JPS61101499A - Antimony oxide whisker and its production - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prepare an antimony oxide whisker consisting of a needle-like or rod-like single crystal, effectively, by calcining metallic antimony in an oxygen-containing atmosphere at or above a specific temperature. CONSTITUTION:The powder, granule, wire, rod, etc. of metallic antimony is used as a raw material, and is supplied to the perforated plate 15 through the feeding pipe 16. An oxygen-containing gas 12 heated at about 80 deg.C, e.g. air is introduced through the feeding port 13, passed through the quartz tube 11, and exhausted through the exhaust port 14. In the above state, the region near the perforated plate 15 is heated at >=450 deg.C by heating the inside of the quartz tube 11 with the heater 17. The metallic antimony is oxidized with the oxygen-containing gas 12, sublimed or evaporated successively in the form of antimony oxide, transferred upward, and discharged through the exhaust port 14 as antimony oxide whisker. The whisker is separated from the oxygen- containing gas by a proper means to obtain the objective antimony oxide whisker.

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、酸化アンチモンウィスカーおよびその製造方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to antimony oxide whiskers and methods for producing the same.

「従来技術およびその問題点」 金属酸化物は、棒状、線状、針状、フレーク状などの形
状をなすことがあり、ウィスカーと呼ばれている。ウィ
スカーを形成する金属醇化物としては、これまでに醇化
アルミニウム（Ａ１２０３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）　、
酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）　、酸化マグネシウム（にｇ
ｏ）などが知られている。これらのウィスカーは、上記
のような特殊な形状をなすと共に極めて強固なため、現
在プラスチックのフィラーとして利用されているが、そ
の他各種用途への利用が検討されている。"Prior Art and its Problems" Metal oxides may have a shape such as a rod, a line, a needle, or a flake, and are called whiskers. So far, metal infusions that form whiskers include aluminum infusion (A1203), zinc oxide (ZnO),
Beryllium oxide (Bed), Magnesium oxide (Nig)
o) etc. are known. These whiskers have the above-mentioned special shape and are extremely strong, so they are currently used as fillers for plastics, but their use in various other applications is also being considered.

このように、各種の金属酸化物からなるウィスカーが知
られているが、酸化アンチモン（５ｂ２０４　）につい
ては未だウィスカーを形成することが知られておらず、
その性状も明らかでなかった。As described above, whiskers made of various metal oxides are known, but antimony oxide (5b204) is not yet known to form whiskers.
Its properties were also unclear.

「発明の目的」 本発明の目的は、新規な工業用材料として各種用途への
応用が期待される酸化アンチモンウィスカーおよびその
製造方法を提供することにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide antimony oxide whiskers that are expected to be applied to various uses as a new industrial material, and a method for producing the same.

「発明の構成」 本発明の酸化アンチモンウィスカーは、酸化アンチモン
の針状もしくは棒状単結晶からなっている。"Structure of the Invention" The antimony oxide whiskers of the present invention are made of needle-like or rod-like single crystals of antimony oxide.

また１本発明の酸化アンチモンウィスカーの製遣方法は
、金属アンチモンを酸素含有雰囲気中で４００℃以上の
温度で焼成する方法である。A method for producing antimony oxide whiskers according to the present invention is a method in which metallic antimony is fired at a temperature of 400° C. or higher in an oxygen-containing atmosphere.

次に本発明をより具体的に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail.

本発明では、原料として金属アンチモンの粉末、粒塊、
線、棒等を使用し、これを酸素含有雰囲気中で加熱焼成
する。ここで、酸素含有雰囲気とは、酸素もしくは酸素
を含有する雰囲気の意味であり、例えば酸素中や空気中
であればよい、加熱焼成は、例えばアルミナ基板、磁性
ルツボ、石英容器等の耐熱性開口容器に上記金属アンチ
モンを入れて行なうことができる。加熱焼成温度は、金
属アンチモンが酸化するときに重量が減少する温度で行
なう。すなわち、金属アンチモンは高温で酸化されると
、酸化時に昇華もしくは蒸発を起こして重量が減少し、
その過程で針状もしくは棒状単結晶を育成してウィスカ
ーを形成するものと考えられる。したがって、昇華もし
くは蒸発が多い状態で金属アンチモンを酸化させれば、
より効果的にウィスカーを形成することができる。金属
アンチモンの酸化速度を重量の減少する速度で表わすと
、５００℃では１時間で約−１５ｍｇ／ｃｒｎ’、６０
０℃では１時間で約−３０ｍｇ／ｃ　ｍ’である。この
ように、酸化時に重量が減少する温度で加熱を行なうこ
とにより、酸化アンチモンウィスカーが無数に生成され
る０本発明では、この点に着眼して、加熱焼成温度を４
５０℃以上としたのである。In the present invention, metal antimony powder, granules,
This is heated and fired in an oxygen-containing atmosphere using a wire, rod, etc. Here, the term "oxygen-containing atmosphere" refers to oxygen or an atmosphere containing oxygen, and for example, it may be in oxygen or air.Heating and firing can be used to heat-resistant openings such as alumina substrates, magnetic crucibles, quartz containers, etc. The above-mentioned antimony metal can be placed in a container. The heating and firing temperature is such that the weight of antimony metal decreases when it oxidizes. In other words, when metal antimony is oxidized at high temperatures, it undergoes sublimation or evaporation during oxidation and its weight decreases.
It is thought that during this process, needle-like or rod-like single crystals are grown to form whiskers. Therefore, if metallic antimony is oxidized under conditions of high sublimation or evaporation,
Whiskers can be formed more effectively. The oxidation rate of antimony metal is expressed as the rate of decrease in weight: at 500°C, it is approximately -15 mg/crn' in 1 hour, 60
At 0°C, it is about -30 mg/cm' in 1 hour. In this way, by heating at a temperature at which the weight decreases during oxidation, countless antimony oxide whiskers are generated.In the present invention, focusing on this point, the heating and firing temperature is set to 4.
The temperature was set at 50°C or higher.

こうして得られた酸化アンチモンウィスカーは太さ数ル
麿〜数士４ｍ、長さ数百７ｉｍ〜数ＩＤＩ程度の針状も
しくは棒状の単結晶からなっている。The antimony oxide whiskers thus obtained consist of needle-like or rod-like single crystals with a thickness of several meters to four meters and a length of several hundred seven inches to several IDI.

なお、酸化アンチモンウィスカーを工業的に製造するに
は、例えば第２図に示すような製造装置を使用できる。Incidentally, in order to industrially manufacture antimony oxide whiskers, a manufacturing apparatus as shown in FIG. 2, for example, can be used.

すなわち、この製造装置は１石英製チューブ１１の一端
に酸素含有ガス１２の供給口１３が形成され、他端に酸
素含有ガス１２の排出口１４が形成され、石英製チュー
ブ１１の内部は酸素含有ガス１２の流通路となっている
。そして、石英製チューブ１１の内部にはアルミナから
なる多孔板１５が設置され、この多孔板１５上に臨むよ
うに金属アンチモンの供給管１６が導入されている。ま
た、多孔板１５の近傍に位置する石英製チューブ１１の
外周には環状のヒータ１７が取付けられている。That is, in this manufacturing apparatus, a supply port 13 for oxygen-containing gas 12 is formed at one end of a quartz tube 11, a discharge port 14 for oxygen-containing gas 12 is formed at the other end, and the inside of the quartz tube 11 is filled with oxygen-containing gas. It serves as a flow path for gas 12. A perforated plate 15 made of alumina is installed inside the quartz tube 11, and a metal antimony supply pipe 16 is introduced so as to face onto the perforated plate 15. Further, an annular heater 17 is attached to the outer periphery of the quartz tube 11 located near the perforated plate 15.

この製造装置においては、金属アンチモンの粉末、粒塊
、板、線などを供給管１６から多孔板１５上に供給する
。そして、予め８０℃程度に加温された酸素含有ガス１
２を供給口１３より吹き込み、石英製チューブ１．１内
部を流通させて排出口１４より排出させる。酸素含有ガ
ス１２を予め加温するのは、石英製チューブ１１内部の
温度低下を防ぐためと、金属アンチモンの酸化効率を上
げるためである。ただし、室温の酸素含有ガス１２を吹
き込んでもかまわない。この状態でヒータ１７により石
英製チューブ１１内を加熱して多孔板１５の近傍を４５
０℃以上にする。金属アンチモンは酸素含有ガス１２に
よって酸化され、順次酸化アンチモンとなって昇華もし
くは蒸発する。昇華もしくは蒸発した酸化アンチモンは
、酸素含有ガス１２と共に上方に運ばれて酸化アンチモ
ンウィスカーとなって排出口１４から流出する。したが
って、排出口１４から流出した酸化アンチモンウィスカ
ーを適宜手段により酸素含有ガス１２から分離して酸化
アンチモンウィスカーを得ることができる。なお、酸素
含有ガス１２の流速は、酸化アンチモンウィスカーの生
成速度に合せてｇＡ整した方がよく、あまり高速でない
方がよい。実験によれば０．１（〜１０７／分程度が好
ましい。In this manufacturing apparatus, antimony metal powder, granules, plates, wires, etc. are supplied from a supply pipe 16 onto a perforated plate 15 . Then, oxygen-containing gas 1 heated to about 80°C in advance
2 is blown into the supply port 13, circulated inside the quartz tube 1.1, and discharged from the discharge port 14. The reason why the oxygen-containing gas 12 is heated in advance is to prevent a drop in temperature inside the quartz tube 11 and to increase the oxidation efficiency of metal antimony. However, the oxygen-containing gas 12 at room temperature may be blown. In this state, the inside of the quartz tube 11 is heated by the heater 17, and the vicinity of the perforated plate 15 is heated by the heater 17.
Keep the temperature above 0℃. Metallic antimony is oxidized by the oxygen-containing gas 12 and sequentially becomes antimony oxide, which sublimes or evaporates. The sublimated or evaporated antimony oxide is carried upward together with the oxygen-containing gas 12, becomes antimony oxide whiskers, and flows out from the outlet 14. Therefore, the antimony oxide whiskers flowing out from the outlet 14 can be separated from the oxygen-containing gas 12 by appropriate means to obtain antimony oxide whiskers. Note that the flow rate of the oxygen-containing gas 12 should be adjusted to gA in accordance with the generation rate of antimony oxide whiskers, and should not be too high. According to experiments, about 0.1 (~107/min) is preferable.

「発明の実施例」 実施例１ 金属アンチモンの粉末（純度９９．９！３％、粒度的Ｉ
ｇｍ）をアルミナ基板にＩｇ乗せ、空気中で４５０℃に
て２時間加熱焼成した結果、太さ５　ｐ−ｍ以下、長さ
１ｍｍ以下の針状もしくは棒状単結晶からなる酸化モリ
ブデンウィスカーが得られた。収率は約５％であった。"Embodiments of the invention" Example 1 Metallic antimony powder (purity 99.9!3%, particle size I
As a result of placing Ig on an alumina substrate and heating and firing it in air at 450°C for 2 hours, molybdenum oxide whiskers consisting of needle-shaped or rod-shaped single crystals with a thickness of 5 pm or less and a length of 1 mm or less were obtained. Ta. The yield was approximately 5%.

実施例２ 実施例１と同様な金属アンチモンの粉末をアルミナ基板
に１ｇ乗せ、空気中で５５０℃にて１時間加熱焼成した
結果、太さ１０ｐｍ以下、長さ２　ｍｍ以下の針状もし
くは棒状単結晶からなる酸化モリブデンウィスカーが得
られた。収率は約２０％であった。Example 2 As a result of placing 1 g of the same metal antimony powder as in Example 1 on an alumina substrate and firing it in air at 550°C for 1 hour, a needle-like or rod-like unit with a thickness of 10 pm or less and a length of 2 mm or less was obtained. Molybdenum oxide whiskers consisting of crystals were obtained. The yield was about 20%.

実施例３ 実施例１と同様な金属アンチモンの粉末をアルミナ基板
に１ｇ乗せ、空気中で７００℃にて１時間加熱焼成した
結果、太さ５０ｇｍ以下、長さ５■以下の針状もしくは
棒状単結晶からなる酸化モリブデンウィスカーが得られ
た。収率は約５０％であった。なお、この酸化アンチモ
ンウィスカーの１５倍の顕微鏡写真を第１図に示す。Example 3 As a result of placing 1 g of the same metal antimony powder as in Example 1 on an alumina substrate and firing it in air at 700°C for 1 hour, a needle-like or rod-like unit with a thickness of 50 gm or less and a length of 5 cm or less was formed. Molybdenum oxide whiskers consisting of crystals were obtained. The yield was about 50%. A micrograph of this antimony oxide whisker at a magnification of 15 times is shown in FIG.

実施例４ 金属アンチモンの粒（純度９９．９９％、粒度的２ｍｍ
　）をアルミナ基板に１ｇ乗せ、実施例１〜３と同じ各
条件で加熱焼成した結果、それぞれ同様な結果が得られ
た。Example 4 Metallic antimony particles (99.99% purity, 2 mm particle size)
) was placed on an alumina substrate and heated and fired under the same conditions as Examples 1 to 3, and the same results were obtained.

なお、実施例１〜４で得られたウィスカーは、Ｘｉ回折
の結果、酸化アンチモンであることが確認された。Note that the whiskers obtained in Examples 1 to 4 were confirmed to be antimony oxide as a result of Xi diffraction.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の酸化アンチモンウィスカ
ーの製造方法によれば、金属アンチモンを酸素含有雰囲
気中で４５０℃以上の温度で焼成することにより、効率
的に酸化アンチモンウィスカーを得ることができる。ま
た、こうして得られた本発明の酸化アンチモンウィスカ
ーは、醇化アンチモンの針状もしくは棒状の単結晶から
なり、プラスチック用フィラー等各種工業材料としての
用途が期待される。"Effects of the Invention" As explained above, according to the method for producing antimony oxide whiskers of the present invention, antimony oxide whiskers can be efficiently produced by firing metallic antimony at a temperature of 450°C or higher in an oxygen-containing atmosphere. Obtainable. Furthermore, the antimony oxide whiskers of the present invention thus obtained are composed of needle-like or rod-like single crystals of antimony oxide, and are expected to be used as various industrial materials such as fillers for plastics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明による酸化アンチモンウィスカーの粒子
構造を示す１５倍の顕微鏡写真、第２図は本発明による
製造方法をＴ業的に行なうのに適した製造装置の一例を
示す断面図である。 なお、図中、１１は石英製チューブ、１２は酸素含有ガ
ス、１３は酸素含有ガスの供給口、１４は酸素含有ガス
の排出口、１５は多孔板、１６は金属アンチモンの供給
管、１７はヒータである。 ２：？〜ｉ　’；４FIG. 1 is a 15x micrograph showing the particle structure of antimony oxide whiskers according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing apparatus suitable for carrying out the manufacturing method according to the present invention in a T-industrial scale. . In the figure, 11 is a quartz tube, 12 is an oxygen-containing gas, 13 is an oxygen-containing gas supply port, 14 is an oxygen-containing gas discharge port, 15 is a perforated plate, 16 is a metal antimony supply pipe, and 17 is a metal antimony supply pipe. It's a heater. 2:? ~i';4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）酸化アンチモンの針状もしくは棒状単結晶からな
る酸化アンチモンウィスカー。(1) Antimony oxide whiskers consisting of needle-like or rod-like single crystals of antimony oxide. （２）金属アンチモンを酸素含有雰囲気中で４５０℃以
上の温度で焼成することを特徴とする酸化アンチモンウ
ィスカーの製造方法。(2) A method for producing antimony oxide whiskers, which comprises firing metal antimony at a temperature of 450° C. or higher in an oxygen-containing atmosphere.