JPS60161329A - 高純度カルシア微粉末の製造方法 - Google Patents

高純度カルシア微粉末の製造方法

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JPS60161329A
JPS60161329A JP59012650A JP1265084A JPS60161329A JP S60161329 A JPS60161329 A JP S60161329A JP 59012650 A JP59012650 A JP 59012650A JP 1265084 A JP1265084 A JP 1265084A JP S60161329 A JPS60161329 A JP S60161329A
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JP
Japan
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calcia
vapor
calcium
gas
fine powder
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Pending
Application number
JP59012650A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuichi Kobayashi
小林 和一
Kozaburo Yoshida
吉田 孝三郎
Akira Ueki
明 植木
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/02Oxides or hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

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、易焼結性の高純度カルシア微粉末の製造方法
に関するものである。
高純度のカルシア(酸化カルシウム:Ca0)は饋れた
耐熱性および透光性を示すことから、高級磁製品および
耐熱透光性材料などのカルシア系ニューセラミックス製
品として広く利用されている。
カルシア系ニューセラミンクス製品は、一般にカルシア
粉末を主原料とし、これを焼結することにより製造され
る。この場合、カルシア粉末原料の粒径が細かいほど焼
結体の嵩密度が高くなり、優れた特性の製品が得られる
ことは周知のとおりであるが、従来このようなカルシア
焼結体の製造には、水酸化カルシウムあるいは炭酸カル
シウムなどをか焼して得られたカルシア粉末が使用され
9ている。しかしながらカルシアは融点が2600°C
と高いことから、嵩密度の高い焼結体を得るためには、
通常1700 ’0以−1−の焼成温度が必要であり、
またホントプレスの様な特殊な焼成方法を利用しなけれ
ばならなかった。
ところか、に記の様な特殊な焼成方法は、生産コストか
高いという欠点があるため実際にLよCaF2、Fe2
O3、TiO2などの焼結助剤を添加しカルシア粉末の
焼結性を高めることにより、焼結温度を1400〜16
00°Cまで一トげてカルシア焼結体を得るという方法
が利用されている。
たとえば、焼結助剤としてCaF2を用いる方法は大森
蕃三、速水諒三、木下実、岩佐美喜男。
:窯業協会誌、86 (3)、56〜58 (1978
)に開示されており、またFe2O3およびT i O
2を用いる方法は素木洋−・、宇[11川重和;窯業協
会誌、62 (691)、15−20 (1954)に
開示されている。しかし、焼結助剤を添加する方法では
、焼結体の純度が低下するために高純度カルシアの特性
が損なわれ、その用途が限定されるとの欠点がある。
また上記の方法では、カルシア粉末としていずれもカル
シウム塩をか焼して得たものを使用しているが、このよ
うなカルシア粉末ばか焼のさいに結晶成長し、粒径が大
きくなるとともに二次凝集体を形成するため、焼結用原
料とするにはこれを粉砕する工程が必要となる。しかし
、このようなカルシウム塩をか焼して得られるカルシア
粉末は、機械的粉砕によってもある限度以下には粉砕さ
れず、また凝集物も残留する。これらは、カルシア粉末
の充填富度を低下させ、嵩密度の高い焼結体の製造を困
難にし、その特性を低下させる原因となる。さらに、機
械的な粉砕を行なうさいには不純物の混入が避けられず
、粉砕工程はカルシア粉末の純度を低下させる原因とな
り好ましくない。
本発明は、粒径が極めて小さく、かつ高純度のカルシア
微粉末を製造する方法を提供するものであり、 (1)カルシウム蒸発部において、カルシウムを不活性
ガス雰囲気下900℃以上の温度に加熱してカルシウム
蒸気を生成させる工程;(2)酸化反応部において、上
記カルシウム蒸気と酸素含有気体とを、カルシウム蒸気
分圧0.15気圧以下、酸素含有気体の酸素分圧がカル
シウム蒸気分圧の1/2以上、そして反応温度が100
0〜1600°Cの条件で並流にて互いに接触させるこ
とによりカルシウムを酸化してカルシアを生成させる工
程;および、 (3〕生成したカルシア微粉末をカルシア微粉末抽東部
にて捕集する工程、 を含むことを特徴とする易焼結性高純度カルシア微粉末
の製造方法からなるものである。
本発明によって製造されるカルシア微粉末は二次凝集体
を形成していないため、前述のような塩の熱分解によっ
て製造したカルシア粉末とは異なり、成形体の嵩密度を
容易に高めることができ、従って焼結体の嵩密度を容易
に高めることができる。また更に粉砕時における汚染の
危険性がない。また、原料として高純度のカルシウムを
用いスこJ−1ご上。で #&めτ窯鋪庶r繍庇QQ 
Qヴ以上)の焼結体が得られる。さらに、その粒径が極
めて小さい(BET径0.033ルm以下)ため、特に
焼結助剤を添加することなく、比較的低温(たとえば、
1300℃程度)において緻密な焼結体(たとえば、嵩
密度3.33以上)とすることが可能となる。
このため、本発明により製造されるカルシア微粉末は、
高級磁製量、#熱透光性材料などのカルシア系ニューセ
ラミックス製品の主原料となるカルシア粉末として有利
に使用することができる。
次に本発明の製造法を、添付図面に示した装置を利用す
る製造方法を例にしてさらに詳しく説明する。
fiS1図に示したカルシア微粉末製造装置は、カルシ
ウムの蒸発部(A)、酸化反応部(B)および生成した
カルシア微粉末の捕集部(C)からなっている。この蒸
発部(A)と酸化反応部(B)は磁製管(3,4)を二
重に組合せて構成されて、電気炉(6)で加熱する構造
となっている。
原料のカルシウム(5)は磁製管(3〕の先端イーJ近
の蒸発部(A)に置かれ、その位置で900°C以」二
の温度に加熱されてカルシウム蒸気となる。ここで加熱
温度が900°Cより低い場合には、カルシウムの蒸発
速度か遅いために生産性が悪く実用上好ましくない。ま
たカルシウムの沸点は約1200°Cであるため、カル
シウムの加熱温度を1200°C以」二としても蒸発速
度の増大は望めない。
カルシウム蒸気は、不活性カス供給路(2)から導入さ
れたアル」ンガス等の不活性ガスにより搬送され、酸化
反応部(B)に送られる。別に、アルゴンガス等の不活
性ガスで分圧を調整した酸素混合ガス(酸素含有気体)
を酸素含有気体供給路(1)から醇化反応部(B)に供
給することによりカルシウム蒸気と酸素とが接触し、カ
ルシウムは酸化されてカルシア(Cab:酸化カルシウ
ム)となる′。
カルシウム蒸気と酸素含有気体は、それぞれ並%Eで接
触することが必要である。これらを向流で接触させた場
合には、カルシウム茄気の分圧が高い状態で反応が!#
続されるため、生成するカルシア粉末の粒径が増大し、
本発明の目的においては好ましくない。また、向流接触
の場合にはカルシウム蒸気と酸素含有気体の流線が乱れ
、カルシア粉末生成物が酸化反応部の管壁に付着する為
カルシア粉末の捕集率が低下するとの欠点もある。
カルシウム蒸気と酸素含有気体の流速は酸化反応部にお
けるそれぞれの滞留時間が0.2〜3.0秒となる様に
調整にすることが望ましい。
この滞留時間が3.0秒を越える場合には生成するカル
シア粉末の粒径が大きくなりやすく、0.2秒より短い
場合には、亜酸化物が生成しやすくなる。亜酸化物が含
まれるカルシア粉末を焼結した場合には耐熱透光性等の
性質が著しく低下する。
酸化反応部におけるカルシウム蒸気の分圧は0.15気
圧以下にすることが必要であり、また酸素分圧はカルシ
ウム蒸気の分圧の1/2以上となる様に調整することが
必要である。それぞれの分圧の調整は、各気体の流量を
制御することにより容易に行なうことができる。カルシ
ウム蒸気分圧が0.15気圧を越える場合、あるいは酸
素分圧がカルシウム蒸気の分圧の1/2より低い場合に
は、生成するカルシア粉末の粒径が大きくなり、好まし
くない。
酸化反応部の温度、すなわちカルシウムの酸化反応温度
は1ooo〜1600°Cとする必要がある。この温度
が1600℃を越える場合には生成するカルシアの粒径
が大きくなり、好ましくなく、またi o o o ’
cより低い場合には亜酸化物が生成するため好ましくな
い。
以」二の様な条件Fにおける反応により生成したカルシ
ア微粉末は不活性ガスおよび未反応ガスの流れによって
、捕集部(C)に運ばれフィルター(7)によって捕集
される。
なお、生成するカルシア微粉末は活性が極めて高いため
、空気に接触すると空気中の二酸化炭素や水蒸気を吸着
する傾向がある。このため捕集部(C)にはカバー(8
)を取り付けて空気を遮断することが望ましい。
また以上の反応は通常、減圧あるいは常圧下で行なうが
、反応器内の圧力は真空ポンプ(9)などにより一定に
維持することが望ましい。
本発明の製造方法によって得られるカルシア微粉末は、
粒径(BET径)が0.033pm以下(特には、O,
O15pLm以下)の非常に微細な粒子からなるもので
ある。そして、このカルシア微粉末は立方体形状を保っ
た結晶として得られ、二次凝集体は殆ど見られない。ま
た、生成するカルシアの純度は、原料として使用したカ
ルシウムの純度と同程度となる。高純度のカルシウム(
純度99.9%以上)を得る技術は現在では一般的とな
っており、高純度カルシウムは市販品としても容易に入
手できるため、そのような高純度カルシウムを原料とし
て用いて本発明の製造方法を実施することにより容易に
易焼結性の高純度カルシア微粉末を製造することができ
る。
次に本発明の実施例および比較例を示す。
[実施例1〜3] 添付図面の第1図に示した装置を利用し、純度99.9
%のカルシウム、純度99.6%の酸素カスおよび純度
99.99%のアル」ンカスを用いて、カルシウムの加
熱基1i 1000℃、酸化反応部でのカルシウム蒸気
分圧0.05気圧、酸素’IQ合カスの酸素分圧0.2
気圧、全圧1.0気圧、酸化反応部温度1100°Cの
条件下で、酸化反応部における滞留時間を種々変えてカ
ルシウムの酸化反応を行なった。生成したカルシア(C
ab)微粉末の粒径(BET径)を第1表に示す。なお
、生成カルシア微粉末は、立方体形状の結晶であり、純
度は99.9%であった。さらに捕集部におけるカルシ
ア微粉末の捕集率は90%以」−であった。
また、得られたカルシア微粉末を、金型を用いて先ず1
00 k g / c m 2の圧力で一次成形した後
、次いで1500kg゛/cm2の圧力で静水圧成形し
た。この成形体を真空中(10−’トール)で1400
°C13時間焼成して得られたカルシア焼結体の嵩密度
も第1表に示した。
第1表 実施例 滞留時間 CaO粒径 焼結体の嵩(秒) (
BET径+I””) ′8:′度(g/Cm2)1 0
.2 0.025 3.33 2 0.5 0.013 3.35 3 3・0 0゛冒、9 3・33 [実施例4〜5] 酸化反応部の滞留時間を0.7秒とし、酸化反応部の温
度をi o ’o o 0cおよび1200℃の範囲で
変えたほかは、実施例1〜3と同じ条件でカルシウムを
酸化させた。生成したカルシア微粉末の粒径(BET径
)を第2表に示す。なお、捕集部におけるカルシア微粉
末の捕集率ぼ90%以」二であった。
また、得られたカルシア微粉末を実施例1〜3′と同様
の方法で成形焼成して製造したカルシア焼結体の嵩密度
も第2表に示した。
第2表 実施例 反応部温度 CaO粒径 焼結体の嵩(’C)
 (BET径、gm) 密度(g/cm’)4 100
0 0.012 3.35 5 1200 0.017 3.34 なお、実施例4の方法で調製したカルシア微粉末を用い
て製造した焼結体は、20 ’Cで体積抵抗=fJ 1
0−13Ω・0m以上、曲げ強度1600kg/cm2
、また1、0mmの厚さにおいて全透光率70%を示し
た。
[実施例6〜8] 実施例、1〜3と同様の装置および原料を用い、カルシ
ウム蒸気の醸化反応部滞留時間0.7秒、酸素含有気体
の酸素分圧0.2気圧、全圧1.。
気圧、酸化反応部の温度1300 ℃の条件下とし、カ
ルシウムの蒸気分圧を変えて、カルシウムの酸化反応を
行なった。なおりルシウムの蒸気分圧の調整は、カルシ
ウムの加熱温度を変えることにより行なった。生成した
カルシア微粉末の粒径(BET径)を第3表に示す。な
お、捕集部におけるカルシア微粉末の捕集率は90%以
上であった。
また、得られたカルシア微粉末を実施例1〜3と同様の
方法で成形焼成して製造したカルシア焼結体の嵩密度も
第3表に示した。
第3表 実施例 Ca蒸気 CaO粒径 焼結体の嵩分圧(気圧
) (BET径、gm) 密度(g#−m’)6 0.
15’ 0.033 3’、337 0.05 0.0
20 3y34 s o、o3 ()、015 3.35註:実施例6.
7および8におけるカルシウムの加熱温度は、それぞれ
12oooc、1o・ooocおよび900℃とした。
[実施例9〜I2コ 実施例1〜3と同様の装置および原料を用い、カルシウ
ムの加熱温度1ooo°C1酸化反応部でのカルシウム
蒸気分圧0.05気圧、全圧1.0気圧、カルシウム蒸
気の酸化反応部滞留時間0゜7秒および酸化反応部温度
1100°Cの条件下で、酸素混合カスの酸素分圧を種
々変えてカルシウムの酸化反応を行なった。生成したカ
ルシア微粉末の粒径(BET径)を第4表に示す。なお
、捕集部におけるカルシア微粉末の捕集率は90%以」
二であった。
また 4!7られたカルシア微粉末を実施例1〜3と同
様の方法で成形焼成して製造したカルシア焼結体の嵩密
度も第4表に示した。
以下余白 第4表 実施例 酸素分圧 CaO粒径 焼結体の嵩(気圧) 
(BET径、gm) 密度(g/cm3)9 0.02
 0.030 3.33 10 0.1 0.020 3 34 11 0.5 、(1,0153,34121’、0 
0.014 3.3’4[比較例1] 第1図に示した並流式カルシア微粉末製造装置の酸素含
有気体供給路(1)と捕集部(C)のそれぞれの位置を
相互に入れ換えた構成からなる自流式カルシア粉末製造
装置を利用し、純度 9’9 、9%のカルシウム、純
度99.6%の酸素ガスおよび純度99.99.%のア
ルゴンガスを用いて、カルシウムの、加熱蒸発温度10
00 ”C!、カルシウム蒸気および酸素含有気体の酸
化部滞留ijj間υ、bp、m化茂1心都の晶tx u
 o u o−cノ、+PIでカルシウムの酸化反応を
行なったところ、捕集部において捕集率15%で粕、径
(BET径)0.0708Lmのカルシア粉末が得られ
た。また、捕集部で捕集されなかったカルシア粉末の大
部分は酸化反J心部壁に刺着し、そのへIi均粒径(B
ET径)は0.150pmであった。
捕集部で捕集されたカルシア粉末を実施例1〜3と回し
条件で成形焼成して得られた焼結体は、嵩密度3.24
g/cm2であった。また、その焼結体の20°Cの体
積抵抗率は10−13Ω・cm以」二、曲げ強度は13
50 k g / c m 2テあり、1.0mmの厚
さにおいて全く透光性を示さなかった0
【図面の簡単な説明】
第11図は、本発明の実施に利用することのできる高純
度カルシア微粉末製造装置の例を示している。 A:カルシウムの蒸発部、B二酸化反応部、C0生成し
たカルシア微粉末の捕集部 1:酸素含有気体供給路、2:不活性カス供給路、3:
磁製管、4:磁製管、5:カルシウム、6:電気炉、7
:フィルター、8:カバー、9:真空ポンプ 特許出願人 宇部興産株式会社 代理人 ブを埋土 柳川泰男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(1)カルシウム蒸発部において、カルシラ1、を
    不活+1カス雰囲気下900’C以」二の温度に加熱し
    てカルシウム蒸気を生成させる工程;(2)酸化反応部
    において、上記カルシラムノに気と酸素含有気体とを、
    カルシウム蒸気分圧0.15気圧以干、酸素含有気体の
    酸素分圧がカルシウム蒸気分圧の172以」−1そして
    反応温度か1000〜1600°Cの条件で並流にて互
    いに接触させることによりカルシウムを酸化してカルシ
    アをノ」成させる工程、および、 (3)生成したカルシア微粉末をカルシア微粉末捕集部
    にて捕集する工程、 を含むことを特徴とする易焼結性の高純度カルシア微粉
    末の製造方法。 2゜醇化反応部におけるカルシウム蒸気の滞留11!l
    l1ilか0.2〜3.0沖であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の易焼結性高純度カルシア微粉
    末の製造方法。
JP59012650A 1984-01-26 1984-01-26 高純度カルシア微粉末の製造方法 Pending JPS60161329A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03275506A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Intevep Sa 金属酸化物エーロゾルの生成方法

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