JPS60226498A - 単結晶育成用原料製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はアルミニウムイソプロポキシドからゾル−ゲル
法により合成したアルミナを用い、フローティングゾー
ン法によシ単結晶を育成するための原料製造法である。

〔従来技術〕

従来、フローティングゾーン法（以下ＦＺ法）は、新し
い組成の結晶を手軽に短時間で合成できるということか
ら、新合成結晶の研究の点で大きく普及してきた。また
これら結晶の新しい育成法に関する特許も数多くだされ
ている。しかし結晶の品餉面に関するものはほとんどな
く、該方法で育成した結晶には多数の欠陥が入り易く、
特にその中で肉眼でも観察される気泡は大きな間趙であ
り、宝石用として用いる結晶においては、これは本来の
光の反射、ン（折を防り、宝石として！要な透明度、テ
リを減少させ宝石としての価値を減少させる大きな原因
となっている。

〔目的〕

本発明は以上の間龜点ｔ−解決するもので、その目的と
するとζろ祉、アルミナを原料とするＡ右晶において、
このアルミナをゾル−ゲル法によってアルミニウムイソ
プロポキシドを加水分触したものを使用し、ＦＺ法によ
って育成するん高中に気泡のないものを合成するための
原料を製造する方法を提供することにある。

〔概要〕

本発明は融液から単結晶を育成する方法において、上記
、融液の原料粉末にアルミナ（ＡＡｉＯａ　）を用いる
場合、峨アルミナをアルミニウムイソプロポキシドを加
水分解し、これを１０００℃〜１２００℃の高温で処理
したものをＦＺ法による原料として使用することを特徴
とする。

本発明におけるゾル−ゲル法による、アルミニウムイン
プロポキシドの加水分解において、加水分解を行なわせ
るｔｌ液はＰＨＩ〜ＰＨ８の塩酸水溶液が好ましい。ま
た加水分解を行なう温度は１０℃〜加℃の細、囲が最適
であり、１０℃以下では加水分解が十分性なわれず、該
粉末を使用すると焼結において収縮率が大きく、気泡が
中に閉じこめられてしまい好ましくない。また２０℃以
上では加水分解がはやく進み、粒径が大きくなり、焼結
性を低下させるため上述の＆Ｉノ四が望ましい。

本発明における加水分解時１ム１は１０時間〜２０時間
の範囲が１４ｊＬ通であり、１０時間以下では加水分解
が未完全であや、２０時間以上では加水分解時１ムに終
っており、これ以上有なっても変らない為上述の範囲が
望ましい。

本発明における加水分解後の生成物であるべ一マイ）　
（＆＃ＯＬ＋）１　）を高温処理してアルミナに変える
温度は１０００℃〜１２００℃の範囲が最適で　□あ、
ｐ１０００℃以下ではα−アルミナではなくθ−アルミ
ナに変わ一す、１２００℃以上ではα−アルミナに変わ
るが２次粒子が形成され、粒径が大きくなり、焼結性が
低下するため上述の範囲が望ましい。

本発明におけるアルミナ原料はｙｚ法による単結晶育成
に用いるものである。コランタム結晶の場合アルミナを
主原料とし、着色剤として、ルビーは酸化第ニクロムま
たは塩化第ニクロム、パバラチアは酸化第ニクロムと酸
化ニッケル、ブルーサファイヤは酸化第二鉄と酸化チタ
ンを加え、アルミナ乳鉢の中でよく混合し、該混合粉末
をラバーチューブに詰め、ラバープレスによって丸棒状
に加圧成型する。さらに該成型体を電気炉で焼結し、Ｆ
Ｚ法による単軸高含成用の原料とするが、上述のアルミ
ニウムイソプロポキシドから合成したアルミナ原料を用
いることによって、これら着色剤の硬類及びｔｌに影舎
なく、気泡のない結晶を合成することができる。

本発明におけるアルミナ原料を用いて、長さ７０１ｕｌ
　、直＠＝　８　ｗｘの丸棒状に成型した原料棒をＦＺ
装置（赤外線加熱単結晶製造装置〕の上部シャフトに吊
るし、下部シャフトに種子結晶全設置ｔ’ｉ：　ｔ、て
、石英ガラス管によって外気と隔離してこの中に空気を
流す。そして加熱を行ない、原料と種子の間に溶融体を
形成して、この両方を同時に一定の速度で下方に移動さ
せて種子昂晶上１ｃ結晶を育成させる。この時の下方へ
の移動速度つまり成長速度が４．０　ｍａ／　Ｈ以上で
は結晶の中に気泡が含まれてしまい、４．０　ｕｓ／　
Ｈ未満が望ましい。

〔実施例１〕 試薬特級（純度９９．９％以上）のアルミニウムインプ
ロポキシド（ＡＡ（ＯＣＨ（ＣＨｓｈ）ａ）８０　ｆを
アルミナ乳鉢に正確に杵知４する。これをアルミナ乳鉢
を用−て、できるたけ細かく粉砕し、ＰＨ２の塩酸水溶
液１６０匡を加え、よく攪拌してゾルにする。

さらにこのアルミナ乳鉢を恒温槽に入れ温度１５℃で１
６時間放置して完全に加水分触さぜる。

加水分解が完全に終了したら、このゾル状のベーマイト
（Ａ７ＵＯＨ）を白金るつ＃司に移し、電気炉で１１０
０℃で２時間仮焼を行ない、α−アルミナを合ａする。

該アルミナ１９．８Ｆ　、塩化第ニクロム（ｃ７ＣＺｓ
　）　０．４１７Ｆをアルミナ乳鉢に秤量し、蒸留水を
２０ＣＣ加えてよく混合する。蒸真水を乾煤後、該混合
物を内径１０間のゴムチューブに詰め、密封して、ラバ
ープレスにて１　ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で約１５分間成
形した。さらに該成形原料棒を白金線でアルミナ管の中
に吊るし、ヒーターからの汚染を防止して、箱型電気炉
を用いて、１６５０℃−２０時間焼結を行なった。該焼
結原料棒を用いてＦＺ装置により、ルビー単結晶を育成
した。育成条件を以下に示す。

成長速度：２゜０肩− 上部シャフト回転数：　４５　ｒｐｍ 下部シャフト回転数：　１５　ｒｐｍ 種子：コランダム単結晶 雰囲気：空気　流＃４０　Ａ　／　ｍｉｎ上記方法で育
成した結晶は、長さ４０羽、径８．０藺の丸棒状で、全
体に均一に着色しており、さらにか倍の顕微鏡にお−て
も気泡が観察されない良質のルビー単結晶であった。

〔実施例２〕 〔実施例１〕と同様忙合成したアルミナ１９．８Ｆと酸
化第ニクロム（Ｃｒ！Ｏｓ）　０．２９をアルミナ乳鉢
に正確に秤量し、ダイフロンを加えてよく混合する。以
下〔実施例１〕に従い焼Ｍｉ原料棒を作り、成長速度１
．０　ｇ／）１以外の育成条件は〔実施例１〕に従いル
ビー単結晶の育成を行なった。

上記方法で育成した結晶は、長さ４０羽、径８＋＋＋ｓ
の丸棒状で、全体に均一に着色しておル、さらに加倍の
顕微鏡においても気泡が観察されない良質のルビー単結
晶であった。

〔実施例３〕 〔実施例１〕と同様に合成したアルミナ１９．８？ロン
を加えてよく混合する。以下〔実施例１〕に従い焼結原
料棒を作り、育成条件は〔実施例１〕に従い、ブルーサ
ファイヤ単結晶の育成を行なりた。上記方法で育成した
結晶は、長さ４０朋、径８　。

ＩＩｊの丸棒状で、全体に均一１ｃ７ｉ４色しておｐ、
さらに加倍の顕微鏡においても気泡が観察されない良質
のブルーサファイヤ単結晶であった。

〔効果〕

以上述べたように本発明によれば、融液からの単結晶育
成において、結晶の合成に必要なアルミナをゾル−ゲル
法によりアルミニウムイソプロポキシドを加水分解し、
生成したベーマイト（ＡＪ％００Ｈ）を高温処理して合
成したアルミナを使用することによって、原料の焼結条
件、結晶の育成条件にこまかい配慮を必要としないで、
簡単に成長速度、４−０　藺／　８未満でおるならは、
気泡のない結晶を合成することができる。この発明は、
人工宝石の生産性の面で多大の効果を有し、さらに電子
相料用の結晶合成技術に大きく貢献するものである。

以　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）融液から単結晶を育成する方法において、上記、
   融液の原料粉末にアルミナ（ＡｌｋｚＯｓ　）を用いる
   場合、該アルミナをゾル−ゲル法によってアルミニウム
   イソプロポキシドをベーマイト（ＡＡ○ＯＨ）にし、こ
   れを尚温で処理したものを使用することを特徴とする単
   結晶育成用原料製造法。 （２）前ｊｊＵ　％　ゾル−ゲル法による加水分解温度
   が、１１）　ｕ〜加℃の岬、囲であシ、加水分解［＃ｆ
   １ハＪがＩＯ時間〜加時間の範囲とする特許請求の範囲
   第１項に記載の単結晶育成用原料製造法。 （８）前ｄし、ベーマイト（Ａ１００Ｈ）の尚温処理を
   空気中で１０００℃〜１２００℃の範囲とする特許請求
   の範囲！！！１項にｈじ載の単結晶育成用原料製造法。 （４）前ＩＩｔ原料製造法が赤外線集光式フローティン
   グゾーン法による単結晶合成用のものである特許請求の
   範囲第１項記載の単結晶育成用原料製造法。 （５）該結晶化を４．０−未商の成長速度で単結晶化さ
   せることを特徴とする特許請求の嵯囲第１項に記載の単
   結晶育成用原料製造法。