JPH11278832A - 酸化イットリウム粉末の製造方法 - Google Patents

酸化イットリウム粉末の製造方法

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JPH11278832A JP10087717A JP8771798A JPH11278832A JP H11278832 A JPH11278832 A JP H11278832A JP 10087717 A JP10087717 A JP 10087717A JP 8771798 A JP8771798 A JP 8771798A JP H11278832 A JPH11278832 A JP H11278832A
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博明 阪井
Shuichi Ichikawa
周一 市川
Akimasa Ichikawa
昭昌 市川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より均一な粉末度を有し、焼結したときに高
い直線透過率を有するする酸化イットリウム焼結体が得
られる酸化イットリウム粉末の製造方法の提供。 【解決手段】 酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性
の炭酸塩水溶液を滴下し、熟成完了前に、スラリ−状又
は乾燥炭酸イットリウムの種結晶を反応母液中に加えて
熟成して、晶質炭酸イットリウムの微細粒子を得、これ
を仮焼することにより目的とするより均一な粉末度を有
し、焼結したときに高い直線透過率を有する酸化イット
リウム微細粉末を安定して製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、レ−ザホスト材
料、高温用各種装置の観察窓、放電灯用発光管等に使用
される酸化イットリウム焼結体用の原料、イットリウム
−アルミニウムガ−ネット、酸化物超伝導体などの複合
酸化物焼結体原料、ジルコニア焼結体の安定化材、窒化
アルミニウム、窒化珪素だどの焼結助剤、蛍光体原料、
触媒などとして有用な酸化イットリウム微粉末の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】 酸化イットリウムは、上記のように各
種セラミックス原料として多用されているが、セラミッ
クスの機能を十分に発揮させるためには、緻密な焼結体
であることや、更に多成分系において使用される場合に
は組成変動がなく、単相であること等が要求される。そ
のため、使用される酸化イットリウム粉末は、焼結性、
分散性、反応性等に優れていることが必要であり、一次
粒子径が小さく且つ凝集粒子のない粉末であることが必
要である。しかしながら、酸化イットリウムの前駆体と
して用いられている炭酸イットリウムは、均一な粒度分
布を有する微細粒子として得ることが困難で、その為に
上記のような性質を有する酸化イットリウムを得ること
が出来ないでいるのが現状である。勿論、より均一な微
細粒度を有する炭酸イットリウムを製造する方法が提案
されているが、必ずしもより均一な粒度分布を有する炭
酸イットリウム微細粒子を工業的な規模で製造するに至
っていないのが現状である。例えば、特開平9−315
816号公報には、酸性のイットリウム塩の水溶液に塩
基性の炭酸塩の水溶液を加えて特定のpH領域に中和し
て炭酸イットリウムを沈澱させた後、この沈澱した炭酸
イットリウムを含む反応液を特定の温度範囲内に10時
間以上保持しながら攪拌を続けて熟成させ、これを特定
の温度で仮焼して酸化イットリウム粉末を得る方法が提
案されている。しかし、ここに提案されている方法に準
じて、スケールアップして炭酸イットリウムを製造しよ
うとすると、攪拌の制御が難しく、反応槽内で均一な結
晶核生成を行わせるのが困難で、原料などを厳選して出
来るだけ均一の条件で炭酸イットリウムを製造しても、
この炭酸イットリウムが結晶として得られないと言う事
実に遭遇した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、焼結性、
分散性、反応性などに富み、一次粒子径が小さく且つ凝
集粒子が実質的に含まれていない酸化イットリウム粉末
を工業的な規模で安定して製造する方法を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明者等は、上記の
様な現状に鑑みて種々検討した結果、酸性のイットリウ
ム塩の水溶液に、塩基性の炭酸塩の水溶液を滴下して、
炭酸イットリウムを析出沈殿させるときに、種結晶を加
えることにより結晶核の生成を促進させて得られる炭酸
イットリウムを使用して酸化イットリウム粉末を調製す
ると、少なくとも60%以上の直線透過率を示す酸化イ
ットリウムの焼結体を生産させ得ることを見いだして、
本発明を完成させたものである。即ち、本発明によれ
ば、酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性の炭酸塩の
水溶液を滴下して、炭酸イットリウムを析出沈澱させ、
この析出沈澱させた炭酸イットリウムを攪拌下に熟成
し、得られた炭酸イットリウムを仮焼して、酸化イット
リウム粉末を製造する方法において、炭酸イットリウム
の種結晶を反応母液中に添加することを特徴とする方法
が提供される。更に、上記の方法において、該種結晶が
炭酸イットリウム結晶を溶液中に分散させて成るスラリ
−状のものである方法が、また、上記の方法において、
熟成を少なくとも5時間を行う方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】 本発明に係る酸化イットリウム
粉末焼結体の製造方法は、酸性のイットリウム塩の水溶
液に塩基性の炭酸塩の水溶液を滴下しながら加え、炭酸
イットリウムの針状結晶が析出するpH領域に調整し、
炭酸イットリウムの種結晶を反応母液に添加し、炭酸イ
ットリウム塩を析出沈殿させてこの析出沈殿した炭酸イ
ットリウムを含む反応溶液を攪拌しながら5時間以上熟
成させ、得られた熟成炭酸イットリウムを仮焼すること
により、酸化イットリウムの微粉末を得ることを特徴と
する方法である。本発明に係る酸化イットリウム粉末の
製造方法においては、原則として、反応条件や、使用す
る炭酸イットリウムの製造用の各種原料等については、
公知の方法に従えば良く、例えば、特開平9−3158
16号公報や特開平9−315865号公報に記載の方
法に従ってもよい。より微細で均一性の高い炭酸イット
リウムの結晶を得るためには、反応槽の温度管理に充分
留意することが好ましい。比較的小規模の反応槽を使用
するときには、恒温槽を、又、大規模の場合にはジャケ
ット付き反応容器を使用して行えばよい。反応溶液の温
度は、全工程を通して一定の温度にコントロ−ルするこ
とが好ましい。温度のコントロ−ルは室温以上好ましく
は、25℃〜50℃、より好ましくは25℃〜40℃の
温度の範囲内から選定された特定の温度を±0.5℃〜
±3.0℃の範囲内でコントロ−ルすることが好まし
い。また、反応液の温度が25℃未満だと得られた炭酸
イットリウムの熟成が充分でない場合が生じ、また、反
応液の温度が50℃を超えると得られた炭酸イットリウ
ムの一次粒子が大きく成長してしまい所望とする均一性
の高い粉末度を有する酸化イットリウム粉末が得られな
いと言う不都合が生じる。好ましい温度は、30℃であ
り、この温度を好ましくは±0.5℃〜±3.0℃の範
囲内でコントロ−ルするとより均一な粒度を有する炭酸
イットリウムの微細結晶が製造できる。
【0006】 本発明に係る酸化イットリウム粉末の製
造方法において、結晶質炭酸イットリウムの微細粒子を
晶出させる際の攪拌速度としては、核生成密度を増加さ
せ、結晶成長を抑制するに充分な攪拌力を与えるに充分
な速度であれば良く、通常は100rpm〜1500r
pmの範囲内であり、この範囲内の速度から、反応槽の
大きさ等を考慮して適宜選択すればよい。
【0007】 本発明に係る酸化イットリウム粉末の製
造方法において、結晶質の炭酸イットリウムを晶出させ
る際に添加する種結晶としては、炭酸イットリウムの微
細結晶を溶液に分散させて調製したスラリ―状のもので
も、生成した結晶質炭酸イットリウムを含むスラリー状
の反応液そのものでも、また、乾燥結晶でもよい。しか
し、スラリー状のものは、添加粒子の表面活性度が高い
ので、スラリ−状のもの方が乾燥結晶より好ましい。種
結晶は、前ロットで製造されたものを使用しても、小規
模反応容器を使用し、攪拌にマグネチックスタラ−を使
用して製造したものでも使用できる。種結晶の添加時期
は、通常は塩基性の炭酸塩の滴下終了直後である。滴下
終了前に加えても、差し支えはないが、あまり早く添加
すると、晶出した炭酸イットリウムの結晶が成長しすぎ
てあまり好ましくないことがあるので出来れば避けるの
がよい。使用する種結晶の量は、得られる炭酸塩の理論
値に対して少なくとも5ppm以上の量となればよく、
最大で100ppmで充分である。炭酸イットリウムの
熟成時間は、反応液の保持温度にもよるが、通常5時間
〜60時間、好ましくは、20時間以上である。熟成時
間が5時間未満では、塩基性の炭酸塩の水溶液の滴下工
程の初期に於いて析出してくる炭酸イットリウムは非晶
質であるので、この初期に生成される非晶質の炭酸イッ
トリウムが完全に結晶質の炭酸イットリウムに転換され
ずに残るために、微細粉末度を有する酸化イットリウム
粉末が得られなくなるという問題があり、その為に製造
ロット毎に直線透過率が変動してしまい、直線透過率が
60%以上の酸化イットリウムの焼結体を製造すること
が出来ないことが多いので好ましくない。また、熟成時
間が60時間を超えても、特に炭酸イットリウムの微細
粒子の粒度に好影響を与えることはないので、これを超
える熟成時間は不要である。
【0008】 生成した結晶質炭酸イットリウムの微細
粒子を濾取して、濾取した微細粒子を0.005重量%
〜0.5重量%硫酸アンモニウム水溶液で充分に洗浄す
る。硫酸アンモニウム水溶液を用いて、濾取した結晶質
炭酸イットリウムを充分に洗浄することにより、微細
で、より均一な粒度分布を有する結晶質炭酸イットリウ
ム粒子が得られる。結晶質炭酸イットリウムから酸化イ
ットリウム微粉末を製造するための仮焼条件は、特開平
9−315816号公報の記載に従えば良い。即ち、充
分に洗浄した結晶質炭酸イットリウム微細粒子を100
℃で乾燥し、乾燥した結晶質炭酸イットリウムを酸素雰
囲気中で700℃〜1300℃、好ましくは900℃〜
1200℃で仮焼する。通常、仮焼時間は、3時間〜5
時間で充分である。かくして本発明に係る酸化イットリ
ウム粉末の製造方法により得られる酸化イットリウムの
微細粉末は、これを所望の形に成形して、次いで得られ
た成形体を1500℃〜1800℃、好ましくは、16
00℃〜1700℃で1時間〜5時間焼成すれば、少な
くとも60%以上の高い直線透過率を有する焼結体が得
られる。焼成に際しては、1000℃〜1300℃で2
時間〜3時間予備焼成して、引き続き1600℃〜17
00℃で2時間〜3時間焼成すれば、より高い直線透過
率を有する酸化イットリウム焼結体が製造できる。
【0009】
【実施例】 以下実施例と比較例とを挙げて、本発明を
説明するが、勿論、本発明は、これらの例により何等制
限されるものではないことは言うまでもない。以下の例
において使用した光線の直線透過率の測定方法に付いて
記載する。光源から直径2mm、波長600nmの直線
光を放出し、光源から100mm離れた直径2mmの検
出器上に正確に照射する。この時の光の量をyとする。
両面を鏡面研磨して厚さ1mmの平板としたサンプル
を、光源と検出器との中心に直線光に対して研磨面が垂
直となるように挿入して光線を遮る。この時検出された
光の検出量をxとする。この結果を下記式に当てはめ
て、各サンプルの持つ直線透過率を算出する。 直線透過率(%)=(x÷y)x100
【0010】(実施例1)内径が170mm、高さが2
60mmの5l容量のガラス製反応容器に0.5mol
/lの硝酸イットリウム水溶液2500mlを計り入
れ、この反応容器を30℃±0.5℃に制御した恒温槽
に入れ、液温を上記の温度とした後、プロペラ式攪拌機
で攪拌しながら、2.5mol/lの炭酸水素アンモニ
ウム水溶液を滴下し、反応液のpHを4.5に調整し
た。この時点で別にマグネチックスタラ−で攪拌して調
製用意した上記の反応液中に含まれる理論量の炭酸イッ
トリウムと同一濃度の炭酸イットリウムを含む種結晶ス
ラリ−を2ml加えた後、更に、24時間上記の温度を
保持しながら析出した炭酸イットリウムの粒子が反応母
液中に充分に分散するようにプロペラ式攪拌機で攪拌し
ながら熟成を続けた。熟成終了後、析出した結晶質炭酸
イットリウムを濾取して、濾取した結晶質炭酸イットリ
ウムを0.05重量%硫酸アンモニウム水溶液で充分に
洗浄した。洗浄した炭酸イットリウムを100℃で乾燥
して、炭酸イットリウムの針状結晶を得た。この結晶質
炭酸イットリウムをx線回析したところ、図1のAに示
すような明瞭なピークが認められた。かくして得られた
晶質炭酸イットリウムを酸素雰囲気中で1100℃で4
時間仮焼し、酸化イットリウム粉末を得た。この酸化イ
ットリウム粉末を静水圧2t/cm2で成形し、10-5T
orr、1700℃で4時間真空焼成した。得られた焼
結体の直線透過率を測定したところ、72.5%であっ
た。
【0011】(実施例2)スラリ−状の種結晶に代えて
乾燥種結晶を0.5g使用した以外は実施例1と同様の
操作を繰り返して、酸化イットリウム粉末を製造した。
この酸化イットリウム粉末を成形し、同一の条件で焼結
したところ、直線透過率が61.9%の焼結体が得られ
た。 (比較例)種結晶を全く加えなかった以外は、上記の実
施例1と同一の条件で酸化イットリウムを得、この酸化
イットリウムを成形し、実施例1と同一の条件で焼結し
て酸化イットリウム焼結体を製造し、得られた焼結体の
直線透過率を測定したところ、30.3%であった。更
にこのもののX線回析スペクトラムにより吸収ピークの
存在の有無を確認したところ、図1のBに示すように明
確なピークは認められなかったので、非晶質の炭酸イッ
トリウムであると判断した。上記の結果から明らかなよ
うに、本発明に係る製造方法により製造した酸化イット
リウム粉末を用いて調製した焼結体の直線透過率は、何
れも高いのに対して、比較例の直線透過率は僅かに3
0.3%に過ぎず、工業的に実施可能な方法とは言えな
い。
【0012】
【発明の効果】 本発明に係る方法により製造された酸
化イットリウム粉末を用いて製造した酸化イットリウム
焼結体は、何れも直線透過率が高く、従って、粉末度の
高い酸化イットリウム粉末体を製造することができる産
業的に極めて優れた方法であると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1と比較例で得られた炭酸イットリウ
ムのX線回析スペクトラムをそれぞれ示す。
【符号の説明】
A…実施例1で得られた炭酸イットリウムのスペクトラ
ム、B…比較例で得られた炭酸イットリウムのスペクト
ラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪井 博明 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 市川 周一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 市川 昭昌 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性
    の炭酸塩の水溶液を滴下して、炭酸イットリウムを析出
    沈澱させ、この析出沈澱させた炭酸イットリウムを攪拌
    下に熟成し、得られた炭酸イットリウムを仮焼して、酸
    化イットリウム粉末を製造する方法において、 炭酸イットリウムの種結晶を反応母液中に添加すること
    を特徴とする上記方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、該種結
    晶が炭酸イットリウム結晶を溶液中に分散させて成るス
    ラリ−状のものである方法。
  3. 【請求項3】 該得られた炭酸イットリウムが結晶質で
    あることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れか1項に記載の方法
    において、少なくとも20時間熟成する方法。
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