JPS62171901A - セラミツク材料用の金属酸化物粉末及びその製造方法 - Google Patents

セラミツク材料用の金属酸化物粉末及びその製造方法

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JPS62171901A
JPS62171901A JP62009785A JP978587A JPS62171901A JP S62171901 A JPS62171901 A JP S62171901A JP 62009785 A JP62009785 A JP 62009785A JP 978587 A JP978587 A JP 978587A JP S62171901 A JPS62171901 A JP S62171901A
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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】 本発明はセラミック材料の製造に関する。
更に詳しくいえば、それはセラミック原料用として意図
された金属酸化物粉末の製造方法に関する。
金属酸化物粉末が金属アルコレ−tの加水分解により作
ることができることはよく知られている。
この目的のために、金属アルコレートのアルコールの希
薄溶液が一般的に準備され、そして水のアルコール溶液
がその中へ注入される。反応は一般に不活性窒素ガス雰
囲気下で室温でさせる。工程の最後に、沈澱した金属酸
化物粉末が採取される。
“Better Ceramics Through 
C1>emistry  −Haterials Re
5earch 5ociety SymposiaPr
iced i nQs”第32巻、1984年、エルザ
ビエル サイエンス書店(Elsevier Scie
ncePublishing Co、、Inc )ブル
ーフ・フィブレー(Bruce Fegley)外:“
5ynthesis。
characterization  and  pr
ocessing  of mom。
5ized ceramic powders″111
87〜197ページ;米国特許第4,543,341号
明細書参照。
一般的に、この知られている方法の成果として得られる
金属酸化物粉末は塊りを含み、その粒径分布にはばらつ
きがあり、粒は形状が不規則であり、そしてこれがセラ
ミック材料の製造において不利な点である。
本発明はこの不利な点を、塊は大幅に少なく又は不存在
でかつ粒径分布は比較的狭い均一な球状粒の形で金属酸
化物粉を製造するための改良された方法を提供すること
によって、克服することが目的である。
結論からいえば、本発明は分子中に6個を越える炭素原
子を持つ酸性の有機化合物の存在下で金属アルコレート
を加水分解することにより、セラミック材料用の金属酸
化物粉末を製造するための方法に関する。
本発明の範囲では、セラミック材料とは、非金属の無機
材料でありその利用にあたっては粉から始まり融解又は
焼結処理のような高温処理を必要とするものを意味する
と理解される。[ピー、ウィリアム、リー(P、I4i
11iam Lee )著“Ceramics”−19
61年−ラインホルト出版社(ReinholdPub
lishing Corp、) 1ページ;カーク、オ
スマー(にirk Othmer )  ’Encyc
lopedia of ChemicalT、echn
ology ”−第3版−第5巻−1979年:ジョン
ワイリー、アンド、サンズ(John Wiley &
5ons) 、 −234〜236ページ:“Cera
mics。
5cope ”参照コ。
本発明による方法において金属アルコレートとは金属が
酸素原子によって、芳香族基あるいは非置換の又は部分
的に置換の又は完全に置換の、飽和又は不飽和の直鎖又
は環状脂肪族基のような炭化水素基に結合されている如
何なる化合物をも意味する。
脂肪族基を含む金属アルコレートが特に推奨される。非
置換飽和脂肪族基を含むものが望ましい。
たとえば、メチル、エチル、Nプロピル、イソプロピル
、Nブチルおよびイソブチル基である。
加水分解の目的は水を用いてアルコレ−1〜を分解し、
含水金属酸化物とアルコールを生成することである。操
作はすべてのアルコレートを分解するに厳密に必要とさ
れるけに対し過剰又は不足の水でも同様によ〈実施され
得る。
本発明によれば、加水分解は酸性の有機化合物の存在に
おいて行われる。
酸性の有機化合物は性質において酸性である如何なる有
機化合物をも意味することを意図している。飽和又は不
飽和カルボン酸とその誘導体が特に推奨される。分子中
に6個を越える炭素原子を含む酸又は酸誘導体を選ぶの
が妥当である。特に有利であることがわかったカルボン
酸は分子中に少くとも8個の炭素原子を含む、オクタン
酸、ラウリン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、オ
レイン酸およびステアリン酸のようなものである。
使用される酸性有機化合物の最適量は選ばれた酸性化合
物および用いられる金属アルコレートの両方にJ:つき
まり、セラミック粉末の形態に関して必要な貿にもとず
ぎ、個々の場合毎に決められな〔うればならない。−・
般的に、酸性有機化合物の金属アルコレートの分子比を
少くども10−3とすることが適切である1、カルボン
酸の場合、望まL/いモル比は0.005aいし3の間
のものである。
0.0”15ないし0.35の間の分子化が大いに適し
ている。
本発明による方法を実施する際に、アルコレートに水を
添加後できるかぎり早くかつ金属酸化物の核形成が始ま
る前に、アルコレートの水および酸性有機化合物どの均
一な混合物を造ることが推奨される。この目的のために
、アルコレートと水は有機溶液の形において効果的に利
用される。適用可能の場合、水がないことがアルコレー
トの有機溶剤にとって好都合である。同一のあるいは異
なった有機溶剤が、一方はアルコレートに対しぞして他
方は水に対し利用されてJ:い。アルコレートおよび水
が異なった有機溶剤に溶解しでいる場合、混和性のある
11機溶剤を選ぶのが一般的に適切である。メタノール
、エタノール、Nプロパツール、イソプロパツール、N
ブタノールおよびイソブタノールのようなアルコールお
よびその誘導体が普通は非常に適している。アルコレー
トおよび水の有機溶液において固体の粒子の存在を避り
るのが更に適切である。溶液のU合は、たとえば英国特
許第2,168.334号明m書に記載された方法で行
うことができる。
アルコレ−1−と水のそれらのそれぞれの有機溶剤にお
ける最適の希釈比はいろいろな要因によるが、特に用い
られたアルコレート、選択された酸性有機化合物の量と
性質、作業温度、反応媒体の変動の程度および金属酸化
物粉末に関して必要とされる質による。即ち、それらは
個々の場合毎に日常的な実験室作業により決める必要が
ある。概して、アルコレートの有機溶液と水の有機溶液
はそれぞれ11当り2モル未満の金属アルコレートおよ
び11当り5モル未満の水を含有することが和奨される
。特に効果的なモル濃度は金属アルコレート溶液の場合
において0.05ないし1、有機水溶液の場合において
0.1ないし3の濃度である。
加水分解は室温において行うことができる。金属アルコ
レートの制御されずに、分解されるおそれを除くために
、本発明による方法の特定の実施態様に従がえば、水蒸
気のないガス雰囲気下において加水分解を実施すること
が可能である。脱水した、乾燥空気、窒素おJ:びアル
ゴンは本発明のこの実施形態において使用されてよい雰
囲気の例である。
原則として、温度と圧力は重要ではない。一般的に、多
くの場合作業は室温でそして通常の大気圧で行われる。
本発明による方法で酸性化合物は加水分解の前に水、又
は望ましくは金属アルコレートと一般的に混合されてよ
い。別法として、三つの成分が同 9一 時に混合されてもよい。
本発明による方法の結果として造られた金属酸化物は一
般的に非晶質含水状態であり、直径が5μを越えない。
通常0.05ないし2μの、微細な、一般的には球状の
粒子からなる粉末の形である。
必要なら、粉末は、それが含有している酸性有機化合物
、水および有機溶剤を除去するために、乾燥処理および
適切な温度で熱処理をされてもよい。熱処理は気孔を規
制するため又はぞれを完全に除去するために調整されて
よい。更に金属酸化物粉末の結晶を生成するためにも調
整されてよい。
本発明による方法は元素の周期律表の第II、IIIお
よび■族に属する金属の酸化物を、これらの金属のアル
コレートの加水分解により製造するのに効果的であるこ
とが分る。それはジルコニウムアルコレートを加水分解
することによるジルコニウム酸化物粉末を製造すること
に対して効果的な適用を見い出す。
結果的に、本発明は、本発明の方法により製造されそし
て直径が5μを越えず望ましくは0.05ないし2μの
間にある球状の粒子からなる金属酸化物粉末、特にジル
コニウム酸化物に関する。
以下の実施例を用いて本発明を説明する。これらの実施
例は図面に示してあり、図面はジルコニウム酸化物粉末
の写真の複写8枚である。倍率は20.000倍である
実施例は以下の本発明による操業手順に従ったジルコニ
ウム酸化物粉末の製造試験に関する。
ジルコニウムアルコレートの有機溶液および所定量のカ
ルボン酸を、乾燥窒素雰囲気下で25℃に維持された反
応室に導入し、そして結果として生じた混合物を約10
分間過度に撹拌した。この後、混合物を勢いよく撹拌し
ながら、所定量の水の有機溶液をいつきに全部混合物に
加えそして反応混合物を2時間熟成のために放置した。
熟成の最後に、反応混合物を遠心分離機にかけ、そして
ジルコニウム酸化物粉末を採取し、無水エタノールで洗
浄し、次いで室温の空気流によって乾燥した。
実施例では、粉末の平均直径は写真でなされた測定値か
ら計算した。平均直径は次の関係式により定義される[
ジー、バーダン(G、 Herdan ) −”Sma
ll Particle 5tatistics ”−
第2版−1960年−バーターワース(Butterw
orths)刊−10および11ページ) Σn・ 上式において旧はdlの直径を持つ粒子の数を表わす。
実施例1 この実施例は以下の特定の作業条件によって特徴づけら
′れる。
ジルコニウムアルコレートの有機溶液:ジルコニウムn
ブトキサイド(n−butoxide) 0.2Mエタ
ノール溶液100−: カルボン酸ニオレイン酸の1.6 10−3モル:水の
有機溶液:水の0.7Mエタノール溶液10ozg。
得られたジルコニウム酸化物粉末は第1図に示しである
。これは0.59μに等しい平均粒子直径を持つ。
実施例2から4 これらの実施例はカルボン酸の選択においてのみ実施例
1と異なる。その違いは、 オクタン酸(実施例2) ラウリン酸(実施例3) イソパルミチン酸(実施例4) であった。
各試験で得られたジルコニウム酸化物粉末の平均粒子直
径は次の表に示される。第2図から第4図まではこれら
の粉末の試料を示す。
 13 一 実施例5およびに れらの実施例はオレイン酸の使用量においてのみ実施例
1と異なる。その違いは、 実施例5:  0.96 10=モル 実施例6:  3.16 10’モル であった。
第5図および第6図はそれぞれ実施例5の試験および実
施例6の試験で得られた粉末の試料を示す。これらの粉
末は、実施例5で0.46μ、実施例6で1.20μに
等しい平均粒子直径により特徴づけられた。
実施例7 この実施例はアルコレートの選択において実施例1と異
なり、ジルコニウムnプロポキサイドであった。すべて
の他の条件は不変のままだった。
第7図は得られたジルコニウム酸化物粉末試料を示す。
これは0.70μに等しい平均粒子直径を持っていた。
実施例8 この実施例は次の作業のパラメータによって特徴づけら
れる。そのパラメータは、 ジルコニウムアルコレートの有機溶液:ジルコニウムn
プロボキザイドの0.2Mのnプロパツール溶液100
d: カルボン酸ニオレイン酸3.210−3モル;水の有機
溶液:水の0.7Mのnプロパツール溶液100〆。
である。
得られたジルコニウム酸化物は第8図に示す。
それは1.5μに等しい平均粒子直径を持っていた。
実施例9 この実施例は次の作業条件によって特徴づけられる。そ
れは ジルコニウムアルコレートの有機溶液:ジルコニウムブ
トキサイドの0.2Mのnブタノール溶液”loom: カルボン酸ニオレイン酸6.4 10’モル:水の有機
溶液:水の0.7Mのnブタノール溶液1ooi: である。
得られたジルコニウム酸化物は2.6μに等しい平均粒
子直径を持っていた。
実施例10 この実施例は以上に述べてきた実施例と、加水分解の前
にカルボン酸が有機水溶液と混合されたことにおいて異
なる。
作業条件は次の通り。
ジルコニウムアルコレートの有機溶液:ジルコニウムn
プロボキザイドの0.2M+7)nプロパツール溶液1
00td!。
カルボン酸ニオレイン酸3.810”3モル水の有機溶
液:水の0.7Mのnプロパツール溶液1ooIIIi
! である。
オレイン酸ははじめに有機水溶液と混合し、それから生
じた均一な混合物を勢いよく撹拌しながらジルコニウム
アルコレ−1−の有機溶液へいつぎに全部加えた。
2時間の熟成期間の最後に、反応混合物は遠心分離にか
け、ジルコニウム酸化物粉末を採取し、無水nプロパツ
ールで洗浄し、次いで窒素雰囲気下で室温で乾燥した。
得られたジルコニウム酸化物粉末は第9図に示す。それ
は0.73μに等しい平均粒子直径を持っていた。
【図面の簡単な説明】
各図面は本発明の方法により造られたジルコニウム酸化
物粉末の粒子構造を示す、倍率20,000倍の写真で
ある。 すなわち、第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、
第6図、第7図、第8図および第9図はそれぞれ実施例
1、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例
6、実施例7、実施例8および実施例10において得ら
れた粉末の粒子構造を示す。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属アルコレートの加水分解によつてセラミック
    材料用の金属酸化物を製造する方法において、加水分解
    を、分子中に6個を越える炭素原子を含有する酸性有機
    化合物の存在下で行うことを特徴とする、上記製造方法
  2. (2)酸性有機化合物が分子中に6個より多い炭素原子
    を含有するカルボン酸から選択されることを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。
  3. (3)酸性有機化合物を金属アルコレートのモル濃度量
    の0.005ないし3倍のモル濃度量で使用することを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項に
    記載の方法。
  4. (4)酸性有機化合物を、加水分解の前に金属アルコレ
    ート又は水に添加することを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項ないし第(3)項のいずれか1項に記載の方
    法。
  5. (5)金属アルコレートと水を有機溶液の形で使用する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(
    4)項のいずれか1項に記載の方法。
  6. (6)1l当り0.05ないし1モルのアルコレートを
    含有しているアルコール溶液と1l当り0.1ないし3
    モルの水を含有している水のアルコール溶液とを使用す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(5)項に記載の
    方法。
  7. (7)加水分解を行うために、金属アルコレート、水お
    よび酸性有機化合物を混合して、金属酸化物の核形成の
    開始前に均質な混合物を生成することを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項ないし第(6)項のいずれか1項
    に記載の方法。
  8. (8)金属アルコレートが元素の周期律表の第II、III
    およびIV族の金属のアルコレートから選ばれることを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(7)項の
    いずれか1項に記載の方法。
  9. (9)金属アルコレートがジルコニウムアルコレートを
    含有することを特徴とする特許請求の範囲第(8)項に
    記載の方法。
  10. (10)直径が0.05ないし2ミクロンである球状の
    粒子を含有する特許請求の範囲第(1)項ないし第(9
    )項のいずれか一項に記載の方法で製造された金属酸化
    物粉末。
  11. (11)金属酸化物がジルコニウム酸化物からなる特許
    請求の範囲第(10)項に記載の粉末。
JP62009785A 1986-01-20 1987-01-19 セラミツク材料用の金属酸化物粉末及びその製造方法 Pending JPS62171901A (ja)

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AU (1) AU586323B2 (ja)
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DE (1) DE3778187D1 (ja)
DK (1) DK26487A (ja)
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