JPS6252131A - ジルコニア質セラミツクス球形粒子の製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粒径が１０μｍ以下で分散性、流動性にすぐれ
たジルコニア質セラミックス球形粒子の製造法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

セラミックスは耐熱性、耐薬品性、耐磨耗性にすぐれ、
さらに各種機能を有する素材として注目され、その用途
は急速に拡大されつつある。その中で球形を有するセラ
ミックス粒子は流動性、充填性が非常に良いこと、粒子
を充填した時の空隙の形状が均一で等方的であることな
ど、非球形粒子にはない特長をそなえており、特開昭５
７−９５８７７号、特開昭５７−１１１２７７号及び特
開昭５９−５９７３７号のように樹脂へのフイーラー、
触媒、触媒担体、充填槽、ポーラスセラミックスの原料
などに好適であるとされ、利用されつつある。

従来、セラミックス球形粒子を作るために主として行な
われている方法は、回転パン型造粒機を用いてセラミッ
クス粉末に粘着性のあるバインダーを添加して造粒、乾
燥、焼成する方法、セラミックス粉末とバインダー、水
などを混合しセラミックス粉末スラリーを作り、そのス
ラリーを噴霧乾燥し造粒する方法、セラミックス粉末を
プラズマ炎あるいは酸素−プロパン炎中にふき込み溶融
球状化させる方法、などが行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし回転パン型造粒、噴霧乾燥造粒では粒径１０μｍ
以下で球形度の良い粒子が得られないこと、また特開昭
５７−９５８７７号、特開昭５７−１１１２７７号及び
特開昭５９−５９７３９号で示す溶融球形化させる方法
は極端に融点、沸点の異なるセラミックス成分を球形化
させる場合、融点の高い成分の融点に近い温度で操作す
るため、融点、沸点の低い成分が飛散したりして成分の
不均一化を生じることなどがあり、それぞれ一長一短で
あった。

本発明は前記従来方法の問題点を解決し、微量成分でも
融点、沸点に関係なく均一に混合でき、粒径分布を１０
μｍ以下で±３μｍ以下のバラツキ範囲内に制御するこ
とができる全く新しいセラミックス球形化技術を提供す
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明はジルコニウムイオン１００〜２０モル％、他の
金属陽イオン１種又は２種以上の合計を８０モル％以下
の金属イオン組成にし、その合計モル数に対し、モル比
にして０．３７倍から４．４倍のｓｏ４”−イオンを添
加した水溶液を作り、この水溶液のｐＨを１以上に調整
することにより球形の金属酸化物、水酸化物沈殿を得、
それを乾燥するか、又は乾燥後焼成することを特徴とす
るジルコニア質セラミックス球形粒子の製造法である。

金属陽イオンを含む水溶液にアンモニア、水酸化ナトリ
ウムなどを加えてｐＨをある値以上にすると金属酸化物
、水酸化物が沈殿する。この方法を利用して複数の金属
酸化物、金属水酸化物を混合する方法を共沈法といい、
分子レベルで混合された金属酸化物、金属水酸化物を得
る方法として用いられているが、ただ単に金属塩を混合
した水溶液のＰＨを上げるだけで得られる粉末は非球形
の凝集粒子である。

本発明者は、この共沈法をもとに、さらに鋭意研究した
結果、ジルコニウムイオンを１００〜２０モル％、他の
金属陽イオン１種又は２種以上の合計を８０モル％以下
の金属イオン組成にし、その金属イオンの合計モル数に
対し、モル比にして０．３７倍から４．４倍のｓｏ４”
−イオンを添加した水溶液を作り、この水溶液のｐＨを
１以上に調整することにより球形の金属酸化物、水酸化
物沈殿が容易に得られることを見出し本発明を完成させ
たものである。

すなわちジルコニウムイオンが２０モル％以下ではでき
た沈殿は球状を示さない。他の金属イオンはこれを添加
することによりセラミックス球に機能を付与したり、物
性を向上させたりする目的のもので、たとえばジルコニ
ア質の１０００℃付近での単斜晶から正方晶への変態に
よる体積変化を制御する働きをするカルシウム、マグネ
シウム、イツトリウム、セリウム、アルミニウム、又ジ
ルコニア質の高温での導電性、圧電性機能を与えるチタ
ニウム、鉛、などが上げられるが、その化セラミックス
球の機能を向上させる金属イオンであれば前記イオンに
限るものではない。これら他の金属イオンの合計量は全
金属陽イオン９８０モル％以下でなければならず、これ
以上であれば相対的にジルコニウムイオンが少なくなり
球形粒子ができない。

ｓｏ４”−イオンは水溶液中にできた金属水酸化物、酸
化物コロイドの凝結剤として作用し、全金属イオンの合
計モル数に対してｏ、３７倍〜４．４倍の範囲で添加す
る。この範囲の量で添加されたｓ　ｏ４”−イオンは水
溶液中に生じたジルコニウム水酸化物、酸化物と作用し
凝集粒子を球形化させることが実験の結果わかった。ま
たＳＯ４２−イオンを添加することにより水溶液中に金
属水酸化物。

酸化物の沈殿ができるｐＨが著しく下がり。

８０４′−イオンが無い場合ＰＨ３以上にならないとジ
ルコニウム水酸化物、酸化物の沈殿は生じな。

いが、ｓｏ４”−イオンが存在する場合ｐＨ１以上にな
ればジルコニウム水酸化物、酸化物の沈殿が生じること
があることもわかった。

ｓｏ４”−イオンの量が全金属陽イオン合計モル数の０
．３７倍以下でも、４．４倍以上でも沈殿が球形化しな
い。

ジルコニウムイオンはこの金属のオキシ塩化物、オキシ
硝酸塩、オキシ硫酸塩の水溶性の塩、又他の金属陽イオ
ンはこれら金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩など
水溶性の塩を金属陽イオンの目的モル％になるように水
を溶解すればよい。

５０４２−イオンは硫酸水溶液として添加する方法のほ
かに硫酸アンムニウム水溶液、硫酸アルミニウム水溶液
などのように硫酸塩として添加してもよい。金属イオン
源として硫酸塩を用いる場合はｓｏ４”−イオンが全金
属イオン合計モル数の０．３７倍〜４．４倍までの範囲
より過剰になる場合は、塩化物、硝酸塩などを併用し、
ｓｏ４”−イオン量が所定範囲に入るように調節する。

得られた沈殿はア過、遠心分離により固液分離し通常の
乾燥法により乾燥しセラミックス球形粒子とする。

こうして得られた粒子は必要により焼成して使用しても
よい。焼成することにより粒子の表面積の大きさ、表面
活性度、結晶化程度などを制御することができる。

〔実施例〕

本発明の詳細な説明する。第１表に示すような金属陽イ
オン割合に秤量した金属塩を金属陽イオンの合計モル数
が実施例１，２．３についてはＯ１２モル／Ｑ、実施例
４，５については０．８モル／ｆｌ、実施例６，７につ
いては０．０５モル／１２、比較例１，２．３について
は０．２モル／ρ程度になるように水に溶解した。水溶
液濃度は塩が容易に溶解する範囲内で選んだ。５０４２
−イオンも第１表に示したような化合物の形で水溶液に
溶解する。ｐＨ調整は実施例４は１０％アンモニア水を
添加攪拌により、Ｎｏ、５は３０％水酸化ナトリウム溶
液の添加攪拌、他は水溶液に尿素を溶解し、加熱し くＮＨ２）　２Ｃ○＋Ｈ２０→２ＮＨ，＋Ｃ○２の加水
分解反応を行わしめて行なった。熱処理は１２０℃処理
は通常の乾燥機、他の温度は電気炉で大気中で行なった
。比表面積測定はＢＥＴの窒素吸着法で測定した。球形
粒子かどうかの識別は走査型電子顕微鏡にて行なった。

第１表かられかるように本発明実施例のものは球形粒子
が生成されるが、比較例のものは非球形しか生成されな
いことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば粒子径０．４〜９μｍ範囲の微細な
均一な球形粒子が得られ、その工業的効果は大いなるも
のがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ジルコニウムイオン１００〜２０モル％、他の金属陽
   イオン１種又は２種以上の合計を８０モル％以下の金属
   イオン組成にし、その合計モル数に対し、モル比にして
   ０．３７〜４．４倍のＳＯ＿４＾２＾−イオンを添加し
   た水溶液を作り、この水溶液のｐＨを１以上に調整する
   ことにより球形の金属酸化物、水酸化物の沈殿物を生成
   させ、その沈殿物を乾燥するか、又は乾燥後熱処理する
   ことを特徴としたジルコニア質セラミックス球形粒子の
   製造法。