JPH02233505A - Production of ultrasonic powder of metal oxide composition - Google Patents
Production of ultrasonic powder of metal oxide compositionInfo
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- JPH02233505A JPH02233505A JP5468989A JP5468989A JPH02233505A JP H02233505 A JPH02233505 A JP H02233505A JP 5468989 A JP5468989 A JP 5468989A JP 5468989 A JP5468989 A JP 5468989A JP H02233505 A JPH02233505 A JP H02233505A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は超微粒子状金属酸化物、特にジルコニア系セラ
ミックス原料として好適に用いられる酸化ジルコニウム
超微粒子の製法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for producing ultrafine metal oxide particles, particularly ultrafine zirconium oxide particles that are suitably used as raw materials for zirconia ceramics.
従来、ジルコニア微粒子の製造法としては硝酸ジルコニ
ウム、硫酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム等の
水溶性ジルコニウム塩を含む水溶液をアンモニア水等に
より中和してジルコニウムの水酸化物の沈澱を生成させ
、この沈澱を炉過、水洗した後、乾燥仮焼する方法、あ
るいは水溶性ジルコニウム塩の水溶液を加熱加水分解反
応してゾルを生成させ、これを乾燥、仮焼する方法等が
知られている。この場合、ジルコニア微粉体中には安定
化剤としてカルシウム、マグネシウム、イットリウム、
あるいはセリウム等のランタニド系元素の酸化物を含有
させることが推奨されているが、かかる安定化剤のジル
コニアへの含有は上記金属の塩を水溶性ジルコニウム塩
の水溶液に添加したり、あるいは上記金属の塩又は酸化
物を仮焼段階で添加したりすることにより行なわれてい
る(特開昭63−185821).
このようにして得られたジルコニア微粉体はこれを焼結
してジルコニア系セラミックスとして使用することがで
きるが、上記の従来方法によって水酸化物や酸化物のゾ
ルを得た後、乾燥して得られる粉体は凝集粒子がほぐれ
難く、容易に微粉体とすることができず、これをそのま
まセラミックス原料として使用すると、成形性、焼結性
に悪影響を及ぼし、十分に満足な焼結体ができない欠点
があった。Conventionally, zirconia fine particles have been produced by neutralizing an aqueous solution containing a water-soluble zirconium salt such as zirconium nitrate, zirconium sulfate, or zirconium oxychloride with aqueous ammonia to form a precipitate of zirconium hydroxide. A method of drying and calcining after filtering and washing with water, or a method of heating and hydrolyzing an aqueous solution of a water-soluble zirconium salt to generate a sol, and drying and calcining the sol are known. In this case, the zirconia fine powder contains calcium, magnesium, yttrium, etc. as stabilizers.
Alternatively, it is recommended to include an oxide of a lanthanide element such as cerium, but such a stabilizer can be added to zirconia by adding a salt of the above metal to an aqueous solution of a water-soluble zirconium salt, or by adding a salt of the above metal to an aqueous solution of a water-soluble zirconium salt. This is done by adding salts or oxides of oxides during the calcination stage (Japanese Unexamined Patent Publication No. 185821/1983). The zirconia fine powder obtained in this way can be sintered and used as zirconia-based ceramics, but after obtaining a hydroxide or oxide sol by the above conventional method, it can be dried. The agglomerated particles of the powder are difficult to loosen and cannot be easily made into fine powder. If this powder is used as a raw material for ceramics as it is, it will have a negative effect on formability and sinterability, making it impossible to produce a fully satisfactory sintered body. There were drawbacks.
安定化されたジルコニア焼結体を得るためには安定化剤
を均一に分散させて固溶させることが必要だが、従来法
で得られるジルコニア微粉体はこの点で十分満足できる
ものではない。In order to obtain a stabilized zirconia sintered body, it is necessary to uniformly disperse the stabilizer and form a solid solution, but the zirconia fine powder obtained by conventional methods is not fully satisfactory in this respect.
従来より、この酸化ジルコニウムのセラミックス原料と
しての要求を満足させるために、加水分解生成物中の水
酸化物の量を極力減らす方法(特開昭58−79818
)、乾燥時の凝集を防止するために有機溶媒を用いる方
法(特公昭54−25523)、ジルコニウム塩単独、
又はジルコニウム塩とマグネシウム、カルシウム及び3
価以上の原子価を有する金属元素から選ばれた少なくと
も1種の塩からなる水溶液の乾燥方法としてスプレード
ライヤーを使用する方法(特開昭60−86025)等
が提案されているが、必ずしも満足すべきものではない
。Conventionally, in order to satisfy the requirements for zirconium oxide as a raw material for ceramics, a method has been proposed to reduce the amount of hydroxide in the hydrolysis product as much as possible (Japanese Patent Laid-Open No. 58-79818
), method using an organic solvent to prevent agglomeration during drying (Japanese Patent Publication No. 54-25523), zirconium salt alone,
or zirconium salt and magnesium, calcium and 3
A method using a spray dryer (Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-86025) has been proposed as a method for drying an aqueous solution consisting of at least one salt selected from metal elements having a valence higher than that of the metal element, but this method is not necessarily satisfactory. It's not a kimono.
また、最近の動きとして高性能セラミックスはその特性
の向上や、さらにはその特性の定量的管理が要求されて
きており、成形剤として有機高分子系のバインダーを用
い、焼結助剤に代えて高温焼結を行なうなど、骨材(主
成分酸化物)に加える助剤(成形剤,焼結剤、安定剤)
を低減させ、焼結体としての純度を高めようという動き
がある。さらに、焼結性向上のため,粒径が小さく、し
かもシャープな粒径分布をもつ粉体が必要とされている
.
〔目 的〕
本発明の目的は高密度で強度が大きく、優れたジルコニ
アセラミックスの作製を可能とする、上記条件を満たす
酸化ジルコニウム微粒子の製法を提供することにある。In addition, as a recent trend, improvements in the properties of high-performance ceramics, as well as quantitative control of their properties, are required, and organic polymer binders are being used as molding agents in place of sintering aids. Auxiliary agents (forming agents, sintering agents, stabilizers) added to aggregates (main component oxides) during high-temperature sintering, etc.
There is a movement to reduce this and increase the purity of sintered bodies. Furthermore, to improve sinterability, powders with small particle sizes and a sharp particle size distribution are required. [Objective] The object of the present invention is to provide a method for producing fine zirconium oxide particles that satisfy the above conditions and enable production of excellent zirconia ceramics with high density and high strength.
本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究をした結
果、界面活性剤一水一無極性有機液体系W/O型マイク
ロエマルション中での金属アルコキシドの加水分解反応
による超微粒子状金属酸化物組成物の製法において、水
または触媒水溶液を可溶化させたW/O型マイクロエマ
ルション中に、2種以上の異なる金属のアルコキシドを
、時間差をおいて個別に添加し,加水分解反応を行うこ
とによって、上記の目的に適う超微粒子状金属酸化物組
成物が得られることを見出した。As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that ultrafine metal oxide particles are produced by the hydrolysis reaction of metal alkoxides in a W/O type microemulsion consisting of a surfactant, water, and nonpolar organic liquid. In the method for producing the composition, two or more different metal alkoxides are individually added at different times to a W/O microemulsion in which water or an aqueous catalyst solution is solubilized, and a hydrolysis reaction is carried out. It has been discovered that an ultrafine particulate metal oxide composition that meets the above objectives can be obtained.
本発明の方法によって、ジルコニア系セラミックス原料
として好適に用いられる超微粒子状酸化ジルコニウム組
成物が得られる。本発明の方法によって得られる超微粒
子状酸化ジルコニウム組成物は、カルシウム、マグネシ
ウム、イットリウム及びランタニド系元素から選ばれる
少なくとも1種の金属の酸化物を、粒子単位でその粒子
表面近傍に均一に分散して含有する、粒径が1 , 0
00人以下、好ましくは300人以下の超微粒子状酸化
ジルコニウム組成物である。By the method of the present invention, an ultrafine particulate zirconium oxide composition that is suitably used as a raw material for zirconia ceramics can be obtained. The ultrafine particulate zirconium oxide composition obtained by the method of the present invention has an oxide of at least one metal selected from calcium, magnesium, yttrium, and lanthanide elements uniformly dispersed in the vicinity of the particle surface in particle units. Contains particles with a particle size of 1,0
00 or less, preferably 300 or less.
W/○型マイクロエマルション中での金属アルコキシド
の加水分解反応により金属酸化物微粒子を製造する方法
としては特開昭63−185802号に開示されている
方法があるが、本発明では水または触媒水溶液を可溶化
させたW/O型エマルションに、2種以上の異なる金属
のアルコキシドを、時間差をおいて添加することを特徴
とする.
本発明の方法はジルコニア超微粒子の製造の他に、AQ
.V等の金属酸化物やその他Si02などの非金属酸化
物の超微粒子の製造に応用できるが、これだけに限られ
るものではなく、金属アルコキシドを形成する金属であ
れば良い。As a method for producing metal oxide fine particles by a hydrolysis reaction of a metal alkoxide in a W/○ type microemulsion, there is a method disclosed in JP-A-63-185802, but in the present invention, water or an aqueous catalyst solution is used. It is characterized in that alkoxides of two or more different metals are added at different times to a W/O emulsion in which the metal is solubilized. In addition to producing ultrafine zirconia particles, the method of the present invention
.. It can be applied to the production of ultrafine particles of metal oxides such as V and other non-metal oxides such as Si02, but is not limited to these, and any metal that forms metal alkoxides may be used.
以下ジルコニア超微粒子の製造を例にとって本発明を詳
細に説明する.
本発明による金属酸化物微粒子は、界面活性剤一水一無
極性有機液体系W/O型エマルションにおいて、水溶性
又は油溶性の界面活性剤を吸着もしくは付着した、主と
して粒径t,ooo人以下の超微粒子であり、一般には
無極性有機溶媒中に分散された状態として得られる。The present invention will be explained in detail below using the production of zirconia ultrafine particles as an example. The metal oxide fine particles according to the present invention are mainly particles with a particle size of t,ooo or less, which have adsorbed or adhered a water-soluble or oil-soluble surfactant in a surfactant-water-nonpolar organic liquid W/O emulsion. They are ultrafine particles and are generally obtained as dispersed in a nonpolar organic solvent.
界面活性剤は1種または複数種のものが使用される.
油溶性界面活性剤が使用される場合には、油溶性界面活
性剤単独で使用しても良いが、適宜アルコール、脂肪酸
、非イオン性界面活性剤、アルカソールなどが添加され
ても良い.一方、水溶性界面活性剤が使用される場合に
は、油溶化させておく必要から,アルコール,脂肪酸、
非イオン性界面活性剤、アルカノールなどを添加し、油
溶性にして、微粒子の生成が行なわれる。例えば界面活
性剤一水一アルカノール無極性有機溶媒系W/Oニマル
ションが良好に使用される。One or more types of surfactants are used. When an oil-soluble surfactant is used, it may be used alone, but alcohol, fatty acid, nonionic surfactant, alkasol, etc. may be added as appropriate. On the other hand, when a water-soluble surfactant is used, alcohol, fatty acids,
Fine particles are generated by adding a nonionic surfactant, alkanol, etc. to make it oil-soluble. For example, a W/O nimulsion based on a surfactant, water, and alkanol nonpolar organic solvent system is preferably used.
無極性有機液体に対する界面活性剤及び水の望ましい使
用濃度は、それぞれ0.01〜1 1101/kK及び
0.01〜10mol/kgである。Desirable usage concentrations of surfactant and water for non-polar organic liquids are 0.01-1101/kK and 0.01-10 mol/kg, respectively.
ちなみに,界面活性剤/水/無極性有機溶剤のW/O型
マイクロエマルションは、水の高分散系で熱力学的に安
定した溶液である。Incidentally, a W/O type microemulsion of surfactant/water/nonpolar organic solvent is a thermodynamically stable solution with a highly dispersed water system.
本発明に係る超微粒子状金属酸化物の製造で使用される
水溶性又は油溶性界面活性剤の代表例としては
(1)R″OSO, M
(但し、R1はC6〜C,.のアルキル基で、好ましく
は不飽和アルキル基、側鎖アルキル基である.Mはアル
カリ金属又はアルカリ土類金属である.)
(2)RL−@−OS03M
(但し、Ri及びMは前記(1)と同じである,)(3
) R1SO3M
(但し、R1及びMは前記(1)と同じである.)(4
)Ri−@−803M
(但し、R1及びMは前記(1)と同じである。)(5
) R”N”(CH3)3 ・X−(但し、R2はC
,〜Cz.のアルキル基、X−はハロゲンイオンである
。)
(6) n”N”H,・x−
(但し、R2及びX一は前記(5)と同じである。)(
7) R”−C:N” −X−
(但し、R2及びXは前記(5)と同じである。)(8
) R3COOCI+,
!
I’13COOCI1,
Z
(但し、R3はC,〜Csのアルキル基、Zは−So,
H、−0SQ314若しくは一COOHのアルカリ金属
又はアルカリ土類金属である。)
(9) R30C}l.C}IC}1,OR”(但し
、R1及びZは前記(8)と同じである,)(10)
R” R’ R’\ 1 /
C
Z
(但し、R1及び2は前記(8)と同じである。)ム
(但し、R3及び2は前記(8)と同じである。)(但
し,R4及びR’はともにアルキル基で両アルキル基の
全炭素数が10〜36のものである。X一はハロゲンイ
オンである.)(13) R’
\
N”l{,・X−
/
?S
(但しR’.R’及びx”は前記(12) ト同じテア
る.)
(14) R”NI{,GOOCR’(但し、R6は
C.〜C1。好ましくはC.zの飽和、不飽和又は側鎖
アルキル基、R7はC8〜C1,好まし《はC■の飽和
、不飽和又は側鎖アルキル基である。)
などがあげられる.
また、これら界面活性剤に添加されるアルコール、脂肪
酸,非イオン界面活性剤及び/又はアルカノール(米国
デュポン社製の陰イオン界面活性剤であるアルキルアリ
ールスルホン酸塩)を例示すれば下記のものがあげられ
る.(イ)アルコール(炭素数が1〜20、好ましくは
1〜10のアルキル基を有
するもの)
(口)脂 肪 酸(炭素数が1〜20、好ましくは1〜
10のアルキル基を有
するもの)
(ハ) s”−@−o−+co,cI{,o+−r
1o(但し,R8は炭素数1〜20、好ましくは1〜1
0のアルキル基であり、特に好ましくは不飽和又は側鎖
アルキル基である.nは1〜20、好ましくは1〜10
の整数である.)
(二) R’O+CH,CH,O +,Hn
(但し、R0は前記式(ハ)と同じである.n′は1〜
20、好ましくは4〜10の整数である.)
(ホ) CHOCO − R”
CHO}I
CH, OH
(但し、R1は炭素数8〜20のアルキル基であり,好
ましくは不飽和又は側鎖アルキル基である.)
(ヘ) R”CO + CH.CI,O + OHn
(但し、R”は炭素数4〜20、好ましくは8〜18の
アルキル基であり、特に好ましくは不飽和又は側鎖アル
キル基であるanは前記式(ハ)と同じである。)
\ /
C
HOH
(但し、R3は前記式(ホ)と同じである。)(以下余
白)
(チ) HO+らH40ヤ→C,}l,O檜→C,H
卸柑41(但し、nは1〜lO、好ましくは1〜3の整
数、mは5〜20、好ましくは5〜10の整数である.
)
(i月アルキルアリールスルホン酸塩
これら界面活性剤(アルカノールを含む)、アルコール
,脂肪酸などはそれぞれが単独で使用されてもよいが2
種以上併用されてもかまわない。Representative examples of water-soluble or oil-soluble surfactants used in the production of ultrafine metal oxide particles according to the present invention include (1) R″OSO, M (where R1 is an alkyl group of C6 to C, . (M is an alkali metal or alkaline earth metal.) (2) RL-@-OS03M (However, Ri and M are the same as in (1) above. is, )(3
) R1SO3M (However, R1 and M are the same as in (1) above.) (4
) Ri-@-803M (However, R1 and M are the same as in (1) above.) (5
) R”N”(CH3)3 ・X- (However, R2 is C
,~Cz. The alkyl group X- is a halogen ion. ) (6) n"N"H, x- (However, R2 and X1 are the same as in (5) above.) (
7) R"-C:N"-X- (However, R2 and X are the same as in (5) above.) (8
) R3COOCI+, ! I'13COOCI1, Z (However, R3 is C, ~Cs alkyl group, Z is -So,
H, -0SQ314 or 1COOH alkali metal or alkaline earth metal. ) (9) R30C}l. C}IC}1,OR” (However, R1 and Z are the same as in (8) above,) (10)
R''R'R'\ 1 / C Z (However, R1 and 2 are the same as in (8) above.) M (However, R3 and 2 are the same as in (8) above.) (However, R4 and R' are both alkyl groups with a total carbon number of 10 to 36. X1 is a halogen ion.) (13) R' \ N"l{, . S (However, R'.R' and x'' are the same tear as in (12) above.) (14) R'NI{, GOOCR' (However, R6 is C. to C1. Preferably C.z saturation, Examples include an unsaturated or side chain alkyl group, R7 is C8 to C1, preferably << is a C■ saturated, unsaturated or side chain alkyl group. Examples of alcohols, fatty acids, nonionic surfactants, and/or alkanols (alkylaryl sulfonate, an anionic surfactant manufactured by DuPont, USA) that can be added to these surfactants include the following: can give. (a) Alcohol (having an alkyl group with 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10) (alpha) Fatty acid (having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms)
having 10 alkyl groups) (c) s”-@-o-+co, cI{, o+-r
1o (However, R8 has 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 1
0 alkyl group, particularly preferably an unsaturated or side chain alkyl group. n is 1-20, preferably 1-10
is an integer. ) (2) R'O+CH, CH, O +, Hn (However, R0 is the same as the above formula (c). n' is 1 to
20, preferably an integer from 4 to 10. ) (E) CHOCO − R” CHO}I CH, OH (However, R1 is an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms, preferably an unsaturated or side chain alkyl group.) (F) R”CO + CH. CI,0 ) \ / C HOH (However, R3 is the same as the above formula (E).) (Left below is blank space) (H) HO + et H40 ya → C, } l, O cypress → C, H
Wholesale Kanko 41 (where n is an integer of 1 to 10, preferably 1 to 3, and m is an integer of 5 to 20, preferably 5 to 10.
) (Alkylaryl sulfonate) These surfactants (including alkanols), alcohols, fatty acids, etc. may be used alone, but 2
More than one species may be used in combination.
無極性有機液体は、分散液が調製された際には、主とし
て非水系分散媒として存在するものである。このような
有機液体(有機溶媒)としては、種々のものが使用され
得るが代表例として、ケロシン、アイソパーH(商品名
、エッソスタンダード石油社製)のごとき石油系炭化水
素;ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペン
タン,ベンゼン、トルエン、キシレンのごとき無極性炭
化水素;四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエタン、ジクロ口ベンゼンのごときハロゲン化炭化水
素;ジエチルエ一テル、イソプロビルエーテルのごとき
エーテル;エチルアセテート、プロビルアセテート、フ
ェニルアセテートのごときエステルフオクチルアルコー
ル、ノニルアルコール、デシルアルコール、ベンゾルア
ルコールのごときアルコールなどがあげられ、中でもシ
クロヘキサンの使用が特に有効である.これら溶剤は単
独で用いても良いし、2種以上が併用されても良い,本
発明の微粒子体を製造するには、界面活性剤一水一無極
性有機液体系W/O型マイクロエマルション相に、まず
ジルコニウムアルコキシドを添加、所定時間加水分解反
応させた後、ジルコニア系セラミックス原料を焼結する
場合の安定化剤として働くカルシウム、マグネシウム、
イットリウムあるいはセリウム等のランタニド系元素か
ら選ばれた少なくとも1種の金属のアルコキシドを、さ
らに添加し、所定時間加水分解反応させればよい。上記
ジルコニウムアルコキシドに対する、安定化剤として働
く金属のアルコキシドの添加量の比は、ジルコニア系セ
ラミックス原料粉体として焼結された場合、最も安定化
するような比に決められてよい。通常0.1〜30++
+oQ%(より好ましくは0.1〜10慣o12%)と
することが好ましい。また本発明で用いられる金属アル
ゴキシドのアルキル基としては、メチル、エチル、プロ
ビル、ブチル基などが挙げられる.上記加水分解反応は
触媒の存在下行なうと一層有利であり、触媒としては硫
酸、塩酸などの酸やアンモニアなどの塩基が、金属アル
コキシドの種類によって選択使用でき、ジルコニウムア
ルコキシドの場合は酸が使用される。さらにこの加水分
解反応による微粒子の製造は攪拌条件下で行なうのが好
ましい。The non-polar organic liquid is primarily present as a non-aqueous dispersion medium when the dispersion is prepared. Various kinds of organic liquids (organic solvents) can be used, but representative examples include petroleum hydrocarbons such as kerosene and Isopar H (trade name, manufactured by Esso Standard Oil Co., Ltd.); hexane, octane, and cyclohexane. , cyclopentane, benzene, toluene, xylene; halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, trichloroethylene, tetrachloroethane, dichlorobenzene; ethers such as diethyl ether, isopropyl ether; ethyl acetate, propyl ether; Examples include alcohols such as ester foctyl alcohol such as viracetate and phenylacetate, nonyl alcohol, decyl alcohol, and benzol alcohol, among which the use of cyclohexane is particularly effective. These solvents may be used alone or in combination of two or more. To produce the fine particles of the present invention, a W/O type microemulsion phase consisting of a surfactant, water, and nonpolar organic liquid is used. First, zirconium alkoxide is added, and after a predetermined period of hydrolysis reaction, calcium, magnesium, and
An alkoxide of at least one metal selected from lanthanide elements such as yttrium or cerium may be further added and a hydrolysis reaction may be carried out for a predetermined period of time. The ratio of the amount of the metal alkoxide that acts as a stabilizer to the zirconium alkoxide may be determined to be the most stable ratio when sintered as a zirconia ceramic raw material powder. Usually 0.1~30++
It is preferable to set it as +oQ% (more preferably 0.1-10oQ%). Further, examples of the alkyl group of the metal alkoxide used in the present invention include methyl, ethyl, probyl, and butyl groups. It is more advantageous to carry out the above hydrolysis reaction in the presence of a catalyst. Acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid and bases such as ammonia can be selected depending on the type of metal alkoxide, and in the case of zirconium alkoxide, acids are used. Ru. Furthermore, the production of fine particles by this hydrolysis reaction is preferably carried out under stirring conditions.
かくして製造された本発明の金属酸化物超微粒子を含有
するミクロゲル分散液にあっては,超微粒子体に油溶性
界面活性剤の親木基側が強固に付着乃至は吸着し、そし
て、それが無極性有機溶剤中に分散された状態を呈して
いる.本発明におけるミクロゲル自体は水不溶性のため
水性、油性の両方に分散が可能である。従って、本発明
の超微粒子の製造では、必要により、後に分散媒を有機
液体から水に代えることが考えられてよい,
本発明により得られる、カルシウム、マグネシウム、イ
ットリウム、あるいはセリウム等のランタニド系元素か
ら選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物(焼結安定剤
)を粒子単位でその表面近傍にのみ均一に分散させた酸
化ジルコニウム超微粒子は,その粒径がほぼ1,000
人以下(通常超微粒子と呼ばれる)の球状粒子であり、
さらにシャープな粒径分布を有する。このことは安定化
剤が均一に分散されていることに加え、安定化されたジ
ルコニア焼結体を得るための重要な要素となる。In the thus produced microgel dispersion containing ultrafine metal oxide particles of the present invention, the parent wood group side of the oil-soluble surfactant firmly adheres to or adsorbs to the ultrafine particles, and it becomes non-polar. It is dispersed in a sterile organic solvent. Since the microgel itself in the present invention is water-insoluble, it can be dispersed in both aqueous and oily systems. Therefore, in the production of the ultrafine particles of the present invention, it may be considered to replace the dispersion medium from the organic liquid to water later if necessary. Ultrafine zirconium oxide particles, in which an oxide (sintering stabilizer) of at least one metal selected from
They are spherical particles smaller than a human being (usually called ultrafine particles),
Furthermore, it has a sharp particle size distribution. This, in addition to the fact that the stabilizer is uniformly dispersed, is an important factor for obtaining a stabilized zirconia sintered body.
次に実施例を示す。Next, examples will be shown.
実施例1
界面活性剤としてNP−6、C,H,一◎→(co2c
o,O)s}lを用い,無極性溶媒としてシクロヘキサ
ンを用い、さらに金属アルコキシドとして,ジルコニウ
ムテトラーn−ブトキシドとイットリウムトリ’−n−
ブトキシド、触媒として硫酸を用いて、超微粒子の製造
を行なった。Example 1 NP-6, C, H, 1◎→(co2c
o,O)s}l, cyclohexane was used as a nonpolar solvent, and zirconium tetra n-butoxide and yttrium tri'-n- were used as metal alkoxides.
Ultrafine particles were produced using butoxide and sulfuric acid as a catalyst.
まず、この硫酸水溶液/NP−6/シクロヘキサン系に
ついて超微粒子調製に適する硫酸および水の添加量範囲
の目安を得るために、この系についてさまざまな硫酸お
よび水の添加量での可溶化状態を調べたところ、第1図
のような結果を得た.図では0.2moΩ八gの〜P−
67シクロヘキサン溶液を用いた系に゛おいて、NP−
6に対する硫酸のモル比(− R s )を横軸に、ま
たNP−6に対する水のモル比(= R w)を縦軸に
とり、可溶化状態を透明、青色透明、不透明の3領域に
分類した。First, we investigated the solubilization state of this sulfuric acid aqueous solution/NP-6/cyclohexane system with various addition amounts of sulfuric acid and water in order to obtain a guideline for the range of addition amounts of sulfuric acid and water suitable for the preparation of ultrafine particles. As a result, we obtained the results shown in Figure 1. In the figure, ~P- of 0.2moΩ8g
67 In a system using cyclohexane solution, NP-
The solubilization state is classified into three regions: transparent, blue-transparent, and opaque, with the horizontal axis representing the molar ratio of sulfuric acid to NP-6 (-Rs) and the vertical axis representing the molar ratio of water to NP-6 (=Rw). did.
この結果から、超微粒子調製に適する透明領域は,Rs
=[H,So4コ/[NP−6コがおよそ0.3以下、
R w − [ H z Oコ/ [NP−6コがおよ
そ15以下と見積もられた.なお、この可溶化状態は無
極性有機溶媒、界面活性剤の種類および濃度,触媒の組
合せが異なれば、大きく変化するものである。From this result, the transparent region suitable for preparing ultrafine particles is Rs.
= [H, So4/[NP-6 is approximately 0.3 or less,
R w − [ Hz Oko/[NP-6 Ko was estimated to be approximately 15 or less. Note that this solubilized state varies greatly depending on the nonpolar organic solvent, the type and concentration of the surfactant, and the combination of the catalyst.
第2図゜は上記の透明領域において、R w = 10
,Rs=0.15; Rw=5,Rs=0.15;Rw
=5+Rs=0.10の3例について、アルコキシドと
してジルコニウムテトラーn−ブトキシドを0.05m
oQ/kgの濃度で用い、酸化ジルコニウム超微粒子を
v4製したときの、反応時間による粒径の変化を示すも
のである。第2図から反応時間48時間ほどで粒径の増
大は見られなくなり、反応はほぼ完了するものと推定さ
れる。従って、反応完了後、異なる金属アルコキシドを
さらに添加して反応させれば、酸化ジルコニウムの粒子
が他の金属酸化物で被覆された形の粒子を得ることがで
きる.
0.2moQ/kgのNP−6/シクロヘキサン溶液に
、Rs−=0.1.Rw=5となるよう硫酸と水を可溶
化し、これにジルコニウムテトラーn−ブトキシドを0
.1mol2/kg添加し、マグネティックスラーラー
で攪拌(50時間)して加水分解反応を完了させた後、
さらに,イットリウムトリーn−ブトキシドを0.01
moQ/kgの濃度で加え、同様に攪拌反応させた。そ
の後,電子顕微鏡で粒子の形状、粒径などを観察したと
ころ、平均粒径300人、〔標準偏差/平均]=0。0
2の球状の超微粒子が得られ、元素分析の結果、これに
含まれるジルコニウムとイットリウムの比は約100:
9であった。Figure 2 shows R w = 10 in the above transparent region.
,Rs=0.15;Rw=5,Rs=0.15;Rw
=5+Rs=0.10, 0.05m of zirconium tetra n-butoxide as the alkoxide
This figure shows the change in particle size depending on the reaction time when ultrafine zirconium oxide particles were produced in v4 using a concentration of oQ/kg. From FIG. 2, no increase in particle size is observed after about 48 hours of reaction time, and it is estimated that the reaction is almost complete. Therefore, after the reaction is complete, if a different metal alkoxide is further added and reacted, particles of zirconium oxide coated with another metal oxide can be obtained. In a 0.2 moQ/kg NP-6/cyclohexane solution, Rs-=0.1. Solubilize sulfuric acid and water so that Rw = 5, and add 0 zirconium tetra n-butoxide to it.
.. After adding 1 mol2/kg and stirring with a magnetic slurry (50 hours) to complete the hydrolysis reaction,
Furthermore, 0.01 yttrium tri-n-butoxide
It was added at a concentration of moQ/kg and reacted with stirring in the same manner. After that, when we observed the particle shape and particle size using an electron microscope, we found that the average particle size was 300, [standard deviation/average] = 0.0
Spherical ultrafine particles of No. 2 were obtained, and as a result of elemental analysis, the ratio of zirconium to yttrium contained therein was approximately 100:
It was 9.
実施例2
実施例1で用いたイットリウムトリーn−ブトキシドに
代えて、カルシウムジーn−ブトキシドを用い、R s
=0.15、Rw=IOとする他は、実施例1と同様
に行なったところ、平均粒径550人、[標準偏差/平
均] = 0.02の球状の超微粒子が得られ、元素分
析の結果、これに含まれるジルコニウムとカルシウムの
比は約100:9であった。Example 2 Calcium di-n-butoxide was used in place of yttrium tri-n-butoxide used in Example 1, and R s
= 0.15, Rw = IO was carried out in the same manner as in Example 1, and spherical ultrafine particles with an average particle diameter of 550 and [standard deviation/average] = 0.02 were obtained, and elemental analysis As a result, the ratio of zirconium to calcium contained therein was approximately 100:9.
本発明の超微粒子状金属酸化物の製法は、水または触媒
水溶液を可溶化させたW/O型マイクロエマルションに
、2種以上の異なる金属のアルコキシドを、時間差をお
いて添加し、攪拌するという簡単な操作で実施できるた
め、前記超微粒子の製造コストが低く、工業的大量生産
も容易にこれを行なうことができる。また、本発明の方
法によれば、粒径が十分小さ( (1000人以下、好
ましくは500人以下)、粒径分布もシャープな微粒子
が得られ、したがってこれを焼結する場合には、焼結性
が大きく向上するため、焼結温度の低下や焼結時間の短
縮が可能となり、焼結体製造についてもコスト低下を実
現することができる.
これに加えて、本発明の方法で得られる超微粒子状金属
酸化物組成物は、特に酸化ジルコニウム組成物は、酸化
ジルコニウムの焼結時に安定剤として働く金属酸化物を
、酸化ジルコニウム粒子の表面のみに均一に分散した状
態で含有しているため、従来品に較べて非常に安定であ
って、この超微粒子状組成物を使用すれば,より高純度
のジルコニウム系セラミックスが製造可能となる.The method for producing ultrafine metal oxide particles of the present invention involves adding two or more different metal alkoxides at different times to a W/O type microemulsion in which water or an aqueous catalyst solution is solubilized, and stirring the mixture. Since it can be carried out with simple operations, the manufacturing cost of the ultrafine particles is low, and industrial mass production can be easily carried out. Furthermore, according to the method of the present invention, fine particles with a sufficiently small particle size (1000 particles or less, preferably 500 particles or less) and a sharp particle size distribution can be obtained. Since the sintering properties are greatly improved, it is possible to lower the sintering temperature and shorten the sintering time, and it is also possible to reduce the cost of producing sintered bodies. Ultrafine metal oxide compositions, especially zirconium oxide compositions, contain a metal oxide that acts as a stabilizer during sintering of zirconium oxide and is uniformly dispersed only on the surface of the zirconium oxide particles. , which is much more stable than conventional products, and using this ultrafine particulate composition makes it possible to produce higher-purity zirconium ceramics.
第1図は実施例1で使用したH,SO,水溶液/界面活
性剤NP−6/シクロヘキサン系の可溶化状態を示す状
態図である。
第2図は第1図の透明領域において、ジルコニウムアル
コキシドから酸化ジルコニウム超微粒子を製造する場合
の反応時間と生成粒子径との関係を示すグラフである。
第1図
1温
Rs;(H2504]/[NP−61
第2図
時間/hr
−28一FIG. 1 is a phase diagram showing the solubilization state of the H, SO, aqueous solution/surfactant NP-6/cyclohexane system used in Example 1. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the reaction time and the diameter of the produced particles when ultrafine zirconium oxide particles are produced from zirconium alkoxide in the transparent region of FIG. Fig. 1 Temperature Rs; (H2504]/[NP-61 Fig. 2 Time/hr -28-
Claims (1)
ロエマルション中での金属アルコキシドの加水分解反応
による超微粒子状金属酸化物組成物の製法において、水
または触媒水溶液を可溶化させたW/O型マイクロエマ
ルション中に、2種以上の異なる金属のアルコキシドを
、時間差をおいて個別に添加し、加水分解反応を行うこ
とを特徴とする超微粒子状金属酸化物組成物の製法。1. In a method for producing an ultrafine particulate metal oxide composition by a hydrolysis reaction of a metal alkoxide in a surfactant-water-nonpolar organic liquid W/O microemulsion, water or an aqueous catalyst solution is solubilized. A method for producing an ultrafine particulate metal oxide composition, which comprises adding two or more different metal alkoxides to a W/O type microemulsion individually at different times to carry out a hydrolysis reaction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5468989A JPH02233505A (en) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Production of ultrasonic powder of metal oxide composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5468989A JPH02233505A (en) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Production of ultrasonic powder of metal oxide composition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02233505A true JPH02233505A (en) | 1990-09-17 |
Family
ID=12977765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5468989A Pending JPH02233505A (en) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Production of ultrasonic powder of metal oxide composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02233505A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5549880A (en) * | 1994-03-31 | 1996-08-27 | Koksbang; Rene | Method of making lithium-vanadium-oxide active material |
WO2004026762A1 (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultra-fine metal oxide particle suspension and ultra-fine metal oxide particle thin film |
US20100183803A1 (en) * | 2004-03-04 | 2010-07-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrafine metal oxide particle dispersion liquid and ultrafine metal oxide particle thin film |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP5468989A patent/JPH02233505A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5549880A (en) * | 1994-03-31 | 1996-08-27 | Koksbang; Rene | Method of making lithium-vanadium-oxide active material |
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US20100183803A1 (en) * | 2004-03-04 | 2010-07-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrafine metal oxide particle dispersion liquid and ultrafine metal oxide particle thin film |
US9214279B2 (en) * | 2004-03-04 | 2015-12-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrafine metal oxide particle dispersion liquid and ultrafine metal oxide particle thin film |
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