α－氧化铝制造技术

本发明专利技术粉状α－氧化铝质均，粒细，粒度分布窄，内无晶种，由８面以上多面体形状，与六方格子面平行和垂直的粒径Ｄ与Ｈ之比Ｄ／Ｈ０．５以下，３．０以上的α－氧化铝单结晶粒子构成，其数均粒径０．１μｍ以上，５μｍ以下，可作研磨材料，烧结体用原料，等离子体喷镀材料，填充材料，单结晶用原料，催化剂载体用原料，荧光体用原料，密封用原料，陶瓷过滤器用原料等，尤其宜用作精密研磨材料，烧结体用原料和陶瓷过滤器用原料。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及α-氧化铝，α-氧化铝粉末广泛用作研磨材料，烧结体用原料，等离子体喷镀材料和填充材料等，本专利技术的无凝集粒子，氧化铝纯度高，构造均匀且粒度分布窄并近似球形的α-氧化铝单结晶粒子构成的α-氧化铝作研磨材料，烧结作用原料，等离子体喷镀材料，填充材料，单结晶用原料，催化剂载体用原料，荧光体使用原料，密封用原料和陶瓷过滤器用原料等，尤其宜用作精密研磨材料，烧结体用原料和陶瓷过滤器用原料。现有普通制造方法所得α-氧化铝粉末为形状不均匀的多结晶体，存在含大量凝集粒子，粒度分布广且氧化铝纯度低等问题，为克服这些问题，可根据特定用途用后述特殊制造方法制得α-氧化铝粉末，但按该法不能任意控制α-氧化铝形状和粒径，到目前为止仍难于制造粒度分布窄的α-氧化铝粉末。α-氧化铝粉末特殊制造方法已知有氢氧化铝水热处理法（下称水热处理法），在氢氧化铝中加助熔剂熔融析出法（下称助熔剂法）及氢氧化铝在矿化剂存在下烧成法。水热处理法见于特公昭57-22886号公报，其中公开了加刚玉作种晶而控制粒径的方法，但问题是高温和高压下合成所得α-氧-->化铝粉末价格高。按松井等人的研究（ハィドロサ一マル反応，2卷，71-78页：水熱法ょるアルミナ单结晶の育成），水热育成法（水热处理法）中蓝宝石（α-氧化铝）种晶上含铬氧化铝单结晶成长而得的α-氧化铝单晶中存在裂纹，其中为明了其原因而调查了结晶内部的均匀性，结果发现种晶和成长结晶的边界部分存在很大的翘曲现象，确认其边界附近成长结晶内与转移密度对应的侵蚀陷斑密度大，可以预料裂纹与这种翘曲和缺陷相关，在水热育成法中结晶内易含OH基和水，可以认为这是翘曲和缺陷的原因。助熔剂法是作为根据α-氧化铝粉末用作研磨材料和填充材料等目的而控制其形状和粒径的方法而提出的，如见于特开平3-131517号公报，其中公开了在熔点800℃以下的氟系助熔剂存在下煅烧氢氧化铝而制成平均粒径2-20μm，与六方最密格子α-氧化铝的六方格子面平行的最大粒径D和与六方格子面垂直的粒径H之比D/H为5-40的六角板状α-氧化铝粒子的方法，但该法不可能形成粒径2μm以下的细α-氧化铝粉末，形状均为板状，因此不能任意控制形状和粒径，制成的α-氧化铝粉末不能完全满足研磨材料，填充材料和单结晶用原料等用途需要。α-氧化铝粉末普通且最廉价的制造方法为拜耳法，其中在用铝土矿原料制造α-氧化铝粉末的中间阶段得氢氧化铝或过渡氧化铝，再将氢氧化铝或过渡氧化铝在大气中烧成而制成α-氧化铝粉-->末。中间阶段所得工业上最廉价的氢氧化铝或过渡氧化铝通常为粒径大于10μm的凝集粒子，而将这些氢氧化铝或过渡氧化铝在大气中烧成所得现有α-氧化铝粉末含凝集粗粒，为形状不定的粉末，这种含凝集粗粒的α-氧化铝粉末可依据各用途而用球磨机或振动研磨机进行粉碎而制成产品，但粉碎无疑不容易进行，因此，提高了粉碎成本，而且由于难于粉碎的α-氧化铝粉末长时间粉碎，因此易形成微粉末并混入异物，尤其是作研磨材料时有不适宜的α-氧化铝粉末缺点。为解决这些问题已提出几种方案，如改进α-氧化铝粒子形状的方法已见于特开昭59-97528号公报，其中提出用拜耳法所得氢氧化铝作原料，在含铵硼和硼系矿化剂存在下煅烧而制成平均粒径1-10μm且前述D/H比近于1的α-氧化铝粉末的方法，但该法缺点是作为矿化剂加入的硼或含氟物质会残存在α-氧化铝中，烧成时生成凝集体。若用拜耳法所得含钠氢氧化铝煅烧，则在高效脱钠的同时，作为粒径控制方法，英国专利第990801号已提出在氟化铝和冰晶石等氟化物和氯及氯化氢等含氯化合物存在下煅烧的方法，而西德专利第1767511号则提出在硼酸和氯化铵，盐酸和氯化铝存在下煅烧的方法，但前一方法中氯化铝等矿化剂以固体混合或氯气和氟气不加水供给而进行烧成，具有生成的氧化铝粒子形状不均，粉末粒度分布-->广等品质上的问题，而后一方法中作为矿化剂加入的硼又会以含硼物质形式残存在α-氧化铝中。而且这些方法以脱钠为主要目的，所以有为使钠与脱钠剂反应生成的NaCl和Na2SO4等钠盐升华或分解而必须在1200℃以上高温下烧成等缺陷。氧化铝与氯化氢气的反应中与烧结成粒径2-3mm的α-氧化铝和氯化氢，和生成物的氯化铝的反应平衡常数有关的研究已见于Zeit.fur  Anorg.und  Allg.Chem.，21卷，209页（1932年），其中在不同于原料放置位置的地方生成α-氧化铝，因此不能得到六角板状产品。特公昭43-8929号公报中公开了将氧化铝水合物与氯化铵一起煅烧而制成杂质少的平均粒径10μm以下的氧化铝的方法，但该法所得氧化铝粉末粒度分布亦广。因此到目前为止所得α-氧化铝单结晶粒子纯度及粒子内部构造均质性未能充分满足要求。本专利技术的目的是解决上述问题，其中提供细粒均质，无凝集粒子的α-氧化铝单结晶粒子的构成的粉状α-氧化铝，尤其是提供有8面体以上的多面体形状，D/H之比0.5以上，3.0以下，粒度分布窄，氧化铝纯度高，粒子内组成均匀，构造均质而无翘曲现象的α-氧化铝单结晶粒子组成并且平均粒径0.1μm以上，5μm以下的粉状α-氧化铝。本专利技术由如下专利技术构成。（1）α-氧化铝，其特征是由均质，内部无结晶种，有8面以上多面体形状，与六方最密格子α-氧化铝的六方格子面平行的最大粒径D和与六方格子面垂直的粒径H之比D/H为0.5以上，3.0以下的α-单结晶粒子构成，其数均粒径0.1μm以上，5μm以下。-->（2）第（1）项的α-氧化铝，其特征是其料度分布为累积粒度分布中微粒侧累积90%的粒径D90与累积10%的粒径D10之比D90/10为10以下。（3）第（1）或（2）项的α-氧化铝，其特征是其数均粒径为0.5μm以上，3μm以下。图1为实施侧8所得α-氧化铝粒子构造放大4900倍的扫描电子显微镜（SEM）照片。图2为实施例8的α-氧化铝粒度分布图。图3为实施例4所得α-氧化铝粒子构造放大1900倍的扫描电子显微镜照片。图4为实施例2所得α-氧化铝粒子构造放大1900倍的扫描电子显微镜照片。图5为比较例2所得α-氧化铝粒子构造放大1900倍的扫描电子显微镜照片。图6为比较例3所得α-氧化铝粒子构造放大930倍的扫描电子显微镜照片。图7为α-氧化铝单晶粒子结晶习性图。以下详述本专利技术。本专利技术α-氧化铝可用过渡氧化铝或经热处理而得过渡氧化铝的氧化铝原料制成，过渡氧化铝意指以Al2O3表示的多形氧化铝-->中α形以外的全部氧化铝，具体可例举γ-氧化铝，δ-氧化铝和θ-氧化铝等。经热处理而得过渡氧化铝的氧化铝原料意指烧成过程中经由过渡氧化铝而制成目的粉状α-氧化铝的过渡氧化铝前驱体，具体可例举氢氧化铝，硫矾（硫酸铝），硫酸铝钾和硫酸铝铵等所谓明矾类，铵铝碳酸盐及其它，氧化铝凝胶如铝经水中放电法产生的氧化铝凝胶等。过渡氧化铝和经热处理而得过渡氧化铝的氧化铝原料合成方法没有特别限定，如可用氢氧化铝经拜耳法，用有机铝化合物加水分解法或用电容器等蚀刻废液所得铝化合物作初始原料的合成法制得。过渡氧化铝可用氢氧化铝热处理法，用硫酸铝分解法，用明矾分解法，用氯化铝气相分解法或铵铝碳酸盐分解法等制得。本专利技术在以气氛气体总体积计引入氯化氢气1体积%以上，优选5体积%以上，更优造10体积%本文档来自技高网...

【技术保护点】
α－氧化铝，其特征是其均质，内部无结晶种，有８面以上多面体形状，与六方最密格子α－氧化铝的六方格子面平行的最大粒径Ｄ和与六方格子面垂直的粒径Ｈ之比Ｄ／Ｈ为０．５以上，３．０以下的α－单结晶的粒子构成，其数均粒径０．１μｍ以上，５μｍ以下。

【技术特征摘要】
JP 1992-6-2 168385/92;JP 1992-10-28 314052/921、α-氧化铝，其特征是其均质，内部无结晶种，有8面以上多面体形状，与六方最密格子α-氧化铝的六方格子面平行的最大粒径D和与六方格子面垂直的粒径H...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛利正英，内田义男，泽边佳成，渡边尚，
申请(专利权)人：住友化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]