1288121p if2.doc 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製備氧化鍅粉末的方法 【發明背景】 / 利用燒結氧化錯粉末所得的氧化鍅燒社 為各種的結構材料,因為其具有受人嗎自 ^竹 於光纖連接器-部份的金屬包頭 ^廣泛作為屬 包括細顆粒的燒結體具有上述優越的了=體之中, 主要粒徑不大於〇」微米的細顆粒氧化錯粉^4要獲得 至於製備細小氧化錯粉末的方法,兴 5-24841揭露-種包括下列步驟的方法·· Η而m ⑴將氯氧化錯溶解於水中,得到_溶液; 而沈殿出氧化1水、^夜,以使溶液中魏氧化錯水解, 氧:;r物進行乾燥;及 得到主要粒徑不大於0】^凡!乾纟呆之氧化錯水合物,而 然而,上述之方法白=米之氧化錯粉末。 率如此地慢,以致於需要二點在於步驟(2)的水解反應速 84% 〇 而化費長達80小時才使水解反應達 I288124pif2.doc 【發明概述】 本發明目的之-在於提供一種容易製備細氧化錯 的方法。 本發明人經過徹底研究而達上述之目的。結果發現者 t氫的錢中煅燒時,可以不用水解步驟: 可獲侍、屈氧化鍅粉末。藉此,完成本發明。 ^發明係提供-種製備氧化錯粉末的方法,其 含有氣化氫的大氣中鍛燒錯_。 步驟本發明也提供-種製“化錯粉末的方法,包括下列 m錯鹽’得到經預先烺燒之產物;及 在3有乳化氫之大氣中锻燒 凡屬从之產物。 本發明所用的錯鹽例如舍 锆及硫酸錯。這些例子之中,較磺酸錯,氯化 許使用氧化錯水合物作為錯鹽,化錯。可以允 列步驟的方法獲得:( 片"7曰物係藉由包括下 溶液,及w加_麵材,得到— 沈澱出氧化錯水合物。然 二中的虱氧化錯水解, 物,因為需要报長的時間不J礒使用此等氧化錯水合 粉末時,建議使用高純度錯趟。° 5需要製備高純度氧化錯 當使用氯氧切作為 預定濃度之氯化氫氣體的’可以在含有不小於 體充滿在锻燒爐之中進仃锻燒,其中氯化氫氣 而乳化錢體係從起始材料產生。 I288mpi· 當主要粒徑不大於約Ο.!微米的晶種加入用於本發明 的錯鹽時,可域得小粒徑的氧化絲末。似乎晶種起了 作為形成摊徑氧化轉末之原形物⑽gin拳作用。為 了得到主要粒彳ϋ不大於0.1微米的氧化鉛粉末,建議使用 主要粒徑不大於約〇· 1微米的晶種。 氧化锆粉末及氧化鍅膠體都可以作為晶種的例子。晶 種的用量通常為〇.l_2G重量%,偽若(i)以氧化糾算之錯 鹽重量及⑼晶種重量的總和為1〇〇重量%。在本發明裡, 上述”以^氧化鍅計算之錘鹽重量”及類似的名詞係指當錯鹽 ,,成氧化銼時的氧化鍅重量。只要重量在該範圍内,隨 著晶種的用量增加,便可以容易獲得小粒徑的氧化錯粉末。 士將鍅鹽與晶種混合的方法例如包括利用工業用及之混 合裝置混合上述二種物質的方法,其中混合裝置例如包括 球磨械,Willy A· Bachofen AG Maschinenfabrik 所製造的 I^YN0-MILL(商標名),震磨機,垂直造粒機,及 =&态。可以根據乾式混合方法或濕式混合方法進行混 合。,種可以與由預先燒所得之錯鹽混合,如後所述。 可以藉由改變預先燒之溫度控制氧化锆粒徑。預先燒 的溫度越低,氧化鍅粒徑越小。 為了增加氧化錘燒結體(燒結本發明氧化錯粉末所得 勺產物)的強度,錯鹽可以與安定劑或其前驅物一起使用。 安定劑例如包括(i)至少一選自由Y,Ce,Ca,Ti及Mg等 所組成族群之元素的化合物,其中化合物係藉由燒轉化 成該7^素的氧化物,及(ii)該元素的氧化物。安定劑的用量 128812〇]pif2.d〇c ,常為〇. 1 -20莫爾%,偏若⑴安定劑重量及⑼以氧化 异^錯鹽重量的總和為1〇〇莫爾%。當錯鹽與晶種—起 上述”⑼以氧化料算之錯鹽重量”縣⑻當錯鹽 '氧化料❸氧錄及附㉟ 的氧化錯重量。 ^ 〜^ 加ΐ化錯燒結體(由燒結本發明氧化錯粉末所 的密度,氧储粉末可以與燒結劑或其前驅物 =用。燒結劑例如包括(i)氧化銘,例如過渡氧化 =化銘’及⑼紹化合物,例如氫氧化銘,靖酸紹,: df:鋁’該化合物係藉由燒轉化成氧化鋁。當使 散;L二ΐ:度ί化紹或α _氧化叙時’較佳使用粉狀分 政力強的燒結劑。燒結_用量通常為叫0重量%,供 =0燒結蠢4及⑼崎化料算之 ^ L〇C鹽舆上述安定劑一起使用時,該m ^和也包括安定劑的重量。此外,當錯鹽與晶種一起【 日^上述”⑻以氧化料算之糾重量”係 =::時的氧化崎顿晶種轉化成氧化錯次 鍛燒步驟前’可以增加一乾燥鍅鹽的步驟,去 /于、子在於!口鹽内的濕氣。通常在空氣中進行乾 溫度通常不低於500C,但是低於2_c。:太 煅燒前’可以增加—贱域的倾,去二 白勺結晶水。通常在空氣中進行預先锻燒,而預先炮 又係視錯鹽種類而定,通常不低於2〇,但是低於^ I288mpin,0c 的步i發日 牛可:增加研磨錯鹽或不定形氧化錯 研磨步驟時,可預期獲得平均主要粒徑小 方,狹乍顆粒分佈的錯鹽。可利用工業用及習知研 二研^。例如球磨機’震磨機’動力研磨機及細磨機等進 在研磨步驟中可以加入晶種,安定劑或燒結劑。 體可錢可在含·氫之錢中進行。氯化氫氣 介^性C體’例如氮氣及氬氣—起使用,或與例如 等氣體一起使用。從製備具均句形狀之氧化錯 的觀點來看,含氯化氳大氣中的氯化氳濃度= 詩:積Ζ ’更佳為5·95體積%。含氯化氳大氣中的 虱化虱浪度可以為100體積%。 從製備能形成高密度氧錄燒結體之氧化轉末的觀 點來看,本發明煅燒步驟的較佳溫度為7〇〇_u〇〇〇c。 的時間較佳為0·5-1〇小時。 70 詳情不清楚,但是事實上安定劑及燒結劑可以在燒 步驟裡由氧化簡勻分散,因為燒步驟包括氣相反應。 "由本發明方法所製備的氧化錯粉末可以利用工業用及 習知研磨裝置,例如濕式球磨機,乾式球磨機,震磨機,
Willy A· Bachofen AG Maschinenfabrik 所製造的 DY^CMviILLC商標名)’動力研磨機及細磨機進行研磨, 獲得更細、具有優越分散力的氧化锆粉末,其中氧化锆粉 末與安定難燒結劑-綱磨,氧餘粉末可以與安^劑 I28812ipif2.doc 充分混合,因為經研磨之氧化錄末具有優越的 不二化錯粉末表面吸附有氯離子。當 加熱處理去除末^可_由水沖職離子或藉由 根據本毛明的方法,具具有均 22,錯鹽製得。而且,高密度燒結=== 成及k、、Ό该氧化結粉末製得。 ⑽得之氧化錯粉末製傷氧化魏結體的方法 例如下列工社f知所㈣方法Α及方法Β。 方法A包括: ⑴將氧化錯粉末分散於水中,得到-泥漿; 、p 2 )將例如聚乙稀醇及丙烯酸樹脂等樹脂黏合劑加入 泥漿中; (3)以噴復式乾燥機乾燥上述泥漿,得到複數個顆粒; >、(4)利用例如單轴壓型法及冷均壓式㈦仍加⑹壓型法 等成型方法模製上述顆粒,得到生坯體匕reenb〇d力 (5)在1250-16000C溫度下燒結上述生坯體,得到高 岔度氧化結燒結體。 方法B包括: (1 )捏合氧化錯粉末與例如熱塑性樹脂等有機化合物 的混合物,得到經捏合的產物; (、2)_利用例如射出成型法及擠型模製法等模製方法模 衣上述經捏合產物,得到生述體; I2881^pif2<doc 及 得到(=:生輔,去除含於生达體中的有機化合物^ ⑷燒結預熱體,獲得高密度氧化錢結體。 料㈣所狀氧化絲末於上述方0中,氧 ,,广佔步驟⑴所含之經捏合產物的重量可以增加。 it不僅步驟(3)的模製產物的收縮率可以保持很低, 〜^ (4)的熱處理產物陳縮率也會很低。結果,獲 传尺寸精確度高且高密度的氧化錯燒結體。 拎絲tiH件之氧化錯粉末係為一種製備磨料的優良起 :Γ /、歲乎不會刮傷欲研磨之物件表面,因為氧化锆 ;刀rt顆粒結晶度高且主要粒徑均勻’儘管顆粒很細。 1¾明所得的氧化轉末適 上的污物及⑼加入調丄磨 ΐ=:ΐ印機上之滾筒(drum)上的污物。氧化錯粉末 1以=用於磁性介質之磁性物質或與用於
勻混合’因為二者都是細小難。 2U 本發贿製得之氧錄粉末適合作料盖 及強度等樹脂性質,因為氧化錯粉坊以容 易刀放於树月曰或溶劑中,其中溶劑係用於分散樹脂。 r r本,二:製得Ϊ氧化錯粉末適合作為射出成型及脫鎊 二d::用:乳化錯?末所得的燒結體適合用於燒結 社-二贫声> 5疮尤其是金屬包頭或研磨介質,因為燒 、·、口脰的社、度间,強度向,硬度高且耐磨性。 此外,本發明所製得的氧化錯粉末也適合作為磨料, I28812〇lPiad〇c 樹脂的填料及磁性介質的填料。 根據本發明的方法,適合廣泛用途的細氧化錯粉末可 以容易在短時_製備’因此本翻具有極佳的產業利用 性。 實施例 本發明係以下列貫施例為例做詳細說明,但是該些實 施例不會因此限制本發明之範圍。 一' 1·顆粒形狀的觀察 —利用BOL公司製造的掃猫式電子顯微鏡Type_ τ_3〇〇 觀察粉末樣品,測定主要粒子的形狀。 2· BET表面積比的測量 利用Shimadzu公司製造商品名為fl〇Ws〇rb 23〇〇π 的BET表面積比測量裝置測定BET表面積比。 實施例1 ' 南η Ϊ 克氯氧化錯(WakC)純化學公司製造的高品質試 j),在工氣中以i綱C乾燥5小時。將主要粒徑〇1微 ^的虱化料末作為晶種加續魏之 放入球磨機内混合6小時,得到一混合二: 算之氯氧化錯重量與晶種重量二= 里里%的10重量%。 組成放在由90體臟化氫與10體糧氣所 =的大乳中,以8300C燒i小時,得 現所#的氧化絲末射均自自 ϋ “為〇.!微米而赃表面積比為15.4平方;^狀克其主要 12 128812〇lpif2.d〇c 將Nihon Yttrium製造、主要粒徑為〇·4微米的氧化釔 加入所得的氧化鍅粉末,其加入量佔氧化鍅粉末與氧化釔 總和 100 莫爾 % 的 3 莫爾 % ( Υ203 X 100/ ( Zr〇2+Y2〇3 ) =3)。將所得的混合物放入濕式球磨機内研磨12小時, 然後乾燥,得到經乾燥之粉末。 〜利用單軸壓型機,將所得經乾燥之粉末做成錠狀。將 所知的生坯體以13500C燒結,得到密度為6 〇〇克/立方公 結體。另一方面,將所得的生坯體以140〇〇C燒結, 獲得密度為6.02克/立方公分的燒結產物。 實施例2 、將100克氯氧化锆(Wak0純化學公司製造的高品質試 ,在空氣中以i聚乾燥5小時。將主要粒徑01微 ^的乳化錯粉末(TC)SQh公司製造,商品名為τζογ)作 ^種,主要粒徑為0·4微米的氧化紀(Nihon Υ論爪公 2造)加入經乾燥之氯氧化錯,將所得物放人球磨機内 小時。上述晶種的重量佔以氧化料算之氯氧化結 里與日日種重1之總和1〇〇重量%的1〇重量%,上述氧化 以氧化錯計算之氯氧化錯重量、晶種重量與氧 匕釔重1總和100莫爾%的3莫爾〇/〇。 放在由9G體積%氯化氫與1G體積%空氣所 成的大軋中,以95〇〇C煅燒1小時,以勢徉粉末。 將所得的混合物放入濕式球磨機内研磨㈣時,然後 義錢之。實驗發輯得的氧化絲末具 有均句的齡形狀,主要_為G1微米,而腿表面積 13 1288 m pif2.doc 比為18·0平方米/克。 所得=3_機’將所得之氧化錯粉末做成鍵狀。將 分的燒結體。#—i 得到密度為6.G2克/立方公 方面,將所得的生坯體以1400〇C燒結, =為6.04克/立方公分魏結產物。 貝施例3 劑)放在2ί錯(Wak0純化學公司製造的高品質試 體斤U 13G()C乾燥5小時。將所得物放在由30 ==氣與70 _空氣所組成的大氣中,以 C瓜、i小時,得到氧化錯粉 高到1咖c所需的時間+以刚·锻燒心‘ 每:10000c降低到室溫所需的時間實際為6小時。 只驗舍現所得的氧化結粉末具有均勻的顆粒形狀,其 粒徑為0.2微米而贿表面積比為7 8平方米/克。 實施例4 添η將1〇0克氯氧化錯(Wak〇純化學公司製造的高品質試 在空氣中以13㈣乾燥5小時。將主要粒徑〇.!、微 ^白曰勺氧化鍅粉末(丁0S〇h公司製造,商品名為TZ0Y)作 =種主要粒径為〇·4微米的氧化纪(ΝΠιοη Yttrium公 =製造]=人經乾燥之氯氧化錯。上述氧化纪的重量佔以 7 冲t之氣氧化錯重夏與氧化紀重量總和100莫爾% 的3莫爾%。將二者放入球磨機内混合6小時,得到一混 合物 將所得物放在由90體積%氯化氫與10體積%空氣所 14 1288121 pif2.doc 組成的大氣中,以95〇〇c 貫驗發現所得氧化錯粉末的 表面積比為15.0平方米/克t 實施例5 燒1小時,得到氧化鍅粉末。 主要粒徑為〇·;[微米,而 节n f Γϋ虱氧化錯(佩0純化學公司製造的高品質試 ”^在工,中以1300C乾燥5小時。將Nssan化學工業 A司广的氧化歸體作為晶種加人經乾燥之氯氧化錯:、 上述氧化轉體的重量佔以氧化料算之氯氧化錯重量食 晶種重量之總和1〇〇重量%的5重量 = 機内混合6辦,得到—混合物 冑—者放入球磨 將所得物放在由90體積%氯化氫與10體積%空氣所 =成的大氣中’以8000C燒!小時,得到氧化錯粉末。 貫驗發現所得氧化絲末駐餘徑為Q1微米,而财 表面積比為16·〇平方米/克。 ' 實施例ό 卞將100克氯氧化锆(Wako純化學公司製造的高品質試 劑)作為起始材料,放在空氣中以6〇〇〇c預先煅燒3小時, 得到一經預先煅燒的產物。將主要粒徑〇·4微米的γ2〇3 jNihon Yttrium公司製造)加入經預先煅燒的產物。上述 氧^釔的重量佔Y2〇3與經預先烺燒產物之重量總和1〇〇 重量%的5.25重量%。將二者放入球磨機内混合6小時, 得到一混合物 將所得物放在由30體積%氯化氫與70體積%空氣所 組成的大氣中,以9000C缎燒1小時,得到氧化锆^末。 I288121pif2.doc 主要二imrr魏綠末具有均自的雌形狀,其 要=测_,㈣ET表她為μ平方米/克。 的溫以獲得氧化錯粉末,不同的是預先燒 主要氧崎末具有均勻的多角形狀,^ =二㈣?表输為19.4平鋪。 重複實施例6以獲得氧化錯粉 =产改成由5體積_及95體== 勺大氣及10000C的煅燒溫度。 實驗發現所得的氧化結粉末具有均句的多角形狀,其 主要粒徑為40-90nm,_ET表面積比為17 3平方米/克。 實施例9 重衩貫施例ό以獲得氧化錯粉末,不同的是⑴將Μ5 里%丫203及0.25重量%氧化鋁Ακρ-3〇 (商品名) (Sumitomo化學公司製造)加入經預先煅燒之產物,得到 '混合物,其中上述重量百分比係以γ2〇3,氧化鋁及經 預先版燒之產物總共1〇〇重量%為其計算基準,及(ii)將混 ,物放入由30體積%氯化氫及7〇體積%空氣所組成的大 氣中以10000C煅燒。所得的氧化鍅粉末顆粒放入濕式球 磨機内研磨12小時,並且進行乾燥,得到經乾燥之粉末。 藉由類似實施例1的方法,將所得的乾燥粉末做成錠 狀,並以13500C燒結生坯體,得到密度為6 〇5克/立方公 G.doc 128812i_ 分的燒結體。 貫施例10 將放於50升石英容哭 同時將產生的氣體排入大$ 、2公斤氯氧化錯進行煅燒, 定不小於10體積%,因燒大氣内的氯化氫濃度確 發現所得的氧化錯粉末體積不小於2〇〇升。實驗 3〇-60nm * BET表面積比為^多角形狀,其主要粒徑為 根據本發明,在預先二米/克。 為市售氯氧化錯可以直接二=驟别不需要任何步驟,因 裡製備氧化錯粉末顆粒之^起始材料。實施例6,7及8 燒牛驟士从q〖士、'、之個別步驟所需的時間為(i)預弁 粍步驟大約M、時,⑼添加步 y )預先 及㈤)锻燒步驟大約6一士 h 口步驟大約6小時, 需的時間及從9000C p夂二广攸至温升南到9〇〇〇C所 j汉伙刈㈨^降低到室溫所需的時間)。 比較實施例1 重複貫施例3,不同的是在空氣中進行锻燒,得 μ的粉末。因為所得粉末的凝結體很大,报難將 :濕式球磨機中。所得粉末含有粒徑大約01亳米的硬; 、:體。利用掃瞄式電子顯微鏡觀察發現該顆粒的形狀不均 勻。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神 $範圍内,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 17