JPH0417896B2 - - Google Patents
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- JPH0417896B2 JPH0417896B2 JP58208942A JP20894283A JPH0417896B2 JP H0417896 B2 JPH0417896 B2 JP H0417896B2 JP 58208942 A JP58208942 A JP 58208942A JP 20894283 A JP20894283 A JP 20894283A JP H0417896 B2 JPH0417896 B2 JP H0417896B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/44—Dehydration of aluminium oxide or hydroxide, i.e. all conversions of one form into another involving a loss of water
- C01F7/441—Dehydration of aluminium oxide or hydroxide, i.e. all conversions of one form into another involving a loss of water by calcination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/34—Preparation of aluminium hydroxide by precipitation from solutions containing aluminium salts
- C01F7/36—Preparation of aluminium hydroxide by precipitation from solutions containing aluminium salts from organic aluminium salts
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Description
本発明は水酸化アルミニウム粉末の製造法およ
び該水酸化アルミニウム粉末の一つの用途である
易焼結性のアルミナ粉末の製造法に関する。
アルミナ焼結体は耐熱性、耐化学薬品性、電気
絶縁性、耐摩耗性に優れた材料であり、この焼結
体を得るためには優れた原料アルミナ粉末の開発
が要求されている。従来、アルミナ粉末の製造法
としては、各種の方法により得られる水酸化アル
ミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩
類を仮焼してα−アルミナに転移させて製造する
方法が一般に採用されていた。しかしながら、こ
れらのα−アルミナ粉末は、平均粒径が1μmより
はるかに大きく焼結性が不良であるために、原料
アルミナ粉末を更にミルなどにより微粉砕して焼
結性を向上させる方法が用いられてきた。即ち、
易焼結性のアルミナ粉末とするためには、少くと
も該アルミナ粉末の平均粒子径を1μm以下とする
必要があるが、かくのごとき微細な粉砕には極め
て大きなエネルギーを必要としていた。また、ア
ルミナは非常に硬度の高い物質であるためボール
ミルや振動ミルなどで長時間の磨砕を行う際、ミ
ルの媒体が磨耗して磨耗粉がアルミナに混入し、
得られるアルミナ粉末が汚染され、当然の結果と
してアルミナ粉末の純度は低下していた。
本発明者らは、上記した従来法の欠点に着目し
て検討を進めた結果、アルミナ粉末の製造原料で
ある水酸化アルミニウムを特定の加水分解条件を
採用して微粒子化することにより、アルミナ粉末
を粉砕することなく易焼結性のアルミナ粉末が得
られることを見出し、先に提案した(特願昭57−
17587)が、その後さらに研究を進めた結果該加
水分解時にアルミナ微粒子を添加存在せしめるこ
とにより、より易焼結性、したがつて透光性の高
いアルミナ粉末が得られることを発見して本発明
を完成したものである。
すなわち、本発明は、
(1) 疎水性の有機溶媒中に溶解したアルミニウム
アルコキシドを該アルミニウムアルコキシド1
モルに対して12モル倍以下の少量の水および混
合媒体の存在下に混合撹拌して加水分解するに
際し、該混合系にアルミナ微粒子を添加存在せ
しめて該加水分解を行い、次いで該加水分解物
を乾燥することを特徴とする水酸化アルミニウ
ム粉末の製造法および
(2) 疎水性の有機溶媒中に溶解したアルミニウム
アルコキシドを該アルミニウムアルコキシド1
モルに対して12モル倍以下の少量の水および混
合媒体の存在下に混合撹拌して加水分解するに
際し、該混合系にアルミナ微粒子を添加存在せ
しめて該加水分解を行い、次いで該加水分解物
を乾燥仮焼することを特徴とするアルミナ粉末
の製造法を提供するものである。
本発明に於いて用いられるアルミニウムアルコ
キシドとしては、アルミニウムメトキシド、アル
ミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシ
ド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウ
ムブトキシド、アルミニウムイソブトキシド、ア
ルミニウム・sec・ブトキシド、アルミニウム・
tert・ブトキシドの如きものであり、好ましくは
以下に述べる有機溶媒に対して溶解性を有するも
のである。
アルミニウムアルコキシドを溶解する有機溶媒
としては疎水性の有機溶媒が好ましいものとして
用いられ、有機溶媒に対する水の溶解度が1重量
%以下である有機溶媒が特に好ましいものとして
挙げられる。その理由は有機溶媒に対する水の溶
解度が1重量%を越える場合は、加水分解によつ
て得られる水酸化アルミニウムの微細な一次粒子
が凝集し易くなり、乾燥して得られる水酸化アル
ミニウム粉末は容易に分散し易い凝集体、換言す
れば部分的な固結状態を程して本発明の目的を達
成することが出来ないからである。すなわち、こ
の現象をより感覚的に表現すれば、水が多量に存
在する状態ないしは水溶媒で加水分解すると水酸
化アルミニウムはゲル状となり、これを乾燥する
とそのままの状態でバルクとして固化してしまい
とうてい微粉末とはならないのである。
かかる好ましい疎水性の有機溶媒としては、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のパラ
フイン系炭化水素や、シクロペンタン、シクロヘ
キサン等のシクロパラフイン系炭化水素や、ベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素や
これらの混合物、あるいは石油留分、例えば石油
エーテル、石油ベンジン等の非極性の有機溶媒で
ある。
本発明に於いては、アルミニウムアルコキシド
は12モル倍以下の水の存在下に加水分解すること
が必要であり、好ましくは2モル倍以上8モル倍
以下の範囲の水により加水分解される。12モル倍
を越える量の水で加水分解した場合には、前記し
たごとく得られる水酸化アルミニウムの一次粒子
が不均一に凝集しやすくなり、乾燥して得られる
水酸化アルミニウムは流動性のよい粉末とならず
部分的な固結状態を呈するようになる。したがつ
て、これを仮焼してα−アルミナに変化させると
きに該固結部分で焼結が生じ、易焼結性を発揮さ
せるのに必要不可欠の条件である粒子サイズの揃
つたα−アルミナ粉末とすることは困難になり、
本発明の目的を達し得ない。なお、添加水量が少
量すぎる場合、例えば2モル倍に満たない場合に
はアルミニウムアルコキシドは未分解状態で存在
することが多くなり、得られる水酸化アルミニウ
ムの純度が低下する。しかしながら該水酸化アル
ミニウムをα−アルミナに変化させる場合には
1100℃以上での仮焼工程を経るので、該工程で未
分解状態の物質もα−アルミナに変化する。従つ
て該水酸化アルミニウムは、少量であれば該アル
ミニウムアルコキシドあるいは部分的に分解され
た物質(以下未分解物と称す)を含むことはさし
つかえなく、該未分解物の許容含有量は通常10重
量%以下であり、好ましくは5重量%以下であ
る。
本発明に於ては、加水分解混合時に、該混合系
にアルミナ微粒子を存在せしめて該加水分解を行
うものである。ここで用いるアルミナ(Al2O3)
微粒子としては比表面積が2m2/g以上のアルミ
ナ粉末、特に一次粒子径が1μm以下のほぼ球状の
ものが好ましい。
なお、本発明の方法により製造される様な高純
度アルミナ粉末は該混合系に存在せしめるべきア
ルミナとして適したものであり、これをそのまま
使用することができる。
添加すべきアルミナ粉末は、加水分解さるべき
アルミニウムアルコキシド1モルに対し、Al2O3
として5×10-4モル倍以上であれば良いが、好ま
しくは1×10-3モル倍以上0.1モル倍以下である。
なお、0.1モル倍より多量に添加存在せしめるこ
とは、最終的に仮焼して得られるα−アルミナ粉
末の性能には何ら不都合を生じないが、製造コス
トの面から実用性に乏しくなる。また、これが少
なすぎて5×10-4モル倍未満であると本発明の効
果である透光性の高い焼結体は得られない。
本発明において加水分解は、混合媒体の存在下
混合撹拌して行なわれる。
本来、アルミニウムアルコキシドは大量の水で
は容易に加水分解されるが、本発明の方法による
場合のような疎水性の有機溶媒中で少量の水の存
在下に於いては分解がきわめて困難になる。従つ
て本発明の目的を達成するためには加水分解反応
を効率よく進行させ、かつ加水分解の分散性を向
上させることが不可欠である。この目的の達成の
為には、有機溶媒に混合媒体を加えて混合撹拌手
段を最適化することが必要である。
混合媒体とは、ビーズ、ボールまたはロツドあ
るいはこれらと同様な機能を有する形状物であつ
て、これらを含むような撹拌式あるいは転動式の
混合撹拌手段、たとえば混合機あるいはボールミ
ルやサンドミル等の微粉砕機や分散機が本発明の
混合撹拌手段として好ましいのである。
これらの混合撹拌手段に於ける容器および混合
媒体等の材質としてはアルミナ磁器が用いられる
ことは勿論であるが、驚くべきことに軟質かつ軽
量のため、充分な混合撹拌機能を発揮しないと考
えられていたところの合成樹脂材質のもの、例え
ば、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、
塩化ビニル、テフロン等のボールミルやロツドミ
ルを用いても好ましい結果が得られる。
合成樹脂系の混合撹拌手段を用いても超高純度
のアルミナが得られる点も本発明の特徴の一つで
ある。
なお、単に撹拌羽根で撹拌する型式のような混
合媒体なしの通常の撹拌槽型反応器による場合は
本発明の目的は達しえないし、また、高速の可動
部分を有する型式の撹拌では撹拌機あるいは容器
の摩耗による不純物が加水分解物に混入して水酸
化アルミニウム粉末の純度を低下させるので好ま
しくない。
さらに本発明の方法による場合は、得られる加
水分解物を減圧および/または加熱して溶媒を留
去し乾燥する必要があるが、有機溶媒留去に要す
るエネルギーは従来法のような大量の水を留去す
る場合に比べはるかに小さく、経済的に有利であ
る。また、必ずしも過しなくても良いので、
過の際に生じる湿潤ケーキの固結を回避すること
ができる。その結果、従来技術では不可欠であつ
た粉砕工程を省くことができて非常に好都合であ
る。得られる水酸化アルミニウムの乾燥は、使用
する有機溶媒の留去と同時にまたは有機溶媒の留
去後さらに通常の方法により行なうことができ
る。
本発明に於いては加水分解により得られる水酸
化アルミニウムは非晶質ないし擬ベーマイト構造
を有するものであり、その灼熱減量からアルミナ
(Al2O3)の1ないし3水和物に相当するものと
推定され、加水分解の水量を増加すると多少ノル
ドストランダイトあるいはバイヤライト等の結晶
性3水和物が共存してくる場合もあるが、本発明
の効果を本質的に変えるものではない。
本発明によつて得られるアルミナ微粒子を含む
水酸化アルミニウム粉末は公知の技術で仮焼して
α−アルミナ粉末に転移させることができる。例
えば1000〜1300℃で30分〜10時間仮焼するとアル
ミナに転移するが、仮焼温度が高い程また仮焼時
間が長い程α−アルミナの含有量は増加する。
本発明に於いては、このα−アルミナへの転移
が必ずしも100%完了していなくてもよく、γ−、
δ−、η−、θ−などの中間転移型アルミナが混
在していてもよい。易焼結性という観点からはα
−アルミナ含有量はさほど限定されず、公知の方
法により成形および焼成を行なえば理論密度(ア
ルミナ単結晶の密度)に極めて近い焼結体が得ら
れ、特にマグネシア(MgO)などを焼結助剤と
して添加する場合には透明度の高い透光性アルミ
ナ焼結体が得られる。しかしながら、焼成前後の
収縮率は工業的には重要な性質であり、収縮率を
あまり大きくしないためには、好ましくはα−ア
ルミナの含有率を90重量%以上に制御することが
必要である。
本発明によれば分散性のよい水酸化アルミニウ
ム粉末およびこれを用いて得られる粒子サイズの
揃つたα−アルミナ粉末を従来法のような粉砕工
程を必要とすることなく製造することができる。
而して得られる水酸化アルミニウム粉末およびα
−アルミナ粉末は、各種の充填剤は勿論、高純度
の易焼結性のα−アルミナ原料として充分な性能
を有するものである。
以下、実施例をあげてさらに具体的に本発明を
説明する。
実施例 1
アルミニウムイソプロポキシドのヘプタン溶液
(濃度1モル/)1と比表面積8m2/gのα
−アルミナ粉末0.51g(0.005モル)と低伝導水
108g(6モル)とを容量3の樹脂製のポツト
ミルに鉄心入樹脂ボール3Kgと共に仕込み、2時
間の転動撹拌を行なつて水酸化アルミニウムのス
ラリーを得た。次にこのスラリーをナス型フラス
コに移し、ロータリーエバポレーターを用いて溶
媒を減圧留去した後、110℃で20時間乾燥した。
得られた乾燥粉末は、粉末X線回析分析によれ
ば、擬ベーマイト構造を有する水酸化アルミニウ
ムと添加したα−アルミナの混合物であり、比表
面積290m2/g、灼熱減量22重量%、また有機元
素分析によれば炭素0.5重量%を含むものであつ
た。
次にこの水酸化アルミニウム粉末を1250℃で1
時間仮焼して比表面積7.5m2/gのα−アルミナ
粉末を得、粉末X線回析によりα−アルミナに転
移していることを確認した。
次いで更に公知の技術により、マグネシアを
0.1重量%添加して厚さ1.5mm、直径20mmの円板状
にプレス成形し、1200℃で1時間空気中で予備焼
成した後、真空中で1900℃で2時間焼結した結
果、理論密度3.98g/cm3と同じ密度で極めて透明
性に優れた焼結体が得られた。
なお、得られたα−アルミナ粉末の不純物分析
を行なつて第2表に示した結果を得た。本発明の
方法により、純度99.999%以上の超高純度アルミ
ナが得られることがわかる。
実施例 2〜7
第1表のNo.2〜7に示した各仕込組成により、
実施例1と全く同様の操作を行ない、α−アルミ
ナ粉末を得た。得られた各α−アルミナ粉末につ
いて実施例1と同様の操作を行なつて焼結評価を
行なつたところ、いずれのアルミナ粉末からも理
論密度3.98g/cm3の99.5〜100.0%の密度を持ち、
極めて透明性に優れた焼結体が得られた。
比較例
アルミニウムイソプロポキシドのヘプタン溶液
(濃度1モル/)1と低伝導率108g(6モ
ル)容量3の樹脂製のポツトミルに鉄心入樹脂
ボール3Kgと共に仕込み、2時間の転動撹拌を行
なつて水酸化アルミニウムのスラリーを得た。こ
のスラリーの溶媒を減圧留去し、110℃で20時間
乾燥した粉末は、擬ベーマイト構造を有し、炭素
2.0重量%を含み、灼熱減量23重量%であり、比
表面積320m2/gの超微粉水酸化アルミニウムで
あつた。
この水酸化アルミニウム粉末を1250℃で1時間
仮焼してα−アルミナとし、実施例1と同様に焼
結した結果、密度3.94g/cm3(理論密度の99%)
でやや透光性を有する緻密な焼結体となつたが、
本発明の如き高度の透光性を有するものは得られ
なかつた。
比較例 2〜3
第1表のNo.9および10の仕込組成すなわ実施例
1および2に於ける仕込水量6モルを15モルと
し、実施例1および2と全く同様の操作を行なつ
てα−アルミナ粉末を得た。
各α−アルミナ粉末を実施例1と同様の操作を
行なつて焼結したが透光性の良好な焼結体は得ら
れなかつた。
(α−アルミナの透光性評価法)
第1表に示した実施例および比較例の透光性は
次のごとく評価した。すなわち、同一条件下に作
成したα−アルミナの透光性焼結体について、波
長600mmにおける直線光透過率を島津製作所製
UV−240型自記分光光度計に積分球アダプター
を組み込んで測定した。各焼結体の厚さは約1.2
mmであるが多少異なつているので、測定した透過
率に対し次式を用いて厚さ1mmの透過率を算出
し、焼結体の直線透過率とした。
T=(1-R)2exp(-αt) R=(n−1/n+1)2
ここにTは透過率、tは試料の厚さ、αは吸収
系数、Rは反射率、nは屈折率である。文献より
NaDラインに対する単結晶アルミナ(サフアイ
ヤ)のn=1.768を用いて
T=0.852exp(−αt)が得られる。
各焼結体試料の直線透過率を第1表の右端欄に
記した。
本発明による実施例No.1〜7のα−アルミナを
用いて作成した焼結体はいずれも70%以上の良好
な直線透過率を示したのに対し、比較例のα−ア
ルミナを用いた場合には、40%以下の低い直線透
過率であることがわかる。
The present invention relates to a method for producing aluminum hydroxide powder and a method for producing easily sinterable alumina powder, which is one use of the aluminum hydroxide powder. Alumina sintered body is a material with excellent heat resistance, chemical resistance, electrical insulation, and wear resistance, and in order to obtain this sintered body, it is required to develop an excellent raw material alumina powder. Conventionally, alumina powder has generally been produced by calcining aluminum salts such as aluminum hydroxide and aluminum sulfate obtained by various methods and converting them into α-alumina. However, these α-alumina powders have an average particle size of much more than 1 μm and have poor sinterability, so a method is used to improve the sinterability by further pulverizing the raw alumina powder using a mill etc. I've been exposed to it. That is,
In order to obtain an easily sinterable alumina powder, it is necessary that the average particle size of the alumina powder be at least 1 μm or less, but such fine grinding requires extremely large amounts of energy. In addition, since alumina is a very hard substance, when it is ground for a long time using a ball mill or vibration mill, the mill media is worn out and the abrasive powder gets mixed into the alumina.
The resulting alumina powder was contaminated, and as a natural result, the purity of the alumina powder was reduced. The inventors of the present invention focused on the drawbacks of the conventional method described above and proceeded with their studies. As a result, the inventors developed alumina powder by using specific hydrolysis conditions to micronize aluminum hydroxide, which is the raw material for producing alumina powder. It was discovered that easily sinterable alumina powder could be obtained without pulverizing the alumina powder, and the proposal was made earlier (patent application 1983-
17587), but as a result of further research, it was discovered that by adding alumina fine particles during hydrolysis, an alumina powder with easier sinterability and therefore higher translucency could be obtained, and the present invention was developed. This is the completed version. That is, the present invention provides: (1) aluminum alkoxide dissolved in a hydrophobic organic solvent;
When performing hydrolysis by mixing and stirring in the presence of a small amount of water and a mixed medium of 12 times the mole or less, fine alumina particles are added to the mixed system to perform the hydrolysis, and then the hydrolyzate is and (2) drying an aluminum alkoxide dissolved in a hydrophobic organic solvent.
When performing hydrolysis by mixing and stirring in the presence of a small amount of water and a mixed medium of 12 times the mole or less, fine alumina particles are added to the mixed system to perform the hydrolysis, and then the hydrolyzate is The present invention provides a method for producing alumina powder, which is characterized by drying and calcining alumina powder. Examples of the aluminum alkoxide used in the present invention include aluminum methoxide, aluminum ethoxide, aluminum propoxide, aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, aluminum isobutoxide, aluminum.sec.butoxide, aluminum.
Such as tert-butoxide, preferably one having solubility in the organic solvents described below. Hydrophobic organic solvents are preferably used as the organic solvent for dissolving the aluminum alkoxide, and particularly preferred are organic solvents in which the solubility of water in the organic solvent is 1% by weight or less. The reason for this is that if the solubility of water in the organic solvent exceeds 1% by weight, the fine primary particles of aluminum hydroxide obtained by hydrolysis tend to aggregate, and the aluminum hydroxide powder obtained by drying is easily formed. This is because the object of the present invention cannot be achieved by reducing aggregates that are easily dispersed, in other words, partially consolidated. In other words, to express this phenomenon more sensually, aluminum hydroxide becomes a gel when it is hydrolyzed in the presence of a large amount of water or in an aqueous solvent, and when it is dried, it solidifies as a bulk. It does not become a fine powder. Examples of such preferable hydrophobic organic solvents include paraffinic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, and octane, cycloparaffinic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene. A mixture thereof or a petroleum fraction, such as a non-polar organic solvent such as petroleum ether or petroleum benzene. In the present invention, aluminum alkoxide needs to be hydrolyzed in the presence of 12 moles or less of water, preferably in the presence of 2 to 8 moles of water. If hydrolysis is carried out with more than 12 moles of water, the primary particles of aluminum hydroxide obtained as described above tend to aggregate unevenly, and the aluminum hydroxide obtained by drying becomes a powder with good fluidity. Instead, it becomes partially solidified. Therefore, when this is calcined to change into α-alumina, sintering occurs in the solidified portion, and α-alumina with uniform particle size is an essential condition for exhibiting easy sinterability. It becomes difficult to make alumina powder,
The purpose of the invention cannot be achieved. Note that if the amount of water added is too small, for example, if it is less than 2 moles, the aluminum alkoxide will often exist in an undecomposed state, and the purity of the obtained aluminum hydroxide will decrease. However, when changing the aluminum hydroxide to α-alumina,
Since it undergoes a calcination process at 1100°C or higher, undecomposed substances also change into α-alumina during this process. Therefore, the aluminum hydroxide may contain a small amount of the aluminum alkoxide or partially decomposed substances (hereinafter referred to as undecomposed substances), and the permissible content of the undecomposed substances is usually 10% by weight. % or less, preferably 5% by weight or less. In the present invention, during hydrolytic mixing, fine alumina particles are present in the mixing system to carry out the hydrolysis. Alumina (Al 2 O 3 ) used here
The fine particles are preferably alumina powder having a specific surface area of 2 m 2 /g or more, particularly those having a primary particle size of 1 μm or less and having a substantially spherical shape. Note that high-purity alumina powder such as that produced by the method of the present invention is suitable as alumina to be present in the mixed system, and can be used as it is. The alumina powder to be added is Al 2 O 3 per mole of aluminum alkoxide to be hydrolyzed.
The amount may be at least 5×10 −4 times by mole, but preferably from 1×10 −3 times to 0.1 times by mole.
Incidentally, adding more than 0.1 mole amount does not cause any disadvantage to the performance of the α-alumina powder finally obtained by calcining, but it becomes impractical in terms of production cost. Moreover, if this amount is too small, less than 5×10 −4 times by mole, a sintered body with high light transmittance, which is the effect of the present invention, cannot be obtained. In the present invention, hydrolysis is carried out by mixing and stirring in the presence of a mixed medium. Originally, aluminum alkoxides are easily hydrolyzed in large amounts of water, but decomposition becomes extremely difficult in the presence of small amounts of water in hydrophobic organic solvents as in the method of the present invention. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, it is essential to allow the hydrolysis reaction to proceed efficiently and to improve the dispersibility of the hydrolysis. To achieve this objective, it is necessary to add a mixing medium to the organic solvent and to optimize the mixing and stirring means. The mixing medium refers to beads, balls, rods, or objects having similar functions, and includes stirring or rolling mixing and stirring means such as mixers, ball mills, sand mills, etc. A crusher or a disperser is preferable as the mixing and stirring means of the present invention. Of course, alumina porcelain is used as the material for containers and mixed media in these mixing and stirring means, but surprisingly, it is soft and lightweight, so it is thought that it does not have sufficient mixing and stirring functions. Synthetic resin materials such as nylon, polypropylene, polyethylene,
Preferable results can also be obtained using a ball mill or rod mill made of vinyl chloride, Teflon, or the like. Another feature of the present invention is that ultra-high purity alumina can be obtained even when a synthetic resin-based mixing and stirring means is used. It should be noted that the purpose of the present invention cannot be achieved when using an ordinary stirred tank type reactor without a mixed medium, such as a type that is simply stirred with a stirring blade; This is not preferable because impurities due to wear of the container mix into the hydrolyzate and reduce the purity of the aluminum hydroxide powder. Furthermore, when using the method of the present invention, it is necessary to reduce the pressure and/or heat the resulting hydrolyzate to distill off the solvent and dry it, but the energy required for distilling off the organic solvent requires a large amount of water compared to the conventional method. It is much smaller and economically advantageous than when distilling off. Also, it doesn't necessarily have to be, so
The caking of the wet cake that occurs during filtration can be avoided. As a result, the crushing step, which was essential in the prior art, can be omitted, which is very convenient. Drying of the obtained aluminum hydroxide can be carried out by a conventional method simultaneously with distilling off the organic solvent used or after distilling off the organic solvent. In the present invention, the aluminum hydroxide obtained by hydrolysis has an amorphous or pseudo-boehmite structure, and its loss on ignition indicates that it corresponds to mono- or trihydrate of alumina (Al 2 O 3 ). It is estimated that if the amount of water for hydrolysis is increased, some crystalline trihydrate such as nordstrandite or bayerite may coexist, but this does not essentially change the effect of the present invention. The aluminum hydroxide powder containing fine alumina particles obtained by the present invention can be calcined using a known technique to transform it into α-alumina powder. For example, when calcined at 1000 to 1300°C for 30 minutes to 10 hours, it transforms into alumina, but the higher the calcining temperature and the longer the calcining time, the higher the α-alumina content. In the present invention, the transition to α-alumina does not necessarily have to be 100% complete;
Intermediate transition type aluminas such as δ-, η-, θ-, etc. may be mixed. From the viewpoint of easy sinterability, α
- The alumina content is not very limited, and if molded and fired using a known method, a sintered body can be obtained that is extremely close to the theoretical density (density of alumina single crystal). When added as a transparent alumina sintered body with high transparency, a translucent alumina sintered body can be obtained. However, the shrinkage rate before and after firing is an industrially important property, and in order to prevent the shrinkage rate from becoming too large, it is necessary to preferably control the α-alumina content to 90% by weight or more. According to the present invention, aluminum hydroxide powder with good dispersibility and α-alumina powder with uniform particle size obtained using the aluminum hydroxide powder can be produced without the need for a pulverization step unlike conventional methods.
The resulting aluminum hydroxide powder and α
-Alumina powder has sufficient performance as a raw material for high-purity, easily sinterable α-alumina, as well as various fillers. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 Heptane solution of aluminum isopropoxide (concentration 1 mol/g) 1 and specific surface area 8 m 2 /g α
-Alumina powder 0.51g (0.005mol) and low conductivity water
108 g (6 mol) of the aluminum hydroxide was placed in a resin pot mill with a capacity of 3 along with 3 kg of iron cored resin balls, and tumbling stirring was performed for 2 hours to obtain a slurry of aluminum hydroxide. Next, this slurry was transferred to an eggplant-shaped flask, and the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, followed by drying at 110° C. for 20 hours.
According to powder X-ray diffraction analysis, the obtained dry powder is a mixture of aluminum hydroxide having a pseudo-boehmite structure and added α-alumina, has a specific surface area of 290 m 2 /g, a loss on ignition of 22% by weight, and According to organic elemental analysis, it contained 0.5% by weight of carbon. Next, this aluminum hydroxide powder was heated at 1250℃ for 1
After calcining for a period of time, α-alumina powder with a specific surface area of 7.5 m 2 /g was obtained, and it was confirmed by powder X-ray diffraction that it had been transformed into α-alumina. Next, magnesia is added using a known technique.
The theoretical density was determined by adding 0.1% by weight and press-forming it into a disk shape with a thickness of 1.5 mm and a diameter of 20 mm, pre-calcining it in air at 1200℃ for 1 hour, and then sintering it in a vacuum at 1900℃ for 2 hours. A sintered body with the same density of 3.98 g/cm 3 and extremely excellent transparency was obtained. The obtained α-alumina powder was analyzed for impurities, and the results shown in Table 2 were obtained. It can be seen that ultra-high purity alumina with a purity of 99.999% or more can be obtained by the method of the present invention. Examples 2 to 7 According to each preparation composition shown in Nos. 2 to 7 of Table 1,
The same operation as in Example 1 was performed to obtain α-alumina powder. The obtained α-alumina powders were evaluated for sintering in the same manner as in Example 1, and it was found that each alumina powder had a density of 99.5 to 100.0% of the theoretical density of 3.98 g/cm 3. have,
A sintered body with extremely excellent transparency was obtained. Comparative example A heptane solution of aluminum isopropoxide (concentration 1 mol/) and 108 g (6 mol) of low conductivity were charged into a resin pot mill with a capacity of 3 along with 3 kg of iron cored resin balls, and tumbling stirring was performed for 2 hours. A slurry of aluminum hydroxide was obtained. The solvent of this slurry was distilled off under reduced pressure and the powder, which was dried at 110°C for 20 hours, had a pseudo-boehmite structure and a carbon
The aluminum hydroxide powder contained 2.0% by weight, had a loss on ignition of 23% by weight, and had a specific surface area of 320m 2 /g. This aluminum hydroxide powder was calcined at 1250°C for 1 hour to form α-alumina, and sintered in the same manner as in Example 1, resulting in a density of 3.94 g/cm 3 (99% of the theoretical density).
It became a dense sintered body with some translucency,
It was not possible to obtain a material having a high degree of translucency as in the present invention. Comparative Examples 2 to 3 The charging composition of Nos. 9 and 10 in Table 1, i.e., the amount of charging water in Examples 1 and 2 was changed from 6 mol to 15 mol, and the same operation as in Examples 1 and 2 was performed. α-alumina powder was obtained. Although each α-alumina powder was sintered in the same manner as in Example 1, a sintered body with good translucency could not be obtained. (Light transmittance evaluation method of α-alumina) The light transmittance of the examples and comparative examples shown in Table 1 was evaluated as follows. In other words, for a translucent sintered body of α-alumina produced under the same conditions, the linear light transmittance at a wavelength of 600 mm was calculated using the Shimadzu manufactured
Measurements were carried out using an integrating sphere adapter installed in a UV-240 self-recording spectrophotometer. The thickness of each sintered body is approximately 1.2
mm, but it differs somewhat, so the transmittance at a thickness of 1 mm was calculated using the following formula for the measured transmittance, and was taken as the linear transmittance of the sintered body. T=(1-R) 2 exp(-αt) R=(n-1/n+1) 2Here , T is transmittance, t is sample thickness, α is absorption coefficient, R is reflectance, and n is refraction. rate. From literature
Using n=1.768 of single crystal alumina (Saphire) for the NaD line, T=0.852exp(-αt) is obtained. The in-line transmittance of each sintered body sample is listed in the rightmost column of Table 1. The sintered bodies made using the α-alumina of Examples Nos. 1 to 7 according to the present invention all showed good in-line transmittance of 70% or more, whereas the sintered bodies made using the α-alumina of the comparative example In some cases, it can be seen that the in-line transmittance is as low as 40% or less.
【表】【table】
【表】【table】
Claims (1)
アルコキシドを該アルミニウムアルコキシド1モ
ルに対して12モル倍以下の少量の水および混合媒
体の存在下に混合撹拌して加水分解するに際し、
該混合系にアルミナ微粒子を添加存在せしめて該
加水分解を行い、次いで該加水分解物を乾燥する
ことを特徴とする水酸化アルミニウム粉末の製造
法。 2 疎水性の有機溶媒中に溶解したアルミニウム
アルコキシドを該アルミニウムアルコキシド1モ
ルに対して12モル倍以下の少量の水および混合媒
体の存在下に混合撹拌して加水分解するに際し、
該混合系にアルミナ微粒子を添加存在せしめて該
加水分解を行い、次いで該加水分解物を乾燥仮焼
することを特徴とするアルミナ粉末の製造法。[Scope of Claims] 1. Hydrolysis of aluminum alkoxide dissolved in a hydrophobic organic solvent by mixing and stirring in the presence of a small amount of water and a mixed medium of 12 moles or less per mole of the aluminum alkoxide. ,
A method for producing aluminum hydroxide powder, which comprises adding fine alumina particles to the mixed system to carry out the hydrolysis, and then drying the hydrolyzate. 2. When hydrolyzing an aluminum alkoxide dissolved in a hydrophobic organic solvent by mixing and stirring in the presence of a small amount of water and a mixed medium of 12 moles or less per mole of the aluminum alkoxide,
A method for producing alumina powder, which comprises adding fine alumina particles to the mixed system to carry out the hydrolysis, and then drying and calcining the hydrolyzate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208942A JPS60103024A (en) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | Manufacture of aluminum hydroxide powder and alumina powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208942A JPS60103024A (en) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | Manufacture of aluminum hydroxide powder and alumina powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103024A JPS60103024A (en) | 1985-06-07 |
| JPH0417896B2 true JPH0417896B2 (en) | 1992-03-26 |
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ID=16564684
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58208942A Granted JPS60103024A (en) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | Manufacture of aluminum hydroxide powder and alumina powder |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPS60103024A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110256058A (en) * | 2019-06-10 | 2019-09-20 | 青海圣诺光电科技有限公司 | A kind of preparation method of crystalline ceramics high purity alumina powder |
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| US5455019A (en) * | 1992-12-25 | 1995-10-03 | Chemical Company, Limited Sumitomo | Continuous process for preparing aluminum hydroxide |
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| US9376750B2 (en) * | 2001-07-18 | 2016-06-28 | Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Method of depositing an inorganic film on an organic polymer |
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-
1983
- 1983-11-09 JP JP58208942A patent/JPS60103024A/en active Granted
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| CN110256058A (en) * | 2019-06-10 | 2019-09-20 | 青海圣诺光电科技有限公司 | A kind of preparation method of crystalline ceramics high purity alumina powder |
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| JPS60103024A (en) | 1985-06-07 |
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