(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを雰囲気ガスの全体積に対し１０体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項２】
遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ化水素ガス、臭化水素ガス、ヨウ化水素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲン化水素ガスを雰囲気ガスの全体積に対し５体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項３】
遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを雰囲気ガスの全体積に対し１０体積％以上および水蒸気を雰囲気ガスの全体積に対し１体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項４】
焼成温度が６００℃以上１４００℃以下である請求項２または３記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項５】
焼成温度が１１５０℃以上１５００℃以下である請求項１記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項６】
熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料として、水酸化アルミニウム、明バンまたは硫バンを用いることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項７】
導入するガスがハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス、またはハロゲンガスおよび水蒸気の場合、ハロゲン成分が臭素ガスまたはヨウ素ガスであるとき得られるα−アルミナ粉末が、均質で、８面以上の多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．５以上５以下であるα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末である請求項１、２、３、４、５または６記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項８】
導入するガスがハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス、またはハロゲンガスおよび水蒸気の場合、ハロゲン成分がフッ素であるとき得られるα−アルミナ粉末が、均質で、８面以上の多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が１以上３０以下であるα−アルミナ粒子からなるα−アルミナ粉末である請求項１、２、３、４、５または６記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、α−アルミナ粉末の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
α−アルミナ粉末は、研磨材用原料、焼結材用原料、プラズマ溶射材用原料、充填材用原料等に広く用いられている。従来の一般的な製造方法により得られるα−アルミナ粉末は、形状が不均一な多結晶体で、凝集粒子を多く含み、粒度分布が広い、また用途によってはアルミナ純度が低い等の問題があった。これらの問題点を克服するために、特定の用途においては後述する特殊な製造方法によるα−アルミナ粉末が用いられてきた。しかしながら、このような方法によっても均質なα−アルミナ単結晶粒子からなる粒度分布の狭いα−アルミナ粉末を製造することは困難であった。
【０００３】
α−アルミナ粉末の一般的でかつ最も安価な製造方法はバイヤー法である。バイヤー法においては、原料であるボーキサイトからα−アルミナ粉末を製造する中間段階で水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナが得られる。水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナを大気中で焼成することにより、α−アルミナ粉末が製造されている。
【０００４】
中間段階において工業的に安価に得られる水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナは、通常、粒子径が１０μｍより大きな凝集粒子であり、これらの水酸化アルミニウムまたは遷移アルミナを大気中で焼成して得られる従来のα−アルミナ粉末は、凝集した粗粒を含む、形状が不定形の粉末であった。この凝集した粗粒を含むα−アルミナ粉末は、それぞれの用途に応じてボールミルや振動ミルを使用して解砕工程を経て製品とされるが、解砕は必ずしも容易ではなく、そのために解砕コストもかかり、また、解砕が困難なα−アルミナ粉末は長時間にわたる解砕のために微粉末が発生し、特に研磨用原料としては不適当なα−アルミナ粉末となる欠点を有していた。
【０００５】
このような問題を解決するために幾つかの提案がなされてきた。例えば、α−アルミナ粒子の形状を改良する方法として、特開昭５９−９７５２８号公報には、原料にバイヤー法による水酸化アルミニウムを用い、アンモニウムを含むホウ素およびホウ素系鉱化剤の存在下に仮焼することにより、平均粒子径が１〜１０μｍであり、前記したＤ／Ｈ比が１に近いα−アルミナ粉末を製造する方法が開示されている。しかし、この方法は粒子径が数十μｍ以上の水酸化アルミニウムを原料に用いロータリーキルンで焼成しているので、粒子形状が不均一であり、粒度分布が広い。
【０００６】
さらに、ナトリウム含有バイヤー法水酸化アルミニウムを仮焼する際、効率よく脱ナトリウムを行うと同時に、粒子径をコントロールする方法として、フッ素化合物および塩素含有化合物の存在下で仮焼する方法が英国特許第９９０８０１号に、また、ホウ酸および塩化アンモニウム、塩化水素の塩化物の存在下に仮焼する方法が西ドイツ国特許第１７６７５１１号にそれぞれ開示されている。
【０００７】
しかし、これらの方法はロータリーキルンを用いており、原料の水酸化アルミニウムの粒子径は数十μｍ以上であり、粗粒子から微粒子を生成させる方法であるため、生成したアルミナ粒子は形状が不均一であり、粉末の粒度分布が広い等の品質上の問題があった。また、これらの方法は脱ナトリウムが主目的であるため、ナトリウムが脱ナトリウム剤と反応して生成したＮａＣｌやＮａ2 ＳＯ4 等のナトリウム塩を昇華ないしは分解させるために１２００℃以上の高温で焼成しなければならない等の不都合がある。
【０００８】
特公昭４３−８９２９号公報には、アルミナ水和物を塩化アンモニウムとともに仮焼することにより、不純物の少ない平均粒子径１０μｍ以下のアルミナを製造する方法が開示されている。しかし、この方法で得られたアルミナ粉末は粒度分布が広いものであった。
【０００９】
α−アルミナ粉末の特殊な製造方法としては、水酸化アルミニウムの水熱処理による方法（以下、水熱処理法という）、水酸化アルミニウムにフラックスを添加して溶融して析出させる方法（以下、フラックス法という）および水酸化アルミニウムを鉱化剤の存在下で焼成する方法等が知られている。
【００１０】
まず、水熱処理法としては、特公昭５７−２２８８６号公報にはコランダムを種結晶として添加し粒子径を制御する方法が開示されているが、高温、高圧下での合成であり、得られるα−アルミナ粉末が高価になるという問題があった。
【００１１】
次に、フラックス法は、α−アルミナ粉末を研磨材、充填材等に用いる目的でその形状や粒子径を制御する方法として提案されてきた。例えば、特公平３─１３１５１７号公報には、融点が８００℃以下のフッ素系フラックスの存在下に水酸化アルミニウムを仮焼することにより、平均粒子径が２〜２０μｍであり、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が５〜４０の六角板状のα−アルミナ粒子を製造する方法が開示されている。しかし、この方法では、粒子径が２μｍ以下の微細なα−アルミナ粉末は得られず、また形状はすべて板状であり、形状や粒子径を任意に制御することは不可能であった。また、得られたα−アルミナ粉末は、研磨材、充填材および単結晶用原料等の用途には必ずしも十分なものではなかった。
【００１２】
したがって、これまでα−アルミナの粒子でその純度や粒子内での構造の均質性において十分に満足できるものは未だ得られていなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記した問題を解決して、様々なアルミナ原料から出発して、均質なα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を提供することにある。特に、８面体以上の多面体の形状を有し、Ｄ／Ｈ比が０．５以上３０以下で、粒度分布が狭く、アルミナ純度が高く、粒子内の組成が均一で、構造的にも均質なα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明はつぎの発明からなる。
１．遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを雰囲気ガスの全体積に対し１０体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
２．遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ化水素ガス、臭化水素ガス、ヨウ化水素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲン化水素ガスを雰囲気ガスの全体積に対し５体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
３．遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを雰囲気ガスの全体積に対し１０体積％以上および水蒸気を雰囲気ガスの全体積に対し１体積％以上導入した雰囲気ガス中にて焼成することを特徴とするα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１５】
４．焼成温度が６００℃以上１４００℃以下である前項２または３記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
５．焼成温度が１１５０℃以上１５００℃以下である前項１記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
６．熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料として、水酸化アルミニウム、明バンまたは硫バンを用いることを特徴とする前項１、２、３、４または５記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１６】
７．導入するガスがハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス、またはハロゲンガスおよび水蒸気の場合、ハロゲン成分が臭素ガスまたはヨウ素ガスであるとき得られるα−アルミナ粉末が、均質で、８面以上の多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．５以上５以下であるα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末である前項１、２、３、４、５または６記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
８．導入するガスがハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス、またはハロゲンガスおよび水蒸気の場合、ハロゲン成分がフッ素であるとき得られるα−アルミナ粉末が、均質で、８面以上の多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が１以上３０以下であるα−アルミナ粒子からなるα−アルミナ粉末である前項１、２、３、４、５または６記載のα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１７】
以下に本発明について詳しく説明する。
本発明のα−アルミナ粉末の製造においては、原料として遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料が用いられる。遷移アルミナとは、Ａｌ2 Ｏ3 として表される多形を有するアルミナのうち、α形以外の全てのアルミナを意味する。具体的には、γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ等を例示することができる。
【００１８】
熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料とは、本発明の製造方法の焼成工程において、遷移アルミナを経由して目的とするα−アルミナ粉末を与える遷移アルミナの前駆体を意味する。具体的には、水酸化アルミニウム；硫バン（硫酸アルミニウム）；硫酸アルミニウムカリウムおよび硫酸アルミニウムアンモニウム等のいわゆる明バン類；アンモニウムアルミニウム炭酸塩の他、アルミナゲル、例えば、アルミニウムの水中放電法によるアルミナゲル等を挙げることができる。
【００１９】
遷移アルミナや熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料の合成方法は特に限定されない。例えば、水酸化アルミニウムはバイヤー法、有機アルミニウム化合物の加水分解法あるいはコンデンサー等のエッチング廃液から得られるアルミニウム化合物を出発原料として合成する方法等により得ることができる。
【００２０】
本発明の方法によれば、バイヤー法のような工業的に安価な方法で得られる粒子径が１０μｍ以上の水酸化アルミニウムや遷移アルミナを原料として用いて、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００２１】
遷移アルミナは、水酸化アルミニウムを熱処理する方法、硫酸アルミニウムの分解法、明バン分解法、塩化アルミニウムの気相分解法あるいはアンモニウムアルミニウム炭酸塩の分解法等により得られる。
【００２２】
本発明においては、上記の遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、ハロゲンガスを導入した雰囲気ガス中にて、雰囲気ガスの全体積に対してハロゲンガス濃度が１０体積％以上、より好ましくは２０体積％以上、さらに好ましくは３０体積％以上で焼成する。ハロゲンガスとしては、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを用いる。導入するハロゲンガスの希釈ガスとしては、窒素、水素あるいはアルゴン等の不活性ガスおよび空気を用いることができる。ハロゲンガスを導入した雰囲気ガスの圧力は特に限定されず、工業的に用いられる範囲において任意に選ぶことができる。このような雰囲気ガス中で焼成することにより、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００２３】
本発明においては、ハロゲン化水素ガスを導入した雰囲気ガスを用いることもできる。遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、ハロゲン化水素ガスを導入した雰囲気ガス中にて、雰囲気ガスの全体積に対して５体積％以上、より好ましくは１０体積％以上、さらに好ましくは２０体積％以上で焼成する。ハロゲン化水素ガスとしては、フッ化水素ガス、臭化水素ガス、ヨウ化水素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲン化水素ガスを用いることができるが、好ましくはフッ化水素または臭化水素ガスを、より好ましくは臭化水素ガスを用いる。導入するハロゲン化水素ガスの希釈ガスとしては、窒素、水素あるいはアルゴン等の不活性ガスおよび空気を用いることができる。ハロゲン化水素ガスを導入した雰囲気ガスの圧力は特に限定されず、工業的に用いられる範囲において任意に選ぶことができる。このような雰囲気ガス中で焼成することにより、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００２４】
本発明においては、ハロゲンガスおよび水蒸気を導入した雰囲気ガスを用いることもできる。遷移アルミナおよび／または熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を、ハロゲンガスおよび水蒸気を導入した雰囲気ガス中にて、雰囲気ガスの全体積に対してハロゲンガス濃度が１０体積％以上および水蒸気濃度が１体積％以上、さらに好ましくはハロゲンガス濃度が２０体積％以上および水蒸気濃度が２体積％以上で焼成する。ハロゲンガスとしては、フッ素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスから選ばれる少なくとも１種のハロゲンガスを用いることができるが、好ましくはフッ素ガスまたは臭素ガスを、より好ましくは臭素ガスを用いる。導入するハロゲンガスおよび水蒸気の希釈ガスとしては、窒素、水素あるいはアルゴン等の不活性ガスおよび空気を用いることができる。ハロゲンガスおよび水蒸気を導入した雰囲気ガスの圧力は特に限定されず、工業的に用いられる範囲において任意に選ぶことができる。このような雰囲気ガス中で焼成することにより、水蒸気を含まない場合に比べ、後述するような低い焼成温度で、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００２５】
焼成温度は、導入するガスによって、最適な温度範囲を変えることが好ましい。
【００２６】
導入するガスがハロゲンガスで、水蒸気を含まない場合、焼成温度は、好ましくは１１５０℃以上１５００℃以下、より好ましくは１２００℃以上１４００℃以下である。この温度範囲に制御して焼成することにより、工業的に有利な生成速度で、生成するα−アルミナ粒子同士の凝集が起こりにくく、焼成直後でも粒度分布の狭いα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を得ることができる。原料として用いる遷移アルミナまたは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料の粒子径が大きい場合、例えば、凝集粒子であってその平均粒子径が１０μｍを越えるような場合には、焼成温度は相対的に高い方が好ましく、１２５０℃以上が特に好ましい。
【００２７】
導入するガスがハロゲン化水素ガス、またはハロゲンガスと水蒸気の混合ガスの場合、焼成温度は、好ましくは６００℃以上１４００℃以下、より好ましくは７００℃以上１３００℃以下、さらに好ましくは８００℃以上１２００℃以下である。この温度範囲に制御して焼成することにより、工業的に有利な生成速度で、生成するα−アルミナ粒子同士の凝集が起こりにくく、焼成直後でも粒度分布の狭いα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を得ることができる。原料として用いる遷移アルミナまたは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料の粒子径が大きい場合、例えば、凝集粒子であってその平均粒子径が１０μｍを越えるような場合には、焼成温度は相対的に高い方が好ましく、８００℃以上が特に好ましい。
【００２８】
適切な焼成の時間は、雰囲気ガスの濃度や焼成の温度にも依存するので必ずしも限定されないが、好ましくは１分以上、より好ましくは１０分以上である。アルミナ原料がα−アルミナに結晶成長するまで焼成すれば十分である。本発明の製造方法によれば、従来の方法の焼成時間に比べて短い時間でα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００２９】
雰囲気ガスの供給源や供給方法は特に限定されない。遷移アルミナ等の原料が存在する反応系に上記の雰囲気ガスを導入することができればよい。供給源としては通常はボンベガスを用いることができるが、ハロゲン化水素溶液やハロゲン化アンモニウム等のハロゲン化合物あるいはハロゲン含有高分子化合物等をハロゲンガスあるいはハロゲン化水素ガス等の原料として用いる場合には、それらの蒸気圧または分解により上記した所定のガス組成になるようにして用いることもできる。ガスの供給方法としては連続方式または回分方式のいずれでも用いることができる。
【００３０】
焼成装置は必ずしも限定されず、いわゆる焼成炉を用いることができる。焼成炉はハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス等に腐食されない材質で構成されていることが望ましく、さらには雰囲気を調整できる機構を備えていることが望ましい。また、ハロゲンガス、ハロゲン化水素ガス等の酸性ガスを用いるので、焼成炉には気密性があることが好ましい。工業的には連続方式で焼成することが好ましく、例えば、トンネル炉、ロータリーキルンあるいはプッシャー炉等を用いることができる。
【００３１】
製造工程の中で用いられる装置の材質としては、酸性の雰囲気中で反応が進行するので、アルミナ製、石英製、耐酸レンガあるいはグラファイト製のルツボやボート等を用いることが望ましい。
【００３２】
本発明により得られるα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末の該単結晶粒子は、８面以上の多面体形状を有し、平均結晶粒子径は通常４μｍ以上、好ましくは４〜３０μｍである。また、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガス、臭化水素ガス、ヨウ化水素ガス、臭素ガスおよび水蒸気、あるいはヨウ素ガスおよび水蒸気、から調製される成分を含有する雰囲気ガスの場合、Ｄ／Ｈ比は通常０．５〜５であり、好ましくは０．５〜３である。フッ素ガス、フッ化水素ガス、フッ素ガスおよび水蒸気、から調製される成分を含有する雰囲気ガスの場合、Ｄ／Ｈ比は通常１〜３０であり、好ましくは３〜３０である。
【００３３】
画像解析により求めた該単結晶粒子の最大粒子径は、数平均粒子径の３倍以下、好ましくは２．５倍以下である。また、その純度は通常９９．８％以上で、好ましくは９９．９％以上である。
【００３４】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３５】
なお、本発明における各種の測定はつぎのようにして行った。
１．α−アルミナの数平均粒子径の測定。
α−アルミナ粉末のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−３００）写真を写し、その写真から８０ないし１００個の粒子を選び出して画像解析を行い、円相当径の平均値として求めた。円相当径とは、面積が等しい真円の直径に換算した値をいう。
【００３６】
２．α−アルミナの結晶形状（Ｄ／Ｈ比）の測定。
α−アルミナの形状とは、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたときのＤ／Ｈ比をいう。Ｄ／Ｈ比は、α−アルミナ粉末のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−３００）写真を写し、その写真から５ないし１０個の粒子を選び出して画像解析を行い、その平均値として求めた。
【００３７】
実施例において使用した遷移アルミナ等の原料等はつぎに示すとおりである。１．遷移アルミナ（表中で遷アルと略す）。
アルミニウム有機金属酸化物の加水分解法により得た水酸化アルミニウムを焼成した遷移アルミナ（商品名：ＡＫＰ−Ｇ１５、住友化学工業（株）製、粒子径：約４μｍ）。
２．水酸化アルミニウム（表中で水アルと略す）。
アルミニウムイソプロポキシドの加水分解により合成して得た粉末であり、２次粒子径は約８μｍである。
【００３８】
塩素ガスは藤本産業（株）製のボンベ塩素ガスを用いた。
【００３９】
雰囲気ガス濃度の調整は流量計によりガス流量を調整することによって行った。雰囲気ガスの流量は、線流速を２０〜４９ｍｍ／分に調節した。この方式をガスフロー方式と称する。雰囲気ガスの全圧はすべて大気圧であった。
【００４０】
フッ化水素ガスはフッ化アンモニウムの分解ガスを用いた。フッ化アンモニウムをその昇華温度（２２０℃）に加熱して得られたフッ化水素ガスを炉芯管内に導入することにより雰囲気を調整した。フッ化アンモニウムは保持温度１１００℃では完全に分解し、体積％でそれぞれフッ化水素ガス３３体積％、水素ガス１７体積％、窒素ガス５０体積％の雰囲気となった。
【００４１】
臭化水素ガスは臭化アンモニウムの分解ガスを用いた。臭化アンモニウムをその昇華温度（４２０℃）に加熱して得られた臭化水素ガスを炉芯管内に導入することにより雰囲気を調整した。臭化アンモニウムは保持温度１１００℃では完全に分解し、体積％でそれぞれ臭化水素ガス３３体積％、水素ガス１７体積％、窒素ガス５０体積％の雰囲気となった。
【００４２】
ヨウ化水素ガスはヨウ化アンモニウムの分解ガスを用いた。ヨウ化アンモニウムをその昇華温度（３８０℃）に加熱して得られたヨウ化水素ガスを炉芯管内に導入することにより雰囲気を調整した。ヨウ化アンモニウムは保持温度１１００℃では完全に分解し、体積％でそれぞれヨウ化水素ガス３３体積％、水素ガス１７体積％、窒素ガス５０体積％の雰囲気となった。
【００４３】
遷移アルミナまたは水酸化アルミニウム等のアルミナ原料をアルミナボートに充填した。充填量は０．４ｇ、充填深さは５ｍｍとした。焼成はアルミナ製炉芯管（直径２７ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を用いた管状炉（株式会社モトヤマ製、ＤＳＰＳＨ−２８）で行った。窒素ガスを流通させつつ、昇温速度５００℃／時間にて昇温し、雰囲気導入温度になったとき雰囲気ガスを導入した。
【００４４】
所定の温度に到った後はその温度にて所定の時間保持した。これをそれぞれ保持温度（焼成温度）および保持時間（焼成時間）と称する。分解ガスを用いる場合は、保持を雰囲気ガスの流通を行わずに密閉下で、塩素ガスを用いる場合は、雰囲気ガスを前記の線流速で流通させつつ行った。所定の保持時間の経過後、自然放冷して目的とするα−アルミナ粉末を得た。
【００４５】
参考例１
アルミナ原料として遷移アルミナ（γ−アルミナ）を用いて、塩素ガスを導入した雰囲気ガス中にて焼成した。塩素ガスの導入温度は室温、保持温度（焼成温度）は１２８０℃であり、保持時間（焼成時間）は３０分間であった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１に示した。実験条件および実験結果を表１、２に記した。
【００４６】
実施例２
アルミナ原料として遷移アルミナ（γ−アルミナ）を用いて、フッ化アンモニウムの分解ガス（フッ化水素ガス）を導入した雰囲気ガス中にて焼成した。フッ化水素ガスの導入温度は８００℃、保持温度（焼成温度）は１１００℃であり、保持時間（焼成時間）は３０分間であった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図２に示した。実験条件および実験結果を表１、２に記した。
【００４７】
実施例３
実施例２と同様の条件で、臭化アンモニウムの分解ガス（臭化水素ガス）を導入した雰囲気ガス中にて焼成した。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図３に示した。実験条件および実験結果を表１、２に記した。
【００４８】
実施例４
実施例２と同様の条件で、ヨウ化アンモニウムの分解ガス（ヨウ化水素）を導入した雰囲気ガス中にて焼成した。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図４に示した。実験条件および実験結果を表１、２に記した。
【００４９】
実施例５
雰囲気ガスにフッ素ガスと水蒸気を導入する以外は実施例２と同様の条件で焼成する。その結果、実施例２で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５０】
実施例６
アルミナ原料として水酸化アルミニウムを用いる以外は実施例２と同様の条件で焼成する。その結果、実施例２で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５１】
実施例７
雰囲気ガスに臭素ガスと水蒸気を導入する以外は実施例３と同様の条件で焼成する。その結果、実施例３で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５２】
実施例８
アルミナ原料として水酸化アルミニウムを用いる以外は実施例３と同様の条件で焼成する。その結果、実施例３で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５３】
実施例９
雰囲気ガスにヨウ素ガスと水蒸気を導入する以外は実施例４と同様の条件で焼成する。その結果、実施例４で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５４】
実施例１０
アルミナ原料として水酸化アルミニウムを用いる以外は実施例４と同様の条件で焼成する。その結果、実施例４で得られたものと同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００５５】
比較例１
水酸化アルミニウムを用いて空気中で焼成した。保持温度（焼成温度）は１３５０℃であり、保持時間（焼成時間）は１８０分間であった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図５に示した。実験条件および実験結果を表１、２に記した。
【００５６】
【表１】
0003744010.tif 000002
【００５７】
【表２】
0003744010.tif 000003
【００５８】
【発明の効果】
本発明のα−アルミナ粉末の製造方法によれば、様々な種類、形状、粒子サイズおよび組成のアルミナ原料から、高純度の、微細で均質な、粒度分布が狭い、かつ、８面体以上の多面体形状を有するα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を得ることができる。
ハロゲンが臭素あるいはヨウ素の場合は、形状が六角柱状で粒度分布の狭い単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末を容易に得ることができる。数平均粒子径は必ずしも限定されないが、およそ１〜３０μｍで、Ｄ／Ｈ比は０．５以上５以下と１近傍のものが得られ易いのが特徴的である。
ハロゲンがフッ素の場合は、形状が板状の単結晶粒子を容易に得ることができる。数平均粒子径としてはおよそ５〜３０μｍで、Ｄ／Ｈ比は１以上３０以下といずれも比較的に大きいのが特徴的である。
本発明の製造方法により得られる粒度分布の狭いα−アルミナ単結晶粒子からなるα−アルミナ粉末は、研磨材、焼結材、プラズマ溶射材、充填材、単結晶用原料、触媒担体、蛍光体用原料、封止材用原料、セラミックフィルター用原料、液晶等のスペーサー用途等に適しており、工業的に極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１で観察されたα−アルミナ粉末の粒子構造を示す。図面に代わる写真。倍率４５００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図２】実施例２で観察されたα−アルミナ粉末の粒子構造を示す。図面に代わる写真。倍率９００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図３】実施例３で観察されたα−アルミナ粉末の粒子構造を示す。図面に代わる写真。倍率９００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図４】実施例４で観察されたα−アルミナ粉末の粒子構造を示す。図面に代わる写真。倍率４３００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図５】比較例１で観察されたα−アルミナ粉末の粒子構造を示す。図面に代わる写真。倍率９０００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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