超臨界非水溶媒を用いるセラミックス粉末の合成とその特性評価

超临界非水溶剂合成陶瓷粉末及其性能评价

基本信息

批准号：
06214203
负责人：
佐藤次雄
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

セラミックスの非晶質ゲルを超臨界非水溶媒中で熱処理して結晶化し、更に超臨界乾燥するセラミックス粉末の新規合成法(超臨界非水溶媒結晶化法)について検討した。セリア、イットリアおよびマグネシアを固溶したジルコニアやチタニアは250℃以下の穏和な条件下で正方晶ZrO_2およびアナターゼ型TiO_2に結晶化できたが、α-Al_2O_3,CeMnAl_<11>O_<19>,Mn_<0.5>Zn_<0.5>Fe_2O_4,LaCrO_3,などは250℃以下では目的の結晶相が得られずさらに高温での結晶化が必要となることが明らかとなった。なお、非水溶媒中でのゲルの結晶化は1vol%程度の微量の水により著しく促進できるが、結晶化粉末の焼結性は50vol%程度の多量の水が共存してもこほとんど低下しないことを見出した。これより、ゲルの結晶化は溶解-再析出機構により進行し、ゲル表面に吸着した水とゲルの化学反応により水和イオンが生成する過程が律速と考えられる。また、結晶化粉末の特性は溶液中セラミックス粒子の溶解度に大きく依存することがわかった。また、超臨界メタノール結晶化法により合成した12mol%CeO_2-ZrO_2/3mol%Y_2O_3-ZrO_2固溶体は1200℃の低温焼結が可能で優れた熱安定性と機械的性質を有していた。

通过在超临界的非液态溶剂中进行热处理研究了一种新型的陶瓷粉的合成方法（超临界非液态溶剂结晶），并在超临界非液态溶剂中结晶了陶瓷凝胶。 Although zirconia and titania in which ceria, yttria and magnesia were dissolved were able to crystallize into tetragonal ZrO_2 and anatase-type TiO_2 under mild conditions below 250°C, it was revealed that α-Al_2O_3, CeMnAl_<11>O_<19>, Mn_<0.5>Zn_<0.5>Fe_2O_4, LaCrO_3,等等，无法在250°C或更低的情况下获得所需的晶体，并且需要在较高温度下结晶。发现在非水溶剂中凝胶的结晶可以通过少量水约为1 vol％来显着促进，但是即使大量的水量约为50 vol％共存，结晶粉的骨化性也几乎不会降低。由此，可以认为凝胶的结晶通过溶解 - 重新定制机制进行，限速限制过程是由于在凝胶表面和凝胶上吸附的水之间的化学反应而形成了水合离子。还发现，结晶粉末的性能高度取决于溶液中陶瓷颗粒的溶解度。此外，由超临界甲醇结晶方法合成的12mol％CEO_2-ZRO_2/3mol％y_2o_3-Zro_2可在1200°C的低温下烧结，并具有极好的热稳定性和机械性能。