(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化イットリウム焼結体の製造方法において、酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性の炭酸塩の水溶液を滴下して、炭酸イットリウムを析出沈澱させ、この析出沈澱させた炭酸イットリウムを攪拌下に熟成し、得られた炭酸イットリウム結晶が２０  ｐｐｍ〜２２００  ｐｐｍのフッ素を含有するようにフッ素化合物を添加し、仮焼することにより得られる含フッ素酸化イットリウム微粉末を成形し、該成形体を真空中で焼成することを特徴とする酸化イットリウム焼成体の製造方法。
【請求項２】
該フッ素化合物がフッ素樹脂、フッ化アンモニウム、または、フッ化イットリウムである請求項１に記載の方法酸化イットリウム焼成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レ−ザホスト材料、高温用各種装置の観察窓、放電灯用発光管等に使用される高い直線透過率を有する酸化イットリウム透明焼結体の製造方法、及び同方法で製造された高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化イットリウムは、結晶構造が立方晶であり、複屈折が無いので、焼結体でも、純度が高く微細な粒径を有する酸化イットリウム粉末を使用することにより透明度が高く、光線の直線透過率が高いものが得られる。しかしながら、均一で微細な粒径を有する酸化イットリウム粉末を安定的に得ることが困難で、その為に高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体を得ることが出来ないでいるのが現状である。
勿論、より微細で、均一な粒度分布を有する酸化イットリウムを製造する方法が提案されているが、高い直線透過率を有する酸化イットリウム焼結体を安定的に製造するには至ってはいないのが現状である。
例えば、特開平９−３１５８６５号公報には、強酸のイットリウム塩の水溶液に塩基性炭酸塩の水溶液を加えて特定のｐＨ領域に中和して炭酸イットリウムを沈澱させて、沈澱させた後、この沈澱した炭酸イットリウムを含む反応液を特定の温度範囲内に１０時間以上保持しながら攪拌を続けて熟成させ、これを仮焼して酸化イットリウム粉末を得、得られた酸化イットリウム粉末を所望の形に成形後、焼結して目的とする酸化イットリウム焼結体を製造する方法が提案されている。しかし、原料などを厳選して出来るだけ均一の条件で製造しても、５０％を超える高い直線透過率を有する酸化イットリウムも製造出来るが、かなりの頻度で直線透過率が１０数％程度のものも製造されることがあり、安定して高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体を製造することが出来ないでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い直線透過率を有する酸化イットリウム焼結体を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の様な現状に鑑みて種々検討した結果、焼成に先立ち酸化イットリウム粉末から成形体を作製するときに、所定量のフッ素を含む酸化イットリウムを使用することにより、高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体が得られることを見いだして、本発明を完成させたものである。
かくして、本発明によれば、特定量のフッ素を含む酸化イットリウム粉末を所定の形状に成形し、得られた成形体を焼成することを特徴とする高い直線透過率を有する酸化イットリウム焼結体の製造方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る酸化イットリウムの焼結体は、特定量のフッ素を含む酸化イットリウム粉末から焼成用の成形体を調製し、これを焼成することにより得られる。
本発明に係る酸化イットリウムの焼結体の製造方法において使用する酸化イットリウム粉末は、炭酸イットリウム、しゅう酸イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム等のイットリウム塩を仮焼することにより得られるものが好適に使用される。中でも、炭酸イットリウムを仮焼して得られる酸化イットリウム粉末が好ましい。
係る炭酸イットリウムとしては、特開平９−３１５８１６号公報に記載の方法で製造されたものが使用できる。勿論、同方法により熟成した後濾取した炭酸イットリウムを硫酸アンモニウム水溶液で充分に洗浄したものを使用しても良い。上記以外の方法、例えば、本願発明と同日付けで出願したＷＰ−２５１２やＷＰ−２５１６により製造されたものでも好適に使用できることは言うまでもない。
【０００６】
フッ素は、仮焼時でも、成形体の調製時でも添加することが出来る。均一にフッ素を酸化イットリウム粉末中に分散させるには、仮焼時に上記のイットリウム塩に添加することが好ましい。勿論、均一にフッ素を分散させることによりより高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体が得られることによる。
フッ素を仮焼時または成形体調製時に添加するに際しては、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂、フッ化アンモニウム、フッ化イットリウム等の残存する物質が焼結体の透明性に影響を及ぼさない各種の無機系フッ素化合物等が使用される。
通常、これらのフッ素系の物質は、粉末状のもの、ペレット状のもの、顆粒状のもの等、上記のイットリウム塩または同塩を仮焼することにより得られる酸化イットリウム粉末に添加して、均一に分散混合できるものが好適に使用される。フッ素の添加量はフッ素原子換算で焼成用の成形体を調製する際の酸化イットリウム粉末中の含有量が２０ｐｐｍ〜２２００ｐｐｍ、好ましくは、１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍと成るように添加すれば良い。２０ｐｐｍ未満でも、また、２２００ｐｐｍを超えた量でも酸化イットリウム焼結体の直線透過率の向上は認められないので好ましくない。
焼成後の酸化イットリウムの焼結体中に含まれるフッ素は、結晶中に固溶して存在するものと考えられる。なぜならば、大量のフッ素の存在下で酸化イットリウムを焼成すると、直線透過率が低いばかりでなく、焼結体をｘ線回析すると明瞭な異相としてフッ化イットリウムの存在を示す回析ピークが認められるからである。上記の量のフッ素を含む酸化イットリウムを焼成することにより、少なくとも１０ｐｐｍのフッ素（フッ素原子換算）を固溶状態で含み、直線透過率が５０％以上、好ましくは、６０％以上の直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体が得られる。かかる効果が認められる理由としては、固溶したフッ素が酸化イットリウム中の酸素と置換することで、プラスの電荷を得て、これにより酸素の物質移動を促進し焼結が促進された為と考えられる。また、異相として析出したフッ化イットリウムは散乱源となり透過率を低下させるためと考えている。
かくして、直線透過率が約５０％以上、好ましくは約６０％以上で、固溶したフッ素を少なくとも１０ｐｐｍ以上含む酸化イットリウムの焼結体が提供される。
【０００７】
仮焼時にフッ素源を添加する場合には、炭酸イットリウム等のイットリウム塩に所定量のフッ素源を添加して調製した混合物を酸素雰囲気中で仮焼する。炭酸イットリウムであれば、７００℃〜１３００℃で、好ましくは、９００℃〜１２００℃で仮焼する。通常、仮焼時間は、３時間〜５時間で充分である。
本発明に係る酸化イットリウム粉末を成形して得られた成形体にフッ素源を添加してこれを焼成して酸化イットリウムの焼結体を製造する場合には、酸化イットリウム微細粉末に所定量のフッ素源を添加して、これを所望の形に成形して、焼成すればよい。炭酸塩の場合には、成形したものを１５００℃〜１８００℃、好ましくは、１５００℃〜１７００℃で１時間〜５時間焼成すれば良い。焼成に際しては、１０００℃〜１３００℃で２時間〜３時間予備焼成して、引き続き１６００℃〜１７００℃で２時間〜３時間焼成すれば、より高い直線透過率を有する酸化イットリウム焼結体が製造できる。
【０００８】
【実施例】
以下実施例と比較例とを挙げて、本発明を説明するが、勿論、本発明は、これらの例により何等制限されるものではないことは言うまでもない。
以下の例において使用した光線の直線透過率の測定方法に付いて記載する。
光源から直径２ｍｍ、波長６００ｎｍの直線光を放出し、光源から１００ｍｍ離れた直径２ｍｍの検出器上に正確に照射する。この時の光の検出量をｙとする。両面を鏡面研磨して厚さ１ｍｍの平板としたサンプルを、光源と検出器との中心に直線光に対して研磨面が垂直となるように挿入して光線を遮る。この時の光の検出量をｘとする。
直線透過率（％）＝（ｘ÷ｙ）ｘ１００
【０００９】
（実施例及び比較例）
特開平９−３１５８１６号公報に記載された方法により調製された炭酸イットリウムを使用して、仮焼用のフッ素源を含む炭酸イットリウムを用意した。
即ち、同公報に記載の方法で熟成し、析出させた炭酸イットリウムを濾取して、濾取した炭酸イットリウムを０．０５重量％硫酸アンモニウム水溶液で充分に洗浄した。洗浄した炭酸イットリウムを１００℃で乾燥して、炭酸イットリウムの針状結晶を得た。この炭酸イットリウムに下記の表１に示した様にフッ素樹脂としてＰＴＦＥの粉末をそれぞれ２０ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍを添加して充分に攪拌した後、この混合物を酸素雰囲気下、１０００℃で４時間仮焼し、フッ素を含有する酸化イットリウム粉末を得た。この酸化イットリウム粉末を静水圧２ｔ／ｃｍ2で成形し、10-5Ｔｏｒｒで１７００℃で真空焼結した。真空焼結したものに就いて上記の方法によりそれぞれ直線透過率を測定し、その結果を表１に示す。又、仮焼後の酸化イットリウム微粉末中の残存フッ素の量と焼結後の焼結体に含まれる残存フッ素の量を測定し、併せ表１に示す。尚、比較対象として炭酸イットリウム微粉末にフッ素樹脂を加えないもの、及びフッ素の添加量が本発明の範囲外であるものに就いても同様な操作を繰り返し、焼結体を得、実施例と同様に直線透過率とフッ素の含有量を測定し、その結果も表１に併せ示す。
【００１０】
以下に示す表１の結果から明らかなように、本発明に係る酸化イットリウムの焼結体の直線透過率は、５２．２％〜７６．６％と何れも高いのに対して、フッ素を加えていないものやフッ素の添加量が成形体中のフッ素の量として２２００ｐｐｍを超えた比較例の焼結体の直線透過率は何れも３０％台で、最も高いものでも３８．２％と低く満足な直線透過率を示すものは得られなかった。
【００１１】
【表１】
0004231917.tif 000002
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係る酸化イットリウムの焼結体は、何れも直線透過率が約５２％以上と高く、各種の光学的用途に好適に使用できる。また、本願発明に係る酸化イットリウムの焼結体の製造方法によれば、確実に高い直線透過率を有する酸化イットリウムの焼結体を製造することができる産業的に極めて優れた方法であると言うことができる。