KR100785058B1 - Fabrication method of uniform alumina powder with low-agglomeration using microwave synthesis - Google Patents

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Abstract

A method for producing alumina powder is provided to obtain multi-phase alumina powder or alpha-alumina composite powder having a fine particle size and causing little agglomeration, to improve the time- and cost-efficiency, and to obtain a material useful as a catalytic material, biochemical material, sensor or laser material. A method for producing alumina powder with low agglomeration comprises a step of treating ammonium aluminum carbonate in a microwave furnace by way of thermal decomposition and phase transition to provide alumina or alumina composite powder. The ammonium aluminum carbonate is prepared by mixing an aqueous solution containing an aluminum salt with an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate. The treatment in a microwave furnace is carried out under an atmosphere of air, nitrogen, argon, hydrogen or a combination thereof at 300-1200 deg.C for at least 5 minutes.

Description

마이크로파 합성을 이용한 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법{FABRICATION METHOD OF UNIFORM ALUMINA POWDER WITH LOW-AGGLOMERATION USING MICROWAVE SYNTHESIS}FABRICATION METHOD OF UNIFORM ALUMINA POWDER WITH LOW-AGGLOMERATION USING MICROWAVE SYNTHESIS

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말의 제조과정을 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing a manufacturing process of an alumina powder or an alumina composite powder according to an embodiment of the present invention,

도 2는 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 대기중 분위기로 온도에 따라 합성한 알루미나 복합 분말의 X선 회절 패턴,2 is an X-ray diffraction pattern of alumina composite powder synthesized according to the temperature of ammonium aluminum carbonate in a microwave synthesis furnace in the atmosphere of air,

도 3은 암모늄 알루미늄 탄산염을 전기로에서 대기중 분위기로 온도에 따라 합성한 알루미나 복합 분말의 X선 회절 패턴,3 is an X-ray diffraction pattern of the alumina composite powder synthesized according to the temperature of the ammonium aluminum carbonate in an electric furnace in the atmosphere,

도 4는 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 분위기를 달리한 경우 단일상의 알파 알루미나가 합성되는 온도에서의 알루미나 복합 분말의 결정상 크기를 비교한 것이다.4 is a comparison of the crystal phase size of the alumina composite powder at a temperature at which the alumina aluminum carbonate is synthesized in a microwave synthesis furnace at different temperatures.

본 발명은 알루미나 분말의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파 합성을 이용하여 균일하고도 응집이 거의 없는 알루미나 분말 또는 알루미 나 복합 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an alumina powder, and more particularly, to a method for producing an alumina powder or alumina composite powder with uniform and almost no aggregation using microwave synthesis.

일반적으로 알루미나는 높은 융점과 내마모성, 절연성, 내산화성 등이 뛰어난 물리화학적인 특성을 가지고 있어, 각종 첨단 기술에 사용되는 기능성 촉매, 고온 구조용, 고강도 투광성 세라믹 소재 및 생체재료로 각광을 받고 있다. 첨단 산업분야에 이용되는 이들 세라믹스 소재는 99.99% 이상의 순도를 갖고 화학적인 균질성과 균일한 미세구조를 가진 미립자로 제조되어야 한다. In general, alumina has physicochemical properties such as high melting point, abrasion resistance, insulation, oxidation resistance, etc., and thus has been spotlighted as a functional catalyst, high temperature structure, high strength light-transmitting ceramic material and biomaterial used in various advanced technologies. These ceramic materials used in high-tech industries should be made of fine particles with a purity of 99.99% or more, with chemical homogeneity and uniform microstructure.

이와 같은 특성을 갖게 하는 방법으로 알루미나 분말을 제조하는 종래의 세라믹 합성 방법으로는 기계적인 분쇄 방법인 볼 밀링법이 있다. 그러나, 볼 밀링법에 의해서는 불순물이 혼입되기 쉬워 불순물의 함량이 높은 알루미나로 합성되고 알루미나 분말의 입경이 균일하지 못하여 입경 분포가 넓은 단점이 있다. A conventional ceramic synthesis method for producing alumina powder by such a method is to have a ball milling method which is a mechanical grinding method. However, the ball milling method has a disadvantage in that impurities are easily mixed and are synthesized with alumina having a high content of impurities, and the particle size of the alumina powder is not uniform, so that the particle size distribution is wide.

다른 방법으로, 알루미나 분말을 제조하는 졸-겔(sol-gel) 법은 대량 생산이 가능하지만 고온으로 전기로에서 장시간 결정화 과정이 필요하기 때문에 입자들의 응집이 발생하는 문제점에 있다. Alternatively, the sol-gel method for producing alumina powder is a mass production is possible, but there is a problem in that the aggregation of particles occurs because the crystallization process is required for a long time in an electric furnace at a high temperature.

또 다른 방법으로, 최근에 금속 알콕사이드법, 혹은 가수분해 제어법이라고 일컬어지는 방법으로 구형의 알루미나 분말을 제조하는 방법이 발표되었는데, 알루미늄 알콕사이드의 가수분해 속도를 적절히 제어할 수 없기 때문에 균일한 입경 분포를 가진 구상의 알루미나 미립자를 얻기가 어려웠다. As another method, a method for producing spherical alumina powder has been recently published by a metal alkoxide method or a hydrolysis control method. Since the hydrolysis rate of aluminum alkoxide cannot be properly controlled, a uniform particle size distribution can be obtained. It was difficult to obtain spherical alumina microparticles with an excitation.

상술한 종래 합성 방법들은 모두 전기로에서 합성이 이루어졌기에 장시간 동안 결정화가 이루어지고 입자 간의 응집이 발생하여 입경이 100nm 이하의 고순도의 알루미나 분말을 합성하는데 어려움이 있었다. Since all of the above-described conventional synthesis methods are synthesized in an electric furnace, crystallization is performed for a long time and aggregation between particles occurs, which makes it difficult to synthesize high purity alumina powder having a particle size of 100 nm or less.

특히, 고온상인 알파 알루미나는 적어도 1200℃ 이상에서 수 시간 동안 유지하여야 합성이 되기 때문에 현재까지도 고분산성의 나노 알루미나를 대량으로 제조하는 데 어려움을 겪고 있는 실정이다. In particular, since high temperature alpha alumina is synthesized after maintaining for at least 1200 ° C. for several hours, it is still difficult to manufacture a large amount of highly dispersible nano alumina.

이에 따라, 고온에서 장시간의 결정화하는 과정을 단축시켜 저온에서 짧은 시간 이내에 나노 크기의 알루미나를 합성시키는 새로운 합성 방법의 발명이 절실히 요망된다.Accordingly, there is an urgent need for a new synthesis method for shortening the process of long-term crystallization at high temperature to synthesize nano-sized alumina in a short time at low temperature.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 균일한 가열 및 급속가열 효과를 가진 마이크로파 합성로를 이용하여 알루미나의 전구체로부터 나노 크기의 알루미나 내지 알루미나 복합 분말을 합성하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, to provide a method for synthesizing nano-sized alumina to alumina composite powder from alumina precursor using a microwave synthesis furnace having a uniform heating and rapid heating effect. There is this.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 알루미나의 전구체(예컨대, 암모늄 알루미늄 탄산염)로부터 마이크로파를 이용한 열분해 및 상전이에 의해 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 합성하는 방법을 제공한다. In order to achieve this object, the present invention provides a method for synthesizing alumina powder or alumina composite powder by pyrolysis and phase transition using microwaves from a precursor of alumina (eg, ammonium aluminum carbonate).

이에 따라, 저온에서 빠른 상변화를 통하여 분말 간 이차응집이 적고 나노 크기의 다상의 알루미나 분말 또는 알파 알루미나 복합 분말을 합성할 수 있다.Accordingly, secondary aggregation between powders may be reduced through rapid phase change at low temperature, and nano-sized multiphase alumina powder or alpha alumina composite powder may be synthesized.

좀 더 상세하게는, 본 발명은 알루미나 또는 복합 알루미나의 전구체로서 암모늄 알루미늄 탄산염(Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide)을 사용하여, 이 전구체를 마이크로파를 이용한 열분해 및 상전이 촉진에 의해 저온에서 입경이 균일 하고 100nm 이하의 미세한 입자크기를 가진 비정질, 감마, 세타, 및 알파 상의 알루미나 분말 또는 알파 알루미나 복합 분말(예컨대, 마그네슘 알루미네이트 스피넬-알파 알루미나 복합 분말)을 제조하는 방법이다. More specifically, the present invention uses ammonium aluminum carbonate (Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide) as a precursor of alumina or composite alumina, and the precursor has a uniform particle size at low temperature and 100 nm or less at low temperature by thermal decomposition and promotion of phase transition using microwave. Alumina powder or alpha alumina composite powder (eg, magnesium aluminate spinel-alpha alumina composite powder) having amorphous, gamma, theta, and alpha phases having a fine particle size is prepared.

이러한 본 발명의 제조방법을 알루미나 분말 합성을 위해 전기 가열로를 이용하는 종래의 합성 방법과 비교하면, 이차응집이 거의 없고 현저히 짧은 시간에 알루미나 분말을 합성할 수 있는 장점이 있다. Compared with the conventional synthesis method using an electric heating furnace for synthesizing the alumina powder, the production method of the present invention has the advantage of being able to synthesize the alumina powder in a very short time with little secondary aggregation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말의 제조과정을 나타낸 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the alumina powder or alumina composite powder according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 알루미늄염을 포함하는 수용액과 탄산수소암모늄(NH4HCO3) 수용액을 저온(예컨대, 5∼15℃)에서 반응시켜 알루미나의 전구체인 암모늄 알루미늄 탄산염을 제조한다. 여기서, 탄산수소암모늄은 침전제로 사용된다. 또한, 상기 알루미늄염은 암모늄 명반(NH4Al(SO4)2), 질산알루미늄, 황화알루미늄, 염화알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄염을 포함하는 수용액에는 소결 첨가제 또는 기능성 첨가제가 포함될 수도 있다. Referring to FIG. 1, first, an aqueous solution including an aluminum salt and an aqueous solution of ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3 ) are reacted at a low temperature (eg, 5 to 15 ° C.) to prepare ammonium aluminum carbonate, which is a precursor of alumina. Here, ammonium bicarbonate is used as precipitant. In addition, the aluminum salt may be at least one selected from the group consisting of ammonium alum (NH 4 Al (SO 4 ) 2 ), aluminum nitrate, aluminum sulfide, aluminum chloride. In addition, the aqueous solution containing the aluminum salt may include a sintering additive or a functional additive.

그 다음, 상기 알루미나의 전구체인 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성하여 열분해 및 상전이 반응에 의해 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 제조한다. 보다 구체적으로, 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 온 도에 따라 열처리하면 다상(비정질, 감마, 세타 또는 알파상 중 적어도 하나)의 알루미나 분말을 제조할 수 있다. 또한, 이전 단계에서 질산 마그네슘(Mg(NO3)2)과 같은 다양한 소결 첨가제 내지 기능성 첨가제를 알루미늄 수용액에 첨가한 경우에는 마이크로파 합성에 의해 마그네슘 알루미네이트 스피넬(MgAl2O4)-알파 알루미나 복합 분말을 합성할 수 있다. Next, the alumina powder or the alumina composite powder is prepared by pyrolysis and phase transfer reaction by synthesizing the ammonium aluminum carbonate, which is a precursor of the alumina, by microwave. More specifically, by heating the ammonium aluminum carbonate according to the temperature in the microwave synthesis furnace it can be produced alumina powder of a multi-phase (at least one of amorphous, gamma, theta or alpha phase). In addition, when a variety of sintering additives or functional additives such as magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ) were added to the aqueous aluminum solution in the previous step, magnesium aluminate spinel (MgAl 2 O 4 ) -alpha alumina composite powder by microwave synthesis Can be synthesized.

이하에서는, 본 발명의 구체적인 실시예에 관하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 아래의 실시예에 국한되지 아니한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example

반응 온도는 10℃ 이하로 유지하고 pH가 약 10 이하로 조정된 탄산수소암모늄 수용액에, 마그네슘염이 첨가되거나 혹은 첨가되지 않은 암모늄 명반 수용액을 슬러리 펌프(slurry pump)를 이용하여 분당 약 10 ml/min의 속도로 30분 동안 반응시켜 침전물을 생성시켰다. 이때, 암모늄 명반과 탄산수소암모늄의 몰 비는 대략 1:5 였다. 상기 침전물을 수세한 후에 알루미나 전구체 수용액을 -54℃에서 동결건조하였다. 이렇게 하여 10nm 이하의 암모늄 알루미늄 탄산염을 얻었다. To the aqueous ammonium hydrogen carbonate solution at which the reaction temperature was maintained at 10 ° C. or lower and the pH was adjusted to about 10 or lower, an aqueous solution of ammonium alum with or without magnesium salt was added at about 10 ml / min using a slurry pump. The reaction was carried out at a rate of min for 30 minutes to form a precipitate. At this time, the molar ratio of ammonium alum and ammonium bicarbonate was approximately 1: 5. After washing the precipitate, the alumina precursor aqueous solution was lyophilized at -54 ℃. Thus, ammonium aluminum carbonate of 10 nm or less was obtained.

암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 각각 공기, 질소, 아르곤, 수소, 수소/질소, 수소/아르곤, 질소/아르곤, 질소/공기의 단일가스 내지 혼합가스로 300℃에서 1150℃까지 온도에 따라 10분간 열처리하여 아몰포스, 감마, 세타 및 알파상의 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 제조하였다. 도 2는 암모늄 알 루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 대기중 분위기로 온도에 따라 합성한 알루미나 복합 분말의 X선 회절 패턴이다. X선 회절 패턴을 이용하여 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말의 상(phase)을 분석한다. 온도 및 분위기 가스에 따라 분류된 32개 실시예들의 결과들을 아래의 표 1 및 표 2에 나타냈다.Ammonium aluminum carbonate in a microwave synthesis furnace for 10 minutes depending on the temperature from 300 ℃ to 1150 ℃ with single gas or mixture gas of air, nitrogen, argon, hydrogen, hydrogen / nitrogen, hydrogen / argon, nitrogen / argon, nitrogen / air The heat treatment was performed to prepare alumina powder or alumina composite powder of amorphous, gamma, theta and alpha phases. FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of an alumina composite powder synthesized with ammonium aluminum carbonate according to temperature in an atmosphere of atmosphere in a microwave synthesis furnace. The phase of the alumina powder or the alumina composite powder is analyzed using an X-ray diffraction pattern. The results of the 32 examples classified by temperature and ambient gas are shown in Tables 1 and 2 below.

<표 1> 온도 및 분위기 가스에 따른 실시예 분류Table 1 Classification of Examples According to Temperature and Atmospheric Gas

Microwave assisted combustionMicrowave assisted combustion 온도(℃)Temperature (℃) AirAir ArAr N2 N 2 H2 H 2 H2/N2 H 2 / N 2 H2/ArH 2 / Ar N2/ArN 2 / Ar N2/AirN 2 / Air 10001000 실시예1Example 1 실시예5Example 5 실시예9Example 9 실시예13Example 13 실시예17Example 17 실시예21Example 21 실시예25Example 25 실시예29Example 29 10501050 실시예2Example 2 실시예6Example 6 실시예10Example 10 실시예14Example 14 실시예18Example 18 실시예22Example 22 실시예26Example 26 실시예30Example 30 11001100 실시예3Example 3 실시예7Example 7 실시예11Example 11 실시예15Example 15 실시예19Example 19 실시예23Example 23 실시예27Example 27 실시예31Example 31 11501150 실시예4Example 4 실시예8Example 8 실시예12Example 12 실시예16Example 16 실시예20Example 20 실시예24Example 24 실시예28Example 28 실시예32Example 32

표 1은 도 1에 따라 합성한 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 다양한 분위기를 사용하여 합성한 것으로 알파 알루미나 복합 분말을 얻기 위하여 온도에 따라 실시한 예를 표로 나타낸 것이다.Table 1 is a table of the ammonium aluminum carbonate synthesized according to Figure 1 synthesized using a variety of atmospheres in a microwave synthesis furnace in order to obtain the alpha alumina composite powder according to the temperature shown in the table.

<표 2> 각 실시예 조건에서 안정한 상TABLE 2 Stable Phases in the Conditions of Each Example

Microwave assisted combustionMicrowave assisted combustion 온도(℃)Temperature (℃) AirAir ArAr N2 N 2 H2 H 2 H2/N2 H 2 / N 2 H2/ArH 2 / Ar N2/ArN 2 / Ar N2/AirN 2 / Air 10001000 γγ γγ α>γ,θα> γ, θ αα αα α>γ,θα> γ, θ γγ γγ 10501050 α,γ,θα, γ, θ α>γ,θα> γ, θ αα αα αα αα α,γ,θα, γ, θ α,γ,θα, γ, θ 11001100 αα αα αα αα αα αα αα αα 11501150 αα αα αα αα αα αα αα αα

표 2는 표 1의 실시예에 따라 마이크로파 합성로에서 분위기와 온도를 변화하여 얻은 분말들을 X선 회절 분석을 통하여 생성된 알루미나 결정상을 동정하여 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the powder obtained by varying the atmosphere and temperature in the microwave synthesis furnace according to the embodiment of Table 1 by identifying the alumina crystal phase generated through X-ray diffraction analysis.

비교예Comparative example

상기한 실시예에서 서술한 바와 같은 방법으로 암모늄 알루미늄 탄산염을 합성한 후 마이크로파 합성로 대신에 통상의 전기 가열로에서 각각 공기, 질소, 아르곤, 수소, 수소/질소, 수소/아르곤, 질소/아르곤, 질소/공기의 단일가스 내지 혼합 세타 및 알파상의 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 제조하였다. 도 3은 암모늄 알루미늄 탄산염을 전기로에서 대기중 분위기로 온도에 따라 합성한 알루미나 복합 분말의 X선 회절 패턴이다.Synthesis of ammonium aluminum carbonate in the same manner as described in the above examples, followed by air, nitrogen, argon, hydrogen, hydrogen / nitrogen, hydrogen / argon, nitrogen / argon, Alumina powder or alumina composite powder of nitrogen / air single gas to mixed theta and alpha phases was prepared. 3 is an X-ray diffraction pattern of alumina composite powder synthesized according to the temperature of ammonium aluminum carbonate from the electric furnace to the atmosphere in the atmosphere.

<표 3> 실시예와 비교예의 온도에 따른 결정상 크기 및 알루미나 상 비교Table 3 Comparison of Crystal Phase Size and Alumina Phase According to Temperature of Examples and Comparative Examples

온도 (℃)Temperature (℃) 결정상 크기 (㎚)Crystal phase size (nm) 알루미나 상Alumina phase 실시예 33Example 33 10001000 77 γγ 실시예 34Example 34 10501050 88 γγ 실시예 35Example 35 11001100 2828 αα 실시예 36Example 36 11501150 3030 αα 비교예 1Comparative Example 1 10001000 99 γγ 비교예 2Comparative Example 2 10501050 1010 γγ 비교예 3Comparative Example 3 11001100 3939 γγ 비교예 4Comparative Example 4 11501150 4444 αα

표 3은 순수한 알루미나 분말을 얻기 위하여 도 1에 따라 합성한 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로 및 전기 가열로에서 각각 분위기 및 온도를 변화하여 얻은 다상의 알루미나 분말의 결정상 크기를 비교한 예이다. 표 3을 참조하면, 비교예들에 비해 실시예들이 더 낮은 온도에서 α상을 얻을 수 있고, 이에 따라 각 온도에서 얻어지는 알루미나 분말의 결정상 크기가 더 미세한 것이 얻어진다. 저온합성으로 인하여 미세분말이 얻어지므로, 촉매 혹은 소결 등의 활성이 높은 특성을 요구하는 데 이점이 있다. 특히, 치밀한 알루미나 소결체를 제조하고자 할 때, 소결중 알루미나의 상전이 현상으로 인해 소결이 크게 저해되기 때문에 저 온상의 알루미나를 사용하여서는 치밀한 소결체를 얻을 수 없으나, 본 발명의 고온상인 α상의 미세 알루미나 분말을 사용하면 치밀한 소결체를 제조하는데 이점이 있다. Table 3 is an example comparing the crystal phase size of the multi-phase alumina powder obtained by varying the atmosphere and temperature of the ammonium aluminum carbonate synthesized according to FIG. 1 in a microwave synthesis furnace and an electric heating furnace to obtain pure alumina powder. Referring to Table 3, the examples can obtain the α phase at a lower temperature than the comparative examples, thereby obtaining a finer crystal phase size of the alumina powder obtained at each temperature. Since fine powder is obtained due to low temperature synthesis, there is an advantage in requiring high activity such as catalyst or sintering. Particularly, when a dense alumina sintered body is to be manufactured, since the sintering is greatly inhibited due to the phase transition phenomenon of the alumina during sintering, a dense sintered body cannot be obtained using low-temperature alumina. Use has an advantage in producing a compact sintered body.

<표 4> 알파 알루미나 및 마그네슘 알루미네이트 스피넬 분말의 결정상 크기 비교Table 4 Comparison of Crystal Phase Sizes for Alpha Alumina and Magnesium Aluminate Spinel Powders

α-Al2O3 (㎚)α-Al 2 O 3 (nm) MgAl2O4 (㎚)MgAl 2 O 4 (nm) 실시예 3Example 3 28.528.5 27.227.2 실시예 7Example 7 30.430.4 30.630.6 실시예 10Example 10 27.427.4 27.127.1 실시예 17Example 17 26.226.2 25.125.1

표 4는 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 각각 분위기 및 온도를 변화하여 얻은 알파 알루미나 및 마그네슘 알루미네이트 스피넬 분말의 결정상 크기를 비교한 예이다. 알파 알루미나와 마그네슘 알루미네이트 복합 분말의 결정상 크기는 분위기와 온도를 조절함으로써 제어가 가능하며, 수소/질소 혼합가스 분위기(실시예 17)에서 가장 작은 크기의 결정상을 얻을 수 있다.Table 4 is an example comparing the crystal phase sizes of alpha alumina and magnesium aluminate spinel powders obtained by varying the atmosphere and temperature of ammonium aluminum carbonate in a microwave synthesis furnace, respectively. The crystal phase size of the alpha alumina and magnesium aluminate composite powder can be controlled by adjusting the atmosphere and temperature, and the smallest crystal phase can be obtained in the hydrogen / nitrogen mixed gas atmosphere (Example 17).

도 4는 암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성로에서 분위기를 달리한 경우 단일상의 알파 알루미나가 합성되는 온도에서의 알루미나 복합 분말의 결정상 크기를 비교한 것이다. 단일 알파상이 생성되는 전이온도가 가장 낮은 수소/질소 혼합가스 분위기에서 제조한 알파 알루미나가 가장 작은 결정크기를 보이고 있고, 전이온도 또한 분위기에 따라 크게 영향을 받음을 알 수 있다.4 is a comparison of the crystal phase size of the alumina composite powder at a temperature at which the alumina aluminum carbonate is synthesized in a microwave synthesis furnace at different temperatures. It can be seen that the alpha alumina produced in the hydrogen / nitrogen mixed gas atmosphere having the lowest transition temperature at which a single alpha phase is generated shows the smallest crystal size, and the transition temperature is also greatly affected by the atmosphere.

상술한 바와 같이 본 발명은 낮은 온도에서 빠른 상전이를 동반하기 때문에 종래의 합성방법에 비해 입자가 미세하고 응집이 적은 다상의 알루미나 분말 내지 알파 알루미나 복합분말을 제조할 수 있다. 또한 종래의 합성방법에 비해 적어도 100℃-200℃ 정도 낮은 합성 온도와 10분 이내의 짧은 합성 시간에 나노 분말이 합성되므로 공정 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조된 분말은 100nm 이하로 미세하고 균일하게 혼합되어 있기 때문에 촉매 화학활성재료, 생체 생화학재료, 센서재료 등 단독으로 사용하거나 다른 산화물과 복합한 레이저재료, 고내열 고강도 구조재료, 그리고 고투광성 세라믹 소재를 제조하는데 사용될 수 있다.As described above, since the present invention is accompanied by a fast phase transition at a low temperature, it is possible to prepare a multiphase alumina powder to alpha alumina composite powder with finer particles and less aggregation than the conventional synthesis method. In addition, since the nanopowder is synthesized at a synthesis temperature lower than about 100 ° C. to 200 ° C. and a short synthesis time within 10 minutes, compared to the conventional synthesis method, the process cost is reduced. In addition, since the powder prepared by the present invention is finely and uniformly mixed to 100 nm or less, the laser material, which is used alone or in combination with other oxides, such as a catalytic chemically active material, a biological biochemical material, a sensor material, and a high heat-resistant high-strength structural material And can be used to manufacture highly transmissive ceramic materials.

본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, it is merely exemplary, and the present invention may encompass various modifications and equivalent other embodiments that can be made by those skilled in the art. Will understand.

Claims (8)

암모늄 알루미늄 탄산염을 마이크로파 합성하여 열분해 및 상전이 반응에 의해 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.Microwave synthesis of ammonium aluminum carbonate to produce alumina powder or alumina composite powder by pyrolysis and phase transfer reaction. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 암모늄 알루미늄 탄산염은, 알루미늄염을 포함하는 수용액과 탄산수소암모늄 수용액을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.The ammonium aluminum carbonate is prepared by mixing an aqueous solution containing an aluminum salt and an aqueous solution of ammonium bicarbonate. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 알루미늄염은 암모늄 명반(NH4Al(SO4)2), 질산알루미늄, 황화알루미늄, 염화알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.The aluminum salt is a method for producing a uniform low agglomeration alumina powder, characterized in that at least one selected from the group consisting of ammonium alum (NH 4 Al (SO 4 ) 2 ), aluminum nitrate, aluminum sulfide, aluminum chloride. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 알루미늄염을 포함하는 수용액에 소결 첨가제가 포함된 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.Method for producing a uniform low agglomeration alumina powder, characterized in that the sintering additive is contained in the aqueous solution containing the aluminum salt. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 알루미늄염을 포함하는 수용액에 질산 마그네슘(Mg(NO3)2)이 첨가되어 있어, 상기 마이크로파 합성에 의해 마그네슘 알루미네이트 스피넬-알파 알루미나 복합 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.Magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ) is added to the aqueous solution containing the aluminum salt, and uniform low agglomerated alumina powder, characterized in that magnesium aluminate spinel-alpha alumina composite powder is prepared by the microwave synthesis. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로파 합성은, 공기, 질소, 아르곤, 수소의 단일가스 또는 이들의 혼합가스 분위기 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.The microwave synthesis is a method for producing a uniform low agglomeration alumina powder, characterized in that in the atmosphere of a single gas of air, nitrogen, argon, hydrogen, or a mixed gas thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 마이크로파 합성로 내에서 300℃∼1200℃ 범위에서 온도에 따라 적어도 5분 동안 열처리하는 마이크로 합성에 의해 비정질, 감마(γ), 세타(θ) 또는 알파(α) 상의 알루미나 분말 또는 알루미나 복합 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 균일한 저응집 알루미나 분말의 제조방법.Alumina powder or alumina composite powder on amorphous, gamma (γ), theta (θ) or alpha (α) is prepared by microsynthesis of heat treatment at a temperature ranging from 300 ° C. to 1200 ° C. for at least 5 minutes in a microwave synthesis furnace. Method for producing a uniform low agglomeration alumina powder, characterized in that.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS64995A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Electric Corp Fluorescent display device
KR20030062263A (en) * 2002-01-16 2003-07-23 스미또모 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Calcined alumina, its production method and fine α-alumina powder obtained by using the calcined alumina

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS64995A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Electric Corp Fluorescent display device
KR20030062263A (en) * 2002-01-16 2003-07-23 스미또모 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Calcined alumina, its production method and fine α-alumina powder obtained by using the calcined alumina

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(1995)

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