專利名稱：α-氧化鋁及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于高純粉末狀α-氧化鋁及其制造方法。
α-氧化鋁被廣泛地用作研磨材料、燒結(jié)用材料、等離子體溶射材料、填充材料等。過去，一般的而且最便宜的氧化鋁工業(yè)制造方法是拜爾法。該方法是將原料鋁礬土用氫氧化鈉處理所得到的氫氧化鋁，在大氣中煅燒，制得α-氧化鋁粉末。
然而，在使用此法制造的氫氧化鋁中，含有大量的鈉，這種鈉成分在大氣中煅燒獲得的α-氧化鋁中，也幾乎原樣地仍然存留。因此，在將這種α-氧化鋁用作點(diǎn)火栓等電器絕緣材料時(shí)，存留的鈉成分將損害電器的絕緣性。
為了解決這種問題，已提出了很多種方案。例如，在特開昭47-5744號(hào)公報(bào)中公開了一種脫除鈉的方法，即在煅燒利用拜爾法得到的含有大量鈉的氫氧化鋁時(shí)，用鹽酸或氯化鋁水溶液對(duì)該氫氧化鋁進(jìn)行濕潤，再裝入硅酸質(zhì)耐火容器中，於爐中進(jìn)行煅燒。
在特開昭48-34680號(hào)公報(bào)中公開了一種方法，即，將拜爾法獲得的氫氧化鋁或氧化鋁與鹽酸或氯化鋁和硼酸或氧化硼共存的情況下，進(jìn)行煅燒的方法。在特開昭54-16398號(hào)公報(bào)中公開了一種方法，即，在拜爾法獲得的氫氧化鋁中添加鹽酸或氯化鋁及少量二氧化硅系物質(zhì)，進(jìn)行混合、煅燒后，使二氧化硅系物質(zhì)和氧化鋁分離的方法。
然而，在用這些方法獲得的α-氧化鋁粉末中，即使進(jìn)行脫鈉處理后，仍含有400-100ppm的鈉(以Na2O換算，0.04-0.01(重量)％)，根據(jù)各種用途未必能滿足要求。在用這些方法煅燒氧化鋁粉末時(shí)，也難以去除影響顆粒成長(zhǎng)的鈣和鐵等其它雜質(zhì)。
進(jìn)而，用這些方法獲得的α-氧化鋁粒子的形狀呈不定形，由于含有大量的粗大凝聚粒子，根據(jù)各種用途，使用球磨機(jī)或振動(dòng)磨機(jī)，經(jīng)過粉碎制得成品，而這種粉碎也未必容易，為此還要花費(fèi)粉碎費(fèi)用，而且由于粉碎要很長(zhǎng)時(shí)間，這就產(chǎn)生細(xì)微粉末，擴(kuò)大了粒度分布，并由于異物的混入，使純度降低。
同時(shí)，美國專利3175883號(hào)說明書中公開了一種方法，即在脫除鈉處理的同時(shí)，作為控制α-氧化鋁粒子直徑的方法，使氫氧化鋁與氯氣和氟化鋁共存的情況下，於1000℃以上進(jìn)行煅燒的方法。使用這種方法獲得的α-氧化鋁中的鈉含量，雖然降低到作為原料的氫氧化鈉中鈉含量的30(重量)％以下，但仍不能獲得鈉含量低於100ppm的α-氧化鋁。
在美國專利3532460號(hào)說明書中公開了一種含雜質(zhì)很少的氧化鋁的制造方法，該法是將被鉀、鐵、鋅、鈣、錳、銅或鈉的氧化物污染的過渡氧化鋁，利用加熱處理使其含水量為2-6(重量)％，比表面積為40～120m2/g，接著在游離氧的氯氣環(huán)境下，於800-1000℃下進(jìn)行熱處理后，再進(jìn)行水洗和加熱處理。然而，用此法獲得的氧化鋁是過渡氧化鋁，雖然該氧化鋁中的鐵含量，用氯氣環(huán)境處理得到大幅度降低，鈉和鈣的含量，在氯氣處理后再進(jìn)行水洗和加熱處理，而得到降低，但是，仍不能得到鈉含量和鈣含量分別低於100ppm的高純度氧化鋁粉末。
在特開昭64-3008號(hào)公報(bào)中公開了一種制造易粉碎氧化鋁粉末的方法，即拜爾法獲得的二次平均粒子直徑為10μm以下的氫氧化鋁或過渡氧化鋁，進(jìn)行機(jī)械沖擊后，在含氯物質(zhì)的存在下進(jìn)行煅燒。然而，具體公開的方法是將原料氫氧化鋁在鹽酸中懸浮，干燥后進(jìn)行煅燒，獲得α-氧化鋁粉末的方法，但仍不能獲得鈉含量低於100ppm的高純度α-氧化鋁。
本發(fā)明者們經(jīng)過對(duì)制造鈉含量等很低的高純?chǔ)?氧化鋁粉末方法的深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將原料粉碎，接著在含有特定濃度的氯化氫氣體，或氯氣和水蒸汽的氣氛中進(jìn)行煅燒，可制得鈉含量、鐵含量很低的高純?chǔ)?氧化鋁粉末，并至此完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明所提供的α-氧化鋁制造方法是將拜爾法獲得的氫氧化鋁，或煅燒拜爾法獲得的氫氧化鋁而得到的過渡氧化鋁，進(jìn)行粉碎，接著在含有1(體積)％以上氯化氫，或含有1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的氣氛中，於600-1400℃下進(jìn)行煅燒。
再者，本發(fā)明提供一種粉末狀的α-氧化鋁，是對(duì)拜爾法獲得的氫氧化鋁或煅燒拜爾法獲得的氫氧化鋁而得到的過渡氧化鋁進(jìn)行粉碎，接著在含有1(體積)％以上氯化氫的，或含有1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的氣氛中，於600-1400℃下進(jìn)行煅燒，得到一種粉末狀α-氧化鋁，該氧化鋁的純度在99.8(重量)％以上，鈉含量在40ppm以下，鐵含量在20ppm以下。
下面將詳細(xì)說明本發(fā)明本發(fā)明利用由拜爾法獲得的氫氧化鋁，煅燒由拜爾法獲得的氫氧化鋁而得到的過渡氧化鋁，作為原料。在以下說明中，將作為本發(fā)明方法中的原料，使用由拜爾法獲得的氫氧化鋁或煅燒由拜爾法獲得的氫氧化鋁而得到的過渡氧化鋁，統(tǒng)一略稱為拜爾法獲得的氫氧化鋁等。
拜爾法獲得的氫氧化鋁是由1μm以上，通常是10μm以上的一次粒子凝聚而形成的10～100μm的二次粒子。在該氫氧化鋁中含鈉200ppm以上，通常為500～2000ppm，含鈣10ppm以上，通常為50-500ppm，含鐵20ppm以上，通常為50～200ppm左右。
本發(fā)明方法中，將由拜爾法獲得的氫氧化鋁等在煅燒前預(yù)先粉碎，再在含1(體積)％以上氯化氫的或含1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的氣氛中，於600-1400℃下，最好800～1200℃溫度下進(jìn)行煅燒，得到粉末狀α-氧化鋁。
通過本發(fā)明的方法，可以獲得鈉含量低於40ppm，鐵含量低於20ppm的高純度α-氧化鋁粉末。
再者，本發(fā)明方法中，要想獲得鈉含量低於40ppm，鐵含量低於20ppm，鈣含量低於40ppm的好的，或鈉、鐵和鈣含量分別低於10ppm的更好的高純?chǔ)?氧化鋁粉末時(shí)，最好對(duì)上述拜爾法獲得的氫氧化鋁等進(jìn)行預(yù)粉碎工序和煅燒工序的同時(shí)對(duì)煅燒獲得的α-氧化鋁，實(shí)施清洗工序。
由于對(duì)拜爾法獲得的氫氧化鋁等，預(yù)先粉碎，再煅燒，從而能獲得由0.1-2μm左右細(xì)微粒子構(gòu)成的粉末狀α-氧化鋁。另外，所得α-氧化鋁粒子的粒子直徑，可以通過向煅燒時(shí)的原料，即拜爾法獲得的氫氧化鋁等中添加晶種的方法進(jìn)行控制。
在此，所謂控制α-氧化鋁粒子直徑的晶種，由于成為α-氧化鋁結(jié)晶成長(zhǎng)的核心，α-氧化鋁將把該晶種作為晶核，圍繞著它成長(zhǎng)，例如可舉出鋁、鈦、釩、鉻、鐵、鎳等的氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物、碳氮化物、鹵化物等。
拜爾法獲得的氫氧化鋁等粉碎后的粒子直徑，由于依賴於作原料用的由拜爾法獲得的氫氧化鋁等的粒子直徑，所以不一定進(jìn)行限定，以累積粒度分布的50％直徑計(jì)(D50)，最好在10μm以下，在5μm以下更好，特別好的是使用將氫氧化鋁等粉碎到?jīng)]有一次粒子殘存程度的粒子，這可以獲得純度更高的α-氧化鋁粉末。
對(duì)拜爾法獲得的氫氧化鋁等進(jìn)行粉碎的方法沒有特殊限定。例如可舉出通常工業(yè)中所用的，振動(dòng)磨機(jī)或球磨機(jī)進(jìn)行粉碎的方法。在進(jìn)行這些形式的粉碎時(shí)，可以使用干式粉碎或濕式粉碎，或它們的組合式粉碎等方法。
另外，作為用於粉碎拜爾法獲得的氫氧化鋁等的粉碎容器和球，可以使用氧化鋁制的，或氧化鋯制的，或樹脂制的。通過粉碎的拜爾法獲得的氫氧化鋁等原料中，最好不要造成鈉、鐵和鈣等的污染的方法進(jìn)行粉碎。
作為這種粉碎方法，例如可舉出使用樹脂制的或氧化鋁制的粉碎容器，作為粉碎用球可以使用氧化鋯制的，樹脂制的或氧化鋁制的。這種粉碎方法，在制備最高純度的α-氧化鋁時(shí)，是最為有效的方法。
另外，根據(jù)需要，可以使用在粉碎后進(jìn)行分級(jí)后，再煅燒的方法。例如，在粉碎后的氫氧化鋁中仍殘存末粉碎的一次粒子，而使粒度分布很廣的情況時(shí)，可以進(jìn)行分級(jí)，去除大粒子后，或者調(diào)整規(guī)定的粒子直徑后，再煅燒。這種方法，由于可獲得高純度的α-氧化鋁，是最好的方法。
對(duì)分級(jí)方法不作特殊限定，例如，可以使用工業(yè)中使用的濕式或干式分級(jí)法。
接著將上述粉碎的拜爾法獲得的氫氧化鋁等置於如下氣氛中進(jìn)行煅燒，對(duì)於該環(huán)境氣氛總體積，含有1(體積)％以上氯化氫，最好含5(體積)％以上，含10(體積)％以上更好。對(duì)於氯化氫氣體的濃度上限，雖然沒有特殊限定，但從工業(yè)生產(chǎn)角度考慮，70(體積)％以下為好，更好的是在50(體積)％以下，低於40(體積)％進(jìn)而更好。作為氯化氫氣體的稀釋氣體，可以使用氬氣等惰性氣體、氮?dú)狻錃饣蚩諝?，或者它們的混合氣?br> 或者，將上述由粉碎的拜爾法獲得的氫氧化鋁等置於如下環(huán)境氣氛中進(jìn)行煅燒，即對(duì)於該環(huán)境氣氛的總體積，含有1(體積)％以上氯氣，最好含5(體積)％以上，含10(體積)％以上更好，和含有0.1(體積)％以上的水蒸汽，最好含1(體積)％以上，含5(體積)％以上更好。對(duì)於氯氣和水蒸汽的濃度上限，雖然沒作特殊限定，但從工業(yè)生產(chǎn)角度考慮，氯氣在70(體積)％以下為好，最好在50(體積)％以下，低於40(體積)％更好。作為氯氣和水蒸汽的稀釋氣體，可利用氬氣等惰性氣體、氮?dú)狻錃饣蚩諝?，或者它們的混合氣?br> 煅燒時(shí)氣氛氣體壓力沒作特殊限定，可以在工業(yè)應(yīng)用范圍內(nèi)任意選擇。在這種環(huán)境氣氛中煅燒，由于煅燒溫度比較低，所以可獲得本發(fā)明目的的α-氧化鋁粉末。
煅燒溫度為600～1400℃，最好為800～1200℃?？刂圃谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行煅燒，以工業(yè)上有利的速度生成α-氧化鋁，同時(shí)，生成的α-氧化鋁粒子相互之間難以產(chǎn)生凝聚，即使在剛煅燒后，也能獲得由粒度分布狹窄的α-氧化鋁粒子形成的本發(fā)明粉末狀α-氧化鋁。作為本發(fā)明的特征之一是在與過去方法相比，較低的溫度下進(jìn)行煅燒，仍可獲得α-氧化鋁。
適宜的煅燒時(shí)間，由于依賴於環(huán)境氣氛的濃度和煅燒溫度，雖不作限定，但在1分鐘以上為好，最好在10分鐘以上。從拜爾法獲得氫氧化鋁等至到α-氧化鋁粒子結(jié)晶成長(zhǎng)為止，進(jìn)行煅燒就足夠了。采用本發(fā)明的制造方法，在比過去方法煅燒時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)，仍可獲得本發(fā)明目的的α-氧化鋁粉末。
對(duì)於氣氛氣體的供給源和供給方法不作特殊限定。最好是將上述氣氛氣體直接導(dǎo)入作為原料的拜爾法獲得的氫氧化鋁等所存在的反應(yīng)體系內(nèi)。
對(duì)煅燒裝置也不必限定，可采用所說的煅燒爐。煅燒爐最好是由不被氯化氫氣體腐蝕的材質(zhì)制成。同時(shí)也希望備有氣氛氣體的調(diào)整結(jié)構(gòu)。由于使用的氯化氫氣體或氯氣是腐蝕性氣體，所以希望煅燒爐具有密封性能。
工業(yè)上最好以連續(xù)方式進(jìn)行煅燒，例如，可使用隧道爐、回轉(zhuǎn)爐等。由于α-氧化鋁的粒子成長(zhǎng)在腐蝕性氣體的氣氛中進(jìn)行，所以煅燒工序中所用的裝置，如坩堝和舟皿，最好是由氧化鋁、石英、耐酸磚制的，或石墨制的。
利用上述制造方法制得的粉末狀α-氧化鋁，由于是在含有氯化氫氣體，或含有氯氣和水蒸汽的氣氛中煅燒而成的，所以在拜爾法獲得的氫氧化鋁中所含的鈉成分和鐵成分分別可以降低至鈉含量低於40ppm，鐵含量低於20ppm，鈉含量最好低於10ppm，鐵含量最好低於10ppm。
然而，利用上述本發(fā)明方法制得的α-氧化鋁粉末，只在上述氣氛中煅燒，仍殘存有若干鈉，按照所用拜爾法獲得的氫氧化鋁等的鈣含量，仍含有大量的雜質(zhì)鈣。煅燒鈣含量多的α-氧化鋁粉末制作燒結(jié)體時(shí)，鈣就成為影響異常粒子成長(zhǎng)的主要原因，這容易引起燒結(jié)體的強(qiáng)度等特性降低。為了用於這種用途，必需制得鈣含量少的α-氧化鋁粉末。
因此，對(duì)於這種情況，將煅燒后的粉末狀α-氧化鋁進(jìn)行洗滌，可獲得鈣含量降低的α-氧化鋁粉末。這種方法對(duì)於將鈣含量低於40ppm的，更高純度的粉末狀α-氧化鋁作為目的產(chǎn)品時(shí)，特別好。
即，進(jìn)行洗滌工序時(shí)，可將鈣含量降低到40ppm以下，最好降低到10ppm以下。
這種情況下，對(duì)洗滌方法沒有作特殊限定，作為溶解煅燒后α-氧化鋁中所含鈉和鈣的成分的溶劑，例如可用水進(jìn)行洗滌。具體講是將煅燒得到的α-氧化鋁粉末投入到室溫～100℃的水中，進(jìn)行攪拌等，在水把鈉和鈣成分浸出之后，進(jìn)行過濾，再進(jìn)行水洗的方法。作為水洗的程度，最好是洗滌到如下程度，即在水洗后的排水中，例如滴加硝酸銀水溶液，觀察該排水是否變得白濁，直到確認(rèn)該排水中無氯離子存在時(shí)為止。
采用上述本發(fā)明的制造方法，可將廉價(jià)的拜爾法獲得的氫氧化鋁作為原料，使氧化鋁的純度很容易達(dá)到99.8(重量)％以上，通常是99.9(重量)％以上的高純度粉末狀氧化鋁。
利用上述本發(fā)明的制造方法制得的粉末狀α-氧化鋁，有時(shí)含有若干凝聚粒子，但這種凝聚是輕度的，進(jìn)行簡(jiǎn)單的粉碎，就能很容易地制得沒有凝聚粒子的粒度分布狹窄的本發(fā)明粉末狀α-氧化鋁。
此外，所說的粒度分布狹窄的粉末狀α-氧化鋁是具有如下的粒度分布，即，從累積粒度分布的微粒子一側(cè)考慮，當(dāng)分別將累積10％直徑、累積90％直徑取為D10、D90時(shí)，D90/D10的值要小，其值最好低於15，在10以下更好，低於5就特別好。
將由本發(fā)明方法制得的粉末狀α-氧化鋁用作原料，可制得燒結(jié)體密度在3.8g/cm3以上的高密度燒結(jié)體。
雖然對(duì)燒結(jié)體的制造方法沒有特殊限定，但可舉出如下方法，根據(jù)需要，利用水等溶劑進(jìn)行洗滌，進(jìn)行干式粉碎或濕式粉碎等簡(jiǎn)便的粉碎，制成粒度分布更狹窄的粉末狀α-氧化鋁后，進(jìn)行加壓成形，粉漿澆鑄成形等成形法，制作成形體，在大氣中，於1400-1700℃下進(jìn)行煅燒。
下面利用實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
本發(fā)明中的各種測(cè)定按如下進(jìn)行。
1.由拜爾法獲得的氫氧化鋁和α-氧化鋁粉末的累積粒度分布和α-氧化鋁粒子的平均粒子直徑的測(cè)定。
(1)使用將激光散射法作為測(cè)定原理的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)機(jī)(マルバ-ン社制)進(jìn)行測(cè)定。
(2)拍攝α-氧化鋁的SEM照片(掃描電子顯微鏡、日本電子株式會(huì)社制T-220)，從照片中選出50～100個(gè)粒子，進(jìn)行圖像剖析，求出相當(dāng)于圓的平均直徑值。所謂相當(dāng)于圓的直徑是換算成面積等於真圓的直徑。
2.氧化鋁純度的測(cè)定利用發(fā)光分析測(cè)定雜質(zhì)離子硅、鐵、鈦、鎂、鈉、鈣、鉀、鋯、釔的混入量，求出換算成氧化物的雜質(zhì)含量，這些總量(重量％)從100(重量)％中扣除，即為氧化鋁的純度。
在實(shí)施例中使用的拜爾法獲得的氫氧化鋁原料如下所示。
1.氫氧化鋁A一次粒子直徑約5～20μm，累積粒度分布的累積50％直徑(D50)為17μm，含鈉830ppm，含鈣190ppm，含鐵62ppm的氫氧化鋁。
2.氫氧化鋁B一次粒子直徑約5～20μm，累積粒度分布的累積50％直徑(D50)為38μm，含鈉1000ppm，含鈣90ppm，含鐵26ppm的氫氧化鋁。
3.氫氧化鋁C一次粒子直徑約1-5μm，累積粒度分布的累積50％直徑(D50)為11μm，含鈉670ppm，含鈣58ppm，含鐵39ppm的氫氧化鋁。
由拜爾法獲得的氫氧化鋁的粉碎方法如下所示。
1.粉碎方法A將在130℃下干燥的氫氧化鋁50g和氧化鋁球(ニツカト-社制、HD氧化鋁球，∮15mm)180g，裝入氧化鋁制的2升罐(ニツカト-社制，HD球磨機(jī)、B型)內(nèi)，用振動(dòng)機(jī)(安川電氣制作所制、Vibro-pot)，以振幅±4mm，粉碎2小時(shí)。
2.粉碎方法B將在130℃下干燥的氫氧化鋁50g和氧化鋯球(ニツカト-社制、YTZ球，∮15mm)3000g，裝入氧化鋁制的2升罐內(nèi)(同上)，用振動(dòng)機(jī)(同上)，以振幅±4mm，粉碎30分鐘。接著將粉碎的氫氧化鋁25g、蒸餾水150g，氧化鋯球1200g，裝入聚乙烯制的1升罐內(nèi)，利用球磨機(jī)，以轉(zhuǎn)數(shù)60rpm，粉碎12小時(shí)后，於130℃下進(jìn)行干燥。
3.粉碎方法C
將在130℃下干燥的氫氧化鋁90g和氧化鋁球1800g，裝入氧化鋁制的2升罐內(nèi)(同上)，利用球磨機(jī)，以轉(zhuǎn)數(shù)60rpm，粉碎6小時(shí)。由于在粉碎物中殘存有未粉碎的氫氧化鋁粒子，為除去這些粒子，進(jìn)行濕式分級(jí)，將氫氧化鋁的粒徑調(diào)整到10μm以下。
4.粉碎方法D將氫氧化鋁25g和作為晶種的α-氧化鋁(住友化學(xué)社制、AKP-50，一次粒子直徑約0.2μm)0.14g，和氧化鋯球1000g，裝入聚乙烯制的1升罐內(nèi)，利用球磨機(jī)，以轉(zhuǎn)數(shù)60rpm，粉碎6小時(shí)后，於130℃下進(jìn)行干燥。
氯化氫氣體是使用鶴見ソ-ダ(株)制的壓縮氯化氫氣(純度99.9％)。
煅燒程序如下。將原料氫氧化鋁A和B裝入氧化鋁制的坩堝內(nèi)，蓋以白金制的蓋，將氫氧化鋁C裝入白金制容器內(nèi)，蓋以白金制的蓋。填充量為3-35g，填充深度為10～15mm，在石英制的爐心管式的(直徑58mm，長(zhǎng)1200mm)管式爐(株式會(huì)社モトヤマ制，MS電氣爐)內(nèi)進(jìn)行煅燒，升溫速度為以10℃/分升到900℃，再以5℃/分升到1100℃。
氣氛氣體濃度的調(diào)節(jié)是利用流量計(jì)進(jìn)行氣體流量調(diào)節(jié)，作為氣氛氣體的氯化氫的稀釋氣體，使用氮?dú)?，將氣氛氣體的流量線速度調(diào)整為10cm/分，從室溫下通入氣體。
在達(dá)到規(guī)定的溫度后，在此溫度下保持規(guī)定的時(shí)間。將此分別稱之為保持溫度(煅燒溫度)和保持時(shí)間(煅燒時(shí)間)。經(jīng)過規(guī)定的保持時(shí)間后，通入氮?dú)膺M(jìn)行冷卻，在裝有原料氫氧化鋁的氧化鋁坩堝內(nèi)或白金制容器內(nèi)，得到本發(fā)明目的的粉末狀α-氧化鋁。
同時(shí)還示出了比較例2和3，原料氫氧化鋁在130℃的空氣中煅燒，是將原料氫氧化鋁裝入氧化鋁制的坩堝內(nèi)，約填充10g，進(jìn)行煅燒。
將煅燒獲得的粉末狀α-氧化鋁進(jìn)行洗滌的方法，如下所示。
1.洗滌方法A將α-氧化鋁粉末約20g投入80g的蒸餾水中，在室溫下攪拌30分鐘后，過濾，再用蒸餾水洗滌2次后，於130℃下進(jìn)行干燥。
2.洗滌方法B將α-氧化鋁粉末約5～10g投入500g蒸餾水中，在80℃下攪拌30分鐘后，過濾，再用80℃蒸餾水洗滌，在洗滌后的排水中添加硝酸銀水溶液，直到確認(rèn)該排水中沒有氯離子反應(yīng)為止，再在130℃下進(jìn)行干燥。
另外，對(duì)一部分粉末狀α-氧化鋁，進(jìn)行粉碎后，測(cè)定其累積粒度分布，之后，進(jìn)行漿狀澆鑄成形，在1600℃下燒結(jié)2小時(shí)，用阿基米德法測(cè)定燒結(jié)體的密度，之后，將燒結(jié)體表面研磨成鏡面，在SEM下觀察，測(cè)定燒結(jié)體的粒徑。
粉末狀α-氧化鋁的粉碎方法，如下所示。
1.粉碎方法A將煅燒后的α-氧化鋁粉末約20g和直徑15mm的氧化鋯球1000g裝入聚乙烯制的1升罐內(nèi)，用干式球磨機(jī)，以轉(zhuǎn)粉80rpm，粉碎6小時(shí)。
2.粉碎方法B在上述干式粉碎方法A的條件下，添加80g蒸餾水，再以轉(zhuǎn)數(shù)80rpm，進(jìn)行6小時(shí)濕式球磨粉碎后，過濾含有α-氧化鋁的漿液，用蒸餾水洗滌2次后，在130℃下進(jìn)行干燥。
3.粉碎方法C將用洗滌方法B洗滌過的α-氧化鋁粉末5g和直徑5mm的氧化鋯球1000g裝入聚乙烯制的500毫升罐內(nèi)，以轉(zhuǎn)數(shù)80rpm，進(jìn)行6小時(shí)干式球磨粉碎。
漿狀澆鑄成形的方法是對(duì)粉碎后的α-氧化鋁粉末15g，混合蒸餾水10.5g和分散劑(SNテイスパ-ザント5468、サンノプコ社制)0.18g，進(jìn)行超聲波分級(jí)30分鐘處理后，再澆鑄到石膏模具內(nèi)。
實(shí)施例1～4將拜爾法獲得的氫氧化鋁A和B粉碎后，在氯化氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。原料的種類、粉碎條件、粒徑、煅燒條件等，及得到的粉末狀α-氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。
實(shí)施例5
洗滌實(shí)施例1中得到的粉末狀α-氧化鋁。原料的種類、粉碎條件、粒徑、煅燒條件等，及得到的粉末狀α-氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。(表1、表2見文后)實(shí)施例6洗滌實(shí)施例4中得到的粉末狀α-氧化鋁。原料的種類、粉碎條件、粒徑、煅燒條件等，及得到的粉末狀α-氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。
實(shí)施例7將拜爾法獲得的氫氧化鋁C粉碎后，在氯化氫氣體氣氛中煅燒，并洗滌得到的粉末狀α-氧化鋁。原料的種類、粉碎條件、粒徑、煅燒條件等，及得到的粉末狀α-氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。
實(shí)施例8將實(shí)施例1中得到的α-氧化鋁粉末進(jìn)行干式粉碎后，進(jìn)行漿狀澆鑄成形，在1600℃下進(jìn)行燒結(jié)。
煅燒后的α-氧化鋁平均粒子直徑為0.7μm，D90/D10的值為10.2。雖然含有若干凝聚粒子，但由于是輕度凝聚，利用干式粉碎，很容易使D90/D10的值降為4.0，粒度分布變狹窄。
將這種干式粉碎的α-氧化鋁粉末在1600℃下燒結(jié)，使其致密到3.92g/cm3，鈣的含量多於280ppm，可認(rèn)為在燒結(jié)體中有異常粒子成長(zhǎng)。
粉碎后的α-氧化鋁粉末和燒結(jié)體的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表3。(表3見文后)實(shí)施例9將實(shí)施例1中得到的α-氧化鋁粉末進(jìn)行濕式粉碎后，進(jìn)行洗滌，將得到的α-氧化鋁粉末進(jìn)行漿狀澆鑄成形，在1600℃下進(jìn)行燒結(jié)。
煅燒后的α-氧化鋁平均粒子直徑為0.7μm，D90/D10的值為10.2，雖然含有若干的凝聚粒子，但由于這種凝聚是輕度的，利用干式粉碎，很容易將D90/D10降至4.3，粒度分布變得狹窄。
這種濕式粉碎后洗滌的α-氧化鋁粉末，在1600℃下燒結(jié)，致密到3.85g/cm3，鈣含量少於23ppm，不認(rèn)為燒結(jié)體內(nèi)有異常粒子成長(zhǎng)。
實(shí)施例10將實(shí)施例7中得到的α-氧化鋁粉末進(jìn)行干式粉碎，進(jìn)行漿狀澆鑄成形，在1600℃下燒結(jié)，示出結(jié)果。
煅燒后的α-氧化鋁平均粒子直徑為0.6μm，D90/D10的值為8.1，雖然含有若干凝聚粒子，但這種凝聚是輕度的，利用干式粉碎很容易使D90/D10的值降為3.6，粒度分布變的狹窄。干式粉碎后的α-氧化鋁粉末，在1600℃下燒結(jié)，使其致密到3.98g/cm3，鈣含量少於9ppm，不認(rèn)為燒結(jié)體內(nèi)有異常粒子成長(zhǎng)。
粉碎后的α-氧化鋁粉末和燒結(jié)體的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表3。
比較例1～3
按照過去的方法將拜爾法獲得的氫氧化鋁A和C，在空氣中進(jìn)行煅燒。原料的種類、粒徑、煅燒條件及得到的氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。
得到的粉末狀氧化鋁在1100℃下煅燒，除了α相以外，還含有K相，δ相等，沒能獲得單一α相的粉末(比較例1)。
在1300℃下煅燒獲得的粉末狀α-氧化鋁粉末，約0.2μm的α-氧化鋁粒子相互間牢固地聚集在一起，不認(rèn)為在空氣中煅燒有降低雜質(zhì)的效果(比較例2和3)。
比較例4對(duì)拜爾法獲得的氫氧化鋁A不預(yù)先進(jìn)行粉碎，只在氯化氫氣氣氛中煅燒，也不進(jìn)行洗滌。
得到的粉末狀α-氧化鋁的平均粒子直徑大於2.2μm，鈉含量也只降低到60ppm。原料的種類、粉碎條件、粒徑、煅燒條件等，及得到粉末狀α-氧化鋁的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表1和表2。
比較例5除了將煅燒的保持溫度保持在30分鐘外，其它和比較例4的方法相同，進(jìn)行濕式粉碎后，洗滌進(jìn)行漿狀澆鑄成形，在1600℃下燒結(jié)，示出結(jié)果。
煅燒后的α-氧化鋁平均粒子直徑大於2.2μm，濕式粉碎后的D90/D10的值為7.9，粒度分布也比較寬，鈉含量和鈣含量都在40ppm以上。
濕式粉碎后洗凈的α-氧化鋁粉末，在1600℃下燒結(jié)，致密到3.24g/cm3。
粉碎后的α-氧化鋁粉末和燒結(jié)體的評(píng)價(jià)結(jié)果列於表3。
根據(jù)本發(fā)明的α-氧化鋁制造方法。是將鈉、鐵和鈣含量多的，廉價(jià)的用拜爾法獲得的氫氧化鋁或用該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁作為原料，可以很容易地廉價(jià)地獲得具有過去低堿度氧化鋁以上標(biāo)準(zhǔn)的氧化鋁純度，鈉、鐵和鈣含量少的α-氧化鋁粒子形成的粉末狀α-氧化鋁。
本發(fā)明高純度的粉末狀α-氧化鋁，用作點(diǎn)火栓和IC基板等電器絕緣材料時(shí)，可預(yù)計(jì)能提高該電器絕緣材料的絕緣性能。而且，本發(fā)明的粉末狀α-氧化鋁，由於α-氧化鋁粒子之間的凝聚很弱，所以可利用球磨和振動(dòng)磨等很容易地進(jìn)行粉碎，粉碎得到的α-氧化鋁粒度分布也狹窄，適於用作研磨劑和燒結(jié)用原料。
權(quán)利要求
1.一種α氧化鋁的制造方法，其特征在于將拜爾法獲得的氫氧化鋁或該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁，經(jīng)粉碎，接著在含有1(體積)％以上氯化氫氣體，或含有1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的環(huán)境氣氛中，於600-1400℃下進(jìn)行煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的α-氧化鋁制造方法，其特征在于煅燒后進(jìn)行洗滌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的α-氧化鋁制造方法，其特征在于將拜爾法獲得的氫氧化鋁或該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁，粉碎到累積粒度分布的50％直徑在10μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的α-氧化鋁制造方法，其特征在于將拜爾法獲得的氫氧化鋁或該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁，粉碎到累積粒度分布的50％直徑在5μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的α-氧化鋁制造方法，其特征在于在800～1200℃下進(jìn)行煅燒。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的α-氧化鋁制造方法，其特征在于煅燒后用水洗滌。
7.一種粉末狀α-氧化鋁，其特征在于是利用拜爾法獲得的氫氧化鋁或該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁，經(jīng)粉碎后，再置於含1(體積)％以上氯化氫氣體，或含1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的環(huán)境氣氛中，於600～1400℃下煅燒所制得的，該氧化鋁純度在99.8(重量)％以上，鈉含量低於40ppm，鐵含量低於20ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的粉末狀α-氧化鋁，其特征在于鈣含量低於40ppm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的粉末狀α-氧化鋁，其特征在于鈣含量低於10ppm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的粉末狀α-氧化鋁，其特征在于鈉含量低於10ppm。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的粉末狀α-氧化鋁，其特征在于鐵含量低於10ppm。
全文摘要
一種α-氧化鋁的制造方法，是將拜爾法獲得的氫氧化鋁或該法獲得的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到的過渡氧化鋁，進(jìn)行粉碎，接著置于含1(體積)％以上氯化氫氣體，或含1(體積)％以上氯氣和0.1(體積)％以上水蒸汽的環(huán)境氣氛中，于600-1400℃下進(jìn)行煅燒的方法。和利用該法獲得的α-氧化鋁粉末，氧化鋁純度在99.8(重量)％以上，鈉含量低于40ppm，鐵含量低于20ppm。
文檔編號(hào)C01F7/02GK1137489SQ9610573
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1996年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月21日
發(fā)明者藤原進(jìn)治, 田淵宏, 毛利正英 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社