JPH0581523B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0581523B2
JPH0581523B2 JP63270580A JP27058088A JPH0581523B2 JP H0581523 B2 JPH0581523 B2 JP H0581523B2 JP 63270580 A JP63270580 A JP 63270580A JP 27058088 A JP27058088 A JP 27058088A JP H0581523 B2 JPH0581523 B2 JP H0581523B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
alkoxide
cordierite
solution
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63270580A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02116613A (en
Inventor
Yoshiko Suwa
Mineo Mizuno
Hajime Saito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STK Ceramics Laboratory Corp
Original Assignee
STK Ceramics Laboratory Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STK Ceramics Laboratory Corp filed Critical STK Ceramics Laboratory Corp
Priority to JP63270580A priority Critical patent/JPH02116613A/en
Publication of JPH02116613A publication Critical patent/JPH02116613A/en
Publication of JPH0581523B2 publication Critical patent/JPH0581523B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明は、高純度コーデイエライト質粉末の製
造法に係り、特に亀裂の入らない、強度等の特性
に優れた純粋なコーデイエライト焼結体を再現性
良く与え得る、コーデイエライト質粉末を有利に
製造する方法に関するものである。 (背景技術) 従来から、コーデイエライト磁器は、コーデイ
エライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)を中心とし
た組成範囲にあり、熱膨張率が小さく、熱衝撃抵
抗が大きいことから、エンジニアリングセラミツ
クスとして、例えばハニカム材料や耐熱衝撃材料
等に用いられてきており、またその誘電率が石英
に次いで小さいところから、低誘電率多層基板材
料としても期待されている。 ところで、このようなコーデイエライトセラミ
ツクスは、通常、天然に産出する滑石と粘土の混
合物を原料とし、そしてこの原料に、コーデイエ
ライト組成に近づけるために、アルミナ
(Al2O3)を添加したり、また、焼結性を改善す
るために長石を添加したりして、焼成することに
より、製造されているが、不純物の混入を避け難
く、また添加される第三成分等によつて、得られ
る磁器の特性に望ましくない影響がもたらされて
いる。このため、合成された純粋なコーデイエラ
イト原料を用いて、コーデイエライト磁器を得る
ことも考えられているが、純粋なコーデイエライ
ト原料は焼結し難く、そのために組成をずらした
り、添加物を加えること等によつて緻密化させて
いるものの、それらの方策は、高機能材料として
の用途に対しての適切なものではなかつたのであ
る。 このため、本願出願人らは、先に、特願昭61−
115964号として、アルコキシド部分加水分解法に
て合成した高純度の原料(コーデイエライト質粉
末)を用いて高純度高強度コーデイエライト焼結
体を製造する手法を明らかにした。このようなア
ルコキシド部分加水分解法にて得られる高純度の
コーデイエライト質粉末は、活性が高いために、
従来のものに比べて遥かに低い温度で緻密化する
特徴を有しているのであり、例えば800℃付近で
仮焼し、1300℃付近で焼成することにより、充分
に緻密化したコーデイエライト磁器(焼結体)を
得ることが出来るのである。 しかしながら、本発明者らの異なる検討の結
果、このようなアルコキシド部分加水分解法によ
り得られる高純度のコーデイエライト原料は、極
めて活性が高く、低温で緻密化するものではある
が、それから得られる焼結体に亀裂が入り易く、
また結晶特性の再現性が悪いという問題を内在し
ていることが明らかとなつたのである。これは、
微粒粉末の表面に吸着されている有機物や水分が
800℃付近で急速に離脱し、それに伴い急速に粒
成長するからであると考えられ、例えば仮焼温
度:780℃では、緻密化するものの、得られる焼
結体に亀裂が入り、一方仮焼温度:830℃では緻
密化しないのである。 要するに、本発明者らは、先に提案したアルコ
キシド部分加水分解法による高純度コーデイエラ
イト原料の製造について鋭意検討の結果、以下の
ような知見を得たのである。 (a) すなわち、780℃で仮焼した粉末は、比表面
積が数百m2/gの超微粒子であり、粒表面にか
なりの量の有機物や水分が残つており、それ故
得られる焼結体の収縮率、重量減少は共に大き
く、また粒成長が抑制されて、よく緻密化する
が、焼結体に亀裂が入るようになる。 (b) また、830℃で仮焼した粉末では、吸着物の
急速な脱離により、粒成長と粒同士のネツキン
グが顕著であり、従つて得られる焼結体の収縮
率、重量減少は共に小さく、亀裂は入らない
が、緻密化しない。 (c) そして、800℃で仮焼した場合、比表面積の
値は、80m2/g〜250m2/gとバラツキが大き
く、従つて焼結体の収縮率、重量減少率、相対
密度の再現性が悪く、また比表面積の大きい場
合は、亀裂が入る場合がある。 (解決課題) かかる事情の下、本発明は、先に提案したアル
コキシド部分加水分解法にて得られる高純度のコ
ーデイエライト原料粉末を改質して、そのような
原料粉末を用いて製造される焼結体における亀裂
の発生を抑制し、またその焼結特性の再現性を向
上せしめることを、その解決課題とするものであ
る。 (解決手段) そして、本発明は、かかる課題解決のために、
(a)マグネシウムアルコキシドとアルミニウムアル
コキシドとをアルコール溶媒中で反応させて、ダ
ブルアルコキシド溶液を調製する工程と、(b)シリ
コンアルコキシドを10-2〜1モル/の濃度で含
むアルコール溶液中に、塩酸を10-1〜10-3モル/
の濃度で添加して、かかるシリコンアルコキシ
ドを部分的に加水分解した部分加水分解溶液を調
製する工程と、(c)上記工程で得られたダブルアル
コキシド溶液と部分加水分解溶液とを混合し、そ
の混合溶液に多量の水を加えて加水分解と重合反
応を行なわしめ、得られたコーデイエライト組成
のゲルを乾燥することにより、非晶質粉体を製造
する工程と、(d)かかる非晶質の乾燥コーデイエラ
イト組成粉体を、780℃〜810℃の温度で一次仮焼
する工程と、(e)更にかかる一次仮焼されたコーデ
イエライト組成粉体を、820℃〜840℃の温度で二
次仮焼して、比表面積が25〜95m2/gの粉末を得
る工程とを、含むことを特徴とする高純度コーデ
イエライト質粉末の製造法を、その要旨とするも
のである。 (作用) 要するに、アルコキシド加水分解法により合成
されるコーデイエライト微粉末は、高純度で活性
が高いが、かなりの量の有機物及び水分を吸着し
ており、このため仮焼温度が800℃より低いと、
微粒でよく緻密化するものの、吸着物の脱離が充
分でなく、そのために焼結過程で、かかる吸着物
が大量に離脱するようになるところから、亀裂を
生じ易いのである。一方、仮焼温度が800℃より
高いと、吸着物の脱離と同時に粒成長と粒同士の
ネツキングが惹起されて、焼結体は多孔質とな
り、緻密化しないのである。それ故に、緻密で亀
裂の入らない焼結体を得るには、微粒で、しかも
吸着物質の少ない仮焼粉末を製造する必要がある
のである。 また、仮焼温度が800℃の粉末は、比表面積の
バラツキが大きく、このために焼結体に亀裂を惹
起する場合がある。これは、合成された微粉末は
800℃付近で急速に吸着物を脱離するようになる
ために、加水分解条件の僅かな違いや仮焼温度の
僅かな温度の幅が吸着量や比表面積の値に影響し
て、バラツキが与えているものと思われ、このた
めに焼結特性の再現性の良い粉末を製造する必要
があるのである。 本発明は、これらの問題が、800℃付近で仮焼
した粉末を更に830℃付近で二次仮焼することに
よつて、悉く解決され得ることを見い出したこと
に基づいて完成されたものである。即ち、800℃
付近で仮焼して、予めかなりの吸着物をコーデイ
エライト原料粉末から離脱させておくことによつ
て、更に830℃付近に昇温しても、それら原料粉
末の粒同士のネツキングを抑制せしめ得るとの知
見を得て、完成されたものである。 (具体的構成) ところで、かかる本発明に従う高純度コーデイ
エライト質粉末の製造法によれば、ダブルアルコ
キシド溶液を調製する工程(a)と、シリコンアルコ
キシドを部分的に加水分解した部分加水分解溶液
を調製する工程(b)と、非晶質粉体を製造する工程
(c)とは、先の特願昭61−115964号におけるアルコ
キシド部分加水分解法と同様にして実施されるこ
ととなる。 すなわち、純粋で均質なコーデイエライト組成
の微粉体を製造するためには、マグネシウムとア
ルミニウムのアルコキシドのアルコール溶液と、
シリコンアルコキシドを部分的に加水分解したア
ルコール溶液とを混合した後、充分な水を加えて
加水分解と重合を行ない、そしてその得られたゲ
ルを乾燥させることにより、目的とする微粉体を
生成せしめるようにするのである。 そして、そのような均質なコーデイエライト組
成の微粉体を得るには、先ず、ケイ素のアルコキ
シドが10-2〜1モル/の濃度で存在するアルコ
ール溶液を調製する一方、加水分解促進剤として
塩酸が10-1〜10-3モル/の濃度で存在する条件
下において、好ましくは室温から溶媒の沸点まで
の温度範囲内において加熱せしめ、また不活性ガ
ス若しくは大気雰囲気中において反応を進行せし
めることにより、かかるケイ素のアルコキシドを
予め一部加水分解した後、別途に調製されたマグ
ネシウムとアルミニウムのアルコキシドのアルコ
ール溶液、換言すればマグネシウムアルコキシド
とアルミニウムアルコキシドとをアルコール溶媒
中で反応させて得られるダブルアルコキシド溶液
を加えて混合した後、その混合液に水を加えるこ
とにより、ゲル状沈澱物を生成せしめ、そしてこ
の沈澱物ゲルを乾燥して、目的とする微粉体を得
るようにしたのである。 なお、部分的加水分解に際して、溶液中のケイ
素のアルコキシド濃度と塩酸の濃度が上記の条件
を外れる場合にあつては、α−コーデイエライト
単相の仮焼物は得られず、焼結体の強度も低くな
る。また、三種類のアルコキシド溶液を同時に混
合したときは、ケイ素のアルコキシドと他のアル
コキシドの加水分解速度の差が粉体組成の不均質
の原因となるのであり、また本発明に従つてケイ
素のアルコキシドの部分的加水分解溶液を用いる
ときには、その濃度が濃い場合においては、加水
分解と共に重合反応が進んでゲル化し、その溶液
は不均質となるのであり、更に生成ゲルも不均質
となる一方、その濃度が薄過ぎると、収率が低下
するようになるのである。また、添加される塩酸
の濃度が高過ぎると、加水分解速度が大となり過
ぎ、重合反応が促進されて不均質となる問題が惹
起され、逆に低過ぎると、加水分解が充分でない
等の問題を惹起する。 また、本発明において、ダブルアルコキシド溶
液を調製するために用いられるマグネシウムやア
ルミニウムのアルコキシドや、予め部分的に加水
分解されるシリコン(ケイ素)のアルコキシドと
しては、公知の各種のアルコキシドが用いられる
こととなるが、一般に、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソプロパノール、ブタノー
ル等の脂肪族アルコール、特に低級脂肪族アルコ
ールのグループが導入されたアルコキシドが、好
適に用いられることとなる。また、これらアルコ
キシドを溶解するアルコールとしても、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール等の
脂肪族アルコール、特に低級脂肪族アルコール
が、好適に用いられるのである。 次いで、このようにして得られた粉体ゲル(乾
燥コーデイエライト組成粉体)には、前述のよう
に、吸着物質として水やアルコール等の有機物が
含有されるものであるところから、目的とするコ
ーデイエライト焼結体を得るには、その焼結前に
仮焼して、それらを取り除く必要があるが、本発
明者らの研究により、そのような水、有機物等の
粉体ゲルから該粉体ゲルを結晶化させることなく
取り除き、しかも焼結特性の再現性の良い、また
亀裂を惹起させ難いコーデイエライト原料粉末と
するためには、次のような二段の仮焼操作の採用
が有効であることが判つたのである。 すなわち、本発明にあつては、かかる粉体ゲル
に対して、先ず、780℃〜810℃の温度において一
次仮焼が実施される。なお、この一次仮焼は、通
常、少なくとも3時間以上かけて行なわれ、粉末
に吸着されている吸着物質が充分に除去せしめら
れる。次いで、この一次仮焼されたコーデイエラ
イト質非晶質粉末は、更に引き続き、或は一旦室
温まで冷却され、必要に応じて粉砕された後、再
び晶温されて、820℃〜840℃の温度で二次仮焼せ
しめられ、以て比表面積が25〜95m2/g、好まし
くは35〜85m2/gの粉体とされるのである。ま
た、この二次仮焼操作は、一般に、少なくとも1
時間以上かけて行なわれることとなる。 このような一次仮焼操作と二次仮焼操作を組み
合わせて、25〜95m2/gの比表面積の粉体とする
ことにより、焼結特性の再現性の良い、また亀裂
の入らないコーデイエライト焼結体を有利に得る
ことが出来るのである。 なお、かかる二段の仮焼操作において、それぞ
れの仮焼温度が上記で規定する範囲から外れる
と、微粒粉末の表面に吸着している有機物や水分
等の脱離を有利に行ない得ず、従つて二段の仮焼
操作を組み合わせた効果を充分に発揮し得ず、本
発明の目的を充分に達成することが困難となる。 そして、かくの如き二段の仮焼操作によつて得
られた、本発明に従う高純度コーデイエライト質
粉末には、これを公知の手法に従つて、目的とす
る焼結体形状に応じて所望の形状に成形した後、
その成形体を焼結せしめる操作が施されることと
なるが、本発明にあつては、このようにして得ら
れたコーデイエライト焼結体には、亀裂の発生が
なく、また再現性の良い焼結特性を得ることが出
来るのである。 (実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発
明を更に具体的に明らかにすることとするが、本
発明が、そのような実施例の記載によつて、何等
の制約をも受けるものでないことは、言うまでも
ないところである。 また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良等を加え得るもので
あることが、理解されるべきである。 実施例 1 反応原料であるシリコアルコキシド、マグネシ
ウムアルコキシド、及びアルミニウムアルコキシ
ドとして、それぞれ、ケイ酸エチル:Si
(OC2H54、マグネシウムエトキシド:Mg
(OC2H52及びアルミニウムイソプロポキシド:
Al〔OCH(CH323を用いた。これらアルコキシ
ドのうち、ケイ酸エチルの部分的な加水分解は、
かかるケイ酸エチルの5モルを3のエタノール
に溶かし、塩酸を0.5モルと水を5モル加え、24
時間還流することにより、行なつた。一方、マグ
ネシウムエトキシドの2モルとアルミニウムイソ
プロポキシドの4モルとを4のn−ブタノール
に溶かして、還流下において24時間反応させるこ
とにより、ダブルアルコキシド溶液を調製した。 次いで、かくして得られた2種の溶液、即ち部
分的に加水分解したケイ酸エチル溶液とダブルア
ルコキシド溶液とを、コーデイエライト理論組成
になるように混合せしめ、そしてその混合溶液に
対して、還流下において、当量の約10倍の水を加
えて加水分解を行なつた。そして、引き続き、還
流熟成を行なつた後、識別乾燥することにより、
非晶質の数十オングストロームの超微粒子である
コーデイエライト組成粉体を得た。 次いで、この得られたコーデイエライト組成粉
体を原料微粉末として、大気中、780℃の温度で
12時間、一次仮焼を行なつた後、室温にまで冷却
し、更にその後、昇温して、830℃の温度で大気
下3時間、二次仮焼を施した。なお、一次仮焼後
のBET非表面積は384m2/gであり、二次仮焼後
のBET比表面積は58.3m2/gに減少した。 また、かくして得られた非晶質の微粉末を粉砕
した後、バインダを加えることなく、100Kg/cm2
の圧力で金型成形し、更に3ton/cm2の圧力にて冷
間静水圧成形(CIP成形)を行なつた後、得られ
た成形体を1300℃の温度で2時間焼成することに
より、コーデイエライト焼結体を得た。なお、加
熱は5℃/分の昇温速度で800℃まで昇温し、1
時間保持の後、1.5℃/分の昇温速度で1300℃ま
で昇温し、その温度で、2時間保持した後、炉内
放冷した。得られた焼結体の密度をアルキメデス
法により測定したところ、相対密度は94.2%、収
縮率は17.1%、重量減少率は3.7%であつた。ま
た、得られた焼結体には、何等の亀裂の発生も認
められなかつた。 一方、比較のために、上記において合成された
コーデイエライト質原料微粉末を用いて、それに
780℃×12時間、または830℃×3時間の一段の仮
焼操作を施したところ、前者の方法にあつては、
384m2/gの非表面積を有する非晶質微粉末が得
られ、また後者の方法によつて、比表面積が27.2
m2/gの非晶質微粉末が得られた。また、この得
られた2種の微粉末を用いて、それぞれ、上記と
同様にして焼結体を作製したところ、780℃×12
時間の仮焼操作の施された微粉末からは、相対密
度が99.5%の焼結体が得られたが、その焼結体に
は亀裂が入つていることが認められた。更に、
830℃×3時間の仮焼操作の施された微粉末から
得られた焼結体は、その相対密度が78.6%であ
り、緻密化していないものであつた。 また、上記の本発明に従う二段の仮焼操作或は
比較例としての一段の仮焼操作を、それぞれ施し
た後、上記と同様にして焼結体を作製する操作を
複数回(n=10)繰り返し、それぞれの仮焼粉末
及び1300℃焼結体の特性を評価して、その結果
を、下記第1表に示した。
(Technical field) The present invention relates to a method for producing high-purity cordierite powder, and in particular, the present invention relates to a method for producing high-purity cordierite powder, and in particular, a cordierite powder that can produce a pure cordierite sintered body without cracks and having excellent properties such as strength with good reproducibility. The present invention relates to a method for advantageously producing yerite powder. (Background technology) Cordierite porcelain has traditionally had a composition centered around cordierite (2MgO・2Al 2 O 3・5SiO 2 ), and has a low coefficient of thermal expansion and high thermal shock resistance. It has been used as engineering ceramics, such as honeycomb materials and thermal shock-resistant materials, and because its dielectric constant is second only to quartz, it is also expected to be used as a low dielectric constant multilayer substrate material. By the way, such cordierite ceramics are usually made from a mixture of naturally occurring talc and clay, and alumina (Al 2 O 3 ) is added to this raw material in order to approximate the composition of cordierite. It is also manufactured by adding feldspar to improve sinterability and firing it, but it is difficult to avoid contamination with impurities, and due to the addition of third components etc. Undesirable effects have been brought about on the properties of the resulting porcelain. For this reason, it has been considered to obtain cordierite porcelain using synthesized pure cordierite raw materials, but pure cordierite raw materials are difficult to sinter, so it is necessary to change the composition or add Although they were made denser by adding materials, these measures were not appropriate for use as high-performance materials. For this reason, the applicants of this application first filed a patent application filed in 1983-
No. 115964, we revealed a method for manufacturing high-purity, high-strength cordierite sintered bodies using high-purity raw materials (cordierite powder) synthesized by an alkoxide partial hydrolysis method. Highly purified cordierite powder obtained by such alkoxide partial hydrolysis method has high activity, so
It has the characteristic of being densified at a much lower temperature than conventional porcelain. For example, cordierite porcelain can be sufficiently densified by calcining it at around 800℃ and firing it at around 1300℃. (sintered body) can be obtained. However, as a result of different studies by the present inventors, the high-purity cordierite raw material obtained by such alkoxide partial hydrolysis method has extremely high activity and densifies at low temperatures, but The sintered body is prone to cracks,
It has also become clear that there is an inherent problem in the reproducibility of crystal properties. this is,
Organic matter and moisture adsorbed on the surface of fine powder
This is thought to be because grains rapidly separate at around 800°C, and grains grow rapidly accordingly. For example, at a calcination temperature of 780°C, although it becomes dense, the resulting sintered body cracks, while the calcination temperature Temperature: It does not become densified at 830℃. In short, the present inventors have made the following findings as a result of intensive studies on the production of high-purity cordierite raw materials by the alkoxide partial hydrolysis method proposed previously. (a) In other words, the powder calcined at 780°C is an ultrafine particle with a specific surface area of several hundred m 2 /g, and a considerable amount of organic matter and moisture remains on the particle surface, so the resulting sintered Both the shrinkage rate and weight loss of the sintered body are large, grain growth is suppressed, and the sintered body is well densified, but cracks appear in the sintered body. (b) In addition, in the case of powder calcined at 830℃, grain growth and netting between grains are remarkable due to rapid desorption of adsorbate, and therefore the shrinkage rate and weight loss of the obtained sintered body are both low. Small, no cracks, but no densification. (c) When calcined at 800°C, the specific surface area value varies widely from 80 m 2 /g to 250 m 2 /g, and therefore the shrinkage rate, weight loss rate, and relative density of the sintered body cannot be reproduced. If it has poor properties and a large specific surface area, cracks may occur. (Problem to be solved) Under these circumstances, the present invention aims to improve the high purity cordierite raw material powder obtained by the alkoxide partial hydrolysis method proposed above, and to produce a product using such raw material powder. The objective is to suppress the occurrence of cracks in the sintered body and improve the reproducibility of its sintering properties. (Solution Means) In order to solve this problem, the present invention has the following features:
(a) A step of reacting magnesium alkoxide and aluminum alkoxide in an alcohol solvent to prepare a double alkoxide solution, and (b) adding hydrochloric acid to an alcohol solution containing silicon alkoxide at a concentration of 10 -2 to 1 mol/. 10 -1 to 10 -3 mol/
(c) mixing the double alkoxide solution obtained in the above step and the partial hydrolysis solution; (d) producing an amorphous powder by adding a large amount of water to a mixed solution to carry out hydrolysis and polymerization reactions and drying the resulting gel having a cordierite composition; (e) primary calcination of the dried cordierite composition powder of high quality at a temperature of 780°C to 810°C; The gist thereof is a method for producing high-purity cordierite powder, which is characterized by comprising a step of secondary calcination at a temperature to obtain a powder with a specific surface area of 25 to 95 m 2 /g. be. (Function) In short, cordierite fine powder synthesized by the alkoxide hydrolysis method has high purity and high activity, but it adsorbs a considerable amount of organic matter and water, and therefore the calcination temperature is higher than 800℃. If it's low,
Although the particles are fine and well densified, the detachment of adsorbed substances is not sufficient, and as a result, a large amount of adsorbed substances are detached during the sintering process, which tends to cause cracks. On the other hand, if the calcination temperature is higher than 800°C, grain growth and netting between grains will occur at the same time as the adsorbate is desorbed, making the sintered body porous and not densified. Therefore, in order to obtain a dense and crack-free sintered body, it is necessary to produce a calcined powder that is fine-grained and contains fewer adsorbed substances. Furthermore, powders whose calcining temperature is 800°C have large variations in specific surface area, which may cause cracks in the sintered body. This is because the synthesized fine powder is
Since adsorbates are rapidly desorbed at around 800℃, slight differences in hydrolysis conditions and slight temperature ranges in calcination temperature can affect the amount of adsorption and specific surface area, resulting in variations. Therefore, it is necessary to produce powder with good reproducibility of sintering properties. The present invention was completed based on the discovery that all of these problems could be solved by secondary calcination of powder calcined at around 800°C at around 830°C. be. i.e. 800℃
By calcining in the vicinity and separating a considerable amount of adsorbed matter from the cordierite raw material powder in advance, netting between the grains of the raw material powder can be suppressed even if the temperature is further increased to around 830℃. It was completed after gaining the knowledge that (Specific Configuration) By the way, according to the method for producing high-purity cordierite powder according to the present invention, the step (a) of preparing a double alkoxide solution, and the partial hydrolysis solution in which silicon alkoxide is partially hydrolyzed. Step (b) of preparing and manufacturing amorphous powder
(c) is carried out in the same manner as the alkoxide partial hydrolysis method disclosed in the previous Japanese Patent Application No. 115964/1983. That is, in order to produce fine powder with a pure and homogeneous cordierite composition, an alcoholic solution of magnesium and aluminum alkoxide,
After mixing a partially hydrolyzed silicon alkoxide with an alcohol solution, sufficient water is added to perform hydrolysis and polymerization, and the resulting gel is dried to produce the desired fine powder. That's how you do it. In order to obtain such a fine powder with a homogeneous cordierite composition, first, an alcoholic solution containing silicon alkoxide at a concentration of 10 -2 to 1 mol/h is prepared, while hydrochloric acid is added as a hydrolysis accelerator. is present at a concentration of 10 -1 to 10 -3 mol/, preferably by heating within a temperature range from room temperature to the boiling point of the solvent, and by allowing the reaction to proceed in an inert gas or atmospheric atmosphere. , an alcohol solution of magnesium and aluminum alkoxides prepared separately after partially hydrolyzing the silicon alkoxide, in other words, a double alkoxide solution obtained by reacting magnesium alkoxide and aluminum alkoxide in an alcohol solvent. After adding and mixing, water was added to the mixed solution to form a gel-like precipitate, and this precipitate gel was dried to obtain the desired fine powder. In addition, during partial hydrolysis, if the concentration of silicon alkoxide and the concentration of hydrochloric acid in the solution are outside the above conditions, a single-phase calcined product of α-cordierite will not be obtained, and a sintered body will not be obtained. The strength also decreases. Furthermore, when three types of alkoxide solutions are mixed at the same time, the difference in the hydrolysis rate between silicon alkoxide and other alkoxides causes non-uniformity of the powder composition. When a partially hydrolyzed solution of If the concentration is too low, the yield will decrease. In addition, if the concentration of hydrochloric acid added is too high, the hydrolysis rate becomes too high and the polymerization reaction is accelerated, causing problems such as non-uniformity.On the other hand, if the concentration of added hydrochloric acid is too low, problems such as insufficient hydrolysis occur. cause Furthermore, in the present invention, various known alkoxides may be used as magnesium or aluminum alkoxides used to prepare the double alkoxide solution, and silicon alkoxides that are partially hydrolyzed in advance. However, in general, aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, etc., particularly alkoxides into which lower aliphatic alcohol groups are introduced, are preferably used. Further, as the alcohol for dissolving these alkoxides, aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and especially lower aliphatic alcohols are preferably used. Next, since the powder gel thus obtained (dried cordierite composition powder) contains organic substances such as water and alcohol as adsorbents, as described above, it is suitable for the purpose. In order to obtain a cordierite sintered body, it is necessary to calcinate and remove them before sintering, but the inventors' research has shown that water, organic matter, etc. In order to remove the powder gel without crystallizing it and obtain cordierite raw material powder with good reproducibility of sintering characteristics and less likely to cause cracks, the following two-stage calcination operation is performed. Recruitment proved to be effective. That is, in the present invention, the powder gel is first subjected to primary calcination at a temperature of 780°C to 810°C. Note that this primary calcination is usually carried out for at least 3 hours or more to ensure that the adsorbed substances adsorbed to the powder are sufficiently removed. Next, this primarily calcined cordierite amorphous powder is further successively or once cooled to room temperature, crushed if necessary, and then crystallized again to a temperature of 820°C to 840°C. It is subjected to secondary calcination at a high temperature to form a powder having a specific surface area of 25 to 95 m 2 /g, preferably 35 to 85 m 2 /g. Moreover, this secondary calcination operation is generally performed at least once.
This will take more than a long time. By combining such primary and secondary calcination operations to produce a powder with a specific surface area of 25 to 95 m 2 /g, a cordier with good reproducibility of sintering characteristics and no cracks can be produced. A light sintered body can be advantageously obtained. In addition, in such a two-stage calcination operation, if each calcination temperature deviates from the range specified above, it will not be possible to effectively remove organic matter, moisture, etc. adsorbed on the surface of the fine powder, and Therefore, the effect of combining the two-stage calcination operation cannot be fully exhibited, making it difficult to fully achieve the object of the present invention. The high-purity cordierite powder according to the present invention obtained by such a two-stage calcination operation is processed according to a known method according to the desired shape of the sintered body. After forming into the desired shape,
The formed body is then subjected to an operation of sintering, but in the present invention, the cordierite sintered body thus obtained is free from cracks and has excellent reproducibility. Good sintering characteristics can be obtained. (Examples) Below, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically. Needless to say, it is not subject to any restrictions. In addition to the following examples and the above-mentioned specific description, the present invention includes various changes, modifications, and changes based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements and the like may be made. Example 1 Ethyl silicate: Si was used as the reaction raw materials silico alkoxide, magnesium alkoxide, and aluminum alkoxide, respectively.
( OC2H5 ) 4 , magnesium ethoxide: Mg
(OC 2 H 5 ) 2 and aluminum isopropoxide:
Al[OCH(CH 3 ) 2 ] 3 was used. Among these alkoxides, partial hydrolysis of ethyl silicate is
5 moles of such ethyl silicate were dissolved in 3 ethanol, 0.5 moles of hydrochloric acid and 5 moles of water were added, and 24
This was done by refluxing for an hour. On the other hand, a double alkoxide solution was prepared by dissolving 2 moles of magnesium ethoxide and 4 moles of aluminum isopropoxide in 4 parts of n-butanol and reacting them under reflux for 24 hours. Next, the two solutions thus obtained, namely the partially hydrolyzed ethyl silicate solution and the double alkoxide solution, were mixed to give the theoretical composition of cordierite, and the mixed solution was heated under reflux. Below, approximately 10 times the equivalent amount of water was added to carry out hydrolysis. Then, after reflux aging and drying,
Cordierite composition powder, which is amorphous ultrafine particles of several tens of angstroms, was obtained. Next, the obtained cordierite composition powder was used as a raw material fine powder in the atmosphere at a temperature of 780°C.
After performing primary calcination for 12 hours, it was cooled to room temperature, and then the temperature was raised to perform secondary calcination at a temperature of 830° C. for 3 hours in the atmosphere. The BET non-surface area after primary calcination was 384 m 2 /g, and the BET specific surface area after secondary calcination decreased to 58.3 m 2 /g. Furthermore, after grinding the amorphous fine powder obtained in this way, 100 kg/cm 2 was obtained without adding a binder.
After molding with a pressure of 3 ton/cm 2 and cold isostatic pressing (CIP molding) with a pressure of 3 ton/cm 2 , the resulting molded body was fired at a temperature of 1300°C for 2 hours. A cordierite sintered body was obtained. In addition, heating was performed at a rate of 5°C/min to 800°C.
After holding for a period of time, the temperature was raised to 1300°C at a heating rate of 1.5°C/min, held at that temperature for 2 hours, and then allowed to cool in the furnace. When the density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, the relative density was 94.2%, the shrinkage rate was 17.1%, and the weight loss rate was 3.7%. Moreover, no cracks were observed in the obtained sintered body. On the other hand, for comparison, using the cordierite raw material fine powder synthesized above,
When a single calcination operation was performed at 780℃ for 12 hours or 830℃ for 3 hours, in the case of the former method,
An amorphous fine powder with a non-surface area of 384 m 2 /g was obtained, and by the latter method a specific surface area of 27.2
An amorphous fine powder of m 2 /g was obtained. Furthermore, using these two types of fine powders obtained, sintered bodies were produced in the same manner as above, and the result was 780°C x 12
A sintered body with a relative density of 99.5% was obtained from the fine powder subjected to the calcination operation for several hours, but cracks were observed in the sintered body. Furthermore,
The sintered body obtained from the fine powder subjected to the calcination operation at 830° C. for 3 hours had a relative density of 78.6% and was not densified. In addition, after performing the two-stage calcination operation according to the present invention or the one-stage calcination operation as a comparative example, the operation for producing a sintered body in the same manner as above was performed multiple times (n = 10 ) The characteristics of each calcined powder and 1300°C sintered body were repeatedly evaluated, and the results are shown in Table 1 below.

【表】 かかる第1表の結果からも明らかなように、単
に780℃で仮焼した粉末から得られる焼結体には
亀裂が入り、また830℃のみで仮焼した粉末から
得られる焼結体は緻密化しないのに対して、本発
明に従う、780℃で一次仮焼した後、830℃で二次
仮焼して得られた粉末からは、亀裂の発生が全く
認められない、緻密化した焼結体を作製すること
が出来たのである。 実施例 2 実施例1で合成されたコーデイエライト質原料
微粉末を用いて、それを、800℃で12時間の一次
仮焼した後、更に引き続き830℃に昇温して、そ
の温度で3時間二次仮焼を施した。一次仮焼後の
BET非表面積は174m2/gであり、また二次仮焼
後のBET比表面積は73.5m2/gとなつた。 次いで、かくして得られた非晶質微粉末を粉砕
した後、バインダを加えることなく、100Kg/cm2
で金型成形し、更に3ton/cm2の圧力にてCIP成形
した。そして、この得られた成形体を1300℃の温
度で2時間焼成した。なお、加熱操作は、5℃/
分の速度で800℃まで昇温し、その温度で1時間
保持した後、1.5℃/分の速度で1300℃まで昇温
し、そして2時間保持した後、炉内放冷した。そ
して、冷却後、アルキメデス法により密度を測定
したところ、相対密度は96.9%であり、またその
収縮率は17.2%、重量減少率は3.6%であつた。
なお、得られた焼結体に亀裂の発生は認められな
かつた。 これに対して、同様なコーデイエライト質原料
粉末に、800℃×12時間の仮焼操作を施した結果、
比表面積が174m2/gのものが得られ、またこの
仮焼粉末を用いて得られた焼結体の収縮率は20.4
%、重量減少率は2.9%、相対密度は95.4%であ
つた。また、焼結体にはマイクロクラツクが入つ
ていることが認められた。 また、上記の本発明に従う二段の仮焼操作や比
較例としての一段の仮焼操作を加えた後、焼結体
を得る実験を複数回(n=10)繰り返し、それぞ
れ得られた結果を、下記第2表に示す。
[Table] As is clear from the results in Table 1, cracks appear in the sintered body obtained from powder calcined only at 780°C, and cracks appear in the sintered body obtained from powder calcined only at 830°C. However, the powder obtained by primary calcination at 780°C and then secondary calcination at 830°C according to the present invention shows no cracking and no densification. We were able to produce a sintered body that was Example 2 Using the cordierite raw material fine powder synthesized in Example 1, it was first calcined at 800°C for 12 hours, and then heated to 830°C for 3 hours at that temperature. Secondary calcination was performed for a time. After primary calcination
The BET non-surface area was 174 m 2 /g, and the BET specific surface area after secondary calcination was 73.5 m 2 /g. Then, after pulverizing the amorphous fine powder thus obtained, the powder was pulverized to 100 kg/cm 2 without adding a binder.
It was molded using a mold and further CIP molded at a pressure of 3 ton/cm 2 . The obtained molded body was then fired at a temperature of 1300° C. for 2 hours. In addition, the heating operation is performed at 5℃/
The temperature was raised to 800°C at a rate of 1.5°C/minute, held at that temperature for 1 hour, then raised to 1300°C at a rate of 1.5°C/minute, held for 2 hours, and then allowed to cool in the furnace. After cooling, the density was measured by the Archimedes method, and the relative density was 96.9%, the shrinkage rate was 17.2%, and the weight loss rate was 3.6%.
Note that no cracks were observed in the obtained sintered body. On the other hand, when similar cordierite raw material powder was calcined at 800°C for 12 hours,
A specific surface area of 174 m 2 /g was obtained, and the shrinkage rate of the sintered body obtained using this calcined powder was 20.4.
%, weight reduction rate was 2.9%, and relative density was 95.4%. Furthermore, it was observed that the sintered body contained microcracks. In addition, after adding the two-stage calcination operation according to the present invention and the one-stage calcination operation as a comparative example, the experiment to obtain a sintered body was repeated multiple times (n = 10), and the obtained results were summarized. , shown in Table 2 below.

【表】 この第2表の結果から明らかなように、800℃
の仮焼粉末は、比表面積の再現性が悪く、そして
その比表面積の大きいものから得られた焼結体に
あつては、亀裂が入ることが認められる。このよ
うに、800℃の一次仮焼のみを行なつたものは、
特性値のバラツキが大きいが、更に本発明に従つ
て二次仮焼を行なうことによつて、その比表面積
のバラツキが少なくなり、特性値の再現性が向上
することが認められる。 (発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明手法に
よれば、従来の天然原料を用いたコーデイエライ
ト磁器よりも遥かに純粋なコーデイエライト磁器
を比較的低温で生成することが出来る、コーデイ
エライト組成の微粉体を有利に得ることが出来る
のであり、しかもその焼結特性の再現性を向上せ
しめ得ると共に、それから得られる焼結体におけ
る亀裂の発生も、効果的に改善することが出来る
のである。
[Table] As is clear from the results in Table 2, 800℃
The reproducibility of the specific surface area of the calcined powder is poor, and cracks are observed in the sintered body obtained from the calcined powder with a large specific surface area. In this way, those that only undergo primary calcination at 800℃ are
Although the variation in the characteristic values is large, it is recognized that by performing secondary calcination according to the present invention, the variation in the specific surface area is reduced and the reproducibility of the characteristic value is improved. (Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the method of the present invention, cordierite porcelain which is much purer than cordierite porcelain using conventional natural raw materials can be produced at a relatively low temperature. It is possible to advantageously obtain a fine powder having a cordierite composition, which can improve the reproducibility of its sintering properties, and also effectively reduce the occurrence of cracks in the sintered body obtained from it. It is possible to do so.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マグネシウムアルコキシドとアルミニウムア
ルコキシドとをアルコール溶媒中で反応させて、
ダブルアルコキシド溶液を調製する工程と、 シリコンアルコキシドを10-2〜1モル/の濃
度で含むアルコール溶液中に、塩酸を10-1〜10-3
モル/の濃度で添加して、かかるシリコンアル
コキシドを部分的に加水分解した部分加水分解溶
液を調製する工程と、 上記工程で得られたダブルアルコキシド溶液と
部分加水分解溶液とを混合し、その混合溶液に多
量の水を加えて加水分解と重合反応を行なわし
め、得られたコーデイエライト組成のゲルを乾燥
することにより、非晶質粉体を製造する工程と、 かかる非晶質の乾燥コーデイエライト組成粉体
を、780℃〜810℃の温度で一次仮焼する工程と、 更にかかる一次仮焼されたコーデイエライト組
成粉体を、820℃〜840℃の温度で二次仮焼して、
比表面積が25〜95m2/gの粉末を得る工程とを、 含むことを特徴とする高純度コーデイエライト質
粉末の製造法。
[Claims] 1. Reacting magnesium alkoxide and aluminum alkoxide in an alcohol solvent,
A step of preparing a double alkoxide solution, and adding hydrochloric acid at a concentration of 10 -1 to 10 -3 in an alcoholic solution containing silicon alkoxide at a concentration of 10 -2 to 1 mol/.
A step of preparing a partially hydrolyzed solution by partially hydrolyzing the silicon alkoxide by adding the silicon alkoxide at a concentration of mol/molar, and mixing the double alkoxide solution obtained in the above step with the partially hydrolyzed solution. A process for producing an amorphous powder by adding a large amount of water to a solution to perform hydrolysis and polymerization reactions, and drying the resulting gel having a cordierite composition; A step of primary calcination of the yellowite composition powder at a temperature of 780°C to 810°C, and a second calcination of the primarily calcined cordierite composition powder at a temperature of 820°C to 840°C. hand,
A method for producing high-purity cordierite powder, comprising the step of obtaining powder having a specific surface area of 25 to 95 m 2 /g.
JP63270580A 1988-10-26 1988-10-26 Production of cordierite powder having high purity Granted JPH02116613A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63270580A JPH02116613A (en) 1988-10-26 1988-10-26 Production of cordierite powder having high purity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63270580A JPH02116613A (en) 1988-10-26 1988-10-26 Production of cordierite powder having high purity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02116613A JPH02116613A (en) 1990-05-01
JPH0581523B2 true JPH0581523B2 (en) 1993-11-15

Family

ID=17488110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63270580A Granted JPH02116613A (en) 1988-10-26 1988-10-26 Production of cordierite powder having high purity

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02116613A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5565394A (en) * 1994-10-11 1996-10-15 Corning Incorporated Low expansion molecular sieves and method of making same
WO2008026375A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Ngk Insulators, Ltd. Process for producing honeycomb structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02116613A (en) 1990-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4745092A (en) Strengthened cordierite having minor amounts of calcia
WO2012118315A2 (en) Method for preparing polycrystalline aluminum oxynitride having enhanced transparency
CN107434410B (en) Preparation method of cordierite ceramic powder
CN108640676B (en) Preparation of pyrochlore structure Bi by solid-phase reaction method2Ti2O7Method for producing ceramic
JP3285620B2 (en) Method for producing translucent yttrium-aluminum-garnet sintered body
JP2939535B2 (en) Manufacturing method of transparent yttrium oxide sintered body
CN109650896B (en) Synthesis method of LiAlON transparent ceramic powder
CN111470864A (en) Silicon-based temperature-stable microwave dielectric ceramic material and preparation method thereof
JPH0581523B2 (en)
JPH0615421B2 (en) Method for manufacturing mullite sintered body
CN113264776B (en) Compact europium tantalum oxynitride ceramic and preparation method thereof
CN114644513B (en) A kind of preparation method of mullite infrared transparent ceramics
JPS6272556A (en) Manufacture of fine polycrystal mgal2o4 spinel
JP2558849B2 (en) Method for producing transparent aluminum oxynitride composite sintered body
JPS6360106A (en) Spinel powder and its production
JPS6357383B2 (en)
JP3245234B2 (en) Method for producing translucent yttrium-aluminum-garnet sintered body
JPS6045147B2 (en) Transparent polycrystalline alumina composition and method for producing the same
CN113603067B (en) Method for preparing aluminum nitride by directly nitriding aluminum alkoxide
JP2508541B2 (en) Method for producing translucent alumina raw material powder
JPS61168567A (en) Manufacture of silicon carbide sintered body
JPH06144925A (en) Light transmitting yttrium-aluminum-garnet sintered compact and production thereof and window material for clock
JPS62275056A (en) Manufacture of high purity high strength cordierite sinteredbody
JPH0818876B2 (en) Method for manufacturing silicon nitride sintered body
JPS62288166A (en) Method for manufacturing tungsten carbide-oxide composite sintered body