JP3265597B2 - Method for producing zirconia fine powder - Google Patents
Method for producing zirconia fine powderInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ジルコニア系セラミッ
クスの原料であるジルコニア粉末、とくに、成形性によ
いジルコニア微粉末の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing zirconia powder, which is a raw material for zirconia ceramics, and more particularly to a method for producing zirconia fine powder having good formability.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、水和ジルコニアゾルの仮焼による
ジルコニア粉末の製造方法としては、 ジルコニウム塩水溶液を加水分解処理したあと、0.
1〜0.3μmの水和ジルコニアゾルを沈降法などで分
離し、仮焼してジルコニア粉末を得る方法(特開昭58
−217430公報) 安定化剤の溶解している水和ジルコニア微粒子の懸濁
液にアンモニア水を添加して、濾過,水洗,仮焼してジ
ルコニア粉末を得る方法(特開昭63−129017公
報) 等が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing zirconia powder by calcining a hydrated zirconia sol, an aqueous solution of a zirconium salt is hydrolyzed, and then dried.
A method in which a hydrated zirconia sol having a thickness of 1 to 0.3 μm is separated by a sedimentation method or the like, and calcined to obtain a zirconia powder (Japanese Patent Laid-Open No. 58-1983).
A method in which aqueous ammonia is added to a suspension of hydrated zirconia fine particles in which a stabilizer is dissolved, followed by filtration, washing with water, and calcination to obtain zirconia powder (JP-A-63-129017). Etc. are known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、具体的に
は、では結晶子径4.3nmの水和ジルコニアゾルを
仮焼してジルコニア粉末を得ているが、このように結晶
子の大きい水和ジルコニアゾルを使用して安定化剤が充
分に固溶したジルコニア粉末を得るには、仮焼温度を高
くしなければならず、仮焼温度を高くすると、粒子間に
強固な凝集が起こるため成形しにくくなり、かつ低温度
で焼結することが困難なものとなる。また、では、平均
粒径1μmの水和ジルコニアゾルを800℃で仮焼して
BET比表面積29m2/gのジルコニア粉末を得る
が、このようにして得られる粉末は内部に気孔を有し、
この粉末を成形し焼結させると粒子内部に気孔が残るの
で焼結体特性の低いものとなる。さらに、上記のように
BET比表面積が大きいので、成形しにくい。本発明で
は、このような従来方法における欠点を解消した、即
ち、安定化剤がよく固溶性した、分散性のよい緻密な粒
子の、従って、成形性のよいジルコニア粉末を簡易なプ
ロセスにより製造することのできる方法の提供を目的と
するものである。In the meanwhile, specifically, hydrated zirconia sol having a crystallite diameter of 4.3 nm is calcined to obtain zirconia powder. In order to obtain a zirconia powder in which the stabilizer is fully dissolved using the zirconia sol, the calcination temperature must be increased, and if the calcination temperature is increased, strong coagulation occurs between particles. And sintering at a low temperature becomes difficult. Further, in the above, a hydrated zirconia sol having an average particle size of 1 μm is calcined at 800 ° C. to obtain a zirconia powder having a BET specific surface area of 29 m 2 / g. The powder thus obtained has pores inside,
When this powder is molded and sintered, pores remain inside the particles, so that the characteristics of the sintered body are low. Further, since the BET specific surface area is large as described above, molding is difficult. In the present invention, such disadvantages in the conventional method are solved, that is, a zirconia powder having good dispersibility and good dispersibility, in which the stabilizing agent is well-dissolved, and thus, has good moldability is produced by a simple process. It is intended to provide a method capable of performing such operations.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水和ジル
コニアゾルとジルコニア系セラミックスの製造に常用さ
れるイットリア,カルシア,マグネシア,セリアなどの
安定化剤との混合物を仮焼してジルコニア粉末を得る際
の水和ジルコニアゾルの結晶子径と平均粒径とに着目し
て、仮焼時の固溶反応と水和ジルコニアゾルの粒子構造
の変化について詳細に検討した結果、低い温度で充分に
安定化剤と固溶した緻密な、分散性のよい、BET比表
面積5〜25m2/gのジルコニア粉末を得ることがで
き、このような微粉末は、成形性がよく、比較的低温度
で焼結するジルコニア粉末であることを見出だし、本発
明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors calcinated a mixture of a hydrated zirconia sol and a stabilizer such as yttria, calcia, magnesia, and ceria, which are commonly used in the production of zirconia-based ceramics, to obtain zirconia. Focusing on the crystallite size and average particle size of the hydrated zirconia sol when obtaining the powder, as a result of examining in detail the solid solution reaction during calcination and the change in the particle structure of the hydrated zirconia sol, at a low temperature A dense, well-dispersed zirconia powder having a BET specific surface area of 5 to 25 m 2 / g, which is sufficiently dissolved in a stabilizer, can be obtained. It has been found that the powder is zirconia powder that sinters at a temperature, and the present invention has been completed.
【0005】すなわち、本発明は、平均粒径0.05〜
0.3μmおよび結晶子径3nm以下の水和ジルコニア
ゾルとY,Ca,MgおよびCeのうち少なくとも1種
の化合物との混合物を500〜1200℃の温度で仮焼
するジルコニア微粉末の製造方法を要旨とするものであ
る。以下、本発明を更に詳細に説明する。本明細書にお
いて、水和ジルコニアゾルに係わる「平均粒径」とは、
電子顕微鏡または粒度分布測定器による粒径測定で求め
られるものであり、例えば光子相関法などで与えられ
る。「結晶子径」とは、粉末X線回折から求められるも
のであり、水和ジルコニアゾルの結晶構造が単斜晶のと
きは(11−1)の回折線、正方晶または立方晶のとき
は(111)の回折線に着目して、それぞれの回折線の
半価幅にシェーラーの式を適用して算出されるものであ
る。That is, the present invention provides an average particle size of 0.05 to
Method for producing fine zirconia powder by calcining a mixture of hydrated zirconia sol having a diameter of 0.3 μm and a crystallite diameter of 3 nm or less and at least one compound among Y, Ca, Mg and Ce at a temperature of 500 to 1200 ° C. It is the gist. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the present specification, the "average particle size" related to the hydrated zirconia sol,
It is obtained by particle size measurement using an electron microscope or a particle size distribution analyzer, and is given by, for example, a photon correlation method. The “crystallite diameter” is obtained from powder X-ray diffraction. When the crystal structure of the hydrated zirconia sol is monoclinic, the diffraction line is (11-1), and when the crystal structure is tetragonal or cubic, Focusing on the diffraction line of (111), it is calculated by applying Scherrer's formula to the half width of each diffraction line.
【0006】本発明において、水和ジルコニアゾルと安
定化剤などとの混合物を仮焼するときに用いられる水和
ジルコニアゾルの結晶子径は3nm以下、且つ、平均粒
径は0.05〜0.3μmであることを必要とする。結
晶子径が3nmよりも大きくなると安定化剤との固溶性
が低下するために仮焼温度を高く設定しなければなら
ず、仮焼温度が高くなると粒子間の焼結による強固な凝
集が起こるために、目的とする分散性のよいジルコニア
微粉末が得られなくなるからである。ただし、この結晶
子が小さすぎて示差熱分析により結晶化ピークが観測さ
れるような、すなわち実質上非晶質のものは、仮焼時に
粒子間の凝集が起りやすいので好ましくない。また、水
和ジルコニアゾルの平均粒径が0.05μmよりも小さ
くなると、仮焼時に粒子間の焼結による強固な凝集が起
こるためにジルコニア粉末の分散性が悪くなり、0.3
μmよりも大きくなると粉末の粒径も大きくなるために
焼結性の低いものになりセラミックス原料粉末に適さな
いものとなる。In the present invention, the hydrated zirconia sol used when calcining a mixture of the hydrated zirconia sol and a stabilizer or the like has a crystallite size of 3 nm or less and an average particle size of 0.05 to 0.05 nm. It needs to be 0.3 μm. If the crystallite diameter is larger than 3 nm, the solid solubility with the stabilizer decreases, so that the calcination temperature must be set high. If the calcination temperature is high, strong agglomeration due to sintering between particles may occur. This is because the desired zirconia fine powder having good dispersibility cannot be obtained. However, it is not preferable that the crystallite is too small and a crystallization peak is observed by differential thermal analysis, that is, a substantially amorphous one is likely to cause aggregation between particles during calcination. Further, when the average particle size of the hydrated zirconia sol is smaller than 0.05 μm, strong aggregation due to sintering between the particles occurs during calcination, so that the dispersibility of the zirconia powder deteriorates,
If it is larger than μm, the particle size of the powder also becomes large, so that the sinterability becomes low and it is not suitable for ceramic raw material powder.
【0007】本発明では、水和ジルコニアゾルと安定化
剤などとの混合物を500〜1200℃の温度で仮焼す
ることを必要とする。仮焼温度が500℃よりも低くな
ると、BET比表面積が25m2/gよりも大きくな
り、かつ、安定化剤と充分に固溶したジルコニア粉末が
得られず、1200℃よりも高くなると、粒子間の焼結
による強固な凝集が起こるためにBET比表面積が5m
2/gよりも小さくなって分散性のよいジルコニア粉末
が得られなくなる。さらに、このように高い仮焼温度で
は工業的な大量生産が困難であるために実用的ではなく
なる。仮焼温度T℃は、上記の500〜1200℃の範
囲内であって、水和ジルコニアゾルの平均粒径φμmと
の間の関係が 1000φ+400≦T≦3000φ+600 を満足するものである。In the present invention, it is necessary to calcine a mixture of a hydrated zirconia sol and a stabilizer at a temperature of 500 to 1200 ° C. When the calcination temperature is lower than 500 ° C., the BET specific surface area is larger than 25 m 2 / g, and zirconia powder sufficiently dissolved with the stabilizer cannot be obtained. BET specific surface area is 5m due to strong aggregation due to sintering
2 / g, and a zirconia powder having good dispersibility cannot be obtained. Furthermore, at such a high calcination temperature, industrial mass production is difficult and therefore impractical. The calcination temperature T ° C is in the above range of 500 to 1200 ° C.
Within the box, the average particle diameter of the hydrated zirconia sol
Relationship between is one which satisfies the 1000φ + 400 ≦ T ≦ 3000 φ +600.
【0008】仮焼時の雰囲気ガスは、種々のガスを選択
することができる。このとき使用するガスは水蒸気を含
んでいるほうがよく、水蒸気分圧が30mmHg以上の
ガスを用いたほうがよい。30mmHgよりも低くなる
と、仮焼時の水和ジルコニアゾルの粒成長が抑制される
ために、低い温度で緻密な粒子が得にくくなり好ましく
ないものになる。より好ましい水蒸気分圧は、40mm
Hg以上である。ガスの種類としては、空気,二酸化炭
素,窒素,酸素,アルゴン,ヘリウムなどを挙げること
ができる。仮焼温度の保持時間は0.5〜10時間がよ
く、昇温速度は0.5〜10℃/minが好ましい。保
持時間が0.5時間よりも短くなると均一に仮焼されに
くく、10時間よりも長くなると生産性が低下するので
好ましくない。また、昇温速度が0.5℃/minより
も小さくなると設定温度に達するまでの時間が長くな
り、10℃/minよりも大きくなると仮焼時に粉末が
激しく飛散して操作性が悪くなり生産性が低下する。Various gases can be selected as the atmosphere gas during calcination. The gas used at this time preferably contains water vapor, and it is better to use a gas having a water vapor partial pressure of 30 mmHg or more. If the pressure is lower than 30 mmHg, the grain growth of the hydrated zirconia sol during calcination is suppressed, so that it is difficult to obtain dense particles at a low temperature, which is not preferable. More preferred water vapor partial pressure is 40 mm
Hg or more. Examples of the type of gas include air, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, argon, and helium. The holding time of the calcination temperature is preferably 0.5 to 10 hours, and the heating rate is preferably 0.5 to 10 ° C / min. If the holding time is shorter than 0.5 hour, it is difficult to uniformly calcine, and if the holding time is longer than 10 hours, the productivity is undesirably reduced. On the other hand, if the heating rate is lower than 0.5 ° C./min, the time required to reach the set temperature becomes longer. Is reduced.
【0009】上記の水和ジルコニアゾルは、平均粒径と
結晶子径とが上記の範囲として得られているものであれ
ば、いかなる反応条件で得られたものでもよい。ジルコ
ニウム塩水溶液の加水分解反応による場合、得られる水
和ジルコニアゾルの平均粒径は、反応終了時の反応液の
pHを調整することにより制御することができる。例え
ば、反応終了のpHが0.1〜1.5になるように調整
することにより、平均粒径0.05〜0.3μmの水和
ジルコニアゾルが得られる。いっぽう、結晶子径は、ジ
ルコニウム塩水溶液の陰イオン濃度を調整することによ
り制御することができ、陰イオン濃度を0.8グラムイ
オン/l以上にして加水分解させると、結晶子径が4n
m以下の水和ジルコニアゾルが得られる。したがって、
ジルコニウム塩水溶液の陰イオン濃度およびpHを上記
の範囲に制御することによって、所望の水和ジルコニア
ゾルを得ることができる。このpHおよび陰イオン濃
度、即ち、水和ジルコニアゾルの平均粒径と結晶子を制
御する方法としては、例えば、ジルコニウム塩水溶液
に、酸,アルカリまたは金属塩を添加する;陰イオン交
換樹脂によりジルコニウム塩を構成している陰イオンの
一部を除去することによりpHを調整して加水分解させ
る方法;水酸化ジルコニウムと酸との混合スラリー、該
混合スラリーに金属塩を添加して、混合物スラリーのp
Hおよび陰イオン濃度を調整して加水分解させる方法な
どが挙げられる。ここで、水和ジルコニアゾルの製造に
用いられるジルコニウム塩としては、オキシ塩化ジルコ
ニウム,硝酸ジルコニル,塩化ジルコニウム,硫酸ジル
コニルなどが挙げられるが、これらの他に水酸化ジルコ
ニウムと酸との混合物を用いてもよい。水和ジルコニゾ
ルの平均粒径を制御するために添加するアルカリとして
は、アンモニア,水酸化ナトリウム,水酸化カリウムな
どを挙げることができるが、これらの他に尿素のように
分解して塩基性を示す化合物でもよい。また、酸として
は、塩酸,硝酸,硫酸などを挙げることができるが、こ
れらの他に酢酸,クエン酸などの有機酸を用いてもよ
い。さらに、ジルコニウム塩水溶液の陰イオン濃度、す
なわち、水和ジルコニアゾルの結晶子径を制御するため
に添加する金属塩としては、ナトリウム塩などのアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の塩,アルミニウム塩な
どが挙げられるが、この他にアンモニウム塩を添加して
もよい。水酸化ジルコニウムの原料を用いる場合、その
製造法としては種々の方法が選択でき、例えば、ジルコ
ニウム塩水溶液をアルカリで中和することにより水酸化
ジルコニウムを得ることができる。The above-mentioned hydrated zirconia sol may be obtained under any reaction conditions as long as the average particle size and the crystallite size are obtained within the above ranges. In the case of a hydrolysis reaction of an aqueous zirconium salt solution, the average particle size of the obtained hydrated zirconia sol can be controlled by adjusting the pH of the reaction solution at the end of the reaction. For example, by adjusting the pH at the end of the reaction to be 0.1 to 1.5, a hydrated zirconia sol having an average particle size of 0.05 to 0.3 μm can be obtained. On the other hand, the crystallite diameter can be controlled by adjusting the anion concentration of the zirconium salt aqueous solution. When the anion concentration is increased to 0.8 g ion / l or more and the hydrolysis is performed, the crystallite diameter becomes 4 n.
m or less hydrated zirconia sol is obtained. Therefore,
A desired hydrated zirconia sol can be obtained by controlling the anion concentration and pH of the aqueous zirconium salt solution within the above ranges. As a method for controlling the pH and the anion concentration, that is, the average particle size and crystallite of the hydrated zirconia sol, for example, an acid, an alkali or a metal salt is added to an aqueous solution of a zirconium salt; A method of adjusting the pH by removing a part of the anions constituting the salt to effect hydrolysis; a mixed slurry of zirconium hydroxide and an acid, a metal salt added to the mixed slurry, and p
A method of adjusting the concentration of H and anions to carry out hydrolysis is exemplified. Here, examples of the zirconium salt used in the production of the hydrated zirconia sol include zirconium oxychloride, zirconyl nitrate, zirconium chloride, zirconyl sulfate, and the like. In addition, a mixture of zirconium hydroxide and an acid is used. Is also good. Examples of the alkali added to control the average particle size of the hydrated zirconisol include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. In addition, the alkali decomposes like urea to show basicity. It may be a compound. Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like, and in addition, organic acids such as acetic acid and citric acid may be used. Further, examples of the metal salt to be added to control the anion concentration of the aqueous zirconium salt solution, that is, the crystallite size of the hydrated zirconia sol, include salts of alkali metals or alkaline earth metals such as sodium salts, aluminum salts and the like. However, an ammonium salt may be added. When a raw material of zirconium hydroxide is used, various methods can be selected for its production method. For example, zirconium hydroxide can be obtained by neutralizing an aqueous solution of zirconium salt with an alkali.
【0010】この反応によって得られた水和ジルコニア
ゾルと安定化剤との混合物は、安定化剤を含む水和ジル
コニアゾル含有液を乾燥させて得ることができる。この
含有液を乾燥させる方法に制限はなく、例えば該懸濁液
または該懸濁液に有機溶媒を添加して乾燥する方法、該
懸濁液にアルカリを添加して濾過,水洗したあとに乾燥
する方法などを挙げることができる。このときの混合物
の組成は、不純物として1wt%以上の陰イオンが含ま
れているほうがよい。陰イオン含有量が1wt%よりも
低くなると、仮焼時に水和ジルコニアゾルの粒成長速度
が遅くなるために低温度で緻密な粒子が得られにくくな
る。より好ましい陰イオン含有量は、3〜13wt%で
ある。安定化剤の添加は、加水分解が終了した懸濁液に
安定化剤を添加してもよく、さらに加水分解のときに前
もって添加してもよい。安定化剤の添加量は、水和ジル
コニアゾルのジルコニア換算量として1〜30mol%
が好ましく、その種類はY,Ca,Mg,Ceの化合物
ならばいかなるものでもよい。好ましくは水溶性の塩,
水酸化物、酸化物などがよい。もちろん、必要に応じて
アルミニウム,遷移金属などの化合物を乾燥前に添加し
てもよい。以上のようにして得られた仮焼粉は、粉砕す
ることにより分散性のよいジルコニア微粉末になる。A mixture of the hydrated zirconia sol and the stabilizer obtained by this reaction can be obtained by drying the hydrated zirconia sol-containing liquid containing the stabilizer. There is no particular limitation on the method for drying the liquid content. For example, the suspension or a method in which an organic solvent is added to the suspension to dry it, an alkali is added to the suspension, and the suspension is filtered, washed with water, and dried And the like. At this time, the composition of the mixture preferably contains at least 1 wt% of anions as impurities. If the anion content is lower than 1 wt%, the grain growth rate of the hydrated zirconia sol during calcination becomes slow, so that it is difficult to obtain dense particles at a low temperature. A more preferred anion content is 3 to 13 wt%. The stabilizer may be added to the suspension after hydrolysis, or may be added in advance at the time of hydrolysis. The amount of the stabilizer added is 1 to 30 mol% in terms of zirconia in the hydrated zirconia sol.
Is preferable, and any kind may be used as long as it is a compound of Y, Ca, Mg, and Ce. Preferably a water-soluble salt,
Hydroxides and oxides are preferred. Of course, if necessary, compounds such as aluminum and transition metals may be added before drying. The calcined powder obtained as described above becomes a zirconia fine powder having good dispersibility by pulverization.
【0011】[0011]
【作用】ジルコニウム塩水溶液の加水分解により得られ
る水和ジルコニアゾルの微細構造は、結晶性のよい超微
粒子が凝集した粒子からなっていることが電子顕微鏡か
ら観察され、その超微粒子の大きさはX線回折から求め
られる結晶子径とほぼ一致する。このことから超微粒子
の大きさが小さいほど安定化剤との均一性がよいものが
得られ、さらに固溶の反応表面積も増加するために低温
度で充分に固溶した緻密な粒子が得られるものと推察さ
れる。[Effect] The microstructure of the hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis of the aqueous solution of zirconium salt is observed by an electron microscope to be composed of aggregated particles of ultrafine particles having good crystallinity. It almost coincides with the crystallite diameter determined from X-ray diffraction. From this fact, the smaller the size of the ultrafine particles, the better the uniformity with the stabilizer is obtained, and the reaction surface area of solid solution is also increased, so that dense particles sufficiently dissolved at low temperature are obtained. It is assumed that
【0012】[0012]
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、安定化剤がよく固溶した、分散性のよい、従って、
成形性のよいジルコニア粉末を簡易なプロセスにより製
造することができる。As described above, according to the present invention, according to the present invention, the stabilizer is well dissolved and has good dispersibility.
Zirconia powder having good moldability can be manufactured by a simple process.
【0013】[0013]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。例中、水和ジルコニアゾルの平均粒径は光子相関法
で求めた。また、結晶子径は、(11−1)の回折線の
半価幅を波型処理により求めて、その半価幅にシェーラ
ーの式を適用して算出した(いずれの例においても、正
方晶および立方晶は含まれていなかった)。ここで、シ
ェーラー定数は0.9とした。ジルコニア粉末の成形
は、金型プレスにより成形圧700kg/cm2で行
い、その成形体は1500℃,2時間の焼成条件で焼結
させた。The present invention will be described below in detail with reference to examples. In the examples, the average particle size of the hydrated zirconia sol was determined by a photon correlation method. In addition, the crystallite diameter was calculated by calculating the half width of the diffraction line of (11-1) by wave processing, and applying the Scherrer equation to the half width (in each case, the tetragonal crystal was used). And cubic crystals were not included). Here, the Scherrer constant was set to 0.9. The zirconia powder was molded by a mold press at a molding pressure of 700 kg / cm 2 , and the molded body was sintered under the firing conditions of 1500 ° C. and 2 hours.
【0014】実施例1 2mol/lのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リット
ルに1規定のアンモニア水250mlおよび塩化ナトリ
ウム6gを添加し、さらに蒸留水を加えて0.4mol
/lのオキシ塩化ジルコニウム水溶液10リットルを調
製した。この原料液を攪拌しながら加水分解反応を煮沸
温度で120時間おこなった。得られた水和ジルコニア
ゾルの平均粒径は0.09μmであり、結晶子径は2.
5nmであった。次に、水和ジルコニアゾルを含む懸濁
液に塩化イットリウム49gを添加して、加熱濃縮した
あとスプレー乾燥させて水和ジルコニアゾルの乾燥粉末
を調製した。この乾燥粉末の塩素含有量は、11wt%
であった。得られた乾燥粉末は、水蒸気分圧40mmH
gに制御した空気中、680℃の温度で2時間仮焼し
た。得られた仮焼粉について粉末X線回折を測定したと
ころ、正方晶の回折パターンが得られ単斜晶の回折線は
ほとんど観測されなかった。次いで、上記で得られた仮
焼粉を水洗処理したあと、ボールミルで50時間粉砕し
て、BET比表面積23m2/gのジルコニア粉末を得
た。このジルコニア粉末を用いて、成形体を作成したと
ころ、成形体密度は2.71g/cm3であり、この成
形体を焼成して得られた焼結体の密度は、6.08g/
cm3、曲げ強度は119kgf/mm2であった。Example 1 To 2 liters of a 2 mol / l aqueous solution of zirconium oxychloride, 250 ml of 1N ammonia water and 6 g of sodium chloride were added, and 0.4 mol of distilled water was further added.
Per liter of an aqueous zirconium oxychloride solution was prepared. The hydrolysis reaction was performed at the boiling temperature for 120 hours while stirring the raw material liquid. The resulting hydrated zirconia sol has an average particle size of 0.09 μm and a crystallite size of 2.
It was 5 nm. Next, 49 g of yttrium chloride was added to the suspension containing the hydrated zirconia sol, concentrated by heating, and spray-dried to prepare a dry powder of the hydrated zirconia sol. The chlorine content of this dry powder is 11 wt%
Met. The obtained dry powder has a steam partial pressure of 40 mmH.
The resultant was calcined at a temperature of 680 ° C. for 2 hours in the air controlled to g. When the obtained calcined powder was measured for powder X-ray diffraction, a tetragonal diffraction pattern was obtained, and almost no monoclinic diffraction line was observed. Next, the calcined powder obtained above was washed with water, and then pulverized with a ball mill for 50 hours to obtain a zirconia powder having a BET specific surface area of 23 m 2 / g. When a compact was prepared using this zirconia powder, the compact had a density of 2.71 g / cm 3 , and the sintered compact obtained by firing this compact had a density of 6.08 g / cm 3.
cm 3 , and the flexural strength was 119 kgf / mm 2 .
【0015】実施例2 2mol/lのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2.5リ
ットルに1規定のアンモニア水1リットルおよび塩化ナ
トリウム7gを添加し、さらに蒸留水を加えて0.5m
ol/lのオキシ塩化ジルコニウム水溶液10リットル
を調製した。この原料液を攪拌しながら加水分解反応を
煮沸温度で120時間おこなった。得られた水和ジルコ
ニアゾルの平均粒径は0.08μmであり、結晶子径は
2.2nmであった。次に、水和ジルコニアゾルを含む
懸濁液に塩化イットリウム61gを添加して、加熱濃縮
したあとスプレー乾燥させて水和ジルコニアゾルの乾燥
粉末を調製した。この乾燥粉末の塩素含有量は、10w
t%であった。得られた乾燥粉末は、水蒸気分圧40m
mHgに制御した空気中、650℃の温度で2時間仮焼
した。得られた仮焼粉について粉末X線回折を測定した
ところ、正方晶の回折パターンが得られ単斜晶の回折線
はほとんど観測されなかった。次いで、上記で得られた
仮焼粉を水洗処理したあと、ボールミルで50時間粉砕
して、BET比表面積23m2/gのジルコニア粉末を
得た。このジルコニア粉末を用いて、成形体を作成した
ところ、成形体密度は2.70g/cm3であり、この
成形体を焼成して得られた焼結体の密度は、6.08g
/cm3、曲げ強度は120kgf/mm2であった。Example 2 To 2.5 liters of a 2 mol / l aqueous solution of zirconium oxychloride, 1 liter of 1N aqueous ammonia and 7 g of sodium chloride were added, and distilled water was added to obtain 0.5 m
10 liters of an aqueous solution of zirconium oxychloride of ol / l was prepared. The hydrolysis reaction was performed at the boiling temperature for 120 hours while stirring the raw material liquid. The average particle size of the obtained hydrated zirconia sol was 0.08 μm, and the crystallite size was 2.2 nm. Next, 61 g of yttrium chloride was added to the suspension containing the hydrated zirconia sol, heated and concentrated, and then spray-dried to prepare a dry powder of the hydrated zirconia sol. The chlorine content of this dry powder is 10w
t%. The obtained dry powder has a steam partial pressure of 40 m.
Calcination was performed at a temperature of 650 ° C. for 2 hours in air controlled to mHg. When the obtained calcined powder was measured for powder X-ray diffraction, a tetragonal diffraction pattern was obtained, and almost no monoclinic diffraction line was observed. Next, the calcined powder obtained above was washed with water, and then pulverized with a ball mill for 50 hours to obtain a zirconia powder having a BET specific surface area of 23 m 2 / g. When a compact was prepared using this zirconia powder, the compact density was 2.70 g / cm 3 , and the density of the sintered compact obtained by firing this compact was 6.08 g.
/ Cm 3 , and the flexural strength was 120 kgf / mm 2 .
【0016】実施例3 2mol/lのオキシ塩化ジルコニウム水溶液2リット
ルに1規定のアンモニア水250ml,塩化ナトリウム
6.5gおよび酸化イットリウム28.5gを添加し、
さらに蒸留水を加えて0.4mol/lのオキシ塩化ジ
ルコニウム水溶液10リットルを調製した。この原料液
を攪拌しながら加水分解反応を煮沸温度で120時間お
こなった。得られた水和ジルコニアゾルの平均粒径は
0.1μmであり、結晶子径は2.4nmであった。得
られた水和ジルコニアゾル含有液を加熱濃縮し、さらに
スプレー乾燥させて水和ジルコニアゾルの乾燥粉末を調
製した。この乾燥粉末の塩素含有量は、10wt%であ
った。得られた乾燥粉末を水蒸気分圧100mmHgに
制御した空気中、850℃の温度で2.5時間仮焼し
た。得られた仮焼粉について粉末X線回折を測定したと
ころ、正方晶の回折パターンが得られ単斜晶の回折線は
ほとんど観測されなかった。次いで、上記で得られた仮
焼粉を水洗処理したあと、ボールミルで50時間粉砕し
て、BET比表面積15m2/gのジルコニア粉末を得
た。このジルコニア粉末を用いて、成形体を作成したと
ころ、成形体密度は2.65g/cm3であり、この成
形体を焼成して得られた焼結体の密度は、6.07g/
cm3、曲げ強度は115kgf/mm2であった。Example 3 To 2 liters of a 2 mol / l zirconium oxychloride aqueous solution, 250 ml of 1N ammonia water, 6.5 g of sodium chloride and 28.5 g of yttrium oxide were added.
Distilled water was further added to prepare 10 liters of a 0.4 mol / l zirconium oxychloride aqueous solution. The hydrolysis reaction was performed at the boiling temperature for 120 hours while stirring the raw material liquid. The average particle size of the obtained hydrated zirconia sol was 0.1 μm, and the crystallite size was 2.4 nm. The obtained hydrated zirconia sol-containing liquid was heated and concentrated, and further spray-dried to prepare a dried powder of the hydrated zirconia sol. The chlorine content of this dry powder was 10% by weight. The obtained dry powder was calcined at 850 ° C. for 2.5 hours in air controlled at a partial pressure of steam of 100 mmHg. When the obtained calcined powder was measured for powder X-ray diffraction, a tetragonal diffraction pattern was obtained, and almost no monoclinic diffraction line was observed. Next, the calcined powder obtained above was washed with water, and then pulverized with a ball mill for 50 hours to obtain a zirconia powder having a BET specific surface area of 15 m 2 / g. When a compact was prepared using this zirconia powder, the compact density was 2.65 g / cm 3 , and the sintered compact obtained by firing this compact had a density of 6.07 g / cm 3.
cm 3 , and the bending strength was 115 kgf / mm 2 .
【0017】比較例1 仮焼温度を400℃に設定した以外は、実施例1と同様
の方法でおこなった。Comparative Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the calcination temperature was set at 400 ° C.
【0018】得られた仮焼粉について粉末X線回折を測
定したところ、単斜晶系の回折パタ−ンであった。ま
た、得られたジルコニア粉末の比表面積は、150m2
/gであった。The obtained calcined powder was analyzed by powder X-ray diffraction, and was found to be a monoclinic diffraction pattern. The specific surface area of the obtained zirconia powder was 150 m 2.
/ G.
Claims (1)
子径3nm以下の水和ジルコニアゾルとY,Ca,Mg
およびCeのうち少なくとも1種の化合物との混合物を
500〜1200℃の温度で仮焼し、その仮焼温度と水
和ジルコニアゾルの平均粒径φμmとの関係が下記の式
で表されることを特徴とする、ジルコニア微粉末の製造
方法。1000φ+400≦T≦3000φ+600 1. A hydrated zirconia sol having an average particle diameter of 0.05 to 0.3 μm and a crystallite diameter of 3 nm or less, and Y, Ca, Mg
And a mixture of at least one compound of Ce is calcined at a temperature of 500 to 1200 ° C., the calcination temperature and water
The relationship between the average particle diameter φμm of the sum zirconia sol is given by the following formula:
A method for producing zirconia fine powder, characterized by being represented by the following formula: 1000φ + 400 ≦ T ≦ 3000φ + 600
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