JPWO2006001225A1 - Corundum crystal former - Google Patents

Corundum crystal former Download PDF

Info

Publication number
JPWO2006001225A1
JPWO2006001225A1 JP2006528492A JP2006528492A JPWO2006001225A1 JP WO2006001225 A1 JPWO2006001225 A1 JP WO2006001225A1 JP 2006528492 A JP2006528492 A JP 2006528492A JP 2006528492 A JP2006528492 A JP 2006528492A JP WO2006001225 A1 JPWO2006001225 A1 JP WO2006001225A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corundum crystal
corundum
alumina
flux
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006528492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
手嶋 勝弥
勝弥 手嶋
修治 大石
修治 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Publication of JPWO2006001225A1 publication Critical patent/JPWO2006001225A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5072Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with oxides or hydroxides not covered by C04B41/5025
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0025Compositions or ingredients of the compositions characterised by the crystal structure

Abstract

本発明は、基材上に直接コランダム結晶が成長したコランダム結晶形成体、およびこのコランダム結晶形成体を容易に安価に製造することが可能な製造方法を提供することを主目的とするものである。本発明は、アルミナ基材と、上記アルミナ基材上に形成されたコランダム結晶とを有することを特徴とするコランダム結晶形成体を提供することにより、上記課題を解決する。The main object of the present invention is to provide a corundum crystal formed body in which a corundum crystal is directly grown on a substrate, and a production method capable of easily and inexpensively manufacturing the corundum crystal formed body. . This invention solves the said subject by providing the corundum crystal formation body which has an alumina base material and the corundum crystal formed on the said alumina base material.

Description

本発明は、例えば高硬度用材料、切削材料、レーザー発振材料、物性測定用標準材料、宝飾品および高付加価値日用品等に用いることが可能なコランダム結晶形成体に関するものである。   The present invention relates to a corundum crystal formed body that can be used for, for example, a material for high hardness, a cutting material, a laser oscillation material, a standard material for measuring physical properties, jewelry, and high-value-added daily necessities.

コランダム結晶は、耐薬品性、耐摩耗性および耐候性に優れており、高温環境下においても高い電気絶縁性を示すことから、計器用軸受、マイクロメス、光スイッチ素子またはレーザー発振材料等に用いられている。   Corundum crystals are excellent in chemical resistance, wear resistance, and weather resistance, and show high electrical insulation even in high-temperature environments. Therefore, corundum crystals are used for instrument bearings, micro scalpels, optical switch elements, or laser oscillation materials. It has been.

このようなコランダム結晶の製造方法としては、(1)酸素および水素炎中にコランダム結晶の原料粉末を落下させながら結晶粒を成長させる火炎溶融法(ベルヌーイ法)、(2)コランダム結晶の原料粉末を適当なフラックスに混合して坩堝で溶融し、溶液を徐冷しながら結晶を析出・成長させる、または溶液を坩堝の中で温度勾配を付けながら結晶を析出・成長させる、あるいはフラックスを蒸発させながら結晶を析出・成長させるフラックス法(非特許文献1、非特許文献2参照)、(3)コランダム結晶の原料粉末を坩堝で溶融し、融液から結晶を引き上げるチョクラルスキー法(特許文献1、特許文献2参照)、(4)コランダム結晶の原料粉末を成形した後、水素ガス雰囲気中、高温で長時間加熱して焼結する方法(特許文献3参照)等が挙げられる。   Such corundum crystal production methods include (1) flame melting method (Bernoulli method) in which crystal grains are grown while dropping the raw powder of corundum crystal in oxygen and hydrogen flame, and (2) raw powder of corundum crystal Is mixed with an appropriate flux and melted in a crucible, and crystals are precipitated and grown while the solution is slowly cooled, or crystals are precipitated and grown while applying a temperature gradient in the crucible, or the flux is evaporated. (3) Czochralski method in which a raw material powder of corundum crystal is melted in a crucible and the crystal is pulled up from the melt (Patent Document 1) (See Patent Document 2), (4) A method of sintering a raw material powder of corundum crystals by heating at a high temperature for a long time in a hydrogen gas atmosphere (Patent Document 3) Irradiation), and the like.

しかしながら、これらの方法は、主にコランダム結晶自体を製造すること目的に行われているものであり、基材上に直接コランダム結晶を成長させる試みはほとんど行われていないのが現状である。   However, these methods are performed mainly for the purpose of producing the corundum crystals themselves, and there are few attempts to grow the corundum crystals directly on the substrate.

例えば、上記(3)のチョクラルスキー法では、純度の高い結晶を製造することが可能であるため、得られたコランダム結晶はレーザー発振材料等に好適に用いられている。この方法では、基材上に種結晶を固定し、種結晶を核として基材上にコランダム結晶を成長させることは可能であるが、基材上に直接コランダム結晶を成長させることは困難である。   For example, in the Czochralski method of (3) above, a crystal with high purity can be produced, and thus the obtained corundum crystal is suitably used for a laser oscillation material or the like. In this method, it is possible to fix a seed crystal on a substrate and grow a corundum crystal on the substrate with the seed crystal as a nucleus, but it is difficult to grow a corundum crystal directly on the substrate. .

また、上記(1)の火炎溶融法、および上記(4)の成形後焼結する方法においても、基材上に直接コランダム結晶を成長させることは困難である。   Further, in the flame melting method (1) and the method of sintering after molding (4), it is difficult to grow corundum crystals directly on the substrate.

一方、上記(2)のフラックス法では、坩堝の壁面にコランダム結晶が偶発的に成長する場合が想定されるため、基材上に直接コランダム結晶を成長させることも期待できるが、このような場合、基材の一部にコランダム結晶が成長したとしても、所望の部分にコランダム結晶を形成することは非常に困難である。   On the other hand, in the above flux method (2), it is assumed that the corundum crystal grows accidentally on the wall surface of the crucible, so it can be expected to grow the corundum crystal directly on the base material. Even if the corundum crystal grows on a part of the substrate, it is very difficult to form the corundum crystal in a desired part.

さらに、上述した方法により得られたコランダム結晶を基材上に貼付することも可能であるが、コランダム結晶と基材との密着性が悪く、コランダム結晶の剥離が生じやすいという問題がある。   Furthermore, although the corundum crystal obtained by the above-described method can be stuck on the substrate, there is a problem that the adhesion between the corundum crystal and the substrate is poor and the corundum crystal is easily peeled off.

また、コランダム結晶の中でも、クロムが添加された濃赤色のコランダム結晶は一般にルビーと呼ばれているが、天然ルビーの産出量は比較的少ないことから、特に天然ルビーに近いコランダム結晶を基材上に直接成長させることが可能な方法が求められている。   Among corundum crystals, dark red corundum crystals to which chromium is added are generally called ruby, but since natural ruby is produced in a relatively small amount, corundum crystals close to natural ruby are used on the base material. There is a need for a method that allows direct growth.

特開平7−277893号公報JP-A-7-277893 特開平6−199597号公報JP-A-6-199597 特開平7−187760号公報JP-A-7-187760 Elwell D., Man-made gemstones, Ellis Horwood Ltd., Chichester (1979)Elwell D., Man-made gemstones, Ellis Horwood Ltd., Chichester (1979) Elwell D., Scheel H. J., Crystal growth from high-temperature solutions, Academic Press, London (1975)Elwell D., Scheel H. J., Crystal growth from high-temperature solutions, Academic Press, London (1975)

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基材上に直接コランダム結晶が成長したコランダム結晶形成体、およびこのコランダム結晶形成体を容易に安価に製造することが可能な製造方法を提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and a corundum crystal formed body in which a corundum crystal is directly grown on a substrate, and a manufacturing method capable of easily and inexpensively manufacturing the corundum crystal formed body. The main purpose is to provide

上記目的を達成するために、本発明は、アルミナ基材と、上記アルミナ基材上に形成されたコランダム結晶とを有することを特徴とするコランダム結晶形成体を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a corundum crystal formed body comprising an alumina base material and a corundum crystal formed on the alumina base material.

本発明のコランダム結晶形成体は、アルミナ基材上に直接コランダム結晶が形成されており、アルミナ基材上に直接コランダム結晶を成長させたものであるので、アルミナ基材上にコランダム結晶を貼付したものとは異なりアルミナ基材とコランダム結晶との接着力が強いという利点を有し、種々の用途に用いることが可能である。   In the corundum crystal formed body of the present invention, the corundum crystal is directly formed on the alumina base material, and the corundum crystal is directly grown on the alumina base material. Therefore, the corundum crystal is pasted on the alumina base material. Unlike those, it has the advantage that the adhesive strength between the alumina substrate and the corundum crystal is strong, and can be used for various applications.

上記発明においては、上記コランダム結晶は無色であってもよい。あるいは、上記コランダム結晶中に、着色成分としてクロム、鉄、チタン、ニッケル、バナジウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種の元素が添加されていてもよい。   In the above invention, the corundum crystal may be colorless. Alternatively, at least one element selected from the group consisting of chromium, iron, titanium, nickel, vanadium and cobalt may be added to the corundum crystal as a coloring component.

また本発明は、フラックスの蒸発を駆動力として結晶を析出および成長させるフラックス蒸発法により、フラックスおよびアルミナ基材を加熱してアルミナ基材上にコランダム結晶を形成することを特徴とするコランダム結晶形成体の製造方法を提供する。   Further, the present invention provides a corundum crystal formation characterized in that the flux and the alumina base material are heated to form a corundum crystal on the alumina base material by a flux evaporation method in which the crystal is deposited and grown using the evaporation of the flux as a driving force. A method for manufacturing a body is provided.

本発明においては、アルミナ基材が溶質となるので、アルミナ基材上に直接コランダム結晶を成長させることが可能であり、アルミナ基材とコランダム結晶との接着力が非常に強いコランダム結晶形成体を製造することができる。また、フラックス蒸発法では、コランダム結晶がフラックス中に含まれる元素を不純物として含有する場合があり、天然のコランダム結晶に近いものが得られるため、宝飾品等としての価値が高いコランダム結晶形成体を製造することができる。さらに、フラックス蒸発法にて用いる装置は単純であり、製造工程が簡便であることから、安価に高付加価値のコランダム結晶形成体を提供することができる。   In the present invention, since the alumina base material becomes a solute, it is possible to grow a corundum crystal directly on the alumina base material, and a corundum crystal formed body having a very strong adhesive force between the alumina base material and the corundum crystal. Can be manufactured. Further, in the flux evaporation method, the corundum crystal may contain elements contained in the flux as impurities, and a product close to natural corundum crystal is obtained. Can be manufactured. Furthermore, since the apparatus used in the flux evaporation method is simple and the manufacturing process is simple, a high value-added corundum crystal formed body can be provided at low cost.

上記発明においては、上記フラックスは、モリブデン化合物を含有することが好ましい。また、上記モリブデン化合物は、酸化モリブデン、もしくは加熱により酸化モリブデンを生成する化合物であることが好ましい。モリブデン化合物は、比較的容易に蒸発させることができるので、フラックス蒸発法に用いるフラックスとして好ましいのである。   In the said invention, it is preferable that the said flux contains a molybdenum compound. The molybdenum compound is preferably molybdenum oxide or a compound that generates molybdenum oxide by heating. Since the molybdenum compound can be evaporated relatively easily, it is preferable as a flux used in the flux evaporation method.

また上記発明においては、上記フラックスは、蒸発抑制剤を含有していてもよい。これにより、フラックスの蒸発速度が抑えられ、多核発生および結晶成長速度を抑制できるため、高品質なコランダム結晶を得ることができるからである。   Moreover, in the said invention, the said flux may contain the evaporation inhibitor. This is because the evaporation rate of the flux can be suppressed and the generation of multinuclei and the crystal growth rate can be suppressed, so that a high-quality corundum crystal can be obtained.

さらに上記発明においては、上記蒸発抑制剤は、アルカリ金属化合物であることが好ましい。また、上記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属酸化物、あるいは加熱によりアルカリ金属酸化物を生成する化合物であることが好ましい。これらの化合物を用いることにより、効果的にフラックスの蒸発を抑制することができ、アルミナ基材上に高品質で厚みのあるコランダム結晶を形成することができるからである。   Furthermore, in the said invention, it is preferable that the said evaporation inhibitor is an alkali metal compound. The alkali metal compound is preferably an alkali metal oxide or a compound that generates an alkali metal oxide by heating. This is because by using these compounds, the evaporation of the flux can be effectively suppressed, and a high-quality and thick corundum crystal can be formed on the alumina substrate.

本発明によれば、フラックス蒸発法によりアルミナ基材を溶質として、アルミナ基材上に直接コランダム結晶を成長させることができるため、アルミナ基材とコランダム結晶との接着力が強いという効果を奏する。また、天然のコランダム結晶に近いコランダム結晶が得られるため、宝飾品等としての価値が高いという効果を奏する。   According to the present invention, since the corundum crystal can be directly grown on the alumina base material by using the alumina base material as a solute by the flux evaporation method, there is an effect that the adhesive strength between the alumina base material and the corundum crystal is strong. Moreover, since a corundum crystal close to natural corundum crystals is obtained, the effect of high value as a jewelry or the like is achieved.

本発明のコランダム結晶形成体の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the corundum crystal formation body of this invention. 本発明のコランダム結晶形成体の断面の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the cross section of the corundum crystal formation body of this invention. 本発明のコランダム結晶形成体の断面の他の例を示す写真である。It is a photograph which shows the other example of the cross section of the corundum crystal formation body of this invention. 本発明のコランダム結晶形成体におけるコランダム結晶のX線回折パターンの一例を示す回折図である。It is a diffraction diagram which shows an example of the X-ray-diffraction pattern of the corundum crystal in the corundum crystal formation body of this invention. 本発明のコランダム結晶形成体の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the corundum crystal formation body of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … コランダム結晶形成体
2 … アルミナ基材
3 … コランダム結晶
4 … 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Corundum crystal formation body 2 ... Alumina base material 3 ... Corundum crystal 4 ... Sample

以下、本発明のコランダム結晶形成体およびその製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the corundum crystal formed body of the present invention and the production method thereof will be described in detail.

A.コランダム結晶形成体
まず、本発明のコランダム結晶形成体について説明する。
本発明のコランダム結晶形成体は、アルミナ基材と、上記アルミナ基材上に形成されたコランダム結晶とを有することを特徴とするものである。
A. Corundum crystal formed body First, the corundum crystal formed body of the present invention will be described.
The corundum crystal formed body of the present invention is characterized by having an alumina base material and a corundum crystal formed on the alumina base material.

本発明のコランダム結晶形成体について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のコランダム結晶形成体の一例を示す概略断面図である。図1に示すように、本発明のコランダム結晶形成体1は、アルミナ基材2と、このアルミナ基材2上に形成されたコランダム結晶3とを有するものである。   The corundum crystal formed body of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a corundum crystal formed body of the present invention. As shown in FIG. 1, a corundum crystal formed body 1 of the present invention has an alumina base 2 and a corundum crystal 3 formed on the alumina base 2.

また、本発明のコランダム結晶形成体の断面を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製、S−5000)を用いて撮影した写真の一例を図2および図3に示す。図2および図3からわかるように、本発明のコランダム結晶形成体は、アルミナ基材2とコランダム結晶3との間には何も介在しておらず、アルミナ基材2上に直接コランダム結晶3が成長したものである。したがって本発明のコランダム結晶形成体は、アルミナ基材上にコランダム結晶を貼付したものとは異なりアルミナ基材とコランダム結晶との接着強度が強いという利点を有し、種々の用途に用いることが可能である。
なお、図3は、着色成分としてクロムが添加されているコランダム結晶を有するコランダム結晶形成体の断面の一例を示す写真である。
以下、このようなコランダム結晶形成体の各構成について説明する。
Moreover, an example of the photograph which image | photographed the cross section of the corundum crystal formation body of this invention using the scanning electron microscope (the Hitachi Ltd. make, S-5000) is shown in FIG. 2 and FIG. As can be seen from FIG. 2 and FIG. 3, the corundum crystal formed body of the present invention has nothing between the alumina base material 2 and the corundum crystal 3, and the corundum crystal 3 directly on the alumina base material 2. Has grown. Therefore, the corundum crystal formed body of the present invention has the advantage that the adhesive strength between the alumina base material and the corundum crystal is different from that obtained by pasting the corundum crystal on the alumina base material, and can be used for various applications. It is.
FIG. 3 is a photograph showing an example of a cross section of a corundum crystal formed body having a corundum crystal to which chromium is added as a coloring component.
Hereinafter, each configuration of the corundum crystal formed body will be described.

1.コランダム結晶
まず、本発明におけるコランダム結晶について説明する。本発明におけるコランダム結晶は、後述するアルミナ基材上に形成されるものである。
1. Corundum Crystal First, the corundum crystal in the present invention will be described. The corundum crystal in the present invention is formed on an alumina substrate described later.

ここで、コランダム結晶について説明する。コランダム結晶は三方晶系に属するコランダム構造を有している。このコランダム構造は、ほぼ六方最密充填した格子の六配位(八面体)位置の2/3を陽イオン(Al)が規則的に占有しており、陽イオン(Al)を中心としたAlO八面体が一部で面を共有し、c軸方向に連結した構造をしている。Here, the corundum crystal will be described. Corundum crystals have a corundum structure belonging to the trigonal system. In this corundum structure, cation (Al) regularly occupies 2/3 of the hexacoordinate (octahedron) position of the lattice that is almost hexagonally close packed, and AlO centered on the cation (Al). 6 octahedrons share a part of the surface and are connected in the c-axis direction.

コランダム(Al)はアルミナ多形の中でも最も安定であり、このようなコランダム構造を有するコランダム結晶は、融点が約2050℃であり、高硬度(モース硬度9)を有し、耐薬品性、耐摩耗性および耐候性に優れている。また、高温環境下においても高い電気絶縁性を示す。このような性質を有することから、コランダム結晶は計器用軸受、マイクロメス、光スイッチ素子、レーザー発振材料等に用いられている。また、コランダム(Al)のAlの一部がCr、あるいはTiやFe等に置換されることにより、色相が異なる結晶となり、これらの結晶は一般にルビーやサファイアと呼ばれ、宝飾品として用いられている。Corundum (Al 2 O 3 ) is the most stable among the alumina polymorphs, and the corundum crystal having such a corundum structure has a melting point of about 2050 ° C., a high hardness (Mohs hardness 9), and a chemical resistance Excellent in wear resistance, wear resistance and weather resistance. In addition, it exhibits high electrical insulation even in a high temperature environment. Because of such properties, corundum crystals are used for instrument bearings, micro-knives, optical switch elements, laser oscillation materials, and the like. In addition, by replacing a part of Al in corundum (Al 2 O 3 ) with Cr, Ti, Fe or the like, crystals with different hues are formed, and these crystals are generally called ruby or sapphire and are used as jewelry. It is used.

本発明に用いられるコランダム結晶は、無色であってもよく、あるいは着色成分としてクロム、鉄、チタン、ニッケル、バナジウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種の元素が添加されていてもよい。上記コランダム結晶が着色成分が添加されたものである場合、上記着色成分の元素の組み合わせとしては特に限定されるものではなく、例えばクロムのみ;ニッケルのみ;バナジウムのみ;コバルトのみ;鉄およびチタン;ニッケル、チタンおよび鉄;クロムおよびニッケル;クロム、ニッケルおよび鉄;クロム、チタンおよび鉄等の組み合わせを挙げることができる。   The corundum crystal used in the present invention may be colorless or may contain at least one element selected from the group consisting of chromium, iron, titanium, nickel, vanadium and cobalt as a coloring component. . When the corundum crystal is added with a coloring component, the combination of the elements of the coloring component is not particularly limited. For example, chromium only; nickel only; vanadium only; cobalt only; iron and titanium; , Titanium and iron; chromium and nickel; chromium, nickel and iron; combinations of chromium, titanium and iron, and the like.

ここで、コランダム結晶は、クロム、鉄またはチタン等の着色成分の種類により色相が異なるものとなることが知られている。例えば着色成分が添加されていないものは無色であり、また着色成分としてニッケルを添加したものは黄色、バナジウムを添加したものはアレキサンドライトカラー、コバルトを添加したものは緑色、鉄およびチタンを添加したものは青色、ニッケル、チタンおよび鉄を添加したものは黄緑色、クロムを添加したものは濃赤色、赤色または桃色、クロムおよびニッケル、あるいはクロム、ニッケルおよび鉄を添加したものはオレンジ色、クロム、チタンおよび鉄を添加したものは紫色となる。本発明においては、上述したように元素を組み合わせることにより、上記の色相を有するコランダム結晶を得ることができる。   Here, corundum crystals are known to have different hues depending on the type of coloring component such as chromium, iron or titanium. For example, those with no coloring component added are colorless, those with nickel added as a coloring component are yellow, those with vanadium added are alexandrite colors, those with cobalt added are green, iron and titanium added Is yellow, green with nickel, titanium and iron added, dark red, red or pink with chrome, chromium and nickel, or orange with chromium, nickel and iron, chrome, titanium And the one added with iron turns purple. In the present invention, a corundum crystal having the above hue can be obtained by combining elements as described above.

一般に、クロムが添加されている濃赤色のコランダム結晶はルビーと呼ばれ、このクロム添加の赤色系のコランダム結晶以外のコランダム結晶はサファイアと呼ばれている。天然ルビーは希少価値の高いものであり、本発明においてはコランダム結晶にクロムが添加されていることにより、天然のコランダム結晶に近い赤色系のコランダム結晶を有するコランダム結晶形成体を得ることができるので、高付加価値のコランダム結晶形成体とすることができる。   In general, a dark red corundum crystal to which chromium is added is called ruby, and corundum crystals other than the red-added corundum crystal to which chromium is added are called sapphire. Natural ruby has a high rare value, and in the present invention, by adding chromium to the corundum crystal, a corundum crystal formed body having a red corundum crystal close to the natural corundum crystal can be obtained. , A high value-added corundum crystal formed body can be obtained.

なお、上記の元素が添加されていることは、EPMA(電子線マイクロアナライザー)、XPS(X線光電子分光分析)、またはEDX(エネルギー分散型X線分析)により確認することができる。   The addition of the above elements can be confirmed by EPMA (electron beam microanalyzer), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), or EDX (energy dispersive X-ray analysis).

また、上記コランダム結晶中の上記元素の含有量としては、元素の種類によって異なるが、コランダム結晶が着色されるだけの量が含有されていれば特に限定されるものではなく、極微量であってもよい。   Further, the content of the element in the corundum crystal varies depending on the type of element, but is not particularly limited as long as the corundum crystal is colored in an amount sufficient to be colored. Also good.

上記コランダム結晶の組成は、化学量論的なものに限らず、化学量論的な組成からずれているものであってもよい。本発明のコランダム結晶形成体は、後述するようにフラックス蒸発法により作製されることが好ましく、フラックス蒸発法により作製した場合、コランダム結晶にフラックス中に含まれる元素が不純物として含有される場合があるからである。なお、コランダム結晶中の不純物の含有量は、通常1mol%以下と極微量である。   The composition of the corundum crystal is not limited to the stoichiometric one, but may be deviated from the stoichiometric composition. As will be described later, the corundum crystal formed body of the present invention is preferably produced by a flux evaporation method. When produced by the flux evaporation method, an element contained in the flux may be contained as an impurity in the corundum crystal. Because. The content of impurities in the corundum crystal is usually a very small amount of 1 mol% or less.

ここで、コランダム結晶はX線回折装置を用いて同定することができる。この際、三方晶系、a=4.759Å、c=12.993Åとし、JCPDS No.46−1212と比較する。本発明における着色成分としてクロムが添加されているコランダム結晶のX線回折パターンの一例を図4(a)に示す。この図4(a)は、コランダム結晶を同定するために粉砕して測定したX線回折パターンである。また、図4(b)はJCPDS No.46−1212のX線回折パターンであり、図4(a),(b)のX線回折パターンは、CuKα線を用いて測定した。   Here, the corundum crystal can be identified using an X-ray diffractometer. At this time, a trigonal system, a = 4.759%, c = 12.993%, and JCPDS No. Compare with 46-1212. An example of an X-ray diffraction pattern of a corundum crystal to which chromium is added as a coloring component in the present invention is shown in FIG. FIG. 4A is an X-ray diffraction pattern measured by crushing to identify a corundum crystal. FIG. 4B shows JCPDS No. It is an X-ray diffraction pattern of 46-1212, and the X-ray diffraction patterns of FIGS. 4A and 4B were measured using CuKα rays.

本発明においては、コランダム結晶形成体はフラックス蒸発法により作製されることが好ましい。後述するアルミナ基材を溶質としてコランダム結晶を形成することができ、アルミナ基材上に直接コランダム結晶を形成することができるからである。また、フラックス蒸発法により得られるコランダム結晶は、フラックス中に含まれる元素を不純物として含有する場合があることから、天然のコランダム結晶と同様に不純物を含む結晶とすることができ、宝飾品等としての価値が高いという利点を有するからである。さらに、フラックス蒸発法において用いる装置は高温炉があればよく単純であり、容易にコランダム結晶が得られるからである。   In the present invention, the corundum crystal formed body is preferably prepared by a flux evaporation method. This is because a corundum crystal can be formed using an alumina base material described later as a solute, and a corundum crystal can be formed directly on the alumina base material. Moreover, since the corundum crystal obtained by the flux evaporation method may contain an element contained in the flux as an impurity, it can be a crystal containing an impurity in the same manner as a natural corundum crystal, and as a jewelry etc. This is because it has the advantage of high value. Furthermore, the apparatus used in the flux evaporation method is simple as long as it has a high-temperature furnace, and corundum crystals can be easily obtained.

なお、フラックス蒸発法等のコランダム結晶の形成方法に関しては、後述する「B.コランダム結晶形成体の製造方法」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。   Note that a corundum crystal forming method such as a flux evaporation method is described in the section of “B. Manufacturing method of corundum crystal formed body”, which will be described later, and thus the description thereof is omitted here.

また本発明において、コランダム結晶は、故意に不純物を含有しているものであってもよい。上述したように、不純物を含有することにより、天然に近いものとすることができ、宝飾品等としての価値が高いという利点を有するからである。   In the present invention, the corundum crystal may intentionally contain impurities. As mentioned above, it is because it has the advantage that it can be made close to nature by containing impurities, and has high value as a jewelery or the like.

上記コランダム結晶は、後述するアルミナ基材上の全面に形成されていてもよく、一部に形成されていてもよい。このようなコランダム結晶の形成位置は、本発明のコランダム結晶形成体の用途等に応じて適宜選択される。   The corundum crystal may be formed on the entire surface of an alumina substrate described later, or may be formed in part. The formation position of such a corundum crystal is appropriately selected according to the use of the corundum crystal formed body of the present invention.

2.アルミナ基材
次に、本発明に用いられるアルミナ基材について説明する。本発明においては、アルミナ基材を単独で用いてもよく、またアルミナ基材と基体とを積層して用いてもよい。
2. Next, the alumina substrate used in the present invention will be described. In the present invention, the alumina base material may be used alone, or the alumina base material and the base material may be laminated and used.

このようなアルミナ基材としては、アルミナを主成分とするものであれば特に限定されるものではないが、アルミナ基材中のアルミナに対する不純物の含有量が5%以下であることが好ましく、さらには1%以下であることが好ましい。アルミナに対する不純物の含有量が多すぎると、コランダム結晶を形成する際に不純物が溶出する可能性が高くなり、この不純物の溶出によりコランダム結晶の結晶化が阻害されるおそれがあるからである。このような不純物としては一般的なものが挙げられ、例えばSiO、NaO、Fe、CaO、MgO、KOなどがある。Such an alumina base material is not particularly limited as long as it has alumina as a main component, but it is preferable that the content of impurities with respect to alumina in the alumina base material is 5% or less. Is preferably 1% or less. This is because if the content of impurities relative to alumina is too large, there is a high possibility that impurities will be eluted when forming corundum crystals, and crystallization of corundum crystals may be hindered by the elution of these impurities. Examples of such impurities include general ones such as SiO 2 , Na 2 O, Fe 2 O 3 , CaO, MgO, and K 2 O.

本発明において、アルミナ基材と基体とが積層されている場合、用いられる基体としては、アルミナ基材が形成可能であり、コランダム結晶の形成に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されないが、後述する「B.コランダム結晶形成体の製造方法」の加熱・蒸発工程の項に記載する最高保持温度に耐えうるものであることが好ましい。このような基体としては、例えば白金、サファイア、アルミナ−シリカ、炭化ケイ素、アルミナ等が挙げられる。このアルミナの基体は、上記アルミナ基材のように不純物の含有量が少なく純度が高いことは要求されないので、低純度のものであってもよい。   In the present invention, when the alumina substrate and the substrate are laminated, the substrate used is not particularly limited as long as the alumina substrate can be formed and does not adversely affect the formation of the corundum crystal, It is preferable to be able to withstand the maximum holding temperature described in the section of the heating and evaporation step of “B. Method for producing corundum crystal formed body” described later. Examples of such a substrate include platinum, sapphire, alumina-silica, silicon carbide, and alumina. Since the alumina substrate is not required to have a low impurity content and high purity like the above-mentioned alumina substrate, it may be of low purity.

上記の場合、アルミナ基材は、基体の全面に形成されていてもよく、部分的に形成されていてもよいが、部分的に形成されている場合は基体として白金を用いることが好ましい。白金以外の基体上にアルミナの基材が部分的に形成されている場合は、コランダム結晶を形成する際に、基体の一部が溶出してコランダム結晶の形成に悪影響を及ぼす可能性があるからである。なお、白金はアルミナとの反応性が低く、コランダム結晶の形成に影響を及ぼすことはないと考えられる。   In the above case, the alumina base material may be formed on the entire surface of the substrate, or may be partially formed. However, when it is partially formed, it is preferable to use platinum as the substrate. When a substrate of alumina is partially formed on a substrate other than platinum, when forming a corundum crystal, a part of the substrate may elute and adversely affect the formation of the corundum crystal. It is. Note that platinum has low reactivity with alumina and is considered not to affect the formation of corundum crystals.

また、白金の基体上にアルミナ基材が部分的に形成されている場合は、アルミナ基材上にはコランダム結晶が形成され、アルミナ基材が形成されていない白金の基体上にはコランダム結晶が形成されていないことが好ましい。これにより、所望とする部分のみにコランダム結晶が形成したコランダム結晶形成体とすることができるからである。さらに、白金の基体上にアルミナ基材をパターン状に形成することにより、パターン状に形成されたコランダム結晶を有するコランダム結晶形成体を得ることもできるからである。   Further, when the alumina base material is partially formed on the platinum base material, a corundum crystal is formed on the alumina base material, and the corundum crystal is formed on the platinum base material on which the alumina base material is not formed. It is preferably not formed. This is because a corundum crystal formed body in which a corundum crystal is formed only in a desired portion can be obtained. Further, it is also possible to obtain a corundum crystal formed body having corundum crystals formed in a pattern by forming an alumina base material in a pattern on a platinum substrate.

また、上記の他に、アルミナ基材上に白金の層がパターン状に形成されている場合や、上記基体上にアルミナ基材と白金の層とがパターン状に形成されている場合も、パターン状のコランダム結晶を有するコランダム結晶形成体を得ることができる。   In addition to the above, when the platinum layer is formed in a pattern on the alumina base, or when the alumina base and the platinum layer are formed in a pattern on the base, the pattern A corundum crystal formed body having a shaped corundum crystal can be obtained.

上記アルミナ基材を基体上に形成する方法としては、例えばスパッタリング法、電子ビーム(EB)法などの物理的気相法、あるいは電気分解法、圧縮成型法等が挙げられる。   Examples of the method for forming the alumina substrate on the substrate include a physical vapor phase method such as a sputtering method and an electron beam (EB) method, an electrolysis method, and a compression molding method.

また、上記白金の層の形成方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の一般的な物理的気相法が挙げられる。   Examples of the method for forming the platinum layer include general physical gas phase methods such as sputtering, ion plating, and vacuum deposition.

本発明においては、後述するフラックス蒸発法によりコランダム結晶を形成する際にアルミナ基材がコランダム結晶の原料となり、アルミナ基材からアルミナが溶出することでコランダム結晶が形成される。したがって、上記アルミナ基材の厚みおよび大きさとしては、フラックス蒸発法を用いてコランダム結晶を形成する際にアルミナ基材からアルミナが溶出した後もアルミナ基材の形状等を維持することができる厚みおよび大きさであれば特に限定されるものではなく、本発明のコランダム結晶形成体の用途等に応じて適宜選択すればよい。   In the present invention, when a corundum crystal is formed by a flux evaporation method described later, the alumina base material becomes a raw material for the corundum crystal, and the corundum crystal is formed by elution of alumina from the alumina base material. Therefore, the thickness and the size of the alumina base material are such thicknesses that can maintain the shape of the alumina base material even after the alumina is eluted from the alumina base material when the corundum crystal is formed using the flux evaporation method. And if it is a magnitude | size, it will not specifically limit, What is necessary is just to select suitably according to the use etc. of the corundum crystal formation body of this invention.

本発明に用いられるアルミナ基材の形状としては特に限定されるものではなく、コランダム結晶形成体の用途等によって適宜選択される。例えば、坩堝等の容器、板状、棒状、ワイヤー状、リング状、立方体、凹凸形状、球状、三次元形状、錐状(円錐、角錐など)、柱状(円柱、角柱など)等が挙げられる。また、例えば指輪の爪の間やメッシュ籠内部などの中空状であってもよい。   The shape of the alumina substrate used in the present invention is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the use of the corundum crystal formed body. For example, a container such as a crucible, a plate shape, a rod shape, a wire shape, a ring shape, a cube shape, an uneven shape, a spherical shape, a three-dimensional shape, a cone shape (cone, a pyramid, etc.), a column shape (a cylinder, a prismatic shape, etc.) can be mentioned. Moreover, it may be hollow, for example, between the nails of the ring or inside the mesh bag.

B.コランダム結晶形成体の製造方法
次に、本発明のコランダム結晶形成体の製造方法について説明する。
本発明のコランダム結晶形成体の製造方法は、フラックスの蒸発を駆動力として結晶を析出および成長させるフラックス蒸発法により、フラックスおよびアルミナ基材を加熱してアルミナ基材上にコランダム結晶を形成することを特徴とするものである。
B. Next, a method for producing a corundum crystal formed body of the present invention will be described.
The method for producing a corundum crystal formed body according to the present invention includes forming a corundum crystal on an alumina substrate by heating the flux and the alumina substrate by a flux evaporation method in which the crystal is deposited and grown by using evaporation of the flux as a driving force. It is characterized by.

フラックス法とは、溶液法の一種であり、融剤法とも呼ばれるものである。フラックス法により結晶を成長させる際には、フラックスとなる適当な塩または酸化物と、溶質となる原料とを混合し、加熱溶融した後、溶液を徐冷あるいはフラックスを蒸発させながら過飽和状態をつくり、結晶を成長させる。この過飽和状態の形成方法の違いにより、フラックス蒸発法、フラックス徐冷法およびフラックス温度勾配法に大別される。   The flux method is a kind of solution method and is also called a flux method. When growing a crystal by the flux method, an appropriate salt or oxide that becomes a flux and a raw material that becomes a solute are mixed, heated and melted, and then the solution is gradually cooled or a supersaturated state is created while the flux is evaporated. , Grow crystals. Depending on the difference in the method of forming this supersaturated state, it is roughly classified into a flux evaporation method, a flux slow cooling method, and a flux temperature gradient method.

本発明は、上記の中でもフラックス蒸発法を用いるものである。フラックス蒸発法とは、フラックスの蒸発を駆動力とした核形成および結晶成長を促す方法であり、例えば図5(a)に示すように、フラックスを含有する試料4が充填されたアルミナ基材2である坩堝を高温炉12中に設置し、加熱して試料4中のフラックスを蒸発させて、アルミナ基材2である坩堝の内壁にコランダム結晶3を析出および成長させることにより(図5(b))、コランダム結晶形成体1が得られる(図5(c))。   The present invention uses the flux evaporation method among the above. The flux evaporation method is a method for promoting nucleation and crystal growth using evaporation of flux as a driving force. For example, as shown in FIG. 5A, an alumina substrate 2 filled with a sample 4 containing flux. Is placed in the high-temperature furnace 12 and heated to evaporate the flux in the sample 4 to precipitate and grow the corundum crystal 3 on the inner wall of the crucible which is the alumina substrate 2 (FIG. 5B). )), A corundum crystal formed body 1 is obtained (FIG. 5C).

ここで、アルミナ基材上にコランダム結晶が形成される機構は以下のように考えられる。すなわち、アルミナ基材が溶質となり、フラックスおよびアルミナ基材の加熱によりアルミナ基材の表面からアルミナが徐々に溶出し、このアルミナ基材のアルミナが溶出した部分と蒸発するフラックスとの界面で過飽和状態がつくられるため、アルミナ基材表面にコランダム結晶が析出して成長すると想定される。   Here, the mechanism by which corundum crystals are formed on the alumina substrate is considered as follows. That is, the alumina base material becomes a solute, and the alumina is gradually eluted from the surface of the alumina base material by heating the flux and the alumina base material, and is supersaturated at the interface between the alumina-eluting portion of the alumina base material and the evaporated flux. Therefore, it is assumed that corundum crystals precipitate and grow on the surface of the alumina base material.

このように、アルミナ基材のアルミナが溶出した部分と蒸発するフラックスとの界面となる部分にはコランダム結晶が析出および成長すると考えられるため、例えば図5(a)に示すようにアルミナ基材2である坩堝にフラックスを含有する試料4を充填した場合は、図5(b)に示すようにコランダム結晶形成時にアルミナ基材2のアルミナが溶出した部分と試料4中の蒸発するフラックスとの界面Aとなる部分にコランダム結晶3が形成するので、図5(c)に示すようなコランダム結晶形成体1が得られると考えられる。   In this way, it is considered that corundum crystals precipitate and grow at a portion that becomes an interface between the alumina-eluting portion and the evaporated flux of the alumina base material. Therefore, for example, as shown in FIG. When the sample 4 containing the flux is filled in the crucible as shown in FIG. 5B, the interface between the portion of the alumina substrate 2 from which the alumina is eluted during the formation of the corundum crystal and the evaporated flux in the sample 4 is formed. Since the corundum crystal 3 is formed in the portion A, it is considered that the corundum crystal formed body 1 as shown in FIG. 5C is obtained.

このように本発明においては、アルミナ基材を溶質として用いることにより、アルミナ基材上に直接コランダム結晶を成長させることが可能である。また、従来のフラックス法にて用いられるアルミナの粉体が溶融するのに比べて、アルミナ基材からアルミナが溶出する速度は遅いので、多核発生および結晶成長速度を抑制することができ、高品質なコランダム結晶を得ることができる。さらに、上述したようにコランダム結晶をアルミナ基材を溶質として析出および成長させるので、アルミナ基材とコランダム結晶との接着力が非常に強いコランダム結晶形成体が得られるという利点を有する。   Thus, in the present invention, it is possible to grow corundum crystals directly on an alumina substrate by using the alumina substrate as a solute. Compared with the melting of the alumina powder used in the conventional flux method, the rate of elution of alumina from the alumina base material is slow, so it is possible to suppress the generation of polynuclears and the crystal growth rate, resulting in high quality. Corundum crystals can be obtained. Furthermore, since the corundum crystal is precipitated and grown with the alumina base material as a solute as described above, there is an advantage that a corundum crystal formed body having a very strong adhesive force between the alumina base material and the corundum crystal can be obtained.

ここで、アルミナ基材からのアルミナの溶出量が多いとアルミナ基材の形状等が変化することが懸念されるが、例えばアルミナ基材として用いることができるアルミナからなる坩堝等はアルミナの粉体を圧縮成形したものであり、ある程度の耐熱性を有しているので容易に多量のアルミナが溶出することはない。したがって本発明においては、アルミナ基材からのアルミナの溶出量が、アルミナ基材の形状等を変化させる程の量となることはなく、アルミナ基材の形状等を維持しつつ、アルミナ基材上にコランダム結晶を形成することができる。   Here, there is a concern that the shape of the alumina base material changes if the amount of alumina eluted from the alumina base material is large. For example, a crucible made of alumina that can be used as an alumina base material is an alumina powder. Since it has a certain degree of heat resistance, a large amount of alumina is not easily eluted. Therefore, in the present invention, the amount of alumina eluted from the alumina base material is not so large as to change the shape or the like of the alumina base material, while maintaining the shape or the like of the alumina base material. Corundum crystals can be formed.

また、アルミナ基材からのアルミナの溶出量が少なくてもコランダム結晶は形成されるため、アルミナの溶出量は少なくてもよいのである。   Further, since the corundum crystals are formed even if the amount of alumina eluted from the alumina base material is small, the amount of alumina eluted may be small.

さらに本発明においては、フラックス蒸発法を用いることから、コランダム結晶がフラックス中に含まれる元素を不純物として含有する場合があり、天然のコランダム結晶に近いものが得られるため、宝飾品等としての価値が高いコランダム結晶形成体を製造することができる。   Furthermore, in the present invention, since the flux evaporation method is used, the corundum crystal may contain an element contained in the flux as an impurity, and a product close to natural corundum crystal can be obtained. Can be produced.

また、フラックス蒸発法に用いる装置としては図5(a)に示すように高温炉12があればよく単純であり、上述したようにフラックスを蒸発させて結晶を析出および成長させるとコランダム結晶が得られることから製造工程が簡便であり、安価に高付加価値のコランダム結形成体を製造することができる。   Further, as shown in FIG. 5 (a), the apparatus used for the flux evaporation method is simple as long as it has a high-temperature furnace 12, and when the flux is evaporated and crystals are precipitated and grown as described above, a corundum crystal is obtained. Therefore, the production process is simple, and a high value-added corundum bonded body can be produced at low cost.

本発明のコランダム結晶形成体の製造方法は、フラックスを含有する試料を調製する試料調製工程と、上記試料およびアルミナ基材を加熱し、さらに高温保持してフラックスを蒸発させ、アルミナ基材上にコランダム結晶を析出および成長させる加熱・蒸発工程と、上記加熱・蒸発工程にて加熱した試料等を冷却する冷却工程と、上記加熱・蒸発工程および冷却工程後に残存した試料を適当な媒体に溶解させてコランダム結晶形成体を分離する分離工程とを有するものである。
以下、このようなコランダム結晶形成体の製造方法の各工程について説明する。
The method for producing a corundum crystal formed body according to the present invention comprises a sample preparation step for preparing a sample containing a flux, heating the sample and the alumina substrate, and further evaporating the flux by maintaining the temperature at a high temperature. A heating / evaporation process for precipitating and growing corundum crystals, a cooling process for cooling the sample heated in the heating / evaporation process, and a sample remaining after the heating / evaporation process and the cooling process are dissolved in an appropriate medium. And a separation step of separating the corundum crystal formed body.
Hereinafter, each process of the manufacturing method of such a corundum crystal formed body will be described.

1.試料調製工程
本発明のコランダム結晶形成体の製造方法においては、まずフラックスを含有する試料を調製する試料調製工程が行われる。
1. Sample Preparation Step In the method for producing a corundum crystal formed body of the present invention, a sample preparation step for preparing a sample containing a flux is first performed.

本発明に用いられる試料は、フラックスを含有するものであれば特に限定されないが、着色用添加物を含有していてもよい。試料がフラックスを含有する場合は、無色のコランダム結晶を形成することができ、フラックスおよび着色用添加物を含有する場合は、着色されたコランダム結晶を形成することができる。例えば、着色用添加物としてクロム化合物を用い、試料がフラックスおよびクロム化合物を含有する場合は、赤色系のコランダム結晶を形成することができる。
以下、フラックスおよび着色用添加物について説明する。
Although the sample used for this invention will not be specifically limited if it contains a flux, You may contain the additive for coloring. When the sample contains flux, colorless corundum crystals can be formed, and when the sample contains flux and coloring additives, colored corundum crystals can be formed. For example, when a chromium compound is used as an additive for coloring and the sample contains a flux and a chromium compound, a red corundum crystal can be formed.
Hereinafter, the flux and coloring additives will be described.

(1)フラックス
本発明に用いられるフラックスは、後述する加熱・蒸発工程にて蒸発するものであり、かつ後述する分離工程にて適当な媒体に溶解するものであれば特に限定されないが、モリブデン化合物を含有することが好ましい。モリブデン化合物は、比較的容易に蒸発させることができるので、フラックス蒸発法に用いるフラックスとして好適であるからである。
(1) Flux The flux used in the present invention is not particularly limited as long as it is evaporated in the heating / evaporation step described below and can be dissolved in an appropriate medium in the separation step described later. It is preferable to contain. This is because the molybdenum compound can be evaporated relatively easily and is suitable as a flux used in the flux evaporation method.

このようなモリブデン化合物としては、酸化モリブデン、あるいは後述する加熱・蒸発工程にて加熱することにより酸化モリブデンを生成する化合物を用いることができる。また、加熱により酸化モリブデンを生成する化合物としては、例えば炭酸モリブデン、硫酸モリブデン、硝酸モリブデン、モリブデン水酸化物、およびこれらの水和物等が挙げられる。本発明においては、上記の中でも、酸化モリブデンを用いることが好ましい。   As such a molybdenum compound, molybdenum oxide or a compound that generates molybdenum oxide by heating in a heating / evaporation process described later can be used. Examples of the compound that generates molybdenum oxide by heating include molybdenum carbonate, molybdenum sulfate, molybdenum nitrate, molybdenum hydroxide, and hydrates thereof. In the present invention, among these, molybdenum oxide is preferably used.

また、本発明においては、上記フラックスが蒸発抑制剤を含有していてもよい。これにより、フラックスの蒸発速度が抑えられ、多核発生および結晶成長速度を抑制することができるため、高品質なコランダム結晶を得ることが可能となるからである。さらに、上述したようにコランダム結晶は、アルミナ基材からアルミナが溶出した部分と蒸発するフラックスとの界面で過飽和状態がつくられることにより析出および成長するので、フラックスの蒸発速度が速すぎると、アルミナ基材のある部分ではコランダム結晶が析出しても成長する前にフラックスに接しない状態となり、それ以上コランダム結晶が成長しなくなる可能性がある。これに対して、フラックスの蒸発速度を抑えることにより、アルミナ基材のアルミナが溶出した部分がフラックスに接している時間を長くすることができるので、アルミナ基材上に比較的厚みのあるコランダム結晶を形成することができる。   In the present invention, the flux may contain an evaporation inhibitor. This is because the evaporation rate of the flux can be suppressed and the generation of multinuclei and the crystal growth rate can be suppressed, so that a high-quality corundum crystal can be obtained. Furthermore, as described above, the corundum crystal precipitates and grows by creating a supersaturated state at the interface between the part where the alumina is eluted from the alumina base and the flux that evaporates. Even if the corundum crystal is deposited in a certain part of the base material, it does not come into contact with the flux before it grows, and the corundum crystal may not grow any more. On the other hand, by suppressing the evaporation rate of the flux, it is possible to lengthen the time during which the alumina-eluting portion of the alumina base material is in contact with the flux. Can be formed.

一方、フラックスが上記蒸発抑制剤を含有しない場合は、フラックスの蒸発速度が蒸発抑制剤を含有する場合と比較して速く、また核形成の速度が速くなるので、アルミナ基材上に比較的薄いコランダム結晶を形成することができる。   On the other hand, when the flux does not contain the above-described evaporation inhibitor, the flux evaporation rate is faster than when the evaporation inhibitor is contained, and the nucleation rate is faster, so that it is relatively thin on the alumina substrate. Corundum crystals can be formed.

上記蒸発抑制剤としては、フラックスの蒸発を抑制することができるものであり、かつ後述する分離工程において適当な媒体に溶解するものであれば特に限定されないが、本発明においてはアルカリ金属化合物を用いることが好ましい。アルカリ金属化合物を用いることにより、効果的にフラックスの蒸発を抑制することができるので、高品質で厚みのあるコランダム結晶をアルミナ基材上に形成することができるからである。   The evaporation inhibitor is not particularly limited as long as it can suppress the evaporation of the flux and can be dissolved in an appropriate medium in the separation step described later. In the present invention, an alkali metal compound is used. It is preferable. This is because by using an alkali metal compound, evaporation of the flux can be effectively suppressed, so that a high-quality and thick corundum crystal can be formed on the alumina substrate.

このようなアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属酸化物、あるいは後述する加熱・蒸発工程にて加熱することによりアルカリ金属酸化物を生成する化合物を用いることができる。上記の加熱によりアルカリ金属酸化物を生成する化合物としては、例えば炭酸アルカリ金属、硫酸アルカリ金属、硝酸アルカリ金属、アルカリ金属水酸化物、およびこれらの水和物等が挙げられる。本発明においては、上記の中でもLiO、NaOおよびKOからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属酸化物を生成するものであることが好ましい。具体的には、LiCO、NaCO、KCO等が挙げられる。As such an alkali metal compound, an alkali metal oxide or a compound that generates an alkali metal oxide by heating in a heating / evaporation process described later can be used. As a compound which produces | generates an alkali metal oxide by said heating, an alkali metal carbonate, an alkali metal sulfate, an alkali metal nitrate, an alkali metal hydroxide, these hydrates, etc. are mentioned, for example. In the present invention, among the above, it is preferable to produce at least one alkali metal oxide selected from the group consisting of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O. Specifically, Li 2 CO 3, Na 2 CO 3, K 2 CO 3 and the like.

また、上記アルカリ金属化合物の含有量としては、アルカリ金属化合物のアルカリ金属原子のモル数が、試料の全モル数に対して40mol%以下、中でも30mol%以下、特に20mol%以下の範囲となるように含有されることが好ましい。本発明においては、フラックスの蒸発を駆動力として核形成および結晶成長が促されるため、アルカリ金属化合物の含有量が多すぎると、結晶化が妨げられる可能性があるからである。   In addition, the content of the alkali metal compound is such that the number of moles of alkali metal atoms of the alkali metal compound is 40 mol% or less, particularly 30 mol% or less, and particularly 20 mol% or less, based on the total number of moles of the sample. It is preferable to contain. In the present invention, nucleation and crystal growth are promoted by the evaporation of flux as a driving force, so that if the content of the alkali metal compound is too large, crystallization may be hindered.

(2)着色用添加物
次に、本発明に用いられる着色用添加物について説明する。本発明に用いられる着色用添加物としては、上述した「A.コランダム結晶形成体」の項に記載したように、コランダム結晶に添加される着色成分により異なるものであり、適宜選択して用いられる。例えば、無色のコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物は不要である。また例えば、着色成分として鉄およびチタンが添加されているコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物としては鉄化合物およびチタン化合物が用いられる。さらに例えば、着色成分としてクロムが添加されているコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物としてはクロム化合物が用いられ、また着色成分としてクロムおよびニッケルが添加されているコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物としてはクロム化合物およびニッケル化合物が用いられる。
以下、鉄およびチタン添加のコランダム結晶、およびクロム添加のコランダム結晶を例として挙げる。
(2) Coloring additive Next, the coloring additive used in the present invention will be described. The coloring additive used in the present invention varies depending on the coloring component added to the corundum crystal as described in the above-mentioned section “A. Corundum crystal forming body”, and is appropriately selected and used. . For example, when a colorless corundum crystal is formed, a coloring additive is not necessary. For example, when forming a corundum crystal to which iron and titanium are added as coloring components, iron compounds and titanium compounds are used as coloring additives. Further, for example, when forming a corundum crystal to which chromium is added as a coloring component, a chromium compound is used as an additive for coloring, and when forming a corundum crystal to which chromium and nickel are added as coloring components, As the coloring additive, a chromium compound and a nickel compound are used.
Hereinafter, iron and titanium-added corundum crystals and chromium-added corundum crystals will be exemplified.

(鉄およびチタン添加のコランダム結晶)
本発明において、着色成分として鉄およびチタンが添加されているコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物としては鉄化合物およびチタン化合物が用いられる。
(Iron and titanium added corundum crystal)
In the present invention, when forming a corundum crystal to which iron and titanium are added as coloring components, an iron compound and a titanium compound are used as coloring additives.

鉄化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱により鉄イオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱により鉄イオンを生成する化合物としては、例えば酸化鉄、水酸化鉄、硫酸鉄、炭酸鉄、硝酸鉄、塩化鉄、クエン酸鉄、リン酸鉄、フッ化鉄、ヨウ化鉄、シュウ酸鉄、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、本発明においては酸化鉄を用いることが好ましい。この場合、上記酸化鉄における鉄の価数は、2価であっても3価であってもよく、また2価および3価の鉄が混在していてもよい。   The iron compound is not particularly limited as long as it is melted in the heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates iron ions by heating. Examples of the compound that generates iron ions by heating are iron oxide, iron hydroxide, iron sulfate, iron carbonate, iron nitrate, iron chloride, iron citrate, iron phosphate, iron fluoride, iron iodide, Examples thereof include iron acids and hydrates thereof. Of these, iron oxide is preferably used in the present invention. In this case, the valence of iron in the iron oxide may be divalent or trivalent, and divalent and trivalent iron may be mixed.

また、チタン化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱によりチタンイオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱によりチタンイオンを生成する化合物としては、例えば酸化チタン、窒化チタン、チタンテトライソプロポキシド、シュウ酸チタン、硫化チタン、臭化チタン、塩化チタン、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、本発明においては酸化チタンを用いることが好ましい。この場合、上記酸化チタンにおけるチタンの価数としては2価、3価および4価が挙げられる。チタンの価数は、単一であってもよく、混在していてもよい。   The titanium compound is not particularly limited as long as it melts in a heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates titanium ions by heating. Examples of the compound that generates titanium ions by heating include titanium oxide, titanium nitride, titanium tetraisopropoxide, titanium oxalate, titanium sulfide, titanium bromide, titanium chloride, and hydrates thereof. . Of these, titanium oxide is preferably used in the present invention. In this case, the valence of titanium in the titanium oxide includes divalent, trivalent and tetravalent. The valence of titanium may be single or mixed.

上記鉄化合物およびチタン化合物の添加量としては、コランダム結晶が着色されるだけの量が添加されていれば特に限定されるものではない。   The addition amount of the iron compound and the titanium compound is not particularly limited as long as an amount sufficient to color the corundum crystals is added.

また、鉄化合物とチタン化合物との混合比としては、鉄およびチタンの価数によっても異なるが、通常は鉄元素とチタン元素との重量比がFe:Ti=1:0.05〜20となるように混合する。中でも1:0.07〜15、特に1:0.1〜10となるように混合することが好ましい。上記の混合比を上記範囲とすることにより、鮮やかな青色に着色されたコランダム結晶を得ることができるからである。   In addition, the mixing ratio of the iron compound and the titanium compound varies depending on the valences of iron and titanium, but usually the weight ratio of the iron element and the titanium element is Fe: Ti = 1: 0.05-20. Mix like so. Among them, it is preferable to mix so as to be 1: 0.07 to 15, particularly 1: 0.1 to 10. This is because a corundum crystal colored bright blue can be obtained by setting the mixing ratio in the above range.

(クロム添加のコランダム結晶)
本発明において、着色成分としてクロムが添加されているコランダム結晶を形成する場合、着色用添加物としてはクロム化合物が用いられる。
(Chromium-added corundum crystal)
In the present invention, when forming a corundum crystal to which chromium is added as a coloring component, a chromium compound is used as the coloring additive.

クロム化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱によりクロムイオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱によりクロムイオンを生成する化合物としては、例えば酸化クロム、水酸化クロム、硫酸クロム、炭酸クロム、硝酸クロム、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、本発明においては酸化クロムを用いることが好ましい。   The chromium compound is not particularly limited as long as it can be melted in the heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates chromium ions by heating. As a compound which produces | generates chromium ion by said heating, chromium oxide, chromium hydroxide, chromium sulfate, chromium carbonate, chromium nitrate, these hydrates, etc. are mentioned, for example. Among them, it is preferable to use chromium oxide in the present invention.

上記クロム化合物の添加量としては、コランダム結晶が着色されるだけの量が添加されていれば特に限定されるものではない。   The addition amount of the chromium compound is not particularly limited as long as an amount sufficient to color the corundum crystals is added.

(その他のコランダム結晶)
本発明において、着色成分としてニッケル、バナジウムまたはコバルトが添加されているコランダム結晶を形成する場合は、着色用添加物としてニッケル化合物、バナジウム化合物またはコバルト化合物を用いればよい。
(Other corundum crystals)
In the present invention, when a corundum crystal to which nickel, vanadium or cobalt is added as a coloring component is formed, a nickel compound, vanadium compound or cobalt compound may be used as a coloring additive.

ニッケル化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱によりニッケルイオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱によりニッケルイオンを生成する化合物としては、例えば酢酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、水酸化ニッケル、ヨウ化ニッケル、硝酸ニッケル、酸化ニッケル、スルファミン酸ニッケル、硫酸ニッケル、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、酸化ニッケルを用いることが好ましい。この場合、上記酸化ニッケルにおけるニッケルの価数としては、2価であっても3価であってもよく、また2価および3価のニッケルが混在していてもよい。   The nickel compound is not particularly limited as long as it is melted in the heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates nickel ions by heating. Examples of the compound that generates nickel ions by heating include nickel acetate, nickel carbonate, nickel chloride, nickel hydroxide, nickel iodide, nickel nitrate, nickel oxide, nickel sulfamate, nickel sulfate, and hydrates thereof. Etc. Among these, it is preferable to use nickel oxide. In this case, the valence of nickel in the nickel oxide may be bivalent or trivalent, and bivalent and trivalent nickel may be mixed.

また、バナジウム化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱によりバナジウムイオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱によりバナジウムイオンを生成する化合物としては、例えば炭化バナジウム、塩化バナジウム、酸化バナジウム、酸化硫酸バナジウム、酸化シュウ酸バナジウム、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、酸化バナジウムを用いることが好ましい。この場合、上記酸化バナジウムにおけるバナジウムの価数としては3価、4価および5価が挙げられる。バナジウムの価数は、単一であってもよく、混在していてもよい。   The vanadium compound is not particularly limited as long as it melts in a heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates vanadium ions by heating. Examples of the compound that generates vanadium ions by heating include vanadium carbide, vanadium chloride, vanadium oxide, vanadium oxide sulfate, vanadium oxide oxalate, and hydrates thereof. Among these, it is preferable to use vanadium oxide. In this case, the valence of vanadium in the vanadium oxide includes trivalent, tetravalent, and pentavalent. The valence of vanadium may be single or mixed.

さらに、コバルト化合物としては、後述する加熱・蒸発工程にて溶融するものであれば特に限定されないが、加熱によりコバルトイオンを生成する化合物であることが好ましい。上記の加熱によりコバルトイオンを生成する化合物としては、例えば臭化コバルト、塩化コバルト、クエン酸コバルト、フッ化コバルト、グルコン酸コバルト、水酸化コバルト、ヨウ化コバルト、硝酸コバルト、シュウ酸コバルト、酸化コバルト、リン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、硫酸コバルト、硫化コバルト、およびこれらの水和物等が挙げられる。中でも、本発明においては、クエン酸コバルト、フッ化コバルト、グルコン酸コバルト、水酸化コバルト、ヨウ化コバルト、シュウ酸コバルト、酸化コバルト、リン酸コバルト、ステアリン酸コバルトを用いることが好ましい。特に、酸化コバルト、水酸化コバルト、ステアリン酸コバルト、リン酸コバルトを用いることが好ましい。この場合、上記コバルト化合物におけるコバルトの価数としては、2価であっても3価であってもよく、また2価および3価のコバルトが混在していてもよい。   Further, the cobalt compound is not particularly limited as long as it is melted in a heating / evaporation process described later, but is preferably a compound that generates cobalt ions by heating. Examples of the compound that generates cobalt ions by heating include cobalt bromide, cobalt chloride, cobalt citrate, cobalt fluoride, cobalt gluconate, cobalt hydroxide, cobalt iodide, cobalt nitrate, cobalt oxalate, and cobalt oxide. , Cobalt phosphate, cobalt stearate, cobalt sulfate, cobalt sulfide, and hydrates thereof. Among these, in the present invention, it is preferable to use cobalt citrate, cobalt fluoride, cobalt gluconate, cobalt hydroxide, cobalt iodide, cobalt oxalate, cobalt oxide, cobalt phosphate, and cobalt stearate. In particular, it is preferable to use cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt stearate, and cobalt phosphate. In this case, the valence of cobalt in the cobalt compound may be bivalent or trivalent, and bivalent and trivalent cobalt may be mixed.

上述したニッケル化合物、バナジウム化合物、またはコバルト化合物の添加量としては、コランダム結晶が着色されるだけの量が添加されていれば特に限定されない。   The amount of the nickel compound, vanadium compound, or cobalt compound added is not particularly limited as long as an amount sufficient to color the corundum crystal is added.

また本発明において、着色成分としてクロムと、鉄、チタン、ニッケル、バナジウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種の元素とが添加されているコランダム結晶を形成する場合は、上述したクロム化合物の他に、鉄化合物、チタン化合物、ニッケル化合物、バナジウム化合物、またはコバルト化合物を用いればよい。   In the present invention, when forming a corundum crystal to which chromium and at least one element selected from the group consisting of iron, titanium, nickel, vanadium and cobalt are added as a coloring component, the above-mentioned chromium compound In addition, an iron compound, a titanium compound, a nickel compound, a vanadium compound, or a cobalt compound may be used.

この際、上述した鉄化合物、チタン化合物、ニッケル化合物、バナジウム化合物またはコバルト化合物の添加量としては、コランダム結晶が着色されるだけの量が添加されていれば特に限定されるものではない。   At this time, the addition amount of the iron compound, titanium compound, nickel compound, vanadium compound or cobalt compound described above is not particularly limited as long as an amount sufficient to color the corundum crystal is added.

本発明においては、上述した鉄化合物、チタン化合物、クロム化合物、ニッケル化合物、バナジウム化合物またはコバルト化合物を種々に組み合わせて用いることができ、これらの化合物の混合比としてはコランダム結晶形成体の用途に応じて適宜選択される。   In the present invention, the above-mentioned iron compound, titanium compound, chromium compound, nickel compound, vanadium compound or cobalt compound can be used in various combinations, and the mixing ratio of these compounds depends on the application of the corundum crystal formed body. Are appropriately selected.

(3)その他
本工程において試料を調製する際には通常、フラックスおよび着色用添加物を攪拌する。この攪拌方法としては、均一に攪拌することができる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば乳鉢でフラックスおよび着色用添加物を十分に攪拌する方法が挙げられる。
(3) Others When preparing a sample in this step, the flux and coloring additives are usually stirred. The stirring method is not particularly limited as long as it can uniformly stir, and for example, a method of sufficiently stirring the flux and coloring additive in a mortar can be mentioned.

本発明においては、上記試料に不純物を含有させてもよい。これにより、天然に近い結晶を得ることができ、宝飾品等としての価値が高いコランダム結晶を形成することができるからである。   In the present invention, the sample may contain impurities. This is because crystals close to nature can be obtained, and corundum crystals having high value as jewelry can be formed.

また、上記試料にアルミニウム化合物を含有させてもよい。本発明においては上述したようにアルミナ基材が溶質となり、その表面からアルミナが溶出することによりコランダム結晶が形成されるものであるが、この溶質としてアルミニウム化合物をさらに含有させることもできるのである。この場合、アルミニウム化合物の含有量は、アルミナ基材上へのコランダム結晶の析出および成長を妨げないように、アルミナ基材からのアルミナの溶出とアルミニウム化合物の溶融とのバランスを考慮して適宜調製される。例えばアルミニウム化合物の含有量が多すぎると、アルミニウム化合物が核となって結晶が成長する可能性があり、アルミナ基材上にコランダム結晶を形成することが困難となる場合があるからである。   The sample may contain an aluminum compound. In the present invention, as described above, the alumina base material becomes a solute, and alumina is eluted from the surface to form a corundum crystal. However, an aluminum compound can be further contained as this solute. In this case, the content of the aluminum compound is appropriately adjusted in consideration of the balance between elution of alumina from the alumina base material and melting of the aluminum compound so as not to prevent the precipitation and growth of corundum crystals on the alumina base material. Is done. For example, if the content of the aluminum compound is too large, crystals may grow with the aluminum compound serving as a nucleus, and it may be difficult to form a corundum crystal on the alumina substrate.

このようなアルミニウム化合物としては、アルミナ(酸化アルミニウム)、あるいは後述する加熱・蒸発工程にて加熱することによりアルミナを生成する化合物を用いることができる。上記の加熱によりアルミナを生成する化合物としては、例えば水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、およびこれらの水和物等が挙げられる。本発明においては、これらの中でもアルミナを用いることが好ましい。   As such an aluminum compound, alumina (aluminum oxide) or a compound that generates alumina by heating in a heating / evaporation process described later can be used. As a compound which produces | generates an alumina by said heating, aluminum hydroxide, aluminum sulfate, aluminum carbonate, aluminum nitrate, and these hydrates etc. are mentioned, for example. Of these, alumina is preferably used in the present invention.

2.加熱・蒸発工程
次に、本発明における加熱・蒸発工程について説明する。本発明における加熱・蒸発工程は、上記試料およびアルミナ基材を加熱し、さらに高温保持してフラックスを蒸発させ、アルミナ基材上にコランダム結晶を析出および成長させる工程である。
2. Next, the heating / evaporation process in the present invention will be described. The heating / evaporation step in the present invention is a step in which the sample and the alumina base material are heated, further maintained at a high temperature to evaporate the flux, and corundum crystals are deposited and grown on the alumina base material.

本工程において、例えばアルミナ基材としてアルミナからなる坩堝を用いた場合は、図5(a)に示すようにフラックスを含有する試料4が充填されたアルミナ基材2である坩堝に蓋13をかぶせ、高温炉12内に設置する。次に、最高保持温度まで昇温し、その温度にて所定時間保持することにより、試料4中のフラックスが蒸発し、アルミナ基材2である坩堝からアルミナが溶出し、このフラックスの蒸発を駆動力としてコランダム結晶3の析出および成長が促される(図5(b))。これにより、アルミナ基材2上にコランダム結晶3が形成されたコランダム結晶形成体1が製造される(図5(c))。   In this step, for example, when a crucible made of alumina is used as the alumina base material, the lid 13 is covered with the crucible which is the alumina base material 2 filled with the sample 4 containing the flux as shown in FIG. And installed in the high temperature furnace 12. Next, when the temperature is raised to the maximum holding temperature and held at that temperature for a predetermined time, the flux in the sample 4 evaporates, and the alumina is eluted from the crucible which is the alumina base material 2 to drive the evaporation of this flux. As a force, the precipitation and growth of the corundum crystal 3 is promoted (FIG. 5B). Thereby, the corundum crystal formed body 1 in which the corundum crystal 3 is formed on the alumina base material 2 is manufactured (FIG. 5C).

本工程における最高保持温度としては、フラックスが蒸発し、着色用添加物が溶融し、かつアルミナ基材からアルミナが溶出する温度であれば特に限定されないが、具体的には950℃〜1300℃、中でも975℃〜1250℃、特に1000℃〜1200℃の範囲内であることが好ましい。   The maximum holding temperature in this step is not particularly limited as long as it is a temperature at which the flux evaporates, the coloring additive melts, and the alumina is eluted from the alumina base material, specifically, 950 ° C. to 1300 ° C., Among them, it is preferable that the temperature is in the range of 975 ° C to 1250 ° C, particularly 1000 ° C to 1200 ° C.

また、上記最高保持温度に設定する際の昇温速度としては、フラックスおよび着色用添加物等を含有する試料、ならびにアルミナ基材を均一に加熱することができる速度であれば特に限定されるものではない。さらに、上記最高保持温度にて保持する時間としては、コランダム結晶を十分に成長させることができる時間であれば特に限定されない。   Further, the rate of temperature rise at the time of setting the maximum holding temperature is not particularly limited as long as it is a rate that can uniformly heat the sample containing the flux and the coloring additive and the alumina base material. is not. Furthermore, the time for holding at the maximum holding temperature is not particularly limited as long as the corundum crystal can be sufficiently grown.

なお、アルミナ基材については、上述した「A.コランダム結晶形成体」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The alumina base material is the same as that described in the above-mentioned section “A. Corundum crystal formed body”, and the description thereof is omitted here.

本発明においては、アルミナ基材が試料を充填する坩堝等の容器であり、アルミナ基材である容器内に試料を配置してもよく、またアルミナ基材および試料を容器内に配置してもよい。アルミナ基材および試料を容器内に配置する場合、用いられる容器としては、上記最高保持温度に耐えうるものであり、かつ上記試料と反応性が低いものであれば特に限定されないが、通常は白金からなる容器を用いることとする。   In the present invention, the alumina base material is a container such as a crucible in which the sample is filled, and the sample may be placed in a container that is the alumina base material, or the alumina base material and the sample may be placed in the container. Good. When the alumina base material and the sample are placed in a container, the container used is not particularly limited as long as it can withstand the above-mentioned maximum holding temperature and has low reactivity with the sample. A container made of

また、アルミナ基材である容器内に試料を配置する場合、またアルミナ基材および試料を容器内に配置する場合のいずれにおいても、アルミナ基材および試料は互いに接するように配置される。   Further, in both cases where the sample is placed in a container that is an alumina base material, and where the alumina base material and the sample are placed in the container, the alumina base material and the sample are placed in contact with each other.

本発明においては上述したように、アルミナ基材が溶質となり、加熱によりアルミナ基材の表面からアルミナが徐々に溶出し、このアルミナ基材のアルミナが溶出した部分と蒸発するフラックスとの界面で過飽和状態がつくられるため、アルミナ基材表面にコランダム結晶が析出して成長すると考えられる。このことから、例えば図5(a)に示すようなアルミナ基材2である坩堝とフラックスを含有する試料4とを加熱した場合は、フラックスが上から蒸発するので、図5(b)に示すようにアルミナ基材2である坩堝の内壁の上側から徐々にコランダム結晶3が形成するものと想定される。   In the present invention, as described above, the alumina base material becomes a solute, and alumina is gradually eluted from the surface of the alumina base material by heating, and is supersaturated at the interface between the part of the alumina base material from which alumina is eluted and the flux that evaporates. Since the state is created, it is considered that corundum crystals precipitate on the surface of the alumina base material and grow. From this, for example, when the crucible which is the alumina base material 2 as shown in FIG. 5A and the sample 4 containing the flux are heated, the flux evaporates from above, and as shown in FIG. 5B. Thus, it is assumed that the corundum crystal 3 is gradually formed from the upper side of the inner wall of the crucible which is the alumina base material 2.

また、アルミナ基材のアルミナが溶出した部分と蒸発するフラックスとの界面となった部分のみにコランダム結晶が析出および成長することが想定されるので、コランダム結晶を形成したい部分はフラックスが完全に蒸発していることが求められる。例えば図3(a)に示すようなアルミナ基材2である坩堝の内壁と底面とにコランダム結晶を形成したい場合には、坩堝の底面にフラックスが残らないようにフラックスを完全に蒸発させるのがよい。   In addition, it is assumed that corundum crystals precipitate and grow only on the part of the alumina base material where the alumina is eluted and the flux that evaporates, so the flux is completely evaporated at the part where the corundum crystals are to be formed. It is required to do. For example, when it is desired to form a corundum crystal on the inner wall and the bottom surface of the crucible which is the alumina substrate 2 as shown in FIG. 3A, the flux is completely evaporated so that the flux does not remain on the bottom surface of the crucible. Good.

3.冷却工程
次に、本発明における冷却工程について説明する。本発明における冷却工程は、上記加熱・蒸発工程にて加熱した試料等を冷却する工程である。
3. Next, the cooling process in the present invention will be described. The cooling step in the present invention is a step of cooling the sample heated in the heating / evaporating step.

本工程においては、例えば図5(a)に示すような高温炉12からフラックスを含有する試料4が充填されたアルミナ基材2である坩堝を取り出し、室温となるまで冷却する。この冷却方法としては、室温になるまで冷却することができる方法であればよく、坩堝を放冷する方法等が挙げられる。   In this step, for example, the crucible which is the alumina base material 2 filled with the sample 4 containing the flux is taken out from the high temperature furnace 12 as shown in FIG. 5A and cooled to room temperature. As this cooling method, any method can be used as long as it can be cooled to room temperature, and examples include a method of cooling the crucible.

4.分離工程
次に、本発明における分離工程について説明する。本発明における分離工程は、上記加熱・蒸発工程および冷却工程後に残存した試料を適当な媒体に溶解させてコランダム結晶形成体を分離する工程である。
4). Next, the separation process in the present invention will be described. The separation step in the present invention is a step of separating the corundum crystal formed body by dissolving the sample remaining after the heating / evaporation step and the cooling step in an appropriate medium.

本発明においては、上記加熱・蒸発工程にてフラックスが完全に蒸発しなかったり、蒸発抑制剤が溶け残ったりするなど、上記冷却工程後にはフラックス等の試料が残存する。本工程では、これらの残存した試料を適当な媒体に溶解させることにより、コランダム結晶形成体のみを容易に分離することができる。   In the present invention, a sample such as a flux remains after the cooling step such that the flux does not completely evaporate in the heating / evaporation step or the evaporation inhibitor remains undissolved. In this step, it is possible to easily separate only the corundum crystal formed body by dissolving these remaining samples in an appropriate medium.

上記の残存した試料を溶解させるために用いる媒体としては、コランダム結晶に影響を及ぼさず、コランダム結晶およびアルミナ基材以外の残存した試料を溶解させることができるものであれば特に限定されないが、例えば冷水、温水、熱水等を挙げることができる。   The medium used for dissolving the remaining sample is not particularly limited as long as it does not affect the corundum crystal and can dissolve the remaining sample other than the corundum crystal and the alumina substrate. Cold water, warm water, hot water, etc. can be mentioned.

なお、本発明のコランダム結晶形成体の製造方法により形成されるコランダム結晶に関しては、上述した「A.コランダム結晶形成体」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The corundum crystal formed by the method for producing a corundum crystal formed body of the present invention is the same as that described in the above-mentioned section “A. Corundum crystal formed body”, and thus the description thereof is omitted here. .

5.その他
本発明において、上述した「A.コランダム結晶形成体」の項に記載したような、白金の基体上にアルミナ基材が部分的に形成されている場合、アルミナ基材が形成されていない白金の基体上にもコランダム結晶が形成されることがある。このような場合であって、白金の基体上にコランダム結晶が形成されていないコランダム結晶形成体を作製する場合には、硫酸水素カリウム等の酸融剤を用いて酸融解処理を行うことにより、白金の基体上に形成されたコランダム結晶を剥がすことができる。酸融解処理によってアルミナ基材上に形成されたコランダム結晶が剥がれることはない。これにより、所望とする部分のみにコランダム結晶が形成したコランダム結晶形成体を得ることができる。
5. Others In the present invention, when an alumina substrate is partially formed on a platinum substrate as described in the above-mentioned section “A. Corundum crystal formed body”, platinum on which an alumina substrate is not formed Corundum crystals may also be formed on the substrate. In such a case, when producing a corundum crystal formed body in which a corundum crystal is not formed on a platinum substrate, by performing an acid melting treatment using an acid flux such as potassium hydrogen sulfate, Corundum crystals formed on the platinum substrate can be peeled off. Corundum crystals formed on the alumina substrate by the acid melting treatment are not peeled off. Thereby, a corundum crystal formed body in which a corundum crystal is formed only in a desired portion can be obtained.

また、アルミナ基材上に白金の層がパターン状に形成されている場合や、基体上にアルミナ基材と白金の層がパターン状に形成されている場合においても、上記酸融解処理により白金の層上に形成されたコランダム結晶を剥がすことができる。   In addition, even when the platinum layer is formed in a pattern on the alumina base material, or when the alumina base material and the platinum layer are formed in a pattern shape on the base material, the above-described acid melting treatment can be used to form platinum. Corundum crystals formed on the layer can be peeled off.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するもの、またはそれらの均等物は、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and has the same operational effects or their equivalents. Is included in the technical scope of the present invention.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
[実施例1]
酸化鉄(0.004g)、酸化チタン(0.004g)、酸化モリブデン(28.5g)および炭酸リチウム(0.5g)を秤量し、乳鉢に入れた。この混合試料を乳鉢中で、約20分間乾式混合した。その後、上記混合試料をアルミナるつぼ(純度99.6%)に充填し、ふたをして、電気炉中に設置した。電気炉を毎時45℃の速度で1100℃まで加熱し、その温度で5時間保持した。保持後、電気炉からアルミナるつぼを取り出し、室温まで放冷した。得られたコランダム結晶形成体の断面の写真を図2に示す。図2に示すように、アルミナるつぼ2の内壁には、厚み約150μmのコランダム結晶3が形成された。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Example 1]
Iron oxide (0.004 g), titanium oxide (0.004 g), molybdenum oxide (28.5 g) and lithium carbonate (0.5 g) were weighed and placed in a mortar. This mixed sample was dry mixed in a mortar for about 20 minutes. Thereafter, the mixed sample was filled in an alumina crucible (purity 99.6%), capped, and placed in an electric furnace. The electric furnace was heated to 1100 ° C. at a rate of 45 ° C. per hour and held at that temperature for 5 hours. After the holding, the alumina crucible was taken out from the electric furnace and allowed to cool to room temperature. A photograph of the cross section of the obtained corundum crystal formed body is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a corundum crystal 3 having a thickness of about 150 μm was formed on the inner wall of the alumina crucible 2.

[実施例2]
酸化クロム(0.008g)、酸化モリブデン(28.5g)および炭酸リチウム(0.5g)を秤量し、乳鉢に入れた。この混合試料を乳鉢中で、約20分間乾式混合した。その後、上記混合試料をアルミナるつぼ(純度99.6%)に充填し、ふたをして、電気炉中に設置した。電気炉を毎時45℃の速度で1100℃まで加熱し、その温度で5時間保持した。保持後、電気炉からアルミナるつぼを取り出し、室温まで放冷した。得られたコランダム結晶形成体の断面の写真を図2に示す。図3に示すように、アルミナるつぼ2の内壁には、厚み約150μmの赤色コランダム結晶3が形成された。
[Example 2]
Chromium oxide (0.008 g), molybdenum oxide (28.5 g) and lithium carbonate (0.5 g) were weighed and placed in a mortar. This mixed sample was dry mixed in a mortar for about 20 minutes. Thereafter, the mixed sample was filled in an alumina crucible (purity 99.6%), capped, and placed in an electric furnace. The electric furnace was heated to 1100 ° C. at a rate of 45 ° C. per hour and held at that temperature for 5 hours. After the holding, the alumina crucible was taken out from the electric furnace and allowed to cool to room temperature. A photograph of the cross section of the obtained corundum crystal formed body is shown in FIG. As shown in FIG. 3, a red corundum crystal 3 having a thickness of about 150 μm was formed on the inner wall of the alumina crucible 2.

Claims (9)

アルミナ基材と、前記アルミナ基材上に形成されたコランダム結晶とを有することを特徴とするコランダム結晶形成体。   A corundum crystal formed body comprising an alumina base material and a corundum crystal formed on the alumina base material. 前記コランダム結晶は無色であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のコランダム結晶形成体。   The corundum crystal formed body according to claim 1, wherein the corundum crystal is colorless. 前記コランダム結晶中に、着色成分としてクロム、鉄、チタン、ニッケル、バナジウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種の元素が添加されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のコランダム結晶形成体。   2. The corundum crystal according to claim 1, wherein at least one element selected from the group consisting of chromium, iron, titanium, nickel, vanadium and cobalt is added as a coloring component. Corundum crystal formed body. フラックスの蒸発を駆動力として結晶を析出および成長させるフラックス蒸発法により、フラックスおよびアルミナ基材を加熱してアルミナ基材上にコランダム結晶を形成することを特徴とするコランダム結晶形成体の製造方法。   A method for producing a corundum crystal formed body, wherein a corundum crystal is formed on an alumina substrate by heating the flux and the alumina substrate by a flux evaporation method in which the evaporation of the flux is used as a driving force to precipitate and grow crystals. 前記フラックスは、モリブデン化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第4項に記載のコランダム結晶形成体の製造方法。   The said flux contains a molybdenum compound, The manufacturing method of the corundum crystal formation body of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 前記モリブデン化合物は、酸化モリブデン、もしくは加熱により酸化モリブデンを生成する化合物であることを特徴とする請求の範囲第5項に記載のコランダム結晶形成体の製造方法。   6. The method for producing a corundum crystal formed body according to claim 5, wherein the molybdenum compound is molybdenum oxide or a compound that generates molybdenum oxide by heating. 前記フラックスは、蒸発抑制剤を含有することを特徴とする請求の範囲第5項または請求の範囲第6項に記載のコランダム結晶形成体の製造方法。   The said flux contains an evaporation inhibitor, The manufacturing method of the corundum crystal formation body of Claim 5 or Claim 6 characterized by the above-mentioned. 前記蒸発抑制剤は、アルカリ金属化合物であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のコランダム結晶形成体の製造方法。   The method for producing a corundum crystal formed body according to claim 7, wherein the evaporation inhibitor is an alkali metal compound. 前記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属酸化物、あるいは加熱によりアルカリ金属酸化物を生成する化合物であることを特徴とする請求の範囲第8項に記載のコランダム結晶形成体の製造方法。
The method for producing a corundum crystal formed body according to claim 8, wherein the alkali metal compound is an alkali metal oxide or a compound that generates an alkali metal oxide by heating.
JP2006528492A 2004-06-28 2005-06-17 Corundum crystal former Pending JPWO2006001225A1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004189665 2004-06-28
JP2004189671 2004-06-28
JP2004189671 2004-06-28
JP2004189665 2004-06-28
PCT/JP2005/011115 WO2006001225A1 (en) 2004-06-28 2005-06-17 Corundum crystal formed body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2006001225A1 true JPWO2006001225A1 (en) 2008-04-17

Family

ID=35781713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006528492A Pending JPWO2006001225A1 (en) 2004-06-28 2005-06-17 Corundum crystal former

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2006001225A1 (en)
WO (1) WO2006001225A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9377912B2 (en) * 2012-12-11 2016-06-28 Gtat Corporation Mobile electronic device comprising a modified sapphire
KR102232285B1 (en) 2014-07-22 2021-03-24 가부시키가이샤 플로스피아 Crystalline semiconductor film, plate-like body and semiconductor device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4843000A (en) * 1971-10-08 1973-06-21
JP4502475B2 (en) * 2000-08-04 2010-07-14 株式会社神戸製鋼所 Hard coating, wear-resistant member and method for producing the same
JP2004083407A (en) * 2002-08-24 2004-03-18 Carl Zeiss Stiftung Method and device for growing corundum single crystal

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006001225A1 (en) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110277680A1 (en) Artificial corundum crystal
KR102028362B1 (en) Method for producing garnet type oxide solid electrolyte
Matsubara et al. Growth mechanism of Bi2Sr2CaCu2Ox superconducting whiskers
CN108947253B (en) Containing Y4.67(SiO4)3Yttrium aluminosilicate glass ceramic with O apatite crystal phase and preparation method thereof
US7585365B2 (en) Corundum crystal formed body
JP4816086B2 (en) Method for producing artificial corundum crystal
JPWO2006001225A1 (en) Corundum crystal former
US4057458A (en) Method of making nickel zinc ferrite by liquid-phase epitaxial growth
JP4668177B2 (en) Method for producing corundum crystals
CN100567593C (en) Artificial corundum crystal
US4792377A (en) Flux growth of sodium beta" alumina
JP3987925B2 (en) Method for producing multi-element transition metal complex oxide single crystal
Teshima et al. Unique coating of ruby crystals on an aluminum oxide wall by flux evaporation
Polyakova et al. Crystallization of glasses in the SrO-B 2 O 3 system
JP3188541B2 (en) Method for producing single crystal thin film by liquid phase epitaxy
Oishi et al. Growth of emerald crystals by evaporation of a K 2 O–MoO 3 flux
Thieme et al. Comparative study of the crystallization behavior within the Na 2 O–Y 2 O 3–ZrO 2–SiO 2 system during heating and cooling
KR100509345B1 (en) A process for producing single crystals of blue colored cubic zirconia
KR100509346B1 (en) A process for producing single crystals of green colored cubic zirconia
Rajasekaran et al. Growth and morphological aspects of Pb [(Sc1/2 Nb1/2) 0.58 Ti0. 42] O3 single crystals by slow-cooling technique
JPS63274695A (en) Production of cupric acid-lanthanum single crystal
JP2714403B2 (en) Method for producing single crystals of gallotitanogallate
JPH0723280B2 (en) Single crystal growth method
JPS58120597A (en) Chrysoberyl single crystal showing luster effect and its production
JP2000264623A (en) Doped type mica and production of doped type mica covered with metal oxide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110419

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110615

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120228