JPH0712930B2 - 単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配向凝集粒子および製造方法 - Google Patents

単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配向凝集粒子および製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 一方向に伸びた異方形状微粒子は外力または成形時の流
動によって配向し易いので，各種の配向セラミックスに
応用される。ジルコニアを原料とするセラミックス，部
分安定化ジルコニア，あるいは圧電または強誘電材料に
おいて組織を配向性とするためには異方形状のジルコニ
ア粒子は不可欠と考えられている。本発明者は既にこの
ような目的のジルコニア異方形状粒子に関し，特許の出
願をした。すなわち，ジルコニア系微結晶の配向性集合
粒子（特願昭59−037093号），結晶質薄片状ジルコニア
のゾル（特願昭60−042099号），および薄板状ジルコニ
ア系微結晶（特願昭60−147238号），である。これらは
それぞれいくらか異なる特徴を持つ異方形状微粒子であ
るが，本発明は特願昭59−037093号と特願昭60−042099
号の間隙部分を埋める内容を持つ発明として特徴づける
ことができる。
本発明ジルコニア微粒子は，単斜ジルコニア超微結晶１
次粒子がＣ軸方向に配向連結して伸長し，太さ50Å以下
の微細繊維状となり，これがさらに束状に集まって、束
の細い部分の太さが300〜2000Å、長さ2000〜10000Åの
凝集粒子となっていることを特徴とする。この様な特徴
のジルコニア微粒子は配向性微粒子の一般的特徴を備え
る他，微細な繊維束状であるため，混合が容易であると
ともに極めて反応性であって，配向セラミックス原料と
して特に優れたものである。
この単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配向凝集微粒子
は，可溶性ジルコニウム塩または化合物をZrとして0.1
〜2.0mol/l,▲SO2- 4▼を0.2〜2.0mol/l,ならびにMg2+ま
たは▲NH+ 4▼を水溶性塩として0.05〜1.5mol/l含有する
酸性水溶液を120〜300℃の温度で水熱処理することによ
って合成することができる。しかしこの組成範囲は必要
条件であるが十分条件ではない。Zrに対し硫酸量が相対
的に多くなると析出結晶の量が少くなるからである。硫
酸量はZrのモル数の３倍以内が望ましい。Mg2+は必ずし
も硫酸塩である必要はないが，硫酸塩がより良好な結果
を与える。▲SO2- 4▼とMg2+または▲NH+ 4▼の共存は不
可欠であるが▲SO2- 4▼に比らべてMg2+が相対的に多い
場合には単斜ジルコニアを与えるが束状にならない。Mg
2+または▲NH+ 4▼が少な過ぎる場合には含硫酸ジルコニ
アの層状化合物の混入が増大する。
加熱速度もまた結果に影響を与える，加熱速度が急速す
ぎる場合には含硫酸層状化合物が混在する結果を与え
る,2段階加熱，例えば120〜150℃で１昼夜程度保持後さ
らに温度を上げて水熱処理すれば殆んど繊維束状結晶の
みを得ることができる。
第１図は生成物の二三の形態を示す。これらは出発原料
の種類，各成分の濃度，濃度比，不純物など異種イオ
ン，温度，熱覆歴，加熱時間などの影響を微妙に受けて
変化するが，高純度原料を用い，制御された処理により
一定の生成物を得ることができる。
実施例１ 試薬塩化ジルコニル（ZrOCl2・8H2O）16gを水に溶解
し，過剰量の濃アンモニア水約10mlを加え，生成する水
酸化物の沈澱を別し,1回水洗し，NH4OHがまだ沈澱中
に残留した状態で36N硫酸をを10g加えて沈澱を完全に溶
解させた。この液の全量は約200mlであり，液中Zrの濃
度は約0.25mol/l,▲SO2- 4▼の濃度は約0.5mol/l,また▲
NH+ 4▼の濃度は約0.1mol/lであった。この溶液をテフロ
ン容器中に密閉し，オートクレーブ中で150℃まで加熱
し,2日間保持して熱処理を行ったところ白色の析出物を
得た。この析出物を分離乾燥したものの粉末Ｘ線回析に
よれば，これは単斜ジルコニア結晶であり，また透過電
子顕微鏡観察からこの結晶はすべて，太さ約50Åの超微
細粒子の繊維状連結物が束状に配向集合した，第１図の
（ａ）型の凝集粒子で，狭い部分の幅は約1000Å，長さ
は約8000Åであった。
実施例２ 試薬炭酸ジルコニルと硫酸を約1:2のモル比で混合して,
Zrとして約1mol/lの濃度の水溶液を調製した。化学分析
によればZr:▲SO2- 4▼の比は1:1.8であった。この水溶
液にアンモニア水を加え,Zrとして0.5mol/l,▲NH+ 4▼と
して0.1,0.2,0.4,0.6,および0.8mol/lの５種の濃度の水
溶液を作った。
これらの溶液をテフロン溶液中に密閉し，実施例１と同
様にしてオートクレーブ中,200℃に５日間熱処理したと
ころ，それぞれ白色の析出物を得た。伺れも単斜ジルコ
ニアの超微結晶の繊維束状配向凝集粒子であり，▲NH+ 4
▼が0.1,0.2,0.4mol/lの場合には第１図（ｂ）型で長さ
約5000Åのものが，また▲NH+ 4▼が0.6,0.8mol/lの場合
は（ａ）型でいくらか大きい粒子であった。
実施例３ Zr（OH）4，(NH4)2SO4およびH2SO4をそれぞれ0.25mol/
l,0.4mol/l,および0.3mol/lの場合となるように加えて
調製した水溶液を実施例２と同様にしてオートクレーブ
中200℃で２日間熱処理した場合の生成物は，第１図
（ｂ）型の微粒子で幅約600Å，長さ約2500Åであっ
た。
実施例４ Zr（OH）4，MgSO4およびH2SO4をそれぞれ0.5mol/l,0.4m
ol/lおよび1.5mol/lの割合となるように加えて調製した
水溶液を実施例３と同様にしてオートクレーブ中200℃
で３日間熱処理した場合の生成物は，第１図（ｂ）型の
微粒子で幅約800Å，長さ約5000Åであった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配
向凝集微粒子の２つの基本タイプの外形を示す説明図で
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】単斜ジルコニア超微結晶１次粒子がＣ軸方
    向に配向連結して伸張し、太さ50Å以下の微細繊維状と
    なり、これがさらに束状に集まって、束の細い部分の太
    さが300〜2000Å、長さ2000〜10000Åの凝集粒子になっ
    ていることを特徴とする単斜ジルコニア超微結晶の繊維
    束状配向凝集粒子。
  2. 【請求項２】可溶性ジルコニウム塩または化合物をZrと
    して0.1〜2.0mol/1、SO4 2-を0.2〜2.0mol/1、ならびにM
    g2+またはNH4 +水溶性塩として0.05〜1.5mol/1、含有す
    る酸性水溶液を120〜300℃の温度で水熱処理することを
    特徴とする単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配向凝集
    粒子の製造方法。
JP60278528A 1985-12-10 1985-12-10 単斜ジルコニア超微結晶の繊維束状配向凝集粒子および製造方法 Expired - Lifetime JPH0712930B2 (ja)

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