KR101497561B1 - A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom - Google Patents
A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom Download PDFInfo
- Publication number
- KR101497561B1 KR101497561B1 KR1020130086353A KR20130086353A KR101497561B1 KR 101497561 B1 KR101497561 B1 KR 101497561B1 KR 1020130086353 A KR1020130086353 A KR 1020130086353A KR 20130086353 A KR20130086353 A KR 20130086353A KR 101497561 B1 KR101497561 B1 KR 101497561B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- alumina
- aluminum
- solution
- present
- seed
- Prior art date
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- -1 amine compound Chemical class 0.000 claims description 14
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 9
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 9
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- OBROYCQXICMORW-UHFFFAOYSA-N tripropoxyalumane Chemical compound [Al+3].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-] OBROYCQXICMORW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 2
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M acetyloxyaluminum;dihydrate Chemical compound O.O.CC(=O)O[Al] HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CEGOLXSVJUTHNZ-UHFFFAOYSA-K aluminium tristearate Chemical compound [Al+3].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CEGOLXSVJUTHNZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940009827 aluminum acetate Drugs 0.000 description 1
- 229940063655 aluminum stearate Drugs 0.000 description 1
- KMJRBSYFFVNPPK-UHFFFAOYSA-K aluminum;dodecanoate Chemical compound [Al+3].CCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCC([O-])=O KMJRBSYFFVNPPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K tris(lactato)aluminium Chemical compound CC(O)C(=O)O[Al](OC(=O)C(C)O)OC(=O)C(C)O VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/001—Calcining
Abstract
본 기재는 하기 단계를 포함하는 α-알루미나의 제조방법에 관한 것으로, 상기 방법은 (a) 용매 내에 알루미늄 전구체를 첨가하여 분산액을 제조하는 단계; (b) 상기 분산액에 씨드(seed)를 첨가하여 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 용액에 염기를 첨가하고 교반하는 단계; (d) 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 후, 건조하는 단계; 및 (e) 건조 후 얻은 분말을 750 내지 900℃의 온도 범위에서 소결시켜 α-알루미나를 얻는 단계를 포함한다. The present disclosure relates to a process for the preparation of a-alumina comprising the steps of: (a) adding an aluminum precursor to a solvent to produce a dispersion; (b) adding a seed to the dispersion to prepare a solution; (c) adding and stirring a base to the solution; (d) heating the solution to evaporate the solvent and then drying; And (e) sintering the powder obtained after drying at a temperature in the range of 750 to 900 占 폚 to obtain? -Alumina.
Description
본 발명은 α-알루미나 제조방법 및 이로부터 얻어지는 α-알루미나에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing a-alumina and to a-alumina obtained therefrom.
LED(발광 다이오드)는 반도체 고체 조명으로 환경 친화적이고, 기존의 일반 조명 기구에 비하여 에너지 절약 효과가 우수하고, 장시간 사용이 가능한 반영구적인 긴 수명 등의 장점이 있다. 국내에서도 출력과 효율을 증대시키고, 궁극적으로 일반 조명을 비롯하여 감성 조명 등 다양한 용도로 활용하기 위해 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.LED (Light Emitting Diode) is an environmentally friendly semiconductor solid-state lighting, has energy saving effect compared to general lighting fixtures, and has a semi-permanent long service life that can be used for a long time. In Korea, the output and efficiency are increased, and ultimately research and development are being actively carried out for various applications such as general illumination and emotional illumination.
1962년 최초의 가시광선 LED가 개발된 이래 1960년대를 거치면서 적색 LED가, 1970년대와 1980년대를 거치면서 녹색 LED가 개발되었고, 1995년 청색 LED가 개발되면서 총천 연색의 구현이 가능하게 되었다.Since the first visible light LEDs were developed in 1962, red LEDs were developed in the 1960s, and green LEDs were developed in the 1970s and 1980s. In 1995, the development of blue LEDs enabled the implementation of total color rendering.
고휘도의 청색, 백색 LED 소자에 사용되는 사파이어 단결정 기판은 LED 산업의 기초 소재로서 전세계 LED 시장의 고성장으로 인해 수요가 급증하며 친환경, 에너지 절감형 원료로서 미래 융합산업에 최적의 재료로 부상하고 있다. 또한 최근까지 백라이트 유닛을 적용한 TV의 생산이 급증하였으며 감성 조명, 가로등 및 자동차의 전조등 및 내부 조명 등에도 LED 광원이 본격적으로 사용됨에 따라 LED의 수요와 공급 모두 빠른 추세로 증가하고 있다.Sapphire monocrystalline substrates used in high-intensity blue and white LED devices are rapidly becoming the base materials for the LED industry and are rapidly emerging as the best materials for the future fusion industry as eco-friendly and energy-saving raw materials due to the rapid growth of LED market around the world. In addition, until recently, the production of TVs using backlight unit has increased rapidly, and the demand and supply of LEDs are rapidly increasing as LED light sources are used in emotional lighting, street lamps, automobile headlights and interior lighting in earnest.
이러한 LED 기판으로 사용되는 사파이어 단결정은 SiC나 ZeSe 단결정에 비해 우수한 광학, 기계적 특성, 고온 안정성 및 내화학 특성 등을 가지기 때문에, 다른 단결정 재료에 비해 가격 경쟁력을 가지고 있다.Sapphire single crystals used as LED substrates have superior optical, mechanical properties, high temperature stability and chemical resistance than SiC or ZeSe monocrystals, and thus are more competitive than other single crystal materials.
사파이어 단결정은 알루미늄(Al)과 산소(O)가 결합한 형태의 화합물인 알루미나(Al2O3)가 2050℃ 이상의 온도에서 녹은 후, 응고되는 과정에서 육각형 격자 형태의 결정 구조를 가지고, 한 방향으로 응고된 상태로 단결정화되는 물질로서, 광물명은 코런덤(Corundum)이다. 또한 자연계에서 다이아몬드 다음으로 단단한 물질이로서, 모스 경도 수치는 9이다. The sapphire single crystal has a hexagonal lattice-like crystal structure in the course of solidification of alumina (Al 2 O 3 ) which is a compound of aluminum (Al) and oxygen (O) combined at a temperature of 2050 ° C. or higher, As a solidified material in a solidified state, the mineral name is Corundum. It is also the next hardest material in the natural world, with a Mohs hardness value of 9.
사파이어 단결정의 원료로 사용되는 α-알루미나(Al2O3)는 분자량이 101.96이고, 비중이 3.965이며, 용융점이 2,072℃인 백색의 분말로서 육방정 (a=4.758, c=12.991Å)의 결정구조를 갖는다. 대부분의 알루미나는 보오크사이트(bauxite) 광물을 원료로 하여 바이어(Bayer) 공정을 통하여 제조되어지며, 높은 내열성과 내화학성, 내식성, 고강도 등에 기인하여 내마모재, 스파크 플러그, 절연재, 연마재, 내화물, 세라믹 타일, 유리, 절삭공구, 생체재료, 촉매담체, 필터, 열교환기 부품, 수지의 필러(resin filler), 섬유 등 광범위하게 사용되고 있다.A-alumina (Al 2 O 3 ) used as a raw material of sapphire single crystals is a white powder having a molecular weight of 101.96, a specific gravity of 3.965, a melting point of 2,072 ° C, and a crystal of hexagonal crystal (a = 4.758, c = 12.991 Å) Structure. Most of the alumina is produced by a Bayer process using bauxite minerals as raw materials. Due to its high heat resistance, chemical resistance, corrosion resistance and high strength, abrasion resistance, spark plugs, insulating materials, abrasives, refractories , Ceramic tiles, glass, cutting tools, biomaterials, catalyst carriers, filters, heat exchanger parts, resin fillers, and fibers.
알루미나는 α-Al2O3, β-Al2O3, γ-Al2O3, δ-Al2O3 등이 존재하는데 이는 소결온도에 따라 형태가 달라진다. β-Al2O3 (400~500℃), γ-Al2O3 (500~850℃), δ-Al2O3 (800~1,050℃) 에서 소결시켜주어야 원하는 형태를 얻어낼 수 있다. Alumina has α-Al 2 O 3 , β-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , and δ-Al 2 O 3 , depending on the sintering temperature. it is necessary to sinter at? -Al 2 O 3 (400 to 500 ° C),? -Al 2 O 3 (500 to 850 ° C) and? -Al 2 O 3 (800 to 1,050 ° C)
특히, α-Al2O3같은 경우, 1200℃이상의 고온에서 소결하여야 원하는 형태를 얻을 수 있다는 단점이 있다. 그러나, 고온 소결과정을 통하여 생산되는 α-알루미나는 소결 온도가 올라갈수록 결정 내에 구조 결함이 생성될 확률이 증가하고, 결국 사파이어 단결정을 성장시키는 단계에서도 결함이 발생될 가능성이 높아져서 LED의 효율을 낮추는 단점이 있다. 또한, α-알루미나를 낮은 온도에서 소결하는 경우라면, 반드시 고압 조건이 유지되어야 하기 때문에, α-알루미나를 대량으로 생산하기에는 비용 및 공정 측면에서 제한이 있었다.In particular, in the case of? -Al 2 O 3 , there is a disadvantage that a desired shape can be obtained by sintering at a high temperature of 1200 ° C. or higher. However, the α-alumina produced through the high-temperature sintering process increases the probability that structural defects are generated in the crystal as the sintering temperature is increased. As a result, there is a high possibility that defects are generated in the step of growing the sapphire single crystal, There are disadvantages. Further, in the case of sintering a-alumina at a low temperature, since a high-pressure condition must be maintained, there is a limit in terms of cost and process for producing a-alumina in a large amount.
한편, α-알루미나 분말을 제조하기 위한 특수한 방법으로서는 수산화알루미늄의 열수(hydrothermal) 처리에 의한 방법(이후, 열수 처리법으로 언급함); 플럭스(flux)를 수산화알루미늄에 가하고, 용융시켜 석출시키는 방법(이후, 플럭스법으로 언급함); 및 수산화알루미늄을 광화제(mineralizer)의 존재하에 소성시키는 방법이 공지되어 있다.On the other hand, as a specific method for producing an a-alumina powder, a method by hydrothermal treatment of aluminum hydroxide (hereinafter referred to as hydrothermal treatment); A method in which a flux is added to aluminum hydroxide and melted to precipitate (hereinafter referred to as a flux method); And a method of calcining aluminum hydroxide in the presence of a mineralizer is known.
열수 처리법에 대해, JP-B 제57-22886호(본원에 사용된 용어 "JP-B"는 심사된 일본국 공개특허공보를 나타낸다)에는 입자 크기를 조절하기 위해 강옥을 종결정(seed crystal)으로서 가하는 방법이 기술되어 있다. 이 방법은 고온, 고압하에 합성하므로 수득되는 α-알루미나 분말의 값이 비싸다는 문제점이 있다.As for the hydrothermal treatment method, JP-B 57-22886 (the term "JP-B" as used herein indicates the examined Japanese patent application) discloses seed crystals in order to control particle size, Quot; is added as a " This method has a problem in that the value of the obtained? -Alumina powder is expensive because it is synthesized under high temperature and high pressure.
문헌[참조: Matsui, et al., Hydrothermal Hannou (Hydrothermal Reactions), Vol. 2, pp. 71-78, "Growth of 알루미나 Single Crystal by Hydrothermal Methods"]에 따르면, 열수 생장법(열수 처리법)에 의한 사파이어(α-알루미나) 종결정에 크롬을 함유하는 알루미나 단결정을 성장시켜 수득한 α-알루미나 단결정에는 균열이 있다. 균일의 원인을 규명하기 위해 결정 내부의 균일성을 조사한 결과, 종결정과 성장 결정과의 경계 부분에 변형이 많고 경계 근처의 성장 결정내에 전이 밀도에 상응하는 것으로 보이는 부식 구멍의 밀도가 높기 때문인 것이 확인된다. 이 문헌은, 균열은 이러한 변형 또는 이탈과 관련된 것으로 예상되는 동시에 열수 생장법의 경우, 하이드록실 그룹 또는 물이 결정내에 함유되기 쉬워서 변형 또는 이탈을 일으킨다고 보고하고 있다.Matsui, et al., Hydrothermal Hannou (Hydrothermal Reactions), Vol. 2, pp. 71-78, "Growth of Alumina Single Crystal by Hydrothermal Methods ", according to which the alumina single crystal containing chromium is grown on the sapphire (a-alumina) seed crystals by hydrothermal growth (hydrothermal treatment) Single crystals have cracks. In order to clarify the cause of the homogeneity, the uniformity of the crystals was investigated. As a result, it was found that there was a large deformation at the boundary between the seed crystal and the growth crystal, and the density of the corrosion hole, which seems to correspond to the transition density, Is confirmed. This document teaches that cracks are expected to be associated with such deformation or dislocation, while in the case of hydrothermal growth methods, hydroxyl groups or water are liable to be contained in the crystal, causing deformation or dislocation.
또한, 플럭스 법은 2 ㎛ 이하의 미세한 α-알루미나 입자를 제공할 수 없고, 수득된 모든 입자는 판상으로 형상 또는 크기를 임의로 조절하는 것이 불가능하였다. In addition, the flux method can not provide fine? -Alumina particles of 2 占 퐉 or less, and it is impossible to arbitrarily control the shape or size of the obtained particles in a plate shape.
따라서, 이러한 종래 기술의 한계를 극복하고, 균질한 단결체상으로 결정 구조가 매우 안정하고, 알루미나의 순도가 높은 α-알루미나를 제조하는 방법으로서, 입자의 크기 및 결성 구조의 제어가 용이한 공정법의 개발이 요구된다. Therefore, there is a need for a process for producing a-alumina having a homogeneous single crystal phase and a very stable crystal structure and a high purity of alumina, which is easy to control the size and structure of the particles Development of law is required.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하고, 비교적 간단하고 저렴한 비용으로 α-알루미나 입자의 직경 크기 및 결정 구조를 용이하게 제어할 수 있는 α-알루미나의 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a process for producing a-alumina capable of easily controlling the diameter size and crystal structure of a-alumina particles at a relatively simple and low cost.
본 발명의 또 다른 목적은 균질하고 안정한 결정 구조를 가지는 육각형의 판상 구조를 가지는 α-알루미나를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a-alumina having a hexagonal plate-like structure having a homogeneous and stable crystal structure.
본 발명의 일 구현예는, α-알루미나의 제조방법를 제조하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention provides a method of making a process for the production of a-alumina comprising the steps of:
(a) 용매 내에 알루미늄 전구체를 첨가하여 분산액을 제조하는 단계;(a) adding an aluminum precursor to a solvent to prepare a dispersion;
(b) 상기 분산액에 씨드(seed)를 첨가하여 용액을 제조하는 단계;(b) adding a seed to the dispersion to prepare a solution;
(c) 상기 용액에 염기를 첨가하고 교반하는 단계;(c) adding and stirring a base to the solution;
(d) 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 후, 건조하는 단계; 및(d) heating the solution to evaporate the solvent and then drying; And
(e) 건조 후 얻은 분말을 750 내지 900℃의 온도 범위에서 소결시켜 α-알루미나를 얻는 단계. (e) sintering the powder obtained after drying in the temperature range of 750 to 900 ° C to obtain? -alumina.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 씨드는 불소-함유 알루미늄 화합물 또는 불소-비함유 결정성 알루미늄 화합물일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the seed may be a fluorine-containing aluminum compound or a fluorine-free crystalline aluminum compound.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 불소-함유 알루미늄 화합물은 AlF3일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the fluorine-containing aluminum compound may be AlF 3 .
본 발명의 일 구현예에 있어서, 씨드로서 불소-비함유 결정성 알루미늄 화합물을 사용한 경우, 상기 방법은 NaF, KF, LiF, ZnF, MgF2 및 CaF로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불소-함유 화합물을 추가로 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, there is provided a seed fluorine- case of using the non-containing crystalline aluminum compound, the method comprising: NaF, KF, LiF, ZnF, MgF 2, and fluorine-one is selected from the group consisting of from CaF above-containing compound Lt; RTI ID = 0.0 > additionally < / RTI >
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 용매가 하나 이상의 친수성기 및 하나 이상의 소수성기를 동시에 포함하는 화합물이며, 상기 용매에 대하여 알루미늄 전구체는 가용성이고, 상기 씨드는 불용성일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent is a compound which simultaneously contains at least one hydrophilic group and at least one hydrophobic group, with respect to the solvent, the aluminum precursor is soluble and the seeds may be insoluble.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 무수 에탄올, 2-프로판올, 2-부탄올 또는 1,4-부탄다이올일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent may be anhydrous ethanol, 2-propanol, 2-butanol or 1,4-butanediol.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 전구체는 AlO(OH), Al(OH)3, 알루미늄 이소프로폭사이드, Al(NO3)3 또는 AlCl3 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the aluminum precursor may be AlO (OH) 3 , Al (OH) 3 , aluminum isopropoxide, Al (NO 3 ) 3 or AlCl 3 .
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 씨드는 알루미늄 전구체에 대하여 0.1:1 내지 5:1의 몰 비율로 첨가될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the seeds may be added in a molar ratio of 0.1: 1 to 5: 1 to the aluminum precursor.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 염기는 암모니아수, 아민계 화합물, 또는 두 종류 이상의 복합 염기일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the base may be ammonia water, an amine compound, or a combination of two or more bases.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 염기는 용액의 PH가 9 이상이 될 때까지 첨가될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the base may be added until the pH of the solution is at least 9.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 분말을 산소, 공기, 수증기가 혼합된 산소 또는 수증기가 혼합된 공기 하에서 소결하는 방법. In one embodiment of the present invention, the powder is sintered in air mixed with oxygen, air, water vapor, or steam.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 전술한 방법에 의하여 제조되는 α-알루미나를 제공하며, 상기 α-알루미나는 육각형의 판상 구조를 가진다. In another embodiment of the present invention, there is provided an a-alumina produced by the above-described method, wherein the a-alumina has a hexagonal plate-like structure.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 결정 입자가 나노크기 또는 마이크로크기를 가지는 α-알루미나를 제공한다.
In another embodiment of the present invention, the crystal grains provide a-alumina having nano-size or micro-size.
본 발명의 제조방법에 따르면 고온·고압 장치가 요구되지 않으며, 낮은 소결 온도에서도 안정한 결정 구조를 가지는 α-알루미나를 제조할 수 있다. 또한, 상기 제조방법의 공정은 비교적 간단하고 비용이 저렴하여 α-알루미나의 대량 생산에 적합할 뿐 아니라, 품질이 우수한 α-알루미나를 제공할 수 있다. According to the production method of the present invention, a high-temperature and high-pressure apparatus is not required, and a-alumina having a stable crystal structure can be produced even at a low sintering temperature. In addition, the process of the above-described production method is relatively simple and inexpensive and is suitable for mass production of a-alumina, and can also provide a-alumina with excellent quality.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 XRD 패턴이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 4은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 5은 본 발명의 실시예 4에서 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 5에서 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 6 내지 12에서 AlF3의 양(0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4 및 5mol) 을 달리함에 따라 제조된 육각형의 판상 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 α-알루미나의 SEM 사진이다.
도 9은 본 발명의 비교예 2에서 제조된 α-알루미나의 XRD 패턴이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared according to Example 1 of the present invention. Fig.
2 is an XRD pattern of hexagonal plate-like a-alumina prepared according to Example 1 of the present invention.
3 is a SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared in Example 2 of the present invention.
4 is a SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared in Example 3 of the present invention.
5 is a SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared in Example 4 of the present invention.
6 is an SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared in Example 5 of the present invention.
7 is a SEM photograph of hexagonal plate-like a-alumina prepared by varying the amounts of AlF 3 (0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4 and 5 mol) in Examples 6 to 12 of the present invention.
8 is an SEM photograph of? -Alumina prepared according to Comparative Example 2 of the present invention.
9 is an XRD pattern of? -Alumina prepared in Comparative Example 2 of the present invention.
이하, 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 본발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술하는 청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 의Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. of
본 발명의 일 구현예는 하기 단계를 포함하는 α-알루미나의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present invention provides a process for producing alpha -alumina comprising the steps of:
(a) 용매 내에 알루미늄 전구체를 첨가하여 분산액을 제조하는 단계;(a) adding an aluminum precursor to a solvent to prepare a dispersion;
(b) 상기 분산액에 씨드(seed)를 첨가하여 용액을 제조하는 단계;(b) adding a seed to the dispersion to prepare a solution;
(c) 상기 용액에 염기를 첨가하고 교반하는 단계;(c) adding and stirring a base to the solution;
(d) 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 후, 건조하는 단계; 및(d) heating the solution to evaporate the solvent and then drying; And
(e) 건조 후 얻은 분말을 750 내지 900℃의 온도 범위에서 소결시켜 α-알루미나를 얻는 단계. (e) sintering the powder obtained after drying in the temperature range of 750 to 900 ° C to obtain? -alumina.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명하도록 한다.
In the following, each step will be described in detail.
단계 (a)Step (a)
본 발명의 제조방법은 용매 내에 알루미늄 전구체를 첨가하여 분산액을 제조하는 단계 (a)를 포함한다. The production method of the present invention includes the step (a) of adding a aluminum precursor to a solvent to prepare a dispersion.
본 단계에서 사용 가능한 용매는 하나 이상의 친수성기 및 하나 이상의 소수성기를 포함하는 화합물로서, 알루미늄 전구체는 용해시키지만, 추후 단계 (b)에서 첨가되는 씨드는 용해시키지 않는 것이 바람직하다. 이러한 용매로서는, 예를 들면, 무수 에탄올, 2-프로판올, 2-부탄올, 1,4-부탄다이올 등이 있으나 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 무수 에탄올을 사용할 수 있다. The solvent which can be used in this step is preferably a compound containing at least one hydrophilic group and at least one hydrophobic group, dissolving the aluminum precursor but not dissolving the seed added at the step (b). Examples of the solvent include, but are not limited to, anhydrous ethanol, 2-propanol, 2-butanol, and 1,4-butanediol, but anhydrous ethanol can be preferably used.
상기 알루미늄 전구체로는 후술하는 소결 단계 (e)에서 α-알루미나로 전환될 수 있는 임의의 화합물이라면 사용 가능하며, 여기에는 알루미늄 무기염 및 알루미늄 유기염이 포함된다. 일 예로 알루미늄 전구체는 AlO(OH), Al(OH)3, 알루미늄 이소프로폭사이드, Al(NO3)3, AlCl3, 황산 알루미늄, 황산 알루미늄 암모늄 및 암모늄 알루미늄 카르보네이트 히드록사이드, 알루미늄 옥살레이트, 알루미늄 아세테이트, 알루미늄 스테아레이트, 알루미늄 락테이트 및 알루미늄 라우레이트 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 AlO(OH), Al(OH)3, 알루미늄 이소프로폭사이드, Al(NO3)3 또는 AlCl3 등이 알루미늄 전구체로 사용되며, 바람직하한 알루미늄 전구체는 AlO(OH) 및 Al(OH)3이다. The aluminum precursor may be any compound that can be converted to? -Alumina in a sintering step (e) described later, and includes aluminum inorganic salts and aluminum organic salts. For example, the aluminum precursor may be selected from the group consisting of AlO (OH), Al (OH) 3 , aluminum isopropoxide, Al (NO 3 ) 3 , AlCl 3 , aluminum sulphate, aluminum sulphate and ammonium aluminum carbonate hydroxides, Aluminum acetate, aluminum stearate, aluminum lactate and aluminum laurate can be used. Al (OH) 3 , aluminum isopropoxide, Al (NO 3 ) 3 or AlCl 3 are used as the aluminum precursor, and preferred aluminum precursors are AlO (OH) and Al ) 3 .
본 발명의 일 구현예에서, 상기 알루미늄 전구체를 용매 내에, 1 내지 2 M로 첨가하고, 약 1 내지 2 시간 정도 교반하여, 분산액을 제조할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the aluminum precursor is added in a solvent in an amount of 1 to 2 M and stirred for about 1 to 2 hours to prepare a dispersion.
단계 (b)Step (b)
본 발명의 제조방법은 상기 제조된 분산액에 씨드(seed)를 첨가하여 용액을 제조하는 단계 (b)를 포함한다. The production method of the present invention includes a step (b) of adding a seed to the dispersion to prepare a solution.
상기 씨드는 소결 동안에 씨드 주위로 알루미늄 전구체가 용이하게 결합되도록 함으로써, 알루미늄 결정 입자를 성장시키는 역할을 한다. 씨드는 용매에 대하여 불용성이어야 하며, 씨드는 불소-함유 알루미늄 화합물 또는 불소-비함유 결정성 알루미늄 화합물일 수 있다. The seeds facilitate the bonding of the aluminum precursor around the seed during sintering, thereby functioning to grow aluminum crystal grains. The seeds should be insoluble in solvents and the seeds may be fluorine-containing aluminum compounds or fluorine-free crystalline aluminum compounds.
상기 불소-함유 알루미늄 화합물로서 AlF3을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 불소-함유 알루미늄 화합물은 알루미늄 전구에 대하여 0.1:1 내지 5:1의 몰 비로 추가될 수 있으며, 바람직하게는 1:1 내지 2:1 몰비로 추가될 수 있다. 상기 범위로 추가되는 경우, α-알루미나의 입자 직경은 0.5 내지 5㎛이며, 바람직하게는 0.8 내지 3㎛이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.5㎛이다. 또한, 알루미늄 전구에 대한 불소-함유 알루미늄 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, α-알루미나 입자의 밀도가 커지므로, 생산성이 좋고 양질의 사파이어 단결정 제조가 가능하다. As the fluorine-containing aluminum compound, AlF 3 can be used. In one embodiment of the invention, the fluorine-containing aluminum compound may be added in a molar ratio of 0.1: 1 to 5: 1, preferably 1: 1 to 2: 1, relative to the aluminum precursor. When added in the above range, the particle diameter of? -Alumina is 0.5 to 5 占 퐉, preferably 0.8 to 3 占 퐉, and more preferably 1 to 1.5 占 퐉. When the content of the fluorine-containing aluminum compound in the aluminum bulb satisfies the above-mentioned range, the density of the? -Alumina particles becomes large, so that it is possible to manufacture a sapphire single crystal with good productivity and good quality.
상기 씨드가 불소-비함유 결정성 알루미늄 화합물인 경우, 씨드 첨가 후, NaF, KF, LiF, ZnF, MgF2, 및 CaF2로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불소-함유 화합물을 추가로 첨가하는 단계가 필요하다. 일 구현예로, NaF, KF, LiF, ZnF, MgF2, 및 CaF2 로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불소-함유 화합물은 1:1 몰비로 첨가될 수 있다. 한편, 가장 바람직한 구현예는 불소-함유 알루미늄 화합물로서 AlF3을 사용하여, 사파이어 단결정을 제조할 수 있다. Further comprising adding at least one fluorine-containing compound selected from the group consisting of NaF, KF, LiF, ZnF, MgF 2 and CaF 2 after the seed addition, when the seed is a fluorine-free crystalline aluminum compound . In one embodiment, NaF, KF, LiF, ZnF ,
단계 (c) 및 (d)Steps (c) and (d)
본 발명의 제조방법은 씨드가 첨가된 용액에 염기를 첨가하고 교반하는 단계 (c) 및 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 후, 건조하는 단계 (d)를 포함한다. The production method of the present invention includes a step (c) of adding a base to a solution to which a seed is added and stirring, and a step (d) of heating the solution to evaporate the solvent and then drying.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 염기는 암모니아수, 아민계 화합물, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 2 종 이상의 염기를 포함하는 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 암모니아수를 사용할 수 있다. 상기 염기는 용액의 PH가 용액의 pH가 9 이상이 될 때까지 첨가될 수 있으며, 상기 염기는 용액 내에서 전구체의 가수분해를 촉진하여, AlF3 등의 씨드 주위로 알루미늄 결정이 성장하는 것을 가속화시킨다. 이때 염기가 첨가될 수 있는 용액의 바람직한 pH 범위가 9 내지 11가 될 때 까지이다.In one embodiment of the present invention, the base may be ammonia water, an amine compound, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a mixture containing at least two bases, but is not limited thereto, preferably ammonia water. The base can be added until the pH of the solution is above the pH of the solution, which promotes the hydrolysis of the precursor in solution and accelerates the growth of aluminum crystals around the seeds such as AlF 3 . Until the preferred pH range of the solution to which the base can be added is from 9 to 11.
본 발명의 일 구현예에서, 전구체의 가수분해 및 입자의 균일한 성장을 촉진하기 위하여, 상기 염기를 첨가한 후 용액은 약 5 내지 7시간 동안 교반될 수 있다. In one embodiment of the present invention, after the addition of the base, the solution may be stirred for about 5 to 7 hours to promote hydrolysis of the precursor and uniform growth of the particles.
또한, 단계 (d)에서는 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 뒤, 추가적으로 건조한다. 본 발명의 일 구현예에는, 상기 용액을 80 내지 90℃의 온도 범위에서 가열하고, 용매를 모두 증발시킨 뒤, 추가적으로 60 내지 70 ℃ 온도 범위에서 건조시킨다.
Further, in the step (d), the solution is heated to evaporate the solvent, followed by further drying. In one embodiment of the present invention, the solution is heated at a temperature in the range of 80 to 90 占 폚, and all the solvent is evaporated, followed by drying at an additional 60 to 70 占 폚.
단계 (e)Step (e)
본 발명의 제조방법은 건조 후 얻은 분말을 소결시켜 α-알루미나를 얻는 단계 (e)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 분말은 750 내지 900℃의 온도 범위에서 소결될 수 있다. The production method of the present invention includes a step (e) of sintering the powder obtained after drying to obtain? -Alumina. In one embodiment of the present invention, the powder can be sintered at a temperature in the range of 750 to 900 ° C.
상기 소결은 공기, 또는 N2 및 Ar과 같은 불활성 기체 하에서 수행될 수 있으며, 산소, 공기, 수증기가 혼합된 산소 또는 수증기가 혼합된 공기 하에서 수행될 있다. 소결은 바람직하게는 튜브형 전기로, 박스형 전기로, 터널 로, 원적외선 로, 마이크로웨이브로, 샤프트 로, 반사로, 회전식 로 및 롤러 하트 로와 같은 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 소결은 배치식 또는 연속식으로 수행될 수 있다. 통상적으로 α-알루미나를 얻기 위해서는 1,200℃ 이상의 높은 소결 온도가 요구되나, 매우 높은 온도에서 급격히 소결하는 경우, 산소의 탈기로 인해 α-알루미나의 결정 구조가 불균일하고 불안정한 경우가 대다수이다. 그러나, 본 발명에서는 상기 범위의 낮은 온도에서 소결하기 때문에, 균질하고 고순도의 결정 구조를 가지는 안정한 α-알루미나를 얻을 수 있다. 또한, 낮은 온도에서 제조한 α-알루미나 원료를 이용하므로, 사파이어 단결정의 결함을 감소시켜 LED의 효율을 증가시킬 수 있다.The sintering may be performed in air, or under an inert gas such as N 2 and Ar, and may be performed in an air mixed with oxygen, air, water vapor, or water vapor. The sintering may preferably be performed using a device such as a tubular electric furnace, a box-shaped electric furnace, a tunnel, a far infrared ray, a microwave, a shaft, a reflection furnace, a rotary furnace and a roller heater. The sintering can be carried out batchwise or continuously. Generally, a high sintering temperature of 1,200 ° C. or more is required to obtain α-alumina. However, in the case of rapid sintering at a very high temperature, the crystal structure of α-alumina is uneven and unstable due to deaeration of oxygen. However, in the present invention, since sintering is performed at a low temperature in the above-mentioned range, stable α-alumina having a homogeneous and highly pure crystal structure can be obtained. In addition, since the α-alumina raw material produced at a low temperature is used, the efficiency of the LED can be increased by reducing defects of the sapphire single crystal.
본 발명의 제조방법은 기존의 졸-젤법과 같이 조성 성분의 조절이 용이하다. 또한, 고순도의 분말 제조가 가능하며, 다른 공정에 비하여 고가의 전구체를 사용하지 않으므로, 비용이 저렴하다. 특히, 본 발명은 낮은 온도에서 소결시킴에도 불구하고, 높은 결정성을 이루고 균일한 입자 분포도를 가지는 육각형의 판상 구조의 α-알루미나의 제조방법을 제공한다. The preparation method of the present invention is easy to control the composition components as in the conventional sol-gel method. In addition, it is possible to produce a powder of high purity, and the expensive precursor is not used in comparison with other processes, so the cost is low. Particularly, the present invention provides a method of producing a hexagonal plate-like a-alumina having high crystallinity and uniform particle distribution even though it is sintered at a low temperature.
상기 α-알루미나의 결정 입자는 나노크기 또는 마이크로크기를 가진다. 일 구현예로, α-알루미나의 입자 직경은 0.5 내지 5㎛이며, 바람직하게는 0.8 내지 3㎛이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.5㎛일 수 있다.
The crystal grains of the a-alumina have nano-size or micro-size. In one embodiment, the particle diameter of the alpha -alumina is from 0.5 to 5 mu m, preferably from 0.8 to 3 mu m, more preferably from 1 to 1.5 mu m.
이하에서는 보다 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described by way of more specific examples.
실시예Example 1 : 육각형의 1: hexagonal 판상Plate 구조의 결정성을 가지는 α-알루미나 입자의 제조 Preparation of α-alumina particles having crystallinity of structure
250mL의 비이커에 무수 에탄올 100mL를 넣고, 여기에 알루미늄 전구체로서, 0.0641 mol의 AlO(OH)를 천천히 가한 다음, 서로 균일하게 섞일 수 있도록 1시간 동안 교반하여 분산액을 제조하였다. 100 mL of anhydrous ethanol was added to a 250 mL beaker, 0.0641 mol of AlO (OH) 2 as an aluminum precursor was slowly added thereto, and the mixture was stirred for 1 hour to prepare a dispersion.
상기 분산액에 0.128 mol의 AlF3를 가한 다음 pH 9가 되도록 암모니아수를 첨가한 후 5시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 얻은 혼합물 용액을 80℃로 가열하여, 6 시간 동안 용매를 증발시킨 후 65℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 0.128 mol of AlF 3 was added to the dispersion, and then ammonia water was added to adjust the pH to 9, followed by sufficient stirring for 5 hours. The resulting mixture solution was heated to 80 DEG C, the solvent was evaporated for 6 hours, and then dried at 65 DEG C for 24 hours.
이로부터 얻은 분말을 도가니에 담아 전기로에 투입하여, 10℃/분의 승온 속도로 750 내지 900℃까지 가열한 후, 10 시간 동안 유지하면 반응시켜, 육각형의 판상 구조를 가지는 α-알루미나 분말을 수득하였다.
The powder thus obtained was placed in a crucible and put in an electric furnace, heated to 750 to 900 ° C at a heating rate of 10 ° C / min, and then held for 10 hours to obtain an α-alumina powder having a hexagonal plate- Respectively.
실험예Experimental Example 1: α-알루미나 입자의 형태 및 결정구조 분석 1: Analysis of morphology and crystal structure of α-alumina particles
상기 실시예 1에 의하여 제조된 α-알루미나 입자의 최종 형태를 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 통해 관찰하였고, 결정 구조를 분석하기 위해 XRD(X-ray Diffraction)를 사용하였다.The final shape of the a-alumina particles prepared in Example 1 was observed by SEM (Scanning Electron Microscopy) and XRD (X-ray Diffraction) was used to analyze the crystal structure.
도 1은 상기 실시예 1에 의하여 제조된 α-알루미나 입자들의 SEM사진으로서, α-알루미나 입자들이 균일한 입자 크기를 가지며, 입자의 결정형이 육각형의 판상 구조를 가짐을 확인할 수 있었다. 이때, 얻어진 α-알루미나 분말의 입자 직경은 1 내지 1.5 ㎛이었다.FIG. 1 is a SEM photograph of the α-alumina particles prepared in Example 1, showing that the α-alumina particles have a uniform particle size and the crystal form of the particles has a hexagonal plate-like structure. At this time, the particle diameter of the obtained? -Alumina powder was 1 to 1.5 占 퐉.
도 2는 실시예 1에서 얻은 α-알루미나 입자들의 XRD 팬턴으로서, 각 피크에 해당하는 면지수를 나태난 것이다. 피크가 나온 각도를 분석함으로써 삼방정계 결정형(rhombohedra)의 α-알루미나의 결정성을 확인하였다.
Fig. 2 is an XRD pendulum of the a-alumina particles obtained in Example 1, and the surface indices corresponding to the respective peaks are shown. The crystallinity of a-alumina in rhombohedra was confirmed by analyzing the angle at which the peak appeared.
실시예Example 2 내지 5 : α-알루미나의 입자의 제조 2 to 5: Preparation of particles of a-alumina
실시예 2 내지 5 각각은 알루미늄 전구체로서 Al(OH)3 (실시예 2), 알루미늄 프로폭사이드(AIP)(실시예 3), Al(NO3)3 (실시예 4), AlCl3 (실시예 5)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기재된 동일한 방법(동일한 전구체 농도(M)를 사용)로 의 α-알루미나 입자를 합성하였다.
Each of Examples 2 to 5 was made from Al (OH) 3 (Example 2), aluminum propoxide (AIP) (Example 3), Al (NO 3 ) 3 (Example 4), AlCl 3 Alpha] -alumina particles were synthesized in the same manner as described in Example 1 (using the same precursor concentration (M)) except that Example 5 was used.
도 3 내지 도 6은 은 실시예 2 내지 5에서 얻은 α-알루미나 입자들의 SEM 사진으로서, 알루미늄 전구체에 따라서 입자의 직경 및 α-알루미나가 나타나는 소결 온도가 달라지는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나, 실시예 2 내지 5에서 제조된 α-알루미나 입자의 입자 직경은 모두 3 ㎛ 이하이었으며, 균일한 결정구조를 가지는 것으로 확인되었다.
FIGS. 3 to 6 are SEM photographs of? -Alumina particles obtained in Examples 2 to 5, showing that the diameter of the particles and the sintering temperature at which? -Alumina appears vary depending on the aluminum precursor. However, the? -Alumina particles prepared in Examples 2 to 5 had particle diameters of 3 占 퐉 or less and were confirmed to have a uniform crystal structure.
상기 실시예 1 내지 5로부터 얻은 α-알루미나에 대하여 입도분석기를 이용하여 입자 크기를 측정하고, α-알루미나가 나타나는 소결 온도를 평가하여, 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.The? -Alumina obtained in Examples 1 to 5 was measured for particle size using a particle size analyzer, and the sintering temperature at which? -Alumina appeared was evaluated to obtain the results shown in Table 1 below.
(◎ : 750℃ 이상에서 소결(&Amp; cir &: Sintered at 750 DEG C or higher
○ : 800℃ 이상에서 소결○: Sintered at 800 ° C. or higher
△ : 900℃ 이상에서 소결 )
DELTA: Sintered at 900 DEG C or higher)
실시예Example 6 내지 12 : α-알루미나 입자의 제조 6 to 12: Preparation of alpha -alumina particles
실시예 6 내지 12 각각은 알루미늄 전구체로서 Al(OH)3를 사용하고 AlF3의 양을 AlF3 : Al 전구체의 몰비가 각각 0.1:1 (실시예 6), 0.5:1 (실시예 7), 1:1 (실시예 8), 2:1 (실시예 9), 3:1 (실시예 10), 4:1 (실시예 11) 5:1 (실시예 12)가 되도록 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기재된 동일한 방법으로 α-알루미나 입자를 합성하였다.
Each of Examples 6 to 12 uses Al (OH) 3 as the aluminum precursor and AlF 3 1: 1 (Example 8), 2: 1 (Example 9), 3: 1 (Example 10) ), 4: 1 (Example 11) The α-alumina particles were synthesized in the same manner as described in Example 1, except that 5: 1 (Example 12) was used.
(㎛)(탆)
(◎ : 750℃ 이상에서 소결(&Amp; cir &: Sintered at 750 DEG C or higher
○ : 800℃ 이상에서 소결○: Sintered at 800 ° C. or higher
△ : 900℃ 이상에서 소결 )
DELTA: Sintered at 900 DEG C or higher)
실시예Example 13 내지 15: α-알루미나 입자의 제조 13 to 15: Preparation of alpha -alumina particles
실시예 13 내지 15 및 비교예 1 각각은 알루미늄 전구체로서 Al(OH)3를 사용하고 용매를 무수 에탄올(실시예13), 2-프로판올(실시예 14), 2-부탄올(실시예 15) 및 증류수( 비교예 1), 용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기재된 동일한 방법으로 α-알루미나 입자를 합성하였다.
Each of Examples 13 to 15 and Comparative Example 1 was obtained by using Al (OH) 3 as an aluminum precursor and the solvent in anhydrous ethanol (Example 13), 2-propanol (Example 14), 2- Alumina particles were synthesized in the same manner as described in Example 1 except that distilled water ( Comparative Example 1) was used.
상기 실시예 13 내지 15 및 비교예 1로부터 얻은 α-알루미나에 대하여 입도분석기를 이용하여 평균 입자 크기를 측정하고, α-알루미나가 나타나는 소결 온도를 평가하여, 하기 표 3과 같은 결과를 얻었다.
The average particle size of the? -Alumina obtained in Examples 13 to 15 and Comparative Example 1 was measured using a particle size analyzer, and the sintering temperature at which? -Alumina appeared was evaluated to obtain the results shown in Table 3 below.
(㎛)(탆)
(◎ : 750℃ 이상에서 소결(&Amp; cir &: Sintered at 750 DEG C or higher
○ : 800℃ 이상에서 소결○: Sintered at 800 ° C. or higher
△ : 900℃ 이상에서 소결DELTA: Sintered at 900 DEG C or higher
× 나타나지 않음)
× not shown)
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 증류수를 사용한 비교예 1의 경우에는 결정의 생성을 관측할 수가 없었다.
As shown in Table 3, in the case of Comparative Example 1 using distilled water, crystal formation could not be observed.
비교예Comparative Example 2 : α-알루미나 입자의 제조 2: Preparation of α-alumina particles
비교예 2은 통상의 제조방법에 따라, AlF3를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 기재된 동일한 방법으로 α-알루미나 입자를 합성하였다. 이로부터 얻은 분말을 도가니에 담아 전기로에 투입하여, 10℃/분의 승온 속도로 1200 내지 1300℃까지 가열한 후, 10 시간 동안 유지하면 반응시켜 α-알루미나를 얻었다. In Comparative Example 2, α-alumina particles were synthesized in the same manner as described in Example 1 except that
얻은 α-알루미나의 SEM 관측 결과를 도 8에 도시하였다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 높은 온도에서 소결시켜 얻는 α-알루미나의 결정은 균일하지 않음을 알 수 있다. The SEM observation results of the obtained? -Alumina are shown in Fig. As can be seen from Fig. 8, the crystals of? -Alumina obtained by sintering at a high temperature are not uniform.
얻은 α-알루미나의 XRD 패턴 분석 결과를 도 9에 도시하였다.
The XRD pattern analysis results of the obtained? -Alumina are shown in FIG.
발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능한 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (13)
(a) 무수 에탄올, 2-프로판올, 2-부탄올 또는 1,4-부탄다이올인 용매 내에 알루미늄 전구체를 첨가하여 분산액을 제조하는 단계;
(b) 상기 분산액에 씨드(seed)로 AlF3을 첨가하여 용액을 제조하는 단계;
(c) 상기 용액에 염기를 첨가하고 교반하는 단계;
(d) 상기 용액을 가열하여 용매를 증발시킨 후, 건조하는 단계; 및
(e) 건조 후 얻은 분말을 750 내지 900℃의 온도 범위에서 소결시켜 α-알루미나를 얻는 단계. A process for producing a-alumina having a hexagonal plate-like structure comprising the steps of:
(a) preparing a dispersion by adding an aluminum precursor in a solvent which is anhydrous ethanol, 2-propanol, 2-butanol or 1,4-butane diol;
(b) adding AlF 3 as a seed to the dispersion to prepare a solution;
(c) adding and stirring a base to the solution;
(d) heating the solution to evaporate the solvent and then drying; And
(e) sintering the powder obtained after drying in the temperature range of 750 to 900 ° C to obtain? -alumina.
상기 씨드 첨가 후, NaF, KF, LiF, ZnF, MgF2 및 CaF2로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불소-함유 화합물을 추가로 첨가하는 단계를 포함하는 방법. The method according to claim 1,
Comprising the step of additionally adding a compound containing - one or more fluorine selected from the group consisting of from after the seed addition, NaF, KF, LiF, ZnF , MgF 2 , and CaF2.
상기 용매에 대하여 알루미늄 전구체는 가용성이고, 상기 씨드는 불용성인 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein the aluminum precursor for the solvent is soluble and the seed is insoluble.
상기 알루미늄 전구체가 AlO(OH), Al(OH)3, 알루미늄 이소프로폭사이드, Al(NO3)3 또는 AlCl3인 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein said aluminum precursor is AlO (OH), Al (OH) 3 , aluminum isopropoxide, Al (NO 3 ) 3 or AlCl 3 .
상기 씨드가 알루미늄 전구체에 대하여 0.1:1 내지 5:1의 몰 비율로 첨가되는 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein the seed is added in a molar ratio of from 0.1: 1 to 5: 1 to the aluminum precursor.
상기 염기가 암모니아수, 아민계 화합물 또는 2 종 이상의 염기를 포함하는 혼합물인 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein the base is a mixture comprising ammonia water, an amine compound or two or more bases.
상기 염기가 용액의 PH가 9 이상이 될 때까지 첨가되는 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein the base is added until the pH of the solution is at least 9.
상기 분말을 산소, 공기, 수증기가 혼합된 산소 또는 수증기가 혼합된 공기 하에서 소결하는 방법. The method according to claim 1 or 4,
Wherein the powder is sintered in air mixed with oxygen, air, water vapor, or water vapor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130086353A KR101497561B1 (en) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130086353A KR101497561B1 (en) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150011276A KR20150011276A (en) | 2015-01-30 |
| KR101497561B1 true KR101497561B1 (en) | 2015-03-04 |
Family
ID=52482690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130086353A KR101497561B1 (en) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101497561B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105645933B (en) * | 2016-01-18 | 2018-08-03 | 天津大学 | A kind of laminated structure Ceramic corundum abrasive and preparation method thereof |
| EP3931153A4 (en) * | 2019-02-25 | 2022-11-30 | Rio Tinto Alcan International Limited | Use of calcium fluoride in the bayer process |
| KR102257545B1 (en) * | 2019-05-29 | 2021-05-27 | 한국세라믹기술원 | Alumina single crystal particles having hexagonal plate type structure and manufacturing method of the same |
| CN111484050B (en) * | 2020-04-21 | 2021-05-18 | 北京邮电大学 | Preparation method of spheroidal alpha-phase nano-alumina |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020062088A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | (주)디오 | A method of preparing high-purity ultrafine α-Al2O3 powder |
| KR20060049582A (en) * | 2004-06-15 | 2006-05-19 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | A method for producing an alpha;-alumina powder |
| KR100787191B1 (en) * | 2006-08-28 | 2007-12-21 | 한국화학연구원 | Flaky alpha-alumina crystals with large aspect ratio and preparation method of them |
| KR101202625B1 (en) * | 2003-03-04 | 2012-11-19 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | METHOD FOR PRODUCING a-ALUMINA PARTICULATE |
-
2013
- 2013-07-22 KR KR1020130086353A patent/KR101497561B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020062088A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | (주)디오 | A method of preparing high-purity ultrafine α-Al2O3 powder |
| KR101202625B1 (en) * | 2003-03-04 | 2012-11-19 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | METHOD FOR PRODUCING a-ALUMINA PARTICULATE |
| KR20060049582A (en) * | 2004-06-15 | 2006-05-19 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | A method for producing an alpha;-alumina powder |
| KR100787191B1 (en) * | 2006-08-28 | 2007-12-21 | 한국화학연구원 | Flaky alpha-alumina crystals with large aspect ratio and preparation method of them |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150011276A (en) | 2015-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2314659B1 (en) | Li-containing -sialon fluorescent substance and method for manufacturing same, illumination device, and image display device | |
| JP3744010B2 (en) | Method for producing α-alumina powder | |
| RU2107661C1 (en) | Aluminum oxide | |
| JP5041190B2 (en) | Method for producing phosphor particles | |
| KR101953920B1 (en) | Preparation of yttrium-cerium-aluminum garnet phosphor | |
| JP5110336B2 (en) | Phosphor particles | |
| KR101497561B1 (en) | A method of preparing α-alumina and α-alumina made therefrom | |
| JP3440498B2 (en) | α-alumina | |
| CN1669931A (en) | Method for preparing alumina powder with small particle diameter | |
| US10232335B2 (en) | Method for producing β-eucryptite fine particles | |
| KR101547734B1 (en) | Method for fabricating of YAG : Ce phosphor powder by polymer solution route and alumina seed application | |
| Gu et al. | Nitridation from core-shell oxides for tunable luminescence of BaSi 2 O 2 N 2: Eu 2+ LED phosphors | |
| Liu et al. | Solid solubility and photoluminescence of Y3Al5O12: Ce3= prepared by using (Y1− xCex) 2O3 as precursor | |
| US8703041B2 (en) | Reformed aluminum nitride sintered body and method of producing the same | |
| KR102249310B1 (en) | Manufacturing method of nano YAG:Ce3+ phosphor power via a solution process using Hydroxypropyl Methylcellulose | |
| JP2012144689A5 (en) | ||
| Cao et al. | Co-precipitation synthesis of YAG: Ce nanophosphor and vacuum sintering fabrication of transparent ceramics | |
| CN115180925A (en) | Fluorescent ceramic sheet and preparation method thereof | |
| JP5170247B2 (en) | Li-containing α-sialon phosphor, method for producing the same, lighting apparatus, and image display device | |
| CN110938862A (en) | High-purity monocrystalline corundum powder and preparation method thereof | |
| CN115322772A (en) | Red fluorescent powder for mini-LED display screen and preparation method thereof | |
| Han et al. | Effects of sintering route and flux on the luminescence and morphology of YAG: Ce phosphors for white emitting-Light diodes (LEDs) | |
| Yang et al. | Synthesis and Characterization of Y2O3: Eu3+ Film Derived by Sol-Gel Processing | |
| JPH07101769A (en) | Alumina for slip casting, alumina composition, alumina casting and alumina sintered compact |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190207 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200113 Year of fee payment: 6 |