KR960000064B1 - PREPARATION OF HEXAGONAL PLATE Ñß-ALUMINA SINGLE CRYSTAL POWDER BY GAS-STALEREATION - Google Patents

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진성태
권태현
김주영
김준
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주식회사엘지화학
성재갑
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

The title single crystalline powder is prepared by reacting a material containing aluminum element with a fluorine based compound at 1,000-1,300 deg.C for 1-10 hours. The obtained powder has 1-10 microns particle size and the ratio of diameter to thickness ratio of 5-15 and is useful to reinforce composite material (ex. ceramic, metallic or polymer matrix composite). The aluminum raw material is selected from bohemite, bayerite, diaspore or gamma-alumina, and the fluorine based compound is selected from AlF, NH4F or HF.

Description

기상반응에 의한 육각판상 알파 알루미나 단결정 분말의 제조방법Method for preparing hexagonal alpha-alumina single crystal powder by vapor phase reaction

제1도는 AlF₂촉매를 사용하여 얻은 본 발명의 육각판상 알파 알루미나 분말의 SEM 관찰사진이고,1 is a SEM photograph of the hexagonal plate-shaped alpha alumina powder of the present invention obtained by using an AlF 2 catalyst,

제2도는 제1도의 육각판상 알파 알루미나 분말의 XRD 분석 결과이며,2 is a result of XRD analysis of hexagonal alpha alumina powder of FIG.

제3도는 HF 촉매를 사용하여 육각 판상 알파 알루미나 분말을 제조하는 실험 장치의 개략도이고,3 is a schematic diagram of an experimental apparatus for producing hexagonal plate-shaped alpha alumina powder using an HF catalyst,

제4도는 NH₄F 또는 NH₄HF₂촉매를 사용하여 육각판상 알파 알루미나 분말을 제조하는 실험 장치의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an experimental apparatus for producing hexagonal plate-shaped alpha alumina powder using NH₄F or NH₄HF2 catalyst.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1,1′: 알루미늄 원료 분말 2,2′: 전기발열체1,1 ′: Aluminum raw material powder 2,2 ′: Electric heating element

3,3′: 촉매물질 4,4′: 암모니아수3,3 ′: catalyst material 4,4 ′: ammonia water

5,5′: 운반기체5,5 ′: carrier gas

본 발명은 육각판상 알파 알루미나 단결정 분말의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 알루미늄 원소 함유 물질과 불소계 화합물로부터 기상반응에 의해 육각판상의 알루미나 단결정 분말을 제조하는 방법 및 이의 복합체 구조보강재로서의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing hexagonal plate-shaped alpha alumina single crystal powder. More specifically, the present invention relates to a method for producing a hexagonal plate-shaped alumina single crystal powder from an aluminum element-containing material and a fluorine compound by gas phase reaction, and its use as a composite structural reinforcing material.

구조재료 분야에서 주로 사용되는 세라믹은 인성이 낮아 잘 깨어지는 단점이 있어, 인성을 증가시키기 위해 일반적으로 매트릭스 물질에 이차 물질을 혼합하여 복합체를 제조하는 방법을 사용하였으며, 상기 이차 물질로는 위시커, 파이버 및 관상물질등이 알려져 있다. 그러나, 위스커나 파이버는 현재까지 개발되어 있는 방법으로는 제조단가가 너무 비싸고, 특히, 위스커는 형상의 특징상 인체에 유해하여, 실용화에 상당한 어려움이 따르고 있다. 반면에, 판상 단결정 분말은 대체적으로 제조단가가 싸고, 공정이 비교적 단순하여 대량생산하는데 상대적으로 유리한 장점을 가지고 있으며, 따라서 이를 이용한 복합체 제조에 대한 연구가 많이 보고되어 있다. 논문[Carmen Niscbik et al., J.Am. Cream. Soc., 74[10]2464-68(1991)] 및 오스트레일리아 특허 제9176202호 참조.Ceramic, which is mainly used in the field of structural materials, has a disadvantage of being easily broken due to low toughness. In order to increase toughness, a method of manufacturing a composite by mixing a secondary material with a matrix material is generally used. , Fibers and tubular materials are known. However, whiskers and fibers are too expensive to be manufactured by the methods that have been developed so far, and in particular, whiskers are detrimental to the human body due to their shape characteristics, and thus, there is considerable difficulty in practical use. On the other hand, plate-shaped single crystal powder has a relatively low production cost, relatively simple process has a relatively advantageous advantage in mass production, and thus, many studies on the composite production using the same have been reported. Carmen Niscbik et al., J. Am. Cream. Soc., 74 [10] 2464-68 (1991) and Australian Patent No.

판상 물질중 특히 육각판상 알파 알루미나가 화학적으로 매우 안정하고 기계적 물성이 우수하여 복합체의 이차물질로서 많은 주목을 받고 있다. 알파 알루미나의 단결정의 경우, 굽힘 강도가 상온에서 약 600MPa정도이며, 비커스 정도 값은 18∼23GPa의 매우 높은 값을 갖는다. 따라서 알루미나 단결정은 그러한 우수한 기계적 물성으로 인해 복합재료의 이차 물질로서 매우 유용하다.Among the plate materials, in particular hexagonal plate alpha alumina has attracted much attention as a secondary material of the composite because it is chemically very stable and excellent mechanical properties. In the case of single crystal of alpha alumina, the bending strength is about 600 MPa at room temperature, and the Vickers degree value has a very high value of 18 to 23 GPa. Thus, alumina single crystals are very useful as secondary materials of composite materials because of their excellent mechanical properties.

판상 알루미나 단결정의 육성 방법은 1900년대 초부터 연구되어 베르누이법, 초크라스키법, 수열법, 융제법등이 알려져 있다. 이 중에서도 융제법은 장치가 간단하며 비교적 낮은 온도에서 성장이 가능하다는 장점을 가지고 있다.The method of growing plate-shaped alumina single crystals has been studied since the early 1900s, and the Bernoulli method, the Chokrasky method, the hydrothermal method, and the ablation method are known. Among these, the flux method has the advantage that the device is simple and can be grown at a relatively low temperature.

융제법에 의한 육각판상의 알루미나 단결정의 제조는 크리오라이트 광물을 융제로 사용하여 단결정을 성장시킨데서 시작되었다. 크리오라이트는 자연에서 얻을 수 있는 불소계 화합물로서 알루미나 결정계에서 [0001]방향의 성장을 억제시키고 알파 알루미나로의 전이온도를 낮추는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 케이지 다이몬(Keiji Daimon)등은 그의 논문[Keiji Daimon and Etsuro Kato, J.Crystal Growth, 75, 348(1986)]에서 황산 알루미늄 수용액으로부터 황산 알루미늄의 결정을 석출시켜 분말을 만든 다음 25wt%의 AlF₃와 함께 900∼1200℃에서 수시간 가열하여 20∼30μm 크기의 육각판상 알루미나 분말을 제조할 수 있다고 발표한 바 있으며, 이들은 논문[P.Hartman, J.Crystal Growth, 49, 166(1980)]을 인용하여 AlF₃가 알루미나의 C축 방향의 성장을 억제시키고 결정 성장을 돕는 광물화 작용소(mineralizer) 역할을 하여 육각판상의 알루미나 결정을 얻을 수 있다고 하였다.The preparation of the alumina single crystal on the hexagonal plate by the flux method began with the growth of the single crystal using the cryolite mineral as a flux. Cryolite is a fluorine-based compound obtainable in nature is known to play a role in inhibiting the growth of the [0001] direction in the alumina crystal system and lowering the transition temperature to alpha alumina. Keiji Daimon et al., In his paper [Keiji Daimon and Etsuro Kato, J. Crystal Growth, 75, 348 (1986)] precipitated aluminum sulfate crystals from an aqueous aluminum sulfate solution to form a powder, followed by 25wt% AlF₃ and It has been announced that it is possible to prepare a hexagonal plate-shaped alumina powder having a size of 20 to 30 μm by heating several hours at 900 to 1200 ° C., which are cited in the paper [P. Hartman, J. Crystal Growth, 49, 166 (1980)]. Therefore, AlF₃ could be used as a mineralizer to inhibit the growth of the alumina in the C-axis direction and to help crystal growth, thereby obtaining hexagonal alumina crystals.

프랑스 특허 제2441584호에 따르면 수산화 알루미늄을 알루미나의 원료로 사용하고, 융제로서 크리오라이트를 사용하여 1200∼1450℃에서 반응시켜 직경이 16∼250μm이고 두께 대 지름의 형성비 값이 약 3∼7정도를 가지는 비교적 크기가 큰 알파 알루미나 판상 단결정 분말을 제조하였다.According to French Patent No. 2441584, aluminum hydroxide is used as a raw material of alumina, and it is reacted at 1200 to 1450 ° C using cryolite as flux, and the diameter is 16 to 250 μm and the thickness-to-diameter formation ratio is about 3 to 7 A relatively large alpha alumina plate-like single crystal powder having was prepared.

프랑스 특허 제2652075호에 따르면, 알루미나의 원료 물질은 보헤마이트와 전이 알루미나와 전이 알루미나인 감마 알루미나를 사용하고 LiF₂와 AlF₃를 융제로 사용하여 관상 알루미나 분말을 제조하였다.According to French Patent No. 262075, tubular alumina powder was prepared by using boehmite, transitional alumina, and gamma alumina, which is a transitional alumina, as a flux and using LiF₂ and AlF₃ as a flux.

프랑스 특허 제2319580호에 따르면 수열법을 이용하여 평균입경이 6∼8μm 정도인 알파 알루미나 육각판상 분말을 제조하였다.According to French Patent No. 2319580, an alpha alumina hexagonal plate-like powder having an average particle diameter of about 6 to 8 μm was prepared by hydrothermal method.

한편, 일본 특허 제 소 60-54916호는, 황산 알루미늄과 탄산 나트륨의 수용액간의 액상 반응으로부터 육각판상의 침전물을 생성시켜 800∼1300℃에서 열처리를 통하여 형상비가 5∼15인 육각판상의 알파 알루미나 입자를 제조하는 방법을 제조하는 방법을 기술하고 있다.On the other hand, Japanese Patent No. 60-54916 discloses hexagonal plate-shaped alpha alumina particles having a shape ratio of 5 to 15 through heat treatment at 800 to 1300 ° C by forming a precipitate from a liquid phase reaction between an aqueous solution of aluminum sulfate and sodium carbonate. It describes a method of making a process.

그러나, 이와 같은 선행 기술들은 몇가지 문제점이 있다. 예를들면, 융제법의 경우, 고온에서 알파 알루미늄가 용해성이 있어야 하므로 융제 선정이 어렵고, 또한 반응 완결 후 최종 산물을 얻기 위해서 융제와 산물을 분리하기 위한 산처리나 세척 작업이 필요하므로 연속 공정을 실시하는데 많은 어려움이 있다. 또한, 수열법은 낮은 온도에서 판상 분말을 제조할 수 있다는 장점은 있으나, 반응시 고압을 유지해야 하므로 공업화하는데는 여러가지 제약이 뒤따른다. 또한, 액상의 반응을 통하여 판상 분말을 제조하는 용액법에 있어서는, 공정이 복잡해 제조단가가 높아지며, 열처리시 발생하는 유해 기체를 처래해야 하는 문제가 따른다.However, these prior arts have some problems. For example, in the case of the fluxing method, the alpha aluminum must be soluble at high temperature, so it is difficult to select the flux, and in order to obtain the final product after the completion of the reaction, an acid treatment or washing to separate the flux and the product is required, so a continuous process is performed. There are many difficulties to do this. In addition, the hydrothermal method has the advantage that the plate-like powder can be produced at a low temperature, but the high pressure is maintained during the reaction, so there are various restrictions in industrialization. In addition, in the solution method for producing a plate-like powder through the reaction of the liquid phase, the process is complicated, the production cost increases, and there is a problem that the harmful gas generated during heat treatment must be disposed of.

따라서, 본 발명자들은 상기의 문제점을 개선하기 위해 연구한 결과, 불소계 화합물과 알루미늄 원소 함유 물질의 기상반응에 의하면, 연속공정이 가능하며, 반응에 사용된 촉매기체도 회수하여 재사용할 수 있고, 기체 상태의 촉매를 사용하므로 융제법에서와 같이 반응 후 융제를 제거하기 위한 후처리가 필요없으며 따라서 제조 단가를 낮출 수 있고, 순도가 높은 알파 알루미나 육각 판상 분말을 얻을 수 있음을 알고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have studied to improve the above problems, according to the gas phase reaction of the fluorine-based compound and the element containing aluminum element, the continuous process is possible, and the catalyst gas used in the reaction can be recovered and reused, and the gas Since the catalyst in the state is used, it is not necessary to post-treatment to remove the flux after the reaction as in the flux method, and thus the manufacturing cost can be lowered, and the alpha-alumina hexagonal plate powder with high purity can be obtained, thus completing the present invention. It became.

즉, 본 발명은 알루미나 원소 함유 물질과 불소계 촉매를 기상반응시켜 육각판상의 알파 알루미나 단결정 분말을 제조하는 방법 및 이의 복합체 보강재료로서의 용도에 관한 것이다.That is, the present invention relates to a method for producing alpha-alumina single crystal powder on hexagonal plate by vapor-reacting an alumina element-containing material and a fluorine-based catalyst and its use as a composite reinforcing material.

본 발명에는 알루미늄 원소 함유 물질로서 비정형 알루미늄, 산화 알루미늄 또는 전이 알루미나를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 알파상 알루미나가 되기 이전의 수산화 알루미늄, 구체적으로는 보헤마이트(A100H),깁사이트(Al(OH)₃), 베이어라이트(Al(OH)₃) 또는 다이어스포어(Al00H) 및 전이 알루미나, 예를들면 감마 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, amorphous aluminum, aluminum oxide, or transitional alumina may be used as the aluminum element-containing material. Among them, aluminum hydroxide before forming alpha-phase alumina, specifically boehmite (A100H), gibbsite (Al (OH) ₃) ), Bayerite (Al (OH) 3) or Diaspore (Al00H) and transitional alumina, such as gamma alumina.

본 발명에서 육각판상의 알루미나 분말을 제조하는데 사용되는 불소계 화합물(촉매)로는 AlF₃, NH₄F, NH₄HF₂, HF등이 있으며, 일반적으로 상기 알루미늄 원소 함유 물질에 존재하는 알루미늄 원자 1몰당 불소 원자 0.15몰 이상의 비율로 사용한다. 반응에 첨가하는 촉매물질은 항상 과잉양으로 혼합되므로 잉여 촉매 기체의 회수가 가능하고 연속공정이 가능하여 제조단가를 낮출 수 있다. 상기 촉매 기체는 알파 알루미나의 [0001]방향의 성장을 억제시키는 작용을 한다.In the present invention, the fluorine-based compound (catalyst) used to prepare the hexagonal alumina powder includes AlF3, NH, F, NH₄HF2, HF, and the like. Generally, a ratio of 0.15 moles or more of fluorine atoms per mole of aluminum atoms present in the aluminum element-containing material. Used as. Since the catalyst material added to the reaction is always mixed in an excess amount, it is possible to recover the excess catalyst gas and to allow a continuous process to lower the manufacturing cost. The catalyst gas serves to inhibit the growth of the alpha alumina in the [0001] direction.

본 발명의 알루미나 육각판상 분말은 상기 알루미늄 함유 물질과 불소계 촉매의 기상반응을 통하여 제조한다. 즉, 약 1000℃ 이상에서 기체상태의 상기 불소계 촉매를 알루미늄 함유 물질과 반응시켜 관상 모양의 단결정 분말을 제조한다. 상기 반응을 화학 반응식으로 표현하면 다음과 같다.The alumina hexagonal plate powder of the present invention is prepared through the gas phase reaction of the aluminum-containing material and the fluorine catalyst. That is, the fluorine-based catalyst in a gaseous state is reacted with an aluminum-containing material at about 1000 ° C. or more to prepare a tubular single crystal powder. If the reaction is expressed by chemical reaction formula is as follows.

여기서, n은 수화수를 나타내며, XF는 불소계 화합물을 나타낸다.Here, n represents hydration water and XF represents a fluorine compound.

상기 알루미늄 원소 함유 물지로서 전이 알루미나 또는 수산화 알루미늄을 사용하는 경우 일반적으로 1200℃ 이상에서 알파상으로의 전이 일어난다고 알려져 있으나, 본 발명의 상기 반응에서는 불소계 촉매 기체의 영향으로 인해 전이 온도를 약 200℃정도 낮출 수 있다. 따라서, 1000℃에서 반응시킴으로써 알파상의 알루미나 단결정을 수득할 수 있다.When the transition alumina or aluminum hydroxide is used as the aluminum element-containing material, it is generally known that the transition to the alpha phase occurs at 1200 ° C. or higher, but in the reaction of the present invention, the transition temperature is about 200 ° C. due to the influence of the fluorine-based catalyst gas. Can be lowered. Therefore, alpha phase alumina single crystal can be obtained by making it react at 1000 degreeC.

본 발명에 의해 제조된 육각판상 알루미나 단결정 분말은 크기가 수 미크론이며, 정육각형의 모양을 갖고, 전술한 바와 같은 뛰어난 기계적, 화학적 물성을 이용하여 세라믹, 금속, 고분자등을 매트릭스 물질로 하는 복합체에 보강재료로 사용 가능하다.The hexagonal plate-shaped alumina single crystal powder produced by the present invention is several microns in size, has a regular hexagonal shape, and reinforces the composite having ceramic, metal, polymer, etc. as a matrix material by using the excellent mechanical and chemical properties described above. Can be used as a material.

본 발명에 따라 육각판상 알루미나 단결정 분말을 제조하는 방법은 구체적으로 다음과 같다.According to the present invention, a method for preparing hexagonal alumina single crystal powder is specifically as follows.

먼저, 알루미늄 함유물질로서의 수산화 알루미나계 분말 또는 전이 알루미나계 분말과 촉매로 사용될 수 있는 물질을 알루미늄 원료와 불소계 화합물의 알루미늄 원자대 불소원자의 몰비가 1:0.15 이상이 되게하여 균일하게 혼합한 후, 혼합분말을 알루미나 도가니에 넣고 1000∼1300℃의 온도에서 1시간 이상, 바람직하게는 1000℃에서 1∼10시간 열처리하여, 지름대 두께의 형상비가 10정도되는 육각판상의 알루미나 단결정 분말을 제조한다.First, a mixture of hydroxide alumina powder or transition alumina powder as an aluminum-containing material and a material which can be used as a catalyst are mixed uniformly so that the molar ratio of aluminum atoms to fluorine atoms of the aluminum raw material and the fluorine compound is 1: 0.15 or more. The mixed powder is placed in an alumina crucible and subjected to heat treatment at a temperature of 1000 to 1300 ° C. for at least 1 hour, preferably at 1000 ° C. for 1 to 10 hours to prepare a hexagonal plate-shaped alumina single crystal powder having a diameter-to-thickness ratio of about 10.

상기 제법에서, 촉매로서 NH₄F 및 NH₄HF₂를 사용할 경우는 촉매가 상기 반응 온도보다 낮은 온도에서 기상 NH₃및 HF로 열분해되므로 제4도에 도시한 바와 같이 200∼300℃의 온도에서 촉매를 미리 열분해시켜 기상으로 만든 다음, 운반 기체 예를 들면 공기, 질소, 아르곤과 함께 반응기안으로 투입한다.In the above method, when NH₄F and NH₄HF₂ are used as catalysts, the catalysts are thermally decomposed into the gaseous phase NH3 and HF at a temperature lower than the reaction temperature. Thus, as shown in FIG. 4, the catalysts are thermally decomposed in advance at a temperature of 200 to 300 ° C. And then into a reactor with a carrier gas, for example air, nitrogen or argon.

또한 상온에서 기상 또는 액상인 촉매를 쓰는 경우에는, 제3도에 도시한 바와 같이, 예를 들면 HF와 같이 상온에서 충분한 증기압을 가지고 있는 물질은 직접 운반 기체와 함께 반응기 내부로 투입하고, 예를 들면 HF 용액은 중탕 가열방법등에 의해 온도를 올려서 촉매 기체의 증기압을 조절할 수 있으며, 이때 발생되는 기체를 운반기체와 함께 반응기 내부로 투입한다.In addition, in the case of using a gaseous or liquid catalyst at room temperature, as shown in FIG. 3, a substance having a sufficient vapor pressure at room temperature, such as HF, for example, is directly introduced into the reactor together with a carrier gas. For example, HF solution can be controlled by raising the temperature, such as by heating the bath, to control the vapor pressure of the catalyst gas, the gas generated at this time is introduced into the reactor with the carrier gas.

한편, 열처리 시간은 열처리 온도에 의존하는데, 열처리 온도가 1000℃ 이하, 예를들면 900℃인 경우는 알파상과 전이상이 공존하며 적어도 10시간 이상 열처리해야만 알파상의 육각판상 분말을 얻을 수 있다. 그러나, 1000℃ 이상의 온도에서는 1시간 이상만 처리하면 상전이나 형상비에 그다지 큰 영향을 미치지 않는다. 또한, 열처리 온도가 높아질수록 형성비가 줄어드는 현상을 SEM 사진의 분석으로 확인할 수 있었다.On the other hand, the heat treatment time depends on the heat treatment temperature, in the case where the heat treatment temperature is 1000 ℃ or less, for example 900 ℃, the alpha phase and all abnormalities coexist and the heat treatment at least 10 hours to obtain the alpha phase hexagonal plate-like powder. However, at a temperature of 1000 ° C. or more, if only one hour or more treatment is performed, it does not affect the phase change or the aspect ratio very much. In addition, the phenomenon that the formation ratio decreases as the heat treatment temperature is increased was confirmed by the analysis of SEM pictures.

하기 실시예로써 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하며, 이들 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.The invention is further illustrated by the following examples, which are not intended to limit the invention.

실시예 1Example 1

알루미나 2급 부톡사이드를 80℃ 이상의 탈이온수에서 수화반응시켜 알루미나 졸 용액을 얻는다. 이 용액을 건조시켜서 크기가 3μm되는 알루미나 겔 분말을 얻었다.The alumina secondary butoxide is hydrated in deionized water of 80 ° C. or higher to obtain an alumina sol solution. This solution was dried to obtain an alumina gel powder having a size of 3 μm.

이 분말을 5몰%의 AlF₃와 함께 균일하게 혼합하여 알루미나 도가니에 넣고, 1000℃에서 1시간동안 전기로에서 열을 가해 육각판상의 분말을 제조하였다. 이 분말의 결정 상태를 SEM으로 확인하였으며, 이를 제1도에 도시하였다. 또한, 제조된 분말의 상을 확인하기 위하여 X선 회절 분석을 실시하였으며 그 결과를 제2도에 도시하였다. 제2도에서 알 수 있듯이 본 발명에 따라 제조된 알루미나 분말에는 알파상만 존재함을 알 수 있다. 또한, 분말의 입자 크기를 알아보기 위하여 말번 레이저 입도 분석기(Malvern Laser Particle Size Analyser)를 이용하여 입도 분포를 확인한 결과, 평균입경이 7μm 였다.The powder was uniformly mixed with 5 mol% AlF 3, placed in an alumina crucible, and heated in an electric furnace at 1000 ° C. for 1 hour to prepare a hexagonal powder. The crystal state of this powder was confirmed by SEM, which is shown in FIG. In addition, X-ray diffraction analysis was carried out to confirm the phase of the powder prepared, and the results are shown in FIG. As can be seen in Figure 2 it can be seen that only the alpha phase is present in the alumina powder prepared according to the present invention. In addition, the particle size distribution was confirmed using a Malvern Laser Particle Size Analyzer to determine the particle size of the powder, the average particle diameter was 7μm.

실시예 2Example 2

실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조된 알루미나 겔 분말과 HF 기체 촉매를 사용하고 제3도에 도시한 바와 같은 실험 장치를 이용하여 실시예 1과 동일한 온도 및 시간에서 육각판상의 분말을 제조하였다.Alumina gel powder and HF gas catalyst prepared in the same manner as in Example 1 were used, and a hexagonal plate powder was prepared at the same temperature and time as in Example 1 using an experimental apparatus as shown in FIG.

실시예 3 및 4Examples 3 and 4

실시예 1에서와 동일한 방향으로 제조된 알루미나 겔 분말과 NH₄F 및 NH₄HF₂촉매 각각을 사용하고 제4도에 도시한 바와 같은 실험 장치를 이용하여 실시예 1과 동일한 온도 및 시간에서 육각판상의 분말을 제조하였다.Alumina gel powder prepared in the same direction as in Example 1 and NH₄F and NH₄HF₂ catalysts were used, and hexagonal plate powders were prepared at the same temperature and time as in Example 1 using an experimental apparatus as shown in FIG. It was.

실시예 5 및 6Examples 5 and 6

수산화 알루미늄인 깁사이트와 전이 알루미나인 감마 알루미나를 각각 알루미늄 원료로 사용하여 실시예 1과 동일한 온도 및 시간에서 육각판상의 알파 알루미나 분말을 제조하였다. 제조된 분말의 상확인을 위하여 X선 회절 분석을 행한 결과, 실시예 1에서 제조된 분말의 X선 회절 결과인 제1도와 같은 알파 알루미나 상임을 확인하였다. 또한 광학 현미경 관찰 결과 육각판상의 분말이 형성되었음을 확인하였다.Gibsite, which is aluminum hydroxide, and gamma alumina, which is a transition alumina, were used as aluminum raw materials, respectively, to prepare alpha-alumina powder on a hexagonal plate at the same temperature and time as in Example 1. X-ray diffraction analysis was performed to confirm the phase of the prepared powder. As a result, it was confirmed that the phase was the alpha alumina phase as shown in FIG. In addition, it was confirmed by optical microscope observation that a hexagonal powder was formed.

실시예 7Example 7

실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조된 알루미나 겔 분말을 AlF₃와 건식혼합한 다음 전기로에서 알루미나 도가니에 넣고 하기 표에서와 같이 열처리 시간을 1,3,5,7 및 10시간으로 하고 동시에 열처리 온도를 900, 1000, 1100 및 1200℃로 변환시켜 가면서 알루미나 분말을 제조하였다.The alumina gel powder prepared in the same manner as in Example 1 was dry mixed with AlF 3 and then placed in an alumina crucible in an electric furnace, and the heat treatment time was 1, 3, 5, 7 and 10 hours as shown in the following table. Alumina powder was prepared by conversion to 900, 1000, 1100 and 1200 ° C.

열처리가 끝난 분말에 대해 SEM과 X선 회절 분석으로 형상과 상을 확인하였다. 그 결과는 하기 표에 나타내었으며 1000℃에서 1시간 이상 처리한 모든 시료가 알파상 및 정육각형의 박판 형상을 갖는 것으로 확인되었다.The shape and phase of the powder after heat treatment were confirmed by SEM and X-ray diffraction analysis. The results are shown in the following table and it was confirmed that all samples treated at 1000 ° C. for 1 hour or longer had a thin phase of alpha phase and regular hexagon.

[표 1]TABLE 1

N : 육각판상의 분말이 형성되지 않음.N: The powder on the hexagonal plate is not formed.

P : 알루미나 분말의 일부가 육각판상으로 형성됨.P: A part of alumina powder is formed in hexagonal plate shape.

A : 알루미나 분말 전체가 알파상의 육각판상으로 형성됨.A: The whole alumina powder is formed in the hexagonal plate shape of alpha phase.

Claims (9)

알루미늄 원소 함유 물질과 불소계 화합물을 1000 내지 1300℃에서 1내지 10시간동안 반응시킴을 특징으로 하는 육각판상 알파 알루미나 단결정 분말의 제조방법.A method for producing a hexagonal plate-shaped alpha alumina single crystal powder, characterized by reacting an aluminum element-containing material and a fluorine compound at 1000 to 1300 ° C. for 1 to 10 hours. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 원소 함유 물질이 보헤마이트, 깁사이트, 베이어라이트, 다이어스포어 또는 감마 알루미나임을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the aluminum element-containing material is boehmite, gibbsite, bayerite, diaspore or gamma alumina. 제1항에 있어서, 상기 불소계 화합물이 AlF₃, NH₄F, NH₄HF₂또는 HF임을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the fluorine-based compound is AlF₃, NH₄F, NH₄HF₂ or HF. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 원소 함유 물질과 상기 불소계 화합물을 알루미늄 원자 대 불소 원자의 몰비가 1:0.15 이상이 되도도록 반응시킴을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the aluminum element-containing material and the fluorine compound are reacted so that the molar ratio of aluminum atoms to fluorine atoms is 1: 0.15 or more. 제3항에 있어서, 상기 불소계 화합물이 NH₄F 또는 NH₄HF₂이며, 200 내지 300℃의 온도에서 NH₄F 또는 NH₄HF₂를 미리 열분해시켜 수득한 상응하는 기체를 운반기체와 함께 반응체에 도입함을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 3, wherein the fluorine-based compound is NH₄F or NH₄HF2, and a corresponding gas obtained by thermal decomposition of NH₄F or NH₄HF2 in advance at a temperature of 200 to 300 ° C is introduced into the reactant together with a carrier gas. . 제3항에 있어서, 상기 불소계 화합물이 HF이며, 상기 HF를 기체 상태로 운반기체와 함께 반응계에 도입함을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 3, wherein the fluorine compound is HF, and the HF is introduced into the reaction system together with a carrier gas in a gaseous state. 제1항에 있어서, 제조된 분말이 1 내지 10μm의 크기를 갖고, 지름대 두께의 비가 5 내지 15인 제조방법.The method according to claim 1, wherein the powder produced has a size of 1 to 10 m and a diameter to thickness ratio of 5 to 15. 복합체에서의 보강재로 사용하기 위한 제1항의 방법에 따라 제조된 육각판상 알파 알루미늄 단결정 분말.A hexagonal plate-shaped alpha aluminum single crystal powder prepared according to the method of claim 1 for use as a reinforcing material in a composite. 제8항에 있어서, 상기 복합체가 세라믹, 금속 또는 고분자 매트릭스를 포함함을 특징으로 하는 분말.The powder of claim 8, wherein the composite comprises a ceramic, metal or polymer matrix.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009028888A2 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Jps Micro-Tech Co., Ltd. Method of manufacturing flake aluminum oxide using microwave

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