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JP7340928B2 - Alumina powder for sintering - Google Patents
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JP7340928B2 - Alumina powder for sintering - Google Patents

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Description

本発明は、アルミナ粉末に関し、特に、焼結用アルミナ粉末に関する。 The present invention relates to alumina powder, and particularly to alumina powder for sintering.

従来より、様々な用途に適したアルミナ粉末が提供されている。例えば特許文献1には、平均粒径0.02~0.5μmの球状アルミナ粉末と、セラミックス粉末(例えば、平均粒径3~40μmのアルミナ粉末)とを含む溶射用無機粉末が記載されている。
特許文献1では、セラミックス粉末の表面に球状アルミナ粉末を付着させ、その付着率が30%以上であると、無機粉末の流動性を著しく向上できるとされている。特許文献1では、無機粉末は、球状アルミナ粉末とセラミックス粉末とを混合機で混合して製造されている。
Conventionally, alumina powder suitable for various uses has been provided. For example, Patent Document 1 describes an inorganic powder for thermal spraying that includes spherical alumina powder with an average particle size of 0.02 to 0.5 μm and ceramic powder (for example, alumina powder with an average particle size of 3 to 40 μm). .
Patent Document 1 states that when spherical alumina powder is adhered to the surface of ceramic powder and the adhesion rate is 30% or more, the fluidity of the inorganic powder can be significantly improved. In Patent Document 1, the inorganic powder is manufactured by mixing spherical alumina powder and ceramic powder in a mixer.

特開2007-8730号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-8730

特許文献1とは異なる用途として、アルミナ焼結体用のアルミナ粉末が提供されている。アルミナ粉末からアルミナ焼結体を製造する場合、まず、アルミナ粉末を加圧成形して成型体を形成する。得られた成型体を焼結することにより、アルミナ焼結体を製造することができる。 Alumina powder for use in alumina sintered bodies is provided as a use different from Patent Document 1. When producing an alumina sintered body from alumina powder, first, the alumina powder is pressure-molded to form a molded body. An alumina sintered body can be manufactured by sintering the obtained molded body.

成型体を焼結すると、寸法が小さくなることがある。焼結により寸法が小さくなることは焼結収縮と呼ばれ、そのような焼結収縮が生じないことが望ましい。そのため、アルミナ粉末には、焼結収縮のしにくさ(本明細書では「寸法精度が良い」と呼ぶ)が求められる。
また、アルミナ粉末には、成型体の加圧成形の際に成型体が所望の成型体の形状を維持できるように、成形性が求められる。
さらに、アルミナ粉末には、成型体を焼結した際にアルミナ粉末中のアルミナ粒子が十分に結合するような焼結性が求められる。
Sintering the molded body may reduce its dimensions. The reduction in size due to sintering is called sintering shrinkage, and it is desirable that such sintering shrinkage not occur. Therefore, the alumina powder is required to be resistant to sintering shrinkage (herein referred to as "good dimensional accuracy").
Further, the alumina powder is required to have moldability so that the molded product can maintain a desired shape during pressure molding.
Furthermore, the alumina powder is required to have sinterability such that the alumina particles in the alumina powder are sufficiently bonded when the molded body is sintered.

粒径が比較的大きいアルミナ粒子(例えば、平均粒径が1μm以上のアルミナ粒子)は、寸法精度は良いが、成形性と焼結性は十分ではない。
一方、粒径が比較的小さいアルミナ粒子(例えば、平均粒径が1μm未満のアルミナ粒子)は、成形性と焼結性は良いが、寸法精度は悪い。
これらを解決するために、粒径の大きいアルミナ粒子と、粒径の小さいアルミナ粒子とを拡散混合したアルミナ混合粉末を用いると、寸法精度、成形性および焼結性を改善できる。
Alumina particles having a relatively large particle size (for example, alumina particles having an average particle size of 1 μm or more) have good dimensional accuracy, but do not have sufficient formability and sinterability.
On the other hand, alumina particles with a relatively small particle size (for example, alumina particles with an average particle size of less than 1 μm) have good formability and sinterability, but poor dimensional accuracy.
In order to solve these problems, dimensional accuracy, formability, and sinterability can be improved by using an alumina mixed powder in which alumina particles with a large particle size and alumina particles with a small particle size are diffused and mixed.

しかし、寸法精度、成形性および焼結性に加えて、緻密なアルミナ焼結体が得られるようなアルミナ粉末が求められている。拡散混合で得られたアルミナ混合粉末では、十分に緻密なアルミナ焼結体を得ることができない。
また、特許文献1のアルミナ粉末は溶射用途であるため、アルミナ焼結体用アルミナ粉末に求められる特性については検討されていない。
However, in addition to dimensional accuracy, formability, and sinterability, there is a need for an alumina powder that can yield a dense alumina sintered body. A sufficiently dense alumina sintered body cannot be obtained with the alumina mixed powder obtained by diffusion mixing.
Further, since the alumina powder of Patent Document 1 is used for thermal spraying, the characteristics required of the alumina powder for alumina sintered bodies have not been studied.

そこで、本発明は、緻密なアルミナ焼結体を製造できるアルミナ粉末を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an alumina powder that can produce a dense alumina sintered body.

本発明の態様1は、
複数のアルミナ粒子を含むアルミナ粉末であって、
前記アルミナ粉末を圧力30MPaで加圧成形した成型体において、総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満となるアルミナ粉末である。
Aspect 1 of the present invention is
An alumina powder containing a plurality of alumina particles,
In the molded body obtained by pressure-molding the alumina powder at a pressure of 30 MPa, the total pore volume is 0.20 mL/g or less, and the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is less than 10% of the total pore volume. This is an alumina powder.

本発明の態様2は、
粒径1μm以上100μm未満のアルミナ粒子を5~95体積%と、
粒径0.1μm以上1μm未満のアルミナ粒子を5~95体積%を含む態様1に記載のアルミナ粉末である。
Aspect 2 of the present invention is
5 to 95% by volume of alumina particles with a particle size of 1 μm or more and less than 100 μm,
The alumina powder according to Embodiment 1 contains 5 to 95% by volume of alumina particles having a particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm.

本発明の態様3は、
前記複数のアルミナ粒子の粒度分布曲線は、粒径1μm未満の範囲と、粒径1μm以上の範囲のそれぞれに、少なくとも1本のピークを示す、態様1または2に記載のアルミナ粉末である。
Aspect 3 of the present invention is
The alumina powder according to aspect 1 or 2, wherein the particle size distribution curve of the plurality of alumina particles shows at least one peak in each of a particle size range of less than 1 μm and a particle size range of 1 μm or more.

本発明の態様4は、
有機物の含有量が、C量換算で1質量%未満である態様1~3のいずれか1つに記載のアルミナ粉末である。
Aspect 4 of the present invention is
The alumina powder according to any one of aspects 1 to 3, wherein the content of organic matter is less than 1% by mass in terms of C amount.

本発明のアルミナ粉末は、緻密なアルミナ焼結体を製造できる。 The alumina powder of the present invention can produce a dense alumina sintered body.

図1は、実施の形態1に係るアルミナ粉末の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of alumina powder according to Embodiment 1. 図2は、アルミナ粒子の粒度分布曲線の一例である。FIG. 2 is an example of a particle size distribution curve of alumina particles. 図3は、実施例および比較例で作成したアルミナ粒子の粒度分布曲線である。FIG. 3 is a particle size distribution curve of alumina particles created in Examples and Comparative Examples. 図4は、実施例および比較例で作製した成型体試料についての細孔半径-累積細孔容積のグラフである。FIG. 4 is a graph of pore radius versus cumulative pore volume for molded body samples produced in Examples and Comparative Examples. 図5は、実施例および比較例で作製した成型体試料を焼成して得られたアルミナ焼結体試料について、焼成温度-アルミナ焼結体密度のグラフである。FIG. 5 is a graph of firing temperature versus alumina sintered body density for alumina sintered body samples obtained by firing the molded body samples produced in Examples and Comparative Examples. 図6は、実施例および比較例で作製したアルミナ粉末試料の粒度分布曲線である。FIG. 6 is a particle size distribution curve of alumina powder samples produced in Examples and Comparative Examples.

<実施の形態1>
本発明のアルミナ粉末は、アルミナ焼結体を製造するのに使用される粉末であり、複数のアルミナ粒子を含んでいる。アルミナ焼結体は、アルミナ粉末を加圧成形して成型体を形成し、形成された成型体を焼結することにより製造できる。
<Embodiment 1>
The alumina powder of the present invention is a powder used to produce an alumina sintered body, and contains a plurality of alumina particles. The alumina sintered body can be manufactured by press-molding alumina powder to form a molded body and sintering the formed molded body.

本発明者らは鋭意検討した結果、アルミナ粉末を圧力30MPaで加圧成形した成型体において、総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満という条件を満たすことのできるアルミナ粉末を用いてアルミナ焼結体を製造すると、従来よりも緻密なアルミナ焼結体が得られることを初めて見いだした。
なお、上記条件を満足するアルミナ粉末は、圧力30MPaで加圧成形した成型体のみならず、それ以外の圧力(例えば10MPa~1000MPa)で加圧成形した成型体であっても、従来よりも緻密なアルミナ焼結体が得られることが分かった。
As a result of intensive studies, the present inventors found that in a molded body formed by pressure molding alumina powder at a pressure of 30 MPa, the total pore volume is 0.20 mL/g or less, and the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more. It has been discovered for the first time that if an alumina sintered body is manufactured using an alumina powder that satisfies the condition that pore volume is less than 10% of the total pore volume, an alumina sintered body that is denser than conventional ones can be obtained.
Note that the alumina powder that satisfies the above conditions is denser than conventional ones, not only for molded bodies press-formed at a pressure of 30 MPa, but also for molded bodies press-formed at other pressures (for example, 10 MPa to 1000 MPa). It was found that an alumina sintered body with excellent properties could be obtained.

上述した成型体を形成できるアルミナ粉末は、大粒径のアルミナ粒子と小粒径のアルミナ粒子とを解砕しながら混合することにより得られる。このような方法として、大粒径のアルミナ粒子と小粒径のアルミナ粒子とをジェットミルで混合する方法等が挙げられる。 The alumina powder capable of forming the above-mentioned molded body is obtained by mixing large-sized alumina particles and small-sized alumina particles while crushing them. Examples of such a method include a method of mixing large-sized alumina particles and small-sized alumina particles using a jet mill.

図1は、本発明のアルミナ粉末10の模式図である。ジェットミルで混合された2種類のアルミナ粒子は、小粒径のアルミナ粒子11が、大粒径のアルミナ粒子12の表面に、十分な強さで結合されている。このように、小粒径のアルミナ粒子11が、大粒径のアルミナ粒子12の表面に十分な強さで結合した状態の粒子を、本明細書では「アルミナ複合粒子13」と称する。本明細書において「十分な強さで結合」とは、通常の操作(例えば、加圧成形用の金型への充填等)では、大粒径のアルミナ粒子から小粒径のアルミナ粒子は脱落しないことを意図している。
なお、アルミナ複合粒子13を水溶液中に分散させて、超音波の強度40Wで、5分以上の超音波振動を付与すると、多くのアルミナ複合粒子13では、小粒径のアルミナ粒子11が大粒径のアルミナ粒子12の表面から脱落する。
FIG. 1 is a schematic diagram of an alumina powder 10 of the present invention. In the two types of alumina particles mixed by the jet mill, the small-sized alumina particles 11 are bonded to the surfaces of the large-sized alumina particles 12 with sufficient strength. In this specification, particles in which the small-sized alumina particles 11 are bonded to the surfaces of the large-sized alumina particles 12 with sufficient strength are referred to as "alumina composite particles 13" in this specification. In this specification, "bonded with sufficient strength" means that small alumina particles fall off from large alumina particles during normal operations (for example, filling a mold for pressure forming). It is intended not to.
Note that when the alumina composite particles 13 are dispersed in an aqueous solution and subjected to ultrasonic vibration for 5 minutes or more at an ultrasonic intensity of 40 W, many of the alumina composite particles 13 have small-sized alumina particles 11 that become large particles. It falls off from the surface of the alumina particles 12 of the same diameter.

なお、特許文献1では、大粒径のアルミナ粒子と小粒径のアルミナ粒子は、混合機(ダブルコーンブレンダー)で拡散混合されている。このような拡散混合では、大粒径のアルミナ粒子と小粒径のアルミナ粒子とは単に接触した状態であり、互いに結合した状態にはなっていないと推測される。 In Patent Document 1, large-sized alumina particles and small-sized alumina particles are diffused and mixed in a mixer (double cone blender). It is presumed that in such diffusion mixing, the large-sized alumina particles and the small-sized alumina particles are simply in contact with each other and are not bonded to each other.

本発明のアルミナ粉末10の特性を調べるための成型体の調製は、以下のように行う。
4gのアルミナ粉末10に、0.04gの水(アルミナ粉末10の1質量%に相当)を添加して混合(例えば、ビニル袋等の袋にアルミナ粉末と水を投入し、袋を封止して上下に強く振る拡散混合)する。得られた混合物を、ペレット成型用の金型(内径20mmの円筒形)に装填し、1軸プレス機にて30MPaで30秒加圧する。これによりアルミナ粉末ペレット(直径20mm、厚さ4~6mm)が得られる。このアルミナ粉末ペレットを120℃で4時間乾燥したものを、特性測定用の成型体とする。
A molded body for examining the characteristics of the alumina powder 10 of the present invention is prepared as follows.
Add 0.04 g of water (equivalent to 1% by mass of alumina powder 10) to 4 g of alumina powder 10 and mix (for example, put alumina powder and water into a bag such as a plastic bag, seal the bag, etc.) shake vigorously up and down to mix. The obtained mixture is loaded into a pellet molding mold (cylindrical shape with an inner diameter of 20 mm) and pressurized at 30 MPa for 30 seconds using a uniaxial press. This yields alumina powder pellets (diameter 20 mm, thickness 4-6 mm). This alumina powder pellet was dried at 120° C. for 4 hours to obtain a molded body for measuring characteristics.

細孔容積および細孔半径は、水銀圧入法(JIS R 1655:2003)により測定する。
水銀にかける圧力を増加させながら細孔に侵入する水銀の累積侵入量を測定する。得られた測定結果について、圧力を細孔半径に、累積侵入量を累積細孔容積にそれぞれ換算する。そして、換算値を用いて、細孔半径が100μmから0.0018μmまでの範囲について、累積細孔容積をプロットしてグラフを作成する。このグラフから、総細孔容積および所定の細孔半径における累積細孔容積等を読み取る。
Pore volume and pore radius are measured by mercury intrusion porosimetry (JIS R 1655:2003).
The cumulative amount of mercury that enters the pores is measured while increasing the pressure applied to mercury. Regarding the obtained measurement results, the pressure is converted to the pore radius, and the cumulative amount of penetration is converted to the cumulative pore volume. Then, using the converted values, a graph is created by plotting the cumulative pore volume for the range of pore radius from 100 μm to 0.0018 μm. From this graph, the total pore volume, the cumulative pore volume at a predetermined pore radius, etc. are read.

ここで「細孔半径0.0018μm以上の細孔の総細孔容積」(単に「総細孔容積」と称することもある)とは、細孔半径0.0018μm以上の細孔の容積の合計のことであり、グラフ上では、細孔半径0.0018μmにおける累積細孔容積に相当する。
「細孔半径1μm以上の細孔の累積細孔容積」(単に「1μm以上の累積細孔容積」と称することもある)とは、細孔半径1μm以上の細孔の容積の合計のことであり、グラフ上では、細孔半径1μmにおける累積細孔容積に相当する。
「総細孔容積に対する、細孔半径1μm以上の細孔の累積細孔容積の割合」(単に「1μm以上の細孔の割合」と称することもある)は、以下の式(1)から算出する。

1μm以上の細孔の割合=(1μm以上の累積細孔容積)÷(総細孔容積)×100(%)・・・(1)
Here, the "total pore volume of pores with a pore radius of 0.0018 μm or more" (sometimes simply referred to as "total pore volume") refers to the total volume of pores with a pore radius of 0.0018 μm or more. On the graph, this corresponds to the cumulative pore volume at a pore radius of 0.0018 μm.
"Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 1 μm or more" (sometimes simply referred to as "cumulative pore volume of 1 μm or more") refers to the total volume of pores with a pore radius of 1 μm or more. On the graph, it corresponds to the cumulative pore volume at a pore radius of 1 μm.
"The ratio of the cumulative pore volume of pores with a pore radius of 1 μm or more to the total pore volume" (sometimes simply referred to as "the ratio of pores with a pore radius of 1 μm or more") is calculated from the following formula (1). do.

Percentage of pores of 1 μm or more = (cumulative pore volume of 1 μm or more) ÷ (total pore volume) × 100 (%) (1)

アルミナ複合粒子13の大部分は、水溶液中に分散させて、超音波の強度40Wで、5分以上の超音波振動を付与することにより、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12とに分離することができる。分離後の小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12について粒径を測定したときに、小粒径のアルミナ粒子11は粒径0.1μm以上1μm未満であり、大粒径のアルミナ粒子12は粒径1μm以上100μm未満であることが好ましい。小粒径のアルミナ粒子11の粒径は、0.2μm以上0.8μm未満であることがより好ましく、0.3μm以上0.7μm未満であることが特に好ましい。大粒径のアルミナ粒子12の粒径は、3μm以上50μm未満であることがより好ましく、10μm以上25μm未満であることが特に好ましい。 Most of the alumina composite particles 13 are dispersed in an aqueous solution and subjected to ultrasonic vibration at an ultrasonic intensity of 40 W for 5 minutes or more, thereby forming small-sized alumina particles 11 and large-sized alumina particles. It can be separated into 12 parts. When the particle sizes of the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12 after separation were measured, the small-sized alumina particles 11 had a particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm; The alumina particles 12 preferably have a particle size of 1 μm or more and less than 100 μm. The particle size of the small-sized alumina particles 11 is more preferably 0.2 μm or more and less than 0.8 μm, particularly preferably 0.3 μm or more and less than 0.7 μm. The particle size of the large alumina particles 12 is more preferably 3 μm or more and less than 50 μm, particularly preferably 10 μm or more and less than 25 μm.

アルミナ粉末10には、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12のそれぞれが、適切な量で含まれていることが望ましい。成型体を形成したときに、大粒径のアルミナ粒子12は、主に、成型体の骨格を形成する機能を有し、小粒径のアルミナ粒子11は、主に、大粒径のアルミナ粒子12の間の隙間を埋めて細孔の寸法を小さくする機能を有する。それらの機能をより効果的に発揮するためには、アルミナ複合粒子13を分離した後の小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12において、小粒径のアルミナ粒子11の含有量が5~95体積%、大粒径のアルミナ粒子12の含有量が5~95体積%であることが好ましい。小粒径のアルミナ粒子11の含有量は、8~70体積%であることがより好ましく、10~50体積%であることが特に好ましい。大粒径のアルミナ粒子12の含有量は、30~92体積%であることがより好ましく、50~90体積%であることが特に好ましい。 It is desirable that the alumina powder 10 contains appropriate amounts of each of the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12. When a molded body is formed, the large-sized alumina particles 12 mainly have the function of forming the skeleton of the molded body, and the small-sized alumina particles 11 mainly function as large-sized alumina particles. It has the function of filling the gaps between 12 and reducing the size of the pores. In order to more effectively exhibit those functions, it is necessary to increase the content of the small-sized alumina particles 11 in the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12 after separating the alumina composite particles 13. It is preferable that the content of the large alumina particles 12 be 5 to 95% by volume. The content of the small-sized alumina particles 11 is more preferably 8 to 70% by volume, particularly preferably 10 to 50% by volume. The content of large-sized alumina particles 12 is more preferably 30 to 92% by volume, particularly preferably 50 to 90% by volume.

なお、アルミナ粉末10は、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12のみを含むアルミナ複合粒子13のみから成ってもよく、当該アルミナ複合粒子13に加えて、小粒径のアルミナ粒子11および/または大粒径のアルミナ粒子12(互いに結合せずに単独の状態のままの粒子)を、本発明の効果を損なわない範囲で、少量含んでもよい。さらに、アルミナ複合粒子13と、小粒径のアルミナ粒子11および/または大粒径のアルミナ粒子12とに加えて、他のアルミナ粒子(例えば、粒径100μm以上のアルミナ粒子、および/または粒径0.1μm未満のアルミナ粒子)を、本発明の効果を損なわない範囲で、含んでもよい。 Note that the alumina powder 10 may consist only of alumina composite particles 13 that include only small-sized alumina particles 11 and large-sized alumina particles 12, or in addition to the alumina composite particles 13, small-sized alumina particles A small amount of particles 11 and/or large-sized alumina particles 12 (particles that remain independent without being bonded to each other) may be included within a range that does not impair the effects of the present invention. Furthermore, in addition to the alumina composite particles 13 and the small-sized alumina particles 11 and/or the large-sized alumina particles 12, other alumina particles (for example, alumina particles with a particle size of 100 μm or more, and/or Alumina particles (less than 0.1 μm) may be included within a range that does not impair the effects of the present invention.

アルミナ粉末10に含まれる小粒径のアルミナ粒子11および大粒径のアルミナ粒子12の粒径および含有量は、上記超音波振動により小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12とを分離した後、レーザ回折分散法により測定する。まず、アルミナ粉末10を水溶液中に分散させて、振動強度40Wで5分以上、超音波振動を付与する。これにより、アルミナ複合粒子13のほぼ全てを大粒径のアルミナ粒子12と小粒径のアルミナ粒子11に分離することができる。その後、溶液中に分散した状態の大粒径のアルミナ粒子12および小粒径のアルミナ粒子11について、粒径をレーザ回折分散法で測定する。 The particle size and content of the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12 contained in the alumina powder 10 are changed by the ultrasonic vibration. After separating, it is measured by laser diffraction dispersion method. First, alumina powder 10 is dispersed in an aqueous solution, and ultrasonic vibration is applied at a vibration intensity of 40 W for 5 minutes or more. Thereby, almost all of the alumina composite particles 13 can be separated into large-sized alumina particles 12 and small-sized alumina particles 11. Thereafter, the particle sizes of the large-sized alumina particles 12 and the small-sized alumina particles 11 dispersed in the solution are measured by a laser diffraction dispersion method.

得られた測定結果から、縦軸を頻度、横軸を粒径としてプロットした粒度分布曲線(例えば、図2)を作成する。この粒度分布曲線において、1μm未満の範囲にあるピーク位置を、小粒径のアルミナ粒子11の粒径、1μm以上の範囲にあるピーク位置を、大粒径のアルミナ粒子12の粒径とする。 From the obtained measurement results, a particle size distribution curve (for example, FIG. 2) is created in which the frequency is plotted on the vertical axis and the particle size is plotted on the horizontal axis. In this particle size distribution curve, the peak position in the range of less than 1 μm is defined as the particle size of the small alumina particles 11, and the peak position in the range of 1 μm or more is defined as the particle size of the large alumina particles 12.

アルミナ粒子の粒度分布曲線には、粒径1μm未満の範囲と、粒径1μm以上の範囲のそれぞれに、少なくとも1本のピークが現れることが好ましい。つまり、粒度分布曲線の粒径1μm未満の範囲と、粒径1μm以上の範囲とにピークが明確に現れる程度に、アルミナ粉末10は、大粒径のアルミナ粒子12と、小粒径のアルミナ粒子11とを含有している。このことは、大粒径のアルミナ粒子12の平均粒径と、小粒径のアルミナ粒子11の平均粒径が十分に異なっており、かつ、それぞれのアルミナ粒子が十分な量で含まれていることを意味する。その結果、アルミナ粉末10は、大粒径のアルミナ粒子12による成型体の骨格を形成する機能と、小粒径のアルミナ粒子11による成型体中の細孔寸法の縮小という機能とを、より明確に発揮することができる。大粒径のアルミナ粒子12の平均粒径は、小粒径のアルミナ粒子の平均粒径の5倍以上であることが好ましい。 It is preferable that at least one peak appears in the particle size distribution curve of the alumina particles in each of the particle size range of less than 1 μm and the particle size range of 1 μm or more. In other words, the alumina powder 10 has large particle size alumina particles 12 and small particle size alumina particles to the extent that peaks clearly appear in the particle size distribution curve in the particle size range of less than 1 μm and in the particle size range of 1 μm or more. 11. This means that the average particle size of the large alumina particles 12 and the average particle size of the small alumina particles 11 are sufficiently different, and that each alumina particle is contained in a sufficient amount. It means that. As a result, the alumina powder 10 has a function of forming the framework of the molded body by the large-sized alumina particles 12, and a function of reducing the pore size in the molded body by the small-sized alumina particles 11. can be demonstrated. The average particle size of the large alumina particles 12 is preferably 5 times or more the average particle size of the small alumina particles.

小粒径のアルミナ粒子11および大粒径のアルミナ粒子12の含有量は、別の粒度分布曲線から求めることができる。
上述したレーザ回折分散法で得られた粒径の測定結果から、縦軸を体積基準の累積分布、横軸を粒径としてプロットした粒度分布曲線(例えば、図3)を作成する。この粒度分布曲線において、(粒径1μmの累積分布値)-(粒径0.1μmの累積分布値)を小粒径の含有量とし、(粒径100μmの累積分布値)-(粒径1μmの累積分布値)を大粒径の含有量とする。
The content of the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12 can be determined from separate particle size distribution curves.
From the particle size measurement results obtained by the laser diffraction dispersion method described above, a particle size distribution curve (for example, FIG. 3) is created in which the vertical axis is the volume-based cumulative distribution and the horizontal axis is the particle size. In this particle size distribution curve, (cumulative distribution value for particle size 1 μm) - (cumulative distribution value for particle size 0.1 μm) is the content of small particles, and (cumulative distribution value for particle size 100 μm) - (cumulative distribution value for particle size 1 μm) Cumulative distribution value) is taken as the content of large particle size.

アルミナ粉末10は、有機物の含有量が少ない方が好ましい。有機物が含まれていると、アルミナ粉末10から形成した成型体を焼成したときに、有機物が分解されてCOが生成する。分解された有機物が存在していた箇所は、焼成後にアルミナ焼結体の中に細孔となる。
そこで、有機物の含有量は、C量換算で1質量%未満であることが好ましい。これにより、アルミナ焼結体の内部の細孔を低減することができる。
It is preferable that the alumina powder 10 has a low content of organic matter. If organic matter is contained, when the molded body formed from the alumina powder 10 is fired, the organic matter is decomposed and CO 2 is generated. The locations where the decomposed organic matter existed become pores in the alumina sintered body after firing.
Therefore, the content of organic matter is preferably less than 1% by mass in terms of C amount. Thereby, the pores inside the alumina sintered body can be reduced.

なお、「C量換算(炭素量換算)」とは、有機物の含有量を、有機物を燃焼させた後のC(炭素)量として表記することを意味する。有機物の含有量(C量換算)の測定には、酸素循環燃焼・TCD検出方式のNCH定量装置 スミグラフNCH-22F型(住化分析センター製)を使用する。測定条件として、反応温度を850℃で炭素成分をCOに変換し、還元温度600℃で還元した後、TCDガスクロマトグラフで検出定量する。この時、分離はポーラスポリマー充填カラムを用いて行う。 Note that "C amount conversion (carbon amount conversion)" means that the content of organic matter is expressed as the amount of C (carbon) after burning the organic matter. To measure the content of organic matter (in terms of C content), an NCH quantification device Sumigraph NCH-22F model (manufactured by Sumika Analysis Center) with oxygen circulation combustion and TCD detection method is used. As measurement conditions, carbon components are converted to CO 2 at a reaction temperature of 850°C, reduced at a reduction temperature of 600°C, and then detected and quantified using a TCD gas chromatograph. At this time, separation is performed using a porous polymer packed column.

次に、アルミナ粉末10の製造方法について説明する。
本発明のアルミナ粉末10は、比表面積が1.5m/g以上15m/g未満の第1のアルミナ粒子と、比表面積が0.01m/g以上1.5m/g未満の第2のアルミナ粒子とを、解砕しながら混合する工程を含む方法により製造することができる。このような方法として、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子とをジェットミルにより混合する工程(混合工程)を含む方法が挙げられる。
以下に、混合工程の一例を説明する。
Next, a method for manufacturing alumina powder 10 will be explained.
The alumina powder 10 of the present invention includes first alumina particles having a specific surface area of 1.5 m 2 /g or more and less than 15 m 2 /g, and first alumina particles having a specific surface area of 0.01 m 2 /g or more and less than 1.5 m 2 /g. It can be manufactured by a method including a step of mixing the alumina particles of No. 2 while crushing them. Examples of such a method include a method including a step (mixing step) of mixing first alumina particles and second alumina particles using a jet mill.
An example of the mixing process will be explained below.

(1)アルミナ粒子の準備
比表面積が1.5m/g以上の第1のアルミナ粒子と、比表面積が1.5m/g未満の第2のアルミナ粒子を準備する。第1のアルミナ粒子は、比表面積が1.5m/g以上15m/g未満が好ましく、2m/g以上10m/g未満がより好ましい。第2のアルミナ粒子は、比表面積が0.01m/g以上1.5m/g未満が好ましく、0.03m/g以上1.0m/g未満がより好ましい。
(2)予備混合
第1のアルミナ粒子および第2のアルミナ粒子を袋に投入して封止し、袋を振ることにより、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子とを予備混合して、混合物を得る。予備混合を行うと、第1のアルミナ粒子の一部が、第2のアルミナ粒子の表面に弱い力で付着する。
袋に投入する第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子の配合比は、質量比で、20:80~80:20であることが好ましく、30:70~70:30であることがより好ましい。
(3)ジェットミル混合
混合物をジェットミル混合することにより、アルミナ粉末10が得られる)。
ジェットミルで混合すると、混合中に、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子が衝突する。そのときに、第1のアルミナ粒子は解砕されて、アルミナ粉末10における「小粒径のアルミナ粒子11」となり、第2のアルミナ粒子は解砕されて、アルミナ粉末10における「大粒径のアルミナ粒子12」となる。また、小粒径のアルミナ粒子11は、大粒径のアルミナ粒子12の表面に強く結合するようになる。
(1) Preparation of alumina particles First alumina particles having a specific surface area of 1.5 m 2 /g or more and second alumina particles having a specific surface area of less than 1.5 m 2 /g are prepared. The specific surface area of the first alumina particles is preferably 1.5 m 2 /g or more and less than 15 m 2 /g, more preferably 2 m 2 /g or more and less than 10 m 2 /g. The specific surface area of the second alumina particles is preferably 0.01 m 2 /g or more and less than 1.5 m 2 /g, more preferably 0.03 m 2 /g or more and less than 1.0 m 2 /g.
(2) Premixing The first alumina particles and the second alumina particles are placed in a bag, sealed, and shaken to premix the first alumina particles and the second alumina particles, Get a mixture. When premixing is performed, a portion of the first alumina particles adheres to the surface of the second alumina particles with a weak force.
The blending ratio of the first alumina particles and the second alumina particles to be introduced into the bag is preferably 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30 in terms of mass ratio. .
(3) Jet mill mixing Alumina powder 10 is obtained by jet mill mixing the mixture).
When mixed with a jet mill, the first alumina particles and the second alumina particles collide during mixing. At that time, the first alumina particles are crushed to become "small particle size alumina particles 11" in the alumina powder 10, and the second alumina particles are crushed to become "large particle size alumina particles 11" in the alumina powder 10. alumina particles 12''. Moreover, the small-sized alumina particles 11 become strongly bonded to the surfaces of the large-sized alumina particles 12.

このようにして得られたアルミナ粉末10を、圧力30MPaで成型体を加圧成形すると、総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満の成型体を得ることができる。 When the thus obtained alumina powder 10 is pressure-molded into a molded body at a pressure of 30 MPa, the total pore volume is 0.20 mL/g or less, and the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is Molded bodies with less than 10% of the total pore volume can be obtained.

なお、アルミナ粒子としては、第1のアルミナ粒子および第2のアルミナ粒子の他に、他のアルミナ粒子(例えば、粒径100μm以上のアルミナ粒子、および/または粒径0.1μm未満のアルミナ粒子)を含んでもよい。他のアルミナ粒子(これを「第3のアルミナ粒子」と称する)は、第1のアルミナ粒子および第2のアルミナ粒子と共にジェットミルで混合することが好ましい。例えば、「(1)アルミナ粒子の準備」において、第1のアルミナ粒子および第2のアルミナ粒子だけでなく、第3のアルミナ粒子も準備し、「(2)予備混合」において、第3のアルミナ粒子を、第1のアルミナ粒子および第2のアルミナ粒子と共に袋に入れて予備混合して、第1のアルミナ粒子、第2のアルミナ粒子および第3のアルミナ粒子の混合物を得る。そして、「(3)ジェットミル混合」では、得られた混合物をジェットミルで混合することにより、アルミナ粉末10を得ることができる。 Note that the alumina particles include, in addition to the first alumina particles and the second alumina particles, other alumina particles (for example, alumina particles with a particle size of 100 μm or more and/or alumina particles with a particle size of less than 0.1 μm). May include. Other alumina particles (referred to as "third alumina particles") are preferably mixed with the first alumina particles and the second alumina particles in a jet mill. For example, in "(1) Preparation of alumina particles", not only the first alumina particles and the second alumina particles but also the third alumina particles are prepared, and in "(2) Premixing", the third alumina particles are prepared. The particles are premixed in a bag with the first alumina particles and the second alumina particles to obtain a mixture of the first alumina particles, the second alumina particles and the third alumina particles. In "(3) jet mill mixing", the alumina powder 10 can be obtained by mixing the obtained mixture with a jet mill.

(1)アルミナ粉末試料の製造
実施例1、2および比較例1~4で使用したアルミナ粉末の製造条件を以下に記載する。また、表1に、実施例1~2、比較例1~4における第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子の配合比、および混合方法を記載した。なお、表1の混合方法の欄において、「JM混合」とは、ジェットミル粉砕機を用いて混合したことを意味し、「-」は、混合を行っていないことを意味する。
(1) Production of alumina powder sample The production conditions of the alumina powder used in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 are described below. Table 1 also lists the blending ratios and mixing methods of the first alumina particles and second alumina particles in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4. In the column of mixing method in Table 1, "JM mixing" means that mixing was performed using a jet mill pulverizer, and "-" means that no mixing was performed.

アルミニウムアルコキシドの加水分解法により得られた高純度水酸化アルミニウムに、平均粒径が0.25μmのα-アルミナ種粒子を混合し、塩化水素雰囲気で焼成することで、比表面積が4.8m/gの第1のアルミナ粒子を得た。アルミニウムアルコキシドの加水分解法により得られた高純度水酸化アルミニウムを塩化水素雰囲気で焼成することで、比表面積が0.2m/gの第2のアルミナ粒子を得た。第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子を質量比20:80の割合で配合してビニル袋に投入し、ビニル袋を封止した後に上下に強く振って拡散混合させた。その後に、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-280SP)で粉砕しながら混合することで実施例1のアルミナ粉末試料P1を作製した。 α-alumina seed particles with an average particle size of 0.25 μm are mixed with high-purity aluminum hydroxide obtained by the hydrolysis method of aluminum alkoxide, and by firing in a hydrogen chloride atmosphere, a specific surface area of 4.8 m 2 is obtained. /g of first alumina particles were obtained. High purity aluminum hydroxide obtained by an aluminum alkoxide hydrolysis method was calcined in a hydrogen chloride atmosphere to obtain second alumina particles with a specific surface area of 0.2 m 2 /g. The first alumina particles and the second alumina particles were blended at a mass ratio of 20:80, put into a plastic bag, and after the plastic bag was sealed, they were shaken strongly up and down to diffuse and mix. Thereafter, the alumina powder sample P1 of Example 1 was prepared by mixing while pulverizing with a jet mill pulverizer (horizontal jet mill pulverizer PJM-280SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.).

(実施例2)
実施例2は、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子の混合比以外は、実施例1と同様である。
第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子を質量比30:70の割合で配合してビニル袋に投入し、ビニル袋を封止した後に上下に強く振って拡散混合させた。その後、得られた混合物を、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-280SP)で粉砕しながら混合して、実施例2のアルミナ粉末試料P2を作製した。
(Example 2)
Example 2 is the same as Example 1 except for the mixing ratio of the first alumina particles and the second alumina particles.
The first alumina particles and the second alumina particles were blended at a mass ratio of 30:70 and put into a plastic bag, and after the plastic bag was sealed, they were strongly shaken up and down to diffuse and mix. Thereafter, the resulting mixture was mixed while being ground with a jet mill (horizontal jet mill PJM-280SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.) to prepare alumina powder sample P2 of Example 2.

(比較例1)
第1のアルミナ粒子と、第2のアルミナ粒子のそれぞれを、別個に、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-380SP)で粉砕した。粉砕後の第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子とを、質量比20:80で配合してビニル袋に投入し、ビニル袋を封止した後に上下に強く振って拡散混合させて、比較例1のアルミナ粉末試料P3を作製した。
(Comparative example 1)
The first alumina particles and the second alumina particles were each separately pulverized using a jet mill pulverizer (horizontal jet mill pulverizer PJM-380SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.). The first alumina particles and second alumina particles after pulverization were mixed at a mass ratio of 20:80, put into a plastic bag, and after sealing the plastic bag, they were shaken strongly up and down to diffuse and mix, and then compared. Alumina powder sample P3 of Example 1 was prepared.

(比較例2)
比較例2は、粉砕後の第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子の混合比以外は、比較例1と同様である。
第1のアルミナ粒子と、第2のアルミナ粒子のそれぞれを、別個に、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-380SP)で粉砕した。粉砕後の第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子とを、質量比30:70で配合してビニル袋に投入し、ビニル袋を封止した後に上下に強く振って拡散混合させて、比較例1のアルミナ粉末試料P4を作製した。
(Comparative example 2)
Comparative Example 2 is the same as Comparative Example 1 except for the mixing ratio of the first alumina particles and the second alumina particles after pulverization.
The first alumina particles and the second alumina particles were each separately pulverized using a jet mill pulverizer (horizontal jet mill pulverizer PJM-380SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.). The first alumina particles and the second alumina particles after pulverization were mixed at a mass ratio of 30:70, put into a plastic bag, and after sealing the plastic bag, they were strongly shaken up and down to diffuse and mix. Alumina powder sample P4 of Example 1 was prepared.

(比較例3)
第2のアルミナ粒子のみを、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-380SP)で粉砕して、比較例3のアルミナ粉末試料P5を作製した。つまり、比較例3では、第1のアルミナ粒子は配合せず、混合も行わなかった。
(Comparative example 3)
Only the second alumina particles were pulverized with a jet mill pulverizer (horizontal jet mill pulverizer PJM-380SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.) to prepare alumina powder sample P5 of Comparative Example 3. That is, in Comparative Example 3, the first alumina particles were not blended or mixed.

(比較例4)
第1のアルミナ粒子のみを、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製水平型ジェットミル粉砕機 PJM-380SP)で粉砕して、比較例3のアルミナ粉末試料P6を作製した。つまり、比較例4では、第2のアルミナ粒子は配合せず、混合も行わなかった。
(Comparative example 4)
Only the first alumina particles were pulverized with a jet mill pulverizer (horizontal jet mill pulverizer PJM-380SP manufactured by Japan Pneumatic Industries Co., Ltd.) to prepare alumina powder sample P6 of Comparative Example 3. That is, in Comparative Example 4, the second alumina particles were not blended or mixed.

Figure 0007340928000001

(2)アルミナ粉末試料の粒度分布測定
アルミナ粉末試料P1~P6について、粒度分布を測定した。
粒度分布測定は、レーザ粒度分布測定装置〔マイクロトラック・ベル(株)製「マイクロトラックMT3300EXII」〕を用いて行った。測定するアルミナ粉末を0.2質量%のヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液(以下「分散液」とも称する)に少量添加し、装置内蔵の超音波に40Wで5分間かけて、アルミナ粒子を分散させた。なお、アルミナの屈折率は1.76とした。
Figure 0007340928000001

(2) Measurement of particle size distribution of alumina powder samples Particle size distribution was measured for alumina powder samples P1 to P6.
The particle size distribution measurement was performed using a laser particle size distribution measuring device [Microtrac MT3300EXII, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.]. A small amount of the alumina powder to be measured was added to a 0.2% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution (hereinafter also referred to as "dispersion"), and the alumina particles were dispersed by applying ultrasonic waves built into the device at 40 W for 5 minutes. Note that the refractive index of alumina was 1.76.

実施例1および2のアルミナ粉末試料P1およびP2は、アルミナ複合粒子13(小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12が結合した粒子)を含んでいた。アルミナ複合粒子13は、分散液を添加しても分離しなかったが、超音波分散を行うことによって、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12とに分離した。
比較例1および2のアルミナ粉末試料P3およびP4において、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12が互いに接触していた。分散液を添加すると、アルミナ粉末P3およびP4において互いに接触している粒子は、容易に、小粒径のアルミナ粒子11と大粒径のアルミナ粒子12とに分離した。
比較例3のアルミナ粉末試料P5は、大粒径のアルミナ粒子12のみから成っていた。それらの粒子は互いに接触しているのみなので、分散液を添加すると、容易に分離した。
比較例4のアルミナ粉末試料P6は、小粒径のアルミナ粒子11のみから成っていた。それらの粒子は互いに接触しているのみなので、分散液を添加すると、容易に分離した。
Alumina powder samples P1 and P2 of Examples 1 and 2 contained alumina composite particles 13 (particles in which small-sized alumina particles 11 and large-sized alumina particles 12 were combined). The alumina composite particles 13 did not separate even after adding the dispersion liquid, but were separated into small-sized alumina particles 11 and large-sized alumina particles 12 by performing ultrasonic dispersion.
In the alumina powder samples P3 and P4 of Comparative Examples 1 and 2, the small-sized alumina particles 11 and the large-sized alumina particles 12 were in contact with each other. When the dispersion liquid was added, the particles in contact with each other in alumina powders P3 and P4 were easily separated into small-sized alumina particles 11 and large-sized alumina particles 12.
Alumina powder sample P5 of Comparative Example 3 consisted only of large-sized alumina particles 12. Since the particles were only in contact with each other, they were easily separated when the dispersion was added.
Alumina powder sample P6 of Comparative Example 4 consisted only of alumina particles 11 of small particle size. Since the particles were only in contact with each other, they were easily separated when the dispersion was added.

レーザ回折法により得られた、縦軸を頻度、横軸を粒径とした粒度分布において、1μm未満の範囲にあるピーク位置を、小粒子の粒径、1μm以上の範囲にあるピーク位置を、大粒子の粒径とした。また、図3に示す粒度分布曲線は、レーザ回折法により得られた、縦軸を体積基準の累積分布、横軸を粒径とした粒度分布であり、この粒度分布において、(粒径1μmの累積分布値)-(粒径0.1μmの累積分布値)を小粒径の含有量(体積%)とし、(粒径100μmの累積分布値)-(粒径1μmの累積分布値)を大粒径の含有量(体積%)とした。 In the particle size distribution obtained by laser diffraction method, with frequency on the vertical axis and particle size on the horizontal axis, the peak position in the range of less than 1 μm, the particle size of small particles, and the peak position in the range of 1 μm or more, The particle size was taken as the large particle size. The particle size distribution curve shown in Figure 3 is a particle size distribution obtained by laser diffraction, with the vertical axis representing the volume-based cumulative distribution and the horizontal axis representing the particle size. Cumulative distribution value) - (cumulative distribution value for particle size 0.1 μm) is the content (volume %) of small particle size, and (cumulative distribution value for particle size 100 μm) - (cumulative distribution value for particle size 1 μm) is large. It was defined as the particle size content (volume %).

(3)測定用の成型体試料の作製
アルミナ粉末試料P1~P6の特性を調べるために、測定用の成型体試料を作製した。
各アルミナ粉末試料を4g取り分け、そこに0.04gの水(アルミナ粉末試料の1質量%に相当)を添加して、ビニル袋に投入し、ビニル袋を封止した後に上下に強く振って拡散混合させた。得られた混合物を、ペレット成型用の金型(内径20mmの円筒形)に装填し、1軸プレス機にて30MPaで30秒加圧する。これによりアルミナ粉末ペレット(直径20mm、厚さ4~6mm)が得られる。このアルミナ粉末ペレットを120℃で4時間乾燥して、測定用の成型体試料を得た。
(3) Preparation of molded sample for measurement In order to examine the characteristics of alumina powder samples P1 to P6, molded samples for measurement were prepared.
Separate 4g of each alumina powder sample, add 0.04g of water (equivalent to 1% by mass of the alumina powder sample), put it in a plastic bag, seal the bag, and shake it vigorously up and down to spread it. mixed. The obtained mixture is loaded into a pellet molding mold (cylindrical shape with an inner diameter of 20 mm) and pressurized at 30 MPa for 30 seconds using a uniaxial press. This yields alumina powder pellets (diameter 20 mm, thickness 4-6 mm). This alumina powder pellet was dried at 120° C. for 4 hours to obtain a molded sample for measurement.

(4)成型体試料の細孔分布測定
成型体試料を120℃で4時間乾燥した後、オートポアIV9520(micromeritics社製)を用いて、水銀圧入法(JIS R 1655:2003)により測定した。細孔半径が100μmから0.0018μmまでの範囲で測定を行った。測定結果に基づいて、横軸を細孔半径、縦軸を累積細孔容積としたグラフをプロットした。プロットしたグラフを図4に示す。
細孔半径1μmにおける累積細孔容積(細孔半径1μm以上の細孔の累積細孔容積)を、「1μm以上の累積細孔容積(A)」とした。
0.0018μmにおける累積細孔容積(細孔半径0.0018μm以上の細孔の総細孔容積)を、「総細孔容積(B)」とした。
「1μm以上の細孔の割合(A/B×100)」(細孔半径1μm以上の細孔の割合)は、以下の式(1)から算出した。

1μm以上の細孔の割合=(1μm以上の累積細孔容積)÷(総細孔容積)×100(%)・・・(1)
(4) Pore distribution measurement of molded body sample After drying the molded body sample at 120° C. for 4 hours, it was measured by mercury intrusion method (JIS R 1655:2003) using Autopore IV9520 (manufactured by Micromeritics). Measurements were carried out in the range of pore radius from 100 μm to 0.0018 μm. Based on the measurement results, a graph was plotted with the horizontal axis representing the pore radius and the vertical axis representing the cumulative pore volume. The plotted graph is shown in FIG.
The cumulative pore volume at a pore radius of 1 μm (cumulative pore volume of pores with a pore radius of 1 μm or more) was defined as “cumulative pore volume (A) of 1 μm or more”.
The cumulative pore volume at 0.0018 μm (total pore volume of pores with a pore radius of 0.0018 μm or more) was defined as “total pore volume (B)”.
The "ratio of pores with a pore radius of 1 μm or more (A/B×100)" (ratio of pores with a pore radius of 1 μm or more) was calculated from the following formula (1).

Percentage of pores of 1 μm or more = (cumulative pore volume of 1 μm or more) ÷ (total pore volume) × 100 (%) (1)

アルミナ粉末試料P1~P6の各々から成形された成型体試料C1~C6について、1μm以上の累積細孔容積(A)、総細孔容積(B)、および1μm以上の細孔の割合(A/B×100)の測定結果を表2に記載した。 For the molded body samples C1 to C6 molded from each of the alumina powder samples P1 to P6, the cumulative pore volume (A) of 1 μm or more, the total pore volume (B), and the ratio of pores of 1 μm or more (A/ B×100) measurement results are listed in Table 2.

Figure 0007340928000002
Figure 0007340928000002

(5)アルミナ焼結体の嵩密度の測定
アルミナ粉末試料P1~P6の各々から成形された成型体試料C1~C6を、それぞれ6個準備して、成型体およびアルミナ焼結体の嵩密度を測定した。
各成型体試料C1~C6について準備した6個の成型体試料のうち5つは、異なる焼成温度(1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、および1500℃)で焼成した。焼成温度まで昇温速度200℃/時で昇温した後、その焼成温度で5時間保持して、アルミナ焼結体試料を得た。
6個の成型体試料のうち1つは、焼成前の成型体試料とした。
(5) Measurement of bulk density of alumina sintered bodies Six molded body samples C1 to C6 molded from each of the alumina powder samples P1 to P6 were prepared, and the bulk density of the molded bodies and alumina sintered bodies was measured. It was measured.
Five of the six molded body samples prepared for each molded body sample C1 to C6 were fired at different firing temperatures (1100°C, 1200°C, 1300°C, 1400°C, and 1500°C). After raising the temperature to the firing temperature at a heating rate of 200° C./hour, the firing temperature was maintained for 5 hours to obtain an alumina sintered body sample.
One of the six molded body samples was a molded body sample before firing.

アルミナ焼結体試料および焼成前の成型体試料について、嵩密度を測定した。
アルミナ焼結体試料の嵩密度は、アルキメデス法(JIS R 1634:1998)により測定した。
焼成前の成型体試料の嵩密度は、次のように算出した。まず、成型体試料の質量を、電子天秤で計測した。次に、成型体試料の厚みと直径をノギスで測定して、体積を算出した。質量を体積で割ることで、焼成前の成型体試料の嵩密度を求めた。
The bulk density was measured for the alumina sintered body sample and the molded body sample before firing.
The bulk density of the alumina sintered sample was measured by the Archimedes method (JIS R 1634:1998).
The bulk density of the molded body sample before firing was calculated as follows. First, the mass of the molded sample was measured using an electronic balance. Next, the thickness and diameter of the molded sample were measured with calipers, and the volume was calculated. The bulk density of the molded body sample before firing was determined by dividing the mass by the volume.

焼成前の成型体試料およびアルミナ焼結体試料の嵩密度を表3および図5に示す。
焼成前の成形体の嵩密度が高い(つまり、成形体の時点で粒子が密に詰まっている)と、焼結後に収縮しにくい。本実施例では、焼成前の成型体試料の嵩密度が2.50g/cm以上を合格とした。
また、アルミナ焼結体は十分な強度を有するためには、アルミナ焼結体の嵩密度がある程度高い嵩密度が必要となる。本実施例では、1500℃焼結のアルミナ焼結体試料の嵩密度が2.80g/cm以上を合格とした。
Table 3 and FIG. 5 show the bulk densities of the molded body sample and the alumina sintered body sample before firing.
If the bulk density of the compact before firing is high (that is, the particles are tightly packed at the time of forming the compact), it will be difficult to shrink after sintering. In this example, a sample having a bulk density of 2.50 g/cm 3 or more before firing was considered to be acceptable.
Further, in order for the alumina sintered body to have sufficient strength, the bulk density of the alumina sintered body must be high to some extent. In this example, an alumina sintered sample sintered at 1500° C. whose bulk density was 2.80 g/cm 3 or more was considered to be acceptable.

Figure 0007340928000003
Figure 0007340928000003

(6)アルミナ粒子の粒度分布曲線の測定
実施例1~2および比較例1~2のアルミナ粉末について、レーザ粒度分布測定装置〔日機装(株)製「マイクロトラック:MT-3300」〕を用いて、レーザ回折法により粒度分布を測定した。粒度分布曲線を図6に示す。
(6) Measurement of particle size distribution curve of alumina particles The alumina powders of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a laser particle size distribution measuring device [Microtrack: MT-3300, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.]. , the particle size distribution was measured by laser diffraction method. The particle size distribution curve is shown in FIG.

実施例1~2および比較例1~4について、以下に考察する。
実施例1のアルミナ粉末試料P1および実施例2のアルミナ粉末試料P2は、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子を、ジェットミル混合により混合して製造した。そのため、得られたアルミナ粉末試料P1を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C1、およびアルミナ粉末試料P2を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C2は、いずれも、総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満の条件を満たしていた。
成型体試料C1および成型体試料C2を焼結すると、嵩密度の高いアルミナ焼結体試料が得られた。このように、実施例1のアルミナ粉末試料P1または実施例2のアルミナ粉末試料P2を用いることにより、緻密なアルミナ焼結体を製造できることがわかった。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-4 are discussed below.
Alumina powder sample P1 of Example 1 and alumina powder sample P2 of Example 2 were manufactured by mixing first alumina particles and second alumina particles by jet mill mixing. Therefore, the molded body sample C1 obtained by pressure molding the obtained alumina powder sample P1 at a pressure of 30 MPa and the molded body sample C2 obtained by pressure molding the alumina powder sample P2 at a pressure of 30 MPa both have a total pore volume of 0. The cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more was less than 10% of the total pore volume.
When molded body sample C1 and molded body sample C2 were sintered, alumina sintered body samples with high bulk density were obtained. Thus, it was found that by using alumina powder sample P1 of Example 1 or alumina powder sample P2 of Example 2, a dense alumina sintered body could be manufactured.

比較例1のアルミナ粉末試料P3、および比較例2のアルミナ粉末試料P4は、第1のアルミナ粒子と第2のアルミナ粒子を、拡散混合により混合して製造した。そのため、得られたアルミナ粉末試料P3を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C3、およびアルミナ粉末試料P4を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C4は、いずれも、細孔半径1μm以上の細孔が多く、「細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満」の条件を満たさなかった。その結果、成型体試料C3および成型体試料C4を焼結すると、嵩密度が低いアルミナ焼結体試料となった。 Alumina powder sample P3 of Comparative Example 1 and alumina powder sample P4 of Comparative Example 2 were manufactured by mixing first alumina particles and second alumina particles by diffusion mixing. Therefore, molded body sample C3 obtained by pressure molding the obtained alumina powder sample P3 at a pressure of 30 MPa and molded body sample C4 obtained by pressure molding the alumina powder sample P4 at a pressure of 30 MPa both have pores with a radius of 1 μm or more. There were many pores, and the condition that "the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is less than 10% of the total pore volume" was not satisfied. As a result, when molded body sample C3 and molded body sample C4 were sintered, alumina sintered body samples with low bulk density were obtained.

比較例3のアルミナ粉末試料P5は、第2のアルミナ粒子だけを含んでおり、第1のアルミナ粒子を含まなかった。アルミナ粉末試料P5を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C5は、細孔半径1μm以上の細孔が多く、総細孔量も多かった。そのため、「総細孔容積が0.20mL/g以下」の条件も、「細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満」の条件も満たさなかった。 Alumina powder sample P5 of Comparative Example 3 contained only the second alumina particles and did not contain the first alumina particles. Molded body sample C5 obtained by pressure molding alumina powder sample P5 at a pressure of 30 MPa had many pores with a pore radius of 1 μm or more and a large total pore amount. Therefore, neither the condition that "the total pore volume is 0.20 mL/g or less" nor the condition that "the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is less than 10% of the total pore volume" were satisfied.

比較例4のアルミナ粉末試料P5は、第1のアルミナ粒子だけを含んでおり、第2のアルミナ粒子を含まなかった。アルミナ粉末試料P6を圧力30MPaで加圧成形した成型体試料C5は、総細孔量が多かった。そのため、「総細孔容積が0.20mL/g以下」の条件を満たさなかった。 Alumina powder sample P5 of Comparative Example 4 contained only the first alumina particles and did not contain the second alumina particles. Molded body sample C5 obtained by pressure molding alumina powder sample P6 at a pressure of 30 MPa had a large total pore amount. Therefore, the condition of "total pore volume of 0.20 mL/g or less" was not satisfied.

図6に示す粒度分布曲線については、実施例1~2、比較例1~2のいずれのアルミナ粉末においても、粒径1μm未満の範囲と、粒径1μm以上の範囲のそれぞれに、少なくとも1本のピークが確認された。 Regarding the particle size distribution curve shown in FIG. 6, in each of the alumina powders of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, there is at least one particle in each of the particle size range of less than 1 μm and the particle size range of 1 μm or more. peak was confirmed.

このように、圧力30MPaで加圧成形した成型体の総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満の条件を満たすアルミナ粉末を用いることにより、緻密なアルミナ焼結体を製造することができる。 In this way, the total pore volume of the molded product pressure-molded at a pressure of 30 MPa is 0.20 mL/g or less, and the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is less than 10% of the total pore volume. By using alumina powder that satisfies the conditions, a dense alumina sintered body can be manufactured.

10 アルミナ粉末
11 小粒径のアルミナ粒子
12 大粒径のアルミナ粒子
13 アルミナ複合粒子
10 Alumina powder 11 Small-sized alumina particles 12 Large-sized alumina particles 13 Alumina composite particles

Claims (6)

複数のアルミナ粒子を含むアルミナ粉末であって、
前記複数のアルミナ粒子はアルミナ複合粒子を含み、
前記アルミナ複合粒子を分離後のアルミナ粒子は、
粒径1μm以上100μm未満のアルミナ粒子を5~95体積%と、
粒径0.1μm以上1μm未満のアルミナ粒子を5~95体積%を含み、
前記アルミナ粉末は、比表面積が1.5m /g以上15m /g未満の第1のアルミナ粒子と、比表面積が0.01m /g以上1.5m /g未満の第2のアルミナ粒子とを、質量比で20:80~30:70の割合で混合して作製されたものであり、
前記アルミナ粉末を圧力30MPaで加圧成形した成型体において、総細孔容積が0.20mL/g以下であり、細孔径1μm以上の細孔の累積細孔容積が総細孔容積の10%未満となるアルミナ粉末。
An alumina powder containing a plurality of alumina particles,
The plurality of alumina particles include alumina composite particles,
The alumina particles after separating the alumina composite particles are:
5 to 95% by volume of alumina particles with a particle size of 1 μm or more and less than 100 μm,
Contains 5 to 95% by volume of alumina particles with a particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm,
The alumina powder includes first alumina particles having a specific surface area of 1.5 m 2 /g or more and less than 15 m 2 /g, and second alumina particles having a specific surface area of 0.01 m 2 /g or more and less than 1.5 m 2 /g. It is made by mixing particles with a mass ratio of 20:80 to 30:70,
In the molded body obtained by pressure-molding the alumina powder at a pressure of 30 MPa, the total pore volume is 0.20 mL/g or less, and the cumulative pore volume of pores with a pore diameter of 1 μm or more is less than 10% of the total pore volume. Alumina powder.
前記アルミナ粉末を圧力30MPaで加圧成形した成型体において、総細孔容積が0.157mL/g未満である、請求項1記載のアルミナ粉末。 The alumina powder according to claim 1, wherein the molded body obtained by pressure molding the alumina powder at a pressure of 30 MPa has a total pore volume of less than 0.157 mL/g. 前記アルミナ粉末を圧力30MPaで加圧成形した成型体において、総細孔容積が0.130~0.133mL/gである、請求項1または2に記載のアルミナ粉末。 The alumina powder according to claim 1 or 2, wherein the molded body obtained by pressure molding the alumina powder at a pressure of 30 MPa has a total pore volume of 0.130 to 0.133 mL/g. 前記アルミナ複合粒子を分離後のアルミナ粒子は、
粒径1μm以上100μm未満のアルミナ粒子を50~90体積% と、
粒径0.1μm以上1μm未満のアルミナ粒子を10~50体積%を含む、
請求項1~3のいずれか1項に記載のアルミナ粉末。
The alumina particles after separating the alumina composite particles are:
50 to 90% by volume of alumina particles with a particle size of 1 μm or more and less than 100 μm,
Contains 10 to 50% by volume of alumina particles with a particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm,
Alumina powder according to any one of claims 1 to 3.
分離後のアルミナ粒子の粒度分布曲線は、粒径1μm未満の範囲と、粒径1μm以上の範囲のそれぞれに、少なくとも1本のピークを示す、請求項1~4のいずれか1項に記載のアルミナ粉末。 The particle size distribution curve of the alumina particles after separation shows at least one peak in each of the particle size range of less than 1 μm and the particle size range of 1 μm or more, according to any one of claims 1 to 4. Alumina powder. 有機物の含有量が、C量換算で1質量%未満である請求項1~5のいずれか1項に記載のアルミナ粉末。 The alumina powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of organic matter is less than 1% by mass in terms of C content.
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