α-氧化铝微粒以及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用铝化合物作为前体，将它们在钼化合物、钒化合物等金属化合物的存在下进行焙烧得到的颗粒形状匀称且略球状的α-氧化铝微粒的制造方法和由该制法得到的多面体α-氧化铝微粒。
【背景技术】
[0002]氧化铝的耐磨耗性等机械强度、化学稳定性、导热性、耐热性等优异，因此存在多种用途，在研磨剂、电子材料、散热填料、光学材料、生物材料等广泛的领域中加以利用。尤其在填料用途中谋求在化学、物理方面稳定性高的α晶体的含量高、接近不对机器等产生磨耗的球状，进而，在期待氧化铝的散热性的用途中，为了使用热导率高的α结晶化率高的氧化铝并且实现向树脂的高填充，谋求颗粒的形状接近球状。
[0003]α -氧化铝的通常并且最廉价的制造方法为以铝土矿为原料的拜耳法。在拜耳法中，由原料的销土矿制造氢氧化销(三水销矿)或过渡型氧化销(transit1n alumina)，接着，将它们在大气中焙烧，从而制造α-氧化铝粉末。然而，由拜耳法得到的α-氧化铝为无定形的颗粒聚集体，控制颗粒形状、粒径是困难的。
[0004]由这样的背景出发，关注的是为α结晶、可以控制颗粒形状、粒径的氧化铝合成。例如，公开了在氢氧化铝或过渡型氧化铝中添加熔点800°C以下的氟系助熔剂作为矿化剂，进行高温焙烧，从而制造平均粒径为2?20 μ m、[001]面发展的六角片状的α-氧化铝的方法(例如，参照专利文献I)。然而，在该方法中，颗粒形状全部为六角片状，因此存在难以达成优异的研磨性、向树脂的高填充性等的问题。
[0005]为了合成接近球的α -氧化铝多面体，至今提出了多个提案。例如，公开了使用包含铵的硼以及硼系化合物作为矿化剂，将由拜耳法得到的氢氧化铝(三水铝矿)在1200°C以上进行焙烧，从而制造平均粒径I?10 μ m、结晶学上与C轴垂直的径D以及与C轴平行的高度H的比(D/Η比)接近I的α -氧化铝粉末的方法(例如，参照专利文献2)。此外，记载了将卤素气体用作保护气，将过渡型氧化铝和/或通过热处理而成为过渡型氧化铝的氧化铝原料在1100°C下焙烧，从而制造平均粒径0.1-30 μ m、前述的D/Η比在0.5?3的范围内的α-氧化铝多面体单晶颗粒的方法(例如，参照专利文献3)。进而，公开了在氧化铝原料中少量添加氟化合物或氟化合物以及硼化合物，将所得到的混合物在1100°C以上的高温下焙烧，从而制造平均粒径为0.5?6 ym、D/H比为I?3的范围内的α -氧化铝多面体的方法(例如，参照专利文献4)。然而，由这些专利文献提供的任一方法之中，α-氧化铝多面体的制造不能大幅抑制[001]面的晶体生长，无论是理论上还是实验上都难以形成接近球的形状。
[0006]报告有为了完全抑制多面体α-氧化铝结晶的[001]面的生长，使用氧化钼(MoO3)作为助熔剂，进行高温焙烧，从而形成仅具有[113]面的六角双锥体的红宝石晶体(例如，参照非专利文献I)。前述非专利文献I中，氧化钼选择性地吸附于红宝石晶体的
[113]面，晶体成分变得难以供给到[113]面，可以完全抑制[001]面的出现。此外，专利文献5中公开了将氧化钼、氧化铝与其它的助剂的混合物(含有95%氧化钼)在1100°C下焙烧，从而制造粒径为Imm?3mm的六角双锥体人工刚玉晶体的方法。
[0007]然而，在这些方法中，作为研磨剂、树脂填料，依然难以制造可以在广泛的领域中使用的接近球、粒径为ΙΟΟμπι以下的α-氧化铝多面体。此外，作为助熔剂大量使用氧化钼，因此在环境方面、成本方面也存在问题。在至今的α-氧化铝合成技术中，未合成以除[001]面以外的晶面为主晶面、以除六角双锥体以外的多面体形状的微粒为主要成分的α -氧化销微粒。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平3-131517号公报
[0011]专利文献2:日本特开昭59-97528号公报
[0012]专利文献3:日本特开平7-187663号公报
[0013]专利文献4:日本特开2008-127257号公报
[0014]专利文献5:W02005/054550号公报
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献I:0ishi et al., J.Am.Chem.Soc.，2004，126，4768-4769
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0018]鉴于上述实际情况，本发明想要解决的课题在于，提供至今尚未提供的略球状的氧化铝微粒，详细而言，在于提供以除[001]面以外的晶面为主晶面、以除六角双锥体以外的多面体形状的微粒为主要成分的α-氧化铝微粒的简便并且高效的制造方法。
_9] 用于解决问题的方案
[0020]本发明人等为了解决上述课题反复进行深入研宄，结果发现使用铝化合物作为前体，将其在钼化合物和/或钒化合物等金属化合物的存在下进行焙烧时，该金属化合物作用于铝化合物，在较低的温度下形成接近球状的多面体的α -氧化铝微粒、并且焙烧钼化合物和/或钒化合物等金属化合物而成的金属氧化物升华从而能够去除，从而完成了本发明。
[0021]即本发明提供:一种α-氧化铝微粒，其特征在于，粒径为50 μ m以下且α结晶化率为90%以上、并且为以除[001]面以外的晶面为主晶面的除六角双锥体以外的多面体形状；以及一种制造方法，其特征在于，其为在金属化合物的存在下焙烧铝化合物得到α -氧化铝微粒的制造方法，前述铝化合物中的铝与前述金属化合物中的金属的摩尔比在金属/铝=0.03?3.0的范围内使用；一种多面体形状的α -氧化铝微粒的制造方法，其特征在于，进而在焙烧时的最高温度为900?1300°C，向该焙烧最高温度的升温在I小时?10小时的范围内的条件下进行，并且焙烧温度下的保持时间为5分钟?5小时的范围。
[0022]发明的效果
[0023]本发明的α-氧化铝微粒为使用任意形状的铝化合物作为前体，在钼化合物和/或钒化合物等金属化合物的存在下进行焙烧得到的物质，为粒径匀称、且以除[001]面以外的晶面作为主晶面的多面体的α-氧化铝。通过调节作为前体使用的铝化合物与钼化合物和/或钒化合物等金属化合物的配合比、该金属化合物的种类、焙烧温度、焙烧时间、作为前体的铝化合物的比表面积、粒径、形状等，从而可以控制所得到的多面体α-氧化铝微粒的形状、粒径等。进而，也得到多面体氧化铝结晶的α结晶化率为100%的微粒，除[001]面以外的晶面发展，从而为接近球的形状。因此，本发明的α-氧化铝微粒以在树脂填料、研磨剂中应用为首，也可以在催化剂、光子材料等工业上广泛领域开展应用。此外，本发明的制造方法为仅对固体粉末相互进行焙烧的简便的工序，没有溶剂、废液的排出，不需要昂贵的设备、复杂的工艺、后处理等，为不带来环境负载的简便的制造方法。
【附图说明】
[0024]图1为由实施例1得到的α -氧化铝微粒的扫描型电子显微镜照片。
[0025]图2为由实施例1得到的α -氧化铝微粒的XRD图。
[0026]图3为由实施例2得到的α -氧化铝微粒的扫描型电子显微镜照片。
[0027]图4为由实施例3得到的α -氧化铝微粒的扫描型电子显微镜照片。
[0028]图5为由实施