JPH0519487B2 - - Google Patents

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JPH0519487B2
JPH0519487B2 JP62179279A JP17927987A JPH0519487B2 JP H0519487 B2 JPH0519487 B2 JP H0519487B2 JP 62179279 A JP62179279 A JP 62179279A JP 17927987 A JP17927987 A JP 17927987A JP H0519487 B2 JPH0519487 B2 JP H0519487B2
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/37Phosphates of heavy metals

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 この発明は、アモルフアス材料の製法に関する
ものであり、特に、金属とセラミツクの相互作用
に関連する用途に適した微粒子特性を有するアモ
ルフアス金属リン酸塩の製法に関するものであ
る。
B 従来技術 微粉細したガラス粉末、特に金属リン酸塩は、
コーテイング用組成物、導電性金属ペースト、セ
メントの製造に、金属とセラミツクの接着剤とし
て、また、半導体パツケージ用の多層セラミツク
基板の製作用に有用である。微細寸法を有する粒
子を特徴とする無機化合物の粉末を製造するた
め、各種の技術が試みられている。有機化合物粉
末の粉砕により、きわめて微細な粒子が得られる
が、粉砕中における貝がら状破面、および他のへ
き開効果により、鋭い縁部および突出部のある輪
郭を有する粒子が得られる。
衝撃冷却、噴霧乾燥、および噴射造粒もこの目
的のために研究されている。ほとんどの場合、こ
れらの方法を用いると、多孔性、粒子径および粒
子形状の不均一、結晶均一性の欠如等のうち1つ
または複数の好ましくない物理的特性を有する粒
子が得られる。
金属リン酸塩は、銅などの導電性金属と、各種
のセラミツクおよびガラス状材料との接着に用い
られるため、注目されている。この接着作用の理
由は、金属リン酸塩が金属およびセラミツクまた
はガラス基板の両方と相溶性を有するためであ
る。一般に、金属リン酸塩の金属部分が基板上の
金属パツドまたは金属ラインと反応して接着し、
リン酸部分がセラミツクおよびガラスと相溶性が
あり、反応する。リン酸アルミニウムAlPO4は特
に銅とガラスまたははセラミツクとを接着するの
に採用されている。
金属酸化物や、特に金属リン酸塩は、金属の表
面積が大きく、粒子が本質的に非晶性、すなわち
アモルフアスの場合、接着機能を行わせるのに効
果的である。表面積を大きくするためには、粒子
はきわめて小さく、200オングストローム未満で
ある必要がある。粒子がアモルフアスであれば、
粒子が本質的に結晶性である場合よりエルギー準
位が高く、したがつて反応性が高い。
ガラス状のリン酸アルミニウムは、A2O3
P2O5の混合物を溶融したのでは製造することは
できない。それは、リン酸アルミニウムの溶融物
からP2O5が揮発するためである。アルミニウム
をリン酸水溶液中で処理すると、結晶性のリン酸
アルミニウムが得られる。ガラス状のリン酸アル
ミニウムは、インペリアル・ケミカル・インダス
トリーズ社(Imperial Chemical Industries)の
カシデイ(Casssidy)らにより製造されている。
この方法は、合成塩化アルミニウムと濃H3PO4
を、エタノールとドライアイスの温度で反応させ
て合成する。この方法は、サイエンデイフイツ
ク・アメリカン(Scientific American)、248(5)、
p.114(1983年)に記載されている。この方法によ
り、黄色い粉末が得られるが、この黄色は塩化ア
ルミニウム中の鉄による汚染によつて生じたもの
である。塩化物の汚染も存在している。粉末を溶
融すると黄色いガラスになる。合成を常温よりは
るかに低い温度で行う必要があることも、きわめ
て不便である。また、H3PO4と反応させるため
に塩化アルミニウムを必要とすることにより、他
の腐食性ガス、すなわちHCを生成し、これが
熱分解により放出される。
ゾル・ゲル合成も一方で行われている。有機金
属化合物を、ゲル化剤、通常水溶性塩基または酸
も可溶性の溶媒に溶解する。ゲル化反応が遅い場
合は微粒子が得られるが、反応が速い場合は粒子
の成長の制御が不可能になる。
C 発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、焼結用途に適した特性を有
する金属リン酸塩粒子を形成する方法を提供する
ことになる。
この発明の他の目的は、構造がアモルフアス
で、微細な金属リン酸塩粒子を形成する方法を提
供することにある。
さらにこの発明の他の目的は、実質的に汚染さ
れていない金属リン酸塩を製造する方法を提供す
ることにある。
D 問題点を解決するための手段 この発明の上述の目的を達成するため、水また
はリン酸より密度が低く、相溶性のない有機溶媒
に溶解した金属アルコキシドの溶液とリン酸水溶
液との界面において金属アルコキシドとリン酸と
の化合反応が起こり、この反応速度は、金属アル
コキシド及びリン酸の界面領域への供給制御によ
り、制御される。このような2液相の界面への反
応物質の供給は、撹拌、例えば、超音波撹拌、に
より誘発される。反応生成物である金属リン酸塩
の微細粒子の白色の綿状沈殿が水溶液中に起こ
る。反応生成物を分離、乾燥して空気中で約500
℃で焼成すると、平均粒径150オングストローク
のアモルフアス粒子が成長し、有機残渣は燃焼す
る。
本発明による製造方法は次の通りの構成を有す
る。
水と実質的に混合せず水よりも低密度の炭化水
素系の有機溶媒中に、A,Cr,,Ni又はSnの金
属アルコキシドを溶解して溶媒中濃度が40%台又
はそれ以下の濃度の金属アルコキシド溶液を調整
し、 上記溶液及びリン酸水溶液のうち、いずれか一
方溶液を反応槽に入れ、他方の溶液をそこへ滴下
して界面により分離された2液相を反応槽内に形
成して反応物質間の接触を界面領域に実質的に制
限し、 少なくとも界面領域に適切な撹拌作用を加えて
金属アルコキシド及びリン酸の界面領域内への供
給を制御し反応速度を制御する事により金属アル
コキシド及びリン酸の反応生成物を水溶液中に
200オングストローム未満の平均粒径のアモルフ
アス粉末として析出させ、 上記反応生成物を水溶液から分離し乾燥し、 上記反応生成物を、有機残渣を焼却するのに十
分な高い温度で、酸素を含む雰囲気中で焼成し
200オングストローム未満の平均粒径のアモルフ
アス粒子を生成する、 工程を含む事を特徴とする、特に金属及びセラミ
ツク/ガラス材料間の接着に適した、金属リン酸
塩微細アモルフアス粒子の製造方法。
E 実施例 この微粒子の金属リン酸塩を形成する方法で
は、有機溶媒に溶解した金属アルコキシドおよび
リン酸水溶液を反応器に導入し、この溶液を撹拌
する。得られた反応生成物を分離し、加熱して有
機物を除去し、粒径を増大させる。
この発明の方法の重要な点は、所要の粒子を生
成させるのに必要な反応物質間の反応は、それぞ
れが1つの反応物質を含有する2種類の相溶性の
ない溶液の境界面で行われることである。反応物
質は、本質的に制御された速度で反応ゾーン、す
なわち境界面に供給される。反応は、混合を促進
するため、ある種の撹拌を与えることにより促進
される。撹拌は超音波撹拌装置により行うのが最
も好ましい。超音波エネルギーを液体に与える
と、その液体中の負圧領域に実質的に小さい空〓
である空洞を生じることが理論づけられている。
これらの空洞が崩壊すると、高い圧力を生じ、こ
れが、反応を速める核を形成する。他の適当な撹
拌方法も使用可能で、たとえば、局部撹拌、煮
沸、液中に気泡を通過させる方法等がある。
この境界面に形成する反応生成物は、結晶性で
はなく、実質的にアモルフアスで、微細、すなわ
ち200オングストローム未満の粒子径を有する。
この発明の方法に用いるアルコキシドを溶解す
る溶媒は、水と相溶性がなく、密度は水より小さ
く、所要のアルコキシドを溶解し、感知できるほ
ど水に溶解しないものであることが必要である。
代表的な溶媒は、トルエン、ベンゼンおよびキシ
レンである。一般に、好ましい溶媒は、アルコキ
シドを溶解する低分子量の炭化水素である。通
常、溶媒中のアルコキシドの濃度は40%台である
が、これは溶媒およびアルコキシドの性質と、特
別な適用条件によつて変わる。
この発明の方法に用いるアルコキシドは、一般
式M(OR)oを有するもので、Rはメチル、エチ
ル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、
t−ブチル、イソブチル、または他の有機の基で
あり、Mはアルミニウム、クロム、ニツケル、ス
ズ等の金属、nは2ないし4の数である。
この発明により、Sn3(PO44を製造するのに有
用な、トルエンに可溶のスズのアルコキシドがい
くつか存在する。メチル、エチル等の小さいアル
キル基を有するクロムおよびニツケルのアルコキ
シドは不溶性である。しかし、tert−ブチル、
tert−アミル等大きいアルキル基を有するクロム
およびニツケルのアルコキシドは、上記の溶媒に
可溶で、CrPO4およびNi3(PO42の製造に使用す
ることができる。選定した金属のアルコキシドの
量は、各金属の原子価に従つて調整する必要があ
る。
酸反応物質は、アルコキシドに含まれる金属と
反応してアモルフアスのガラス様材料を形成する
ものであれば、どのような酸材料でもよい。好ま
しい酸はリン酸で、0.1ないし35重量%、好まし
くは0.3ないし10重量%の範囲の水溶液として用
いる。
反応物質溶液の温度は、実用的な速度で反応を
進行させる温度であればよい。好ましくは、反応
温度は水の氷点である0℃より高く、50℃までと
する。
金属リン酸塩を形成させる全体の反応は、少な
くとも2つの反応からなる。有機溶媒と水溶液と
の境界面で生じる最初の加水分解反応は、下記の
ようなものであることが理論づけられている。
M(OR)o+nH2O→ M(OH)o+nROH 金属アルコキシドは、金属水酸化物およびアルコ
ールに変換される。次に金属水酸化物がリン酸と
反応して、金属リン酸塩と水を形成する。溶液境
界面における反応速度は、反応物質間の接触が限
定されているため、すなわち境界面により抑制さ
れる。また反応速度は、上述のアルコキシドの加
水分解によつても制限を受ける。加水分解によつ
てアルコキシドが分裂して反応物質となり、次に
この反応物質が反応して金属リン酸塩を生成す
る。金属水酸化物とリン酸が反応して金属リン酸
塩を生成する反応はきわめて速いため、加水分解
は金属リン酸塩生成の中間、速度制御反応であ
り、従つて、反応物質の供給により制御される。
金属リン酸塩は水溶液相中に、粒径が200オン
グストローム未満のアモルフアス粉末として析出
する。この反応生成物を、水溶液から分離し、乾
燥し、空気または酸素中で、好ましくは500℃台
の温度で焼成する。この焼成により、残留有機物
が除去される。
もうひとつの可能な反応は、H3PO4とアルコ
キシドの直接相互作用である。
Al(OR)3+H3PO4→ 3ROH+AlPO4 この場合は中間水酸化物の生成はなく、金属を含
有する分子とリン酸イオンの反応である。
Al(OR)3+H3PO4→ Al(OR)2(ROH)+H2PO4 - Al(OR)2(ROH)+H2PO4 - 下記の例は、この発明の実施のための好ましい
方法を説明するためのものであり、請求範囲を不
当に制限するものではない。
例 1 0.746モル当量のアルミニウムを含有するA
(OC4H93(95%、アルフア・ベントロン(Alfa
Ventron))200mlをトルエン800mlに溶解した。
85%H3PO451mlを蒸留水1で希釈し、
0.746MH3PO4溶液とした。この溶液を3の丸
底フラスコに入れ、超音波浴に浸漬し、注液用ロ
ートおよびコンデンサを取付けた。トルエンの層
をH3PO4水溶液層の上に注ぎ、A(OC4H93
のトルエン溶液を注液用ロートに入れた。超音波
浴のスイツチを入れ、上記溶液を反応器に滴下し
た。微細な白色の綿状沈澱が徐々に生成し、水溶
液の層に沈降した。反応は滴下終了後1時間でほ
ぼ完了したので、超音波を止め濾過により液層を
除去し、粉末を乾燥させた。この粉末はアモルフ
アスで、ICAP分析の結果、等モルのアルミニウ
ムおよびリンを含有することがわかつた。粉末重
量の約1/3は有機物であるため、粉末を空気中500
℃で焼成して、有機残渣を燃焼させた。この焼成
により、平均粒子径が約100オングストロームか
ら約1500オングストロームに増大し、粒度分布も
拡大した。粒子中には、おそらく有機物の揮発お
よび燃焼によるものと考えられる空〓が生じた。
焼成した粉末の元素分析は下記のとおりであつ
た。
Al重量% P重量% AlPO4 理論値 22.1 25.4 実際値 20.6±0.2 26.9±0.3 これにより、焼成中にP2O5の損失はなかつたこ
とがわかる。粉末はアモルフアスであるが、X線
回折計で測定を行つた結果、アモルフアスのマト
リツクス中に小さい結晶が散在することがわかつ
た。これらの結晶は、AlPO4の奇状態として識別
され、これは電子線の衝突によりアモルフアスと
なる。この反応の収率は93%であつた。焼成した
粉末は出発原料が鉄または塩素を含有しないた
め、白色で、炭素を含有しなかつた。この製品は
塩化アルミニウムとリン酸の反応により生成した
リン酸アルミニウムより純度がすぐれていた。
例 2 例1で述べたものと同じ方法で、 Sn(OiC3H741177.52gすなわちち0.500モをトルエ
ン800mlに溶解した。この溶液を反応器に入れ、
85%H3PO445.6mlを1の蒸留水に溶解した溶液
を滴下した。この場合も水溶液の層に微細な綿状
沈澱が徐々に生成した。Sn3(PO44の収量は
110.0gすなわち理論値の89.7%であつた。
例 3 例1で述べたものと同じ方法で、クロムのtert
−アミルオキシド、Cr(OC5H113156.7gすなわち
0.5モルをクロム原料として用いた。水溶液の調
整には85%H3PO434.2ml(0.500モル)を使用し
た。CrPO4の収量は68.3gすなわち理論値の92.9
%であつた。
例 4 例1で述べたものと同じ方法で、ニツケルの
tert−アミルオキシド、Ni(OC5H112116.5g
(0.500モル)をニツケル原料として用いた。水溶
液の調整には85%H3PO422.8ml(0.333モル)を
使用した。Ni3(PO42の収量は55.8gすなわち理
論値の91.5%であつた。
F 発明の効果 上に述べたように、この発明によれば、金属と
セラミツクの相互作用が関係する用途に適した特
性を有する金属リン酸塩粒子を生成する方法が与
えられる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水と実質的に混合せず水よりも低密度の炭化
    水素系の有機溶媒中にA,Cr,Ni又はSnの金
    属アルコキシドを溶解して溶媒中濃度が40%台又
    はそれ以下の濃度の金属アルコキシド溶液を調整
    し、 上記溶液及びリン酸水溶液のうち、いずれか一
    方の溶液を反応槽に入れ、他方の溶液をそこへ滴
    下して界面により分離された2液相を反応槽内に
    形成して反応物質間の接触を界面領域に実質的に
    制限し、 少なくとも界面領域に適切な撹拌作用を加えて
    金属アルコキシド及びリン酸の界面領域内への供
    給を制御し反応速度を制御する事により金属アル
    コキシド及びリン酸の反応生成物を水溶液中に
    200オングストローム未満の平均粒径のアモルフ
    アス粉末として析出させ、 上記反応生成物を水溶液から分離し乾燥し、 上記反応生成物を、有機残渣を焼却するのに十
    分な高い温度で、酸素を含む雰囲気中で焼成し
    200オングストローム未満の平均粒径のアモルフ
    アス粒子を生成する、 工程を含む事を特徴とする、特に金属及びセラ
    ミツク/ガラス材料間の接着に適した、金属リン
    酸塩微細アモルフアス粒子の製造方法。 2 上記金属アルコキシドが一般式M(OR)n
    で表わされ、MはAl,Cr,Ni又はSnの金属であ
    り、Rは、メチル、エチル、n−プロピル、イソ
    プロピル、n−ブチル、t−ブチル又はイソブチ
    ルであり、nは1乃至4である特許請求の範囲第
    1項記載の製造方法。 3 上記有機溶媒が、トルエン、ベンゼン又はキ
    シレンである特許請求の範囲第1項記載の製造方
    法。
JP62179279A 1986-10-29 1987-07-20 金属リン酸塩微細アモルファス粒子の製造方法 Granted JPS63115773A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/924,703 US4701314A (en) 1986-10-29 1986-10-29 Method of producing microsized amorphous particles of metal phosphate
US924703 1986-10-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63115773A JPS63115773A (ja) 1988-05-20
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JP62179279A Granted JPS63115773A (ja) 1986-10-29 1987-07-20 金属リン酸塩微細アモルファス粒子の製造方法

Country Status (4)

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US (1) US4701314A (ja)
EP (1) EP0265667B1 (ja)
JP (1) JPS63115773A (ja)
DE (1) DE3776860D1 (ja)

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JPS63115773A (ja) 1988-05-20
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EP0265667A1 (en) 1988-05-04
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