JPS585844B2 - Stable β-type alumina slurry - Google Patents
Stable β-type alumina slurryInfo
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- JPS585844B2 JPS585844B2 JP52016644A JP1664477A JPS585844B2 JP S585844 B2 JPS585844 B2 JP S585844B2 JP 52016644 A JP52016644 A JP 52016644A JP 1664477 A JP1664477 A JP 1664477A JP S585844 B2 JPS585844 B2 JP S585844B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、β型アルミナ粉末の安定化スラリー及び、そ
の安定化スラリーをスプレー乾燥して高度に流動性で充
填性の粉末をつくる方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a stabilized slurry of beta alumina powder and a method of spray drying the stabilized slurry to produce a highly flowable and filling powder.
該粉末は、自動的に鋳型を満し加圧する機械に用いるの
に適し、その機械から圧搾して得られた物品は適当に低
い電気抵抗をもつち密なβ型アルミナセラミック物品へ
焼結することができる。The powder is suitable for use in a machine that automatically fills and presses molds, from which the resulting article can be sintered into dense beta alumina ceramic articles of suitably low electrical resistance. I can do it.
特に本発明は、加圧後焼成して、種々の電気的変換装置
に用いるのに有用な高密度β”又はβ−アルミナ含有セ
ラミック体を形成することができる流動性のある粉末を
製造する方法に関する。In particular, the present invention provides a method for producing a flowable powder that can be pressed and then fired to form a dense β'' or β-alumina-containing ceramic body useful for use in a variety of electrical conversion devices. Regarding.
更に特に本発明は、圧搾後、普通の焼結法により焼成し
て、或る電気的変換装置の反応域分離部材或は固体電解
質として用いるのに理想的に適した多結晶質β”又はβ
−アルミナ含有成形体を形成することができる、流動性
粉末を製造する方法に関する。More particularly, the present invention provides a polycrystalline β" or
- A method for producing a flowable powder capable of forming an alumina-containing molded body.
電気的変換装置、特に反応物として溶融金属及び/又は
溶融金属塩を用いたそのような装置で用いるのに最も適
した多結晶質二成分又は多成分系金属酸化物の中には、
βアルミナ系に入るものがあり、それらは全てX線回折
で容易に同定できる一般的結晶構造を示す。Among the polycrystalline binary or multicomponent metal oxides most suitable for use in electrical conversion devices, especially such devices using molten metals and/or molten metal salts as reactants, are:
There are members of the beta-alumina family, all of which exhibit a general crystal structure that is easily identified by X-ray diffraction.
例えばβ型アルミナ(時時ナトリウム−β型アルミナと
して言及される)は、直線状Al−0結合鎖の柱によっ
て離れて保持された一連の酸化アルミニウム( Al2
O3)層と、それらの層と柱との間の点を占めたナトリ
ウムシオンとからなるものと考えることができる物質で
ある。For example, beta alumina (sometimes referred to as sodium-beta alumina) consists of a series of aluminum oxides (Al2
O3) layers and sodium ions occupying the points between those layers and the columns.
この一般的結晶質構造を示す数多くのβ型アルミナ多結
晶質物質が、次の番号の米国特許に記載されており、参
考のためここに記載する:3404035 ;340
4036 ;3413150 ;3446677
; 3458356 ; 3468709 ;34
68719 ;3475220 ;3475223
;3475225 ; 3535163 ;37
19531 ; .及び3811943。A number of beta-alumina polycrystalline materials exhibiting this general crystalline structure are described in the following U.S. patents, which are incorporated herein by reference: 3404035;
4036;3413150;3446677
; 3458356 ; 3468709 ; 34
68719;3475220;3475223
;3475225;3535163;37
19531; . and 3811943.
之等の特許に記載された多数の多結晶質β型アルミナ材
料の中には、次のような本発明の方法に従って処理でき
るものがある。Among the numerous polycrystalline β-alumina materials described in these patents are those that can be processed according to the method of the present invention as follows.
り上述の直線状Al−0結合鎖の柱によって離れて保持
された一連の酸化アルミニウム層と、それらの層と柱の
間の点を占めるナトリウムとからなる結晶構造を示す標
準β型アルミナ。Standard β-type alumina exhibits a crystal structure consisting of a series of aluminum oxide layers held apart by pillars of linear Al-0 bond chains as described above, with sodium occupying points between the layers and the pillars.
上記特許に論じられているように、β型アルミナは、少
なくとも約80重量%、好ましくは少なくとも約85重
量%の酸化アルミニウムと、約5〜約15重量%、好ま
しくは約8〜約11重量%の酸化ナトリウムとからなる
組成物から形成される。As discussed in the above patents, beta alumina contains at least about 80% by weight, preferably at least about 85% by weight aluminum oxide and about 5 to about 15% by weight, preferably about 8 to about 11% by weight. of sodium oxide.
β型アルミナの二種類のよく知られた結晶形態があり、
そのどちらも前述の一般的β型アルミナ結晶構造を示し
、両方共それぞれの特性X線回折像によって容易に同定
することができる。There are two well-known crystal forms of beta alumina:
Both exhibit the aforementioned general β-type alumina crystal structure, and both can be easily identified by their respective characteristic X-ray diffraction images.
β−アルミナは式Na20・11Al2O3で表わすこ
とができる一つの結晶形である。Beta-alumina is a crystalline form that can be represented by the formula Na20.11Al2O3.
第二の結晶形はβ”−アルミナで、式Na20・6A1
2O3で表すことができる。The second crystalline form is β”-alumina, with the formula Na20.6A1
It can be expressed as 2O3.
β型アルミナのβ”結晶形はβ−アルミナよりも約2倍
のソーダ(酸化ナトリウム)を単位重量当り含んでいる
ことは分るであろう。It will be appreciated that the .beta.'' crystalline form of .beta.-alumina contains about twice as much soda (sodium oxide) per unit weight as does .beta.-alumina.
電気的変換装置用固体電解質或は反応域分離部材を形成
するのに好ましいのはβ”−アルミナ結晶構造である。The β''-alumina crystal structure is preferred for forming solid electrolytes or reaction zone separation members for electrical conversion devices.
なぜならその固有電気抵抗が低いからである。This is because its specific electrical resistance is low.
2)約0.1〜約1重量%の酸化硼素が組成物に添加さ
れた酸化硼素B203変性β型アルミナ。2) Boron oxide B203 modified beta alumina in which about 0.1 to about 1% by weight boron oxide is added to the composition.
β型アルミナのこの変性は前記米国特許第
3404036号に更に完全に論じられている,3)組
成のナトリウムイオンが一部又は全部他の陽イオン、好
ましくはアルカリ金属イオンで置換されている置換β型
アルミナ。This modification of β-type alumina is more fully discussed in the aforementioned U.S. Pat. type alumina.
4)2以下の原子価をもつ金属イオンを少量添加するこ
とにより変性されたβ型アルミナで、その変性されたβ
型アルミナ組成物は大部分を占めるアルミニウム及び酸
素と、わずかな割合の金属イオンとが結晶格子に配列さ
れたものからなり、電場をかけると結晶格子に対し移動
する陽イオンを有する変性β型アルミナ。4) β-type alumina modified by adding a small amount of metal ions with a valence of 2 or less;
A type alumina composition consists of mostly aluminum and oxygen and a small proportion of metal ions arranged in a crystal lattice, and is a modified β type alumina with cations that move with respect to the crystal lattice when an electric field is applied. .
好ましい具体例は、2以下の原子価をもつ金属イオンが
リチウム又はマグネシウム又はリチウムとマグネシウム
との組合せからなるものである。A preferred embodiment is one in which the metal ion with a valence of 2 or less is lithium or magnesium or a combination of lithium and magnesium.
之等の金属は、約0.1〜約5重量%、好ましくは約0
.1〜約1.5重量係の範囲の量で、酸化リチウム又は
酸化マグネシウム又はそれらの混合物の形でその組成に
含まれている。Such metals may be present in an amount of about 0.1 to about 5% by weight, preferably about 0.
.. It is included in the composition in an amount ranging from 1 to about 1.5 parts by weight in the form of lithium oxide or magnesium oxide or mixtures thereof.
この種の変性β型アルミナは上述の米国特許第3475
225号及び第3535163号に一層詳細に論じられ
ている。This type of modified β-alumina is disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 3,475.
No. 225 and No. 3,535,163, discussed in more detail.
そのようなリチア及びマグネシア安定化β−アルミナは
、β”結晶構造を示すβ型アルミナ物体を製造するのに
好ましい組成である。Such lithia and magnesia stabilized β-aluminas are preferred compositions for producing β-type alumina bodies exhibiting a β” crystal structure.
本発明に従って作られた圧搾物から製造された物体が固
体電解質として特に有用なエネルギー変換装置は、前記
米国特許に或る程度詳しく記述されている。Energy conversion devices in which objects made from presses made in accordance with the present invention are particularly useful as solid electrolytes are described in some detail in the aforementioned US patents.
そのようなエネルギー変換装置を操作する際、β”−ア
ルミナ中のナトリウムの如き、或はナトリウムと一部又
は全部置き換えられた或る他の陽イオンの如き陽イオン
は、電場によって起された効果の結果として結晶格子に
対して移動する。When operating such an energy conversion device, cations such as sodium in β''-alumina or some other cations partially or totally replaced with sodium are subject to the effects caused by the electric field. as a result of movement relative to the crystal lattice.
斯様に、本発明の方法によって作られた生のち密なセラ
ミック圧搾物から調整された固体セラミック電解質は、
エネルギー変換装置の陽極反応域と陰極反応域との間の
選択的陽イオン伝導を与えるのに特に適し、反応物が元
素状、化合物又は陰イオン状態にある時の装置で用いる
流体反応物に対し本質的に不透過性である。Thus, the solid ceramic electrolyte prepared from the raw dense ceramic press made by the method of the present invention is
Particularly suitable for providing selective cation conduction between the anodic and cathodic reaction zones of an energy conversion device, for fluid reactants used in the device when the reactants are in elemental, compound or anionic states. Essentially opaque.
β”−アルミナ含有セラミックが有用なエネルギー変換
装置の中には、(1)電気化学的に反応性の酸化剤と還
元剤とを、固体電解質又は反応域分離部材の両側に接触
させて用いた一次電池;(2)電気化学的に可逆的な反
応性をもつ酸化剤と還元剤とを、固体電解質或は反応域
分離部材の両側に接触させて用いた二次電池;(3)温
度及び圧力差を陽極反応域と陰極反応域との間及び(又
は)陽極と陰極の間に維持し、イオン状態に変えた溶融
アルカリ金属が多結晶質β”−アルミナ含有セラミック
壁又は無機隔膜を通過し、元素状態へ再び戻るようにさ
れた熱電気発生機;及び(4)熱的に再生される燃料電
池;がある。Some of the energy conversion devices in which β''-alumina-containing ceramics are useful include (1) electrochemically reactive oxidizing agents and reducing agents that are used in contact with both sides of a solid electrolyte or reaction zone separation member; Primary battery; (2) Secondary battery in which an oxidizing agent and a reducing agent with electrochemical reversibility are brought into contact with both sides of a solid electrolyte or reaction zone separation member; (3) Temperature and A pressure difference is maintained between the anode and cathode reaction zones and/or between the anode and the cathode, and the molten alkali metal converted to the ionic state passes through the polycrystalline β''-alumina-containing ceramic wall or inorganic diaphragm. (4) a thermally regenerated fuel cell; and (4) a thermally regenerated fuel cell.
β”−アルミナ含有セラミック体を形成するのに適した
生のち密な成形セラミック体を作る従来の方法は、典型
的には流動特性の悪い微細粉末で、少なくとも約80重
量係の酸化アルミニウムと、約5〜約15重量係の酸化
ナトリウムからなる組成をもつ微細粉末を、適当な成形
型に注入し、高圧(典型的には約6 0 0 0 0
psi)で均衡的( isostatic )に圧搾す
る操作を含んでいる。Conventional methods for making green compact shaped ceramic bodies suitable for forming β''-alumina-containing ceramic bodies include at least about 80% by weight aluminum oxide, typically a finely divided powder with poor flow properties; A finely divided powder having a composition of about 5 to about 15 parts by weight of sodium oxide is poured into a suitable mold and heated under high pressure (typically about 600,000 parts by weight).
psi) and includes an isostatic compression operation.
従来の粉末で均衡圧搾用型に均一に充填するためには、
粉末を入れる間或は入れた後或は好ましくは両方で、型
を振動させることが必要であるこくとが判明している。In order to uniformly fill a mold for balanced compression with conventional powder,
It has been found necessary to vibrate the mold either during or after loading the powder, or preferably both.
許容できるち密さと均一性で従来の粉末を充填するため
には、合計5分を越える型充填時間が典型的には用いら
れている。To fill conventional powders with acceptable density and uniformity, total mold filling times in excess of 5 minutes are typically used.
充填の均一性は、もし型が均衡圧搾される前に不均一に
充填されていると、均衡圧搾された固体電解質又は反応
域分離部材用の生のセラミック体の厚さに変動が典型的
に起きてくるので必要である。Filling uniformity typically results in variations in the thickness of the green ceramic body for iso-squeezed solid electrolyte or reaction zone separation elements if the mold is unevenly filled before iso-squeezed. It is necessary because it will wake you up.
そのような厚さの変動は、焼結固体電解質又は反応域分
離部材に厚さが最低になる所を生ずる。Such thickness variations result in a minimum thickness in the sintered solid electrolyte or reaction zone separation member.
その厚さが最低になるところは、ナトリウムイオンの伝
導に対する抵抗の低い通路となる。The lowest thickness provides a path of low resistance for conduction of sodium ions.
そのような低電気抵抗路は、エネルギー変換装置の使用
条件下でこの固体電解質又は反応域分離部材を早く破損
する結果になる。Such a low electrical resistance path results in premature failure of the solid electrolyte or reaction zone separation element under the conditions of use of the energy conversion device.
型振動を含む従来法は、高品質圧搾物を形成するには全
体的には適しているが、時間を費し、圧搾物の商業的大
量生産には適用しにくい。Conventional methods involving mold vibration, although generally suitable for forming high quality presses, are time consuming and difficult to apply to commercial mass production of presses.
前記電気エネルギー変換装置のコストを他の電気的変換
装置と競合できるようにするためには、就中、それら圧
搾物の迅速且つ効率のよい製造方法を考え出すことが必
要である。In order to make the cost of the electrical energy conversion devices competitive with other electrical conversion devices, it is necessary, inter alia, to devise a fast and efficient method for producing these compresses.
固体電解質又は反応域分離部材の壁は、その部品に合理
的な機械的強度を与えるのに充分な厚さであるが、ナト
リウムイオン伝導に対する許容可能な低い抵抗を与える
のに充分な薄さをもつべきである。The walls of the solid electrolyte or reaction zone separation member shall be sufficiently thick to provide reasonable mechanical strength to the part, but sufficiently thin to provide an acceptably low resistance to sodium ion conduction. It should be.
実際的な望ましい壁の厚さは約1〜3mmであることが
判明している。A practical desirable wall thickness has been found to be approximately 1-3 mm.
この焼結後の壁の厚さは、均衡圧搾用型の空腔の対応す
る巾の大きさが、約2.5〜約7.5mmになることを
意味する。This wall thickness after sintering means that the corresponding width of the cavities of the isostatic pressing mold will be about 2.5 to about 7.5 mm.
この型空腔の巾が典型的なものであることは、例えば米
国特許第3903225号を調べることによって分る。That this mold cavity width is typical can be seen, for example, by consulting US Pat. No. 3,903,225.
米国特許第3903225号の実施例で与えられている
焼結後の壁の厚さに対応する型空腔巾の大きさは3.1
5mである。The mold cavity width corresponding to the wall thickness after sintering given in the example of U.S. Pat. No. 3,903,225 is 3.1
It is 5m.
上記考察は、流動可能な粉末が必要であることを示して
いる。The above considerations indicate the need for a flowable powder.
流動性粉末とは、本発明の目的から、足のない漏斗の2
.5u以下の孔を通って重力により独りでに連続して流
下し、漏斗を振動させたり、ガスの流れを加えたりする
ような他のエネルギーの適用は不必要であるような粉末
のこととして定義する。For the purposes of the present invention, a free-flowing powder is defined as a funnel with no legs.
.. It is defined as a powder that flows continuously by gravity through a hole no larger than 5 u, such that the application of other energy, such as vibrating the funnel or adding a gas flow, is unnecessary.
との流動性の定義は、原理的に1972年に改正された
「金属粉末工業連盟規格、第03号“ Metal P
owder I ndustriesFederat
ion Standard No3 ”)」 に与え
られた定義に一致している。The definition of fluidity is based on the "Metal Powder Industry Federation Standard No. 03" revised in 1972.
oder industriesFederat
ion Standard No. 3 ")".
特にそれは、デガサ・テクニカ/l/−プレテイン(
Degussa TechnicalBulletin
)A31 , r粉末物質流動性改良のだめのエア
ロジルJ ”Aerosil for Improvi
ngthe FlowBehavior of Pow
der Substancess)に与えられた定義と
一致する。In particular, it is Degassa Tecnica/l/-Pretain (
Degussa Technical Bulletin
) A31, rAerosil for Improving the Fluidity of Powder Materials
ngthe Flow Behavior of Pow
der Substance).
後者の刊行物には、出口孔の径の異なった一連の無足ガ
ラス漏斗が記載されている。The latter publication describes a series of footless glass funnels with different outlet hole diameters.
今後砂時計として言及すること形態の漏斗を、本発明に
よって製造された粉末及び従来法によって製造された粉
末の流動性を調べるのに用いた。A funnel in the form of what will hereinafter be referred to as an hourglass was used to examine the flowability of powders produced according to the invention and powders produced by conventional methods.
砂時計を用いた流動性試験は、粉末粒子間に働く摩擦力
及び付着力の間接的な測定試験である。A fluidity test using an hourglass is an indirect measurement test of the frictional force and adhesion force acting between powder particles.
それらの力は粉末の流動性を阻害するのみならず、粉末
が沈降しなくなる迄標準法で標準容器に標準粉末物質を
入れ、容器を振動させることによって達成される容器の
単位体積当りの粉末量を制限する。These forces not only inhibit the flowability of the powder, but also the amount of powder per unit volume of the container, which can be achieved by filling a standard powder substance in a standard container and vibrating the container until the powder no longer settles. limit.
粉末が単位体積当りのその最終量に達する速度及び、単
位体積当りの最終量それ自身は、共に粉末粒子間の摩擦
力及び付着力が容器を迅速に効果的に満す粉末の能力に
如何に影響を与えるかという事に関するそれら力の間接
的測定値として有用である。The rate at which a powder reaches its final volume per unit volume, and the final volume per unit volume itself, both determine how frictional and adhesive forces between powder particles affect the powder's ability to quickly and effectively fill a container. It is useful as an indirect measure of the power of influence.
そのような条件下で容器の単位体積当り比較的大量に迅
速に充填される粉末を、本発明の目的から充填性粉末と
して定義する。Powders that can be rapidly filled in relatively large amounts per unit volume of a container under such conditions are defined as fillable powders for the purposes of the present invention.
アルミナセラミック粉末に適用されている従来のスプレ
ー乾燥法は、非凝集性スラリーを生成するため、凝集防
止剤を用いることを含んでいる。Conventional spray drying methods applied to alumina ceramic powders include the use of anti-agglomerating agents to produce a non-agglomerated slurry.
そのような従来のスラリー安定化法は、典型的には水性
スラリーの一を3〜9に調節する方法を用いている。Such conventional slurry stabilization methods typically involve adjusting the aqueous slurry to between 3 and 9 parts.
アラビアゴム及びダーバン(Darvan )No7(
コネチカット州ノーウオーク、R.T. Vander
bilt Co.)の如き高分子電解質型凝集防止剤
も用いられている。Gum Arabic and Darvan No. 7 (
Norwalk, Conn., R. T. Vander
bilt Co. Polymer electrolyte type aggregation inhibitors such as ) are also used.
そのような方法は、スラリー調製及び安定化中粉から塩
基性成分を水性相へ浸出することによって生成させるこ
とができるβ型アルミナスラリーの場合には、pHが比
較的高く、13より大きいため役に立たない。Such methods are not useful in the case of beta alumina slurries, which can be produced by leaching the basic components from the powder into the aqueous phase during slurry preparation and stabilization, as the pH is relatively high, greater than 13. do not have.
そのような非常に塩基性(苛性)の状態では、その過度
の塩基性の中和は大量の酸の陰イオンが必要なため実施
できない。In such highly basic (caustic) conditions, neutralization of the excessive basicity cannot be carried out because large amounts of acid anions are required.
その大量の酸の陰イオンは、今度は夫々スプレー乾燥さ
れた凝集粒子の密度を過度の気孔が中に導入されること
により低下することになるであろう。The large amount of acid anions will in turn reduce the density of each spray-dried agglomerated particle by introducing excessive pores therein.
更にこの高塩基性度の中和は、粉末から塩基性成分が更
に浸出される速度を速め、最初の塩基性状態が再生する
のを早める結果になる。Furthermore, this high degree of neutralization results in a faster rate of further leaching of basic components from the powder and faster regeneration of the initial basic state.
本発明が関与する分野の当業者は、β型アルミナスラリ
ーはα−アルミナスラリーとは化学的に異なるので、α
−アルミナスラリーに有用なスラリー安定化法がβ型ア
ルミナスラリーにも有用であるとは予想されないことは
容易に認めるであろう。Those skilled in the art to which this invention pertains will appreciate that β-type alumina slurry is chemically different from α-alumina slurry;
- It will be readily appreciated that slurry stabilization methods useful for alumina slurries would not be expected to be useful for β-type alumina slurries as well.
構造的に、β型アルミナと、一般的種類のアルミナの他
の型との間の相違点は、実質的にナトリウムイオンがA
l2O3主成分と共に存在していることである。Structurally, the difference between beta alumina and other types of alumina in general is that essentially the sodium ions are
It exists together with the main component of 12O3.
残念ながらAl2O3物質の命名法の系統は、統一的命
名系統の枠を離れて発展してきた。Unfortunately, the system of nomenclature for Al2O3 substances has evolved outside of the framework of a unified nomenclature system.
Al2O3類の一つの化合物は、最初六方晶系結晶構造
をもつ純粋Al2O3であるα−アルミナとして同定さ
れた。One compound of the Al2O3 family was initially identified as alpha-alumina, pure Al2O3 with a hexagonal crystal structure.
同じAl2O3の単なる構造変態と考えられていたもの
を含む別の物質が後で発見され、それをβ−アルミナと
命名することになった。Another material containing what was thought to be a simple structural modification of the same Al2O3 was later discovered and named β-alumina.
もしその発見者が;結晶マトリックス内にNaが存在す
ることに気がついていたら、その用語はもつと適切にア
ルミン酸ナトリウムとつけられていたであろう。If the discoverer had been aware of the presence of Na within the crystal matrix, the term would have been properly applied to sodium aluminate.
アルミン酸ナトリウムは、Na2OとAl2O3とを反
応させることによって形成され、Na2O・Al2O3
からNa2O・11Al2O3迄ナトリウム含有量が変
化する新しい化合物を形成する。Sodium aluminate is formed by reacting Na2O and Al2O3, Na2O.Al2O3
New compounds are formed whose sodium content varies from Na2O.11Al2O3.
分子組成の変化から予期されるように、β型アルミニウ
ムは、顕著で予想し得ない化学的及び物理的変化によっ
て普通のアルミナ物質とは容易に区別することができる
。As expected from changes in molecular composition, β-form aluminum can be easily distinguished from common alumina materials by significant and unexpected chemical and physical changes.
非常に顕著な相違点の中には、水とβ型アルミナからな
るスラリーの水性相に起る変化がある。Among the most notable differences are the changes that occur in the aqueous phase of the slurry, which consists of water and beta alumina.
水とか焼β型アルミナとの間には反応が起きるように見
える。A reaction appears to occur between water and calcined beta alumina.
なぜならpHと粘度が甚だしく増大するからである。This is because the pH and viscosity increase significantly.
之等の変化は、分散剤の効果をも示した次の要約中に例
示されている。These changes are illustrated in the following summary which also shows the effect of dispersants.
粘度は本願に記載した如く測定した。Viscosity was measured as described in this application.
α−アルミナを0.103M NaOH と共に、表A
の対応する項番号の条件の下で混合し、測定した。α-Alumina with 0.103M NaOH in Table A
were mixed and measured under the conditions of the corresponding section number.
60分間の粘度増大は次の通りである=1)10.9秒
〜11.6秒
2)11.0秒〜11.3秒
3)11.0秒〜10.4秒
α−アルミナスラリ一の場合、経過時間に対する粘度の
増加が最小である事の外、実際のpH値と理論的計算値
との差がほとんどない。The viscosity increase over 60 minutes is as follows: 1) 10.9 seconds to 11.6 seconds 2) 11.0 seconds to 11.3 seconds 3) 11.0 seconds to 10.4 seconds α-Alumina slurry In the case of , apart from the minimal increase in viscosity over time, there is almost no difference between the actual pH value and the theoretically calculated value.
H20、酒石酸及びHClの各スラリー(0.103M
NaOH 中)の60分後のそれらの値は次の通りであ
った。Slurries of H20, tartaric acid and HCl (0.103M
Their values after 60 minutes (in NaOH) were:
実測pH値 計算pH値
12.6 13.03. 8
3. 81.7
1.1α−アルミナに比較してβ型アル
ミナの粘度に重要な変化があることは、之等物質の化学
的性質が普通でないことを示していることは明らかであ
る。Actual pH value Calculated pH value 12.6 13.03. 8
3. 81.7
1.1 It is clear that there is a significant change in the viscosity of β-type alumina compared to α-alumina, indicating that the chemistry of these materials is unusual.
更に、計算pH値から大きなずれを起すβ型アルミナス
ラリーの予期せざる反応は αとβアルミナが異なった
性質をもつという結論を強めている。Moreover, the unexpected reaction of the β-alumina slurry, which causes large deviations from the calculated pH values, strengthens the conclusion that α and β alumina have different properties.
化学的相違点は、それら2種類のX線回折像の比較によ
っても証明されている。The chemical differences are also proven by comparing the X-ray diffraction images of the two types.
流動性で且つ充填性の粉末は、固体電解質或は反応域分
離部材用の生の物体を均衡圧搾により均一な肉厚で迅速
に製造するのに必要である。Flowable and filling powders are necessary for the rapid production of green bodies for solid electrolytes or reaction zone separation elements with uniform wall thickness by isostatic pressing.
自動的均衡圧搾機の働きには、重力の影響で均衡圧搾型
へ粉末を流動させることが含まれている。The function of an automatic isostatic press involves the flow of powder into the isostatic press mold under the influence of gravity.
この型は非常にわずかな振動、或はもつと一般的には振
動なしで迅速且つ均一に充填されなければならない。The mold must be filled quickly and uniformly with very little or generally no vibration.
従来法に従い、結合剤を添加せず或はスプレー乾燥以外
の手段で結合剤を添加して製造したβ型アルミナ粉末が
示す流動特性及び充填特性はよくない。β-type alumina powders produced according to conventional methods without the addition of binders or with binders added by means other than spray drying exhibit poor flow and filling properties.
そのような従来技術の粉末は、粗い表面組織をもち、大
きな割合で微細な粒子を含んでいることが判明している
。It has been found that such prior art powders have a rough surface texture and contain a large proportion of fine particles.
之等の表面特性及び粒径特性等々は、粉末粒子間の付着
力及び摩擦力を効果的に大きくする働きをもつものと考
えられ、従来技術による粉末を迅速な均衡圧搾、特に自
動的均衡圧搾に不適なものにしている。These surface characteristics, particle size characteristics, etc. are thought to have the function of effectively increasing the adhesion force and frictional force between powder particles. making it unsuitable for
従って、型空腔が自動的に充填される圧搾機械に用いる
のに適した極めて流動性で且つ充填性の粉末を製造する
方法(該機械から圧搾して得た物品は焼結して、電気抵
抗が適切に低く、肉厚の均一性が適切に高いち密なβ型
アルミナセラミック物品にすることができる)は当分野
の技術を進歩させることになると考えられる。Therefore, a method for producing a highly fluid and filling powder suitable for use in a pressing machine in which the mold cavity is automatically filled, from which the pressed article is sintered and electrically It is believed that the ability to create compact β-type alumina ceramic articles with suitably low resistance and suitably high wall thickness uniformity would advance the art.
従って本発明の目的は、スプレー乾燥法でβ型アルミナ
の細かな球状凝集体を製造するのに用いられるβ型アル
ミナ粉末の安定化スラリーを製造することである。It is therefore an object of the present invention to produce a stabilized slurry of β-alumina powder that can be used to produce fine spherical aggregates of β-alumina by spray drying.
本発明の更に別の目的は、型空腔が自動的に充填される
圧搾機械に用いるのに適したβ及び/又はβ”−アルミ
ナから主になる高度に流動性で充填性の粉末を製造する
方法を与えることである。Yet another object of the present invention is to produce a highly flowable and fillable powder consisting primarily of β and/or β”-alumina suitable for use in extrusion machines in which the mold cavity is automatically filled. The goal is to give you a way to do it.
該機械から圧搾して得た物品は、エネルギー変換装置の
固体電解質又は反応域分離部材として用いるのに適した
低電気抵抗及び適した高度の肉厚均一性を有するち密な
β型アルミナセラミック物品へ焼結することができる。The product obtained by squeezing from the machine is a compact β-type alumina ceramic article with low electrical resistance and a high degree of wall thickness uniformity suitable for use as a solid electrolyte or reaction zone separation member in energy conversion devices. Can be sintered.
本発明の之等及び種々の他の目的、特徴及び利点は、付
図及び写真に関連した次の記載から一層よく理解される
であろう。These and various other objects, features and advantages of the present invention will be better understood from the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings and photographs.
本発明は、一つにはβ型アルミナ物質の安定化スラリー
及びそれを安定化する方法にあり、該安定化スラリーは
、従来のβ型アルミナスラリーの粘度が特定の方法に対
して有効なスラリーを生ずるには高過ぎる場合、例えば
スプレー乾燥法などの方法でのセラミック形成要件に合
致した、低〜中程度の粘度を長い間もつことができる。The present invention resides, in part, in a stabilized slurry of β-type alumina material and a method for stabilizing the same, wherein the stabilized slurry has a viscosity of a conventional β-type alumina slurry that is effective for a specific method. If it is too high to produce viscosity, it can have a low to moderate viscosity for an extended period of time, meeting ceramic forming requirements in methods such as spray drying.
本発明によるスラリーは、
(a) β型アルミナセラミック形成材料としてβ型ア
ルミナ粉末の化学的有用性に実質的悪影響を与えないβ
型アルミナ粉末を懸濁するに適した液相成分、
(b) か焼し、適当に凝集物を崩したβ型アルミナ粉
末で、該液相に混合し、約30〜約70重量係の範囲の
粉末濃度を有する微細に分散したスラリーを形成するよ
うにしたβ型アルミナ粉末(c) 希望の方法を達成さ
せるのに適した時間、希望の低〜中程度の粘度へ該スラ
リーを安定するのに充分な分散剤で、3個以上の炭素原
子を有し、アルミニウムイオンをキレートすることがで
きる高分子カルボン酸類から選択された分散剤、
からなる。The slurry according to the invention (a) does not have a substantially adverse effect on the chemical utility of the β-type alumina powder as a β-type alumina ceramic forming material;
a liquid phase component suitable for suspending type alumina powder; (b) calcined and suitably disaggregated β-type alumina powder, mixed with the liquid phase, in a range of about 30 to about 70% by weight; β-type alumina powder (c) so as to form a finely dispersed slurry having a powder concentration of a dispersant selected from polymeric carboxylic acids having three or more carbon atoms and capable of chelating aluminum ions;
スラリーに含まれるβ−アルミナは、前に一般的に論じ
た組成を有する。The beta-alumina included in the slurry has the composition generally discussed above.
即ち、一般的にその組成物は、約0.1〜約5重量係の
酸化リチウム、約5〜約15重量係の酸化ナトリウム及
び残余の酸化アルミニウムからなる。That is, the composition generally comprises about 0.1 to about 5 parts by weight of lithium oxide, about 5 to about 15 parts by weight of sodium oxide, and the balance aluminum oxide.
本発明の他の具体例は、大部分が滑らかな球状粒子から
なる高度に流動性で充填性の粉末を形成するように、上
述のβ型アルミナスラリーをスプレー乾燥することに関
する。Another embodiment of the present invention relates to spray drying the β-type alumina slurry described above to form a highly flowable, filling powder consisting mostly of smooth spherical particles.
本発明によりβ型アルミナのスラリーを調製する時、少
なくとも3個の炭素原子を含み、アルミニウムイオンを
キレー卜することができるポリカルボン酸を、セラミッ
ク粉末1002当り少なくとも0.010モルの酸官能
基、好ましくは約0.010〜約0.200の範囲の量
、更に好ましくはセラミック粉末1001当り0.02
5〜0.100モルの酸官能基になる範囲の量で用いた
時、1〜3時間、スラリー粘度を2〜3分の1に抑圧す
ることが発見された。When preparing the β-alumina slurry according to the present invention, a polycarboxylic acid containing at least 3 carbon atoms and capable of chelating aluminum ions is added with at least 0.010 mol of acid functional groups per ceramic powder 1002; Preferably the amount ranges from about 0.010 to about 0.200, more preferably 0.02 per 1001 ceramic powder.
It has been found that when used in amounts ranging from 5 to 0.100 moles of acid functionality, it suppresses slurry viscosity by a factor of 2 to 3 for 1 to 3 hours.
上述の如く本発明のスラリー中の安定化剤として有用な
ポリカルボン酸は、少なくとも3個の炭素原子を含み、
アルミニウムイオンをキレートできなければならない。Polycarboxylic acids useful as stabilizers in the slurries of the present invention, as described above, contain at least 3 carbon atoms;
Must be able to chelate aluminum ions.
ポリカルボン酸のキレート性は、単に安定化剤を規定す
るパラメーターであり、そのようなキレート機能が本発
明の安定化スラリー中で必ずしも起きている必要はない
ことを認識すべきである。It should be appreciated that the chelating nature of the polycarboxylic acid is simply a parameter that defines the stabilizing agent and that such chelating function does not necessarily have to occur in the stabilized slurry of the present invention.
本発明に有用であることが判明したポリカルボン酸は、
3〜15、好ましくは3〜8個の炭素原子を有するアル
ミニウムイオンキレート剤である。Polycarboxylic acids found to be useful in the present invention include
Aluminum ion chelators having 3 to 15, preferably 3 to 8 carbon atoms.
之等のポリカルボン酸には、脂肪族ポリカルボン酸で、
オレフイン系と同様飽和又は不飽和のものであり、好ま
しくはヒドロキシ官能性のもの、即ち少なくとも一個の
ヒドロキシ基をもつものであり、最も好ましいものはモ
ノー又はジーヒドロキシ官能性ポリカルボン酸である。These polycarboxylic acids include aliphatic polycarboxylic acids,
Like olefins, they can be saturated or unsaturated, preferably hydroxy-functional, ie with at least one hydroxy group, most preferably mono- or di-hydroxy-functional polycarboxylic acids.
この一般的範囲内に入るポリカルボン酸の中には、酒石
酸、クエン酸、タルトロン酸、リンゴ酸及びα,β,γ
−トリヒドロキシグルタル酸がある。Among the polycarboxylic acids that fall within this general range are tartaric acid, citric acid, tartronic acid, malic acid and α, β, γ
-There is trihydroxyglutaric acid.
本発明で有用な炭素原子15より大きなポリカルボン酸
キレート剤の例は、数平均分子量(Mn)4000〜6
000のポリアクリル酸である。Examples of polycarboxylic acid chelators larger than 15 carbon atoms useful in the present invention include number average molecular weights (Mn) of 4000 to 6.
000 polyacrylic acid.
上述の範囲に入る最も好ましいポリカルボン酸は、アル
ミニウムをキレートできるヒドロキシ官能性(好ましく
はモノー又はジーヒドロキシ)飽和脂肪族カルボン酸で
ある。The most preferred polycarboxylic acids within the above range are hydroxy-functional (preferably mono- or di-hydroxy) saturated aliphatic carboxylic acids that are capable of chelating aluminum.
之等の酸の中で最も好ましいものは、クエン酸と酒石酸
である。The most preferred of these acids are citric acid and tartaric acid.
記述した酸キレート剤は粘度を低下する働きをするが、
もし同じ量の非キレート性酸例えば塩酸或は酢酸を添加
すると、粘度は要求されるように数時間顕著に抑制され
ることはない。The acid chelating agents described act to reduce viscosity;
If the same amount of non-chelating acid, such as hydrochloric acid or acetic acid, is added, the viscosity will not be significantly suppressed for several hours as required.
このキレート剤と非キレート剤との間の相違は、特に添
加される量が一般にスラリーのpHを約11へ低下する
のに単に充分なだけである事を考えると思いがけないも
のであった。This difference between chelating and non-chelating agents was unexpected, especially considering that the amount added is generally only sufficient to lower the pH of the slurry to about 11.
当業者には、スラリーに他の試薬を添加しても粘度を調
節するのに役立つことは分るであろう。Those skilled in the art will recognize that adding other reagents to the slurry also helps to control viscosity.
しかしそのような特別なアルミニウムキレート性酸例え
ば酒石酸及びクエン酸は、スラリー粘度を低下する劇的
な効果を有し、それによって一層濃厚なスラリーを可能
にする効果を有することは思いもよらないことであった
。However, it is unexpected that such special aluminum chelating acids, such as tartaric acid and citric acid, have the dramatic effect of reducing slurry viscosity, thereby allowing for thicker slurries. Met.
そのような濃厚スラリーは、少なくとも三つの点で有利
である。Such thick slurries are advantageous in at least three respects.
即ち、1)一定量の粉末をスプレー乾燥するコストを低
下する。1) Reduce the cost of spray drying a given amount of powder.
なぜならそのようなコストは粉末単位重量当り蒸発しな
ければならない水の量に依存するからである。This is because such costs depend on the amount of water that has to be evaporated per unit weight of powder.
2)粉末生成速度を増大する。3)個々のスプレー乾燥
凝集粒子の密度を増大し、それが上で定義した如き一層
充填性の粉末をもたらす。2) Increase powder production rate. 3) Increasing the density of the individual spray-dried agglomerated particles, which results in a more packed powder as defined above.
当業者には、スラリー粘度は、噴霧装置へ供給タンクか
らポンプで送る間懸濁粒子の沈降を遅らせるのに充分な
高い値であるが、噴霧装置へ供給タンクからポンプで都
合よく送るのに充分な低さにある或る都合のよい値に調
節すべきであることは理解されるであろう。Those skilled in the art will appreciate that the slurry viscosity is high enough to retard settling of suspended particles during pumping from the supply tank to the atomizer, but sufficient to conveniently pump from the supply tank to the atomizer. It will be understood that this should be adjusted to some convenient value which is as low as possible.
スラリー粘度及び表面張力は、最適のスプレー乾燥粉末
粒子径分布及び最適の円滑表面をもつ球状スプレー乾燥
粉末粒子を得るように変えることができることも理解さ
れるであろう。It will also be appreciated that slurry viscosity and surface tension can be varied to obtain spherical spray-dried powder particles with optimal spray-dried powder particle size distribution and optimal smooth surface.
スプレー乾燥するのに適したβ型アルミナ粉末の安定ス
ラリーを得ることに関する本発明の態様を、更に実施例
によって記述する。Embodiments of the invention relating to obtaining stable slurries of beta alumina powder suitable for spray drying are further described by way of examples.
実施例 1
β型アルミナ粉末を、
Li20 (LiNO3 使用) −0.7%Na
20 (Na2CO3 使用)−8.7%At203
−残 り
からなるよく混合したものを1255℃で2時間焼成し
、ポイント・シェーカー( point shaker
)中でルカロツクス( Lucalox )ボールで1
時間乾式粉砕することにより塊りを崩することにより調
製した。Example 1 β-type alumina powder, Li20 (using LiNO3) -0.7%Na
20 (using Na2CO3) -8.7%At203
- The well-mixed mixture consisting of the remainder was baked at 1255°C for 2 hours and placed in a point shaker.
1 with Lucalox ball in )
It was prepared by breaking up the clumps by dry milling for hours.
このβ型アルミナ調製物のいくつかの試料を52重量%
の濃度で水でスラリーにした。Several samples of this β-alumina preparation were prepared at 52% by weight.
slurry with water at a concentration of
各スラリーの他の成分は、β型アルミナ粉末の重量に基
づく%で表わした量で2.8%ポリビニルアルコールと
微量の2−オクタノールが存在していた。Other components of each slurry were 2.8% polyvinyl alcohol and trace amounts of 2-octanol in amounts expressed as percentages based on the weight of the beta alumina powder.
上記成分の外に、粉末100g当り0.025モルの酸
官能基に等しい量の種々の酸を添加した。In addition to the above components, various acids were added in amounts equal to 0.025 mol of acid functionality per 100 g of powder.
各4スラリーは、結合剤成分(ポリビニルアルコール)
を最後に添加して、出来るだけ迅速に作った。Each 4 slurry has a binder component (polyvinyl alcohol)
was added at the end and made as quickly as possible.
各スラリーの粘度及びpH値は周期的に得られた。The viscosity and pH values of each slurry were obtained periodically.
粘度は、標準量即ち約10−のスラリーが、約1mmの
孔を有する標準容器から重力の影響下で流下するのにか
かった時間(秒)で記録する。The viscosity is recorded as the time (in seconds) it takes for a standard volume of slurry, about 10-, to flow down under the influence of gravity from a standard container with holes of about 1 mm.
結果を表1で示す。The results are shown in Table 1.
50分で得られた粘度結果は、3時間迄実質的に同じま
まであった。The viscosity results obtained at 50 minutes remained essentially the same up to 3 hours.
結果は明らかに酒石酸による有利な効果を示しており、
酸を添加しない場合或は非キレート性酸、塩酸及び酢酸
の場合とは対照的であった。The results clearly show the beneficial effects of tartaric acid,
In contrast, no acid was added or the non-chelating acids, hydrochloric acid and acetic acid.
実施例 2
実施例1の如く調製したβ型アルミナ57重量%のスラ
リー濃度を用いて行なった同様な一連の実験結果を表■
に示す。Example 2 The results of a similar series of experiments conducted using a slurry concentration of 57% by weight of β-alumina prepared as in Example 1 are shown below.
Shown below.
キレート性酸である酒石酸及びクエン酸の利点が明確に
証明されている。The benefits of the chelating acids tartaric acid and citric acid have been clearly demonstrated.
本発明を更に例示するために、好ましい具体例の次の詳
細な実施例を記載する。To further illustrate the invention, the following detailed examples of preferred embodiments are included.
%は全て、前の実施例の如くβ型アルミナ粉末の重量%
は全スラリー重量に基く重量%である。All percentages are weight percentages of β-type alumina powder as in previous examples.
is the weight percent based on the total slurry weight.
他の%は全て全重量に基く重量%である。All other percentages are weight percentages based on total weight.
実施例 3
β型アルミナの粉末を、
Li20(LiNO3 使用) −0.7%Na
2 0 ( Na2 CO3 使用) −8.7%
A403 一残余
からなるよく混合したものを焼成することにより調整し
た。Example 3 β-type alumina powder was mixed with Li20 (using LiNO3) -0.7% Na
20 (using Na2 CO3) -8.7%
It was prepared by firing a well-mixed mixture consisting of A403 and the remainder.
混合物は1250℃で2時間焼成し、次いで焼成混合物
5002を50個の1cm径高純度酸化アルミニウム球
と共に振ることにより塊りを崩した。The mixture was calcined at 1250° C. for 2 hours and then de-clumped by shaking the calcined mixture 5002 with 50 1 cm diameter high purity aluminum oxide balls.
この後の粉末の流動性を、前述の如<18.12,8,
5及び2.5mmの種々の孔径を有する砂時計を粉末が
流通するかどうか決定することにより測定した。The fluidity of the powder after this was determined as described above with <18.12,8,
Hourglasses with various pore sizes of 5 and 2.5 mm were measured to determine if the powder flowed.
与えられた粉末が流通する最小孔径(mm)を、流動特
性指数として定義する。The minimum pore diameter (mm) through which a given powder flows is defined as the flow characteristic index.
もし粉末が前述の砂時計のいずれも流通しないならば、
流動特性指数は「流動なし」として規定する。If the powder does not circulate in any of the aforementioned hourglasses,
The flow characteristic index is defined as "no flow".
粉砕後の焼成混合粉末は次の特徴をもってい九粒 形
−不規則
粒子表面 −粗い
大体の平均粒径−6μm〔重量による、コールター(
C oul ter
Counter ) 〕
流動特性指数 −流動なし
焼成混合粉末を、54.5%焼成混合粉末、2.84%
ポリビニルアルコール、1.2%ポリエチレングリコー
ル、2.1%酒石酸、及び微量の2−オクタノールの水
性スラリーからスプレー乾燥した。The calcined mixed powder after pulverization has the following characteristics: - Shape - Irregular particle surface - Coarse Rough average particle size - 6 μm [by weight, Coulter (
[Coulter Counter]] Flow property index - 54.5% of the non-flowing fired mixed powder, 2.84% of the fired mixed powder
It was spray dried from an aqueous slurry of polyvinyl alcohol, 1.2% polyethylene glycol, 2.1% tartaric acid, and a trace of 2-octanol.
用いたスプレー乾燥機は、同方向に流れる2流体型であ
った。The spray dryer used was a two-fluid type that flowed in the same direction.
得られたスプレー乾燥粉末は第1図に、示されている。The resulting spray dried powder is shown in FIG.
この粉末は次の如き特性を有する。形 −主
として球状
表 面 −円滑
大体の平均粒径−100μm(顕微鏡による数値による
)
流動特性指数 −2.5
対照として、1%のポリビニルプチラル結合剤で、アセ
トン結合剤溶液に入れた粉末スラリーを蒸発させること
により被覆した焼成粉末試料は、次の如き特性をもって
いた。This powder has the following properties. Shape - Predominantly spherical surface - Smooth Roughly average particle size - 100 μm (according to microscopic readings) Flow property index - 2.5 As a control, powder slurry with 1% polyvinyl petral binder in acetone binder solution The fired powder samples coated by evaporation had the following properties:
形 −不規則 表 面 −粗い 大体の平均粒径−15μm(顕微鏡による数値による) 流動特性指数 −18 最後に記載した粉末は、従来法の典型的なものである。Shape - irregular Surface – rough Approximate average particle size - 15 μm (according to numerical values obtained using a microscope) Flow characteristic index -18 The last mentioned powder is typical of the conventional process.
従来技術による粉末及び本発明により作った粉末の、前
に定義した如き充填特性を、全容積10cm3の目盛付
体積計シリンダー中に4,0gの粉末を入れ、その層の
体積を、充填後及びシリンダーに再現性ある振動数及び
振巾の振動を適用した後に測定することにより決定した
。The filling properties of the powders according to the prior art and the powders made according to the invention, as previously defined, were determined by placing 4.0 g of powder in a graduated volumetric cylinder with a total volume of 10 cm3 and calculating the volume of the layer after filling and It was determined by measuring after applying vibrations of reproducible frequency and amplitude to the cylinder.
二種の粉末に対する結果を第2図に示す。The results for the two types of powder are shown in Figure 2.
本発明により作られた粉末は、初期及び一定時間の振動
を与えた後の両方に対し、明らかに充填特性が優れてい
る。The powders made according to the invention clearly have better filling properties, both initially and after a period of vibration.
本発明により作られた粉末は、均衡圧搾型に10秒内に
充填され、55000psiで均衡圧搾され、650℃
に前焼成されて揮発性有機成分を除去され、1620℃
で30分間焼成されて、理論密度の96.7%の密度及
び3.5Ω−cmの電気抵抗(ナトリウムイオン伝導に
対するもの)を有する均一肉厚物体を生じた。The powder made according to the present invention was filled into an isostatic press mold within 10 seconds, wasostatically pressed at 55,000 psi, and at 650°C.
Pre-calcined to remove volatile organic components and heated to 1620℃
for 30 minutes to yield a uniformly thick body with a density of 96.7% of theoretical density and an electrical resistance (for sodium ion conduction) of 3.5 ohm-cm.
実施例 4
スラリースプレー乾燥法を、ζ( zeta )(リチ
ウム)アルミナ( Li2 0.5Al2O3)をLi
20源としてLiNO3の代りに用いた粉末にも使用し
た。Example 4 Slurry spray drying method was applied to zeta (lithium) alumina (Li20.5Al2O3).
It was also used in the powder used in place of LiNO3 as a 20 source.
安定化スラリーは、リチウム−アルミナ比が1対6(即
ちLi2 0.5A403 +いくらか過剰のA403
)+Na2 0.5A403 ソーダ成分で、名目上
9.0%Na2O− 0. 8%Li2,0−90.2
%A403の重量組成を与える比になっている粉末を4
6,5重量%含んでいた。The stabilized slurry has a lithium-alumina ratio of 1:6 (i.e. Li2 0.5 A403 + some excess A403).
)+Na2 0.5A403 Soda component, nominally 9.0% Na2O- 0. 8%Li2,0-90.2
40% of the powder in a ratio giving a weight composition of 403%
It contained 6.5% by weight.
スラリーは、粉末に基づき2.1%の酒石酸、1.2%
のポリエチレングリコール及び2.8%のポリビニルア
ルコールで安定化した。Slurry is 2.1% tartaric acid, 1.2% based on powder
of polyethylene glycol and 2.8% polyvinyl alcohol.
スプレー乾燥粉末は、均衡圧搾に適した優れた流動特性
(指数−2.8)をもっていた。The spray-dried powder had excellent flow properties (index -2.8) suitable for isostatic pressing.
55Kpsiで均衡圧搾した後のこの材料は、97%の
密度へ焼結することができ(1620℃−30分)4.
3Ω−cm(300℃)のナトリウムイオン伝導に対す
る電気抵抗をもっていた。This material after isostatic pressing at 55 Kpsi can be sintered to a density of 97% (1620°C - 30 minutes)4.
It had an electrical resistance to sodium ion conduction of 3 Ω-cm (300° C.).
現在本発明の好ましい具体例と考えられるものを示し且
つ記述してきたが、種々の変更を本発明の範囲から離れ
ることなくできることは当業者には分るであろう。Although what is presently considered to be the preferred embodiment of the invention has been shown and described, those skilled in the art will recognize that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
同様に、ここに記載されたスラリーの用途は、規定され
た範囲内に調節された粘度を必要とする数多くの従来法
の単なる代表例に過ぎない。Similarly, the slurry applications described herein are merely representative of the many conventional methods that require viscosity controlled within defined ranges.
第1図は本発明のスプレー乾燥した球状粉末粒子の写真
である。
第2図は、本発明によって調製された粉末の改良された
充填特性を、従来法により調製されたものに比較して示
した二種類の粉末各42の体積対時間のプロット図であ
る。FIG. 1 is a photograph of spray-dried spherical powder particles of the present invention. FIG. 2 is a plot of volume versus time for each of two powders 42 illustrating the improved packing properties of powders prepared according to the present invention as compared to those prepared by conventional methods.
Claims (1)
型アルミナセラミック形成材料としてβ型アルミナ粉末
の化学的有用性に実質的な悪影響を与えずにβ型アルミ
ナ粉末を懸濁するのに適しだ液相成分、 b か焼し、適当に塊りを粉砕し、該液相と混合して3
0〜70重量チの範囲の該粉末濃度をもつ微細に分散し
たスラリーにしたβ型アルミナ粉末、 C 低〜中程度の粘度へ該スラリーを安定化するだめの
分散剤で、少なくとも3個の炭素原子を有するポリカル
ボン酸類から選択され、アルミニウムイオンをキレート
することができ、該β型アルミナ粉末1001当り少な
くとも約0.010モルの酸官能基になる量で含有され
た分散剤、からなる安定化β型アルミナスラリー。 2 液相が水である特許請求の範囲第1項に記載の安定
化スラリー。 3 ポリカルボン酸分散剤が、スラリー中β型アルミナ
粉末1002当り約0.010〜約0.200モルの酸
官能基に相当する範囲の量で含まれる特許請求の範囲第
1項の安定化スラリー。 4 ボリカルボン酸分散剤が3〜15個の炭素原子を有
する特許請求の範囲第1項に記載の安定化スラリー。 5 ポリカルポン酸分散剤が3〜8個の炭素原子を有す
る特許請求の範囲第1項に記載の安定化スラリー。 6 ポリカルボン酸分散剤が(1)飽和脂肪族ポリカル
ボン酸、(ii)オレフイン系不飽和脂肪族ポリカルボ
ン酸及び(iii)芳香族ポリカルボン酸からなる群か
ら選択される特許請求の範囲第1項に記載の安定化スラ
リー。 7 ポリカルボン酸がヒドロキシ官能基を有スる前記第
6項に記載の安定化スラリー。 8 ポリカルボン酸分散剤がモノー又はジーヒドロキシ
官能基を有する前記第7項に記載の安定化スラリー。 9 ポリカルボン酸分散剤が酒石酸及びクエン酸からな
る群から選択される前記第8項に記載の安定化スラリー
。 10 ポリカルボン酸分散剤が、β型アルミナ粉末1
00g当り約0.025〜約0.100モルの酸官能基
になる範囲の量で存在し、ヒドロキシ官能基を有する飽
和脂肪族ポリカルボン酸からなる群から選ばれる特許請
求の範囲第1項に記載の安定化スラリー。 11 ポリカルボン酸分散剤が酒石酸及びクエン酸か
らなる群から選択される前記第10項に記載の安定化ス
ラリー。 12 スラリーが結合剤を含む特許請求の範囲第1項
に記載の安定化スラリー。[Claims] 1 In a stabilized slurry of β-type alumina material, a β
A liquid phase component suitable for suspending the β-type alumina powder without substantially adversely affecting the chemical usefulness of the β-type alumina powder as a ceramic-forming material, b. Calcined and suitably agglomerated. 3. Grind and mix with the liquid phase.
β-type alumina powder made into a finely dispersed slurry with the powder concentration ranging from 0 to 70 wt. a dispersing agent selected from polycarboxylic acids having atoms capable of chelating aluminum ions and contained in an amount of at least about 0.010 moles of acid functionality per 100 1 of said beta alumina powder; β-type alumina slurry. 2. The stabilized slurry according to claim 1, wherein the liquid phase is water. 3. The stabilized slurry of claim 1, wherein the polycarboxylic acid dispersant is included in an amount corresponding to about 0.010 to about 0.200 moles of acid functional groups per 1002 of beta alumina powder in the slurry. . 4. The stabilized slurry of claim 1, wherein the polycarboxylic acid dispersant has 3 to 15 carbon atoms. 5. The stabilized slurry of claim 1, wherein the polycarboxylic acid dispersant has 3 to 8 carbon atoms. 6. Claim No. 6, wherein the polycarboxylic acid dispersant is selected from the group consisting of (1) saturated aliphatic polycarboxylic acids, (ii) olefinic unsaturated aliphatic polycarboxylic acids, and (iii) aromatic polycarboxylic acids. Stabilized slurry according to item 1. 7. The stabilized slurry according to item 6 above, wherein the polycarboxylic acid has a hydroxy functional group. 8. The stabilized slurry according to item 7 above, wherein the polycarboxylic acid dispersant has a mono- or dihydroxy functional group. 9. The stabilized slurry according to item 8 above, wherein the polycarboxylic acid dispersant is selected from the group consisting of tartaric acid and citric acid. 10 Polycarboxylic acid dispersant is β-type alumina powder 1
0.025 to about 0.100 moles of acid functional groups per 00 g, and is selected from the group consisting of saturated aliphatic polycarboxylic acids having hydroxy functional groups. Stabilized slurry as described. 11. The stabilized slurry according to item 10 above, wherein the polycarboxylic acid dispersant is selected from the group consisting of tartaric acid and citric acid. 12. The stabilized slurry of claim 1, wherein the slurry comprises a binder.
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