JPS60112606A - 変成された金属酸化物の製造方法 - Google Patents

変成された金属酸化物の製造方法

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JPS60112606A
JPS60112606A JP58220350A JP22035083A JPS60112606A JP S60112606 A JPS60112606 A JP S60112606A JP 58220350 A JP58220350 A JP 58220350A JP 22035083 A JP22035083 A JP 22035083A JP S60112606 A JPS60112606 A JP S60112606A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変成された金am化物の製造方法に関する。
近年、ニーズの多様化に伴い低次金j!酸化物の開発が
望まれている。例えば低次チタン酸化合物にあっては、
水素ガス雰囲気下に二酸化チタンを焼成、還元すること
により黒色化されたチタン酸化物を製造する方法が開発
されている。しかしながら該方法は、水素雰囲気上高温
で反応を進めるものであるため、爆発の危険があり、安
全性を確保するために製造施設、工程管理の面で種々の
問題を有している。またこの方法で得られた水素添加型
チタン酸化物は、酸化性雰囲気との接触により水素が1
1説し、その結果導電性が消失するので、使用上tmm
がある。
このように上記のような欠点がなく、耐熱性に優れ且つ
着色されないしは導電性の金属酸化物を製造し得る新し
い金属酸化物の製造方法の開発が望まれているのが現状
である。
本発明者らは、斯かる現状に鑑み、所望の金属酸化物の
製造方法を開発すべく鋭意研究の結果、ついに本発明を
完成するに至った。
即ち本発明は、周期律表の第■族、第■族、第V族、第
mb族及び遷移金属からなる群から選ばれた少くとも1
種の金属の酸化物と一般式%式%() 〔式中Mは周期律表の第■族、第■族及び第V族からな
る群から選ばれる炭素以外の元素を示す。
2はM(F)原子価に相当する整数を示す。〕で表わさ
れる炭化物との混合物を非酸化雰囲気下に加熱すること
を特徴とする変成された金属酸化物の!13!!方法に
係る。
本発明の方法は、下記に示す利点を有している。
(1)金属酸化物の色調変性又はsm化変成が有効に行
なわれ、耐熱性等の他の諸性質はなんら損われていない
金11111化物を製造し得る。
(2)水素雰囲気下での加熱は不必要であり、安全面で
優れており、また変成処理方法が簡易である。
(3)得られる変成金R酸化物に混入している原料素材
として用いた炭化物を分離する工程は不要であり、該原
料素材から誘導された物質は[1性に優れ且つ導電性を
低下さUないので、該物質を混入したまま導電性焼結体
とすることができる。
本発明では、周期律表の第■族、第tV族、第V族、第
nb族及び遷移金属からなる群から選ばれた少くとも1
種の金属の酸化物が用いられる。斯かる金属酸化物とし
ては、例えば酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、
酸化セシウム、酸化カリウム、酸化イツトリウム、酸化
インジウム、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸
化ビスマス、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ニッ
ケル、酸化コバルト等、好ましくは酸化チタン、酸化ス
ズ、酸化アンチモン等を挙げることができる。
これらは単独で又は2種以上混合して用いられる。
また本発明で用いられる上記一般式(I)で表わされる
炭化物としては、従来公知のものを広く使用でき例えば
炭化ホウ素、炭化珪素、炭化チタン、炭化ゲルマニウム
、炭化スズ、炭化鉛、炭化燐等、好ましくは炭化ホウ素
、炭化珪素、炭化チタン等を挙げることができる。これ
ら【よ単独で又は211以上混合して用いられる。
本発明において、金属酸化物の変成機l!lIま充分解
明されていないが、本発明の金111m化物と一般式(
I)の炭化物とを混合し、非酸化雰囲気中で加熱するこ
とにより、炭化物が金属酸化物の脱酸素剤として働き、
金属酸化物を還元変成して金属酸化物に導電性を発現さ
せたり、還元変色され、また炭化物も脱水素又は酸素付
加されて金属酸化物の導電化された性質を低減させるこ
とはなく、後利用に有用な性質を示すものに変成される
ものと推定される。
本発明において、金属酸化物と一般式(I)の炭化物と
の混合割合としては、金Jim化物、炭化物の種類、利
用目的等により異なり一概には言えないが、金属酸化物
に含まれる結晶水以外の酸素一原子に対して炭化物中の
炭素原子が通常0.01〜10倍、好ましくは0.1〜
3倍となるように両者を混合するのがよい。炭化物の配
合量が少なすぎると、本発明の所期の目的が発揮され難
くなる傾向となる。また炭化物の配合口が多すぎると、
変成作業時のu金繰作が煩雑になったり加熱をはじめ余
分のエネルギー等が必要となるので好ましくない。
尚本発明において、金am化物の変成後、残余の炭化物
を分離する必要がある時は、金属酸化物の変成物と炭化
物の比重差を利用して分離することができるが、通常は
残余の炭化物が混在したままでも利用できる。
本発明において非酸化雰囲気とは、−酸化炭素等の還元
ガス、窒素、ヘリウム、炭酸ガス等の不活性ガスの11
又は2種以上の混合ガスが実質的に90体積%以上含ま
れている非酸化雰囲気であり、特に窒素ガス、炭酸ガス
雰囲気が好まし!/X。
本発明の加熱処理は、使用する材料、用途により異なる
が、通常500〜1500℃で2〜600分、好ましく
は800〜1200℃で5〜180分行なうことにより
J変成された金属酸化物を得ることができる。加熱処理
するための加熱炉としては、特殊な炉は必要なく、通常
用0られる加熱炉であれば任意のものが使用できる。
加熱操作の好ましい態様例として%よ、金i1m化物と
炭化物の混合物を、単にそのまま加熱しても良いが、−
金all化物と炭化物の接触を良くするべく、金属酸化
物及び炭化物ともに微細粉末状のものを均質混合したも
のを加熱するのが好ましく、またこれら金属酸化物と炭
化物の粉末混合物にあつては、混合物中に空気が含まれ
るため、金属酸化物が変成される前に混在する空気によ
り炭化物が消費され、変成に長時間を要したり、炭化物
を多量に用いる必要が生じたり、変成が不充分又は不均
一になりやすいため、金jI酸化物と炭化物の混合物中
に混在する空気を可能な限り除去するが又は非酸化系物
質で置換するのが望ましい。
従って、本発明では金属酸化物と炭化物のn合物中に混
在する空気の除去法として 1) これらの混合物を減圧下で加圧、圧縮して成型体
とした後加熱する方法 2) これら混合物に加熱により、非酸化系ガスに分解
する結合剤と混線後、必要により加圧、圧縮して、成型
後加熱する方法 等が好ましい。
加熱により非酸化系ガスに分解する結合剤とは水素、炭
素、窒素の1種又は2種以上の元素を主成分とし、加熱
により水魚゛気、炭酸ガス、−酸化炭素ガス、窒素ガス
等に分解する化合物である。
例えば、水、アンモニア、アミノ化合物、含窒素化合物
、炭化水素化合物、炭酸水素化合物、各種樹脂類の1種
又は2種以上の混合物であって、室温又は加圧成型時液
状を呈し、金属酸化物と炭化物の混合物を成型に必要な
結合力を発揮するものであれば任意に選択出来るが、経
済性及び後利用の関係から、水、炭化水素化合物、グリ
セリン、エチレングリコール、澱粉等の炭酸水素化合物
、尿素誘導体、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂
、酢酸ビニル樹脂、アタクテイックポリエチレン、液状
ポリプロピレン、ポリブテン、アクリル樹脂等が例示さ
れる。これらの結合剤の使用量は、金属酸化物、炭化物
の種類、利用目的により異なり、特に限定されないが、
金FiAm化物と炭化物の合計1(to重口部(以下重
量部を「部」と略す)に対し300部以下、好ましくは
100部以下であり、結合剤の使用量が多すぎると変成
時余分な加熱が必要であることと、残存する結合剤の分
解物を除去する必要が生じることがあるため好ましくな
い。上記結合剤は非酸化系雰囲気で加熱することにより
、残存物として炭化物が灰分として生成し、黒色に着力
するが、導電変成には無言であるものが多いので、結合
剤を適量使用する限りは、結合剤の分解物を特に分離、
除去する操作を要せず、実用に供し得る。
本発明では、金属酸化物、炭化物の混合物に加熱時焼結
して結合剤として働く焼結性結合剤を併用することもで
きる。
本発明は、金Ri!化物、炭化物、焼結性結合剤及び必
要により成型の為に必要な結合体の混合物を成型後非酸
化系雰囲気下で加熱することにより、金属酸化物が変成
されると同時に焼結性結合剤により、焼成成型され、導
電性を示す焼成成型体を得ることができる。
金属酸化物、炭化物及び結合剤の混合物を成型する方法
としては、通常用いられる方法で均質混合後、室温又は
結合剤が蒸発又は分解しない温度範囲で加熱したものを
、 1) 圧縮成型器を用い、成型金型中に充填後圧縮成型
する方法 2) 造粒成型器を用いて造粒、顆粒又はフレーク化す
る方法 3) 錠剤成型器を用いてタブレット化する方法4) 
圧縮ロール間を通してシート化する方法等任意の成型方
法が適用できるが、変成時の加熱の均一性、加熱効率の
観点から、表面積が大きくなるよう成型したものが好ま
しい。加熱方法や装置により異なるが、成型品の肉厚を
大きくすると、加熱時、成型品の温度勾配が大きくなり
、加熱むら、即ち変成むらが生じることがあるので、加
熱むらが生じない範囲に成型体の肉厚を規制すべきであ
る。
以下に実施例を掲げる。
実施例1 アナターゼ型二酸化チタン2.5gと炭化珪素粉末1g
を乳鉢で良く混合した。得られた試料を容量30−の高
純度アルミナ製の用型ルツボに入れ、これを前もって窒
素置換後50−/分で窒素導入を続け、炉内温度を11
00’C−G:保持した高純度アルミナ製管状電気炉(
管の内径501IIl、長さ1■)内に移し2時間加熱
処理後、窒素導入下で室温まで冷却して取り出すと、青
白色に変色した酸化チタンが得られた。
尚、比較のため、炭化珪素粉末を添加しない系、即ち二
酸化チタンのみを同一条件で加熱、変成処理を行なった
ものは、色調がちとのままの白色を示し、何ら変化が認
められなかった。
実施例2〜6及び比較例1 実施例1と同法で調整したアナターゼ型二酸化チタンと
炭化珪素粉末の混合物を錠剤打錠器を用い1減圧下、1
50 ko/ am2で30分間加圧し、直径10mm
、厚さ1mi+のアナターゼ型二酸化チタンと炭化珪素
の混合物からなる錠剤を成型した。
上述方法で調整した錠剤を白金製ボートに移し、実施例
1と同じ電気炉を用い、電気炉入口で30分間窒素置換
後、窒素導入下表1に示す温度及び時間で加熱変成を行
なった。
得られた変成チタン酸化物と炭化珪素の混合物の錠剤の
性質を表1に示した。
尚比較のため炭化珪素を用いず、二酸化チタンのみで行
なった結果を比較例1として表1に示した。
表 1 注1) 族1中、導電性の評価はデジタルマルチメーターTR6
841(タケダ理研社製)を用い、錠剤の両面に電極を
接した時の測定抵抗が1000以上のものを導電性無し
、1030以下のものを導電性有りとした。
実施例7 アナターゼ型二酸化チタン2.5g炭化珪素(前出と同
じ)1(]及び結合剤として流動パラフィン0.5gを
添加したものを乳鉢で良く混合後金型成型器中に充填、
20 klJ/ 0012で3分間加圧成型して、直径
101101I1長さ4011IIlの円柱状の成型体
を得た。得られた成型体を白金ボードに移し、30分間
脱気、窒素n換ののち、1150℃、30分間窒素ガス
を50m1?/1n導入下で加熱変成することにより、
黒紫色を呈し、若干空隙を有し、重量が15%低減した
円柱体が得られた。
この円柱体の両面に、銀ペーストを塗布後、実施例2と
同法で導電性を測定したところ、5.9×1040であ
り、下式を用いた 測定抵抗(Ω)X電極面積(CIl12)体積抵抗率=
□ 電極間距離(Ca+) 体積抵抗率は1.16X10’ΩC11lであった。
尚、比較の為炭化珪素を用いない以外、実施例7と同法
で行なったところ、加熱処理前と全く変化なく、灰白色
の状態を示し、また、結合剤を用いないものは、20 
kQ10m2.3分間の成型処理では円柱状の成型体が
得られず、崩壊しやすかった。
実施例8〜19 金属酸化物の種類、炭化珪素化合物の使用9、結合剤の
種類及び使用量、加熱温度、時間等を表2、表3に示す
ように変化させる以外、実施例7と同法で成型体を作成
し、変成した結果を表3に示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 周期律表の第■族′、第1V族、第V族、第ub族
    及び遷移金属からなる群から選ばれた少くとも1種の金
    属の酸化物と一般式 () 〔式中Mは周期律表の第■族、第■族及び第V族からな
    る群から選ばれる炭素以外の元素を示す。ZはMの原子
    価に相当する整数を示す。〕で表わされる炭化物との混
    合物を非酸化雰囲気下に加熱することを特徴とする変成
    された金属酸化物の製造方法。
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