Порошок комплексного оксида металла, порошок иттрий- алюминиевого граната (варианты) и способ получения порошка комплексного оксида металла

Порошок комплексного оксида металла, порошок иттрий- алюминиевого граната (варианты) и способ получения порошка комплексного оксида металла

Реферат

 

Использование: конструкционные материалы. Предложен порошок комплексного оксида металла, имеющий по крайней мере два металлических элемента, который содержит полиэдрические частицы, каждая из которых имеет по крайней мере 6 плоскостей, при этом среднечисленная крупность частиц составляет от 0,1 до 500 мкм и отношение D₉₀/D₁₀ равно 10 или меньше, D₁₀ и D₉₀ представляют крупность частиц при 10 и 90%-ном аккумулировании исходя соответственно от самой маленькой крупности частиц на суммарной кривой гранулометрического состава частиц, и порошок иттрий-алюминиевого граната, содержащий полиэдрические частицы, каждая из которых имеет по крайней мере 6 плоскостей и среднечисленную крупность частиц от 20 до 500 мкм. Эти комплексные оксиды металлов содержат менее агломерированные частицы и имеют узкое распределение по крупности и однородную форму частиц. 4 с. и 42 з.п. ф-лы, 3 табл., 21 ил.

Изобретение относится к порошку комплексного оксида металла, содержащему по крайней мере два металлических элемента, который используют в качестве исходного порошка оксидной керамики, которую используют в качестве функционального материала для конструктивного материала, который используют в диспергированном состоянии в качестве наполнителя или пигмента, или который используют в качестве исходного порошка для получения монокристалла или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления, и к способу его получения.

Вообще оксидную керамику, которую используют в качестве функционального материала или конструкционного материала, получают через стадию прессования и стадию обжига из порошка оксида металла в качестве сырья. Свойства порошка оксида металла, используемого в качестве сырья, оказывают большое влияние на стадии получения, функции и физические свойства керамического продукта. К тому же очень желательно обеспечить порошок комплексного оксида металла, имеющий порошковые свойства, которые четко регулируют для того, чтобы они были подходящими для намеренного применения.

Контроль свойств порошка является более важным, когда порошок оксида металла используют в диспергированном состоянии, например, в виде тонкого магнитного порошка, наполнителя или пигмента, так как свойства каждой частицы непосредственно отражаются на диспергированном состоянии.

Необходимые свойства порошка комплексного оксида металла изменяются с изменением вида и формы применения оксида металла. Обычно необходимыми свойствами являются однородная степень дисперсности порошка оксида металла, т.е. узкое распределение по крупности, и слабая связь между первичными частицами, т. е. незначительная агломерация и хорошая диспергируемость. Например, иттрий-алюминиевый гранат в узком смысле является комплексным оксидом металла, представленным общей формулой Y₃Al₅O₁₂, а в широком смысле он включает комплексный оксид металла, в котором часть иттриевых элементов замещена церием, неодимом, тербием и т.п. Иттрий-алюминиевый гранат является пригодным в электронной оптике в качестве маточного материала. Например, монокристаллический иттрий-алюминиевый гранат, в котором часть иттриевых элементов замещена неодимом, используют в качестве облучаемого лазером материала, а кристаллические частицы иттрий-алюминиевого граната, в котором часть иттриевых элементов замещена церием или тербием, используют в качестве флуоресцентного вещества и т.д.

Гранат железо-редкоземельного элемента (R₃Fe₅O₁₂, в котором R является редкоземельным элементом), который представлен иттрий-железным гранатом (Y₃Fe₅O₁₂) или гранатом, в котором часть редкоземельного элемента и/или железа замещена другим металлом, является пригодным в качестве магнитного микроволнового материала или материала детали, в которой используют магнитооптический эффект.

Твердый раствор металлических соединений, например, твердый раствор оксида циркония и оксида по крайней мере одного металла, выбранного из иттрия, магния, кальция, церия и редкоземельных элементов, например, скандия и иттербия, является пригодным в качестве материала, который используют в материале, стойком к воздействию высоких температур, ионопроводящем материале, пьезоэлектрическом материале и т.д. Кроме того, его используют в качестве сырья спеченного материала или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления.

Из aвторского свидетельства СССР N 544614 (кл. С 01 F 17.00, опубл. 17.02.1977) известен порошок комплексного оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента, порошок иттрий-алюминиевого граната, и способ получения порошка комплексного оксида металла, включающего по крайней мере два металлических элемента.

Однако с известными порошками возникают проблемы образования агломератов, широкого распределения по крупности в продукте, необходимость удаления примесей, регулирования крупности частиц и т.д.

Кроме того, известный способ получения вызывает проблемы, связанные с реакционными условиями, например, с использованием сложных методик и трудного регулирования, проблемы с аппаратурой, стоимостью сырья и т.д. Кроме того, желательно создать порошок комплексного оксида металла, который содержит менее агломерированные частицы и имеет узкое распределение по крупности, и вообще разработать способ получения порошка комплексного оксида металла, который был бы выгодным в промышленном производстве.

Технической задачей настоящего изобретения является создание комплексного оксида металла, содержащего по меньшей мере два металлических элемента, который содержит менее агломерированные частицы и имеет узкое распределение по крупности и единообразную форму частиц и который предпочтительно используют в качестве порошка оксида металла, используемого в качестве исходного порошка оксидной керамики, которую используют в качестве функционального материала или конструкционного материала, порошка оксида металла, используемого в диспергированном состоянии в качестве наполнителя или пигмента, или порошка оксида металла, используемого в качестве исходного порошка для получения монокристалла или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления.

Другой технической задачей настоящего изобретения является создание способа получения, который вообще можно применять при получении такого порошка оксида металла и который является превосходным для промышленных целей.

Данные технические задачи решаются за счет того, что порошок комплексного оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента, согласно изобретению включает полиэдрические частицы, каждая из которых имеет по крайней мере 6 плоскостей, среднечисленную крупность частиц от 0,1 до 500 мкм и отношение D₉₀/D₁₀, равное 10 или менее, где D₁₀, и D₉₀ представляют крупность частиц при 10 и 90%-ном аккумулировании соответственно исходя из самой маленькой крупности частиц на суммарной кривой гранулометрического состава частиц.

Кроме того, среднечисленная крупность частиц может составлять от 0,1 до 300 мкм, и упомянутое соотношение D₉₀/D₁₀ может составлять 5 или менее, а отношение крупности агломерированных частиц к крупности исходных частиц составляет от 1 до 6, в частности от 1 до 3.

Среднечисленная крупность частиц может составлять от 20 до 300 мкм. При этом по крайней мере два металла могут быть комбинацией металлов, при исключении комбинации только из щелочных металлов.

Порошок комплексного оксида металла может представлять собой порошок твердого раствора оксидов металлов или порошок комплексного оксида металла, имеющий структуру граната, представленную формулой: (M_A)₃ (M_B)₂, [(M_C)O₄]₃, (1) в которой М_A, М_B и М_C каждый представляет по крайней мере один металлический элемент при условии, что все из М_A, М_B и М_C не являются одним и тем же металлическим элементом.

При этом М_A может быть по крайней мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из меди, марганца, кальция, редкоземельных элементов, висмута и марганца, и М_B и М_C могут быть одинаковыми или разными и каждый является по крайней мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из цинка, скандия, алюминия, галлия, индия, титана, циркония, кремния, германия, олова, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта и никеля.

В частности, М_A может быть редкоземельным элементом, а оба М_B и М_C могут быть алюминием или М_A может быть диспрозием, а оба М_B и М_C могут быть алюминием или М_A может быть редкоземельным элементом, а оба М_B и М_C могут быть железом. Кроме того, М_A может быть иттрием или гадолинием, или диспрозием.

В порошке комплексного оксида металла твердым раствором может быть твердый раствор оксида циркония и оксида иттрия.

Кроме того, технические задави решаются за счет того, что порошок иттрий-алюминиевого граната согласно изобретению, содержит полиэдрические частицы, каждая из которых имеет по крайней мере 6 плоскостей и имеет среднюю крупность частиц от 20 до 500.

При этом порошок иттрий-алюминиевого граната может иметь распределение по крупности, представленное отношением D₉₀/D₁₀, равное 10 или менее, где D₁₀ и D₉₀ представляют крупность частиц при 10 и 90%-ном аккумулировании, исходя соответственно, от самой маленькой крупности частиц на суммарной кривой гранулометрического состава частиц, составляющих упомянутый порошок иттрий-алюминиевого граната. Часть иттриевых элементов замещена по крайней мере одним металлом, выбранным из редкоземельных элементов, хрома, кобальта и никеля.

Порошок иттрий-алюминиевого граната может содержать полиэдрические частицы, каждая из которых имеет по крайней мере 6 плоскостей, который получают обжигом оксида иттрия и/или предшественника оксида иттрия, который генерирует оксид иттрия при нагревании и оксида алюминия и/или предшественника оксида алюминия, который генерирует оксид алюминия при нагревании в атмосфере, содержащей по крайней мере один газ, выбранный из группы, состоящей из: (1) галогенида водорода, (2) компонента, полученного из молекулярного галогена и водяного пара, и (3) молекулярного галогена.

В порошке иттрий-алюминиевого граната атмосферный газ может содержать по крайней мере 1 об.% галогенида водорода или по крайней мере 1 об.% упомянутого молекулярного галогена или компонент, полученный из по крайней мере 1 об. % молекулярного галогена и по крайней мере 0,1% водяного пара, причем галогенид водорода (1) представляет хлористый водород или бромистый водород, а упомянутым молекулярным галогеном в (2) или (3) является хлор или бром.

Технические задачи изобретения решаются также за счет того, что в способе получения порошка комплексного оксида металла, включающего по крайней мере два металлических элемента, согласно изобретению осуществляют обжиг смеси по крайней мере двух порошков оксида металла и/или порошков предшественника оксида металла, или порошка предшественника оксида металла, содержащего по крайней мере два металлических элемента в атмосфере, содержащей по крайней мере один газ, выбранный из группы, состоящей из: (1) галогенида водорода, (2) компонента, полученного из молекулярного галогена и водяного пара, и (3) молекулярного галогена.

При этом содержащийся в атмосферном газе представляет галогенид водорода, в частности, галогенид водорода представляет хлористый водород, бромистый водород или йодистый водород.

Концентрация галогенида водорода в атмосферном газе может быть по крайней мере 1 об.%.

Газ, содержащийся в атмосферном газе, может представлять компонент, полученный из молекулярного галогена и водяного пара.

Молекулярным галогеном может быть хлор, бром или иод. Компонент, полученный из молекулярного галогена и водяного пара, может быть компонентом, полученным из по крайней мере 1 об.% молекулярного галогена и по крайней мере 0,1 об.% водяного пара относительно упомянутого атмосферного газа.

Газ, содержащийся в атмосферном газе, может представлять молекулярный галоген, молекулярным галогеном является хлор, бром или иод, и концентрация молекулярного галогена в атмосферном газе составляет по крайней мере 1 об.%.

Объемная плотность смеси по крайней мере двух порошков оксида металла и/или порошков предшественника оксида металла, или порошка предшественника оксида металла, содержащего по крайней мере два металлических элемента, может составлять 40% или менее от теоретической плотности.

В способе, согласно изобретению, порошок комплексного оксида металла можно получать на участке, где присутствует смесь по крайней мере двух порошков оксида металла и/или порошков предшественника оксидов металла или порошок предшественника оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента.

По крайней мере два металла могут быть комбинацией металлов при исключении комбинации только из щелочных металлов.

В способе порошок комплексного оксида металла может представлять порошок твердого раствора оксидов металла.

В способе комплексный оксид металла может быть порошком комплексного оксида металла, имеющим структуру граната, представленную формулой: (M_A)₃ (M_B)₂ [(M_C)O₄]₃, в которой М_A, М_B и М_C каждый представляет по крайней мере один металлический элемент при условии, что все из М_A, М_B и М_C не являются одним и тем же металлическим элементом.

В способе М_A может быть по крайней мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из меди, магния, кальция, редкоземельных элементов, висмута и марганца, и М_B и М_C могут быть одинаковыми или разными и каждый является по крайней мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из цинка, скандия, алюминия, галлия, индия, титана, циркония, кремния, германия, олова, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта и никеля.

В способе М_A может быть иттрием, а оба М_B и М_C могут быть алюминием или М_A может быть иттрием, часть которого замещена другим редкоземельным элементом, а оба М_B и М_C могут быть алюминием, при этом другой редкоземельный элемент может быть тербием или диспрозием.

В способе М_A может быть диспрозием, а оба М_B и М_C могут быть алюминием, или М_A может быть редкоземельным элементом, а оба М_B и М_C могут быть железом, причем редкоземельным элементом может быть иттрий, гадолиний или диспрозий.

В способе твердый раствор может представлять твердый раствор оксида циркония и оксида иттрия.

Кроме того, в способе согласно изобретению обжиг можно осуществлять в присутствии затравочного кристалла, причем объемная плотность затравочного кристалла составляет 40% или менее от теоретической плотности.

Далее изобретение будет пояснено подробно со ссылкой на чертежи, на которых: фиг. 1 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 172), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемого в примере 1; фиг. 2 показывает график, показывающий распределение по крупности порошка иттрий-алюминиевого граната примера 1; фиг. 3 представляет рентгенограмму порошка иттрий-алюминиевого граната примера 1; фиг. 4 представляет фотоснимок, полученный (х 172), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 2; фиг. 5 представляет график, показывающий распределение по крупности порошка иттрий-алюминиевого граната примера 2; фиг. 6 представляет рентгенограмму порошка иттрий-алюминиевого граната примера 2; фиг. 7 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 172), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 4; фиг. 8 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 172), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 5; фиг. 9 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 850), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 6; фиг. 10 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 850), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 10; фиг. 11 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 425), показывающий структуру частицы порошка иттрий-алюминиевого граната, замещенного диспрозием, наблюдаемую в примере 12; фиг. 12 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 1720), показывающий структуру частицы порошка оксида, наблюдаемую в сравнительном примере 1; фиг. 13 представляет график, показывающий распределение по крупности порошка оксида, наблюдаемое в сравнительном примере 1; фиг. 14 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 425), показывающий структуру частицы порошка диспрозий-алюминиевого граната, наблюдаемую в примере 16; фиг. 15 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 4250), показывающий структуру частицы порошка оксида, наблюдаемую в сравнительном примере 5; фиг. 16 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 425), показывающий структуру частицы порошка железо-иттриевого граната, наблюдаемую в примере 17; фиг. 17 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 1720), показывающий структуру частицы порошка оксида, наблюдаемую в сравнительном примере 6; фиг. 18 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 850), показывающий структуру частицы порошка железо-гадолиниевого граната, наблюдаемую в примере 18; фиг. 19 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 4250), показывающий структуру частицы порошка оксида, наблюдаемую в cравнительном примере 7; фиг. 20 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 8500), показывающий структуру частицы порошка твердого раствора оксида иттрия и оксида циркония, наблюдаемую в примере 20; фиг. 21 представляет фотоснимок, полученный на растровом электронном микроскопе (х 4250), показывающий структуру частицы порошка твердого раствора оксида иттрия и оксида циркония, наблюдаемую в сравнительном примере 9.

Подробное описание изобретения.

Настоящее изобретение будет объяснено подробно. Порошок комплексного оксида металла настоящего изобретения содержит по крайней мере два металлических элемента и является соединением по крайней мере двух металлических элементов и кислорода. Порошок комплексного оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента, включает порошок твердого раствора оксида металла, содержащий по крайней мере два соединения, каждое из которых включает металлический элемент и кислород в состоянии твердого раствора.

В способе настоящего изобретения получают комплексный оксид металла путем обжига смеси по крайней мере двух порошков - оксида металла и/или порошков предшественника оксида металла или предшественника оксида металла, содержащего по крайней мере два металлических элемента, в присутствии или отсутствии затравочного кристалла в атмосфере, содержащей, по крайней мере, один газ, выбранный из группы, состоящей из (1) галогенида водорода, (2) компонента, полученного из молекулярного галогена и (3) молекулярного галогена.

Когда порошок комплексного оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента, получают способом настоящего изобретения, в качестве исходного порошка используют смесь по крайней мере двух порошков оксида металла и/или порошков предшественника оксида металла, или порошок предшественника оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента.

Под предшественником оксида металла имеют в виду материал, который дает оксид металла, состоящий по крайней мере из одного металлического элемента и кислорода, путем реакции разложения или реакции окисления при обжиге, и включает, например, гидроксиды металла, гидратированные оксиды металла (гидроксиды металла), оксигидроксиды металла, оксигалогениды металла и т.д.

Под затравочным кристаллом, который может быть использован в настоящем изобретении, подразумевают кристалл, который функционирует как участок роста для роста кристалла оксида металла. Вокруг затравочного кристалла растет оксид металла. Может быть использован любой затравочный кристалл, если он имеет эту функцию. В качестве продукта предпочтительным является, например, комплексный оксид металла или твердый раствор оксида металла.

Для способа добавления затравочного кристалла к исходному порошку не существует ограничений. Может быть использован, например, способ смешивания, такой как механическое измельчение в шаровой мельнице, ультразвуковое диспергирование и т.п.

В качестве исходного порошка оксида металла обычно упоминаются два порошка оксида металла и/или порошок предшественника оксида металла, представленные как исходный материал, при этом порошок предшественника оксида металла содержит по крайней мере два металлических элемента, представленные в качестве исходного материала, и также исходные материалы, к которым добавляют затравочный кристалл.

Порошок комплексного оксида металла, содержащий в соответствии с изобретением по крайней мере два металлических элемента, представляют комплексный оксид металла, который содержит по крайней мере два металлических элемента, кроме комбинации из только щелочных металлов и кислорода, или твердый раствор оксида металла, в котором по крайней мере два соединения, каждое из которых включает металлический элемент и кислород, присутствуют в состоянии твердого раствора. Примером такого порошка комплексного оксида металла является комплексный оксид металла, имеющий структуру граната, представленный общей формулой: (М_A)₃ (M_B)₂ [(M_C)O₄]₃ (1) в которой М_A, M_B и M_C являются одинаковыми и различными и каждый представляет по крайней мере один металлический элемент при условии, что все из М_A М_B М_C не являются одним и тем же металлическим элементом.

Конкретно, в формуле (1) М_A представляет по крайней мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из меди, магния и редкоземельных элементов (например, скандия, иттрия и лантана), висмута и марганца, и М_A и М_B являются одинаковыми или разными и каждый представляет по крайней мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из цинка, скандия, алюминия, галлия, индия, титана, циркония, кремния, германия, олова, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта и никеля.

В некоторых случаях соединения не имеют структуру граната из-за ионного радиуса металлических элементов М_A, М_B и М_C.

Более конкретно, примером могут служить алюминиевые гранаты, например, комплексный оксид металла вышеприведенной формулы, в которой М_A является например, иттрием, М_B и М_C являются алюминием; иттрий-алюминиевый гранат вышеприведенной формулы, в которой М_A является иттрием, часть которого замещена другим(и) редкоземельным(и) металлом(ами), и оба М_B и М_C являются алюминием, диспрозий-алюминиевый гранат вышеприведенной формулы, в которой М_A является диспрозием, а оба М_B и М_C являются алюминием и т.п.

Кроме того, примером может служить железный гранат, например железо-иттриевый гранат, в виде комплексного оксида металла вышеприведенной формулы, в которой М_A является иттрием, оба М_B и М_C являются железом, железо-гадолиниевый или железо-диспрозиевый гранат в виде комплексного оксида металла вышеприведенной формулы, в которой М_A является гадолинием или диспрозием, и М_B и М_C являются железом, и т.д.

Кроме того, примером может служить гранат вышеприведенной формулы, в которой каждый М_A, М_B и М_C состоит из по крайней мере двух металлических элементов.

В способе настоящего изобретения исходный порошок оксида металла не ограничивают и может быть использован порошок, полученный традиционным способом. Может быть использован, например, порошок оксида металла, полученный жидкофазным методом, или порошок оксида металла, полученный газофазным методом или твердофазным методом.

В настоящем изобретении исходный порошок оксида металла обжигают в атмосферном газе, содержащем по крайней мере 1 об.%, предпочтительно по крайней мере 5 об.%, более предпочтительно по крайней мере 10 об.% галогенида водорода относительно общего объема атмосферного газа.

В качестве галогенида водорода независимо используют хлористый водород, бромистый водород, йодистый водород и фтористый водород или смесь двух или нескольких из них. Предпочтительно используют хлористый водород, бромистый водород и йодистый водород.

В качестве компонента атмосферного газа иного, чем галогенид водорода, можно использовать разреженный газ, азот, инертный газ, например аргон, водород, водяной пар или воздух.

Давление атмосферного газа, содержащего галогенид водорода, не ограничивается, и его выбирают из диапазона давлений, которые используют в промышленности.

Обжиг можно проводить в атмосферном газе, содержащем вместо галогенида водорода компонент, полученный из молекулярного галогена и водяного пара.

В качестве молекулярного галогена используют по крайней мере один из молекулярного хлора, брома, иода и фтора. Предпочтительно используют хлор, бром и иод.

Газ получают из по крайней мере 1 об.%, предпочтительно из по крайней мере 5 об.%, более предпочтительно из по крайней мере 10 об.% молекулярного галогена и по крайней мере 0,1 об.%, предпочтительно по крайней мере 1 об.%, более предпочтительно по крайней мере 5 об.% водяного пара относительно общего объема атмосферного газа.

Вместо галогенида водорода можно использовать молекулярный галоген. Исходный порошок оксида металла обжигают в атмосферном газе, содержащем по крайней мере 1 об.%, предпочтительно по крайней мере 5 об.%, более предпочтительно по крайней мере 10 об.% молекулярного галогена относительно общего объема атмосферного газа. В качестве молекулярного галогена можно использовать по крайней мере один из молекулярного хлора, брома и иода.

В качестве компонента атмосферного газа иного, чем компонент, полученный из молекулярного галогена и водяного пара, или молекулярного галогена, можно использовать разреженный газ, азот, инертный газ, например аргон, водород, водяной пар или воздух.

Давление в реакционной системе не ограничивается, и его свободно выбирают из диапазона давлений, который используют в промышленности.

Способ подачи атмосферного газа не является решающим, поскольку атмосферный газ можно подавать в реакционную систему, в которой присутствует исходный порошок оксида металла.

Источник каждого компонента атмосферного газа и способ подачи каждого компонента также не является решающими.

В качестве источника каждого компонента атмосферного газа можно использовать, например, газ в ампуле. Альтернативно можно получить атмосферный газ, содержащий галогенид водорода или молекулярный галоген, с использованием испарения или разложения галогенового соединения, например, галогенида аммония, или галогенсодержащего полимера, например, винилхлоридного полимера.

Атмосферный газ можно получить путем обжига смеси исходного оксида металла и галогенового соединения или галогенсодержащего полимера в обжиговой печи.

Галогенид водорода и молекулярный галоген ввиду действенности предпочтительно подают из ампулы непосредственно в обжиговую печь. Атмосферный газ можно подавать непрерывным или периодическим путем.

В соответствии с настоящим изобретением, когда исходный порошок оксида металла обжигают в вышеуказанном атмосферном газе, оксид металла растет на участке, где присутствует исходный порошок оксида металла, вследствие реакции между исходным порошком оксида металла и атмосферным газом, что вызывает образование порошка оксида металла, имеющего узкое распределение по крупности, но неагломерированные частицы. Соответственно желаемый порошок оксида металла можно получить, например, простой загрузкой исходного порошка оксида металла и в емкость, и обжигом его в атмосферном газе.

В качестве исходного порошка оксида металла, который используют в настоящем изобретении, можно использовать любой материал, который находится в форме порошка, при этом объемная плотность порошка составляет предпочтительно по крайней мере 40% или менее относительно теоретической плотности.

Когда обжигают формованный материал, имеющий объемную плотность, превосходящую 40% относительно теоретической плотности, на стадии обжига происходит реакция агломерации, вследствие чего для получения порошка комплексного оксида металла необходимо измельчение, и в некоторых случаях порошок оксида металла, имеющий узкое распределение по размерам, не может быть получен.

Соответствующая температура обжига не является неизбежно решающей, так как зависит от вида получаемого комплексного оксида металла, видов и концентраций галогенида водорода, молекулярного галогена и компонента, полученного из молекулярного галогена и водяного пара, или времени обжига. Она предпочтительно составляет от 500 до 1500^oC, более предпочтительно от 600 до 1400^oC. Когда температура обжига ниже 500^oC, может быть затруднительным получение желательного комплексного оксида металла, содержащего по крайней мере два металлических элемента, и для обжига необходим большой период времени. Когда температура обжига превосходит 1500^oC, имеется склонность к образованию в полученном порошке комплексного оксида металла большого количества агломерированных частиц.

Соответствующее время обжига не является неизбежно решающим, так как зависит от вида получаемого комплексного оксида металла, видов и концентраций галогенида водорода, молекулярного галогена и компонента, полученного из молекулярного галогена и водяного пара, или температуры обжига. Оно составляет предпочтительно по крайней мере 1 мин, более предпочтительно по крайней мере 10 мин, и его выбирают из диапазона, в котором получают желательный порошок оксида металла. Чем выше температура обжига, тем меньше время обжига.

Когда обжигают исходный порошок оксида металла, содержащий затравочный кристалл, температура обжига может быть ниже, и время обжига может быть меньше, чем температура обжига и время обжига, когда затравочный кристалл не используют, так как оксид металла, растет вокруг затравочных кристаллов в качестве участков роста.

Вид устройства для обжига не ограничен и может быть использована так называемая обжиговая печь. Обжиговую печь предпочтительно выполняют из материала, который не корродирует под воздействием галогена, и она предпочтительно содержит механизм для регулирования атмосферы.

Так как используют кислый газ, такой как галогенид водорода или молекулярный галоген, обжиговая печь является предпочтительно воздухонепроницаемой. В промышленном производстве обжиг осуществляют предпочтительно непрерывно, и можно использовать туннельную печь, вращающуюся обжиговую печь или толкательную печь.

В качестве сосуда, используемого на стадии обжига, в который загружают исходный порошок оксида металла, предпочтительно используют тигель или лодочку, выполненную из оксида алюминия, кварца, кислотоустойчивого кирпича, графита или благородного металла, например платины, так как реакция протекает в кислой атмосфере.

Когда порошок комплексного оксида металла получают при добавлении к исходному порошку затравочного кристалла, крупность частиц и распределение по крупности порошка комплексного оксида металла как продукта можно регулировать путем изменения крупности частиц и добавленного количества зародышевого кристалла. Например, когда количество зародышевого кристалла возрастает, крупность частиц полученного порошка комплексного оксида металла уменьшается. Когда используют затравочный кристалл, имеющий уменьшенную крупность частиц, крупность частиц полученного порошка комплексного оксида металла уменьшается.

Путем вышеописанного способа, который показан на приложенных фотоснимках, может быть получен порошок комплексного оксида металла, содержащий по крайней мере два металлических элемента, который не является агломерированными частицами, и имеет узкое распределение по крупности и однородный размер частиц, при этом крупность частиц можно регулировать.

Хотя порошок комплексного оксида металла может быть агломерированными частицами или содержать агломерированные частицы, степень агломерации незначительна и, следовательно, порошок комплексного оксида металла, который не содержит агломерированных частиц, легко получить путем простого измельчения.

В зависимости от исходных материалов или производственных условий в добавление к желательному комплексному оксиду металла, содержащему по крайней мере два металлических элемента, может остаться побочный продукт или непрореагировавший исходный оксид. В таком случае его оставшееся количество является очень незначительным и желательным, и желательный комплексный оксид металла можно получить путем соответствующего выбора реакционных условий, или отделением побочного продукта или непрореагировавшего исходного материала посредством, например, простой промывки.

Среднечисленный размер частиц порошка комплексного оксида металла, полученного способом настоящего изобретения, не является неизбежно ограниченным.

В общем можно получить порошок комплексного оксида металла, имеющий крупность частиц от 0,1 до 500 мкм, предпочтительно от 0,1 до 300 мкм.

Порошок комплексного оксида металла, полученный способом настоящего изобретения, имеет в качестве распределения по крупности соотношение D₉₀/D₁₀, равное 10 или меньше, предпочтительно 5 или меньше, где D₁₀ и D₉₀ представляют крупность частиц при 10 и 90%-ном аккумулировании соответственно исходя из самой маленькой крупности частиц на суммарной кривой гранулометрического состава частиц.

Когда распределение по крупности определяют методом центробежного осаждения или методом лазерного дифракционного рассеяния, полученное значение представляет распределение по крупности агломерированных частиц. Когда распределение по крупности, измеренное посредством такого метода, является узким, но порошок содержит агломерированные частицы, диспергируемость ухудшается, и такой порошок является неподходящим в качестве промышленного сырья.

В настоящем изобретении в качестве критерия агломерации порошка измеряют крупность исходных частиц в виде среднечисленного значения из фотоснимка, полученного на растровом электронном микроскопе, и полученное значение сравнивают с крупностью агломерированной частицы, т.е. с крупностью частицы при 50%-ном аккумулировании на суммарном кривой гранулометрического состава частиц (D₅₀).

То есть степень агломерации вычисляют посредством отношения крупности агломерированной частицы к крупности исходной частицы. Когда это отношение превосходит 1, порошок находится в идеальном состоянии и не содержит агломерированных частиц. В фактически существующем порошке это соотношение превосходит 1. Когда это соотношение равно 6 или меньше, порошок можно предпочтительно использовать в качестве исходного материала для промышленных применений.

Порошок комплексного оксида металла, полученный способом настоящего изобретения, имеет отношение крупности агломерированной частицы к крупности исходной частицы, предпочтительно от 1 до 6, более предпочтительно от 1 до 3, наиболее предпочтительно от 1 до 2.

Каждая из частиц порошка оксида металла настоящего изобретения имеет полиэдрическую форму, имеющую по крайней мере 6 плоскостей. Количество плоскостей обычно оставляют от 6 до 60, предпочтительно от 6 до 30.

Далее будут приведены конкретные примеры порошка комплексного оксида металла настоящего изобретения.

По