JPS6317770B2 - - Google Patents
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- JPS6317770B2 JPS6317770B2 JP56114943A JP11494381A JPS6317770B2 JP S6317770 B2 JPS6317770 B2 JP S6317770B2 JP 56114943 A JP56114943 A JP 56114943A JP 11494381 A JP11494381 A JP 11494381A JP S6317770 B2 JPS6317770 B2 JP S6317770B2
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- Japan
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- spinel
- powder
- discharge
- temperature
- pellets
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/36—Regeneration of waste pickling liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/16—Preparation of alkaline-earth metal aluminates or magnesium aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/162—Magnesium aluminates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は焼結性のよいスピネル微粉の製造方
法に関する。
法に関する。
スピネルはアルミナより融点が高く、耐食性も
すぐれている。しかし、その特性を生かし、透光
性セラミツクなどに利用するには緻密な焼結体を
作ることが重要な課題となつている。
すぐれている。しかし、その特性を生かし、透光
性セラミツクなどに利用するには緻密な焼結体を
作ることが重要な課題となつている。
MgOとAl2O3粉の混合物から常圧焼結でスピネ
ルの緻密な焼結体を得ようとすると約1900℃の高
温を必要とする。その理由はスピネルの真密度
（3.58）が原料の真密度（MgO：3.58、Al2O3：
3.99）より低いために試料が焼結時に膨張するた
めであると考えられている。この高温焼結の欠点
をなくして低温焼結させるスピネル粉が要望され
ている。従来法のうち、MgO（または水酸化マグ
ネシウム）とAl2O3（または水酸化アルミニウム）
を混合、成形し、〓焼（1600℃以上）させ、これ
を粗砕し、さらに微粉砕処理を行つて製造するス
ピネル粉の製造方法は〓焼温度が高いため粒成長
を起こし粉末活性が大部分消滅する欠点がある。
また、粉砕過程で不純物の混入する欠点があつて
この方法のスピネル粉は高純度、高緻密性のスピ
ネルセラミツクの原料に適しない。
ルの緻密な焼結体を得ようとすると約1900℃の高
温を必要とする。その理由はスピネルの真密度
（3.58）が原料の真密度（MgO：3.58、Al2O3：
3.99）より低いために試料が焼結時に膨張するた
めであると考えられている。この高温焼結の欠点
をなくして低温焼結させるスピネル粉が要望され
ている。従来法のうち、MgO（または水酸化マグ
ネシウム）とAl2O3（または水酸化アルミニウム）
を混合、成形し、〓焼（1600℃以上）させ、これ
を粗砕し、さらに微粉砕処理を行つて製造するス
ピネル粉の製造方法は〓焼温度が高いため粒成長
を起こし粉末活性が大部分消滅する欠点がある。
また、粉砕過程で不純物の混入する欠点があつて
この方法のスピネル粉は高純度、高緻密性のスピ
ネルセラミツクの原料に適しない。
前記したMgOとAl2O3の高温固相反応によるス
ピネル化の方法と比較して、比較的低温でスピネ
ル粉の合成法として共沈法が知られている。これ
はMgとAlとの各種塩類溶液を出発原料とするも
のである。
ピネル化の方法と比較して、比較的低温でスピネ
ル粉の合成法として共沈法が知られている。これ
はMgとAlとの各種塩類溶液を出発原料とするも
のである。
共沈法を発明者らの実験例で説明する。
実験例 １
モル比１：１のMgSO4・7H2OとAl（SO4）3・
16H2Oを80℃の純水中で溶解し、温度をほぼ一
定に保ちながら攪拌溶液中にアンモニア水を徐々
に添加する。PH−９となつたところで約30分温度
保持し、後、室温まで放冷する。得られた沈殿を
ロ過し、沈澱物は蒸留水にて水洗−ロ過を５回く
り返し行い、乾燥、〓焼後Ｘ線回折にて測定し
た。その結果、乾燥粉および低温〓焼粉は水和物
および硫酸塩類の混合物と複合物であり〓焼温度
800℃附近からスピネルピークが現われ、1200℃
で相当スピネル転化が進んでいる。しかしこの温
度でもペリクレース（MgO）およびコランダム
（α−Al2O3）の両相が少量認められ、このとき
のスピネルの測定密度は、焼成温度1500℃の常圧
酸素雰囲気下では、3.11ｇ／cm3である。
16H2Oを80℃の純水中で溶解し、温度をほぼ一
定に保ちながら攪拌溶液中にアンモニア水を徐々
に添加する。PH−９となつたところで約30分温度
保持し、後、室温まで放冷する。得られた沈殿を
ロ過し、沈澱物は蒸留水にて水洗−ロ過を５回く
り返し行い、乾燥、〓焼後Ｘ線回折にて測定し
た。その結果、乾燥粉および低温〓焼粉は水和物
および硫酸塩類の混合物と複合物であり〓焼温度
800℃附近からスピネルピークが現われ、1200℃
で相当スピネル転化が進んでいる。しかしこの温
度でもペリクレース（MgO）およびコランダム
（α−Al2O3）の両相が少量認められ、このとき
のスピネルの測定密度は、焼成温度1500℃の常圧
酸素雰囲気下では、3.11ｇ／cm3である。
実験例 ２
モル比１：２でMgCl2・6H2OとAlCl3・6H2O
蒸留水で溶解し、実験例１と同様の操作でPHを
9.5とした。水洗−ろ過は７回行つた。塩化物共
沈乾燥物はMg6Al2CO3（OH）16・4H2Oの化学組
成をもつハイドロタルサイトとアルミナ水和物と
の混合物である。このとき、当該混合物中に炭酸
根が組成要素として入つてくるのは、空気中の炭
酸ガス操作中に蒸留水に溶解して炭酸イオンとな
り、共沈物に取り込まれるからである。〓焼温度
500℃〜700℃でスピネルとペリクレースが出現
し、1200℃でも多くの遊離ペリクレース相が残存
する。
蒸留水で溶解し、実験例１と同様の操作でPHを
9.5とした。水洗−ろ過は７回行つた。塩化物共
沈乾燥物はMg6Al2CO3（OH）16・4H2Oの化学組
成をもつハイドロタルサイトとアルミナ水和物と
の混合物である。このとき、当該混合物中に炭酸
根が組成要素として入つてくるのは、空気中の炭
酸ガス操作中に蒸留水に溶解して炭酸イオンとな
り、共沈物に取り込まれるからである。〓焼温度
500℃〜700℃でスピネルとペリクレースが出現
し、1200℃でも多くの遊離ペリクレース相が残存
する。
実験例１、２によつても確認したことであるが
一般的に共沈法の問題点は(1)原料塩の精製と高純
度化が困難であること。(2)十分な量を溶解させる
ために溶媒（水）の温度を高める必要がある。な
お、お互いに溶解度の高いアルミニウム及びマグ
ネシウムの塩類が望まれる。(3)PH調整が困難であ
る。なお、成分分離を起こし易く均一共沈物を得
るのは容易でなく、組成比コントロールを任意に
行うことは極めて困難である。(4)主成分は微細な
ため水洗−ろ過の繰り返し作業が困難である。(5)
主成微粒子間にとり込まれたSO2- 4、Cl-、NH4 +
などの残留イオンの除去が困難である。これらの
各イオンは微量であつても焼結性に悪影響を及ぼ
す。
一般的に共沈法の問題点は(1)原料塩の精製と高純
度化が困難であること。(2)十分な量を溶解させる
ために溶媒（水）の温度を高める必要がある。な
お、お互いに溶解度の高いアルミニウム及びマグ
ネシウムの塩類が望まれる。(3)PH調整が困難であ
る。なお、成分分離を起こし易く均一共沈物を得
るのは容易でなく、組成比コントロールを任意に
行うことは極めて困難である。(4)主成分は微細な
ため水洗−ろ過の繰り返し作業が困難である。(5)
主成微粒子間にとり込まれたSO2- 4、Cl-、NH4 +
などの残留イオンの除去が困難である。これらの
各イオンは微量であつても焼結性に悪影響を及ぼ
す。
このように共沈法は微粒子の生成は可能であつ
ても数多くのはん雑な工程を必要とし、工業的手
法としての可能性は高いとはいえない。その他共
分解法や噴霧乾燥法もMgやAlの各種塩類の混合
溶液を用いるため共沈法とほぼ同様の問題を含ん
でいる。しかるにこの発明は放電媒体の純水中に
Mg−Al合金ペレツト群を浸漬し、媒体を介して
接するペレツトの接触点で起こる火花放電反応に
よつて剥離生成する微粉末から高純度で焼結性の
よいスピネル微粉を製造する全く新しい方法を提
供するものである。
ても数多くのはん雑な工程を必要とし、工業的手
法としての可能性は高いとはいえない。その他共
分解法や噴霧乾燥法もMgやAlの各種塩類の混合
溶液を用いるため共沈法とほぼ同様の問題を含ん
でいる。しかるにこの発明は放電媒体の純水中に
Mg−Al合金ペレツト群を浸漬し、媒体を介して
接するペレツトの接触点で起こる火花放電反応に
よつて剥離生成する微粉末から高純度で焼結性の
よいスピネル微粉を製造する全く新しい方法を提
供するものである。
以下実施例に従つて説明する。
図において、１の反応槽（ポリプロピレン製、
60）の純水（放電媒体、比抵抗２×106Ωcm）、
２中にMg−Al合金（Mg：Al30.8：69.1／wt％）
ペレツト群３を浸漬する。ペレツトの形状は10〜
15mmφの偏平状である。ペレツトの浸漬量は常時
10Kgとした。高周波火花発振器の出力端子４，５
を経て、反応槽の両端に電極６，７を設置した。
生成粉は水の分解反応によつて生ずる水素ガス及
び火花放電によつて加熱沸騰して分解にあずから
ない水蒸気と共に導出管８を径て系外に導出され
冷却後水と分離する。９はペレツトおよび純水の
フイーダである。ペレツトの粉砕量に対応して原
料ペレツトが供給される。水も反応槽内で同一量
が保たれるよう補給される。電極に放電電圧が印
加されて、ペレツト相互の接触点に介在する水の
皮膜の絶縁性が破壊される電圧に達したときペレ
ツト間で放電が起きる。放電点では放電作用に伴
つてペレツト表面から微粉末を剥離する。同時に
放電点では媒体の絶縁破壊に伴い水の分解反応が
起こる。したがつて放電点では、放電の場のエネ
ルギーによつて剥離粉末と水の分解生成物（OH
基）との反応が起こりMg−Al合金粉の水酸化物
を生成する。Mg−Al合金の水酸化物の確認は放
電反応を10時間継続させて水中から分離した生成
粉を供試料としてＸ線回折および示差熱分析によ
つて確認した。なお、走査型電子顕微鏡観察、真
密度（CCl4を用いたアルキメデス法）、平均粒子
径（空気透過法）、比表面積（BET法）で粉体の
物性を測定した。
60）の純水（放電媒体、比抵抗２×106Ωcm）、
２中にMg−Al合金（Mg：Al30.8：69.1／wt％）
ペレツト群３を浸漬する。ペレツトの形状は10〜
15mmφの偏平状である。ペレツトの浸漬量は常時
10Kgとした。高周波火花発振器の出力端子４，５
を経て、反応槽の両端に電極６，７を設置した。
生成粉は水の分解反応によつて生ずる水素ガス及
び火花放電によつて加熱沸騰して分解にあずから
ない水蒸気と共に導出管８を径て系外に導出され
冷却後水と分離する。９はペレツトおよび純水の
フイーダである。ペレツトの粉砕量に対応して原
料ペレツトが供給される。水も反応槽内で同一量
が保たれるよう補給される。電極に放電電圧が印
加されて、ペレツト相互の接触点に介在する水の
皮膜の絶縁性が破壊される電圧に達したときペレ
ツト間で放電が起きる。放電点では放電作用に伴
つてペレツト表面から微粉末を剥離する。同時に
放電点では媒体の絶縁破壊に伴い水の分解反応が
起こる。したがつて放電点では、放電の場のエネ
ルギーによつて剥離粉末と水の分解生成物（OH
基）との反応が起こりMg−Al合金粉の水酸化物
を生成する。Mg−Al合金の水酸化物の確認は放
電反応を10時間継続させて水中から分離した生成
粉を供試料としてＸ線回折および示差熱分析によ
つて確認した。なお、走査型電子顕微鏡観察、真
密度（CCl4を用いたアルキメデス法）、平均粒子
径（空気透過法）、比表面積（BET法）で粉体の
物性を測定した。
図面の反応装置で１時間当り８Kgの生成粉を
得、放電電圧は12KV、消費電力量は30KWHで
あつた。
得、放電電圧は12KV、消費電力量は30KWHで
あつた。
反応槽で生成したMg−Al合金の水酸化物粉末
を供試料として加熱処理温度の変化に伴うスピネ
ル転化の過程を検討した。その結果約1100℃の低
温領域において0.1〜0.2μｍの微細で均一なスピ
ネル粒子を形成した。ちなみに図面の装置にて
Al金属ペレツトを用いて水中火花放電によつて
Al（OH）3をつくり、また別にMg金属からMg
（OH）2粉を製造し、両者をスピネル比率で湿式
ボールミル10時間混合した混合物を加熱処理した
場合スピネル転化温度は約1400℃であつた。
を供試料として加熱処理温度の変化に伴うスピネ
ル転化の過程を検討した。その結果約1100℃の低
温領域において0.1〜0.2μｍの微細で均一なスピ
ネル粒子を形成した。ちなみに図面の装置にて
Al金属ペレツトを用いて水中火花放電によつて
Al（OH）3をつくり、また別にMg金属からMg
（OH）2粉を製造し、両者をスピネル比率で湿式
ボールミル10時間混合した混合物を加熱処理した
場合スピネル転化温度は約1400℃であつた。
なお、従来法のAl2O3とMgOとの固相反応によ
るスピネル転化温度が約1600℃であることと比較
して、この発明方法のスピネル粉の製造方法は極
めて顕著な効果のあることが認められた。
るスピネル転化温度が約1600℃であることと比較
して、この発明方法のスピネル粉の製造方法は極
めて顕著な効果のあることが認められた。
なお、この発明方法によるスピネル粉の圧粉体
は焼成温度1500℃の常圧酸素雰囲気下において理
論値3.58ｇ／cm3に近い3.53ｇ／cm3の比較的高い焼
結体密度を示し、緻密なスピネル焼結体を製造す
ることができた。
は焼成温度1500℃の常圧酸素雰囲気下において理
論値3.58ｇ／cm3に近い3.53ｇ／cm3の比較的高い焼
結体密度を示し、緻密なスピネル焼結体を製造す
ることができた。
前記したように従来法のMgOとAl2O3との混合
による固相法のスピネル粉を用いた場合は同密度
のスピネル焼結体を得るのに約1900℃の高温を要
するのと比較して、この発明のスピネル粉は焼成
温度1500℃で高密度（3.53ｇ／cm3）の焼結体が得
られるので熱経済上すぐれた特徴をもつている。
による固相法のスピネル粉を用いた場合は同密度
のスピネル焼結体を得るのに約1900℃の高温を要
するのと比較して、この発明のスピネル粉は焼成
温度1500℃で高密度（3.53ｇ／cm3）の焼結体が得
られるので熱経済上すぐれた特徴をもつている。
加えてこの発明方法より得られたスピネル粉は
Mg−Al合金を水中で火花放電して得られるので
スピネル構成成分以外の不純物が入り込む余地が
ない。放電はペレツト相互の接触点（放電点）で
起こり、放電開始と共にペレツトは放電衝撃の反
作用で引き離され、次々と接触点を移動して火花
放電を繰り返す。火花放電は電極間の絶縁性が破
壊されて定常的な放電（グロー放電またはアーク
放電）に移つていく10-7sec以下の過渡的な現象
である。この発明方法は、ペレツトが放電開始と
共に引き離されるため定常的な放電への移行が極
力押さえられた状態で火花放電が継続する。アー
ク放電に移行すると放電部の高温加熱部の面積が
拡大して剥離粉末は粗大化して活性も低下する。
この発明は火花放電の場を利用してMg−Al合金
ペレツトから高純度で高活性のスピネル粉を生成
するのに極めて効果的である。
Mg−Al合金を水中で火花放電して得られるので
スピネル構成成分以外の不純物が入り込む余地が
ない。放電はペレツト相互の接触点（放電点）で
起こり、放電開始と共にペレツトは放電衝撃の反
作用で引き離され、次々と接触点を移動して火花
放電を繰り返す。火花放電は電極間の絶縁性が破
壊されて定常的な放電（グロー放電またはアーク
放電）に移つていく10-7sec以下の過渡的な現象
である。この発明方法は、ペレツトが放電開始と
共に引き離されるため定常的な放電への移行が極
力押さえられた状態で火花放電が継続する。アー
ク放電に移行すると放電部の高温加熱部の面積が
拡大して剥離粉末は粗大化して活性も低下する。
この発明は火花放電の場を利用してMg−Al合金
ペレツトから高純度で高活性のスピネル粉を生成
するのに極めて効果的である。
更に、必要に応じてスピネル組成のMgO：
Al2O3の組成制御もMg−Al合金製造時の組成調
整によつて比較的容易に行うことが可能である。
また工業的規模での生産も容易である。
Al2O3の組成制御もMg−Al合金製造時の組成調
整によつて比較的容易に行うことが可能である。
また工業的規模での生産も容易である。
以上詳記したようにこの発明方法によるスピネ
ル粉は高融点で耐食性に富むセラミツクの原料お
よび透光性セラミツク原料など広く新時代の新素
材として産業界に貢献が期待される。
ル粉は高融点で耐食性に富むセラミツクの原料お
よび透光性セラミツク原料など広く新時代の新素
材として産業界に貢献が期待される。
図面は本発明に使用するスピネル粉製造用反応
装置の概略図である。 ２……水、３……Mg−Al合金ペレツト群。
装置の概略図である。 ２……水、３……Mg−Al合金ペレツト群。
Claims (1)
- １ 放電媒体の水中にMg−Al合金ペレツト群を
浸漬し、媒体を介して接するペレツトの接触点で
起こる水中火花放電反応によつて生成するMg−
Al合金の水酸化物微粉を〓焼して得るスピネル
（MgAl2O4）微粉の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56114943A JPS5815028A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | スピネル粉末の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56114943A JPS5815028A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | スピネル粉末の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5815028A JPS5815028A (ja) | 1983-01-28 |
| JPS6317770B2 true JPS6317770B2 (ja) | 1988-04-15 |
Family
ID=14650486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56114943A Granted JPS5815028A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | スピネル粉末の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5815028A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA947677B (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-02 | Programme 3 Patent Holdings | Method of making spinel compounds |
| JP2010215486A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-30 | Sumitomo Chemical Co Ltd | チタン酸アルミニウム系焼成体の製造方法 |
-
1981
- 1981-07-21 JP JP56114943A patent/JPS5815028A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5815028A (ja) | 1983-01-28 |
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