JPS638220A - 酸化ジルコニウム粉体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は酸化ジルコニウム粉体の製造法に関するもので
あり、更に詳細には中和法により水酸化ジルコニウムを
析出せしめるに当たり、ｆ重子として少量の水酸化ジル
コニウムを添加することを特徴とする酸化ジルコニウム
粉体の製造法に関するものである。

〈従来の技術〉 近年酸化ジルコニウム粉体は高強度、高靭性の部分安定
化酸化ジルコニウム成形体或いは酸素センサーとしての
完全安定化ジルコニア成形体として広範な分野に使用さ
れるようになったため種々その製造方法が検討されてい
る。これらの酸化ジルコニウム粉体の製造方法としては
、■水溶性ジルコニウム水和物にイツトリウム、マグネ
シウム、セリウム、カルシウム等の化合物を安定化剤と
して加え、次いでアルカリで中和処理した後濾過、水洗
し、乾燥、焼成する方法、■オキシ塩化ジルコニウムま
たはジルコニウムアルコキシドに安定化剤を加え、加水
分解させて得た水酸化物を乾燥、焼成する方法、等があ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ■の方法は■の加水分解法に比較し原料が廉価で工業的
規模での生産が可能であるとの利点を有するものの水酸
化ジルコニウムに安定化剤が均質に分散していないため
か析出物である水酸化ジルコニウムを主体とするゲル（
以下華に水酸化ジルコニウムと称する）を乾燥、焼成し
ても均質な組成及び粒径を有する酸化ジルコニウム粉体
が得られないという欠点を有する。

く問題点を解決するための手段〉 かかる事情下に漏み木発明者等は、中和法における上述
の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、ジルコニウムを
含有する水溶液のｐＨが約４〜５近傍に於いて水溶液の
粘度が急増し、溶液の全体攪拌が困難な状態を生起し、
ｐＨが約５を越えると再び溶液粘度が低下するという現
象が生じることを見出した。しかしてこの中和処理時に
於ける溶液の一時的粘度上昇が水酸化ジルコニウムとし
ての均一な析出、更には安定化剤のジルコニウム水和物
の表面、或いは粒子近傍への均質な析出を妨げ、結果と
して均質な組成及び粒径を有する酸化ジルコニウム粉体
を得ることが出来ない原因であると推定し、中和処理時
に於いて粘度上昇が少なく、析出反応系の均一な攪拌が
可能な方法を見出すべく更に研究を重ねた結果、中和処
理に際し、予め水溶液中に析出する水酸化ジルコニウム
を添加存在せしめる場合には、ｐＨ４〜５の段階に於い
ても殆ど粘度上昇を招くことなく中和処理し得ることを
見出し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、水溶性ジルコニウム化合物単独、ま
たは水溶性ジルコニウム化合物と稀土類およびアルカリ
土類金属の少なくとも一種の水溶性金属塩にアルカリ或
いは炭酸アルカリと、析出物に対して約１〜約１０重量
部の水酸化ジルコニウムを種子として添加して、析出物
を生成せしめ、次いで得られた析出物を濾過、水洗し、
乾燥、焼成することを特徴とする酸化ジルコニウム粉体
の製造法を提供するにある。

以下本発明法を更に詳細に説明する。

本発明の実施に際し使用される水溶性ジルコニウム化合
物としては、焼成後酸化ジルコニウムを形成するもので
あれば特にその種類は制限されないが、例えばオキシ塩
化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムまたは塩基性炭酸ジ
ルコニウム或いはこれらの混合物等が挙げられる。

他方、稀土類および／またはアルカリ土類金属としては
焼成後各々の金属の酸化物を形成するものであればよく
、具体的にはイツトリウム、セリウム、プラセオジム、
ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ジスプロシウム
、インテルビウム等の稀土類、マグネシウム、カルシウ
ムおよびストロンチウム等のアルカリ土類金属が塩化物
、硝酸塩、硫酸塩または酢酸塩およびアルカリ金属塩、
更にはこれらの混合物の形態で使用される。

水溶性ジルコニウム化合物に対する稀土類およびアルカ
リ土類金属の添加混合割合は適用する金属、製造する酸
化ジルコニウム粉体の用途により異なるので一義的でな
いが、焼成後の組成の酸化物換算で酸化ジルコニウムに
対し、金属酸化物として１５モル％以内の範囲で用いら
れる。

水溶性ジルコニウム化合物、或いは水溶性ジルコニウム
化合物に所定量の安定化剤としての水溶性金属塩を加え
、十分に撹拌混合した溶液には次いで公知の方法に従い
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウ
ム等のアルカリ、或いは炭酸す゛トリウム、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸アルカリ、および
種子として析出が予定される水酸化ジルコニウムを添加
、攪拌して徐々に中和し、沈殿物を析出させる。

本発明法の特徴はかかる中和処理時、種子として析出量
に対し１〜１０重量％の水酸化ジルコニウムを添加存在
せしめる所にあり、これにより理由は詳らかではないが
、種子無添加の場合には中和析出過程において特定Ｏｐ
Ｈ域で無数の微小な水酸化ジルコニウム結晶が発生し、
この結晶が急速に三次元の網目構造を形成、その内部に
水を取り込むことによりゃ檄な粘度上昇を生起するので
あるが、種子が存在する場合には該種子により微小な結
晶の発生が抑制され、異常な粘度上昇が防止し得るもの
であると推測れる。

種子として添加する水酸化ジルコニウムの組成は所望と
する製品と同一組成のものであれば特にその製法は制限
されないが、好ましくは種子として添加する溶液と同一
の組成液から中和法により析出せしめた水酸化ジルコニ
ウムを用いるのが良い。

本発明方法の実施に際し、種子としての水酸化ジルコニ
ウムは予想される中和析出量に対し約１〜１０重量％の
範囲内で添加存在せしめる。

添加する種子量が１重量％未満では粘度急増に対する抑
制効果が小さく、また１０重量％を越える場合には添加
量に見返る効果はなく、むしろ経済上好ましくない。

中和処理時に於ける種子水酸化ジルコニウムの添加は中
和析出せしめる液中に中和開始前に分散させておく方法
、或いは中和用のアルカリ等の溶液中に予め分散させて
おく方法等が挙げられるが、いずれの方法を適用しても
よく、勿論これらの方法を組合せることも可能である。

かくして中和、沈殿析出させて得たジルコニウムの水酸
化物は公知方法により濾過し、溶液を分離した後水洗、
乾燥し、次いで６００〜１３００℃の温度で焼成される
。

焼成温度が６００℃よりも低いと水酸化ジルコニウムが
完全に酸化ジルコニウム粉末に変換できず、他方１３０
０℃を越える場合には酸化ジルコニウム粉体の粒子が粗
大化するので好ましくない。

以上詳述した如く本発明は、従来公知の中和法による水
酸化ジルコニウムの析出生成時に該中和処理に供する水
溶液中に水酸化ジルコニウムを種子として添加するとい
う極めて簡単な方法により粘度上昇を生起することなく
粒度分布が狭い均質粒径の水酸化ジルコニウムを得るこ
とを可能ならしめたもので、その工業的価値は頗る大な
るものである。

〈実施例〉 以下本発明方法を実施例により更に詳細に説明するが、
本発明はかかる実施例により制限されるものではない。

実施例１ ２０１のポリエチレン製容器中でオキシ塩化ジルコニウ
ム５００ｇ　（Ｚｒ○２換算で）および塩化イツトリウ
ム５０ｇを純水１０１に溶解した後、これに上述と同一
組成のオキシ塩化ジルコニウムおよび塩化イツトリウム
よりなる水溶液より中和法にて得た水酸化ジルコニウム
２５ｇを分散させた１０％アンモニア水（３１）を１０
ｃｃ／ｍｉｎの速度で添加した。この中和共沈時の水溶
液の粘度変化を第１図に示す。

更に比較のため中和用アンモニア水に種子としての水酸
化ジルコニウムを添加しない他は上記方法と全く同様に
中和処理を行った。

この中和時の水ｉ８液の粘度変化も第１図に示す。

第１０より明らかな如（種子水酸化ジルコニウムを添加
存在せしめたアルカリ液で中和処理したものは種子を添
加分散させていないものに比較し、中和処理時の粘度上
昇が少ないことがわかる。

また上述の方法で析出した水酸化ジルコニウムを濾過、
水洗し、乾燥後１０００　’ｃの温度で２時間焼成後、
振動ミルで２時間粉砕処理した。

このようにして得られた酸化ジルコニウム粉末は種子添
加品の場合、平均粒径０．６μ、＋２μ以上の粒子１０
重量％であり、無添加品の平均粒径は０．７μで、＋２
μ以上の粒子は２０重量％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は中和処理時において安定化剤を分散させた水酸
化ジルコニウム析出反応系ｉ８ｉ！の粘度変化を示すも
のであり、図中Ｏは種子水酸化ジルコニウムを添加した
場合を、※は種子水酸化ジルコニウムを無添加の場合の
例を示す。 第１図 ０　０．２０．４０．６０．８　１０ 中和共沈量　〔割合〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水溶性ジルコニウム化合物単独、または水溶性ジル
   コニウム化合物と稀土類およびアルカリ土類金属の少な
   くとも一種の水溶性金属塩にアルカリ或いは炭酸アルカ
   リと、析出物に対して１〜１０重量部の水酸化ジルコニ
   ウムを種子として添加して、析出物を生成せしめ、次い
   で得られた析出物を濾過、水洗し、乾燥、焼成すること
   を特徴とする酸化ジルコニウム粉体の製造法。 ２）稀土類がイットリウム、セリウム、プラセオジム、
   ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ジスプロシウム
   およびイッテルビウムから選ばれた少なくとも一種であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化ジ
   ルコニウム粉体の製造法。 ３）アルカリ土類金属がマグネシウム、カルシウムおよ
   びストロンチウムから選ばれた少なくとも一種であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化ジルコ
   ニウム粉体の製造法。 ４）水溶性ジルコニウム化合物に対する稀土類およびア
   ルカリ土類金属の少なくとも一種の水溶性金属塩の添加
   量が焼成後の組成の酸化物換算で酸化ジルコニウムに対
   し、金属酸化物として１５モル％以内であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の酸化ジルコニウム粉
   体の製造法。 ５）種子としての水酸化ジルコニウムが種子を添加する
   液と同一の組成液から析出せしめた水酸化ジルコニウム
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸
   化ジルコニウム粉体の製造法。