WO2019235525A1 - 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法 - Google Patents

酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019235525A1
WO2019235525A1 PCT/JP2019/022331 JP2019022331W WO2019235525A1 WO 2019235525 A1 WO2019235525 A1 WO 2019235525A1 JP 2019022331 W JP2019022331 W JP 2019022331W WO 2019235525 A1 WO2019235525 A1 WO 2019235525A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
zinc oxide
oxide powder
sintered body
producing
zinc
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/022331
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭美 中田
悦郎 宇田川
木綿子 越前谷
Original Assignee
Ｊｆｅミネラル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅミネラル株式会社 filed Critical Ｊｆｅミネラル株式会社
Priority to US16/972,266 priority Critical patent/US20210238053A1/en
Priority to EP19814813.2A priority patent/EP3816134A4/en
Priority to KR1020207034350A priority patent/KR20210002681A/ko
Priority to JP2020523143A priority patent/JP6986149B2/ja
Priority to CN201980037235.9A priority patent/CN112218840A/zh
Publication of WO2019235525A1 publication Critical patent/WO2019235525A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00—Compounds of zinc
    • C01G9/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
    • C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11—Powder tap density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/442—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/549—Particle size related information the particle size being expressed by crystallite size or primary particle size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/782—Grain size distributions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/785—Submicron sized grains, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Definitions

  • the present invention relates to a zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body, a zinc oxide sintered body, and methods for producing them.
  • a member made of ceramic is generally obtained by molding and sintering a powder such as zinc oxide powder. Compared with other powders such as aluminum oxide and zirconium oxide, zinc oxide powder has characteristics such as high vapor pressure of zinc and easy grain growth.
  • the zinc oxide sintered body obtained by sintering the zinc oxide powder may be required to have a small sintered particle size and high strength.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body from which a sintered oxide having a small sintered particle size and high strength can be obtained.
  • Another object of the present invention is to provide a zinc oxide sintered body obtained by using the zinc oxide powder for producing the zinc oxide sintered body.
  • Another object of the present invention is to provide a zinc oxide powder for producing the zinc oxide sintered body and a method for producing the zinc oxide sintered body.
  • the present invention provides the following [1] to [8].
  • [1] Zinc oxide powder used for the production of a zinc oxide sintered body, wherein the Al content represented by the following formula (I) is 20 mol ppm or more and 2 mol% or less. Zinc oxide powder for use. ⁇ NAl / ( nZn + nAl ) ⁇ ⁇ 100
  • n Al represents the amount of substance of Al in the zinc oxide powder
  • n Zn represents the amount of substance of Zn in the zinc oxide powder
  • both units of n Zn and n Al is Is a mole.
  • M represents Zn 1-x Al x
  • x represents a number of 2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 0.02
  • n represents a number of 0 to 2.
  • the crystallite size determined by X-ray diffraction is 20 to 100 nm
  • the particle size determined by the BET method is 20 to 110 nm
  • the light bulk density is 0.60 g / cm 3 or more
  • the tap density is The zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body according to any one of the above [1] to [3], which is 0.80 g / cm 3 or more.
  • [5] A zinc oxide sintered body obtained by sintering the zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body according to any one of [1] to [4].
  • [6] Heat-treating basic zinc carbonate containing aluminum, which is a carbonate hydrate, produced by a precipitate formation reaction between an aluminum salt and a zinc salt, carbonate, and alkali at a temperature of 250 ° C. or higher.
  • a method for producing a zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body, wherein the zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body according to [1] is obtained.
  • [7] The method for producing a zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body according to the above [6], wherein the carbonate hydrate contains basic zinc carbonate represented by the following formula (1).
  • M represents Zn 1-x Al x
  • x represents a number of 2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 0.02
  • n represents a number of 0 to 2.
  • strength can be obtained can be provided.
  • the zinc oxide sintered compact obtained using the said zinc oxide powder for zinc oxide sintered compact preparation can also be provided.
  • the method of manufacturing the said zinc oxide powder for zinc oxide sintered compact preparation and the said zinc oxide sintered compact can also be provided.
  • FIG. 4 is a SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 1.
  • 6 is a SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 3. It is a graph which shows the relationship between the crystallite size of zinc oxide powder, and a tap density about the synthesis example 1 and the synthesis example 3.
  • FIG. 4 is a SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 1.
  • 6 is a SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 3. It is a graph which shows the relationship between the crystallite size of zinc oxide powder, and a tap density about the synthesis example 1 and the synthesis example 3.
  • the zinc oxide powder for producing a zinc oxide sintered body of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the zinc oxide powder of the present invention”) is a zinc oxide powder used for producing a zinc oxide sintered body, and has the following formula (I).
  • n Al represents the amount of substance of Al in the zinc oxide powder
  • n Zn represents the amount of substance of Zn in the zinc oxide powder
  • both units of n Zn and n Al is Is a mole.
  • the zinc oxide powder of the present invention contains a specific amount of Al as a trace component.
  • the zinc oxide sintered body obtained by using the zinc oxide powder of the present invention has a small sintered particle size and high strength. That is, when the Al content is 20 mol ppm or more, the sintered particle size is smaller than when the Al content is less than 20 mol ppm (see Evaluation 1 described later). Moreover, since Al content is 2 mol% or less, it is high intensity
  • the zinc oxide sintered body obtained by using the zinc oxide powder of the present invention shows a tendency that the dispersion of the sintered particle size is small and the conductivity is good (refer to Evaluation 1 described later).
  • the Al content is preferably 200 mol ppm or more and 2000 mol ppm or less, because the sintered particle size becomes smaller and the strength becomes higher.
  • the value of the Al content is the same value as the Al content in units of atomic%.
  • the Al content is 20 mol ppm or more
  • the zinc oxide sintered body (hereinafter, also simply referred to as “sintered body”) is white to light yellow or light pale.
  • the Al content is 2 mol% or less (20000 mol ppm or less)
  • spinel-structured ZnAl 2 O 4 (garnite) is not formed, and basic zinc aluminum carbonate hydrated as a different phase in the precursor The effect that a thing is not formed is acquired.
  • the zinc oxide powder of the present invention has a crystallite size determined by X-ray diffraction (hereinafter, also simply referred to as “crystallite size”) of 20 to 100 nm, and a particle size determined by the BET method (hereinafter “BET diameter”). Is preferably 20 to 110 nm, lightly loaded bulk density (hereinafter also simply referred to as “bulk density”) is 0.60 g / cm 3 or more, and tap density is preferably 0.80 g / cm 3 or more. . The upper limit of the light bulk density is preferably 0.80 g / cm 3 or less. Tap density, 1.00 g / cm 3 or more, more preferably, 1.20 g / cm 3 or more is more preferable. The upper limit of the tap density is preferably 1.60 g / cm 3 or less.
  • the light bulk density is determined using the method defined in JIS R 9301-2-3. That is, the mass of the zinc oxide powder collected by allowing the zinc oxide powder to fall freely into a stationary container of 100 mL in volume is determined. A value obtained by dividing the mass by the volume of the container is defined as a light bulk density.
  • the tap density is obtained as follows. First, zinc oxide powder is put in the same container as described above, and tapping is performed using a tapping device until the volume of the zinc oxide powder does not decrease any more. The mass of the zinc oxide powder is divided by the volume of the zinc oxide powder after tapping, and the obtained value is defined as the tap density.
  • the method for producing the zinc oxide powder of the present invention includes, but is not limited to, for example, aluminum that is a carbonate hydrate produced by a precipitation reaction between an aluminum salt and a zinc salt, carbonate, and alkali.
  • a method of obtaining the zinc oxide powder of the present invention by heat-treating basic zinc carbonate at a temperature of 250 ° C. or higher (hereinafter also referred to as “powder production method of the present invention” for convenience) is preferable.
  • the zinc oxide powder obtained by the powder production method of the present invention is excellent in conductivity as long as the Al content is the same as that of the zinc oxide powder obtained by other methods (see Evaluation 1 described later). .
  • Al is homogeneously contained inside the particles of the zinc oxide powder, and it is presumed that the above-described effects can be obtained.
  • the individual particles of the zinc oxide powder are very fine, it is practically impossible to observe the state of Al contained in the zinc oxide powder and specify it directly. Also, it is not practical to specify other structures or characteristics due to the Al state because it requires a great deal of trial and error.
  • the powder production method of the present invention it is preferable that all of the aluminum salt, zinc salt, carbonate and alkali are used in the form of an aqueous solution.
  • the precipitate formation reaction is preferably performed by dropping, for example, an aqueous solution of zinc salt and an aqueous solution of aluminum salt (preferably, a mixed aqueous solution of zinc salt and aluminum salt) into an aqueous solution of carbonate.
  • an aqueous alkali solution to the aqueous carbonate solution to maintain the pH of the aqueous carbonate solution at a constant value (for example, a value between pH 6 and 8).
  • carbonate hydrate (basic zinc carbonate) is obtained in the form of a precipitate.
  • the precipitate is preferably agitated and cured.
  • the stirring curing time is preferably 1 hour or longer, more preferably 5 hours or longer, still more preferably 10 hours or longer, and particularly preferably 15 hours or longer.
  • the stirring curing time is long, compared to the case where the stirring curing time is short, if the Al content is the same, the lightly loaded bulk density and tap density of the obtained zinc oxide powder are increased (evaluation 2 described later). reference).
  • the density of a molded object and a sintered compact becomes high by using the obtained zinc oxide powder (refer evaluation 3 and evaluation 4 mentioned later).
  • the sintered body tends to have a small sintered particle size, a small variation, and a high strength (see Evaluation 4 described later).
  • the time for stirring and curing is short, it is considered that the primary particles are easily connected to each other in a flake shape which is a characteristic shape of the layered hydroxide (see FIG. 2 described later).
  • the primary curing of the primary particles repeatedly collides by agitation due to the longer time for stirring and curing, and the flake shape disappears and tends to become granular (see FIG. 1 described later).
  • the stirring curing time depends on the concentration of the solution and the stirring force, but the upper limit is not particularly limited, and is, for example, 32 hours or less, preferably 24 hours or less.
  • the temperature of the carbonate aqueous solution is preferably kept below 45 ° C, more preferably kept below 25 ° C.
  • aluminum salt For example, aluminum nitrate, aluminum chloride, aluminum sulfate, these hydrates etc. are mentioned suitably.
  • the zinc salt is not particularly limited, and preferable examples include zinc nitrate, zinc sulfate, zinc chloride, zinc acetate, and hydrates thereof. It does not specifically limit as an alkali, For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. are mentioned suitably.
  • ammonium water may be used.
  • the carbonate include ammonium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate), and the like. Among them, ammonium carbonate is used because the light bulk density and tap density of the obtained zinc oxide powder are increased. preferable.
  • the carbonate hydrate produced by the precipitate formation reaction is preferably basic zinc carbonate containing aluminum, and more preferably contains basic zinc carbonate represented by the following formula (1).
  • M represents Zn 1-x Al x
  • x represents a number of 2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 0.02
  • n represents a number of 0 to 2.
  • Basic zinc carbonate represented by the formula (1) is hydro Jin kite (Zn 5 (CO 3) 2 (OH) 6 ⁇ 2H 2 O) replacing part of the zinc in the aluminum, uniformly aluminum molecular size Can be said to be basic zinc carbonate to which is added.
  • such basic zinc carbonate may also be referred to as hydrozincite for convenience.
  • the carbonate hydrate (basic zinc carbonate) generated by the precipitate generation reaction contains such a hydrozincite as a main component.
  • the main component means the most abundant component among the constituent substances, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more.
  • Carbonic acid hydrate (basic zinc carbonate) obtained by the precipitate formation reaction is heat-treated at a temperature of 250 ° C. or higher to be decarboxylated and dehydrated to obtain zinc oxide powder. If the heat treatment temperature is too low, decarbonation and dehydration during firing in obtaining a zinc oxide sintered body to be described later will increase, and sintering may be hindered. On the other hand, when the heat treatment temperature is too high, the number of connected grains to which primary particles are bonded may increase. It is a phenomenon known as Ostwald growth that large connected grains grow quickly and become larger sintered particles, and the particle size of the sintered body can be non-uniform. From such a viewpoint, the heat treatment temperature is preferably 350 ° C. to 420 ° C. By increasing the heat treatment temperature, dense secondary particles are formed by necking of the primary particles, and a high light bulk density and tap density can be obtained.
  • the powder manufacturing method of this invention was demonstrated as a suitable aspect of the method of manufacturing the zinc oxide powder of this invention.
  • the method for producing the zinc oxide powder of the present invention is not limited to the above-described powder production method of the present invention.
  • the zinc oxide powder is manufactured by other methods, and if necessary, pulverization, classification, particle size distribution adjustment, etc. Even if it has passed, it is the zinc oxide powder of the present invention within the scope of the present invention.
  • another method for example, a zinc oxide powder is obtained by heat-treating basic zinc carbonate containing no aluminum, which is produced by a precipitate formation reaction with a zinc salt, a carbonate, and an alkali.
  • a method of obtaining zinc oxide powder containing Al by adding Al in the form of an aqueous solution of aluminum salt or the like is mentioned.
  • the zinc oxide sintered body of the present invention is a zinc oxide sintered body obtained by sintering the above-described zinc oxide powder of the present invention. For this reason, the zinc oxide sintered body of the present invention contains Al. Al is preferably dissolved.
  • the zinc oxide sintered body of the present invention can be obtained by firing the above-described zinc oxide powder of the present invention.
  • the above-described zinc oxide powder of the present invention is molded as it is or after being crushed by a bead mill or granulated by a spray dryer, and the obtained molded body is fired. To do.
  • the zinc oxide sintered body of the present invention is obtained.
  • a baking temperature is 800 degreeC or more and 1300 degrees C or less, for example.
  • the firing temperature is preferably 900 ° C. or higher, and more preferably 1000 ° C. or higher.
  • the firing temperature is preferably 1200 ° C. or lower, more preferably 1150 ° C. or lower, and further preferably 1100 ° C. or lower.
  • the zinc oxide sintered body of the present invention is used as a member made of ceramics. Specifically, for example, a plate-like bulk material; a thick film fired product; a sputtering target that requires a denseness and a uniform particle size; It can be suitably used as a porous member such as a gas sensor or a filter (such as an antibacterial filter that prevents the growth of Escherichia coli, etc.).
  • a liquid feed pump that is controlled on / off by a pH controller (TDP-51, manufactured by Toko Chemical Laboratory Co., Ltd.) 30% by mass sodium hydroxide was added dropwise to the aqueous ammonium carbonate solution.
  • TDP-51 manufactured by Toko Chemical Laboratory Co., Ltd.
  • 30% by mass sodium hydroxide was added dropwise to the aqueous ammonium carbonate solution.
  • the pH of the aqueous ammonium carbonate solution was kept at a constant value of pH 7.5 during the dropwise addition of the mixed aqueous solution of zinc nitrate and aluminum nitrate. In this way, a precipitate was formed by the precipitate formation reaction.
  • the precipitate is agitated and cured for 20 hours using a rotor whose rotation speed is set to 700 rpm, which is the same as that during the precipitate generation reaction, and contains aluminum.
  • a basic zinc carbonate slurry was obtained.
  • the temperature of the aqueous ammonium carbonate solution was always kept below 30 ° C. using a cooling device.
  • the slurry after stirring and curing was subjected to solid-liquid separation by a suction filtration method to obtain a solid content. The obtained solid was washed to remove unnecessary sodium and the like.
  • Example 1 Example 1 and Comparative Example 1
  • synthesis was performed such that the molar ratio of aluminum to zinc (Al / Zn) was in the range of 0/100 to 10/90. That is, the Al content represented by the formula (I) described above was set to 20 mol ppm, 200 mol ppm, 2000 mol ppm, and 20000 mol ppm (2 mol%) in Example 1, and in Comparative Example 1, 0 mol ppm, 10 mol ppm, 50000 mol ppm (5 mol%), and 100000 mol ppm (10 mol%).
  • Al content was 0 mol ppm
  • the zinc nitrate aqueous solution was prepared without using aluminum nitrate nonahydrate, and this was dripped at the ammonium carbonate aqueous solution.
  • the obtained basic zinc carbonate was subjected to identification of a mineral phase by an X-ray diffractometer (D8 ADVANCE manufactured by Bruker) and measurement of crystallite size by the Scherrer method.
  • D8 ADVANCE manufactured by Bruker
  • measurement of heat loss using a TG-DTA device (TG / DTA6300 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), carbon analysis using a combustion method using an analyzer (LECO CS844), and ICP emission analyzer (ICP-9000 manufactured by Shimadzu Corporation)
  • LECO CS844 carbon analysis using a combustion method using an analyzer
  • ICP emission analyzer ICP-9000 manufactured by Shimadzu Corporation
  • the obtained basic zinc carbonate was put in an alumina crucible and subjected to heat treatment for decarboxylation and dehydration at 360 ° C. in an air atmosphere.
  • the heating rate was 2 ° C./min
  • the holding time at 360 ° C. was 6 hours
  • the cooling was natural cooling.
  • zinc oxide powder was obtained.
  • the heat treatment temperature is 250 ° C. or higher, preferably 350 ° C. to 420 ° C., and can be appropriately selected according to the required characteristics of the zinc oxide sintered body.
  • the influence of the heat treatment temperature on the tap density and the like was examined, and the examination result will be described later.
  • a disk-shaped sample is a sample used for SEM (scanning electron microscope) observation, density measurement, and X-ray diffraction
  • a plate-shaped sample is a measurement of electric resistance and bending. It was set as the sample used for an intensity
  • ⁇ Evaluation 1> Various evaluations were performed using the obtained sintered body.
  • the disk-shaped sintered body was observed using an SEM, and the sintered particle size (unit: ⁇ m) was measured.
  • the plate-like sintered body is processed into a rod shape of 30 mm ⁇ 4 mm ⁇ 4 mm, and then the volume resistivity (unit: ⁇ ⁇ cm) is measured by a four-terminal method, and the bending strength is conformed to ISO178. (Unit: MPa) was measured.
  • the sintered particle size, bending strength, and volume resistivity were average values of 15 samples, respectively.
  • the coefficient of variation (unit:%) is an indicator of variation.
  • Table 1 Table 2 and Table 3 below.
  • the sintered compact was produced similarly to Example 1 and Comparative Example 1 using the zinc oxide powder of Example 2 (synthesis example 2) mentioned later, and the volume resistivity was measured. The results are listed in Table 3 below.
  • Examples 1-1 to 1-4 having an Al content of 20 mol ppm or more and 20000 mol ppm or less (2 mol% or less) can be obtained at any firing temperature. It was found that the sintered particle size was small (the number of grain boundaries was large) as compared with Comparative Examples 1-1 to 1-2 where the content was less than 20 mol ppm. At this time, the sintered particle size tended to be smaller as the firing temperature was lower. In addition, in Examples 1-1 to 1-4, compared to Comparative Examples 1-1 to 1-2, the value of the coefficient of variation was small, and the variation in the size of the sintered particles was small.
  • Examples 1-1 to 1-4 having an Al content of 20 mol ppm or more and 20000 mol ppm or less (2 mol% or less) were obtained at any firing temperature. Compared with Comparative Examples 1-3 to 1-4 having a content exceeding 20000 mol ppm, a high bending strength was exhibited. The reason why the bending strengths of Comparative Examples 1-3 to 1-4 are low is considered to be caused by expansion due to the formation of a spinel phase (ZnAl 2 O 4 ), which is a different phase.
  • a spinel phase ZnAl 2 O 4
  • Examples 1-1 to 1-4 tend to have a smaller volume resistivity and better conductivity than Comparative Examples 1-1 to 1-4. It was. In particular, it was found that the volume resistivity of Examples 1-1 to 1-4 was smaller by two orders of magnitude or more than Comparative Example 1-1 in which Al was not added. In addition, in Examples 1-1 to 1-4, when the Al content was the same as in Example 2, the volume resistivity was small and the conductivity was excellent.
  • Example 2 The Al-free zinc oxide powder prepared in Synthesis Example 1 (the zinc oxide powder of Comparative Example 1-1) was added to an aluminum nitrate aqueous solution, mixed, and dried at 200 ° C., so that the Al content was 200 mol ppm. And the zinc oxide powder which is 20000 molppm (2 mol%) was obtained. In the obtained zinc oxide powder, Al is considered to be precipitated and fixed as amorphous hydroxide on the surface of the powder particles.
  • the zinc oxide powder of Synthesis Example 1 showed higher values of light bulk density and tap density than the zinc oxide powder of Synthesis Example 3. For this reason, when the zinc oxide powder of Synthesis Example 1 is molded to obtain a sintered body, the packing density is high, and the number of contact points between the particles increases, so that the shrinkage is reduced and the temperature is low (for example, 1000 ° C. or less). However, it can be expected that a dense sintered body can be obtained.
  • Synthesis Example 1 (Example 1) with an Al content of 20 mol ppm to 2 mol% is a white circle plot
  • Synthesis Example 1 without Al addition is a black circle plot
  • the Al content is The synthesis example 3 of 20 mol ppm to 2 mol% is shown by a white rhombus plot
  • the synthesis example 3 without addition of Al is shown by a black rhombus plot.
  • the plot of each synthesis example includes a difference in heat treatment temperature. From the graph of FIG. 3, it was found that in the synthesis example 1, compared to the synthesis example 3, when the crystallite size is approximately the same, the tap density is about twice as high.
  • FIG. 1 is an SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 1.
  • FIG. 2 is an SEM photograph showing the zinc oxide powder of Synthesis Example 3.
  • Synthesis Example 1 (FIG. 1), the aggregation and connection of the particles constituting the zinc oxide powder are lighter than those in Synthesis Example 3 (FIG. 2), and it is recognized that excessive grain growth is suppressed.
  • Synthesis Example 3 it is considered that the primary particles are connected in a flake shape by shortening the stirring and curing time.
  • Synthesis Example 1 it is considered that the primary particle particles repeatedly collided by stirring due to the longer stirring and curing time, and the flake shape disappeared and became granular.
  • the reason why the tap density of the zinc oxide powder of Synthesis Example 1 is higher than that of Synthesis Example 3 (see FIG. 3) is not clear, but the aggregation and connection between the particles constituting the zinc oxide powder are slight. (Refer to FIG. 1); Forming secondary particles by moderate aggregation;
  • Example 1 As shown in Table 5 above, it was found that when the Al content was the same as in Example 3, the molded body of Example 1 had a high density and a small variation. For this reason, the zinc oxide powder of Example 1 is suitable for press molding.
  • Example 1 As shown in Table 6 above, it was found that the sintered body of Example 1 had a higher density and smaller variations than Example 3 when the Al content was the same. In addition, as shown in Table 7 and Table 8 above, when the sintered body of Example 1 has the same Al content as in Example 3, the sintered particle size is small, and its variation is small. A tendency to be high strength was observed.
  • the zinc oxide powder of Example 1 was prepared based on the results shown in Table 3 above, and the zinc oxide sintered body for obtaining a dense, high-strength sintered body having excellent conductivity was obtained. Suitable for use as zinc oxide powder.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

焼結粒子サイズが小さく、かつ、高強度である酸化亜鉛焼結体が得られる酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を提供する。上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末は、酸化亜鉛焼結体の作製に用いる酸化亜鉛粉末であって、下記式（Ｉ）で表されるＡｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２モル％以下である。　｛ｎＡｌ／（ｎＺｎ＋ｎＡｌ）｝×１００　（Ｉ）　ただし、式（Ｉ）中、ｎＡｌは上記酸化亜鉛粉末中のＡｌの物質量を表し、ｎＺｎは上記酸化亜鉛粉末中のＺｎの物質量を表し、ｎＺｎおよびｎＡｌの単位はいずれもモルである。

Description

酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法
　本発明は、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法に関する。
　従来、種々の方法により製造された酸化亜鉛粉末が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００９－２６９９４６号公報
　セラミックスからなる部材は、一般的には、酸化亜鉛粉末などの粉末を成形し焼結することで得られる。
　酸化亜鉛粉末は、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムなどの他の粉末と比較して、亜鉛の蒸気圧が高いことや、粒成長しやすいなどの特徴を有する。
　酸化亜鉛粉末を焼結させて得られる酸化亜鉛焼結体については、焼結粒子サイズが小さいこと、高強度であること等が要求される場合がある。
　本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、焼結粒子サイズが小さく、かつ、高強度である酸化亜鉛焼結体が得られる酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を用いて得られる酸化亜鉛焼結体を提供することも目的とする。
　また、本発明は、上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および上記酸化亜鉛焼結体を製造する方法を提供することも目的とする。
　本発明者らが、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出した。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供する。
　［１］酸化亜鉛焼結体の作製に用いる酸化亜鉛粉末であって、下記式（Ｉ）で表されるＡｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２モル％以下である、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
　｛ｎＡｌ／（ｎＺｎ＋ｎＡｌ）｝×１００　　　（Ｉ）
　ただし、式（Ｉ）中、ｎＡｌは上記酸化亜鉛粉末中のＡｌの物質量を表し、ｎＺｎは上記酸化亜鉛粉末中のＺｎの物質量を表し、ｎＺｎおよびｎＡｌの単位はいずれもモルである。
　［２］アルミニウム塩と、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、炭酸水和物であるアルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛を、２５０℃以上の温度で熱処理することにより得られる、上記［１］に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
　［３］上記炭酸水和物が、下記式（１）で表される、塩基性炭酸亜鉛を含有する、上記［２］に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
　Ｍ４～６（ＣＯ３）１～３（ＯＨ）６～７・ｎＨ２Ｏ　　　（１）
　ただし、式（１）中、Ｍは、Ｚｎ１－ｘＡｌｘを表し、ｘは、２×１０－５～０．０２の数を表し、ｎは、０～２の数を表す。
　［４］Ｘ線回折によって求められる結晶子サイズが２０～１００ｎｍであり、ＢＥＴ法によって求められる粒子径が２０～１１０ｎｍであり、軽装かさ密度が０．６０ｇ／ｃｍ３以上であり、タップ密度が０．８０ｇ／ｃｍ３以上である、上記［１］～［３］のいずれかに記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
　［５］上記［１］～［４］のいずれかに記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末が焼結した、酸化亜鉛焼結体。
　［６］アルミニウム塩と、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、炭酸水和物であるアルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛を、２５０℃以上の温度で熱処理することにより、上記［１］に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を得る、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末の製造方法。
　［７］上記炭酸水和物が、下記式（１）で表される、塩基性炭酸亜鉛を含有する、上記［６］に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末の製造方法。
　Ｍ４～６（ＣＯ３）１～３（ＯＨ）６～７・ｎＨ２Ｏ　　　（１）
　ただし、式（１）中、Ｍは、Ｚｎ１－ｘＡｌｘを表し、ｘは、２×１０－５～０．０２の数を表し、ｎは、０～２の数を表す。
　［８］上記［１］～［４］のいずれかに記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末、または、上記［６］または［７］の方法により得られた酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を焼成することにより、上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末が焼結した酸化亜鉛焼結体を得る、酸化亜鉛焼結体の製造方法。
　本発明によれば、焼結粒子サイズが小さく、かつ、高強度である酸化亜鉛焼結体が得られる酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を提供することができる。
　また、本発明によれば、上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を用いて得られる酸化亜鉛焼結体を提供することもできる。
　また、本発明によれば、上記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および上記酸化亜鉛焼結体を製造する方法を提供することもできる。
合成例１の酸化亜鉛粉末を示すＳＥＭ写真である。 合成例３の酸化亜鉛粉末を示すＳＥＭ写真である。 合成例１および合成例３について、酸化亜鉛粉末の結晶子サイズとタップ密度との関係を示すグラフである。
［酸化亜鉛粉末］
　本発明の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末（以下、単に「本発明の酸化亜鉛粉末」ともいう）は、酸化亜鉛焼結体の作製に用いる酸化亜鉛粉末であって、下記式（Ｉ）で表されるＡｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２モル％以下である、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末である。
　｛ｎＡｌ／（ｎＺｎ＋ｎＡｌ）｝×１００　　　（Ｉ）
　ただし、式（Ｉ）中、ｎＡｌは上記酸化亜鉛粉末中のＡｌの物質量を表し、ｎＺｎは上記酸化亜鉛粉末中のＺｎの物質量を表し、ｎＺｎおよびｎＡｌの単位はいずれもモルである。
　本発明の酸化亜鉛粉末は、微量成分として特定量のＡｌを含有する。
　このような本発明の酸化亜鉛粉末を用いて得られる酸化亜鉛焼結体は、焼結粒子サイズが小さく、かつ、高強度である。
　すなわち、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上であることにより、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ未満である場合よりも、焼結粒子サイズが小さい（後述する評価１を参照）。
　また、Ａｌ含有量が２モル％以下であることにより、Ａｌ含有量が２モル％超である場合よりも、高強度である（後述する評価１を参照）。
　また、本発明の酸化亜鉛粉末を用いて得られる酸化亜鉛焼結体は、焼結粒子サイズのばらつきが小さく、かつ、導電性が良好である傾向を示す（後述する評価１を参照）。
　上記Ａｌ含有量は、焼結粒子サイズがより小さくなり、より高強度となるという理由から、２００モルｐｐｍ以上、２０００モルｐｐｍ以下が好ましい。
　なお、上記Ａｌ含有量の値は、原子％を単位としたＡｌ含有量と同じ値を示す。
　また、上記Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上であることにより、得られる酸化亜鉛焼結体においては、Ａｌの固溶による明確な青緑色発色が見られる。なお、酸化亜鉛焼結体（以下、単に「焼結体」ともいう）は、白色から薄い黄色または薄いうぐいす色である。
　一方、上記Ａｌ含有量が２モル％以下（２００００モルｐｐｍ以下）であることにより、スピネル構造のＺｎＡｌ２Ｏ４（ガーナイト）が形成されない、前駆体中の異相としての塩基性炭酸亜鉛アルミニウム水和物が形成されない等の効果が得られる。
　本発明の酸化亜鉛粉末は、Ｘ線回折によって求められる結晶子サイズ（以下、単に「結晶子サイズ」ともいう）が２０～１００ｎｍであり、ＢＥＴ法によって求められる粒子径（以下、「ＢＥＴ径」ともいう）が２０～１１０ｎｍであり、軽装かさ密度（以下、単に「かさ密度」ともいう）が０．６０ｇ／ｃｍ３以上であり、タップ密度が０．８０ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。
　軽装かさ密度の上限は、０．８０ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。
　タップ密度は、１．００ｇ／ｃｍ３以上がより好ましく、１．２０ｇ／ｃｍ３以上が更に好ましい。タップ密度の上限は、１．６０ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。
　軽装かさ密度は、ＪＩＳ Ｒ ９３０１－２－３で定められた方法を用いて求める。すなわち、静置した容積１００ｍＬの容器中に、酸化亜鉛粉末を自由に落下させて集めた酸化亜鉛粉末の質量を求める。この質量を容器の体積で割った値を、軽装かさ密度とする。
　タップ密度は、次のように求める。まず、上記と同じ容器内に酸化亜鉛粉末を入れ、タッピング装置を用い、酸化亜鉛粉末の体積がそれ以上減少しないところまでタップする。酸化亜鉛粉末の質量を、タップ後の酸化亜鉛粉末の体積で除し、得られる値をタップ密度とする。
＜酸化亜鉛粉末の製造方法＞
　本発明の酸化亜鉛粉末を製造する方法は、限定されないが、例えば、アルミニウム塩と、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、炭酸水和物であるアルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛を、２５０℃以上の温度で熱処理することにより、本発明の酸化亜鉛粉末を得る方法（以下、便宜的に「本発明の粉末製造方法」ともいう）が好適に挙げられる。
　本発明の粉末製造方法により得られる酸化亜鉛粉末は、他の方法によって得られた酸化亜鉛粉末と比較して、Ａｌ含有量が同じであれば、導電性に優れる（後述する評価１を参照）。Ａｌを含有する塩基性炭酸亜鉛（前駆体）を経由する等の理由から、酸化亜鉛粉末の粒子内部にＡｌが均質に含まれ、これにより、上記のような効果が得られると推測される。
　もっとも、酸化亜鉛粉末の個々の粒子は、非常に微小であることから、その内部に含まれるＡｌの状態を観察し、それを直接特定することは、実質的に不可能である。
　また、Ａｌの状態に起因する、その他の構造または特性を特定することは、著しく多くの試行錯誤を重ねることが必要になるため、およそ実際的ではない。
　本発明の粉末製造方法において、アルミニウム塩、亜鉛塩、炭酸塩およびアルカリは、いずれも、水溶液の態様で用いられることが好ましい。
　沈殿物生成反応は、具体的には、例えば、亜鉛塩の水溶液およびアルミニウム塩の水溶液（好ましくは、亜鉛塩およびアルミニウム塩の混合水溶液）を、炭酸塩の水溶液に滴下して行なうことが好ましい。この滴下中、炭酸塩の水溶液に、アルカリの水溶液を送液して、炭酸塩の水溶液のｐＨを一定値（例えば、ｐＨ６～８の間の値）に保つことが好ましい。
　沈殿物生成反応によって、炭酸水和物（塩基性炭酸亜鉛）は、沈殿物の形態で得られる。沈殿物は、撹拌養生することが好ましい。
　撹拌養生の時間は、１時間以上が好ましく、５時間以上がより好ましく、１０時間以上が更に好ましく、１５時間以上が特に好ましい。撹拌養生の時間が長い場合、撹拌養生の時間が短い場合と比較して、Ａｌ含有量が同じであれば、得られる酸化亜鉛粉末の軽装かさ密度およびタップ密度が高くなる（後述する評価２を参照）。また、得られる酸化亜鉛粉末を用いることにより、成形体および焼結体の密度が高くなる（後述する評価３および評価４を参照）。更に、焼結体は、焼結粒子サイズが小さく、そのばらつきが小さく、かつ、高強度である傾向を示す（後述する評価４を参照）。
　撹拌養生の時間が短い場合、一次粒子どうしが、層状水酸化物の特徴的な形状であるフレーク状に連結しやすいと考えられる（後述する図２を参照）。これに対し、撹拌養生の時間が長くなることにより、一次粒子どうしが、撹拌によって衝突を繰り返してフレーク形状が消失し、顆粒状になりやすいと考えられる（後述する図１を参照）。
　なお、撹拌養生の時間は、溶液の濃度や攪拌力によるが、上限は、特に限定されず、例えば、３２時間以下であり、２４時間以下が好ましい。
　沈殿物生成反応および攪拌養生において、炭酸塩の水溶液の温度は、４５℃未満に保持することが好ましく、２５℃以下に保持することがより好ましい。
　アルミニウム塩としては、特に限定されず、例えば、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、これらの水和物などが好適に挙げられる。
　亜鉛塩としては、特に限定されず、例えば、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、これらの水和物などが好適に挙げられる。
　アルカリとしては、特に限定されず、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが好適に挙げられる。水溶液の態様である場合、アンモニウム水であってもよい。
　炭酸塩としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム（重曹）などが挙げられるが、なかでも、得られる酸化亜鉛粉末の軽装かさ密度およびタップ密度が高くなるという理由から、炭酸アンモニウムが好ましい。
　沈殿物生成反応によって生成する炭酸水和物は、アルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛であることが好ましく、下記式（１）で表される塩基性炭酸亜鉛を含有することがより好ましい。
　Ｍ４～６（ＣＯ３）１～３（ＯＨ）６～７・ｎＨ２Ｏ　　　（１）
　ただし、式（１）中、Ｍは、Ｚｎ１－ｘＡｌｘを表し、ｘは、２×１０－５～０．０２の数を表し、ｎは、０～２の数を表す。
　上記式（１）で表される塩基性炭酸亜鉛は、ハイドロジンカイト（Ｚｎ５（ＣＯ３）２（ＯＨ）６・２Ｈ２Ｏ）の亜鉛の一部をアルミニウムで置き換え、分子サイズで均一にアルミニウムが添加された塩基性炭酸亜鉛であると言える。このような塩基性炭酸亜鉛も、以下では、便宜的に、ハイドロジンカイトと呼ぶ場合がある。
　沈殿物生成反応によって生成する炭酸水和物（塩基性炭酸亜鉛）は、このようなハイドロジンカイトを主成分とすることが好ましい。主成分とは、構成物質中最も多い成分をいい、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上の成分をいう。
　沈殿物生成反応により得られた炭酸水和物（塩基性炭酸亜鉛）は、２５０℃以上の温度で熱処理されることにより、脱炭酸、脱水され、酸化亜鉛粉末が得られる。
　熱処理温度が低すぎると、後述する酸化亜鉛焼結体を得る際の焼成時の脱炭酸、脱水が多くなり、焼結が阻害される場合がある。
　一方、熱処理温度が高すぎると、一次粒子が結合した連結粒が増えるおそれがある。大きな連結粒は、粒成長が早く、より大きな焼結粒子となることは、オストワルド成長として知られた現象であり、焼結体の粒子サイズが不均一になり得る。
　このような観点から、熱処理温度は、３５０℃～４２０℃が好ましい。熱処理温度が高くなることにより、一次粒子のネッキングによって緻密な二次粒子が形成され、高い軽装かさ密度およびタップ密度が得られる。
　以上、本発明の酸化亜鉛粉末を製造する方法の好適態様として、本発明の粉末製造方法を説明した。
　ただし、本発明の酸化亜鉛粉末を製造する方法は、上述した本発明の粉末製造方法に限定されず、例えば、他の方法によって製造され、必要に応じて、粉砕、分級、粒度分布調整などを経たものであっても、本発明の範囲内であれば、本発明の酸化亜鉛粉末であるものとする。
　なお、「他の方法」としては、例えば、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、アルミニウムを含有しない塩基性炭酸亜鉛を熱処理することにより、酸化亜鉛粉末を得て、これにアルミニウム塩水溶液などの態様でＡｌを添加することにより、Ａｌを含有する酸化亜鉛粉末を得る方法が挙げられる。
［酸化亜鉛焼結体］
　本発明の酸化亜鉛焼結体は、上述した本発明の酸化亜鉛粉末が焼結した、酸化亜鉛焼結体である。このため、本発明の酸化亜鉛焼結体は、Ａｌを含有する。Ａｌは固溶していることが好ましい。
　本発明の酸化亜鉛焼結体は、上述した本発明の酸化亜鉛粉末を焼成することにより得られる。具体的には、例えば、上述した本発明の酸化亜鉛粉末を、そのまま、または、ビーズミルによる解砕、もしくは、スプレードライヤーによる造粒などを行なった後、成形し、得られた成形体を、焼成する。こうして、本発明の酸化亜鉛焼結体が得られる。
　焼成温度は、例えば、８００℃以上、１３００℃以下である。
　焼成温度は、９００℃以上が好ましく、１０００℃以上がより好ましい。また、焼成温度は、１２００℃以下が好ましく、１１５０℃以下がより好ましく、１１００℃以下が更に好ましい。
　本発明の酸化亜鉛焼結体は、セラミックスからなる部材として用いられるが、具体的には、例えば、板状バルク材；厚膜焼成品；緻密さや粒子サイズの均一さが要求されるスパッターターゲット；ガスセンサーやフィルター（大腸菌などの増殖を防止する抗菌性フィルターなど）などのポーラスな部材；等として好適に使用できる。
　以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
＜合成例１（実施例１および比較例１）＞
（合成）
　亜鉛塩として硝酸亜鉛６水和物（キシダ化学社製）、アルミニウム塩として硝酸アルミニウム９水和物（キシダ化学社製）、炭酸塩として炭酸アンモニウム（キシダ化学社製）、および、アルカリとして３０質量％水酸化ナトリウム（キシダ化学社製）を用いた。
　純水１Ｌに、硝酸亜鉛および硝酸アルミニウムの合計量が０．５モルとなるように秤量したものを溶解させて、硝酸亜鉛および硝酸アルミニウムの混合水溶液を調製した。
　２Ｌのビーカーに、０．４Ｍの炭酸アンモニウム水溶液０．５Ｌを準備した。
　炭酸アンモニウム水溶液にはｐＨコントロール用ｐＨ電極を装入した。硝酸亜鉛および硝酸アルミニウムの混合水溶液を、１Ｌ／ｈの速度で、７００ｒｐｍに回転速度を設定した回転子によって攪拌されている炭酸アンモニウム水溶液に滴下した。
　酸性である硝酸亜鉛および硝酸アルミニウムの混合水溶液の滴下によって炭酸アンモニウム水溶液のｐＨが低下することを防ぐため、ｐＨコントローラー（東興化学研究所社製　ＴＤＰ－５１）によってｏｎ／ｏｆｆ制御する送液ポンプによって、３０質量％水酸化ナトリウムを炭酸アンモニウム水溶液に滴下した。これにより、炭酸アンモニウム水溶液のｐＨを、硝酸亜鉛および硝酸アルミニウムの混合水溶液の滴下中、ｐＨ７．５の一定値に保った。こうして、沈殿物生成反応による沈殿物を生成させた。
　沈殿物生成反応による沈殿物の生成が終了した後、沈殿物に対して、沈殿物生成反応中と同じ７００ｒｐｍに回転速度を設定した回転子を用いて２０時間の攪拌養生を行ない、アルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛のスラリーを得た。
　沈殿物生成反応および攪拌養生の間、冷却装置を用いて、炭酸アンモニウム水溶液の温度は常に３０℃未満となるようした。
　撹拌養生後のスラリーは、吸引ろ過法にて固液分離し、固形分を得た。得られた固形分については、不用なナトリウムなどを除去するため、洗浄した。具体的には、固形分を適量の純水を用いてリスラリー化した後、得られたスラリーを吸引ろ過法にて固液分離した。この洗浄は４回繰り返した。
　洗浄後の固形分について、真空乾燥機を用いて、３０℃、２０時間の真空乾燥を行なった。こうして、酸化亜鉛粉末の前駆体である、アルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛の乾燥粉を得た。
　合成例１（実施例１および比較例１）では、アルミニウムと亜鉛とのモル比（Ａｌ／Ｚｎ）が０／１００～１０／９０の範囲となるように合成した。
　すなわち、上述した式（Ｉ）で表されるＡｌ含有量を、実施例１では、２０モルｐｐｍ、２００モルｐｐｍ、２０００モルｐｐｍ、および、２００００モルｐｐｍ（２モル％）とし、比較例１では、０モルｐｐｍ、１０モルｐｐｍ、５００００モルｐｐｍ（５モル％）、および、１０００００モルｐｐｍ（１０モル％）とした。
　なお、Ａｌ含有量が０モルｐｐｍの場合は、硝酸アルミニウム９水和物を使用せずに、硝酸亜鉛水溶液を調製し、これを、炭酸アンモニウム水溶液に滴下した。
　得られた塩基性炭酸亜鉛については、Ｘ線回折装置（ブルッカー社製　Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ）による鉱物相の同定、および、シェラー法による結晶子サイズの測定を行なった。
　また、ＴＧ－ＤＴＡ装置（日立ハイテクノロジーズ社製　ＴＧ／ＤＴＡ６３００）による熱減量の測定、分析装置（ＬＥＣＯ　ＣＳ８４４）を用いた燃焼法によるカーボン分析、および、ＩＣＰ発光分析装置（島津製作所製　ＩＣＰ－９０００）によるＺｎ、Ｎａの分析を行なった。
　Ｘ線回折、および、成分分析の結果から、ハイドロジンカイトを主成分とする塩基性炭酸亜鉛が得られたことが分かった。
　なお、Ａｌ含有量が１０モル％である比較例１では、亜鉛およびアルミニウムの炭酸水酸化物水和物（Zinc Aluminum Carbonate Hydroxide Hydrate）として同定された異相が支配的であった。
　また、ろ液の分析をしたところ、沈殿物の歩留まりは９９％であった。更に、脱炭酸、脱水による熱減量は、約６００℃で終了することが分かった。
（熱処理）
　得られた塩基性炭酸亜鉛をアルミナるつぼに入れ、３６０℃、大気雰囲気にて、脱炭酸および脱水のための熱処理を行なった。昇温速度は２℃／ｍｉｎ、３６０℃での保持時間は６時間、冷却は自然冷却とした。こうして、酸化亜鉛粉末を得た。
　なお、熱処理温度は、上述したように、２５０℃以上であり、３５０℃～４２０℃が好ましく、酸化亜鉛焼結体の要求特性に応じて適宜選択できる。熱処理温度について、タップ密度等への影響を検討したが、検討結果は後述する。
（成形体の作製）
　得られた酸化亜鉛粉末を０．６ｍｍの篩いを通して簡単な解砕を行ない、６０ＭＰａの圧力でプレス成形し、φ２０ｍｍ×２ｍｍの円板状の成形体、および、４０×４０×５ｍｍの板状の成形体を作製した。各成形体はｎ＝１５で作製した。
　このとき、合成条件による酸化亜鉛粉末の粉末特性の差異が成形体および焼結体に及ぼす影響が明確になると考え、スプレードライヤーなどを用いた造粒などは行なわなかった。ただし、実製品の製造に当たっては、この限りではない。
　後述するように、円板状のものは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による観察、密度の測定、および、Ｘ線回折に用いるサンプルとし、板状のものは、電気抵抗の測定、および、曲げ強度の測定に用いるサンプルとした。
（焼結体の作製）
　作製した円板状および板状の成形体を、大気雰囲気中で焼成した。焼成温度は９００～１２００℃（１００℃間隔）、焼成温度での保持時間は６時間、昇温速度は４℃／分、冷却は炉内放置とした。こうして、円板状および板状の焼結体を得た。
＜評価１＞
　得られた焼結体を用いて、各種評価を行なった。
　円板状の焼結体について、ＳＥＭを用いて観察し、焼結粒子サイズ（単位：μｍ）を測定した。
　また、板状の焼結体については、３０ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの棒状に加工した後、四端子法により体積抵抗率（単位：Ω・ｃｍ）の測定を行うとともに、ＩＳＯ１７８に準拠して曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定した。
　焼結粒子サイズ、曲げ強度および体積抵抗率は、それぞれ、１５サンプルの平均値とした。焼結粒子サイズおよび曲げ強度については、標準偏差および変動係数（＝（標準偏差／平均値）×１００）も求めた。変動係数（単位：％）は、ばらつきの指標となる。結果を下記表１、表２および表３に示す。
　なお、後述する実施例２（合成例２）の酸化亜鉛粉末を用いて、実施例１および比較例１と同様にして、焼結体を作製し、体積抵抗率を測定した。結果を下記表３に併せて記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１に示すように、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２００００モルｐｐｍ以下（２モル％以下）である実施例１－１～実施例１－４は、いずれの焼成温度においても、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ未満である比較例１－１～比較例１－２と比較して、焼結粒子サイズが小さい（粒界が多い）ことが分かった。このとき、焼成温度が低いほど、焼結粒子サイズが小さくなる傾向が見られた。
　また、実施例１－１～実施例１－４は、比較例１－１～比較例１－２と比較して、変動係数の値が小さく、焼結粒子サイズのばらつきが小さかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２に示すように、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２００００モルｐｐｍ以下（２モル％以下）である実施例１－１～実施例１－４は、いずれの焼成温度においても、Ａｌ含有量が２００００モルｐｐｍ超である比較例１－３～比較例１－４と比較して、高い曲げ強度を示した。比較例１－３～比較例１－４の曲げ強度が低いのは、異相であるスピネル相（ＺｎＡｌ２Ｏ４）の形成による膨張が原因であると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記表３に示すように、実施例１－１～実施例１－４は、比較例１－１～比較例１－４と比較して、体積抵抗率が小さく、導電性に優れる傾向が見られた。
　特に、実施例１－１～実施例１－４は、Ａｌ無添加である比較例１－１と比較して、体積抵抗率が２桁以上も小さくなることが分かった。
　また、実施例１－１～実施例１－４は、実施例２と比較して、Ａｌ含有量が同じである場合、体積抵抗率が小さく、導電性に優れていた。
＜合成例２（実施例２）＞
　合成例１で調製したＡｌ無添加の酸化亜鉛粉末（比較例１－１の酸化亜鉛粉末）を、硝酸アルミニウム水溶液に添加、混合し、２００℃で乾燥させることによって、Ａｌ含有量が２００モルｐｐｍおよび２００００モルｐｐｍ（２モル％）である酸化亜鉛粉末を得た。得られた酸化亜鉛粉末においては、粉末粒子の表面にＡｌが無定形水酸化物として析出し、固定されていると考えられる。
＜合成例３（比較例３および実施例３）＞
　まず、沈殿物生成反応による沈殿物の生成が終了した後における攪拌養生の時間を１０分間に変更した以外は、合成例１と同様にして、塩基性炭酸亜鉛の乾燥粉を得た。合成例１と同様に分析した結果、ハイドロジンカイトを主成分とする塩基性炭酸亜塩が得られたことが分かった。また、ろ液の分析をしたところ、沈殿物の歩留まりはほぼ９９％であった。
　得られた塩基性炭酸亜塩を用いて、合成例１と同様にして熱処理を行ない、酸化亜鉛粉末を得た。合成例３では、Ａｌ含有量を、０モルｐｐｍ、２００モルｐｐｍ、および、２００００モルｐｐｍ（２モル％）とした。
＜評価２：酸化亜鉛粉末の評価＞
　合成例１（比較例１および実施例１）および合成例３（比較例３および実施例３）の酸化亜鉛粉末について、Ｘ線回折装置（ブルッカー社製　Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ）を用いてＸ線回折を行ない、結晶子サイズを求め、また、ＢＥＴ比表面積測定装置（カンタクロム社製　ＡＵＴＯＳＯＲＢ－ＭＰ１）を用いてＢＥＴ法による比表面積の測定を行ない、ＢＥＴ径を求めた。更に、上述した方法にしたがって、軽装かさ密度およびタップ密度を求めた。結果を下記表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記表４に示すように、合成例１の酸化亜鉛粉末は、合成例３の酸化亜鉛粉末よりも、軽装かさ密度およびタップ密度が高い値を示した。このため、合成例１の酸化亜鉛粉末は、成形して焼結体を得るに当たって、充填密度が高く、粒子どうしの接触点が多くなることによって、収縮が小さくなり、低温（例えば１０００℃以下）でも緻密な焼結体が得られることが期待できる。
　更に、合成例１および合成例３について、塩基性炭酸亜鉛を熱処理する際の温度（熱処理温度）を、３６０℃だけでなく、３５０℃～４２０℃の範囲の温度に変えて、酸化亜鉛粉末を調製し、結晶子サイズおよびタップ密度を求めた。結果を図３のグラフに示す。
　図３は、合成例１および合成例３について、酸化亜鉛粉末の結晶子サイズとタップ密度との関係を示すグラフである。
　図３のグラフにおいて、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ～２モル％の合成例１（実施例１）は白抜き丸形のプロット、Ａｌ無添加の合成例１は黒丸のプロット、Ａｌ含有量が２０モルｐｐｍ～２モル％の合成例３は白抜き菱形のプロット、Ａｌ無添加の合成例３は黒菱形のプロットで示した。各合成例のプロットは、熱処理温度の違いも含んでいる。
　図３のグラフを見ると、合成例１では、合成例３と比較して、結晶子サイズが同程度である場合、約２倍のタップ密度が得られることが分かった。
　ここで、合成例１および合成例３の酸化亜鉛粉末（いずれもＡｌ無添加）を、極低加速ＳＥＭを用いて、加速電圧３ｋＶで観察した。
　図１は、合成例１の酸化亜鉛粉末を示すＳＥＭ写真である。図２は、合成例３の酸化亜鉛粉末を示すＳＥＭ写真である。合成例１（図１）では、酸化亜鉛粉末を構成する粒子どうしの凝集および連結が、合成例３（図２）よりも軽微であり、過剰な粒成長が抑制されていることが認められる。
　より詳細には、合成例３では、攪拌養生の時間を短くしたことによって、一次粒子どうしがフレーク状に連結したと考えられる。これに対して、合成例１では、撹拌養生の時間を長くしたことにより、一次粒子どうしが、撹拌によって衝突を繰り返してフレーク形状が消失し、顆粒状になったと考えられる。
　合成例１の酸化亜鉛粉末のタップ密度が合成例３よりも高くなること（図３参照）の理由は、明確ではないが、酸化亜鉛粉末を構成する粒子どうしの凝集および連結が軽微であること（図１参照）；適度な凝集によって二次粒子を形成すること；等が考えられる。
＜評価３：成形体の評価＞
　合成例３の酸化亜鉛粉末についても、合成例１と同様にして、プレス成形を行ない、φ２０ｍｍ×２ｍｍの円板状の成形体（ｎ＝１５）を得た。
　円板状の成形体について、密度（単位：ｇ／ｃｍ３）を求めた。
　成形体密度は、１５サンプルの平均値とし、標準偏差および変動係数（＝（標準偏差／平均値）×１００）も求めた。変動係数（単位：％）は、ばらつきの指標となる。結果を下記表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記表５に示すように、実施例１の成形体は、実施例３よりも、Ａｌ含有量が同じである場合、高密度でばらつきも小さいことが分かった。このため、実施例１の酸化亜鉛粉末は、プレス成形に好適である。
＜評価４：焼結体の評価＞
　合成例３の酸化亜鉛粉末についても、合成例１と同様にして、プレス成形した後に焼成し、円板状の焼結体（ｎ＝１５）および板状の焼結体（ｎ＝１５）を得た。
　円板状の焼結体について、密度（単位：ｇ／ｃｍ３）を求めるとともに、ＳＥＭを用いて観察して焼結粒子サイズ（単位：μｍ）を測定した。
　また、板状の焼結体については、３０×４×４ｍｍの棒状に加工した後、ＩＳＯ１７８に準拠して曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定した。
　焼結体密度、焼結粒子サイズおよび、曲げ強度、は、それぞれ、１５サンプルの平均値とした。いずれも、標準偏差および変動係数（＝（標準偏差／平均値）×１００）も求めた。変動係数（単位：％）は、ばらつきの指標となる。結果を下記表６、表７および表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記表６に示すように、実施例１の焼結体は、実施例３よりも、Ａｌ含有量が同じである場合、高密度でばらつきも小さいことが分かった。
　また、上記表７および表８に示すように、実施例１の焼結体は、実施例３よりも、Ａｌ含有量が同じである場合、焼結粒子サイズが小さく、そのばらつきが小さく、かつ、高強度である傾向が見られた。
　以上のことから、実施例１の酸化亜鉛粉末は、上記表３に示した結果も踏まえると、導電性に優れ、かつ、緻密で高強度な焼結体を得るための酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末として好適である。

Claims (8)

  1. 　酸化亜鉛焼結体の作製に用いる酸化亜鉛粉末であって、下記式（Ｉ）で表されるＡｌ含有量が２０モルｐｐｍ以上、２モル％以下である、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
    　｛ｎＡｌ／（ｎＺｎ＋ｎＡｌ）｝×１００　　　（Ｉ）
    　ただし、式（Ｉ）中、ｎＡｌは前記酸化亜鉛粉末中のＡｌの物質量を表し、ｎＺｎは前記酸化亜鉛粉末中のＺｎの物質量を表し、ｎＺｎおよびｎＡｌの単位はいずれもモルである。
  2. 　アルミニウム塩と、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、炭酸水和物であるアルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛を、２５０℃以上の温度で熱処理することにより得られる、請求項１に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
  3. 　前記炭酸水和物が、下記式（１）で表される、塩基性炭酸亜鉛を含有する、請求項２に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
    　Ｍ４～６（ＣＯ３）１～３（ＯＨ）６～７・ｎＨ２Ｏ　　　（１）
    　ただし、式（１）中、Ｍは、Ｚｎ１－ｘＡｌｘを表し、ｘは、２×１０－５～０．０２の数を表し、ｎは、０～２の数を表す。
  4. 　Ｘ線回折によって求められる結晶子サイズが２０～１００ｎｍであり、ＢＥＴ法によって求められる粒子径が２０～１１０ｎｍであり、軽装かさ密度が０．６０ｇ／ｃｍ３以上であり、タップ密度が０．８０ｇ／ｃｍ３以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末が焼結した、酸化亜鉛焼結体。
  6. 　アルミニウム塩と、亜鉛塩、炭酸塩、およびアルカリとの沈殿物生成反応によって生成する、炭酸水和物であるアルミニウムを含有する塩基性炭酸亜鉛を、２５０℃以上の温度で熱処理することにより、請求項１に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を得る、酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末の製造方法。
  7. 　前記炭酸水和物が、下記式（１）で表される、塩基性炭酸亜鉛を含有する、請求項６に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末の製造方法。
    　Ｍ４～６（ＣＯ３）１～３（ＯＨ）６～７・ｎＨ２Ｏ　　　（１）
    　ただし、式（１）中、Ｍは、Ｚｎ１－ｘＡｌｘを表し、ｘは、２×１０－５～０．０２の数を表し、ｎは、０～２の数を表す。
  8. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末、または、請求項６または７の方法により得られた酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末を焼成することにより、前記酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末が焼結した酸化亜鉛焼結体を得る、酸化亜鉛焼結体の製造方法。
PCT/JP2019/022331 2018-06-06 2019-06-05 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法 WO2019235525A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/972,266 US20210238053A1 (en) 2018-06-06 2019-06-05 Zinc oxide powder for producing zinc oxide sintered body, zinc oxide sintered body, and method of producing these
EP19814813.2A EP3816134A4 (en) 2018-06-06 2019-06-05 ZINC OXIDE POWDER FOR THE MANUFACTURING OF A ZINC OXIDE SINTER BODY, ZINC OXIDE Sintered BODY AND METHOD FOR THE MANUFACTURING THEREOF
KR1020207034350A KR20210002681A (ko) 2018-06-06 2019-06-05 산화아연 소결체 제조용 산화아연 분말 및 산화아연 소결체, 그리고, 이들의 제조 방법
JP2020523143A JP6986149B2 (ja) 2018-06-06 2019-06-05 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法
CN201980037235.9A CN112218840A (zh) 2018-06-06 2019-06-05 氧化锌烧结体制作用氧化锌粉末和氧化锌烧结体以及它们的制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-108831 2018-06-06
JP2018108831 2018-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019235525A1 true WO2019235525A1 (ja) 2019-12-12

Family

ID=68769439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/022331 WO2019235525A1 (ja) 2018-06-06 2019-06-05 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210238053A1 (ja)
EP (1) EP3816134A4 (ja)
JP (1) JP6986149B2 (ja)
KR (1) KR20210002681A (ja)
CN (1) CN112218840A (ja)
WO (1) WO2019235525A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114956157A (zh) * 2021-02-23 2022-08-30 中科院广州化学有限公司 一种具有电磁屏蔽效果的多孔空心氧化锌及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009269946A (ja) 2008-04-30 2009-11-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 紫外線遮蔽透明樹脂成形体およびその製造方法
JP2013189369A (ja) * 2012-02-17 2013-09-26 Sumitomo Chemical Co Ltd 酸化亜鉛系粉末、酸化亜鉛系焼結体の製造方法およびそれらを用いたターゲット
JP2015024944A (ja) * 2012-12-27 2015-02-05 東ソー株式会社 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2017036244A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 Ｊｆｅミネラル株式会社 無機抗菌性組成物およびその用途

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9225372D0 (en) * 1992-12-04 1993-01-27 British Petroleum Co Plc Oxide compositions
CN1328169C (zh) * 2002-12-25 2007-07-25 中粉高科技株式会社 导电性氧化锌粉末及其制造方法、以及导电性组合物
EP1588984B1 (en) * 2002-12-25 2009-12-16 Hakusui Tech Co., Ltd. Electroconductive zinc oxide powder and method for production thereof, and electroconductive composition
TWI402864B (zh) * 2008-07-11 2013-07-21 Sfi Electronics Technology Inc 一種氧化鋅變阻器的製法
CN101844917A (zh) * 2010-05-07 2010-09-29 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法
CN103140454B (zh) * 2010-09-29 2014-11-12 东曹株式会社 复合氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶材、以及氧化物透明导电膜及其制造方法
FR2972440B1 (fr) * 2011-03-07 2013-03-29 Commissariat Energie Atomique Procede de formation d'un oxyde metallique dope
JP5888599B2 (ja) * 2012-03-13 2016-03-22 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット及び高抵抗透明膜の製造方法
JP2015003837A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 日本碍子株式会社 ドープされた酸化亜鉛単結晶体の製造方法
CN103435339B (zh) * 2013-08-01 2016-04-13 惠州学院 一种铝掺杂氧化锌靶材及其制备方法
CN106220162A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 柳州豪祥特科技有限公司 一种azo靶材的制备方法
CN106747403B (zh) * 2016-11-30 2019-08-09 大连交通大学 铝掺杂氧化锌粉体及其陶瓷制备方法
CN107010939A (zh) * 2017-04-24 2017-08-04 安徽拓吉泰新型陶瓷科技有限公司 一种高致密化掺铝氧化锌靶材的制备方法
JP7169776B2 (ja) * 2018-06-06 2022-11-11 Koa株式会社 酸化亜鉛バリスタおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009269946A (ja) 2008-04-30 2009-11-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 紫外線遮蔽透明樹脂成形体およびその製造方法
JP2013189369A (ja) * 2012-02-17 2013-09-26 Sumitomo Chemical Co Ltd 酸化亜鉛系粉末、酸化亜鉛系焼結体の製造方法およびそれらを用いたターゲット
JP2015024944A (ja) * 2012-12-27 2015-02-05 東ソー株式会社 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2017036244A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 Ｊｆｅミネラル株式会社 無機抗菌性組成物およびその用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3816134A4

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019235525A1 (ja) 2020-12-17
EP3816134A4 (en) 2021-07-28
CN112218840A (zh) 2021-01-12
JP6986149B2 (ja) 2021-12-22
KR20210002681A (ko) 2021-01-08
EP3816134A1 (en) 2021-05-05
US20210238053A1 (en) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3733599B2 (ja) 金属酸化物粉末およびその製造方法
JP5686563B2 (ja) 水酸化マグネシウム微粒子及び酸化マグネシウム微粒子、並びにそれらの製造方法
KR102206930B1 (ko) 고강도이며 열전도율이 낮은 산화 아연 소결체 제작용 산화 아연 분말
CN112236834B (zh) 氧化锌压敏电阻
JP5464840B2 (ja) ジルコニア微粒子の製造方法
JP2022185054A (ja) 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法
KR102005601B1 (ko) 사삼산화망간 및 그 제조 방법
WO2019235525A1 (ja) 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法
WO2019235532A1 (ja) 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法
JPH05254830A (ja) 分散性に優れた希土類酸化物微粉体及びその製造方法
JP5729926B2 (ja) 酸化ガリウム粉末
WO2023181781A1 (ja) 負熱膨張材、その製造方法及び複合材料
KR101934210B1 (ko) 에폭사이드 기반 졸-겔법을 이용한 하이드로탈사이트 유사 화합물의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 하이드로탈사이트 유사 화합물
TW202340097A (zh) 負熱膨脹材及複合材料
JP2002255656A (ja) ナノ結晶粒緻密焼結体の製造方法
JPH04325413A (ja) 配向性酸化亜鉛粉末及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19814813

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020523143

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207034350

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019814813

Country of ref document: EP

Effective date: 20210111