Способ получения сферического @ -оксида алюминия

 

Изобретение относится к способам получения сферических неагрегированных частиц о<^-оксида алюминия. Цель изобретения - расширение теунологических возможностей за счет использования продукта для получения керамики. Для этого предшественник о^-оксида алюминия с содержанием вдды. 2-35 масД, индексом полидисперсности меньше 2 и средним диаметром 0,16- 1,35 мкм прокаливают от комнатной температуры или от 850 ди 1150-1450 С При этой температуре продукт прокаливают не более 10 мин, а затем охлаждают по крайней мере в течение 10 с. Данный способ позволяет получить 0|6-оксид алюминия, пригодный для изготовлении керамики. 3 з.п, ф-лы, 2 табл.

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 F // г4

1ОС Д РСТВЕНИ1 -1Й 1О ИТЕТ

ПО ИЖ)БРЕТЕНИЯИ И ОЧ ИРЬП ИЯМ

ПРИ BOA СССР (21 ) 4 01 3919/02 (22) 15. 01.86 (31) 19142А/85 (32) 18.01.85 (33) ет (46) 30.01.92. Бюл. Р ч (71) Ионтэдисон с.п.А. (ЕТ) (72) Змилья о Нелло Череза, Антонио

Дженнаро и Паоло 1:ортези (ЕТ) (53) 661.862„22(083.8) (56) Патент Фра ции У 1ч23445, кл. С 01 F 7/30, опублик. 1979. (54) спссОБ пОлучечиЯ сферичесюГО -ОКСИДА АЛОИИлИЯ (57) Изобретение относится к способам получения сферических неагрегиИзобретение относится к способам получения сферических неагрегированных частиц ol оксида алюминия, применяемого в качестве материала для электроники при изготовления подложек для полупроводников или упаковки для интегральных схем, в качестве керамических материалов, в особе ности при производстве режущих устройств лопастей турбин, труб для натриевых ламп или в качестве катализаторов или подложек катализаторов при гетерогенном канализе.

Известен способ получения сферическогоQ-оксида алюминия, включающий термообработку гидратированного оксида алюминия и последующее охлаждение полученного продукта. Однако

„„SU„„1709901

2 рованных частиц Q-оксида алюминия.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет использования продукта для получения керамики. Для этого предшественник

Ы-оксида алюминия с содержанием воды

2-35 мас.3, индексом полидисперсности меньше 2 и средним диаметром 0,161,35 мкм прокаливают от комнатной температуры или от 350 до 1150-1450 С

При этой температуре продукт прокаливают не более 10 мин, а затем охлаждают по крайней мере в течение 10 с.

Данный способ позволяет получить

О -оксид алюминия, пригодный для изготовления керамики. 3 з.п. ф-лы, 2 табл. полученный продукт не может быть испо ьзован для изготовления керамики.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем использования продукта для изготовления керамики.

Пред. а гаемый о -оксид алюминия представляет собой твердые сферические неагрегированные частицы, средний линейный диаметр которых составляет.

0,06 — 2 мкм, индекс полидисперсности 1а — меньший или равный 2, 0 (где d — Еи средневзвешенный диаметр, d> — среднелинейный диаметр), общая пористость микромезотипа ниже 0,3 смз/г, удель1709901!

О ная поверхность 0,7 и 80 м2/г, плотность частиц 3,2 - 3,94 г/смз.

Пористость микротипа - наличие пор, имеющих диаметр, меньший 20 3. Пор ;cTOCTb МЕЗОтИПа - НаЛИЧиЕ ПОР, ИМЕЮщих диаметр в диапазоне от 20 до 500 А

Средние размеры а„ и d, а также морфологичсские и гранулометрические характеристики определяют под элсктронным микроскопом в соответствии с методом просвечивающей электронной микроскопии.

Преимущественно используют продукты, средний диаметр которых 0,1

l мкм, а индекс полидисперсности меньше или равен 1,30, причем если диаметры находятся в диапазоне 0„2

0,6 мкм, то продукт монодисперсен, т.е, индекс полидисперсносTè меньше или равен 1 20.

Предлагаемый g -оксид алюминия имеет очень низкую пористость микромезотипа (меньше 0,1 смз/1) и и даже удается получить негористый о -оксид алюминия.

0(,-Оксид алюминия можно получить в смеси с другими кристаллическими фазами, такрми как дельта- и/или тета-оксид алюминия. При этом указанные смеси содержат 70 мас.3 или больше оС-фазы. Частицы различных образованных фа з в смеси являются сферическими неагрегированными и монодисперсными или полидисперсными.

Чистота -оксида алюминия и1-.и смеси, включающей OC-оксид алюминия, достигает порядка 99,93 мас., иногда

=" 99,99 мас.4

Предлагаемый процесс получения -оксида алюминия или смеси его с дельта-и/или тета- оксидом алюминия состоит в тепловой обработке исходного соединения, содержащего гидратирован ный оксид алюминия, аморфный или кристаллический, с содержанием воды

2 - 35 мас.4 или PI -оксид алюминия, или смеси указанных исходных соединений в форме сферических неагрегирОванных частиц, имеющих индекс полидисперснос- и меньший или равный 2, средний линейный диаметр 0,07—

2 13 мкм, -осредством мгновенного увеличения температуры исходного соединения от начальных температур в диапазоне от комнатной до 890 С до температур тепловой обработки в диапазоне от 1130 до 1700 С в тече(ние времени, достаточного для преоб5

ЗО

55 разования исходного соединения до фазы,, но недостаточно продолжительного, чтобы вызвать а грегирование и/или разрушение продукта, а затем в снижении температуры полученного продукта до комнатной тем11ературы с помощью немгновенного охлаждения,в течение по крайней мере 1О с.

Морфологические характеристики гидратированного аморФного оксида алюминия и -оксида алюминия в форме сферических частиц прив дены в табл. 1.

Для получения М-оксида алюминия с указанными в табл. 1 морфологическими и гранулометрическими характеристики необходимо осуществлять теп11овую обработку посредством мгновенНОГО ПОдЪЕМа тЕМПЕратурь1 ИСХОДНОГО соединения о г комна,ной температуры до темпера гусь1 обработки.

Устройс1во, используемое для тепловой обработки, должно быть установ-лено на температуру обрабогки, а исходное соединение комнатной темпера" туры должно быть мгновенно введено в устройство.

Можно использовать -оксид алюминия, полученный при 590 — 850 С, мгновенно введя его в устройство для второй тепловой обработки, в KQTopvH у е установлена требуемая те.1пература, Аналогично можно начинать обработку от сходных температур порошков в диапазоне. от комнатной температуры до температуры образова11ия g - фазы, т,е температур образования исход,1ых

=оединений, включающих смеси -оксида алюминия и кристаллического гидратированного оксида алюминия, при непо редственном введении их в систе— му тепловой обработки, предварительно уст новленную на нужную температуру. После обработки при требуемой температуре и в течение указанного времени 11орошок должен быть выдержан при комнатной температуре, при этом необходимо, чтобы процесс охлаждения был непродолжительным (порядка нескольких секунд, обычноЪ 10 с).

Посредством проведения процесса в предлагаемых условиях можно получи гь

1004-ным Q -оксид алюминия, в смесях

,-оксида алюминия, состоящих из дельта- и/или тета- оксида алюминия, содержаниео -фазы составляет 70 мас.l.

Для осуществления предлагаемого способа могут быть использованы лю1709901, >!,!. «,. f ХО,>! !;,. l >. Ill< !С >!1,Я Д,, ОКСИДа Затем порошок извлекают из печи а !юми!-!!!я и !и смеси для получения и охлаждают B течение нескогьких ми0I„-оксида алюминия при условии, что они обладают указанными в табл. 1 Характеристики по3!Ученного погрануломе Рическими и морфологичесS рошка приведены в табл. 2. Рентгекими характеристиками. новский анализ порошка полученного идратированный оксид алюмкния для проДУкта показал, что оксиД алюминиЯ предлагаемого с-особа может быть по- полностью находится в -фазе. лучен из растворов сульфата алюминия

Пример 1а (сравнитель :ûé ). путем гидролиза при температурах

10 г исходного соедкнения Al О ЗН О о с

2 3 2 выше 90 С,порядка 100 С), при этом по примеру 1 вводят при комнатной получают неагрегированные монодисперс- температуре в печь ДлЯ пРовеДениЯ ные исходные соединения в форме сфе- тепловой обработки Далее процесс верических частиц при проведении про- Дут согласно примеру 1, но тамператуцесса при концентрация в диапазоне Ра тепловой обработки достигаетсЯ от 2х10 цо 5х103 оль алюминия. за 6ч.

Пример 1. Получение исходно- Рентгеновский анализ порошков пого соединения, казал, что весь продукт находится

Гидратированный окскд ал!юминия

20 в . - форме, но частицы не сохраняют

A1., p ЗН 0 (содержание воды соответ морфологических и гранулометрических ствьет п-римерно 35 мас.9o} в амор ной хаРактеРистик исходного соединениЯ, фазе в форме неагрегкрованных сфери- т.е. не имеют сфеРической фоРмы, ческих частиц со средним линейным диа - имеют тенденцию к разрушению и подметром 1 = 0,16 мкм и индексом поли- 25 вергаю! ся значительному агрегировайщ нию и спеканию. дисперсности -- = 1, 19 получают в виг„

Пример 1б (сравнительный), де азрозоля. 1 О г А12 03 ЗН, 0 по примеру 1 подВ качестве несущего газа исполь- вергают обрабо! ке =-огласно примеру зуют азот, а в качес! ве алюминиевого ЗО 1 но времЯ обРаботки составлЯет соединения — вторичный бутилат алюминия °

Рентгеновский анализ полученных

Поток сухого азота при 1550С и порошков оказал, что пРодУкт состоит скорости потока 250 л/ч (по измере- из смеси дельта - оксида алюминия о 1 ниям при комнатной температуре), несущий 8,9 г/ч вторичного бутилата

35 (80 мас.4) и g-оксида алюминия и имее- характеристики исходного соединеалюминия в форме пара, смешивают с ния. вторым холодным потоком азота при

Пример 1в (сравнительный).

5О С и скорос и потока 500 л/ч (по Процесс ведут согласно примеру 1 б, измерениям при комнатной температуре) но тегловую обРаботкУ провод 2т в те8 эжекторе образуется аэрозоль при

55 С. Число Рейнольдса в преобразую- Рентгеновсккй анализ показал, щей части эжектора составляет 2200, что по3 учен дельта - оксид алюминия

Частицы исходного соединения яв- -без 0С -фазы с сохРаненными начальляются совершенно сферическими неаг- 4 ными характеристиками, но Уменьшен ломерированными и диспергируемыми примерно на 101 диаметр частиц d„, водой.

Рентгеновский анализ порошков по- Пример 2. Получени исходноказал, что полученный гидратирован- го соединения ный оксид алюминия находится в аморф50

10 г А1 О ЗН О полученного по

2 3 2 ной форме. примеру 1, подвергают тепловой обраПолучение о -оксида алюминия. ботке при 800 С в течение 4 ч с ис10 г Al, О, ° ЗН, О при комнатной тем- пользованием двухчасового профиля пературе подвергают мгновеннои теп- подъема тсмпературы. Порошок охлаж— ловой обработке посредством введения дают и извлекают из печк (охлаждение порошка в горизонтальную печь, нагре происхоДит за несколько минУт). тую до 1150 С и выдерживая его npu Рентгеновский анализ показал что

2 этои температуре в течение примерно продукт представляет собой с -оксид

8 мин. алюминия (содержание воды 3 мас.4).

f709901

Характеристики полученного порошка приведены в табл. 2.

Получение Q -оксида алюминия.

5 г -оксида алюминия при комнат5 ной температуре подвергали тепловой обработке по примеру 1.

Характери тики полученного g -оксида алюминия приведены в табл. 2.

Пример 2а (сравните ьный), 9 r (-оксида алюминия го примеру 2 подвергают reплооой обработке как в примере 1а.

Полученный продукт имеет характерисlики, сходные с характеристиками продукта по примеру 1а.

Пример 3. 5 r f -оксида алюминия,полученного в примере 2, лри температуре 800 С подвергают тепловой обработке согласно примеру 1.

Полученный продукт имеет характеристики, сходные с характеристиками продукта по примеру 2.

Пример 4. Процесс проводят по примеру 1, однако тепловую обра- 25 ботку осуществляют при 1350 С в течение 10 с.

Полученный продукт имеет характеристики, как y продукта по примеру

П р и м с р 5. 10 г А120, ЗН,О, имеющий d> — — 0,32 мкм и индекс поли. dW дисперности — — = 1,17, в сферической

Yl неагрегированной форме, .изготавливают в виде аэрозоля согласно примеру 1 35 но скорость потока сухрго.азота при температуре 158 С составляет 200 л/г, о газ переносит 7,4 г/ч вторичного бутилата алюминия, второй газовый о поток сухого азота подают при 0 С 40 со скоростью 400 л/ч, число Рейнольдса 1820. Температура образования о аэрозоля,53 C. В камер= гидролиза контактное время 57 с, Отношение воды к вторичному бутилату алюминия равно 845

Режим тепловой обраб тки соответствует примеру 3.

Характеристики полученного продукта - оь-оксида алюминия приведены в табл. 2.

П р.и м е р 6. 10 г А1,0, ЗН,О в форме сферических и неаггрегированных частиц, имеющих средний диаметр d W г1,35 мкм, отношение -- = 1,15, из55 готавливают согласно примеру 1 в виде аэрозоля при следующих условиях: о первый газовый лоток при 156 С подают со скоростью потока 300 л/ч, перенос 10,7 г/ч втооичного бутилата алюминия, второй газовый поток имев T температуру.0 С и ско-„ость 300 л/ч, температура образования аэрозоля о

78 С, время гидролиза 67 с, моляр ое отношение воды к вторичному бутилату алюминия равно 15.

Полученный продукт подвергался обраоотке по прислеру 1, но Т =1450 С, =5c.

Получен продукт — М -оксид алюминия, характеристики которого приведены в табл. 2.

Пример 7. Процесс ведут согласно примеру. 6, проводи тепловую обработку при 1250 С s течение 90 с.

Характеристики полученного продук1та - М -оксида алюми ия, сходны .с характеристиками продукта, голученного по примеру 6.

П р и м e,р 8. Получение исходного соединения.

Раствор А1,(S04) с концентрацией

2 1О з моль/л алаиийия подвергают старению в течение одной недели при

98 С до тех пор, пока е образуется

2 г Al О 3H О. 0еличина рН исход-.

z з ного раствора примерно 4 после старения величина рН 3.

Таким образом, получен продукт в форме сферических неагрегированных монодисперсных частиц, имеющих d„ =

0,55 мкм и индекс полидисперсности

1,14.

И

Получение б -оксида алюминия.

Полученный -родукт подвергают тспловок обработке по примеру 1. Получают g-оксид алюминия, характеристики которого приведены в табл. 2.

Предлагаемый способ позволяет получить o(-оксид алюминия в форме сферических неагрегированных частиц, пригодный для изготовления керамики.

Формула и з о б р е т с н и я

1. Способ получения сферического оС-оксид- алюминия, включающий прокаливание предшественника М -оксида алюминия от комнатной температуры или от 850 С и последующее охлаждение продукта, о т л и ч а а шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем использования продукта для получения керамики, предшественник о(-оксида алюминия берут с содержанием воды 21О

1709901

Т„С

Диаметр частиц, мкм

Вещество с

1350.420 - 600

12 — 18

Аморфный оксид алюминия

0,37

0,15

360 — 510

8-15

1350

1350 450

0,28

8-13 7 -Оксид алюминия

Таблица 2

Т 1

Hoрфог, огия

Чистота, Пористостьу смз/г оп, Индекс ПлотI

При- Продукт .мер ность мкм полищадь поверх ности м2/г частиц гl с 3 дисперсности

d /а„

0,12 1,19 3,30 7 0,01 99,99

Неагрегированные сфе- рические частицы

1 9 -Оксид алюминия

015 1 20 31 58

2 О -Оксид алюминия (исходный продукт) 0,10

То же

0,11 1,20 3,4 6,9 0,01

То же -Оксид алюминия

0 28 1 20 3 4 4 8 нет

5 ф -Оксид алюминия

То же

Ф

1,20 1,17

То ме -Оксид алюминия

Оь-Оксид алюминия

045 1, 14 390

То же

35 мас.i, индексом полидисперсности меньше 2 и средним диаметром 0,161,35 мкм, прокаливание ведут при

1150-1450 С не более 10 мин, а охлаж-- 5 дение ведут по крайней мере в течение 10 с.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при использовании в качестве предшественника g -оксида алюминия гидратированной окиси алюминия со средним диаметром 0,37 MKM прокаливание ведут 7-10 мин при температуре около 1150 С и 12-18 с при температуре около 1350 С. о

Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что при использовании в качестве предшественника о -оксида алюминия гидратированной окиси алюминия средним диаметром

0,15 мкм прокаливание ведут 6-8,5 мин при температуре около 1150 С и 8-15 с при температуре около 1350 С. о

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что при использовании в качестве предшественника -оксида алюминия f — окиси алюминия со средним диаметром 0,28 мкм, прокаливание ведут v"13 с при температуре около 1350 С и 1-2 с при тсмпературе около 1450 С.

Табли ца 1