KR900004490B1 - Process for production of high purity zirconia powder from zircon powder - Google Patents

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Abstract

A method for producing a zirconia powder comprises the steps of preparing a raw material mixture comprising a zircon powder and a powdery carbon-containing material; and heating the raw material mixutre at a temperature range from 1300 to 2000 deg.C in a nonoxidising atmoshpere of which the pressure is not higher than 0.7 bar to thereby decompose and gasify the silicon oxide component of the zircon powder.

Description

지르콘 분말로부터 고순도 지르코니아 분말의 제조방법Process for producing high purity zirconia powder from zircon powder

제1도는 지르콘-탄소 혼합물에서 C/SiO2몰비와, 감압하에 탈실리콘 열처리에 의하여 얻은 지르코니아 분말에 함유된 SiO2의 양 사이의 관계를 나타낸 그래프.1 is a graph showing the relationship between the C / SiO 2 molar ratio in a zircon-carbon mixture and the amount of SiO 2 contained in the zirconia powder obtained by desilicon heat treatment under reduced pressure.

제2도는 지르콘-탄소 혼합물을 가열할때 아르곤가스 분위기의 압력과 지르코니아 분말에 함유된 SiO2의 잔유량 사이의 관계를 나타낸 그래프.2 is a graph showing the relationship between the pressure of argon gas atmosphere and the residual amount of SiO 2 contained in zirconia powder when the zircon-carbon mixture is heated.

본 발명은 탄소의 존재하에 지르콘 분말을 가열하여 불안정화 지르코니아 또는 안정화 및 부분적 안정화 지르코니아인 고순도의 지르코니아 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. 지르코니아, 즉 산화 지르코늄 ZrO2은 이 물질의 융점이 2,700℃ 이상이기 때문에 강철 제조공업 및 유리제조공업에서 내화재로 사용되어 왔다. 최근, 지르코니아는 여러분야에서 새롭고 광범위한 용도로 사용되고 있다. 예를들면, 이는 광학유리, 새로운 연마재, 피에조전기요소, 산소농도측정용 센서로서 유용한 고체 전해질, 세라믹 캐퍼시티 또는 몇몇 다른 전자장치를 제조하기 위한 중요 원료로서 사용된다. 결정학적으로 순수 지르코니아는 정상 온도에서 단사정제에 속한다. 그러나 이는 완전히 안정하지 못하고 비교적 큰 체적 변화와 함께 약 1,100℃에서 정방정상 결정구조로 가역적으로 변환한다. 따라서 실제적으로 순수한 지르코니아는 통상 불안정화 지르코니아이다. 변환으로 수반되는 체적 변화로 인하여, 불안정화 지르코니아의 소결체는 정상온도에서 까지 기계적 강도가 높지 못하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, ZrO2와 고용체를 형성하는, 예를들어 CaO 또는 Y2O3와 같은 안정화 산화물을 첨가하여 등축정상 결정구조를 갖는 안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아를 얻는 것은 공지되어 있다. 지르코니아의 전술한 용도 이외에 강도와 인성이 둘다 높은 안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아는 소위 요업 공업 분야에서 사용이 예견된다. 지르코니아를 제조하기 위한 일반적 원료는 일반식 ZrO2·SiO2또는 ZrSiO4로 표시되는 약 1530℃에서 ZrO2와 SiO2로 분해하는 규산 지르코늄광물인 지르콘이 있다. 그러므로 지르콘에서 지르코니아를 제조하기 위하여는 지르콘에서 실리카를 분리시켜야 한다.The present invention relates to a method for producing a high purity zirconia powder which is heated by the zircon powder in the presence of carbon to be destabilized zirconia or stabilized and partially stabilized zirconia. Zirconia, or zirconium oxide, ZrO 2, has been used as a fireproof material in the steel and glass manufacturing industries because its melting point is more than 2,700 ° C. Recently, zirconia has been used in new and widespread applications in you. For example, it is used as an important raw material for manufacturing solid electrolytes, ceramic capacities or some other electronic devices useful as optical glass, new abrasives, piezoelectric elements, oxygen concentration sensors. Crystallographicly pure zirconia belongs to the monoclinic at normal temperature. However, it is not completely stable and reversibly converts into a tetragonal crystal structure at about 1,100 ° C with relatively large volume changes. Thus practically pure zirconia is usually destabilized zirconia. Due to the volume change accompanying the conversion, the sintered body of destabilized zirconia does not have high mechanical strength up to normal temperature. In order to solve this problem, it is known to add stabilized or partially stabilized zirconia having an equiaxed crystal structure by adding a stabilizing oxide such as CaO or Y 2 O 3 , which forms a solid solution with ZrO 2 . In addition to the aforementioned uses of zirconia, stabilized or partially stabilized zirconia with high strength and toughness are expected to be used in the so-called ceramics industry. A common raw material for producing zirconia is zircon, a zirconium silicate mineral that decomposes into ZrO 2 and SiO 2 at about 1530 ° C. represented by the general formula ZrO 2 · SiO 2 or ZrSiO 4 . Therefore, to produce zirconia from zircon, silica must be separated from zircon.

지르콘으로부터 지르코니아를 제조하는 공지방법에는 지르콘사, 탄소와 철 스크랩의 혼합물에 안정화 산화물을 첨가하여 안정화 지르코니아가 생성될때, 이를 아아크 로에서 가열하는 아아크로 용융방법이 있다. 분해 및 환원 반응과 반응계의 용응이 일어나고, 환원형태로 산화실리콘이 가스상으로 소실하거나 철과의 반응으로 페로규소가 형성되므로서 Si2성분은 ZrO2성분에서 분리된다. 이러한 방법은 비교적 저렴한 가격으로 지르코니아를 생산할 수 있고 대량으로 생산하는데 적합하다. 그러나 이러한 방법으로 고순도의 지르코니아를 얻을 수 없고, 이 방법으로 생성된 지르코니아는 경질 블록형으로서, 이는 분쇄하는데 큰 에너지가 소모된다.A known method for producing zirconia from zircon includes an arc melting method in which a stabilized zirconia is produced by adding a stabilized oxide to a mixture of zircon, carbon and iron scrap, and heating it in an arc. Si 2 component is separated from ZrO 2 component by decomposition and reduction reaction and solution reaction system, silicon oxide is lost in gaseous form or ferrosilicon is formed by reaction with iron. This method can produce zirconia at a relatively low price and is suitable for mass production. However, high purity zirconia cannot be obtained by this method, and the zirconia produced by this method is a hard block type, which consumes a large amount of energy to crush.

다른 공지방법으로는 알카리 용해방법이 있다 이 방법에서, 지르콘사와 알카니의 혼합물이 융해하고 반응하여 알카리 규산염과 알카리 지르콘산염이 생성된다. 규산염은 세척하여 없앨수 있다. 산처리 방법에 의하여 지르콘산염은 옥시염화 지르코늄 ZrOCl2으로 변환하고, 이는 수용성이므로 수산화 지르코늄으로 쉽게 변환할 수 있다. 이렇게 얻은 수산화 지르코늄을 열처리하면 분말 형태의 지르코니아를 얻는다. 이 방법으로 고순도의 지르코니아를 얻을 수 있으나, 이 방법은 많은 종류의 반응을 포함한 로타리 방법을 사용하기 때문에 생산성이 낮고 생산가가 매우 높은 결점이 있다. 다른 방법으로는, 일본 특허 출원 공고번호 제58-9808호와 제58-15021호에, 안정화 산화물을 첨가한 지르콘사와 탄소분말의 입상 혼합물을, 원료 혼합물의 과립에 인접하여 위치한 입상 탄소의 존재하에 비산화 분위기하에서 가열하여 지르콘의 탈실리콘을 행하는 것이 기재되어 있다. 이러한 열처리에 의하여 지르콘의 실리카 성분은 환원형태에서 기화한 다음 입상탄소와 반응한다. 따라서, 탄화 규소를 지르코니아와 함께 얻는다. 그러나, 이 방법은 고온에서 장시간 동안 반응을 행하야 하기 때문에 비교적 생산성이 낮고 에너지값이 높으며, 또한 고순도의 지르코니아를 얻는 것이 어렵다.Another known method is the alkali dissolving method. In this method, a mixture of zircon and alkali is fused and reacted to produce alkali silicate and alkali zirconate. Silicates can be washed off. By the acid treatment method, the zirconate is converted to zirconium oxychloride ZrOCl 2 , which is water-soluble, so it can be easily converted to zirconium hydroxide. The zirconium hydroxide thus obtained is heat treated to obtain zirconia in powder form. This method yields high-purity zirconia, but this method uses a rotary method that includes many types of reactions, resulting in low productivity and very high production costs. Alternatively, in Japanese Patent Application Publication Nos. 58-9808 and 58-15021, a granular mixture of zircon yarn and carbon powder to which a stabilizing oxide is added is placed in the presence of granular carbon located adjacent to granules of the raw material mixture. It is described to perform desilicon of zircon by heating in a non-oxidizing atmosphere. By such heat treatment, the silica component of zircon is vaporized in reduced form and then reacted with granular carbon. Thus, silicon carbide is obtained with zirconia. However, this method has a relatively low productivity, high energy value, and high purity zirconia because it is necessary to perform the reaction for a long time at a high temperature.

본 발명의 목적은 지르콘 분말로부터, 불안정화 지르코니아 또는 안정화 및 부분적 안정화 지르코니아인 고순도의 지르코니아 분말을 효과적이고 경제적으로 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 지르콘 분말과 분말상의 탄소질 또는 탄소함유물로 된 원료 혼합물을 제조하고 원료 혼합물을 압력이 0.7atm 이하인 비산화 분위기하에 1,300-2,000℃의 온도에서 가열하여 지르콘 분말중 산화 극소 성분을 분해 또는 기화시켜서 하는 지르코니아 분말의 제조방법을 제공한다. 안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아를 제조할 때, 원료 혼합물은 최소한 하나의 안정화 금속 산화물 또는 전술한 가열 단계에서 사용된 온도 이하의 온도에서 이러한 금속 산화물로 변환하는 최소한 하나의 금속염을 더 함유한다.It is an object of the present invention to provide a method for the efficient and economical preparation of high purity zirconia powders which are destabilized zirconia or stabilized and partially stabilized zirconia from zircon powders. In addition, the present invention is to prepare a raw material mixture of zircon powder and powdery carbonaceous or carbonaceous material and to heat the raw material mixture at a temperature of 1,300-2,000 ° C. under a non-oxidizing atmosphere having a pressure of 0.7 atm or less, thereby minimizing oxidation of zircon powder. It provides a method for producing zirconia powder by decomposition or vaporization. In preparing stabilized or partially stabilized zirconia, the raw material mixture further contains at least one stabilized metal oxide or at least one metal salt which converts to such a metal oxide at a temperature below the temperature used in the aforementioned heating step.

본 발명의 첫째 특징은 지르콘-탄소 혼합물의 탈실리콘 열처리를 감압하에서 행하는데 있으며, 탈실리콘의 메카니즘은 다음 반응식으로 표시된다.The first feature of the present invention is the desilicon heat treatment of the zircon-carbon mixture under reduced pressure, the mechanism of the desilicon being represented by the following scheme.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

Figure kpo00002
Figure kpo00002

대기압하에서 반응식(1)의 반응을 연속적으로 진행하기 위하여는, 반응식(2)의 반응에서 열역학적으로 계산하여 반응 온도가 최저 1,750℃로 유지되어야 함을 알 수 있다. 저온에서 연속 반응의 어려움은 주로 SiO의 포화 중기압이 1,500℃에서 6.3×10-2atm이고, 1,300℃에서 3.5×10-3atm정도로 낮아야 하는데 기인한다. 탈실리콘 열처리를 감압하에 실시할때, 온도의 열역학적 하한선은 1,750℃ 이하 이어야 한다. 반응식(2)로부터 계산에 의하면, 반응이 0.1atm의 압력에서 일어날때 온도의 하한선은 1,640℃가 되어야 하고, 또한 0.01atm에서는 1,540℃ 이하이고 0.001atm에서는 1,450℃ 이하이어야 한다. 즉 탈실리콘 열처리 온도는 일차로 감압에 의하여 약 100℃까지 낮게 할 수 있다. 그러므로 본 발명에 의한 방법으로 비교적 낮은 온도에서 비교적 짧은 시간에 가열하여 지르콘에서 거의 완전하게 실리카를 제거할 수 있다. 탈실리콘 열처리에서 압력의 상한선은 생성된 지르코니아에서 잔유 실리콘의 양에 따라 방법과 실제조작의 편의를 고려하여 0.7atm로 고정시키며, 0.6atm 이하의 압력에서 열처리하는 것이 바람직하다. 통상 1,400-1,800℃의 온도에서 열처리하면 좋은 결과를 얻으며, 이러한 가열온도 범위는 열처리의 효율뿐만 아니라 처리가격면에서도 바람직하다. 고순도의 지르코니아 분말을 얻기 위하여는, 탄소질 또는 탄소 함유물 대 지르콘분말의 혼합비가 중요하며 다음에 최적범위를 열거한다. 즉 탄소 함유물에 함유된 C 대 지르콘 분말의 SiO2의 몰비는 0.4-2.0이다. 탄소 함유물이 약 1,000℃ 이하의 온도에서 기화하는 몇몇 탄소 화합물을 함유하며, 이러한 화합물에서 탄소 C/SiO2몰비를 계산할때 무시한다. 탈실리콘 열처리전에 분말 형태로 원료 혼합물을 사용하거나 펠릿과 같은 적합한 성형체로 분말 혼합물을 성형하는 것은 임의적이다. 탈실리콘 열처리의 효율을 높이고 생성물의 순도를 개량하기 위하여는, 원료 혼합물을 제조하는 단계에서 혼합물을 적당하게 가열하거나 적당량의 용제를 가하여 최소한 일부분의 탄소 함유물을 유동시키는 것이 바람직하다.In order to continuously proceed the reaction of Scheme (1) at atmospheric pressure, it can be seen that the reaction temperature should be maintained at a minimum of 1,750 ° C. by thermodynamic calculation in the reaction of Scheme (2). Difficulties in continuous reaction at low temperatures are mainly due to the saturation medium pressure of SiO being 6.3 × 10 -2 atm at 1,500 ° C and as low as 3.5 × 10 -3 atm at 1,300 ° C. When the desilicon heat treatment is carried out under reduced pressure, the thermodynamic lower limit of the temperature should not be more than 1,750 ° C. According to the calculation from the equation (2), when the reaction takes place at a pressure of 0.1 atm, the lower limit of the temperature should be 1,640 ° C., and also 1,540 ° C. or less at 0.01 atm and 1,450 ° C. or less at 0.001 atm. That is, the desilicon heat treatment temperature may be lowered to about 100 ° C. by first reducing the pressure. Therefore, the method according to the present invention can remove silica almost completely from zircon by heating at a relatively low temperature for a relatively short time. In the de-silicon heat treatment, the upper limit of the pressure is fixed to 0.7 atm in consideration of the method and actual operation convenience according to the amount of residual silicon in the produced zirconia, and heat treatment is performed at a pressure of 0.6 atm or less. In general, heat treatment at a temperature of 1,400-1,800 ° C. yields good results. This heating temperature range is preferable not only in terms of heat treatment efficiency but also in processing cost. In order to obtain a high purity zirconia powder, the mixing ratio of carbonaceous or carbon-containing to zircon powder is important and the optimum range is listed next. In other words, the molar ratio of SiO 2 of C to zircon powder contained in the carbon content is 0.4-2.0. The carbon content contains several carbon compounds that vaporize at temperatures below about 1,000 ° C. and is ignored when calculating the carbon C / SiO 2 molar ratio in these compounds. It is optional to use the raw material mixture in powder form prior to desilicon heat treatment or to mold the powder mixture into a suitable molded body such as pellets. In order to increase the efficiency of the desilicon heat treatment and improve the purity of the product, it is preferable to flow the at least part of the carbon content by appropriately heating the mixture or adding an appropriate amount of solvent in the step of preparing the raw material mixture.

또한 본 발명에 의한 탈실리콘 열처리에 의하여 얻는 지르코니아 분말은 소량의 ZrO 또는 ZrC 및 이러한 화합물의 고용체를 함유하는데, 그 이유는 통상 지르콘에서 실리카를 완전하게 분리시키기 위하여 이론양에 비하여 약간 초과한 양의, 탄소를 사용하는 것이 필요하기 때문이다. 그러므로 ZrO와 ZrC를 ZrO2로 산화시키는데 적합한 온도에서 공기와 같은 산화 분위기하에서 지르코니아 분말을 가열하여 수득한 지르코니아 분말을 산화 처리하는 것이 바람직하다. 이러한 산화 처리는 지르코니아 분말에 잔존해 있는 탄소를 가스상으로 제거하는데 효과적이다.In addition, the zirconia powder obtained by the desilicon heat treatment according to the present invention contains a small amount of ZrO or ZrC and a solid solution of such a compound, because the amount of slightly exceeded the theoretical amount is usually used to completely separate the silica from the zircon. This is because it is necessary to use carbon. Therefore, it is preferable to oxidize the zirconia powder obtained by heating the zirconia powder under an oxidizing atmosphere such as air at a temperature suitable for oxidizing ZrO and ZrC to ZrO 2 . This oxidation treatment is effective to remove the carbon remaining in the zirconia powder in the gas phase.

전술한 바와같이, 본 발명의 방법에 의하여 순도 98중량% 이상의 지르코니아 분말을 쉽고 확실하게 얻을 수 있다.As described above, zirconia powder with a purity of 98% by weight or more can be easily and surely obtained by the method of the present invention.

본 발명에서 원료는 특별히 제한되어 있지 않다. 기본 재료로서 통상 이용되고 있는 지르콘사를 분쇄하여 얻은 지르콘 분말을 사용하여도 좋다. 반응식(1)의 탈실리콘 반응 비율을 높이기 위하여 미세한 입자로 된 지르콘 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 고순도의 지르코니아를 얻기 위하여는, 불순성분의 함량이 낮은 지르콘 분말과 회분 함량이 낮은 탄소 함유물을 사용하는 것이 바람직하다. 탄소질 또는 탄소-함유물은 석유코우크스, 석탄코우크스와 카아본블랙과 같은 거의 순수한 탄소물질, 석유퍼치와 석탄피치와 같은 순수하지 못한 탄소물질과, 비산화 분위기하에서 가열하여 탄화되는 페놀수지, 폴리에틸렌과 폴리비닐 알콜과 같은 유지물질에서 선택할 수 있다. 지르콘 분말과 분말상의 탄소 함유물의 혼합은 혼합이 잘 이루어지는 방법으로 실시한다.In the present invention, the raw material is not particularly limited. A zircon powder obtained by pulverizing zircon, which is usually used as a base material, may be used. In order to increase the de-silicon reaction ratio of the reaction formula (1), it is preferable to use a zircon powder made of fine particles. In order to obtain high purity zirconia, it is preferable to use a zircon powder having a low content of impurity and a carbon content having a low ash content. Carbonaceous or carbon-containing materials include almost pure carbon materials such as petroleum coke, coal coke and carbon black, incomplete carbon materials such as petroleum perch and coal pitch, and phenolic resins which are heated and carbonized in a non-oxidizing atmosphere. And oils such as polyethylene and polyvinyl alcohol. Mixing of the zircon powder and the powdery carbon content is carried out by a method in which mixing is well performed.

안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아를 제조하기 위하여는, MgO, CaO, Y2O3와 CeO3로부터 선택한 최소한 하나의 안정화 금속 산화물을 지르콘 분말과 탄소 함유물에 가한다. 이들 금속 산화물 대신에, 다음 탈실리콘 열처리에 사용된 온도 이하의 온도로 가열할때 산화물로 변하는 동일한 금속의 염을 사용할 수 있다. 적당한 금속염의 예를들면, MgCO3, CaCO3, Ca(OH)2, YCl3·6H2O와 Ce(NO)3·6H2O가 있다. 안정화 산화물 총량은 지르콘 분말에 함유된 ZrO2의 0.5-2.0몰%이다 안정화 산화물의 양이 더 적으면 완전한 안정화 지르코니아를 얻는 것은 불가능하다. 또한, 안정화 산화물이 지르콘 분말에 함유된 ZrO2의 20몰% 이상이면, 원료 혼합물의 탈실리콘 열처리로 ZrO2상 이외에 CaZr4O12또는 Zr3Y4O12과 같은 착산화물의 결정상이 형성되며, 이러한 착산화물 상을 함유하는 지르코니아 분말을 소결할때, 소결체의 기계적 강도는 예상한 바와같이 높지 않다.To prepare stabilized or partially stabilized zirconia, at least one stabilized metal oxide selected from MgO, CaO, Y 2 O 3 and CeO 3 is added to the zircon powder and the carbon content. Instead of these metal oxides, salts of the same metal that turn into oxides when heated to a temperature below the temperature used for the next desilicon heat treatment can be used. Examples of suitable metal salts are MgCO 3 , CaCO 3 , Ca (OH) 2 , YCl 3 · 6H 2 O and Ce (NO) 3 · 6H 2 O. The total amount of stabilized oxides is 0.5-2.0 mol% of ZrO 2 contained in the zircon powder. If the amount of stabilized oxides is smaller, it is impossible to obtain complete stabilized zirconia. In addition, when the stabilizing oxide is 20 mol% or more of ZrO 2 contained in the zircon powder, desilicon heat treatment of the raw material mixture forms a crystal phase of a complex oxide such as CaZr 4 O 12 or Zr 3 Y 4 O 12 in addition to the ZrO 2 phase. When sintering zirconia powder containing such a hydroxide phase, the mechanical strength of the sintered body is not as high as expected.

원료 혼합물의 감압 탈실리콘 열처리는 전술한 바와같은 방법으로 행한다. 비산화 가스 분위기는 탄소 함유물의 산화를 방지하는데 사용된다. 통상 질소가스, 아르곤가스 또는 일산화 탄소가스를 사용한다. 열처리 온도범위는 1,300-2,000℃이고, 바람직하기로는 1,400-1,800℃이다. 열처리 기간은 한정되어 있는 것은 아니며, 일반적으로 온도가 높으면, 더 짧아진다. 온도가 1,400-1,800℃의 바람직한 범위에 있으면 탈실리콘은 통상 0.5-10시간에 이루어진다.The vacuum de-silicon heat treatment of the raw material mixture is performed by the method as described above. Non-oxidizing gas atmospheres are used to prevent oxidation of the carbon content. Usually nitrogen gas, argon gas or carbon monoxide gas is used. The heat treatment temperature range is 1,300-2,000 ° C, preferably 1,400-1,800 ° C. The heat treatment period is not limited, and in general, the higher the temperature, the shorter it becomes. If the temperature is in the preferred range of 1,400-1,800 ° C., the desilicon is usually in 0.5-10 hours.

전술한 바와같은, 공기에서 산화 열처리하여, 수득한 지르코니아 분말의 순도를 높이는 것이 바람직하며, 산화 처리에 대한 가열온도의 범위는 600-900℃가 바람직하고, 통상 1-5시간 동안 계속 가열하면 충분하다.As described above, it is desirable to increase the purity of the zirconia powder obtained by oxidative heat treatment in air, and the heating temperature range for the oxidation treatment is preferably 600-900 ° C, and it is usually sufficient to continue heating for 1-5 hours. Do.

[실시예 1]Example 1

볼밀을 사용하여, 100중량부의 지르콘사 분말과 11.0중량부의 석유 코우크스 분말을 잘 혼합한다. 지르콘분말은 98.9중량%의 ZrO2·SiO2를 함유하고, 평균 입경은 0.97㎛이고, 석유 코우크스 분말은 90중량%의 고정 탄소를 함유하고, 44㎛ 이하의 입경을 갖는다. 분말 형태의 혼합물을, 압력이 0.7atm으로 조절된 아르곤 가스 분위기하에 2시간 동안 1,700℃로 가열한다. 감압하에 탈실리콘 처리에 의하여 얻은 지르코니아 분말을 화학 분석하고, 분말 X-선 회절 분석하여 결정상의 존재를 확인한다.Using a ball mill, 100 parts by weight of zircon powder and 11.0 parts by weight of petroleum coke powder are mixed well. The zircon powder contains 98.9% by weight of ZrO 2 · SiO 2 , the average particle diameter is 0.97 μm, the petroleum coke powder contains 90% by weight of fixed carbon, and has a particle size of 44 μm or less. The mixture in powder form is heated to 1,700 ° C. for 2 hours under an argon gas atmosphere with a pressure adjusted to 0.7 atm. The zirconia powder obtained by desilicon treatment under reduced pressure is chemically analyzed and powder X-ray diffraction analysis is carried out to confirm the presence of the crystal phase.

그 결과는 다음 표 1a에 표시했으며, 이 표에서 "ZrO2(m)"은 단사정 지르코니아를 나타낸다 다음, 지르코니아 분말을 대기에서 2시간 동안 800℃에서 가열하여 불순성분을 산화시킨후, 화학분석과 분말 X-선 회절분석을 반복한다.The results are shown in the following Table 1a, where "ZrO 2 (m)" represents monoclinic zirconia. Then, the zirconia powder was heated at 800 ° C. for 2 hours in the air to oxidize impurities, followed by chemical analysis. And powder X-ray diffraction is repeated.

고 결과를 다음 표 1a에 표시했다.The results are shown in Table 1a below.

[실시예 2-4]Example 2-4

이들 실시예에서는, 탈실리콘 열처리를 표 1a에 표시된 바와같이 다른 조건하에서 실시하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 행한다. 각 실시예에서 얻은 결과는 다음 표 1a에 표시했다.In these examples, the desilicon heat treatment is carried out in the same manner as in Example 1 except that the desilicon heat treatment is performed under other conditions as shown in Table 1a. The results obtained in each example are shown in Table 1A.

[비교예 1-5]Comparative Example 1-5

실시예 1에 기재된 분말 혼합물을 사용하여, 표 1a에 표시된 여러가지 다른 조건하에서 탈실리콘 열처리를 행하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법으로 지르코니아 분말을 제조하고 정제한다. 비교예 1-4에서는 가열을 0.7atm 이상의 압력에서 행하고 비교예 5에서는 가열온도를 1,300℃ 이하로 하여 행한다.Using the powder mixture described in Example 1, zirconia powder is prepared and purified by the method of Example 1, except that desilicon heat treatment is performed under various other conditions shown in Table 1a. In Comparative Example 1-4, heating is performed at a pressure of 0.7 atm or more, and in Comparative Example 5, the heating temperature is performed at 1,300 ° C or lower.

[비교예 6]Comparative Example 6

실시예 1에서와 동일한 원료를 사용하여, 전술한 일본 특허출원 제58-15021호 명세서에 서술된 방법으로 지르코니아 분말을 제조한다. 즉, 분말 혼합물을 과립화하고, 과립을 탄소과립과 함께 가열하고, 이때 지르콘 분말에 가한 코우크스의 양을 7.3중량부로 감소시키고, 표 1a에 표시된 조건하에 가열을 행한다.Using the same raw material as in Example 1, zirconia powder is produced by the method described in the specification of Japanese Patent Application No. 58-15021 described above. That is, the powder mixture is granulated, the granules are heated together with the carbon granules, at which time the amount of coke added to the zircon powder is reduced to 7.3 parts by weight and heating is performed under the conditions shown in Table 1a.

얻은 지르코니아 분말을 분석한 다음 실시예 1에 언급된 바와같은 산화 처리를 하고 다시 분석한다. 그 결과는 표 1a에 표시했다.The resulting zirconia powder is analyzed and then subjected to oxidation treatment as mentioned in Example 1 and analyzed again. The results are shown in Table 1a.

[표 1a]TABLE 1a

Figure kpo00003
Figure kpo00003

실시예 1-4의 데이타와 비교예 1-5의 데이타를 비교하여 보면, 본 발명의 탈실리콘 방법이 비교적 낮은 온도에서 비교적 짧은 기간에서도 지르콘에서 실리카를 완전하게 제거할 수 있음을 알 수 있다. 비교예 6의 방법은 ZrO2의 함량이 높은 지르코니아 분말을 나타내나, 이는 최종 생성물에 소량의 SiC가 필연적으로 함유됨을 알 수 있다.Comparing the data of Examples 1-4 and the data of Comparative Examples 1-5, it can be seen that the desilicon method of the present invention can completely remove silica from zircon even at a relatively low temperature for a relatively short period of time. The method of Comparative Example 6 shows a zirconia powder having a high content of ZrO 2 , but it can be seen that a small amount of SiC is inevitably contained in the final product.

[실시예 5-9]Example 5-9

이들 실시예에서는 실시예 1의 방법과 유사한 방법으로 안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아 분말을 제조한다. 각 실시예에서 실시예 1에 언급된 100중량부의 지르콘사 분말을 실시예 1에 사용된 8.0중량부의 석유로우크스와 혼합하고, 다음 표 1b에 표시된 바와같은 적당량의 안정화 산화물을 혼합하고, 분말형태의 혼합물을, 압력이 0.01atm로 조절된 아르콘 가스분위기하에 2시간 동안 1,600℃로 가열한다. 생성된 지르코니아 분말을 실시예 1에서와 같이 분석하고, 산화처리한다. 그 결과는 표 1b에 표시했다. 이 표에서 "ZrO2(c)"와 "ZrO2(m)"은 각각 등축정 지르코니아와 단사정 지르코니아를 나타내고, 순도는 전체 ZrO2와 안정화 산화물 성분을 나타낸다. 표 1b의 실험 데이타는, 원료 혼합물이 안정화 산화물을 함유할때 본 발명에 의한 탈실리콘 열처리가 매우 효과적임을 입증한다.In these examples, a stabilized or partially stabilized zirconia powder is prepared in a similar manner to that of Example 1. In each example, 100 parts by weight of zircon powder mentioned in Example 1 was mixed with 8.0 parts by weight of petroleum locus used in Example 1, and then an appropriate amount of stabilized oxide was mixed as shown in Table 1b, and in powder form. The mixture of is heated to 1,600 ° C. for 2 hours under an arcon gas atmosphere with a pressure of 0.01 atm. The resulting zirconia powder is analyzed and oxidized as in Example 1. The results are shown in Table 1b. In this table, "ZrO 2 (c)" and "ZrO 2 (m)" represent equiaxed zirconia and monoclinic zirconia, respectively, and purity represents the total ZrO 2 and stabilized oxide component. The experimental data in Table 1b demonstrate that the desilicon heat treatment according to the invention is very effective when the raw material mixture contains a stabilizing oxide.

[표 1b]TABLE 1b

Figure kpo00004
Figure kpo00004

본 발명에 의한 실험 연구에 의하여, 탈실리콘 열처리의 효율은 원료 혼합물의 실리카에 대한 탄소의 비율에 따르고, 탄소와 실리카비율의 최적 범위에 있음이 확인되었다. 즉, 가장 좋은 결과는 탄소물질에 함유된 C와 지르콘 분말에 함유된 SiO2의 몰비를 0.4-2.0으로하여 원료 혼합물을 제조할 때 얻는다. 이러한 C/SiO2계산에서, 약 1,000℃ 이하의 온도게서 기화하는, 탄화수소와 다른 유기화합물에 함유된 탄소는 고온에서의 실리카 분해 반응에 탄소의 양이 관련되기 때문에 무시한다. 본 발명에 따른 탈실리콘 방법에서 C/SiO2몰비에 관한 실험은 다음에 서술했다.Experimental studies according to the present invention confirmed that the efficiency of the desilicon heat treatment depends on the ratio of carbon to silica of the raw material mixture and is in the optimum range of carbon and silica ratio. In other words, the best results are obtained when the raw material mixture is prepared using a molar ratio of C in the carbon material and SiO 2 in the zircon powder of 0.4-2.0. In these C / SiO 2 calculations, carbon contained in hydrocarbons and other organic compounds, which vaporize at temperatures below about 1,000 ° C., is ignored because the amount of carbon is involved in silica decomposition at high temperatures. An experiment on the C / SiO 2 molar ratio in the desilicon process according to the present invention is described below.

이 실험에서 사용된 지르콘 분말은 99.5 중량%의 ZrO2·SiO2을 함유하고, 평균 입경은 1 5㎛이다. 탄소물질은 90 중량%의 고정탄소와 0.3%의 회분을 함유하는 석유 코우크스분말이고, 입경은 10㎛ 이하이다. 이들 재료를 여러가지 비율로 잘 혼합하여 C/SiO2몰비가 0.2-3.0인 여러가지 시료 혼합물로 만든다. 금속다이가 장치된 프레스를 사용하여, 각 시료 혼합물을 직경 20mm 깊이 20mm의 펠릿으로 성형한다. 압력이 0.01atm으로 감소된 아르곤 가스 분위기하에, 각 시료 펠릿을 1시간동안 1,750℃에서 가열하고 탈실리콘 열 처리에 의하여 얻은 지르코니아를 정제하기 위하여 공기 산화처리를 900℃에서 행한 후. 각 시료를 분석하여 SiO2의 잔유량을 측정한다. 이 실험의 결과를 제1도에 표시했다.The zircon powder was 99.5% by weight and containing a ZrO 2 · SiO 2, mean particle size used in this experiment is a 1 5㎛. Carbonaceous material is petroleum coke powder containing 90% by weight of fixed carbon and 0.3% of ash, the particle diameter is 10㎛ or less. These materials are mixed well in various proportions to produce various sample mixtures with a C / SiO 2 molar ratio of 0.2-3.0. Using a press equipped with a metal die, each sample mixture is molded into pellets having a diameter of 20 mm and a depth of 20 mm. In an argon gas atmosphere where the pressure was reduced to 0.01 atm, after each sample pellet was heated at 1,750 ° C. for 1 hour, air oxidation was performed at 900 ° C. to purify the zirconia obtained by the desilicon heat treatment. Each sample is analyzed to determine the residual amount of SiO 2 . The results of this experiment are shown in FIG.

제1도에서 볼수 있는 바와같이, 생성된 지르코니아에서 SiO2의 잔유량은 C/SiO2몰비가 0.4 이하일 때 현저히 증가한다 이는 지르콘에 함유된 SiO2를 완전하게 분해하는데 한소가 불충분하기 때문이다. 그러나 최종 생성물에서 SiO2의 함량은 C/SiO2몰비가 2.0이면 증가한다. 이러한 경우에 원료 혼합물에서 탄소의 양이 충분하면 지르콘 분말의 전체 SiO2는 SiO로 환원하며, 그러나 탄소의 양이 너무 과대하게 존재하면 불필요하게 환원반응이 강하게 ZrSi와 Zr5Si3와 같은 규화지르코늄이 형성된다. 규화지르코늄은 감압 열처리에 의하여 얻은 지르코니아에 남고 이는 산화 처리후 지르코니아에 상당량의 실리카가 존재하는 원인이 된다. 실리카의 함량이 매우 낮은 지르코니아 분말을 얻기 위하여는 0.6atm 이하의 압력에서 원료 혼합물을 탈실리콘 열처리하는 것이 바람직하다 C/SiO2이 1.3으로 일정하고 열처리를 위한 아르곤가스 분위기의 압력이 광범위한 것을 제외하고 전술한 실험과 유사하게 실시한 실험결과는 제2도에 표시했다.As can be seen in FIG. 1, the residual amount of SiO 2 in the resulting zirconia increases markedly when the C / SiO 2 molar ratio is 0.4 or less, because Hanso is insufficient to completely decompose SiO 2 contained in the zircon. However, the content of SiO 2 in the final product increases with a C / SiO 2 molar ratio of 2.0. In this case, if the amount of carbon in the raw material mixture is sufficient, the total SiO 2 of the zircon powder is reduced to SiO, but if the amount of carbon is excessively excessive, the reduction reaction is unnecessarily strong and zirconium silicides such as ZrSi and Zr 5 Si 3 Is formed. Zirconium silicide remains in the zirconia obtained by the vacuum treatment, which causes a significant amount of silica in the zirconia after oxidation treatment. In order to obtain zirconia powder with very low silica content, it is preferable to desilicon heat-treat the raw material mixture at a pressure of 0.6 atm or less, except that the C / SiO 2 is constant at 1.3 and the pressure in the argon gas atmosphere for the heat treatment is wide. Experimental results similar to those described above are shown in FIG.

[실시예 10-15]Example 10-15

이들 실시예는 C/SiO2몰비를 0.4-2.0내로 제한하고, 0.6atm 이하의 압력에서 탈실리콘 열처리 할때의 장점을 예시한 것이다.These examples limit the C / SiO 2 molar ratio to within 0.4-2.0 and illustrate the advantages of desilicon heat treatment at pressures of 0.6 atm or less.

이들 실시예에서 사용한 지르콘 분말은 99.5 중량%의 ZrO2·SiO2를 함유하고 0.97㎛의 평균입경을 갖는다. 탄소물질은 90 중량%의 고정탄소와 0.3 중량%의 화분을 함유하는 석유 코우크스분말이고, 입경은 44㎛ 이하이다. 각 실시예에서 지르콘 분말과 석유 로우크스 분말을 다음 표 2에 표시된 바와같이 비율로 볼 밑에서 잘 혼합하여 원하는 C/SiO2몰비가 되도록 한다. 분말 혼합물을 직경 20mm, 길이 20mm의 펠릿으로 성형하고, 펠릿을 감압 아르곤가스 분위기하에 가열한다. 각 실시예에서. 열처리 조건은 표 2에 표시한 바와같다. 각 실시예에서 감압 열처리에 의하여 얻은 지르코니아 분말을 화착 분석하고 분말 X-선 회절 분석하여 결정상의 존재를 확인한다. 다음, 불순 성분을 산화시키기 위하여 지르코니아 분말을 대기에서 2시간 동안 900℃에서 가열한 후, 화학분석과 분말 X-선 회절분석을 되풀이 한다. 그 결과는 표 2에 표시했다. 표 2에서 볼 수 있는 바와같이, 석유포우크스 분말에서 고정탄소가 지르콘 분말에서 실리카의 몰비를 0.4-2.0으로 했을때 순도가 98 중량% 이상이고 SiO2의 함량이 1중량% 이하인 지르코니아 분말을 얻을 수 있다.The zircon powder used in these examples contains 99.5% by weight of ZrO 2 .SiO 2 and has an average particle diameter of 0.97 μm. The carbon material is petroleum coke powder containing 90% by weight of fixed carbon and 0.3% by weight of pollen, and the particle size is 44 μm or less. In each example, the zircon powder and the petroleum roux powder are mixed well under the ball in proportion as shown in Table 2 below to achieve the desired C / SiO 2 molar ratio. The powder mixture is molded into pellets having a diameter of 20 mm and a length of 20 mm, and the pellets are heated under a reduced pressure argon gas atmosphere. In each example. Heat treatment conditions are as shown in Table 2. In each example, the zirconia powder obtained by the heat treatment under reduced pressure was subjected to ignition analysis and powder X-ray diffraction analysis to confirm the presence of the crystal phase. The zirconia powder is then heated at 900 ° C. for 2 hours in the atmosphere to oxidize the impurities, followed by repeated chemical analysis and powder X-ray diffraction analysis. The results are shown in Table 2. As can be seen in Table 2, when the molar ratio of silica in the petroleum forks powder is 0.4-2.0 in the fixed carbon zircon powder, a zirconia powder having a purity of 98% by weight or more and a SiO 2 content of 1% by weight or less is obtained. Can be.

[비교예 7]Comparative Example 7

지르코니아 분말을 실시예 14와 동일한 방법으로 제조하고, 그러나 탈실리콘 열처리를 위한 아르곤 가스 분위기의 압력은 1.0atm으로 한다. 표 2에 표시된 바와같이, 최종 생성물에서 SiO2의 함량은 원료 혼합물에서 C/SiO2몰비가 변하지 않더라도 실시예 14의 경우에서보다 상당히 높게된다. 안정화 또는 부분적 안정화 지르코니아 분말의 제조에서, 출발물질에 안정화제의 첨가로 0.4-2.0의 C/SiO2몰비 제한과 0.6atm 이하의 압력에서 탈실리콘 열처리의 선택에는 영향을 주지 않는다.Zirconia powder is prepared in the same manner as in Example 14, but the pressure of argon gas atmosphere for desilicon heat treatment is 1.0 atm. As shown in Table 2, the content of SiO 2 in the final product is significantly higher than in the case of Example 14 even if the C / SiO 2 molar ratio in the raw mixture does not change. In the production of stabilized or partially stabilized zirconia powders, the addition of stabilizers to the starting material does not affect the C / SiO 2 molar ratio limit of 0.4-2.0 and the choice of desilicon heat treatment at pressures below 0.6 atm.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00005
Figure kpo00005

[실시예 16-24]Example 16-24

이들 실시예에서는 실시예 10-15에서 사용된 지르콘 분말과 석유 코우크스 분말의 혼합물에 적어도 한종류의 안정화 산화물을 가한다. 또한, 탈시리콘 및 산화 처리와 생성물의 분석은 실시예 10-15에 서술된 바와 같이 행한다. 다음 표 3에 실시예 16-25의 출발물질, 탈실리콘 조건과 분석결과를 표시했다. 표 3에서 각 순도는 전체 ZrO2와 안정화 산화물 성분으로 나타냈다. 각 원료 혼합물은 100중량부의 지르콘 분말을 함유한다.In these examples, at least one stabilized oxide is added to the mixture of zircon powder and petroleum coke powder used in Examples 10-15. In addition, desilicon and oxidation treatments and analysis of the product are carried out as described in Examples 10-15. Table 3 shows the starting materials, the desilicon conditions and the analysis results of Examples 16-25. In Table 3, each purity is represented by total ZrO 2 and stabilized oxide components. Each raw material mixture contained 100 parts by weight of zircon powder.

[비교예 8]Comparative Example 8

표 3에서 볼수 있는 바와같이 탈실리콘 처리에서 처리에서 아르곤 가스 분위기의 압력이 0.8atm인 것을 제외하고 비교예 8의 출발물질과 조작조건은 실시예 20에서와 동일하다.As can be seen from Table 3, the starting materials and operating conditions of Comparative Example 8 were the same as in Example 20 except that the pressure of the argon gas atmosphere in the treatment in the desilicon treatment was 0.8 atm.

이 결과의 차이로 최종 생성물에서 SiO2의 함량이 상당히 증가함을 알 수 있다.The difference in these results indicates that the SiO 2 content in the final product is significantly increased.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00006
Figure kpo00006

산화처리를 통하여 실시예 16-19에서 얻은 지르코니아 분말을 휨 시험용 시험편으로 각각 압착 성형하고 대기하에 1,500℃에서 소결한다. 이들 시료로 행한 휨 시험결과는 표 4에 표시했다.The zirconia powder obtained in Example 16-19 through oxidation treatment was press-molded into test pieces for bending test, respectively, and sintered at 1,500 ° C under air. The bending test results performed on these samples are shown in Table 4.

[표 4]TABLE 4

Figure kpo00007
Figure kpo00007

표 4의 데이타는 지르코니아 소결체의 강도로 지르코니아 분말에서 적당량의 안정화 산화물의 존재효과를 입증한다.The data in Table 4 demonstrates the effect of the presence of an appropriate amount of stabilized oxide in the zirconia powder by the strength of the zirconia sintered body.

본 발명에 따른 감압 열처리에 의하여 지르콘으로부터 실리카를 효과적으로 분리시키는데 탄소질 또는 탄소함유물을 지르콘 분말과 균일하게 혼합하는 것이 중요함을 알 수 있다. 탄소함유물이 석유코우크스 또는 카아본 블랙의 경우와 같이 정교한 분말 형태이면 이와 지르콘 분말이 균일하게 혼합하는 것은 비교적 쉽다. 그러나, 석탄피치, 폴리비닐 알콜 또는 폴리에틸렌과 같은 탄소함유물의 비교적 거친 분말을 사용하면, 이러한 분말과 지르콘 분말의 혼합은 간단하게 이루어지나 균일한 혼합물을 얻을 수 없고, 탈실리콘 열처리에 의하여 얻은 지르코니아 분말에 대량의 실리카가 존재하기 쉬운 결과를 가져온다. 이러한 경우, 지로콘 분말과 혼합시키면서 최소한 일부분의 탄소 함유물을 유동시키는 것이 효과적이다. 유동은 적당하게 온도를 상승시키거나 또는 탄소함유물용 용제의 존재하에 혼합을 실시하여 이를 수 있다. 두 유동방법은 결합하여 사용하여도 된다 생성된 지르코니아의 질에 대하여 유동 혼합방법이 효과적임을 실험한 것을 서술하면 다음과 같다.It can be seen that it is important to uniformly mix the carbonaceous or carbonaceous material with the zircon powder in order to effectively separate the silica from the zircon by the reduced pressure heat treatment according to the present invention. If the carbon content is in the form of a fine powder, such as in the case of petroleum coke or carbon black, it is relatively easy to mix it uniformly with the zircon powder. However, using relatively coarse powders of carbonaceous materials such as coal pitch, polyvinyl alcohol or polyethylene, the mixing of these powders with zircon powders is simple, but a uniform mixture cannot be obtained, and zirconia powders obtained by desilicon heat treatment This results in a large amount of silica easily present. In this case, it is effective to flow at least a portion of the carbon content while mixing with the zircon powder. The flow can be accomplished by raising the temperature as appropriate or by mixing in the presence of a solvent for the carbon content. The two flow methods may be used in combination. The experiments on the effectiveness of the flow mixing method on the quality of the produced zirconia are described below.

이 실험에 사용된 지르콘 분말은 99.5 중량%의 ZrO2·SiO2를 함유하고 평균 입경은 1.5㎛를 갖는다.The zircon powder used in this experiment containing ZrO 2 · SiO 2 of 99.5% by weight and average particle size has a 1.5㎛.

탄소 함유물로는, 90 중량%의 고정 탄소를 함유하고 입경이 44㎛ 이하인 석유 로우크스분말, 70 중량%의 고정탄소를 함유하고 입경이 50-200㎛인 분알상의 석탄퍼치, 100-200㎛의 입경을 갖는 분말상의 폴리비닐 알콜과 100-200㎛의 입경을 갖는 분말상의 폴리에틸렌을 사용한다. 각 탄소 함유물의 양은 생성 혼합물에서 C/SiO2몰비가 1.3이 되도록 조정한다. 실시번호 1,2,5와 7에서 네종류의 탄소 함유물을 실온에서 용제를 사용하지 않고 지르콘 분말과 각각 혼합한다. 석탄피치, 폴리비닐 알콜 또는 폴리에틸렌을 사용한 다른 실시번호에서는 가열 상태하에 또는 소량의 탄소함유물용 용제의 존재하에 혼합을 행한다. 그 결과는 다음 표5에 표시했다. 각 실시번호에서 원료 혼합물의 탈실리콘 열처리는 압력이 0.001atm인 아르곤 가스 분위기하에서 2시간동안 1,600℃에서 행한다. 생성된 지르코니아 분말을 2시간동안 800℃에서 대기 산화처리한다. 각 시료를 분석하여 SiO2의 잔유량을 측정하고, 그 결과를 표5에 표시했다. 이 표에서 볼 수 있는 바와같이, 탈실리콘의 효율면에서 석탄피치, 폴리비닐 알콜 또는 폴리에틸렌의 유동효과가 우수함을 알 수 있다.As the carbonaceous material, a petroleum roux powder containing 90% by weight of fixed carbon and having a particle size of 44 µm or less, a coal-permeable coal perch containing 70% by weight of fixed carbon and having a particle size of 50-200 µm, 100-200 µm Powdered polyvinyl alcohol having a particle size of and powdered polyethylene having a particle size of 100 to 200 µm are used. The amount of each carbon content is adjusted so that the C / SiO 2 molar ratio in the resulting mixture is 1.3. In Examples Nos. 1,2,5 and 7, four kinds of carbon contents are mixed with zircon powder, respectively, without using a solvent at room temperature. In another embodiment using coal pitch, polyvinyl alcohol or polyethylene, mixing is carried out under heating or in the presence of a small amount of solvent for the carbon content. The results are shown in Table 5 below. The desilicon heat treatment of the raw material mixture in each run number is performed at 1,600 ° C. for 2 hours under an argon gas atmosphere having a pressure of 0.001 atm. The resulting zirconia powder is subjected to atmospheric oxidation at 800 ° C. for 2 hours. Each sample was analyzed and the residual amount of SiO 2 was measured, and the results are shown in Table 5. As can be seen from this table, it can be seen that the flow effect of coal pitch, polyvinyl alcohol or polyethylene is excellent in terms of the efficiency of desilicon.

[표 5]TABLE 5

Figure kpo00008
Figure kpo00008

유동 혼합방법을 사용할때, 훤료 혼합물에서 C/SiO2몰비가 0.4-2.0으로 제한되는 것에는 변함이 없다. 이 실험의 그 결과는 표 6에 표시했다.When using the fluid mixing method, there is no change in that the C / SiO 2 molar ratio in the blend mixture is limited to 0.4-2.0. The results of this experiment are shown in Table 6.

이 실험에서 전술한 실험에서 사용된 지르콘 분말과 석탄피치 분말을 150℃에서 여러가지 비율로 혼합하여 C/SiO2몰비가 0.3-3.0이 되도록 한다 전술한 실험에서와 동일한 조건하에서 각 혼합물을 감압 탈실리콘 열처리 한 다음 대기 산화 처리한다.In this experiment, the zircon powder and the coal pitch powder used in the above-described experiments were mixed at various ratios at 150 ° C. so that the C / SiO 2 molar ratio was 0.3-3.0. Each mixture was subjected to vacuum de-silicon under the same conditions as in the above experiments. Heat treatment and then atmospheric oxidation.

탈실리콘 처리한 후 각 시료를 분말 X-선 회절 분석하면 결정상의 존재가 확인 된다.After de-silicon treatment, each sample was analyzed by powder X-ray diffraction to confirm the presence of a crystal phase.

산화 처리 후 가 시료를 분석하여 SiO2의 함량을 측정한다.After oxidation treatment, the sample is analyzed to determine the content of SiO 2 .

[표 6]TABLE 6

Figure kpo00009
Figure kpo00009

[실시예 25-32]Example 25-32

이 실시예들에 사용된 지르콘 분말은 99.6 중량%의 ZrO2.SiO2를 함유하고 1.5㎛의 평균 입경을 갖는다. 탄소 함유물은 90중량%의 고정 탄소를 함유하고 입경이 44㎛인 석유 로우크스분말, 66중량%의 고정탄소를 함유하고 입경이 200㎛ 이하인 석유피지분말과 75중량%의 탄소를 함유하고 입경이 200㎛ 이하인 폴리에틸렌분말에서 선택한다.The zircon powder used in these examples contains 99.6% by weight of ZrO 2 .SiO 2 and has an average particle diameter of 1.5 μm. The carbon content contains 90% by weight of fixed carbon, petroleum crude powder with a particle size of 44 μm, 66% by weight of fixed carbon, petroleum sebum powder with a particle diameter of 200 μm or less, and 75% by weight of carbon. It selects from the polyethylene powder which is 200 micrometers or less.

각 실시예의 요목을 다음 표 7에 표시 했으며, 여기서 몇몇 실시예에서 지르콘 분말과 석유피치 또는 폴리에틸렌의 혼합을 상승온도에서 또는 용제의 존재하에서 실시함을 볼 수 있다. 각 경우에, 원료혼합물을 직경 20mm, 길이 20mm의 펠릿으로 성형하고, 펠릿을 압력이 0.01atm인 아르곤가스 분위기하에서 2시간 동안 1,700℃로 가열한다.The gist of each example is shown in Table 7, where it can be seen that in some examples the mixing of zircon powder and petroleum pitch or polyethylene is carried out at elevated temperatures or in the presence of a solvent. In each case, the raw material mixture is molded into pellets having a diameter of 20 mm and a length of 20 mm, and the pellets are heated to 1,700 ° C. for 2 hours under an argon gas atmosphere having a pressure of 0.01 atm.

탈실리콘된 재료를 분석하여 ZrO2의 순도를 측정하고 2시간 동안 900℃로 대기에서 가열하여 불순 성분을 산화시킨다. 최종적으로 얻은 지르코니아 분말을 분석하여 SiO2잔유량을 측정한다. 그 결과는 다음 표 7에 표시했다.Desiliconed materials are analyzed to determine the purity of ZrO 2 and to heat the atmosphere to 900 ° C. for 2 hours to oxidize the impurities. Finally, the obtained zirconia powder is analyzed to determine the SiO 2 residual amount. The results are shown in Table 7 below.

[실시예 33-41]Example 33-41

이 실시예 들에서는 상기 실시예 25-32에서와 동일한 방법에 의하여 안정화 지르코니아 분말을 제조한다. 실시예 25-32에 사용된 지르콘 분말과 탄소 함유물을 이들 실시예에서 사용하고, CaO, MgO, Y2O3와 CeO2에서 선택한 최소한 하나의 안정화 산화물을 표 8에 표시된 바와같이 첨가한다. 몇몇 실시예에서는, 원료의 혼합을 상승온도에서 또는 소량의 용제를 첨가하여 실시한다.In these examples, stabilized zirconia powder was prepared by the same method as in Example 25-32. The zircon powder and carbon content used in Examples 25-32 are used in these examples and at least one stabilizing oxide selected from CaO, MgO, Y 2 O 3 and CeO 2 is added as indicated in Table 8. In some embodiments, the mixing of the raw materials is carried out at elevated temperatures or with the addition of a small amount of solvent.

각 실시예에서, 원료 혼합물을 전술한 실시예에서와 같은 펠릿으로 성형하고, 실시예 25-32에서와 동일한 조건하에 감압 탈실리콘 열처리를 한다.In each example, the raw material mixture is molded into the same pellets as in the above-described example, and subjected to reduced pressure desilicon heat treatment under the same conditions as in Examples 25-32.

화학분석자 분말 X-선 분석한 후, 얻은 지르코니아 분말을 실시예 25-32에 서술된 바와같이 산화 처리하여 정제한다. 다음 SiO2잔유량을 분석한다 그 결과를 표 8에 표시했다.After chemical analyzer powder X-ray analysis, the obtained zirconia powder is purified by oxidation treatment as described in Examples 25-32. Next, the remaining amount of SiO 2 is analyzed. The results are shown in Table 8.

표 8에서 "ZrO2(t)"는 정방정 지르코니아이고, ZrO2순도는 전체 ZrO2와 안정화 산화물 성분으로 나타낸다.In Table 8, "ZrO 2 (t)" is tetragonal zirconia, and ZrO 2 purity is expressed as the total ZrO 2 and stabilized oxide component.

[표 7]TABLE 7

Figure kpo00010
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Figure kpo00011
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[표 8]TABLE 8

Figure kpo00012
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Figure kpo00013
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Claims (13)

지르콘 분말과 분말상의 탄소 함유물로 된 원료 혼합물을 제조하고, 이 원료 혼합물을 압력이 0.6atm 이하인 비산화 분위기 하에 1,300-2,000℃의 온도로 가열하여 지르콘 분말 중 산화 극소를 분해하고 기화시켜서 함을 특징으로 하는 지르코니아 분말의 제조방법.A raw material mixture of zircon powder and powdery carbonaceous material is prepared, and the raw material mixture is heated to a temperature of 1,300-2,000 ° C. under a non-oxidizing atmosphere having a pressure of 0.6 atm or less to decompose and vaporize micro-oxidized oxide in the zircon powder. Method for producing a zirconia powder characterized in that. 제1항에 있어서, 탄소 함유물에 함유되어 있고 비산화 분위기에서 1,000℃ 이하의 온도에서 기화하지 않는 탄소와, 지르콘 분말에 함유되어 있는 SiO2의 몰비가 0.4-2.0임을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the molar ratio of carbon contained in the carbon content and not evaporated at a temperature of 1,000 ° C. or lower in a non-oxidizing atmosphere and SiO 2 contained in the zircon powder is 0.4-2.0. 제2항에 있어서, 압력이 0.6atm 이하임을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 2, wherein the pressure is 0.6 atm or less. 제3항에 있어서, 온도가 1,400-1,800℃임을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 3, wherein the temperature is 1,400-1,800 ° C. 제1항에 있어서, 감압 가열 단계의 생성물인 지르코니아 분말을 산화 분위기하에서 가열하여 상기 생성물에 함유된 불필요한 지르코늄 화합물을 산화시킴으로 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the zirconia powder, which is a product of the reduced pressure heating step, is heated in an oxidizing atmosphere to oxidize unnecessary zirconium compounds contained in the product. 제5항에 있어서, 산화 분위기에서 가열을 600-900℃의 온도로 행함을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 5, wherein the heating is carried out in an oxidizing atmosphere at a temperature of 600-900 ° C. 제1항에 있어서, 원료 혼합물이, 지르코니아와 고용체를 형성하고 지르코니아의 안정화제로서 작용하는 최소한 하나의 금속 산화물 또는 감압 가열 단계에서 상기 온도 이하의 온도에서 상기 금속 산화물로 변환하는 금속염으로 이루어짐을 특징으로 하는 제조방법.The raw material mixture according to claim 1, characterized in that the raw material mixture consists of at least one metal oxide which forms a solid solution with zirconia and acts as a stabilizer of zirconia or a metal salt which converts to the metal oxide at a temperature below the temperature in a reduced pressure heating step. The manufacturing method to make. 제7항에 있어서, 최소한 하나의 금속 산화물을 CaO, MgO, Y2O3와 CeO3에서 선택함을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 7, wherein at least one metal oxide is selected from CaO, MgO, Y 2 O 3 and CeO 3 . 제8항에 있어서, 최소한 하나의 금속 산화물의 총량이 지르콘 분말에 함유된 ZrO2의 0.5-20몰% 임을 특징으로 하는 제조방법.9. A process according to claim 8 wherein the total amount of at least one metal oxide is 0.5-20 mole% of ZrO 2 contained in the zircon powder. 제1항에 있어서, 탄소 함유물을 카아본블랙, 석유로우크스, 석탄로우크스, 석유피치, 석탄피치, 페놀수지, 폴리비닐 알콜과 폴리에틸렌에서 선택함을 특징으로 하는 제조방법.The process according to claim 1, wherein the carbon content is selected from carbon black, petroleum roux, coal roux, petroleum pitch, coal pitch, phenol resin, polyvinyl alcohol and polyethylene. 제10항에 있어서, 최소한 일부분의 탄소 함유물을 유동 상태에 있게 하여 원료 혼합물을 제조함을 특징으로 하는 제조방법.11. A process according to claim 10, wherein the raw material mixture is prepared by leaving at least a portion of the carbon content in a fluid state. 제11항에 있어서, 최소한 일부분의 탄소함유물을 가열하에 유동시킴을 특징으로 하는 제조방법.12. The process of claim 11 wherein at least a portion of the carbonaceous material is flowed under heating. 제11항에 있어서, 최소한 일부분의 탄소 함유물을, 탄소함유물용 용제를 사용하여 유동시킴을 특징으로 하는 제조방법.12. The process according to claim 11, wherein at least a portion of the carbon content is flowed using a solvent for the carbon content.
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