JPH0672800A - ホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法 - Google Patents
ホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法Info
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- JPH0672800A JPH0672800A JP6997192A JP6997192A JPH0672800A JP H0672800 A JPH0672800 A JP H0672800A JP 6997192 A JP6997192 A JP 6997192A JP 6997192 A JP6997192 A JP 6997192A JP H0672800 A JPH0672800 A JP H0672800A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複合材料の強化材として母材との結合に優れ
た特性を有する放射状に成長した針状結晶の集合部分を
有することを特徴とする集合体、或いは両方向に実質的
に対称に放射状に成長した針状結晶から構成されている
ことを特徴とする新規な形状のホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体及びその製造方法を提供する。 【構成】 放射状に成長した針状結晶の集合部分を有す
ることを特徴とする集合体、或いは両方向に実質的に対
称に放射状に成長した針状結晶から構成されていること
を特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体。
また、アルミニウム成分含有原料、ホウ素成分含有原
料、溶融剤及びアンチモンを含有する添加物の混合物を
熱処理することを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイ
スカー集合体の製造方法である。
た特性を有する放射状に成長した針状結晶の集合部分を
有することを特徴とする集合体、或いは両方向に実質的
に対称に放射状に成長した針状結晶から構成されている
ことを特徴とする新規な形状のホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体及びその製造方法を提供する。 【構成】 放射状に成長した針状結晶の集合部分を有す
ることを特徴とする集合体、或いは両方向に実質的に対
称に放射状に成長した針状結晶から構成されていること
を特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体。
また、アルミニウム成分含有原料、ホウ素成分含有原
料、溶融剤及びアンチモンを含有する添加物の混合物を
熱処理することを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイ
スカー集合体の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体及びその製造方法に関する。ホウ酸アル
ミニウム系ウイスカーは機械的強度、耐薬品性、断熱
性、耐熱性、中性子吸収能及び電気絶縁性に優れてお
り、断熱材、耐熱材、耐食材の他、特に熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂等の有機材料やセメント、ガラス、各種セ
ラミックス等の無機材料及びアルミニウム合金、マグネ
シウム合金、チタン合金等の金属材料の補強材として有
用である。
イスカー集合体及びその製造方法に関する。ホウ酸アル
ミニウム系ウイスカーは機械的強度、耐薬品性、断熱
性、耐熱性、中性子吸収能及び電気絶縁性に優れてお
り、断熱材、耐熱材、耐食材の他、特に熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂等の有機材料やセメント、ガラス、各種セ
ラミックス等の無機材料及びアルミニウム合金、マグネ
シウム合金、チタン合金等の金属材料の補強材として有
用である。
【０００２】
【従来の技術】熱的、機械的に優れた性質を有するセラ
ミックス系のウイスカーは、大別して非酸化物系と酸化
物系とに分類される。非酸化物系は一般に融点が高く
（1900℃以上）耐熱性は優秀であるが、製造時に雰囲気
調整が必要なため設備的、原料的にコストが高くなって
しまい用途が限定される。非酸化物系のウイスカーの例
としては炭化珪素、窒化珪素等が挙げられる。一方、酸
化物系には硫酸カルシウム、チタン酸カルシウム、ホウ
酸マグネシウム及びホウ酸アルミニウム（特開昭63-319
298 及び特開昭63-319299 ）等がある。これら酸化物系
のウイスカーは非酸化物系のウイスカーほど融点は高く
ない（1000〜1600℃）ため耐熱性は劣るが、大気中で溶
融剤を用いるフラックス法で製造することができるので
設備的、原料的コストは低い特徴を持っている。酸化物
系のウイスカーの中では、ホウ酸アルミニウムはアルミ
ニウムの強化材として使用した場合非酸化物系ウイスカ
ーに匹敵する機械的強度を示すことが明らかにされ注目
されている（菅沼克昭: ニューセラミックス, No. 5, p
63〜69 (1990) ）。
ミックス系のウイスカーは、大別して非酸化物系と酸化
物系とに分類される。非酸化物系は一般に融点が高く
（1900℃以上）耐熱性は優秀であるが、製造時に雰囲気
調整が必要なため設備的、原料的にコストが高くなって
しまい用途が限定される。非酸化物系のウイスカーの例
としては炭化珪素、窒化珪素等が挙げられる。一方、酸
化物系には硫酸カルシウム、チタン酸カルシウム、ホウ
酸マグネシウム及びホウ酸アルミニウム（特開昭63-319
298 及び特開昭63-319299 ）等がある。これら酸化物系
のウイスカーは非酸化物系のウイスカーほど融点は高く
ない（1000〜1600℃）ため耐熱性は劣るが、大気中で溶
融剤を用いるフラックス法で製造することができるので
設備的、原料的コストは低い特徴を持っている。酸化物
系のウイスカーの中では、ホウ酸アルミニウムはアルミ
ニウムの強化材として使用した場合非酸化物系ウイスカ
ーに匹敵する機械的強度を示すことが明らかにされ注目
されている（菅沼克昭: ニューセラミックス, No. 5, p
63〜69 (1990) ）。
【０００３】機械的強度、耐薬品性に優れているホウ酸
アルミニウムウイスカーの製造方法としては、気相法と
溶融剤を用いるフラックス法とに大別できる。気相法と
しては、1000〜1400℃にて気体状態のフッ化アルミニウ
ムと酸化ホウ素中に水蒸気を通すことにより、4Al2O3・B
2O3の組成をもつウイスカーが得られることが知られて
いる（米国特許第3350166号）。
アルミニウムウイスカーの製造方法としては、気相法と
溶融剤を用いるフラックス法とに大別できる。気相法と
しては、1000〜1400℃にて気体状態のフッ化アルミニウ
ムと酸化ホウ素中に水蒸気を通すことにより、4Al2O3・B
2O3の組成をもつウイスカーが得られることが知られて
いる（米国特許第3350166号）。
【０００４】一方フラックス法としては、水酸化アルミ
ニウムと過剰の酸化ホウ素の混合物を1400℃熱処理する
ことにより、3Al2O3・ B2O3及び 9Al2O3・ B2O3の組成の
ウイスカーを製造する方法（米国特許第3080242 号）が
知られている。また、米国内務省鉱山局の報告によれ
ば、酸化アルミニウム、四ホウ酸ナトリウム及び塩化リ
チウムの混合物を1200℃加熱することにより、2.5Al2O3
・ B2O3の組成をもつウイスカーが得られ、また酸化アル
ミニウム、四ホウ酸ナトリウム及び酸化ホウ素の混合物
を1400℃に加熱することにより、4.8Al2O3・ B2O3の組成
をもつウイスカーが得られることが知られている（ビュ
ーロー オブ マインズ レポート オブインヴェステ
ィゲーション"Bureau of Mines Report of Investigati
on 6575"(1965) ）。
ニウムと過剰の酸化ホウ素の混合物を1400℃熱処理する
ことにより、3Al2O3・ B2O3及び 9Al2O3・ B2O3の組成の
ウイスカーを製造する方法（米国特許第3080242 号）が
知られている。また、米国内務省鉱山局の報告によれ
ば、酸化アルミニウム、四ホウ酸ナトリウム及び塩化リ
チウムの混合物を1200℃加熱することにより、2.5Al2O3
・ B2O3の組成をもつウイスカーが得られ、また酸化アル
ミニウム、四ホウ酸ナトリウム及び酸化ホウ素の混合物
を1400℃に加熱することにより、4.8Al2O3・ B2O3の組成
をもつウイスカーが得られることが知られている（ビュ
ーロー オブ マインズ レポート オブインヴェステ
ィゲーション"Bureau of Mines Report of Investigati
on 6575"(1965) ）。
【０００５】国内では、9Al2O3・2B2O3の組成を有するウ
イスカー及びその製造方法（特開昭63-319298 ）及び2A
l2O3・ B2O3の組成を有するウイスカー及びその製造方法
（特開昭63-319299 ）が知られている。さらにトリアル
カリアルミニウムトリサルフェートと無水ホウ酸供給成
分を混合し700 〜1200℃で熱処理する方法（特開平2-10
7600）、アルミニウム供給成分としての硫酸アルミニウ
ムと無水ホウ酸供給成分をアルカリ金属硫酸塩及びアル
カリ金属炭酸塩の存在下1000〜1200℃で熱処理する方法
（特開平2-164797）、アルミニウム供給成分としてアル
ミニウムの酸化物、水酸化物及びオキシ水酸化物のうち
少なくとも一種及びアルミニウム硫酸塩、無水ホウ酸供
給成分並びにアルカリ金属硫酸塩の混合物を900〜1200
℃で熱処理する方法（特開平2-164798）、アルミニウム
供給成分としてアルミニウムの酸化物、水酸化物のうち
少なくとも一種、無水ホウ酸供給成分、アルカリ金属の
硫酸塩及び塩化物のうち少なくとも一種並びに硫酸の混
合物を900〜1200℃で熱処理する方法（特開平3-13160
0）などがある。
イスカー及びその製造方法（特開昭63-319298 ）及び2A
l2O3・ B2O3の組成を有するウイスカー及びその製造方法
（特開昭63-319299 ）が知られている。さらにトリアル
カリアルミニウムトリサルフェートと無水ホウ酸供給成
分を混合し700 〜1200℃で熱処理する方法（特開平2-10
7600）、アルミニウム供給成分としての硫酸アルミニウ
ムと無水ホウ酸供給成分をアルカリ金属硫酸塩及びアル
カリ金属炭酸塩の存在下1000〜1200℃で熱処理する方法
（特開平2-164797）、アルミニウム供給成分としてアル
ミニウムの酸化物、水酸化物及びオキシ水酸化物のうち
少なくとも一種及びアルミニウム硫酸塩、無水ホウ酸供
給成分並びにアルカリ金属硫酸塩の混合物を900〜1200
℃で熱処理する方法（特開平2-164798）、アルミニウム
供給成分としてアルミニウムの酸化物、水酸化物のうち
少なくとも一種、無水ホウ酸供給成分、アルカリ金属の
硫酸塩及び塩化物のうち少なくとも一種並びに硫酸の混
合物を900〜1200℃で熱処理する方法（特開平3-13160
0）などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のウ
イスカーの形状では形状が単純であり複合材料の強化材
として用いた場合、母相との結合強度が必ずしも充分で
あるとは言えなかった。本発明者らは複雑形状をしたホ
ウ酸アルミニウム系ウイスカーについて鋭意検討した結
果、放射状に成長した針状結晶の集合部分を有するホウ
酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法を
見い出し本発明に至った。
イスカーの形状では形状が単純であり複合材料の強化材
として用いた場合、母相との結合強度が必ずしも充分で
あるとは言えなかった。本発明者らは複雑形状をしたホ
ウ酸アルミニウム系ウイスカーについて鋭意検討した結
果、放射状に成長した針状結晶の集合部分を有するホウ
酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法を
見い出し本発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は放射
状に成長した針状結晶の集合部分を有することを特徴と
するホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及び両方向
に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶から構成さ
れていることを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイス
カー集合体及びこれらの製造方法である。
状に成長した針状結晶の集合部分を有することを特徴と
するホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及び両方向
に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶から構成さ
れていることを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイス
カー集合体及びこれらの製造方法である。
【０００８】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明の放射状に成長した針状結晶の集合部分を有するこ
とを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体
及び両方向に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶
から構成されていることを特徴とするホウ酸アルミニウ
ム系ウイスカー集合体の代表的な形状は図１に示すよう
なものである。図１中に特許請求範囲第１項記載の放射
状に成長した針状結晶の集合部分を有することを特徴と
するホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及び特許請
求範囲第２項記載の両方向に実質的に対称に放射状に成
長した針状結晶から構成されていることを特徴とするホ
ウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体が見られる。前者
には後者が中央部分で分割された集合体も含まれる。ア
ンチモン成分含有添加物は前記硼酸アルミニウムウイス
カー集合体中に固溶又は他の構造体として、一体化又は
付着した状態で生成されている。
発明の放射状に成長した針状結晶の集合部分を有するこ
とを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体
及び両方向に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶
から構成されていることを特徴とするホウ酸アルミニウ
ム系ウイスカー集合体の代表的な形状は図１に示すよう
なものである。図１中に特許請求範囲第１項記載の放射
状に成長した針状結晶の集合部分を有することを特徴と
するホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及び特許請
求範囲第２項記載の両方向に実質的に対称に放射状に成
長した針状結晶から構成されていることを特徴とするホ
ウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体が見られる。前者
には後者が中央部分で分割された集合体も含まれる。ア
ンチモン成分含有添加物は前記硼酸アルミニウムウイス
カー集合体中に固溶又は他の構造体として、一体化又は
付着した状態で生成されている。
【０００９】第３の発明は上記ホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体の製造方法に関するものであり、以下さ
らに詳しく説明する。本発明にいうアルミニウム成分含
有原料としては、アルミニウムの酸化物、例えばα型酸
化アルミニウム、γ型酸化アルミニウムやアルミニウム
の水酸化物、例えば水酸化アルミニウムやアルミニウム
の硫酸塩、例えば硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム
14〜18水和物、硫酸アンモニウムアルミニウム、硫酸ア
ンモニウムアルミニウム12水和物やアルミニウムとアル
カリ金属の硫酸塩、例えば硫酸アルミニウムカリウム、
硫酸アルミニウムカリウム12水和物、硫酸アルミニウム
ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム12水和物やア
ルミニウムの硝酸塩、例えば硝酸アルミニウム、硝酸ア
ルミニウム9水和物やアルミニウムの塩化物、例えば塩
化アルミニウム、塩化アルミニウム6水和物またはアル
ミニウムのオキシ水酸化物、例えばベーマイト、ジアス
ポア、トーダイト等の公知の塩類などを挙げることがで
き、これらを単独で用いてもよいし、また２種以上混合
してもよい。
イスカー集合体の製造方法に関するものであり、以下さ
らに詳しく説明する。本発明にいうアルミニウム成分含
有原料としては、アルミニウムの酸化物、例えばα型酸
化アルミニウム、γ型酸化アルミニウムやアルミニウム
の水酸化物、例えば水酸化アルミニウムやアルミニウム
の硫酸塩、例えば硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム
14〜18水和物、硫酸アンモニウムアルミニウム、硫酸ア
ンモニウムアルミニウム12水和物やアルミニウムとアル
カリ金属の硫酸塩、例えば硫酸アルミニウムカリウム、
硫酸アルミニウムカリウム12水和物、硫酸アルミニウム
ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム12水和物やア
ルミニウムの硝酸塩、例えば硝酸アルミニウム、硝酸ア
ルミニウム9水和物やアルミニウムの塩化物、例えば塩
化アルミニウム、塩化アルミニウム6水和物またはアル
ミニウムのオキシ水酸化物、例えばベーマイト、ジアス
ポア、トーダイト等の公知の塩類などを挙げることがで
き、これらを単独で用いてもよいし、また２種以上混合
してもよい。
【００１０】次にホウ素成分含有原料としては、ホウ素
の酸化物、例えば酸化ホウ素やホウ素の酸素酸、例えば
オルトホウ素酸（H3BO3)、四ホウ酸（H2B4O7）、メタホ
ウ酸（HBO2）或いはこれらのアルカリ金属塩、例えば四
ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、メタホウ酸ナト
リウム及びホウ素のアルコキシド化合物、例えばホウ素
エトキシド（B(OC2H5)3)等の公知の塩類などを挙げるこ
とができ、これらを単独で用いてもよいし、また２種以
上混合してもよい。
の酸化物、例えば酸化ホウ素やホウ素の酸素酸、例えば
オルトホウ素酸（H3BO3)、四ホウ酸（H2B4O7）、メタホ
ウ酸（HBO2）或いはこれらのアルカリ金属塩、例えば四
ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、メタホウ酸ナト
リウム及びホウ素のアルコキシド化合物、例えばホウ素
エトキシド（B(OC2H5)3)等の公知の塩類などを挙げるこ
とができ、これらを単独で用いてもよいし、また２種以
上混合してもよい。
【００１１】溶融剤の例としては、アルカリ金属の硫酸
塩及び塩化物が好適である。具体的には、硫酸リチウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化リチウム、塩
化ナトリウム、塩化カリウム及びこれらの水和物であ
り、これらを単独で用いてもよいし、また２種以上混合
してもよい。
塩及び塩化物が好適である。具体的には、硫酸リチウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化リチウム、塩
化ナトリウム、塩化カリウム及びこれらの水和物であ
り、これらを単独で用いてもよいし、また２種以上混合
してもよい。
【００１２】アルミニウム成分含有原料、ホウ素成分含
有原料及び溶融剤の配合割合は、目的とするホウ酸アル
ミニウム系ウイスカーの組成によって異なる。例えば、
ウイスカー中の Al2O3とB2O3とのモル比が 2:1のウイス
カーの場合は、アルミニウム成分含有原料とホウ素成分
含有原料の混合割合は、アルミニウム成分含有原料に含
まれるアルミニウムとホウ素のモル比が 1:9〜6:4 とな
るような範囲であることが好ましく、溶融剤は、全重量
の10〜95重量％の範囲が好ましい。また、 Al2O3とB2O3
とのモル比が 9:2のウイスカーの場合は、アルミニウム
成分含有原料とホウ素成分含有原料の混合割合は、アル
ミニウム成分含有原料に含まれるアルミニウムとホウ素
のモル比が 1:4〜9:1 となるような範囲であることが好
ましく、溶融剤は、全重量の10〜95重量％の範囲が好ま
しい。
有原料及び溶融剤の配合割合は、目的とするホウ酸アル
ミニウム系ウイスカーの組成によって異なる。例えば、
ウイスカー中の Al2O3とB2O3とのモル比が 2:1のウイス
カーの場合は、アルミニウム成分含有原料とホウ素成分
含有原料の混合割合は、アルミニウム成分含有原料に含
まれるアルミニウムとホウ素のモル比が 1:9〜6:4 とな
るような範囲であることが好ましく、溶融剤は、全重量
の10〜95重量％の範囲が好ましい。また、 Al2O3とB2O3
とのモル比が 9:2のウイスカーの場合は、アルミニウム
成分含有原料とホウ素成分含有原料の混合割合は、アル
ミニウム成分含有原料に含まれるアルミニウムとホウ素
のモル比が 1:4〜9:1 となるような範囲であることが好
ましく、溶融剤は、全重量の10〜95重量％の範囲が好ま
しい。
【００１３】アンチモン成分含有添加物としては、アン
チモンを含むものであれば特に限定されないが、金属単
体、各種化合物、固溶体及び複合化合物などが挙げられ
る。具体的には、これらの成分を含有する酸化物、水酸
化物、炭酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩及び
シュウ酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、酒石酸等の有機酸塩やア
ルコキシド、硫化物などが挙げられる。例えば、金属ア
ンチモン、Sb2O3 等の酸化物、SbCl3 やSbCl5 等の塩化
物、Sb2S3 等の硫化物等が挙げられる。
チモンを含むものであれば特に限定されないが、金属単
体、各種化合物、固溶体及び複合化合物などが挙げられ
る。具体的には、これらの成分を含有する酸化物、水酸
化物、炭酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩及び
シュウ酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、酒石酸等の有機酸塩やア
ルコキシド、硫化物などが挙げられる。例えば、金属ア
ンチモン、Sb2O3 等の酸化物、SbCl3 やSbCl5 等の塩化
物、Sb2S3 等の硫化物等が挙げられる。
【００１４】アンチモン成分含有添加物の添加量は、目
的とするウイスカーの組成によっても異なり特に限定さ
れないが、構成するB 及び Al 成分の合計モル数に対し
て、50モル％以下添加することが好ましい。50モル％を
越えて添加してもその添加効果は向上しないからであ
る。ここで、添加物成分のモル数は金属換算であり、例
えば、Sb2O3 をS b 成分の添加原料として用いる場合に
は、1 モルのSb2O3 は、2 モル分の添加成分として換算
される。
的とするウイスカーの組成によっても異なり特に限定さ
れないが、構成するB 及び Al 成分の合計モル数に対し
て、50モル％以下添加することが好ましい。50モル％を
越えて添加してもその添加効果は向上しないからであ
る。ここで、添加物成分のモル数は金属換算であり、例
えば、Sb2O3 をS b 成分の添加原料として用いる場合に
は、1 モルのSb2O3 は、2 モル分の添加成分として換算
される。
【００１５】アルミニウム成分含有原料、ホウ素成分含
有原料、溶融剤及びアンチモン成分含有添加物を混合す
る方法としては、通常のミキサー、ボールミル、振動ミ
ル等を用いて行なうことができる。何れの方法でも均一
に混合しておくことが好ましい。
有原料、溶融剤及びアンチモン成分含有添加物を混合す
る方法としては、通常のミキサー、ボールミル、振動ミ
ル等を用いて行なうことができる。何れの方法でも均一
に混合しておくことが好ましい。
【００１６】熱処理温度は目的とするホウ酸アルミニウ
ム系ウイスカーの組成によって異なる。例えば、2Al2O3
・ B2O3組成のウイスカーでは、温度 600℃〜1000℃が好
ましい。これは、温度が 600℃未満では反応が不十分で
あり、また1000℃を越えると生成したウイスカー中のB2
O3成分が徐々に脱離する分解反応が起こるので好ましく
ない。9Al2O3・2B2O3組成のウイスカーでは、温度 900℃
〜1200℃が好ましい。これは、温度が 900℃未満では2A
l2O3・ B2O3組成のウイスカーが優先的に生成したり、原
料が未反応のまま残ってしまうためであり、また1200℃
を越えると生成したウイスカー中のB2O3成分が徐々に脱
離する分解反応が起こるので好ましくない。4.8Al2O3・
B2O3や9Al2O3・ B2O3などのB2O3量の少ない組成のウイス
カーでは、1400℃程度の高温が好適である。
ム系ウイスカーの組成によって異なる。例えば、2Al2O3
・ B2O3組成のウイスカーでは、温度 600℃〜1000℃が好
ましい。これは、温度が 600℃未満では反応が不十分で
あり、また1000℃を越えると生成したウイスカー中のB2
O3成分が徐々に脱離する分解反応が起こるので好ましく
ない。9Al2O3・2B2O3組成のウイスカーでは、温度 900℃
〜1200℃が好ましい。これは、温度が 900℃未満では2A
l2O3・ B2O3組成のウイスカーが優先的に生成したり、原
料が未反応のまま残ってしまうためであり、また1200℃
を越えると生成したウイスカー中のB2O3成分が徐々に脱
離する分解反応が起こるので好ましくない。4.8Al2O3・
B2O3や9Al2O3・ B2O3などのB2O3量の少ない組成のウイス
カーでは、1400℃程度の高温が好適である。
【００１７】溶融剤を含む反応生成物からホウ酸アルミ
ニウム系ウイスカーを単離するには、数規定程度の熱塩
酸、熱硫酸、熱硝酸或いはこれらの混合物、熱苛性ソー
ダまたは熱水などを用いて、溶融剤その他水溶性物質を
除去したのち充分に水洗する。水不溶性の副生物がある
場合には、デカンテーション等の処理で残留物からウイ
スカーを分離したのち、充分に水洗すればよい。尚、得
られるホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体を用途の
１つである複合材料の強化材として応用する場合に使用
したアンチモン成分含有添加物が複合材料中で良好な効
果がある場合、例えばプラスチックスに対するアンチモ
ン化合物の難燃効果や紫外線遮蔽効果などがある場合に
は、添加物成分を積極的に残留させるために熱水のみの
洗浄により溶融剤のみを除去することが好ましい。
ニウム系ウイスカーを単離するには、数規定程度の熱塩
酸、熱硫酸、熱硝酸或いはこれらの混合物、熱苛性ソー
ダまたは熱水などを用いて、溶融剤その他水溶性物質を
除去したのち充分に水洗する。水不溶性の副生物がある
場合には、デカンテーション等の処理で残留物からウイ
スカーを分離したのち、充分に水洗すればよい。尚、得
られるホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体を用途の
１つである複合材料の強化材として応用する場合に使用
したアンチモン成分含有添加物が複合材料中で良好な効
果がある場合、例えばプラスチックスに対するアンチモ
ン化合物の難燃効果や紫外線遮蔽効果などがある場合に
は、添加物成分を積極的に残留させるために熱水のみの
洗浄により溶融剤のみを除去することが好ましい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。 〔実施例１〜５〕表１に示すようなアルミニウム成分含
有原料（硫酸アルミニウム粉末：Al2(SO4)3）、ホウ素
成分含有原料（オルトホウ酸粉末：H3BO3）、溶融剤
（硫酸カリウム粉末：K2SO4 ）及びアンチモン成分含有
添加物（酸化アンチモン粉末：Sb2O3）を秤量した。
尚、表１に示したアンチモン成分のモル％は、ウイスカ
ーを構成する B 及び Al 成分の合計モル数に対して、
アンチモン成分含有添加物中の添加量をアンチモンの金
属換算のモル％で示した。各原料を秤量した後、ボール
ミルを用いて20時間混合した。混合物をアルミナ坩堝に
入れ、空気中1120℃で 3時間熱処理した。この反応生成
物を冷却し、塩酸を加えて煮沸し、溶融剤その他水溶性
物質を除去したのち充分に水洗乾燥した。
する。 〔実施例１〜５〕表１に示すようなアルミニウム成分含
有原料（硫酸アルミニウム粉末：Al2(SO4)3）、ホウ素
成分含有原料（オルトホウ酸粉末：H3BO3）、溶融剤
（硫酸カリウム粉末：K2SO4 ）及びアンチモン成分含有
添加物（酸化アンチモン粉末：Sb2O3）を秤量した。
尚、表１に示したアンチモン成分のモル％は、ウイスカ
ーを構成する B 及び Al 成分の合計モル数に対して、
アンチモン成分含有添加物中の添加量をアンチモンの金
属換算のモル％で示した。各原料を秤量した後、ボール
ミルを用いて20時間混合した。混合物をアルミナ坩堝に
入れ、空気中1120℃で 3時間熱処理した。この反応生成
物を冷却し、塩酸を加えて煮沸し、溶融剤その他水溶性
物質を除去したのち充分に水洗乾燥した。
【００１９】
【表１】
【００２０】実施例１〜５で得られたウイスカー集合体
は何れも白色でエックス線回折による結晶構造解析の結
果、Al18B4O33（9Al2O3・2B2O3）結晶構造が同定され
た。これ以外に少量のAlSbO4が同定された。得られたウ
イスカー集合体の組成分析はＩＣＰ発光分光分析（日本
ジャーレル−アッシュ社製 ICPA-575使用）により行な
った。その分析限界は 1〜10ppm 程度である。組成分析
結果はAl2O3 及びB2O3に換算した値で示しAl2O3 及びB2
O3の合計が100 モル％となるように示した。また、添加
物中のアンチモン成分の分析値のモル％は、Al2O3及びB
2O3の分析値を基に算出した B及び Al 成分の合計モル
数に対して、アンチモン成分の金属換算のモル％で示し
た。表１に走査型電子顕微鏡観察で測定したウイスカー
集合体の大きさ（長軸方向の長さ）を示した。また、実
施例２で得られたウイスカー集合体の走査型電子顕微鏡
写真を図１に示す。他の実施例で得られたウイスカー集
合体も実質的に図１に示したものと相似形であり、大き
さ（長軸方向の長さ）が異なるだけであった。
は何れも白色でエックス線回折による結晶構造解析の結
果、Al18B4O33（9Al2O3・2B2O3）結晶構造が同定され
た。これ以外に少量のAlSbO4が同定された。得られたウ
イスカー集合体の組成分析はＩＣＰ発光分光分析（日本
ジャーレル−アッシュ社製 ICPA-575使用）により行な
った。その分析限界は 1〜10ppm 程度である。組成分析
結果はAl2O3 及びB2O3に換算した値で示しAl2O3 及びB2
O3の合計が100 モル％となるように示した。また、添加
物中のアンチモン成分の分析値のモル％は、Al2O3及びB
2O3の分析値を基に算出した B及び Al 成分の合計モル
数に対して、アンチモン成分の金属換算のモル％で示し
た。表１に走査型電子顕微鏡観察で測定したウイスカー
集合体の大きさ（長軸方向の長さ）を示した。また、実
施例２で得られたウイスカー集合体の走査型電子顕微鏡
写真を図１に示す。他の実施例で得られたウイスカー集
合体も実質的に図１に示したものと相似形であり、大き
さ（長軸方向の長さ）が異なるだけであった。
【００２１】［比較例］実施例１においてアンチモンを
添加しなかった以外、実施例と同じ条件で処理した。得
られたウイスカーは白色でエックス線回折による結晶構
造解析の結果、Al18B4O33（9Al2O3・2B2O3）結晶構造が
同定された。走査型電子顕微鏡観察の結果、このウイス
カーは太さ0.5 〜1 μm 、長さ3 〜20μm であり通常の
独立した針状の形態であり、本発明の放射状に成長した
針状結晶の集合部分を有するウイスカー集合体や両方向
に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶から構成さ
れているウイスカー集合体は見られなかった。
添加しなかった以外、実施例と同じ条件で処理した。得
られたウイスカーは白色でエックス線回折による結晶構
造解析の結果、Al18B4O33（9Al2O3・2B2O3）結晶構造が
同定された。走査型電子顕微鏡観察の結果、このウイス
カーは太さ0.5 〜1 μm 、長さ3 〜20μm であり通常の
独立した針状の形態であり、本発明の放射状に成長した
針状結晶の集合部分を有するウイスカー集合体や両方向
に実質的に対称に放射状に成長した針状結晶から構成さ
れているウイスカー集合体は見られなかった。
【００２２】
【発明の効果】本発明は放射状に成長した針状結晶の集
合部分を有することを特徴とする或いは両方向に実質的
に対称に放射状に成長した針状結晶から構成されている
ことを特徴とする新規な形状のホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体であり、複雑形状であるために複合材料
の強化材として母材との結合に優れた特徴を有し、新規
な強化材として新たな複合材料の製造にも応用される。
また、本発明の方法によれば特定の添加物を用いること
により生産効率よく該ホウ酸アルミニウム系ウイスカー
集合体を製造できる。
合部分を有することを特徴とする或いは両方向に実質的
に対称に放射状に成長した針状結晶から構成されている
ことを特徴とする新規な形状のホウ酸アルミニウム系ウ
イスカー集合体であり、複雑形状であるために複合材料
の強化材として母材との結合に優れた特徴を有し、新規
な強化材として新たな複合材料の製造にも応用される。
また、本発明の方法によれば特定の添加物を用いること
により生産効率よく該ホウ酸アルミニウム系ウイスカー
集合体を製造できる。
【図１】実施例２で得られたウイスカーの走査型電子顕
微鏡写真である。尚、下地の粉末上の部分は電子顕微鏡
試料作製時に使用するカーボンペーストである。
微鏡写真である。尚、下地の粉末上の部分は電子顕微鏡
試料作製時に使用するカーボンペーストである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【表１】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 図１は、図面に代わる写真（粒子構造を示
す）であり、実施例２で得られたウイスカーの走査型電
子顕微鏡写真である。尚、下地の粉末上の部分は電子顕
微鏡試料作製時に使用するカーボンペーストである。
す）であり、実施例２で得られたウイスカーの走査型電
子顕微鏡写真である。尚、下地の粉末上の部分は電子顕
微鏡試料作製時に使用するカーボンペーストである。
Claims (3)
- 【請求項１】 放射状に成長した針状結晶の集合部分を
有することを特徴とするホウ酸アルミニウム系ウイスカ
ー集合体。 - 【請求項２】 両方向に実質的に対称に放射状に成長し
た針状結晶から構成されていることを特徴とするホウ酸
アルミニウム系ウイスカー集合体。 - 【請求項３】 アルミニウム成分含有原料、ホウ素成分
含有原料、溶融剤及びアンチモン成分含有添加物の混合
物を熱処理することを特徴とする特許請求範囲第１項又
は第２項記載のホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04069971A JP3105622B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04069971A JP3105622B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0672800A true JPH0672800A (ja) | 1994-03-15 |
| JP3105622B2 JP3105622B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=13418055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04069971A Expired - Fee Related JP3105622B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ホウ酸アルミニウム系ウイスカー集合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105622B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0754659A1 (en) * | 1995-07-18 | 1997-01-22 | Nichias Corporation | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP04069971A patent/JP3105622B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0754659A1 (en) * | 1995-07-18 | 1997-01-22 | Nichias Corporation | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor |
| US5972489A (en) * | 1995-07-18 | 1999-10-26 | Nichias Corporation | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3105622B2 (ja) | 2000-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |