(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、塩化水素ガスを２０体積％以上含有した雰囲気ガス中にて、種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、５００℃以上１４００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とする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、塩素ガス３０体積％以上および水蒸気５体積％以上を導入した雰囲気ガス中にて、種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、５００℃以上１４００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とする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、塩素ガスを５体積％以上含有した雰囲気ガス中にて種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、９５０℃以上１５００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とするα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項４】
種晶として用いられる、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物が、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ホウ化物から選ばれる一種または二種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項５】
形状制御剤として用いられるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの各化合物が、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ハロゲン化物、ホウ化物から選ばれる一種または二種以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項６】
α−アルミナ粒子が、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０．３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１〜５のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項７】
熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料が、水酸化アルミニウム、明バンまたは硫バンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
【請求項８】
実質的に８面または２０面から構成された、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、Ｄ／Ｈ比が０．３以上３．０以下であり、かつ六方格子面に垂直な軸に対して回転次数が６で、回転対称形状の粒子からなり、α−アルミナ粒子の累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積９０％の粒径をそれぞれＤ10、Ｄ90としたとき、Ｄ90／Ｄ10が１０以下である粒度分布を有することを特徴とするα−アルミナ粉末。
【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、また、特定の用途においては一次粒子の粒子径や形状を制御するために、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一次粒子の粒子径や形状が制御された、均質なα−アルミナ粒子からなる一次粒子の粒度分布の狭いα−アルミナ粉末を製造することは困難であった。また、これまでの方法によって得られるα−アルミナ粉末は、厚みの薄い板状かあるいは一次粒子の粒度分布が広いもので、これまで配向（粒子が充填、あるいは一層以上の厚みで積層される場合、特定方向に各粒子が配置されること）が容易な形状である柱状や繭状、あるいは厚みのある板状の、α−アルミナ粒子からなる一次粒子の粒度分布が狭い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、強固に凝集した粗粒子を多く含み、一次粒子の形状が不均一な粉末であった。この凝集した粗粒子を含む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粉砕工程を経て製品とされるが、粉砕は必ずしも容易ではなく、そのために粉砕コストもかかり、また、粉砕が困難なα−アルミナ粉末は長時間にわたる粉砕のために微粉末が発生するという問題を有していた。
【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、平均一次粒子径が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、一次粒子の粒子形状が不均一であり、粒度分布が広い。また、一次粒子の粒子径や形状を任意に制御することは困難である。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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一次粒子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、特開平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、平均一次粒子径が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−アルミナ粉末を製造する方法が開示されている。しかし、この方法では、一次粒子の粒子径が２μｍ以下の微細なα−アルミナ粉末ができず、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。
【０００９】
ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサイアティ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）６８（９）、５００〜５０５（１９８５）には、ベーマイトへのα−アルミナ粉末の添加によるα化温度の低下が報告されているが、目的は微粒子の焼結体を得ることであり、この方法からでは一次粒子の粒子径や形状が制御されたα−アルミナ粉末を得ることはできない。
【００１０】
米国特許第４６５７７５４号には、α−アルミナプレカーサーにα−アルミナを種晶として添加、焼成し、粉砕することにより、１μｍより小さいα−アルミナ粉末を得る方法が開示されている。しかしこの方法では１μｍ以下の一次粒子が凝集した粉末しか得られず、したがって粉砕が必要なことから、得られる粉末は粒度分布が広い。また、数十μｍの粒子は合成することができない。
【００１１】
したがって、これまでα−アルミナ粉末の製造方法において、粒子径をサブミクロンから数十ミクロンまで任意に制御できる製造方法、あるいは六角板状から柱状にいたる諸形状の製造方法、さらに、Ａ面｛１１−２０｝、Ｃ面｛０００１｝、Ｎ面｛２２−４３｝およびＲ面｛１０−１２｝の晶癖については任意に制御することができる粒度分布の狭い粉末を得る製造方法は未だ確立されておらず、その開発が強く望まれていた。
【００１２】
また、これまでα−アルミナ粉末で厚みがあり、配向が容易で粒度分布が狭い、特に研磨材、充填材、スペーサーあるいは焼結体用原料等に最適な粉末は未だに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、種々なアルミナ原料から出発して、α−アルミナ粒子の一次粒子径や形状を任意に制御でき、一次粒子の粒度分布が狭いα−アルミナ粉末の製造方法を提供することにある。
【００１４】
さらに、研磨材、充填材、スペーサーあるいは焼結体用原料等に最適で、形状が実質的に８面または２０面から構成されたα−アルミナ粒子からなる粒度分布が狭いα−アルミナ粉末を提供することにある。
【００１５】
【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、塩化水素ガスを２０体積％以上含有した雰囲気ガス中にて、種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、５００℃以上１４００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とする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、塩素ガス３０体積％以上および水蒸気５体積％以上を導入した雰囲気ガス中にて、種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、５００℃以上１４００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とするα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１６】
（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、塩素ガスを５体積％以上含有した雰囲気ガス中にて種晶（種晶としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）および／または形状制御剤（形状制御剤としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上を用いる。）の存在下で、９５０℃以上１５００℃以下の温度範囲で焼成することを特徴とするα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１７】
（４）種晶として用いられる、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルの各化合物が、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ホウ化物から選ばれる一種または二種以上であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
（５）形状制御剤として用いられるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの各化合物が、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ハロゲン化物、ホウ化物から選ばれる一種または二種以上であることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
【００１８】
（６）α−アルミナ粒子が、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０．３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）〜（５）のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
（７）熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料が、水酸化アルミニウム、明バンまたは硫バンであることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれかに記載のα−アルミナ粉末の製造方法。
（８）実質的に８面または２０面から構成された、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、Ｄ／Ｈ比が０．３以上３．０以下であり、かつ六方格子面に垂直な軸に対して回転次数が６で、回転対称形状の粒子からなり、α−アルミナ粒子の累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積９０％の粒径をそれぞれＤ10、Ｄ90としたとき、Ｄ90／Ｄ10が１０以下である粒度分布を有することを特徴とするα−アルミナ粉末。
【００１９】
以下、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。
【００２０】
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。
【００２１】
遷移アルミナおよび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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
本発明に用いられる種晶とは、α−アルミナ粒子の結晶成長の核となるものを意味し、該種晶を核としてそのまわりにα−アルミナ粒子が成長する。この機能を有するものであれば種晶は限定されずどのようなものでも用いることができるが、本発明において好ましい種晶は、例えば、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニッケル等の各化合物から選ばれる一種または二種以上のものである。ここで化合物としてはそれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ホウ化物等が挙げられる。好ましくは酸化物、窒化物である。ここでバナジウムは形状制御剤としても用いることができる。
【００２４】
本発明においては、種晶の添加量は原料をアルミナに換算して１００重量部として、これに対し１０-3〜５０重量部、好ましくは１０-3〜３０重量部、さらに好ましくは１０-3〜１０重量部である。得られるα−アルミナ粉末の一次粒子の粒子径は、種晶の数で制御でき、種晶の数が多いと粒子径は小さくなる。
【００２５】
本発明に用いられる形状制御剤とは、その作用機構は明らかではないが、結晶の成長の過程で作用し、後述するＤ／Ｈ比および晶癖を変化させる働きをするものを言う。このような機能を有するものであれば必ずしも限定されないが、本発明において好ましい形状制御剤は、例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、ホウ素、珪素、ランタン、セリウム、ネオジムの金属単体およびそれらの各化合物から選ばれる一種または二種以上のものである。ここで化合物としてはそれらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物、ハロゲン化物、ホウ化物等が挙げられる。好ましくは酸化物である。
【００２６】
本発明においては、形状制御剤の添加量は原料をアルミナに換算して１００重量部として、これに対し１０-3〜５０重量部、好ましくは１０-3〜３０重量部、さらに好ましくは１０-3〜１０重量部である。その効果は、たとえばＤ／Ｈ比を大きくする形状制御剤の場合、添加量を多くすることにより、より大きいＤ／Ｈ比を有するα−アルミナ粉末を得ることができる。また、晶癖を制御する形状制御剤では、たとえばＮ面｛２２−４３｝を出さしめる形状制御剤では、添加量を多くすることにより、Ｎ面の面積を大きくすることができる。
【００２７】
種晶と形状制御剤を併用することもできる。また、形状制御剤を選ぶことにより用途に適した一次粒子の粒子径および形状を有するα−アルミナ粉末を製造することが可能である。
【００２８】
種晶と形状制御剤を同時に用いる場合は、それらの添加量は原料をアルミナに換算して１００重量部として、これに対し１０-3〜５０重量部、好ましくは１０-3〜３０重量部、さらに好ましくは１０-3〜１０重量部である。
【００２９】
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と種晶または形状制御剤の混合方法は特に限定されず、例えば、湿式の場合には溶媒として水系、有機溶媒系のいずれも使用することができる。また、ボールミル、超音波分散、攪拌混合、バーチカルグラニュレーター等の方法を用いることができる。また、混合用メディア等の混合装置材料の混合時の磨耗物を種晶または形状制御剤として用いることもできる。例えば、α−アルミナ製のボールでボールミル混合することによりα−アルミナの磨耗粉を種晶として原料に混合して用いることができる。
【００３０】
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、ハロゲン化水素ガスを含有した雰囲気ガス中であって、雰囲気ガスの全体積に対して塩化水素ガス２０体積％以上の雰囲気ガス中にて焼成する。雰囲気ガスであ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含む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、後述するように比較的に低い焼成温度で、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００３１】
ハロゲン化水素ガスの代わりにハロゲンガスおよび水蒸気の混合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であって、雰囲気ガスの全体積に対して、塩素ガス３０体積％以上および水蒸気５体積％以上を導入して焼成する。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含む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、後述するように比較的に低い焼成温度で、目的とするα−アルミナ粉末を得ることができる。
【００３２】
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混合ガスを用いる場合の焼成温度範囲は、５００℃以上１４００℃以下、より好ましくは６００℃以上１３００℃以下、さらに好ましくは７００℃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−アルミナ粉末の一次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、７００℃以上が特に好ましい。
【００３３】
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、ハロゲンガスを含有する雰囲気ガス中であって、雰囲気ガスの全体積に対して塩素ガス５体積％以上の雰囲気ガス中にて焼成する。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。ハロゲンガスを含む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。
【００３４】
ハロゲンガスを用いる場合の焼成温度範囲は、９５０℃以上１５００℃以下、より好ましくは１０５０℃以上１４００℃以下、さらに好ましくは１１００℃以上１３００℃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−アルミナ粉末の一次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、１１００℃以上が特に好ましい。
【００３５】
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−アルミナ粒子に結晶成長するまで焼成すれば十分である。
【００３６】
本発明において、ハロゲンとしては塩素を用いることができる。
【００３７】
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、ハロゲン化水素の水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。
【００３８】
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。焼成炉はハロゲン化水素ガス、ハロゲン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、ハロゲン化水素ガスやハロゲン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。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明の製造方法によれば、一次粒子の粒子径や形状を任意に制御できるが、形状制御剤を選ぶことにより、実質的に８面以上から構成されたα−アルミナ粒子で、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０．３以上３０以下の範囲のものを得ることができる。また、本発明で得られるα−アルミナ粒子は、内部に欠陥が少なく、粒子の圧壊強度が高いものである。
【００４１】
本発明で得られる実質的に８面または２０面から構成されたα−アルミナ粒子は、六方格子面に垂直な軸に対して回転次数が６で、回転対称形状のものである。ここで、２π／ｎ（ｎは正の整数）の回転で全く同じ図形がくりかえされる性質を回転対称といい、ｎを回転対称の次数、その回転軸をｎ回の回転軸という。本発明によれば、ｎが６の回転軸を有するα−アルミナ粒子が得られる。
【００４２】
粒度分布は、α−アルミナ粉末の累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積９０％の粒子径をそれぞれＤ10、Ｄ90としたとき、Ｄ90／Ｄ10で表すことができる。本発明のα−アルミナ粉末においては、Ｄ90／Ｄ10は１０以下、好ましくは５以下である。
【００４３】
上記の製造方法により、実質的に８面または２０面から構成された図１２、１３に例示した本発明のα−アルミナ粉末は、粒度分布が狭く、特に研磨材、充填材、スペーサーあるいは焼結体用原料等に最適なものである。
【００４４】
【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。
【００４５】
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−アルミナ粉末の一次粒子の粒子径と粒度分布（Ｄ90／Ｄ10）の測定。
（１）一次粒子の粒子径は、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その分布を求めた。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。
（２）粒度分布（Ｄ90／Ｄ10）は、レーザー散乱法を測定原理とするマスターサイザー（マルバーン社製）を用いて測定した。
【００４６】
２．結晶形状（Ｄ／Ｈ比）の測定。
本発明におけるα−アルミナ粒子の形状とは、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、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。
【００４７】
３．晶癖の評価。
本発明におけるα−アルミナ粒子の形状の評価として、結晶の晶癖を観察した。本発明により得られた多面体形状を有するα−アルミナ粒子の晶癖（ＡからＩで表す）を図１６に示す。α−アルミナの結晶は六方晶であり、晶癖とはＡ面｛１１−２０｝、Ｃ面｛０００１｝、Ｎ面｛２２−４３｝およびＲ面｛１０−１２｝からなる結晶面の現れ方で特徴づけられる結晶の形態をいう。図１６に結晶面Ａ（ａ）、Ｃ（ｃ）、Ｎ（ｎ）およびＲ（ｒ）を記した。
【００４８】
４．結晶面の数。
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）写真の画像解析により求めた。
５．回転対象形状。
粒子が回転対象であることの判断は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）写真観察により行った。
６．粒子の圧壊強度。
ダイナミック超微小硬度計（株式会社島津製作所製）により測定した。
７．重装密度。
ＪＩＳ−Ｈ−１９０２により、α−アルミナ粉末の重装密度を測定した。
８．透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるα−アルミナ粒子の内部微細構造の観察。
超高圧透過型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、加速電圧：１２００ＫＶＡ）により、α−アルミナ粒子の内部微細構造を観察した。
【００４９】
実施例において使用した遷移アルミナ等の原料はつぎに示すとおりである。
１．遷移アルミナＡ（各表中で遷アルＡと略す）。
アルミニウムイソプロポキシド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．遷移アルミナＢ（各表中で遷アルＢと略す）。
明バン法による遷移アルミナ（商品名：ＣＲ１２５、バイコウスキー社製、粒子径：約４μｍ）
【００５０】
３．水酸化アルミニウムＡ（各表中で水アルＡ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。
４．水酸化アルミニウムＢ（各表中で水アルＢと略す）。
バイヤー法による粉末（商品名：Ｃ３０１、住友化学工業（株）製、２次粒子径は約４μｍである。
５．水酸化アルミニウムＣ（各表中で水アルＣと略す）。
バイヤー法による粉末（商品名：Ｃ１２、住友化学工業（株）製、２次粒子径は約３０μｍである。
【００５１】
６．明バン〔ＡｌＮＨ4 （ＳＯ4 ）・１２Ｈ2 Ｏ〕
熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料。和光純薬（株）製の試薬を用いた。
７．硫バン〔Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 ・１６Ｈ2 Ｏ〕
熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料。住友化学工業（株）製の硫バンを用いた。
【００５２】
実施例において用いた種晶はつぎに示すとおりである。
１．α−アルミナＡ（各表中でαアルＡと略す）。
住友化学工業（株）製のα−アルミナ粉末。商品名：ＡＫＰ−５０、平均粒子径は約０．３μｍである。
２．α−アルミナＢ（各表中でαアルＢと略す）。
住友化学工業（株）製のα−アルミナ粉末。商品名：ＡＫＰ−１５、平均粒子径は約０．８μｍである。
３．α−アルミナＣ（各表中でαアルＣと略す）。
アルミナボールを用いてボールミル混合を行い、アルミナボールからの磨耗物を結晶種として混入させた。
４．α−アルミナＤ（各表中でαアルＤと略す）。
本発明で合成された３μｍのα−アルミナ粉末。
【００５３】
５．酸化チタン（富士チタン工業（株）製の試薬：ＴｉＯ2 ）。
６．酸化クロム（和光純薬（株）製の試薬：Ｃｒ2 Ｏ3 ）。
７．酸化鉄（バイエルジャパン（株）製の試薬：Ｆｅ2 Ｏ3 ）。
８．酸化ニッケル（半井化学薬品（株）製の試薬：Ｎｉ2 Ｏ3 ）。
９．酸化バナジウム（半井化学薬品（株）製の試薬：Ｖ2 Ｏ5 ）。
１０．窒化アルミニウム（徳山曹達（株）製の試薬：ＡｌＮ）。
【００５４】
実施例において用いた形状制御剤はつぎに示すとおりである。
１．酸化マグネシウム（和光純薬（株）製の試薬：ＭｇＯ）。
２．酸化ホウ素（和光純薬（株）製の試薬：Ｂ2 Ｏ3 ）。
２．水酸化マグネシウム（和光純薬（株）製の試薬：Ｍｇ（ＯＨ）2 ）。
３．酸化珪素（日本アエロジル（株）製：ＳｉＯ2 ）。
４．酸化ジルコニウム（半井化学薬品（株）製のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2 ）を加水分解して得られたジルコニアゲル：ＺｒＯ2 ）。
５．酸化銅（半井化学薬品（株）製の試薬：ＣｕＯ）。
６．酸化ストロンチウム（半井化学薬品（株）製の試薬：ＳｒＯ）。
【００５５】
７．酸化亜鉛（半井化学薬品（株）製の試薬：ＺｎＯ）。
８．酸化モリブデン（半井化学薬品（株）製の試薬：ＭｏＯ3 ）。
９．酸化ニオブ（半井化学薬品（株）製の試薬：Ｎｂ2 Ｏ5 ）。
１０．酸化カルシウム（和光純薬（株）製の試薬：ＣａＯ）。
１１．酸化ホウ素（和光純薬（株）製の試薬：Ｂ2 Ｏ3 ）。
１２．酸化イットリウム（日本イットリウム（株）製：Ｙ2 Ｏ3 ）。
【００５６】
１３．酸化ランタン（半井化学薬品（株）製の試薬：Ｌａ2 Ｏ3 ）。
１４．酸化セリウム（三徳金属工業（株）製：ＣｅＯ2 ）。
１５．酸化ネオジム（日本イットリウム（株）製：Ｎｄ2 Ｏ3 ）。
【００５７】
アルミナボールを用いる場合以外の原料の混合は、溶媒としてイソプロピルアルコールを用い超音波分散により行った。混合後の乾燥はロータリーエバポレーターと乾燥器により行った。
【００５８】
塩化水素ガスは鶴見ソーダ（株）製のボンベ塩化水素ガス（純度９９．９％）を用いた。また、塩素ガスは藤本産業（株）製のボンベ塩素ガス（純度９９．４％）を用いた。
【００５９】
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分解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。
【００６０】
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分解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。
【００６１】
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分解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。
【００６２】
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に種晶および／または形状制御剤を添加してこれ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。焼成は石英製炉芯管（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（雰囲気ガスを管状炉に導入する温度）になったときあらかじめ濃度を調整した雰囲気ガスを管状炉内に導入した。
なお、水蒸気分圧は水の温度による飽和水蒸気圧変化により制御し、水蒸気は窒素ガスにより焼成炉内へ導入した。
雰囲気ガス濃度の調整は、流量計によりガス流量の調整により行った。雰囲気ガスの流量は、線流速を２０ｍｍ／分に調整した。この方式をガスフロー方式と称することにする。但し、参考例９については塩化水素ガス濃度が低いため上記のガスフロー方式の焼成ではなく雰囲気ガスの導入の後、雰囲気ガスを停止して行った。雰囲気ガスの全圧はすべて大気圧であった。
【００６３】
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。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。
【００６４】
参考例１
アルミナ原料として遷移アルミナＡを用い、種晶としてα−アルミナＡを３重量部（添加量は、アルミナ原料から得られるアルミナ量１００重量部に対するもの、以下同様）添加し、雰囲気ガスとしてフッ化アンモニウムの分解ガスから得たフッ化水素ガスを管状炉内に導入して実験した。雰囲気ガスの導入温度は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１に示す。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００６５】
参考例２
参考例１において、種晶の代わりに形状制御剤として酸化ジルコニウム（半井化学薬品（株）製のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2 ）を加水分解して得られたジルコニアゲル：ＺｒＯ2 ）を添加する以外は全て参考例１と同様にして実験を行った。形状制御剤の添加量は、アルミナ原料から得られるアルミナ量１００重量部に対する重量部で表すものとする。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図２に示す。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００６６】
参考例３
参考例１において、アルミナ原料として遷移アルミナＡ（γ−アルミナ）の代わりに水酸化アルミニウムを用いる以外は全て参考例１と同様にして実験を行う。その結果、参考例１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。実験条件を表１、２に示す。
【００６７】
参考例４
フッ化水素ガスの代わりに雰囲気ガスにフッ素ガスと水蒸気を導入する以外は全て参考例１と同様にして実験を行う。その結果、参考例１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。実験条件を表１、２に示す。
【００６８】
実施例５〜７、参考例８〜９
アルミナ原料として水酸化アルミニウムＡを用い、種晶としてα−アルミナＡを０．１重量部添加した場合の雰囲気ガス中の塩化水素ガス濃度の体積％を変化させた実施例、参考例である。雰囲気導入温度は８００℃、焼成温度（保持温度）は１１００℃であり、塩化水素ガス濃度の体積％に対応させて焼成時間（保持時間）も変化させている。また、実施例６においては、得られたα−アルミナ粒子の内部微細構造をＴＥＭにより観察した結果、欠陥は見られなかった。また、重装密度を測定した結果１．５２ｇ／ｃｍ3 で、同じ粒子径の電融アルミナの値（比較例４）１．３０ｇ／ｃｍ3 より高い値であった。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００６９】
実施例１０〜１１
実施例６において、雰囲気導入温度、焼成温度および焼成時間を変化させた実施例である。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００７０】
実施例１２
実施例６において、雰囲気導入温度のみを変化させた実施例である。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００７１】
実施例１３〜１８
実施例６において、遷移アルミナまたは熱処理により遷移アルミナとなる種々のアルミナ原料を用いた場合の実施例である。実験条件および実験結果を表１、２に示す。
【００７２】
実施例１９〜３０
実施例６において、種晶として種々の化合物を用いた場合およびその添加量を変化させた場合の実施例である。また、実施例２５においては、得られたα−アルミナ粒子の内部微細構造をＴＥＭにより観察した結果、欠陥は見られなかった。実験条件および実験結果を表１、２、３、４に示す。
実施例１９で得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図３に、粒度分布の測定結果を図４に示した。また、重装密度を測定した結果１．１３ｇ／ｃｍ3 で、同じ粒子径の電融アルミナの値（比較例５）０．８０ｇ／ｃｍ3 より高い値であった。
実施例２９の結晶種として酸化バナジウムを用いた系では、他の結晶種を用いた場合に比してＤ／Ｈ比が２．０と大きく特異な結晶形状を示した。
実施例２２および２６で得られたα−アルミナ粉末の粒子について、その圧壊強度を測定した。
また、実施例２２で重装密度を測定した結果２．２４ｇ／ｃｍ3 で、同じ粒子径の電融アルミナの値（比較例６）１．５０ｇ／ｃｍ3 より高い値であった。
【００７３】
実施例３１
雰囲気ガスとして塩素ガスと水蒸気を管状炉内に導入して用いた以外は実施例６と同様にして実験を行った。実験条件および実験結果を表３、４に示す。
【００７４】
実施例３２、３３
実施例６において、種晶の他に形状制御剤も添加した実施例である。形状制御剤として実施例３２では酸化マグネシウムを、実施例３３では酸化ホウ素をそれぞれ用いた。実験条件および実験結果を表３、４に示す。
【００７５】
実施例３４〜４９
アルミナ原料として水酸化アルミニウムＡを用い、形状制御剤として種々の金属酸化物を添加した場合の実施例である。実験条件および実験結果を表３、４に示す。
実施例３５で得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図５に、粒度分布の測定結果を図６に示す。
【００７６】
実施例５０、５１
実施例３８および３５において、雰囲気ガスの導入温度を変化させた実施例である。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００７７】
実施例５２
アルミナ原料として遷移アルミナＡを用いる以外は実施例４５と同様にして実験を行った。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００７８】
実施例５３
雰囲気ガスとして塩素ガスおよび水蒸気を管状炉内に導入して用いた以外は実施例３５と同様にして実験を行う。その結果、実施例３５と同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。実験条件を表５、６に示す。
【００７９】
実施例５４
アルミナ原料として明バンを用いる以外は実施例３５と同様にして実験を行う。その結果、実施例３５とほぼ同様のα−アルミナ粉末を得ることができる。実験条件を表５、６に示す。
【００８０】
参考例５５
アルミナ原料として遷移アルミナＡを用い、種晶としてα−アルミナＡを用いて、雰囲気ガスとして臭化アンモニウムの分解ガスから得た臭化水素を管状炉内に導入して実験した。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図７に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００８１】
参考例５６
参考例５５において、種晶の代わりに形状制御剤として、酸化ジルコニウム（半井化学薬品（株）製のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2 ）を加水分解して得られたジルコニアゲル：ＺｒＯ2 ）を添加する以外は全て参考例５５と同様にして実験を行った。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図８に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００８２】
参考例５７
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参考例５５と同様にして実験を行う。その結果、参考例５５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。実験条件を表５、６に示す。
【００８３】
参考例５８
雰囲気ガスに臭素ガスと水蒸気を導入する以外は参考例５５と同様にして実験を行う。その結果、参考例５５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。実験条件を表５、６に示す。
【００８４】
参考例５９
アルミナ原料として遷移アルミナＡを用い、種晶としてα−アルミナＡを用いて、雰囲気ガスとしてヨウ化アンモニウムの分解ガスから得たヨウ化水素を管状炉内に導入して実験した。得られたα−アルミナのＳＥＭ写真を図９に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００８５】
参考例６０
参考例１において、種晶としてα−アルミナＢを用い、形状制御剤として酸化ジルコニウム（半井化学薬品（株）製のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2 ）を加水分解して得られたジルコニアゲル：ＺｒＯ2 ）を添加する以外は全て参考例１と同様にして実験を行った。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１０に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００８６】
参考例６１
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参考例５９と同様にして実験を行う。その結果、参考例５９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。実験条件を表５、６に示す。
【００８７】
参考例６２
雰囲気ガスにヨウ素ガスと水蒸気を導入する以外は参考例５９と同様にして実験を行う。その結果、参考例５９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。実験条件を表５、６に示す。
【００８８】
実施例６３
アルミナ原料として遷移アルミナＡを用い、種晶としてα−アルミナＡを用い、雰囲気ガスとして塩素ガスを管状炉内に導入して実験を行った。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１１に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００８９】
実施例６４
実施例６３において、雰囲気ガスと保持温度を変化させて実験を行った。その結果、実施例６３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た。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００９０】
実施例６５
実施例６３で種晶の代わりに形状制御剤として、酸化カルシウム（和光純薬（株）製、試薬ＣａＯ）を添加した以外はすべて実施例６３と同様にして実験を行なった。その結果、Ｄ／Ｈ比が３であるα−アルミナ粉末を得ることができた。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００９１】
実施例６６
アルミナ原料としてアルミニウムイソプロポキシドの加水分解法により合成して得た水酸化アルミニウム１３ｇを用い、形状制御剤として酸化ホウ素（和光純薬株式会社製の試薬、Ｂ2 Ｏ3 ）を０．１重量部添加混合した。混合は、溶媒としてイソプロピルアルコールを用い超音波分散により行った。混合後の乾燥はロータリーエバポレーターと乾燥器により行った。この混合原料０．４ｇをアルミナボートに充填し、石英炉芯管を用いた管状炉で焼成を行った。鶴見ソーダ（株）製のボンベ塩化水素ガス（純度９９．９％）３０体積％と窒素ガス７０体積％の混合ガスを８００℃になったとき、雰囲気ガスとして線流速２０ｍｍ／分にて反応系内に導入した。昇温速度５００℃／時間にて昇温し、１１００℃にて３０分保持した後、自然放令してα−アルミナ粉末を得た。得られたα−アルミナ粉末は８面体で、Ｄ90／Ｄ10の値は２．０であった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１２に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００９２】
実施例６７
アルミナ原料としてアルミニウムイソプロポキシドの加水分解法により合成して得た水酸化アルミニウム１３ｇを用い、形状制御剤として酸化ジルコニウム（半井化学薬品株式会社製）のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2 ）を加水分解して得られたジルコニアゲル（ＺｒＯ2 ）を酸化ジルコニウム換算で１重量部添加した混合原料を用い実施例６６と同じ条件にて焼成を行った。雰囲気ガスは実施例６６と同じ混合ガスを用いた。得られたα−アルミナ粉末は２０面体で、Ｄ90／Ｄ10の値は２．０であった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１３に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００９３】
比較例１
アルミナ原料として水酸化アルミニウムＡを用い、従来のように空気中で１３００〜１４００℃にて１〜４時間焼成したところ、得られたα−アルミナ粉末は、Ｄ90／Ｄ10の値が４．０で、その平均粒子径が約０．７μｍで形状は不均一なものであった。得られたα−アルミナ粉末のＳＥＭ写真を図１４に、粒度分布の測定結果を図１５に示す。実験条件および実験結果を表５、６に示す。
【００９４】
比較例２
水熱法により得られたα−アルミナ粒子の圧壊強度（ｋｇ／ｍｍ2 ）を測定した。
【００９５】
比較例３
水熱法により得られたα−アルミナ粒子の内部微細構造をＴＥＭにより観察した結果、粒子の内部に多数の欠陥が見られた。
【００９６】
比較例４〜６
電融法によりα−アルミナ粒子を得た。比較例４においては、得られたα−アルミナ粒子の内部微細構造をＴＥＭにより観察した結果、粒子の内部に多数の欠陥が見られた。また、比較例４〜６においては、得られたα−アルミナ粒子の重装密度（ｇ／ｃｍ3 ）を測定した。
【００９７】
【表１】
0003744006.tif 000002
【００９８】
【表２】
0003744006.tif 000003
【００９９】
【表３】
0003744006.tif 000004
【０１００】
【表４】
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【０１０１】
【表５】
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【０１０２】
【表６】
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【０１０３】
【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、種々な種類、形状、粒子サイズおよび組成のアルミナ原料から、一次粒子の粒子径、形状が制御されたα−アルミナ粒子からなるα−アルミナ粉末を得ることができる。
種晶の種類や添加量を選ぶことにより、任意の一次粒子径の特定の多面体形状のα−アルミナ粒子からなるα−アルミナ粉末を得ることができる。また、形状制御剤を用いることにより、Ｄ／Ｈ比および晶癖を変化させることができるので、形状制御剤を選ぶことにより用途に適した形状のα−アルミナ粉末を製造することが可能である。
さらに、結晶種に形状制御剤を併用することにより、任意の一次粒子径、Ｄ／Ｈ比および晶癖を有する目的に応じた形状のα−アルミナ粉末を製造することができる。
本発明の方法で得られるα−アルミナ粉末は、その平均粒子径が０．１〜３０μｍで、Ｄ／Ｈ比が０．３以上３０以下、かつ、Ｄ90／Ｄ10の値が小さく粒度分布が狭いという優れた特徴を有している。また、粒子の圧壊強度が高く、重装密度も高いという優れた特徴も有している。
本発明の方法で得られるα−アルミナ粉末は粒度分布が狭く、粒径が数μｍに制御されているので封止材用原料に適している。また上記の特性に加えて、嵩密度が大きいため単結晶用原料として充填量を増加させることができる。また、粒径を任意に制御できるので、いろいろな空孔径を有するセラミックフィルター用の原料として利用することができる。また、晶癖を制御することにより粒子のエッジ形状を変え研磨能力を制御することができる。
本発明の方法で得られる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等に適しており、特に、実質的に８面または２０面から構成されるα−アルミナ粉末は研磨材、充填材、スペーサーあるいは焼結体用原料として最適なものであるから、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９０００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図２】参考例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１９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１００００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図４】実施例１９のα−アルミナ粉末の粒度分布を示す。
【図５】実施例３５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１０００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図６】実施例３５のα−アルミナ粉末の粒度分布を示す。
【図７】参考例５５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８】参考例５６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９】参考例５９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１０】参考例６０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１１】実施例６３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１２】実施例６６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１７１０倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図１３】実施例６７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１２８０倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図１４】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１００００倍の走査型電子顕微鏡写真。
【図１５】比較例１のα−アルミナ粉末の粒度分布を示す。
【図１６】α−アルミナ粒子の晶癖を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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