洗浄効果が一段と向上し、硝酸イオンを完全に
除去することで凝集を防止できることを発見した。この
効果を利用して、炭酸イットリウム由来酸化イットリウ
ム焼結体の透明度をさらに良くすること(特願平9−2
02117)に成功した。しかしながら、硫酸イオンの
効果は、それほど大きくなく、透明焼結体を安定して製
造するには、の製造方法の問題点として既に指摘した
欠点、すなわち収率を犠牲にして4〜5のpHで沈殿を
生成した後、さらに長時間の熟成が必要であった。
The present inventors have found that the use of the effect of sulfate ions to stabilize the bulky floc structure of yttrium carbonate precipitates can further improve the cleaning effect, and can prevent aggregation by completely removing nitrate ions. discovered. Utilizing this effect, the transparency of the yttrium oxide sintered body derived from yttrium carbonate is further improved (Japanese Patent Application No. 9-2).
02117). However, the effect of sulfate ions is not so large, and in order to stably produce a transparent sintered body, the disadvantage already pointed out as a problem of the production method, that is, at a pH of 4 to 5 at the expense of yield. After a precipitate had formed, further aging was required.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の如き
従来技術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、薄片
状の粒子が互いに粒子の卓面と端面が接合した状態で
「カードハウス」構造状に凝集した粒子(図1に、この
粒子の走査電子顕微鏡《SEM》写真を示す。以下、こ
の凝集粒子をカードハウス状の凝集粒子という。)を生
成すると、洗浄が容易で収率良く易焼結性酸化イットリ
ウム粉末を製造できること、さらに該水酸化イットリウ
ムに硫酸イオンを添加して仮焼した粉末を用いると透明
度に優れた焼結体を製造できることを見いだした。な
お、「カードハウス」という用語は、例えば、粘土粒子
の凝集状態を示す用語であり、正の端面と負の層面とが
結合した場合に形成される嵩高い凝集体をカードハウス
構造と呼んでいる(前野昌弘著『粘土の科学』第55〜
56頁、日刊工業新聞社)。また、走査電子顕微鏡写真
で見たセラミックス焼結体の六角板状水和物がばらの花
状に集合した構造等を示す用語としても用いられている
(『セラミックス』1976年、7月号、日本セラミッ
クス協会出版)。本発明においては、これらと同様な意
味で「カードハウス」という用語を使用する。
Means for Solving the Problems In view of the problems of the prior art as described above, the present inventor has conducted intensive studies, and as a result, it has been found that flake-like particles are bonded to each other while the table surface and end surface of the particles are joined to each other. When particles aggregated in a “card house” structure (FIG. 1 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the particles; these aggregated particles are hereinafter referred to as card house-like aggregated particles), washing is easy. It has been found that an easily sinterable yttrium oxide powder can be produced in good yield, and that a sintered body having excellent transparency can be produced by using a powder calcined by adding sulfate ions to the yttrium hydroxide. The term “card house” is, for example, a term indicating the state of aggregation of clay particles, and a bulky aggregate formed when the positive end surface and the negative layer surface are combined is called a card house structure. Yes (Masano Maehiro, The Science of Clay, 55-
56 pages, Nikkan Kogyo Shimbun). Further, it is also used as a term indicating a structure in which hexagonal plate-like hydrates of ceramics sintered bodies as seen in a scanning electron micrograph are assembled in the shape of a rose ("Ceramics", July, 1976, Published by The Ceramic Society of Japan). In the present invention, the term “card house” is used in the same meaning.

【0010】すなわち、本発明の製造方法は、30℃よ
りも低い温度で、0.02モル/リットル以上2モル/
リットル以下の濃度のイットリウム塩を含む溶液に塩基
剤を加えて、厚さが20nm以下の多数の薄片状粒子
が、互いに卓面と端面をカードハウス状に接合した状態
で凝集した直径が0.5μm以上の凝集粒子である水酸
化イットリウムを生成する方法である。また、本発明
は、上記方法で得られた凝集粒子およびこの凝集粒子で
ある水酸化イットリウムを仮焼することによって得られ
る酸化イットリウム粉末に関する。本発明の水酸化イッ
トリウム凝集体は、乾燥後の水酸化イットリウム粉末に
沈殿反応で生じた嵩高いフロックの形態を残している。
水酸化イットリウムの仮焼の条件は、通常の方法の
条件でも良いが、該水酸化イットリウムにイットリウム
イオンの量に対して10-3倍から1倍の硫酸イオンに相
当する硫酸イオンを含む化合物を添加し、この凝集粒子
を900℃以上で仮焼して、仮焼に際して進行する異常
な粒成長を硫酸イオンで抑制して、粒子が個々に分離し
ていて粒度分布が狭い一次粒子の平均粒径が30nm以
上500nm以下の範囲にある酸化イットリウム粉末を
形成することにより易焼結性の粉末を形成できる。この
微細酸化イットリウム粉末を用いて、1500℃以上2
000℃以下の温度で焼成すると、嵩密度がほぼ理論密
度に等しく、透明性に優れた焼結体が得られる。
That is, the production method of the present invention can be carried out at a temperature lower than 30 ° C. at a rate of not less than 0.02 mol / l and not more than 2 mol / l.
A base agent is added to a solution containing a yttrium salt having a concentration of not more than 1 liter, and a large number of flaky particles having a thickness of not more than 20 nm have a diameter of 0. This is a method for producing yttrium hydroxide, which is an aggregated particle of 5 μm or more. The present invention also relates to the agglomerated particles obtained by the above-described method and yttrium oxide powder obtained by calcining yttrium hydroxide as the agglomerated particles. The yttrium hydroxide aggregate of the present invention remains in the form of bulky flocs generated by a precipitation reaction on the dried yttrium hydroxide powder.
Calcination conditions hydroxide yttrium, may be a condition of a normal method, a compound containing sulfate ions corresponding to 10 -3 times the amount of yttrium ions to 1 times the sulfate ions to the aqueous yttrium oxide The agglomerated particles are calcined at 900 ° C. or higher, and abnormal grain growth that proceeds during calcination is suppressed by sulfate ions, and the particles are individually separated and the average particle size of the primary particles having a narrow particle size distribution. By forming the yttrium oxide powder having a diameter in the range of 30 nm to 500 nm, an easily sinterable powder can be formed. Using this fine yttrium oxide powder, at least 1500 ° C.
When calcined at a temperature of 000 ° C. or less, a sintered body having a bulk density almost equal to the theoretical density and excellent in transparency can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】<A>原料のイットリウム塩 本発明で使用されるイットリウム塩として、硝酸イット
リウム、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化
イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウ
ム等が例示されるが、水や有機溶剤等の液体に溶解する
イットリウム化合物であれば、特に制限はなく、それら
を単独でも複数の塩を混合して用いても良い。本発明に
おいて、イットリウム塩の濃度は0.02モル/リット
ル以上、2モル/リットル以下が好ましく、0.05モ
ル/リットル以上、1モル/リットル以下が特に好まし
い。イットリウム塩の濃度が0.02モル/リットル以
下であっても、逆に2モル/リットル以上であっても、
沈殿はゼリー状になり、カードハウス状の嵩高い沈殿を
生成できないので沈殿を乾燥すると比較的に硬い塊とな
り、アルミナ乳鉢等の手段を用いて十分に粉砕しても仮
焼後には凝集粒子が残るので好ましくない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <A> Yttrium salt as raw material Examples of the yttrium salt used in the present invention include yttrium nitrate, yttrium chloride, yttrium bromide, yttrium iodide, yttrium acetate, yttrium perchlorate and the like. There is no particular limitation as long as it is an yttrium compound soluble in a liquid such as water or an organic solvent, and these may be used alone or as a mixture of a plurality of salts. In the present invention, the concentration of the yttrium salt is preferably from 0.02 mol / L to 2 mol / L, particularly preferably from 0.05 mol / L to 1 mol / L. Even if the concentration of the yttrium salt is 0.02 mol / l or less, or conversely, 2 mol / l or more,
The precipitate becomes jelly-like, and a cardhouse-like bulky precipitate cannot be generated, so that the precipitate is dried to form a relatively hard lump, and even if sufficiently pulverized using a means such as an alumina mortar, the aggregated particles remain after calcination. It is not preferable because it remains.

【0012】<B>塩基剤 本発明で使用される水酸化物系沈澱の生成用の塩基剤と
して、アンモニア、苛性ソーダ、または苛性カリ等の無
機系の塩基剤、ジエチルアミン、エチルアミン、トリエ
チルアミン、ブチルアミン、またはテトラメチルグアジ
ニン等の有機系の塩基剤が例示されるが、イットリウム
塩と反応して水酸化イットリウムの沈殿を生成する化学
物質であるならば、特に制限はない。しかしながら、無
機系の苛性ソーダや苛性カリを使用した場合、酸化イッ
トリウム焼結体の高温強度や耐食性を低下させるソーダ
やカリ等が沈殿に残るので、水酸化イットリウムを生成
した後に十分に洗浄する必要がある。一方、有機系の塩
基剤は高価であるので、製品が高くなり、あまり好まし
くない。これらの塩基剤の濃度は、飽和溶液を上限とす
る任意の濃度でよいが、溶媒1リットルに0.05〜3
モル程度が好ましい。上記の塩基剤を金属イオンと反応
させるとき、それらの塩基剤を溶かした溶液をイットリ
ウムイオンを含む溶液に加えてもよいし、溶媒に溶解す
ることなく直接イットリウムイオンを含む溶液に加えて
もよい。
<B> Basic Agent As a basic agent for forming a hydroxide precipitate used in the present invention, an inorganic base agent such as ammonia, caustic soda, or caustic potash, diethylamine, ethylamine, triethylamine, butylamine, or An organic base agent such as tetramethylguanidine is exemplified, but there is no particular limitation as long as it is a chemical substance which reacts with an yttrium salt to produce a precipitate of yttrium hydroxide. However, when inorganic caustic soda or caustic potash is used, soda or potash etc., which lowers the high-temperature strength and corrosion resistance of the yttrium oxide sintered body, remain in the precipitate, so it is necessary to sufficiently wash the yttrium hydroxide after generating yttrium hydroxide. . On the other hand, since an organic base agent is expensive, the cost of the product increases, which is not preferable. The concentration of these basic agents may be any concentration up to a saturated solution, but may be 0.05 to 3 per liter of solvent.
Molar amounts are preferred. When reacting the above base agent with metal ions, a solution in which those base agents are dissolved may be added to a solution containing yttrium ions, or may be added directly to a solution containing yttrium ions without dissolving in a solvent. .

【0013】本発明では、水溶液反応で水酸化イットリ
ウムの沈殿を製造する場合、イットリウム塩を含む溶液
に塩基剤を加えることが好ましい。逆に、塩基剤にイッ
トリウム塩を加えると、ゼリー状の沈殿となり本発明の
特徴であるカードハウス状の沈殿を生成することはでき
ないので好ましくない。有機溶剤を溶媒として用いる場
合、塩基剤の溶液にイットリウム塩の溶液を加えても、
あるいは逆に加えても沈殿はゼリー状にならないので、
好ましい結果が得られる。
In the present invention, when producing a precipitate of yttrium hydroxide by an aqueous solution reaction, it is preferable to add a basic agent to the solution containing the yttrium salt. Conversely, if an yttrium salt is added to the basic agent, it becomes a jelly-like precipitate, and a card house-like precipitate, which is a feature of the present invention, cannot be formed. When using an organic solvent as a solvent, even if a solution of a yttrium salt is added to a solution of a base agent,
Or even if it is added in reverse, the precipitate does not become jelly-like,
Good results are obtained.

【0014】本発明で使用する塩基剤の量が少ないと、
水酸化イットリウムとして沈殿する量が少ない。この場
合、最終的に得られる酸化イットリウム焼結体の透明度
という点では特に問題はないが、収率が低いという点で
好ましくない。一方、該塩基剤を大量に使用しても、収
率は100%以上にならないので、沈殿生成後にpHが
10以上を越えるほど多量に塩基剤を加える必要はな
い。
If the amount of the basic agent used in the present invention is small,
The amount that precipitates as yttrium hydroxide is small. In this case, there is no particular problem in the transparency of the finally obtained yttrium oxide sintered body, but it is not preferable in that the yield is low. On the other hand, even if a large amount of the basic agent is used, the yield does not become 100% or more. Therefore, it is not necessary to add a large amount of the basic agent as the pH exceeds 10 or more after precipitation.

【0015】<C>水酸化イットリウムの組成 金属イオンと水酸基(OH-)のみの組成を有する水酸
化イットリウムを生成することは非常に困難で、水酸基
と同時にイットリウム塩の陰イオン等の一部も取り込ま
れる。例えば、塩化イットリウム水溶液にアンモニア水
を加えるとYCl(OH)2のようにClが共存する。
しかしながら、沈殿の性状は、他の金属の水酸化物のそ
れに近い。本発明における水酸化イットリウムは、イッ
トリウム塩の溶液に塩基剤を加えて生成した水酸基を含
む化合物であり、イットリウムイオンや水酸基と同時に
他の化学種が共存してもよい。
[0015] <C> Composition metal ion and the hydroxyl group of yttrium hydroxide (OH -) to produce an yttrium hydroxide having a composition of only extremely difficult, also part of the anions such as hydroxyl groups at the same time as yttrium salt It is captured. For example, when ammonia water is added to an yttrium chloride aqueous solution, Cl coexists like YCl (OH) 2 .
However, the nature of the precipitation is close to that of hydroxides of other metals. The yttrium hydroxide in the present invention is a compound containing a hydroxyl group generated by adding a basic agent to a solution of an yttrium salt, and another chemical species may coexist with the yttrium ion and the hydroxyl group.

【0016】<D>沈殿の生成温度と沈殿の粒子形態 本発明では、イットリウム塩と塩基剤との反応は30℃
以下の温度で行う必要がある。溶液の融点から25℃以
下が好ましく、5℃から20℃の範囲が特に好ましい。
温度が液体の凝固点に近くても、カードハウス状の凝集
粒子を得ることはできるが、温度制御が難しくなるとい
う欠点がある。一方、30℃以上で沈殿生成反応を行う
と、薄片状粒子に比べて厚さが厚い板状の粒子(図3、
有機溶剤に分散し、乾燥して得た水酸化イットリウムの
SEM写真参照)となる。板状粒子の卓面と端面の接合
は弱く、板状粒子の沈殿を水で洗浄すると、粒子の再配
列が進み乾燥すると硬い凝集粒子ができる。本発明にお
ける薄片状の水酸化イットリウム粒子とは、厚さが20
nm以下の花弁状の薄片である。該薄片の卓面とは、粒
子面の中で面積が特に広い向かいあった2つの面のこと
を指す。また、端面とは卓面以外の粒子面を指し、その
幅は20nm以下である。
<D> Formation temperature of precipitate and particle morphology of precipitate In the present invention, the reaction between the yttrium salt and the basic agent is carried out at 30 ° C.
It must be performed at the following temperatures: The melting point of the solution is preferably 25 ° C. or lower, particularly preferably 5 ° C. to 20 ° C.
Even if the temperature is close to the freezing point of the liquid, card house-like aggregated particles can be obtained, but there is a disadvantage that temperature control becomes difficult. On the other hand, when the precipitation reaction is carried out at 30 ° C. or higher, plate-like particles having a larger thickness than the flaky particles (FIG. 3,
Dispersed in an organic solvent and dried to obtain yttrium hydroxide (see SEM photograph). The bonding between the table surface and the end surface of the plate-like particles is weak. When the precipitate of the plate-like particles is washed with water, the rearrangement of the particles proceeds, and when the particles are dried, hard aggregated particles are formed. The flaky yttrium hydroxide particles in the present invention have a thickness of 20%.
It is a petal-shaped thin section of nm or less. The table surface of the flake refers to two opposite surfaces having a particularly large area among the particle surfaces. The end face refers to a particle face other than the table face, and has a width of 20 nm or less.

【0017】本発明における「薄片状の粒子が互いに粒
子の卓面と端面がカードハウス状に接合した状態で凝集
した」とは、薄片状粒子の卓面と端面の接合が圧倒的に
多く、卓面と卓面の接合の頻度が実質上無視できる複数
の薄片状粒子の凝集をいう。該凝集粒子のカードハウス
状の構造は洗浄を繰り返しても実質的に崩壊しない。こ
のため洗浄を繰り返しても、ろ過直前の凝集状態をそれ
ほど崩壊しないので、該凝集粒子間に大きな隙間がで
き、ろ過が早い。またカードハウス状の凝集粒子は嵩高
く該粒子内には相対的に大きな隙間があるので、その隙
間に存在する硝酸イオンやアンモニウムイオン等の不純
物イオンも容易に移動でき、ろ過速度が速いと同時に洗
浄効果も大きいという特徴がある。水酸化イットリウム
の生成が不適切であると、カードハウス状の構造で集合
した粒子であっても、粒度が0.5μm以下になること
がある。この場合、ろ過性が悪いと同時に、仮焼後に得
られる酸化イットリウムの粉末は、硬い凝集粒子の集合
体となり、焼結性が悪いので、焼結原料としては好まし
くない。
In the present invention, "the flaky particles are agglomerated in a state in which the table surface and the end surface of the particles are bonded to each other in a card house shape" means that the table surface and the end surface of the flaky particles are predominantly joined. This refers to the aggregation of a plurality of flaky particles in which the frequency of bonding between table surfaces can be substantially ignored. The card house-like structure of the aggregated particles does not substantially collapse even after repeated washing. For this reason, even if washing is repeated, the aggregated state immediately before filtration is not so much collapsed, so that a large gap is formed between the aggregated particles and filtration is quick. In addition, since the card house-like aggregated particles are bulky and have relatively large gaps in the particles, impurity ions such as nitrate ions and ammonium ions existing in the gaps can be easily moved, and the filtration speed is high. There is a feature that the cleaning effect is large. If the production of yttrium hydroxide is inadequate, the particle size may be reduced to 0.5 μm or less, even for particles aggregated in a card house-like structure. In this case, at the same time as the filterability is poor, the powder of yttrium oxide obtained after the calcination becomes an aggregate of hard aggregated particles and the sinterability is poor, so that it is not preferable as a sintering raw material.

【0018】該カードハウス状に凝集した水酸化イット
リウムを熱分解すると、薄片状の水酸化イットリウム粒
子中に微細な酸化イットリウム粒子が2次元的に連なっ
て出現する。仮焼温度を高くすると、酸化イットリウム
の微粒子は粒成長する。本発明の方法で調製した水酸化
イットリウムを1100℃で3時間仮焼して得た酸化イ
ットリウム粉末のSEM像を図2に示す。同図から、相
対的に小さいサイコロ状の粒子と大きな粒状粒子が混在
することがわかる。酸化イットリウムの結晶構造はNa
ClやMgOのように立方晶であるので、表面エネルギ
ーは(100)面が最も小さい。粒子表面が(001)
面のみであると、粒子はサイコロ状になる。図2のサイ
コロ状粒子の形状は表面エネルギーの視点から妥当であ
る。また、同図の相対的に大きい粒状粒子は、多数のサ
イコロ状の粒子が面と面で接触した集団から生じたもの
と考えられる。
When the yttrium hydroxide agglomerated in a card house shape is thermally decomposed, fine yttrium oxide particles appear two-dimensionally in flaky yttrium hydroxide particles. When the calcination temperature is increased, fine particles of yttrium oxide grow. FIG. 2 shows an SEM image of yttrium oxide powder obtained by calcining yttrium hydroxide prepared by the method of the present invention at 1100 ° C. for 3 hours. From the figure, it can be seen that relatively small dice-like particles and large granular particles are mixed. The crystal structure of yttrium oxide is Na
Since it is cubic like Cl and MgO, the surface energy is the smallest in the (100) plane. Particle surface is (001)
If only planes are present, the particles will be dice-like. The shape of the dice particles in FIG. 2 is appropriate from the viewpoint of surface energy. Also, the relatively large granular particles in the figure are considered to be generated from a group in which a large number of dice-like particles are in surface-to-surface contact.

【0019】従来法で製造した水酸化イットリウム粒子
の凝集状態は、洗浄による粒子の再配列で洗浄前のフロ
ック状態から緻密に積層した状態に変化する。この再配
列で粒子間の間隔が狭くなり、ろ過に要する時間が急激
に増加する。それと同時に、ろ過後の試料を乾燥すると
緻密で硬い凝集粒子ができる。この水酸化イットリウム
を仮焼すると、該凝集粒子の大きさをほぼ保った酸化イ
ットリウムの緻密で強固な焼結性の悪い凝集粒子ができ
る。これに対して、カードハウス状の粒子には内部に大
きな空隙があるので、仮焼により水酸化イットリウムの
凝集粒子は崩壊する。仮焼中に凝集粒子を形成する多数
の酸化イットリウム粒子も存在するが、その凝集粒子の
大きさは、水酸化イットリウムの凝集粒子の大きさより
もはるかに小さい。その結果、従来の湿式法よりも、本
発明のカードハウス状の水酸化イットリウムを仮焼する
方が、得られた酸化イットリウム粉末の生嵩密度が大き
く、しかも焼結性がよい。
The agglomerated state of the yttrium hydroxide particles produced by the conventional method changes from the floc state before the washing to a densely laminated state due to the rearrangement of the particles by washing. This rearrangement narrows the spacing between the particles and sharply increases the time required for filtration. At the same time, when the sample after filtration is dried, dense and hard aggregated particles are formed. When this yttrium hydroxide is calcined, dense and strong aggregated particles of yttrium oxide having poor sinterability are obtained, while the size of the aggregated particles is substantially maintained. On the other hand, since the card-house-shaped particles have large voids inside, the agglomerated particles of yttrium hydroxide collapse by calcination. There are also many yttrium oxide particles that form aggregated particles during calcination, but the size of the aggregated particles is much smaller than the size of the aggregated particles of yttrium hydroxide. As a result, calcining the card house-like yttrium hydroxide of the present invention results in a larger fresh bulk density of the obtained yttrium oxide powder and better sinterability than the conventional wet method.

【0020】<E>溶媒の種類 カードハウス状の水酸化イットリウムを熱分解・仮焼す
ると、比較的粒度が揃った焼結性に優れた粉末が得られ
る。たとえ、水溶液反応以外の方法で製造した水酸化イ
ットリウムでも、カードハウス状な形状をしていれば、
好ましい結果が得られる。例えば、水溶液のかわりに有
機溶剤あるいは有機溶剤と水溶液の混合溶液を用いて
も、本発明で特徴づけられる好ましい嵩高い水酸化イッ
トリウムを製造できる。しかしながら、有機溶剤は水よ
りも高価であるので、超高純度水酸化イットリウムを製
造する等の特殊な目的以外は実用的でない。
<E> Kind of Solvent By pyrolyzing and calcining the card house-like yttrium hydroxide, a powder having relatively uniform particle size and excellent sinterability can be obtained. Even if yttrium hydroxide produced by a method other than aqueous solution reaction has a card house shape,
Good results are obtained. For example, even if an organic solvent or a mixed solution of an organic solvent and an aqueous solution is used in place of the aqueous solution, a preferable bulky yttrium hydroxide characterized by the present invention can be produced. However, since organic solvents are more expensive than water, they are not practical except for special purposes such as producing ultra-high purity yttrium hydroxide.

【0021】<F>硫酸イオンの効果 本発明における硫酸イオンを含む化合物とは、硫酸、硫
酸イットリウム(Y2(SO43)ばかりでなく、硫酸
アンモニウム((NH42SO4)、硫酸水素アンモニ
ウム(NH4HSO4)、亜硫酸アンモニウム((N
42SO3)、または亜硫酸水素アンモニウム(NH4
HSO3)等の硫酸イオンや亜硫酸イオンを含むアンモ
ニウム塩、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸水素ナ
トリウム(NaHSO4)、亜硫酸ナトリウム(Na2
3)、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)、硫酸カ
リウム(K2SO4)、硫酸水素カリウム(KHS
4)、亜硫酸カリウム(K2SO3)、または亜硫酸水
素カリウム(KHSO3)等の硫酸イオンや亜硫酸イオ
ンのアルカリ金属塩等で例示される化合物である。これ
らの化合物の中で、アルカリ金属類は、微量でも酸化イ
ットリウム焼結体の高温強度や耐食性を低下させるの
で、アルカリ金属塩を添加した場合は、十分に洗浄する
必要がある。硫酸や硫酸イットリウムを添加する場合、
それらの化合物を加え終わった時点で、pHは5以上に
なるように予め溶液に塩基剤を十分に加えておく必要が
ある。
<F> Effect of sulfate ion The compounds containing sulfate ion in the present invention include not only sulfuric acid and yttrium sulfate (Y 2 (SO 4 ) 3 ) but also ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) and sulfuric acid. Ammonium hydrogen (NH 4 HSO 4 ), ammonium sulfite ((N
H 4 ) 2 SO 3 ) or ammonium bisulfite (NH 4
Ammonium salts containing sulfate ions or sulfite ions such as HSO 3 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium hydrogen sulfate (NaHSO 4 ), sodium sulfite (Na 2 S)
O 3 ), sodium bisulfite (NaHSO 3 ), potassium sulfate (K 2 SO 4 ), potassium hydrogen sulfate (KHS
O 4), potassium sulfite (K 2 SO 3), or potassium bisulfite (KHSO 3) is a compound exemplified by alkali metal salts of sulfate ion and sulfite ion, and the like. Among these compounds, alkali metals reduce the high-temperature strength and corrosion resistance of the yttrium oxide sintered body even in a trace amount. Therefore, when an alkali metal salt is added, it is necessary to sufficiently clean the yttrium oxide sintered body. When adding sulfuric acid or yttrium sulfate,
When these compounds have been added, it is necessary to sufficiently add a basic agent to the solution in advance so that the pH becomes 5 or more.

【0022】板状の水酸化イットリウムの沈殿(特開平
9−194203号公報)や粒状の炭酸イットリウムの
沈殿(特願平9−202117)の場合、硫酸イオン
は、沈殿のフロック構造を安定化させて洗浄中に起こる
沈殿粒子の再配列を防止するために添加する。一方、該
水酸化イットリウム粒子のカードハウス状の構造は、硫
酸イオン添加の有無に関わらず、水洗を繰り返しても、
また乾燥してもほとんど変化しない。このため、洗浄中
に起こる粒子の再配列を防止する目的で硫酸イオンを該
水酸化イットリウムに添加する必要はない。硫酸イオン
無添加の酸化イットリウムの相対的に小さい粒子は6面
体である(図2参照)。一方、硫酸イオンを添加する
と、図4に示すように6面体よりも面の数が多く、粒子
の角もより丸みを帯びていて、相対的に球に近い多面体
になる。また、それと同時に、図2に示されるような相
対的に異常に大きい粒子は、ほとんど認められなくな
る。
In the case of plate-like precipitation of yttrium hydroxide (JP-A-9-194203) or granular yttrium carbonate (Japanese Patent Application No. 9-202117), sulfate ions stabilize the floc structure of the precipitate. To prevent rearrangement of precipitated particles during washing. On the other hand, the card house-like structure of the yttrium hydroxide particles, regardless of the presence or absence of sulfate ions, even after repeated washing with water,
It hardly changes even when dried. For this reason, it is not necessary to add sulfate ions to the yttrium hydroxide in order to prevent rearrangement of particles that occur during washing. The relatively small particles of yttrium oxide without sulfate ions are hexahedral (see FIG. 2). On the other hand, when sulfate ions are added, as shown in FIG. 4, the number of faces is larger than that of the hexahedron, and the corners of the particles are more rounded, resulting in a polyhedron relatively close to a sphere. At the same time, relatively unusually large particles as shown in FIG. 2 are hardly recognized.

【0023】球は、液体やガラス等のように表面が等方
的な場合にできる。このことは、上記の多面体粒子の出
現は、硫酸イオンが酸化イットリウムの表面の異方性を
低下させて、(100)面以外の結晶面も出現できるよ
うになったことを意味する。本発明における硫酸イオン
は、酸化イットリウムの表面の異方的な性質をより等方
的な性質に変える目的と、異常に大きい粒子の出現を抑
制する目的のために添加する。
A sphere can be formed when the surface is isotropic such as liquid or glass. This means that the appearance of the above-mentioned polyhedral particles has reduced the anisotropy of the surface of yttrium oxide by the sulfate ions, so that crystal planes other than the (100) plane can also appear. The sulfate ion in the present invention is added for the purpose of changing the anisotropic property of the surface of yttrium oxide to a more isotropic property and for suppressing the appearance of abnormally large particles.

【0024】一般に、緻密に焼結するには、粒子分布を
狭くすると同時に粒子を均一に充填することと、粒子表
面の性質を等方的(J.Am.Ceram.Soc.,vol.67,p.174-78
(1984))にする必要がある。すなわち、硫酸イオンを添
加したカードハウス状の水酸化イットリウムを仮焼する
と、該焼結理論が教えるとおりの易焼結性酸化イットリ
ウム粉末を得ることができる。
In general, for dense sintering, the particle distribution is narrowed and the particles are uniformly filled, and the properties of the particle surface are isotropic (J. Am. Ceram. Soc., Vol. 67, vol. p.174-78
(1984)). That is, when the card house-shaped yttrium hydroxide to which sulfate ions are added is calcined, an easily sinterable yttrium oxide powder as taught by the sintering theory can be obtained.

【0025】水酸化イットリウムが板状粒子の場合、こ
の硫酸イオンの添加効果は小さい。一方、シュウ酸イッ
トリウムの場合や酸化イットリウムの場合は、該添加効
果はほとんど認められない。炭酸イットリウムの場合
は、沈殿の生成直後にできる非晶質粒子や収率を上げる
ために高いpHで生成した炭酸イットリウムに対しては
硫酸イオンの効果は認められない。すなわち、硫酸イオ
ンの該効果を発揮させて酸化イットリウム透明焼結体を
製造するには、母塩の形状を厳密に制御する必要があっ
た。
When the yttrium hydroxide is plate-like particles, the effect of adding sulfate ions is small. On the other hand, in the case of yttrium oxalate or yttrium oxide, the addition effect is hardly recognized. In the case of yttrium carbonate, the effect of sulfate ions is not recognized on the amorphous particles formed immediately after the formation of the precipitate and on the yttrium carbonate generated at a high pH in order to increase the yield. That is, in order to produce the yttrium oxide transparent sintered body by exerting the effect of the sulfate ion, it was necessary to strictly control the shape of the mother salt.

【0026】硫酸化合物は、イットリウムに対して0.
001から1倍の硫酸イオンに相当する量を添加するこ
とが好ましいが、0.002から0.5倍量が特に好ま
しい。硫酸イオンの量が1倍量以上であると、乾燥後の
水酸化イットリウム沈殿は、硬い塊となり、仮焼して得
られた酸化イットリウムは、緻密で強固な凝集粒子にな
り、焼結性が低下する。一方、0.001以下である
と、硫酸イオンの添加効果は小さい。硫酸イオンを含む
化合物を、予めイットリウム塩が溶解した溶液に加えて
いても、本発明の特徴は発現するが、水酸化イットリウ
ムの沈殿を生成した後に添加すると、より好ましい。ま
た、硫酸イオンを含む化合物を溶解させた洗浄水で沈殿
を洗っても、硫酸イオンは沈殿に強く吸着して沈殿に残
るので好ましい結果を得ることができる。
The sulfuric acid compound is added to yttrium at a concentration of 0.1%.
It is preferable to add an amount corresponding to 001 to 1 times the amount of sulfate ion, but an amount of 0.002 to 0.5 times is particularly preferable. If the amount of sulfate ion is 1 time or more, the yttrium hydroxide precipitate after drying becomes a hard lump, and the yttrium oxide obtained by calcination becomes dense and strong aggregated particles, and the sinterability is reduced. descend. On the other hand, if it is 0.001 or less, the effect of adding sulfate ions is small. Although the characteristics of the present invention are exhibited even when the compound containing sulfate ions is added to the solution in which the yttrium salt is dissolved in advance, it is more preferable to add the compound after the precipitation of yttrium hydroxide. Further, even if the precipitate is washed with washing water in which a compound containing a sulfate ion is dissolved, a favorable result can be obtained because the sulfate ion is strongly adsorbed to the precipitate and remains in the precipitate.

【0027】<G>仮焼 本発明において、易焼結性粉末の製造という視点では、
一次粒子の平均粒径は30nm以上で500nm以下の
範囲にある酸化イットリウム粉末を製造する必要があ
る。この条件を満足させるには、水酸化イットリウム
は、900℃以上で仮焼する必要があり、1050℃か
ら1250℃の範囲が特に好ましい。仮焼温度が低いと
平均粒径が30nm以上の粉末を製造するために長時間
仮焼する必要がある。例えば、仮焼温度が900℃では
最低4時間以上仮焼する必要がある。一方、1400℃
のように温度が高い場合には、仮焼時間は1時間以内に
制限する必要がある。
<G> Calcination In the present invention, from the viewpoint of producing an easily sinterable powder,
It is necessary to produce yttrium oxide powder having an average primary particle size of 30 nm or more and 500 nm or less. In order to satisfy this condition, yttrium hydroxide needs to be calcined at 900 ° C. or more, and the range of 1050 ° C. to 1250 ° C. is particularly preferable. If the calcining temperature is low, it is necessary to calcine for a long time to produce a powder having an average particle size of 30 nm or more. For example, when the calcination temperature is 900 ° C., it is necessary to perform calcination for at least 4 hours. On the other hand, 1400 ° C
When the temperature is high as described above, it is necessary to limit the calcination time to one hour or less.

【0028】平均粒径が30nm以下であると、粒子間
の摩擦が非常に大きくなり粉末の充填性が不均一にな
る。このため、粒子間には普通の焼結では取り除けない
ほど大きな空隙が残り、焼結密度が低下する。一方、平
均粒径が500nm以上であると、粉末の比表面積が非
常に小さくて焼結の駆動力も小さくなるので、焼結性が
低下して透明焼結体を得ることはできない。
If the average particle size is less than 30 nm, the friction between the particles becomes extremely large, and the filling property of the powder becomes uneven. Therefore, large voids remain between the particles that cannot be removed by ordinary sintering, and the sintering density decreases. On the other hand, when the average particle size is 500 nm or more, the specific surface area of the powder is very small and the driving force for sintering is also small, so that the sinterability is reduced and a transparent sintered body cannot be obtained.

【0029】一方、触媒等のように一般に大きい比表面
積を有する粉末が望ましい場合、仮焼温度は低い方が好
ましい。しかしながら、高い温度で仮焼しないと目的と
する触媒能を発現しない場合がある。このため、本発明
のカードハウス状に凝集した水酸化イットリウムを触媒
の出発原料として用いる場合は、使用目的に即した温度
で仮焼する必要がある。
On the other hand, when a powder having a large specific surface area such as a catalyst is generally desired, the calcining temperature is preferably lower. However, unless calcined at a high temperature, the desired catalytic activity may not be exhibited. For this reason, when using the yttrium hydroxide agglomerated in a card house shape of the present invention as a starting material for the catalyst, it is necessary to calcine at a temperature suitable for the purpose of use.

【0030】[0030]

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1−1 20gの硝酸イットリウムを200mlの蒸留水に溶解
したのち、冷却器で10℃に保ち、マグネチックスター
ラーで攪拌した。この溶液を攪拌しながら約10℃に冷
却した2規定のアンモニア水150mlを30分かけて
滴下して、3時間保持した。ろ過、洗浄後、室温で乾燥
した。アルミナ乳鉢で軽くほぐした乾燥粉末のSEM像
を図1に示す。水酸化イットリウムの凝集粒子は、おも
に卓面と端面が接合していて、卓面と卓面の接合の頻度
が無視できる。卓面と端面は、カードハウス状に接合し
ているが、洗浄処理や乾燥処理でも該凝集は、崩壊しな
かった。このため、ろ過や乾燥に要する時間は、従来の
製法で生成されるゼリー状の沈殿に比べて1/3〜1/
5に短縮でき、作業性が非常に良い。
EXAMPLES Examples of the present invention and comparative examples are shown below, but the present invention is not limited to these examples. Example 1-1 After dissolving 20 g of yttrium nitrate in 200 ml of distilled water, the mixture was kept at 10 ° C with a cooler and stirred with a magnetic stirrer. While stirring the solution, 150 ml of 2N aqueous ammonia cooled to about 10 ° C. was added dropwise over 30 minutes, and the solution was maintained for 3 hours. After filtration and washing, it was dried at room temperature. FIG. 1 shows an SEM image of the dried powder lightly loosened in an alumina mortar. Agglomerated particles of yttrium hydroxide are mainly joined at the table surface and the end surface, and the frequency of joining between the table surface and the table surface can be ignored. The table surface and the end surface were joined in a card house shape, but the aggregation did not collapse even in the washing treatment or the drying treatment. For this reason, the time required for filtration and drying is one-third to one-third that of the jelly-like precipitate generated by the conventional manufacturing method.
5 and the workability is very good.

【0031】実施例1−2 実施例1−1で得られた凝集粉末に硫酸イオンを含む化
合物を添加しないでほぐした粉末の2gをアルミナボー
トに入れ、管状電気炉で酸素気流中、1100℃、4時
間仮焼した。該仮焼粉のSEM観察を行い、その結果
は、図2に示すように、相対的に小さいサイコロ状粒子
と非常に大きい粒子が混在する粉末であった。この仮焼
粉をアルミナ乳鉢で軽くほぐしたのち、金型を用いて3
0MPaで一次成形してから、200MPaで静水圧プ
レスし、成形体を作成した。成形体を真空電気炉に入れ
て、10-5トール以上の高真空になった後、1700℃
まで10℃/minの速度で昇温し、その温度に1時間
保持した。その後、15℃/minの速度で冷却し、炉
内が室温近くになってから試料を取り出した。焼結体は
乳白色であった。水を用いたアルキメデス法で焼結体の
密度を測定したところ、理論密度の99%であった。こ
の粉末は、透明焼結体の製造用原料としては適しない
が、触媒には適用できる。
Example 1-2 2 g of the powder obtained by loosening the agglomerated powder obtained in Example 1-1 without adding a compound containing a sulfate ion was put into an alumina boat, and was placed in an oxygen stream at 1100 ° C. in a tubular electric furnace. And calcined for 4 hours. The calcined powder was subjected to SEM observation, and as a result, as shown in FIG. 2, the powder was a mixture of relatively small dice-like particles and very large particles. This calcined powder is lightly loosened in an alumina mortar, and then 3
After primary molding at 0 MPa, it was subjected to isostatic pressing at 200 MPa to produce a molded body. The molded body is placed in a vacuum electric furnace, and a high vacuum of 10 -5 Torr or more is applied.
The temperature was raised at a rate of 10 ° C./min until the temperature was maintained for one hour. After that, the sample was cooled at a rate of 15 ° C./min. The sintered body was milky white. When the density of the sintered body was measured by the Archimedes method using water, it was 99% of the theoretical density. This powder is not suitable as a raw material for producing a transparent sintered body, but can be used as a catalyst.

【0032】比較例1 イットリウムを含む溶液の温度を30℃を超える温度に
した場合の比較例を示す。35℃に保った硝酸イットリ
ウムの水溶液に室温のアンモニア水を滴下する以外は実
施例1−1と同じ条件で水酸化イットリウム沈殿を生成
した。該沈殿を洗浄した。この洗浄に要した時間は、実
施例1の場合の約5倍であった。この洗浄した沈殿を2
等分した。その半分はそのまま乾燥させた。残りの半分
はイソブチルアルコールに分散してから110℃に加熱
して該アルコールを完全に蒸発させた。前者の乾燥体は
硬く、後者のそれは脆弱であった。これら2種類の乾燥
体を、それぞれほぐし、実施例1−2の方法で仮焼し
た。この仮焼粉を成形し、焼結した。得られた焼結体の
密度は、それぞれ理論密度の84%と95%で、焼結密
度は、実施例1−2の場合より小さかった。
Comparative Example 1 A comparative example in which the temperature of the solution containing yttrium is set to a temperature exceeding 30 ° C. A yttrium hydroxide precipitate was formed under the same conditions as in Example 1-1 except that aqueous ammonia at room temperature was dropped into the aqueous solution of yttrium nitrate kept at 35 ° C. The precipitate was washed. The time required for this cleaning was about five times that of Example 1. The washed precipitate is
Divided equally. Half of it was dried as it was. The other half was dispersed in isobutyl alcohol and heated to 110 ° C. to completely evaporate the alcohol. The former dried body was hard and the latter was fragile. These two types of dried bodies were each loosened and calcined by the method of Example 1-2. This calcined powder was molded and sintered. The densities of the obtained sintered bodies were 84% and 95% of the theoretical density, respectively, and the sintered density was smaller than that of Example 1-2.

【0033】実施例2 0.36gの硫酸アンモニウムを150mlの純水に溶
解して、約10℃に保つ。実施例1−1の方法で水酸化
イットリウムの沈殿を生成した後、10℃に保ちながら
上述の硫酸アンモニウム水溶液を20分かけて滴下す
る。マグネチックスターラーで3時間攪拌したのち、ろ
過、洗浄、乾燥した。乾燥体をほぐし、実施例1−2の
方法で仮焼した。この仮焼粉を、成形し、焼結した。そ
の結果、得られた焼結体の嵩密度は、ほぼ理論密度に近
く、波長が500nmの光に対する厚さが1mmの焼結
体の直線透過率は約40%であった。
Example 2 0.36 g of ammonium sulfate is dissolved in 150 ml of pure water and kept at about 10 ° C. After the precipitation of yttrium hydroxide by the method of Example 1-1, the above-mentioned aqueous solution of ammonium sulfate is added dropwise over 20 minutes while maintaining the temperature at 10 ° C. After stirring with a magnetic stirrer for 3 hours, the mixture was filtered, washed and dried. The dried body was loosened and calcined by the method of Example 1-2. This calcined powder was molded and sintered. As a result, the bulk density of the obtained sintered body was almost close to the theoretical density, and the linear transmittance of the sintered body having a thickness of 1 mm with respect to light having a wavelength of 500 nm was about 40%.

【0034】比較例2 水酸化イットリウムの生成や沈殿の保持等を35℃で行
う以外は実施例2の方法で酸化イットリウム焼結体を製
造した。得られた焼結体の嵩密度は理論密度の99.5
%で、実施例2で得られた焼結体よりもはるかに透明性
が悪かった。
Comparative Example 2 A yttrium oxide sintered body was produced by the method of Example 2 except that the production of yttrium hydroxide and the maintenance of the precipitation were performed at 35 ° C. The bulk density of the obtained sintered body was 99.5 of the theoretical density.
%, The transparency was much worse than that of the sintered body obtained in Example 2.

【0035】実施例3 硝酸イットリウムの代わりに、16gの塩化イットリウ
ムを用いる以外は実施例2に従い硫酸イオンを添加した
水酸化イットリウムを生成し、仮焼した。この仮焼粉
を、成形し、焼結した。得られた焼結体の嵩密度は、ほ
ぼ理論密度に近く、波長が500nmの光に対する厚さ
が1mmの焼結体の直線透過率は約45%であった。
Example 3 Yttrium hydroxide to which sulfate ions were added was produced and calcined according to Example 2 except that 16 g of yttrium chloride was used instead of yttrium nitrate. This calcined powder was molded and sintered. The bulk density of the obtained sintered body was almost close to the theoretical density, and the linear transmittance of the sintered body having a thickness of 1 mm with respect to light having a wavelength of 500 nm was about 45%.

【0036】比較例3 仮焼温度を900℃より低い温度とした場合の比較例を
示す。800℃で4時間仮焼するという条件以外は実施
例3の条件で製造した焼結体の嵩密度は、理論密度の9
9.3%で、乳白色であり透明性はなかった。
Comparative Example 3 A comparative example in which the calcining temperature is lower than 900 ° C. is shown. Except for calcination at 800 ° C. for 4 hours, the bulk density of the sintered body manufactured under the conditions of Example 3 was 9% of the theoretical density.
At 9.3%, it was milky white and had no transparency.

【0037】比較例4 水酸化イットリウムではなく、シュウ酸イットリウムを
仮焼した場合の比較例を示す。400mlに溶解した2
0gの2水和シュウ酸に、室温でマグネチックスターラ
ーで攪拌しながら400mlの蒸留水に溶解した40g
の硝酸イットリウムを30分かけて滴下した。シュウ酸
イットリウムの沈殿が分散した液を2等分した。そのー
つに、さらに150mlの純水に溶解した0.36gの
硫酸アンモニウムを20分かけて滴下した。硫酸アンモ
ニウムを加えた沈殿も、また加えなかった沈殿もそれぞ
れ3時間攪拌した後、実施例1−2や実施例3に従い、
ろ過、洗浄、仮焼した。この仮焼粉を、成形、焼成し
た。得られた焼結体の嵩密度は、硫酸イオンの添加の有
無に関わらず85%であった。
Comparative Example 4 A comparative example in which yttrium oxalate was calcined instead of yttrium hydroxide is shown. 2 dissolved in 400 ml
0 g of dihydrated oxalic acid was dissolved in 400 ml of distilled water while stirring with a magnetic stirrer at room temperature.
Was added dropwise over 30 minutes. The liquid in which the precipitate of yttrium oxalate was dispersed was divided into two equal parts. Further, 0.36 g of ammonium sulfate dissolved in 150 ml of pure water was added dropwise over 20 minutes. Both the precipitate with and without ammonium sulfate were stirred for 3 hours, and then stirred according to Example 1-2 and Example 3.
Filtered, washed and calcined. This calcined powder was molded and fired. The bulk density of the obtained sintered body was 85% irrespective of whether or not sulfate ions were added.

【0038】実施例4−1 25%アンモニア水の20mlを150mlのエチルア
ルコールに溶かした溶液と、0.36gの硫酸アンモニ
ウムを20mlの純水に溶かしてから100mlのエチ
ルアルコールに溶かした溶液を用意し、それらをそれぞ
れ約10℃に保った。20gの硝酸イットリウムを15
0mlのエチルアルコールに溶解した後、冷却器で10
℃に保ちながらマグネチックスターラーで攪拌した。こ
の溶液を攪拌しながら、上述のアンモニア水溶液を30
分かけて滴下して、沈殿を生成した。アンモニア水の滴
下が終わって5分ばかりしてから、すでに作成していた
硫酸アンモニウムのエチルアルコール溶液を20分かけ
て滴下し、その後3時間保持した。ろ過、エチルアルコ
ールで洗浄後、室温で乾燥し水酸化イットリウムの凝集
体を得た。
Example 4-1 A solution prepared by dissolving 20 ml of 25% aqueous ammonia in 150 ml of ethyl alcohol and a solution prepared by dissolving 0.36 g of ammonium sulfate in 20 ml of pure water and then dissolving it in 100 ml of ethyl alcohol were prepared. , Each kept at about 10 ° C. 20 g of yttrium nitrate in 15
After dissolving in 0 ml of ethyl alcohol,
The mixture was stirred with a magnetic stirrer while maintaining the temperature at 0 ° C. While stirring this solution, the above-mentioned aqueous ammonia solution was added for 30 minutes.
A drop was formed over a minute to produce a precipitate. Only 5 minutes after the completion of the dropping of the aqueous ammonia, the already prepared solution of ammonium sulfate in ethyl alcohol was dropped over 20 minutes, and then kept for 3 hours. After filtration, washing with ethyl alcohol and drying at room temperature, an aggregate of yttrium hydroxide was obtained.

【0039】実施例4−2 乾燥した凝集体をアルミナ乳鉢で軽くほぐした。粉末の
その後の仮焼や成形、焼結等は、実施例1−2の手順で
行った。水を用いたアルキメデス法で焼結体の嵩密度を
測定したところ、ほぼ理論密度であり、波長が500n
mの光に対する厚さが1mmの焼結体の直線透過率は約
40%であった。
Example 4-2 The dried aggregate was lightly loosened in an alumina mortar. The subsequent calcination, molding, sintering, and the like of the powder were performed according to the procedure of Example 1-2. The bulk density of the sintered body was measured by the Archimedes method using water.
The linear transmittance of the sintered body having a thickness of 1 mm with respect to light of m was about 40%.

【0040】実施例5 実施例2の方法で製造した酸化イットリウム圧粉体を酸
素気流中で1600℃、4時間焼成した。得られた焼結
体の嵩密度は、ほぼ理論密度に等しく、波長が500n
mの光に対する厚さが1mmの焼結体の直線透過率は、
約35%であった。
Example 5 The yttrium oxide compact produced by the method of Example 2 was calcined in an oxygen stream at 1600 ° C. for 4 hours. The bulk density of the obtained sintered body is almost equal to the theoretical density and the wavelength is 500 n.
The linear transmittance of a sintered body having a thickness of 1 mm for light of m
It was about 35%.

【0041】実施例6 硫酸アンモニウム水溶液の代わりに、硫酸イオンと同じ
モル数の亜硫酸イオンを含む亜硫酸アンモニウム水溶液
を用いて、実施例2の方法で実験を行った。実施例2と
ほぼ同じ結果を得た。
Example 6 An experiment was conducted in the same manner as in Example 2 except that an aqueous solution of ammonium sulfite containing the same mole number of sulfate ions as the sulfate ion was used instead of the aqueous solution of ammonium sulfate. Almost the same results as in Example 2 were obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の方法により製造した水酸化イッ
トリウム凝集体を用いて、本発明の方法により仮焼すれ
ば、実質的に収率が100%で粒子が個々に分離した微
細酸化イットリウム粉末を製造できる。この該粉末を用
いることにより、焼成により得られた焼結体の嵩密度
は、ほぼ理論密度に近く、透明性に優れた焼結体の製造
が可能となった。また、微細酸化イットリウム粉末のそ
の他の用途にも優れた特性を発揮する。
According to the present invention, the fine yttrium oxide powder obtained by calcining the yttrium hydroxide agglomerate produced by the method of the present invention, in which the yield is substantially 100% and the particles are individually separated, is obtained. Can be manufactured. By using this powder, the bulk density of the sintered body obtained by firing was almost close to the theoretical density, and it became possible to produce a sintered body excellent in transparency. Also, it exhibits excellent properties for other uses of the fine yttrium oxide powder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法で製造した水酸化イットリウムの
凝集粒子の微細構造を示す走査電子顕微鏡写真(倍率2
万倍)。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph (magnification: 2) showing the fine structure of the aggregated particles of yttrium hydroxide produced by the method of the present invention.
10,000 times).

【図2】図1に示した水酸化イットリウムを仮焼して得
た酸化イットリウム粉末の微細構造を示す走査電子顕微
鏡写真(倍率8万倍)。
FIG. 2 is a scanning electron micrograph (magnification: 80,000) showing the fine structure of the yttrium oxide powder obtained by calcining the yttrium hydroxide shown in FIG.

【図3】比較例の水酸化イットリウムの凝集粒子の微細
構造を示す走査電子顕微鏡写真(倍率8万倍)。
FIG. 3 is a scanning electron micrograph (magnification: 80,000) showing the fine structure of the yttrium hydroxide aggregated particles of the comparative example.

【図4】本発明の方法で製造した水酸化イットリウムに
硝酸イオンを添加して仮焼した酸化イットリウム粉末の
微細構造を示す走査電子顕微鏡写真(倍率6万倍)。
FIG. 4 is a scanning electron micrograph (magnification: 60,000 times) showing the fine structure of yttrium oxide powder calcined by adding nitrate ions to yttrium hydroxide produced by the method of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イットリウム塩を含む溶液に塩基剤を加
えて生成した、厚さが20nm以下の多数の薄片状粒子
が、互いに卓面と端面をカードハウス状に接合した状態
で凝集し、該凝集状態が洗浄その他の処理を施しても沈
殿を乾燥した後まで安定に存在できる直径が0.5μm
以上の凝集粒子であることを特徴とする水酸化イットリ
ウム。
1. A large number of flaky particles having a thickness of 20 nm or less formed by adding a basic agent to a solution containing an yttrium salt aggregate with a table surface and an end surface joined to each other in a card house shape. Even if the coagulation state is subjected to washing or other treatments, the diameter that can exist stably until the precipitate is dried is 0.5 μm.
Yttrium hydroxide characterized by being the above aggregated particles.
【請求項2】 30℃よりも低い温度で0.02モル/
リットル以上2モル/リットル以下の濃度のイットリウ
ム塩を含む溶液に塩基剤を加えて、厚さが20nm以下
の多数の薄片状粒子が、互いに卓面と端面をカードハウ
ス状に接合した状態で凝集し、直径が0.5μm以上で
ある凝集粒子を生成することを特徴とする水酸化イット
リウムの製造方法。
2. At a temperature lower than 30 ° C., 0.02 mol /
A base agent is added to a solution containing a yttrium salt at a concentration of 1 mol or more and 2 mol / l or less, and a large number of flaky particles having a thickness of 20 nm or less aggregate in a state where the table surface and the end surface are joined to each other in a card house shape. And producing aggregated particles having a diameter of 0.5 μm or more.
【請求項3】 請求項1記載の水酸化イットリウムを仮
焼して形成した酸化イットリウム粉末。
3. An yttrium oxide powder formed by calcining the yttrium hydroxide according to claim 1.
【請求項4】 一次粒子の平均粒径が30nm以上50
0nm以下の範囲にあり、易焼結性であることを特徴と
する請求項3記載の酸化イットリウム粉末。
4. The primary particles have an average particle size of 30 nm or more and 50 or more.
The yttrium oxide powder according to claim 3, wherein the yttrium oxide powder is in a range of 0 nm or less and is easily sinterable.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0995621A2 (en) 1998-10-23 2000-04-26 Denso Corporation Vehicle air conditioning system

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