JPH0529606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化イツトリウム粉体の製造方法に
関し、更には、微細で凝集なく、かつ均一な酸化
イツトリウム粉体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 酸化希土の粉体は、セラミツクスの焼結助剤、
螢光体原料、エレクトロニクス素材等に使用され
ている。特に近年のセラミツクス分野の急速な発
展に伴つて、セラミツクス原料の反応性及び得ら
れたセラミツクスの強度等の観点から、セラミツ
クス原料粉体は一次粒子径が小さく、凝集がな
く、かつ均一であることが要求されている。これ
に伴なつて、焼結助剤である酸化希土も微細で凝
集がなく、均一な粉体が望まれてきた。 希土類の酸化物は、通常、水溶液中の希土イオ
ンと蓚酸イオンとの反応により沈殿として得られ
る希土蓚酸塩、又は希土イオンと水酸化物イオン
との反応により沈殿として得られる水酸化希土を
焼成することによつて得られる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、希土蓚酸塩の場合は、凝集の少
ない微粒状、例えば1μm径以下の酸化希土の生成
は困難である。 また、水酸化希土からは、例えば0.1μm径以下
の極めて微細な酸化希土を得ることができるが、
凝集塊が多く、これを粉砕するために機械的操作
を必要とする。この凝集塊は、溶液中で沈殿した
微粒子自体は微細であつたとしても焼成等その後
の操作を受ける間に、微粒子同士が結合、成長す
ることにより生成することが多く、結果として微
細で凝集の少ない酸化希土粉体を容易に得ること
が極めて困難であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、従来は困難であつた、水溶液か
ら微細で凝集のない酸化イツトリウム粉末を得る
べく種々検討した結果、水酸化イツトリウムを沈
殿させる際に特定のアルカリを用い、しかもその
他に特定物質を存在させることによつて、上記目
的が容易に達成されることを知得して本発明に到
達した。 すなわち、本発明の要旨は、イツトリウム塩水
溶液にアルカリを添加して水酸化イツトリウムを
沈殿させ、得られた沈殿を焼成することにより酸
化イツトリウム粉体を製造する方法において、ア
ルカリとしてアンモニアを使用し、水酸化イツト
リウムを炭素微粒子の存在下に沈殿させることを
特徴とする酸化イツトリウム粉体の製造方法に存
する。 以下、本発明を詳細に説明する。 イツトリウム塩水溶液は、塩化イツトリウム、
硝酸イツトリウムあるいは硫酸イツトリウム等
の、水に可溶性であるイツトリウム鉱酸塩、好ま
しくは硝酸イツトリウムを水に溶解したものが用
いられる。これらの水溶液のイツトリウム濃度は
飽和濃度までの任意の濃度でよいが、通常0.01〜
0.5mol／程度がよい。 炭素微粒子は、存在させる炭素微粒子とほぼ同
一粒径の酸化イツトリウムが得られるので、通常
は平均粒子径が0.01〜0.1μm、更には0.01〜
002μm程度のものがよい。また、使用量は水溶液
中のイツトリウム（酸化物換算）に対して0.1〜
２重量倍、特に0.5〜1.5重量倍がよい。 使用量は少なすぎると得られた酸化イツトリウ
ムに凝集が増加し、多すぎると水酸化イツトリウ
ムを焼成する際に焼去する炭素微粒子の量が増加
して焼成に長時間を要する。 使用する炭素微粒子は、特に限定されないが、
具体的にはカーボンブラツク、微粒化した活性炭
などが挙げられ、特にカーボンブラツクが好まし
い。 カーボンブラツクは、一般に疎水的であるが、
表面にカルボキシル基等の親水性官能基を有する
親水性の向上したものの方が水への分散性が良
い。 本発明の大きな特徴は、水酸化イツトリウムの
沈殿時に炭素微粒子を存在させることにある。 炭素微粒子のイツトリウム塩水溶液への添加
は、通常該水溶液の攪拌下に行なうが、得られる
酸化イツトリウムの凝集を減少させるためには炭
素微粒子がよく分散することが好ましいので、攪
拌と共に超音波等を付加することも有効である。
また、炭素微粒子が疎水的なものである場合は、
あらかじめ炭素微粒子をメタノール、エタノー
ル、アセトン等の水溶性有機溶媒中に分散させた
後、イツトリウム塩水溶液へ添加することも可能
である。 炭素微粒子を分散させたイツトリウム塩水溶液
にアンモニアを添加することによつて、水酸化イ
ツトリウムを沈殿させる。通常は、水溶液を攪拌
しながら、アンモニア水を添加、又はアンモニア
ガスを吹込み、PHを６以上、好ましくはPH８〜10
とすることによつて行なう。水酸化イツトリウム
の沈殿は、アンモニア以外のアルカリ添加によつ
ても得られるが、水酸化ナトリウム、水酸化カル
シウム等の金属イオンを有するアルカリの使用
は、酸化イツトリウム中に金属不純物を含有させ
るので、本発明ではアンモニアを使用する。 なお、水酸化イツトリウム沈殿時に炭素微粒子
が存在する限りは、イツトリウム塩水溶液と炭素
微粒子の混合順序は上記方法に限定されず、例え
ば、炭素微粒子を分散させた水に、アンモニアを
混合し、これをイツトリウム塩水溶液に添加する
ことも可能である。 沈殿した水酸化イツトリウムは炭素微粒子と共
に、過、遠心分離等により、液から水酸化イ
ツトリウムケーキとして分離し、通常の方法によ
り乾燥、焼成して目的とする酸化イツトリウム粉
体を得る。 〔作用〕 本発明では、炭素微粒子とアルカリとして、ア
ンモニアを使用するので、いずれも焼成によつて
除去され、得られた酸化イツトリウムに不純物を
増加させることはない。 また、炭素微粒子の作用は必ずしも明確ではな
いが、本発明方法においては炭素微粒子が水酸化
イツトリウム沈殿の微粒子を隔離した状態で、焼
成できるものと考えられる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明方法によれば粉粋
等の機械的手段を用いず、簡単な操作で、微細
（例えば一次粒子径が0.01〜0.05μm）で凝集なく、
かつ均一な酸化イツトリウム粉体が得られるの
で、工業的価値は極めて大きい。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 0.5mol／の硝酸イツトリウム溶液２を攪
拌しながら、平均粒子径0.022μmで親水性基を有
するカーボンブラツク（三菱カーボンブラツク
MA100R、三菱化成工業(株)製）125ｇを徐々に添
加し、添加後30分間分散させた。次いで2Nのア
ンモニア水1.7をゆつくり添加してPH８として、
水酸化イツトリウムを沈殿させ、更に４時間攪拌
を続けた。 カーボンブラツクと水酸化イツトリウムから成
る沈殿を別し、得られたケーキを110℃で乾燥
し、空気存在下800℃で２時間焼成し、酸化イツ
トリウム微粉体112ｇを得た。 得られた粉体の性状及び粉体を圧力成形して錠
剤とし、該錠剤の細孔分布の測定結果を第１表に
示す。なお、一次粒子径は電子顕微鏡によつて測
定したものである。 また、相対半価巾は、細孔分布のシヤープさを
示す値であつて、メデイアン細孔直径よりも小さ
い細孔側の細孔分布を均等に２分する細孔直径の
値と、メデイアン細孔直径よりも大きい細孔側の
細孔分布を均等に２分する細孔直径の値との差
を、メデイアン細孔直径で除した値である。凝集
又は大きい粒子が存在するとその粒子間は他の粒
子間より広くなり、細孔分布はブロードになるの
で、この相対半価巾が大きいほど凝集量は多い。
また、成型に伴つて凝集が破壊されると、大きな
細孔が減少して一次粒子の細密充填に近づいて分
布がシヤープになるので、成型圧力の増加に従つ
て細孔分布がブロードからシヤープに変化する
時、即ち、相対半価巾の価が減少する成型圧力に
よつて、凝集の強さがわかる。 比較例 １ 0.5mol／の硝酸イツトリウム溶液5.6を攪
拌しながら、2Nのアンモニア水4.9を徐々に添
加してPH８とし、このPHを保持しながらイツトリ
ウムイオンの1.7倍モルの蓚酸を加えた。生成し
た蓚酸イツトリウム沈殿を炉別し、750℃で焼成
して酸化イツトリウム粉体315ｇを得た。 得られた粉体の測定結果を第１表に示す。

【表】 上記表から、実施例１の方が、一次粒子径は遥
かに少さく、また成型圧1.0トン／cm²の際に相対
半価巾が減少し、即ち、細孔分布がシヤープにな
つているので、強い凝集塊がなく壊砕性に優れた
超微粒子から成る粉体であることがわかる。 実施例 ２ 0.5mol／の硝酸イツトリウム溶液135mlを攪
拌と共に超音波洗浄器を使用しながら、実施例１
と同種のカーボンブラツク4.3ｇを徐々に添加し、
30分間分散させた。次いで1.8Nのアンモニア水
115mlをゆつくり添加してPH８とした後、１時間
攪拌と超音波をかけて混合した。 生成した沈殿を別し、これを空気存在下700
℃で２時間焼成した。 得られた酸化イツトリウム粉体の一次粒子径は
0.04μmで、凝集の少ない極めて微細な粉体であ
つた。 実施例 ３ カーボンブラツクとして、平均粒子径0.018μm
で疎水性のもの（三菱カーボンブラツクMA600、
三菱化成工業(株)製）4.4ｇをエタノール50mlに分
散させたものを用いた以外は実施例２と同様の方
法で酸化イツトリウム粉体を得た。 得られた粉体の一次粒子径は0.05μmであつた。 比較例 ２ 0.5mol／の硝酸イツトリウム溶液に2Nのア
ンモニア水をゆつくり添加し、PH10以上とし、１
時間攪拌を行なつた、過と水洗をPH８になるま
で行なつた。 過ケーキを乾燥した後、乳鉢で粉砕を行な
い、750℃で１時間焼成し、酸化イツトリウムを
得た。 上記乳鉢での粉砕は非常に困難で、かなりの力
が必要であつた。また、得られた酸化イツトリウ
ムの一次粒子径は0.02μmであつたが、各粒子は
非晶質で互いに融着しており、再び乳鉢で粉砕す
るのは非常に困難であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イツトリウム塩水溶液にアルカリを添加して
   水酸化イツトリウムを沈殿させ、得られた沈殿を
   焼成することにより酸化イツトリウム粉体を製造
   する方法において、アルカリとしてアンモニアを
   使用し、水酸化イツトリウムを炭素微粒子の存在
   下に沈殿させることを特徴とする酸化イツトリウ
   ム粉体の製造方法。 ２ 上記炭素微粒子が、0.01〜0.1μmの平均粒子
   径を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の酸化イツトリウム粉体の製造方法。 ３ 上記炭素微粒子を、イツトリウム塩水溶液中
   のイツトリウム（酸化物換算）に対して0.1〜２
   重量倍存在させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の酸化イツトリウム粉体
   の製造方法。 ４ 上記炭素微粒子が、カーボンブラツクである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   又は第３項記載の酸化イツトリウム粉体の製造方
   法。