Способ получения сферического -оксида алюминия

,ЯО 170 сОциАлистичесниРЕСПУБЛИК 5 С 01 Р 7/44 БРЕТЕНИЯ АТЕМ рованных частиц Ы-оксида алюминия.Цель изобретения - расширение технологических возможностей за сцет использования продукта для получениякерамики. Для этого предшественникЫ-оксида алюминия с содержанием воды2-35 мас,ь, индексом полидисперсностименьше 2 и средним диаметром 0,161,35 мкм прокаливают от комна;нойтемпературы или от 350 до 1150-1450 СПри этой температуре продукт прокаливают не более 10 мин, а затем охлаждают по крайней мере в течение 10 с.Данный способ позволяет получитьо-оксид алюминия, пригодный для изготовления керамики. 3 з,п, Ф-лы,2 табл. Р чА, (1 т)Череза, Антотези (ТТ) Ч 1 ч 23445, олик. 1979 Я СФЕРИЧсСЮГ сится к спососких неагрегиИзобретение относится к способам полуцения сФерицеских неагрегированных частиц М-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 сФерицескогорь-оксида алюминия, включающий термообработку гидратированного оксида алюминия и последующее охлаждение полученного продукта. Однако полученный продукт не можетпоьзован для изготовления кЦель изобретения - расширнологицеских возможностей пупользования продукта для изгония керамикиП ред. а га емый о -опредставляет собой т ть исрамики. ние техем ис- овлексид алюмин вердые сФер е неагрегиров нейный диамет,06 - 2 мкм, индекс полидисгерсности вный 2,0 (где с 1 еньший 1 и - средая пористост мз/г, удельсредневзаешенныи диаме нелинейный диаметр), о микромезотипа ниже 0,3 госуда ствекнцй комитетпо ижжретекиям и сг кеьпиелПРИ ГННГ СССР ИСАНИЕ И(57) Изобретение отбам получения сФери ные частицы,средниикоторых составляет.О ная поверхность 0,7 и ЗС м 2/г, плотность частиц 3,2 - 3,91 г/смз.Пористость микротипа - налицие пор,имеющих диаметр, меньший 20 д. Пористость мезотипа - наличие пор, имеющих диаметр в диапазоне от 20 до 500 АСредние размеры а и й , а также морфологицсские и гранулометрические характеристики определяют подэлсктронным микроскопом в соответствии с методом просвечивающей электронной микроскопии,Преимущественно используют продукты, средний диаметр которых 0,1мкм, а индекс полидисперсностименьше или равен 1,30, причем еслидиаметры находятся в диапазоне 020,6 мкм, то продукт монодисперсен,т,е, индекс полидисперсности меньшеили равен 1 20,Предлагаемый-оксид алюминия имеет очень низкую пористость микромезотипа (меньше 0,1 смз/с) или даже удается получить непористый 0-оксид алюминия,О-Оксид алюминия можно получитьв смеси с другими кристаллицескимифазами, такими как дельта- и/или тета-оксид алюминия. При этом указанныесмеси содержат 70 мас,3 или большеЫ-фазы, Частицы различных образованных фа 3 в смеси являются сферицескиминеагрегированными и монодисперснымиили полидисперсными.Чистота -оксида алюминия или сме -си, включающей -оксид алюминия, достигает порядка 99,93 мас.4, иногда=" 99,99 мас.Ф.Предлагаемый процесс полуценияб-оксида алюминия или смеси его сдельта-и/или тета- оксидом алюминиясостоит в тепловой обработке исходногосоединения, содержащего гидратированный оксид алюминия, аморфный иликристаллицеский, с содержанием воды2 - 35 мас.3 или-оксид алюминия,или смеси указанных исходных соединений в форме сферицеских неагрегирОванных цастиц, имеющих индекс полидисперсности меньший или равный 2,средний линейный диаметр 0,07 -23 мкм, госредством мгновенногоувеличения температуры исходногосоединения от начальных температурв диапазоне от комнатной до 850 Сдо температур тепловой обработки водиапазоне от 1130 до 1700 С в тецение времени, достаточного для преоб 5 15 20 25 30 35 40 50 55 разования исходного соединения доб- фазы но недостаточно продолжительного, чтобы вызвать а грегированиеи/или разрушение продукта, а затемв снижении температуры полученногопродукта до комнатной температуры спомощью немгновенного охлаждения,втечение по крайней мере 10 с.Морфологические характеристикигидратированного аморфного оксидаалюминия и-оксида алюминия в форме сферических частиц приведены втабл. 1.Для получения М-онсида алюминияс указанными в табл. 1 морфологическими и гранулометрическими характеристики необходимо осуществлять тепловую обработку посредством мгновенного подъема температуры исходногосоединения ог комна;ной температурыдо темпера уры обработки,Устройсво, используемое для тепловой обработки, должно быть установ-.лено на температуру обрабогки, а исходное соединение комнатной темпера"туры должно быть мгновенно введено вустройство.Можно использовать -оксид алюминия, полученный при 550 - 850 С,мгновенно введя его в устройство длявторой тепловой обработки, в которомуже установлена требуемая те пература,Аналогицно можно начинать обработ -ку от . сходных температур порошковв диапазоне. от комнатной температурыдо температуры образоваия- фазы,т,е. температур образования исходных=оединений, вклюцаюцих смеси-оксида алюминия и кристаллического гидратированного оксида алюминия, принепо.редственном введении их в систе -му тепловой обработки, предварительно установленную на нужную температуру. После обработки при требуемойтемпературе и в течение указанноговремени порошок должен быть выдержанпри комнатной температуре, при этомнеобходимо, цтобы процесс охлаждения был непродолжительным (порядканескольких секунд, обычноЪ 10 с).Посредством проведения процесса впредлагаемых условиях можно получи гь1004-ным ь -оксид алюминия, в смесяхЬ,-оксида алюминия, состоящих из дельта- и/или тета- оксида алюминия, содержаниеО -фазы составляет 70 мас./,Для осуществления предлагаемогоспособа могут быть использованы лю17099011.1,; 1,:. ХОУт 1;О.:Е 111 ".11 ИЯ Д, -ОКСИДа Затем порошок извлекают из печиаюминия и 1 и смеси для получения и охлаждают в течение нескольких миф,-оксида алюминия при условии, что нут при комнатной температуре.они обладают указанными в табл, 1 Характеристики по 31 ученно го погрануломе 1 рическими и морфологичес 5 рошка приведены в табл. 2. Рентгекими характеристиками.новский анализ порошка полученногоГидратированный оксид алюмкния для продукта показал, что оксид алюминияпредлагаемого способа может быть по- полностью находится в-фазе.лучен из растворов сульфата алюминия10П р и м е р 1 а (сравнитель 1.ый).путем гидролиза при температурах10 г исходного соедкнения А 1 0ЗН 0О Г С2 3 2выше 90 С ,порядка 100 С), при этом по примеру 1 вводят при комнатнойполуцают неагрегированные монодисперс емпературе в печь для проведенияные 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 достигаетсяот 2 хО цо 5 х 103 моль алюминия. за 6 ч,П р и м е Р 1. Получение исходно- Рентгеновский анализ порошков пого соединения, казал, цто весь продукт находитсяГидратированный окскд алюминия20в - форме, но частицы не сохраняютА 1, 0 ЗН О (содержание воды соответ- морфологических и гранулометрическихствует примерно 35 мас.Ф) 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 й = 0,16 мкм и индексом поли вергаю 1 ся знацительному агрегировайщ нию и спекание.дисперсности= 1,1 Э получают в ви- П р и м е р 1 б (сравнительный),де азрозоля. 10 г А 1203 ЗН 20 по примеру 1 подВ качестве несущего газа исполь- вергают обрабо 1 ке согласно примерузуют азот, а в качес 1 ве алюминиевого ЗОно время обработки составляетсоединения - вторицный бутилат алюми миннияРентгеновский анализ полученныхПоток сухого азота при 155 цС и порошков показал, что продукт состоитскорости потока 250 л/ч (по измере- из смеси дельта - оксида алюминияо 1ниям при комнатной температуре), несущий 8,9 г/ч вторицного бутилата35(80 мас.4) и 0-оксида алюминия и имее- характеристики исходного соединеалюминия в форме пара, смешивают сния.вторым холодным потоком азота приП р и м е р 1 в (сравнительный).5 ОС и скорости потока 500 л/ч (по Процесс ведут согласно примеру 1 б,измерениям при комнатной температуре) 4 но тегловую обРаботку проводят в теВ эжекторе образуется аэрозоль причение 1 мин.55 С, Число Рейнольдса в преобразую- Рентгеновсккй анализ показал,щей цасти эжектора составляет 2200, что получен дельта - оксид алюминияЧастицы исходного соединения яв- .без 0 -фазы с сохраненными начальляются совершенно сферическими неаг ными характеристиками, но уменьшенломерированными и диспергируемыми примерно на 101 диаметр частиц йп,водой.Рент 1-еновский анализ порошков по- П р и м е р 2. Полуцени исходноказал, что полученный гидратирован- го соединенияный оксид алюминия находится в аморф 5010 г А 1 О ЗН 0 полученного пог 3 г фной форме. примеру 1, подвергают тепловой обраПолучение о -оксида алюминия, ботке при 800 С в течение 2 ц с ис 1 О г А 1, О, ЗН, 0 при комнатной тем- пользованием двухчасового профиляпературе подвергают мгновеннои теп- подъема тсмпературы, Порошок охлаж -ловой обработке по редством введения дают и извлекают из печк (охлаждениепорошка в горизонтальную печь, нагре происходит за несколько минут).тую до 1150 С и выдерживая его при Рентгеновский анализ показал чтосэтои температуре в течение примерно продукт представляет собой с -оксид8 мин, алюминия (содержание воды 3 мас.4).Характеристики полученного порошка приведены в табл. 2,Получение М -оксида алюминия.5 г-оксида алюминия при комнат 5ной температуре подвергали тепловойобработкс по примеру 1.Характеритики полученного 0 -оксида алюминия приведены в табл. 2.П р и м е р 2 а (сравнительный),9 г-оксида алюминия по примеру 2 подвергают тепловой обработкекак в примере 1 а.Полученный продукт имеет характеристикии, сходные с характеристикамипродукта по примеру 1 а.П р и м е р 3. 5 г-оксида алюминия, полученного в примере 2, при температуре 800 " подвергают тепловойобработке согласно примеру 1.Полученный продукт имеет характеристики, сходные с характеристикамипродукта по примеру 2.П р и м е р 4. Процесс проводятпо примеру 1, однако тепловую обработку осуществляют при 1350 С в течение 10 с.Полученный продукт имеет характеристики, как у продукта по примеруПриме р 510 гА 1,0 ЗНО 30имеющий й -- 0,32 мкм и индекс поли,Ййдисперности = 1,17, в сферической11неагрегированной форме, изготавливаютв виде аэрозоля согласно примеруно скорость потока сухрго.азота притемпературе 158 С составляет 200 л/г,огаз переносит 7,4 г/ч вторичногобутилата алюминия, второй газовыйопоток сухого азота подают при 0 С 40со скоростью 400 л/ц, число Рейнольдса 1820, Температура образованияоаэрозоля,53 С. В камер= гидролиза контактное время 57 с, Отношение водык вторичному бутилату алюминия равно о 45Режим тепловой обраб-тки соответствует примеру 3.Характеристики полученного продукта - Ы-оксида алюминия приведены втабл, 2,50П р.и м е р 6. 1 О г А 1,0, ЗН,О вформе сферических и неаггрегированныхчастиц, имеющих средний диаметр й1)ч г1,35 мкм, отношение= 1,15, изб 55готавливают согласно примеру 1 в видеаэрозоля при следующих условиях;опервый газовый поток при 156 С подают со скоростью потока 300 л/ц, перенос 10,7 г/ч втооичного бутилатаалюминия, второй газовый поток имееттемпературу 0 С и скорость 300 л/ч,температура образования аэрозоляо78 С, время гидролиза 67 с, моляроеотношение воды к вторичному бутилатуалюминия равно 15,Полученный продукт подвергалсяобраоотке по примеру 1, но Т =1 ч 50 С,Е.=5 с.Полуцен продукт - М -оксид алюминия,характеристики которого приведены втабл, 2.П р и м е р 7. Процесс ведут согласно примеру 6, проводя тепловуюобработку при 1250 С в течение 90 с.Характеристики полученного продук 1 та - М -оксида алюминия, сходны схарактеристиками продукта, голученного по примеру 6.П р и м е р 8. Получение исходного соединения.Раствор А 1,(БО 4) с концентрацией2 1 О з моль/л алюиийия подвергаютстарению в течение одной недели при98 оС до тех пор, пока не образуется2 г А 1 ОЗН О, 0 еличина рН исход-.л зного раствора примерно ч, после старения величина рН 3.Таким образом, получен продуктв форме сферических неагрегированныхмонодисперсных частиц, имеющих дп =0,55 мкм и индекс полидисперсности-ф = 1,1 ч.1 иПолучение О-оксида алюминия.Полученный продукт подвергают тспловок обработке по примеру 1. Получают 6-оксид алюминия, характеристики которого приведены в табл, 2.Предлагаемый способ позволяетполучить о -оксид алюминия в форме сферических неагрегированных частиц,пригодный для изготовления керамики,Формула и з о б р е т с н и я1, Способ получения сферического б-оксида 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 щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем использования продукта для получения керамики, предшественник о-оксида алюми.ния берут с содержанием воды 2,мер ность мкм полищадьповерхностим 2/г частицг/смз дисперсности1,/1 012 119 330 7 . 001 9999 Неагрегированные сфс" рическиечастицы 1 ь -Оксидалюминия 015 1 20 3,1 58 2 -Оксид алюминия-Оксидалюминия 0 ь-Оксидалюминия 8 0,45 1,14 3,90 То же 35 мас.3, индексом полидисперсностименьше 2 и средним диаметром 0,16"1,35 мкм, прокаливание ведут при150-1450 С не более 10 мин, а охлаж.- 5дение ведут по крайней мере в течение 10 с. 12, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при использовании в качестве предшественника боксида алюминия гидратированной окиси алюминия со средним диаметром 0,37 мкм 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 щ и й с я тем, что при использовании в качестве предшественника -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.оСпосоо по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при использовании в качестве предшественника -оксида алюминия- окиси алюминия со средним диаметром 0,28 мкм, прокаливание ведут ос при температуре около 1350 С и 1-2 с при тсмпературе около 1450 С.1Табли ца 1