[发明专利]稳定化氧化锆粉末及其前体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化锆的微粉末,特别是涉及部分稳定化氧化锆或稳定化氧化锆的粉末及这些的前体的制造方法。还有,本说明书中,部分稳定化氧化锆及稳定化氧化锆统称为稳定化氧化锆。

背景技术

氧化锆是高熔点的陶瓷,因耐热性及耐腐蚀性优良,在艺术陶瓷领域是重要的材料之一,一般多数采用烧结体。氧化锆在常温为单斜晶系,但随着温度上升,其晶系相转移为正方晶系。该相转移是可逆的,但从单斜晶系向正方晶系的相转移,由于伴随着约4％的体积收缩,氧化锆烧结体通过反复升降温,最终破坏。为了防止这种破坏,在氧化锆中使氧化钆、稀土氧化物、氧化钙、氧化镁、氧化铝等稳定化剂发生固溶而生成稳定化氧化锆,稳定化剂的含量少者是部分稳定化氧化锆,稳定化剂的含量多者为稳定化氧化锆。因此,为了抑制氧化锆烧结体的破坏,稳定化剂必需在作为烧结原料的稳定化氧化锆粉末中均匀分布。

作为这样的稳定化锆粉末的制造方法,可以采用此前的各种方法,其中,作为以低成本一次大量地制造粉末的可能的方法,是用酸性的水溶液中溶解的锆作为起始原料的方法,已在特开昭61-141619号公报(专利文献1)及特开2003-206137号公报(专利文献2)中公开。

专利文献1及专利文献2中公开的方法,任何一种均是把含锆、作为稳定化剂的元素、以及硫酸盐离子的酸性水溶液,进行加热,一部分稳定化元素被吸附或组入锆的碱性硫酸盐被析出后,体系的pH上升,锆的碱性硫酸盐转变为氢氧化物,同时,稳定化元素作为氢氧化物,与锆的氢氧化物共沉淀,将含得到的锆与稳定化元素的氢氧化物焙烧,得到稳定化氧化锆粉末。

但是,专利文献1及专利文献2公开的方法,任何一种均是用氧氯化锆作为锆源。这是由于在酸性的水溶液中,以可溶的锆盐，实用方面最易得到的是氧氯化锆。当氧氯化锆溶解于水时发生水解,锆与一部分氢氧离子结合,同时,放出氯化物离子及质子,氧氯化锆的水溶液呈强酸性,含游离的氯化物离子而成。

本发明人等探讨发现,氧氯化锆的水溶液作为起始原料,当其浓度升高时,所得到的稳定化氧化锆粉末的质量易产生偏差,预烧工序后,于常温保存时,一部分易从正方晶系相变为单斜晶系。其原因已判明是,随着氧氯化锆浓度的增加,放出至水溶液中的游离的氯化物离子浓度增加,阻碍稳定剂元素均匀组入锆的氢氧化物中。还有,可以推定,在锆的碱性硫酸盐析出的工序,来自氧氯化锆的氯化物离子全部游离,在下个工序的中和处理中,锆的氢氧化物与稳定化元素的氢氧化物妨碍均匀的共沉淀。为了避免这样的不均匀性,为了得到稳定化氧化锆粉,必须在更高温进行烧成,由此则产生能量成本增大的问题。因此,从酸性的水溶液得到稳定化氧化锆粉末的方法中,必须降低作为起始原料的水溶液中的游离的氯化物离子浓度,但为了进行脱氯化物离子处理,必需昂贵的设备,则又产生制造成本增大的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开昭61-141619号公报

专利文献2:特开2003-206137号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述问题点,目的是提供：在以酸性的水溶液作为起始原料的稳定化锆粉末及其前体的制造方法中,通过降低起始原料中的游离氯化物离子浓度,廉价制造低温区域烧结性优良的、质量稳定的稳定化锆粉末及其前体的方法。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的,本发明提供以下的制造方法。即,

[1]稳定化氧化锆粉末的前体的制造方法,所述方法包括:在溶解了氧氯化锆的水溶液中溶解碳酸锆盐,在水溶液中的Zr/Cl的摩尔比为超过0.50至1.00以下、优选0.60以上0.84以下的工序；在调整了上述Zr/Cl的水溶液中,溶解含有选自稀土元素、镁及铝构成的组中的一种或二种以上的稳定化元素的化合物的工序；在含有上述的锆及稳定化元素的一种或二种以上的水溶液中，再溶解含有硫酸盐离子的化合物后,把该水溶液加热至50℃以上,使锆的碱性硫酸盐析出的工序；将含上述锆的碱性硫酸盐析出物的水溶液pH调至8～12,上述锆的碱性硫酸盐析出物的硫酸盐离子置换为氢氧离子,生成锆的氢氧化物,同时,使上述稳定化元素作为氢氧化物与上述锆的氢氧化物共沉淀的工序；以及,将上述稳定化元素的氢氧化物与锆的氢氧化物共沉淀的固相通过固液分离进行回收的工序；以及

[2]稳定化氧化锆粉末的制造方法,还包括将上述稳定化氧化锆粉末的前体焙烧的工序。

这里的所谓稀土元素,意指钪、钆及镧系元素。

发明效果