JPH0259405A - 噴霧焙焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、超伝導セラミックスを包含する酸化物系セラ
ミックスの原料であって、均質で不純物が少なく、かつ
反応性の高い原料を、短時間に大量に製造することがで
きる製造装置に関するものである。

〔従来の技術Ｊ セラミックス用粉体原料の製造法は、固相法、液相法、
気相法に大別される。

同相法では原料が不均一混合粉なので機能特性が重視さ
れるファインセラミックス用原料合成法としては均質性
に劣るという難点がある。

気相法は単一種の酸化物、炭化物、窒化物の微細粒子の
作製には向いているものの、組成制御が難しいので２種
以上の金属元素を含有する複合セラミックスの原料合成
法には向いていない。

液相法では混合が原子・分子レベルで行われるので複合
ファインセラミックスにおいても均一性を実現し易いと
いう利点がある。

さて、金属塩溶液からの粉体製造法には沈澱法と溶媒蒸
発法がある。沈澱法では、易溶性金属化合物Ａ、Ｂ、Ｃ
−・・を沈澱剤との反応、加水分解、酸化還元などの化
学反応によって難溶性化合物Ａｊ　、Ｂ＃　、ｃＪ　、
＋＋＋に変えて粉体（Ａ　ＩＢ’　、Ｃ’　、・・・）
として析出させる方法であり、 ■　各化合物についてそれぞれｐＨ調整を必要とする： ■　析出粒子の組成が沈澱初期と沈澱末期で異なる： ■　沈澱剤の混入を生じる： といった欠点がある。

一方、溶媒蒸発法では、溶媒の蒸発時に均一性が失われ
ないように噴霧法が採用されており、この方法では、成
分酸化物の蒸発がなければ、粒子内での各成分の割合は
原溶液と同じであり、また、沈ｆＩｉ操作がないので多
成分のセラミックス粉体原料の合成が可能である。

噴霧された液滴は、凍結乾燥や熱風乾燥を経て炉内で仮
焼されるが、仮焼温度に昇温中に成分Ａ、Ｂ、Ｃ毎の溶
融温度や熱分解湯度の相違により相分離や凝集が発生し
て不均質な仮焼体となってしまうという欠点があった。

この欠点を避けるために溶液または懸濁液を高温雰囲気
中に噴霧するといつ噴霧焙焼法が採用されているが、高
温に急速に加熱されるので揮発成分の蒸発が生じ、その
結果、組成がずれるという難点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は組成ずれと不純物の混入とがなく、かつ
均質な複合酸化物セラミックス原料を製造することがで
きる噴霧焙焼装置を提供することにある。

Ｃ課題を解決するための手段］ 本発明者らは噴霧液滴の乾燥−熱分解−合成反応のプロ
セスを鋭意研究した結果、加熱ゾーンを３つに分けて個
々のプロセスを逐次遂行させることが均質な複合酸化物
セラミックス原料の製造に有利な解決にいたることを見
出し、以下の装置を発明した。

すなわち、本発明は噴霧焙焼装置に関するもので、２種
以上の金属塩を含有する溶液または９．濁液の噴霧から
複合酸化物セラミックス原料を製造する装置であって、
低温、中温および高温の３段階加熱帯を有することを特
徴とする。

第１図は本発明装置の模式的な縦断面図である。

本発明になる装置の特徴は、反応管４内に低温乾燥ゾー
ン９．中温熱分解ゾーン１０および高温合成反応ゾーン
１１の３段階加熱ゾーンを有することにある。

［作用］ 金属塩の溶液または懸濁液をタンクｌから噴霧発生器２
を用いて焙焼反応管４内に吐出し、これを熱風発生器３
より送られてきたＭ風に乗せて乾燥しつつ次段に輸送す
る。乾燥が終った噴霧粉の粒径が０．００１−１ｕとな
るように噴霧発生器２を機能させ、かつ噴霧液滴の凝集
が起きないよう吐出量と風量を調整する。

噴霧乾燥粉は次いで熱分解ゾーン１０を通過する。−様
な加熱方法としては赤外線ランプによる外熱方式とマイ
クロ波による内熱方式が考えられるが１反応管を透明石
英管で作っても内壁に扮が付着し易いのでマイクロ波加
熱による内熱方式が望ましい。その場合、粉体の温度は
２００〜６００℃で、周波数としては水分子の振動励起
に用いられる２、　４５　Ｇ　Ｈｚが好適である。この
第２段の過程で熱分解が生じて噴霧乾燥粉は金属塩の微
小集合体から金属酸化物（または炭酸塩）の微小集合体
に変わる。構成金属酸化物（炭酸塩）はファン・デル・
ワールス力で相互に結合しており、仮に融点の低い酸化
物を含む場合でも微粒子として形状を保ち、液相焼結を
行わせることがこの中温加熱帯で可能となる。この過程
を設定しないと液相の凝集、液相の分離と揮発が生じ、
均一で微細でかつ所定組成を有する複合酸化物セラミッ
クス原料を最終的に得ることが不可能となる。

熱分解を終えた酸化物（炭酸塩）集合粒子はさらに高温
の合成反応ゾーンに導かれて所定の組成と結晶構造を持
つ複合酸化物微粒子となる。そのための熱源としてはバ
ーナーを使用するか、高温（７００〜１０００℃）の空
気または酸素ガスを吹き込むのが好ましい。管内のガス
の流量と速度が小さい場合は外熱式のヒータによる加熱
も採用できる。酸化物微粒子は相互に凝集が起きない温
度にまで冷却された後捕集される。

このような３段逐次焙焼装置を用いることによって熱分
解過程で溶融する金属塩を成分として含む噴霧であって
も溶融による不均質化を防止し、かつ通常の噴霧熱分解
法に付随する高温度への噴霧の急速加熱を回避すること
ができる。その結果、均質で微細でかつ組成ずれのない
複合酸化物セラミックス原料を得ることができる。

そのような良質な原料相はその後のセラミックス焼結体
の作製にとって欠く可からざるものであり、工業的価値
は大きいものがある。

〔実施例］ 第１図は複合酸化物セラミックス原料作製用に設けられ
た実施例の噴霧焙焼装置の概略を示すものである６ 反応管４の下底部には金属塩溶液（懸濁液）のタンクｌ
、噴霧発生器２、噴霧の低温乾燥および搬送のための熱
風発生器３を備えている。反応管４はＩＩＪ８Ｉ８の反
応管断面における一様分布を実現するために竪型が好ま
しく、材質としては噴霧状況の監視と酢酸塩などの酸性
溶液による腐食の回避とのために透明石英ガラスが適当
である。

反応管４の周囲には２−４５　Ｇ　Ｈｚのマイクロ波加
熱装置５および高温酸素ガス吹き込み装置６が設けられ
ている。

搬送ガスは冷却後、排風機７によって排出され、焙焼さ
れた複合酸化物セラミックス原料は捕集器８で捕集され
る。

次に本実施例装置を用いて焙焼した例および比較例につ
いて説明する。

実施例−１ 酢酸イツトリウム、酢酸バリウム、酢酸銅の各５％水溶
液を、金属イオンの濃度比が。

Ｙ　：　Ｂａ　：　Ｃｕ　＝１．ＯＯ：　２．００　：
　３．００となるように調合し１本発明になる噴霧焙焼
装置に原料として供給して焙焼粉を得た。

焙焼粉の平均粒径、平均組成、ｘｉ回折に現れる化合物
相の種類の割合を第１１表に示した。単相で均質でかつ
粒径の小さい焙焼粉（複合酸化物セラミックス原料）が
得られている。

実施例−２ 硝酸イツトリウム、硝酸バリウム、硝酸銅の各１０％水
溶液を実施例１と同じ組成に調合し１本発明になる噴霧
焙焼装置を用いて噴霧焙焼した。

焙焼粉の評価結果を第１表に示した。

比較例−１ 実施例１と同様な酢酸塩混合溶液を９００℃に加熱した
長さ１ｍの管状炉に噴霧して一段焙焼を行わせた。焙焼
粉の評価結果を第１表に示した。

組成ずれが生じ、ＢａＣＯ３などの不純物相が多い。

比較例−２ 実施例２と同様な硝酸塩混合溶液を１０００℃のプロパ
ンガスを燃料とする酸素バーナに直接噴霧して焙焼粉を
得た。焙焼粉の評価結果を第１表に示す。組成ずれが著
しく、不純物相の量も多くなっている。また凝集により
粒径も大きくなっている。

〔発明の、効果］ 以上のように本発明によれば、均質・高純度でかつ組成
ずれのない複合酸化物セラミックス原料粉を微細粒子と
して効率よく製造することができる。

９・・・乾燥帯 １０・・・熱分解帯 １１・−合成反応帯 従って、ファインセラミックスとして電気的にも機械的
にも極限の機能が要求される複合酸化物超伝導体の製造
に大きな価値を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の複合酸化物セラミックス
原料作製用焙焼装置の模式的縦断面図である。 ｌ・・・金属塩溶液（懸濁液）タンク ２・・・噴霧発生器 ３・・・熱風発生器 ４−・・反応管 ５−・・マイクロ波加熱装置 ６−・・高温酸素ガス吹き込み装置 ７・・・排風機 ８−・・捕集器 川崎裂鉄株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　２種以上の金属塩を含有する溶液または懸濁液の噴
   霧から複合酸化物セラミックス原料を製造する装置であ
   って、低温、中温および高温の３段階加熱帯を有するこ
   とを特徴とする複合酸化物セラミックス原料の噴霧焙焼
   装置。