專利名稱：生產(chǎn)α-礬土微粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，且特別是涉及一種可以提供具有少量的具頸縮(necking)的α-礬土微粒的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法。
背景技術(shù)：
α-礬土是一種具有α晶相的礬土[Al2O3]，其廣泛用于作為，例如，生產(chǎn)例如透明管的燒結(jié)體的生材料。已知的生產(chǎn)α-礬土的方法，是在先將鋁水解產(chǎn)物以及一晶種結(jié)晶分散在水中以制備成一水溶液混合物，然后移除該水溶液混合物中的水以制得一粉末混合物，其是含有鋁水解產(chǎn)物以及晶種結(jié)晶，之后再鍛燒該粉末(A.Krell，NanoStructured Materials，Vol.11，1141(1999))。
然而，在上述的方法中，所制得的α-礬土具有大量的具頸縮的微粒，而此種微粒難以制成緊密的燒結(jié)體。
由此可見，上述現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土的方法仍存在有缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土的方法的缺陷，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土的方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，能夠改進一般現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土的方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土的方法存在的缺陷，而提供一種新的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其能夠制得α-礬土微粒具有少量的具頸縮的微粒且具有小平均主要顆粒直徑，可適于作為生產(chǎn)α-礬土燒結(jié)體的生材料，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其包括以下步驟(Ia)以及(Ib)，或步驟(II)(Ia)、在攝氏60度或更低的溫度以及pH 5或更低的條件下水解一鋁化合物以制得一水解產(chǎn)物，之后將該水解產(chǎn)物與一晶種結(jié)晶混合以得到一混合物，然后移除該混合物中的水；(Ib)、鍛燒上述所得的粉末；(II)、鍛燒一混合粉末，其是含有75％～1％重量百分比的一α-礬土前驅(qū)物(就Al2O3而言)以及25％～99％重量百分比的一晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)中的該鋁化合物是為一鋁鹽或是一氧烷基鋁。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的鋁鹽至少選自無機鋁鹽以及有機鋁鹽所族成的族群其中之一。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的無機鋁鹽至少選自硝酸鋁、硫酸鋁、硫酸鋁銨、碳酸鋁銨氫氧化物所族成的族群其中之一。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的有機鋁鹽至少選自草酸鋁、醋酸鋁、硬脂酸鋁、乳酸鋁以及月桂酸鋁所族成的族群其中之一。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)中，在進行水解之前，更包括添加一堿性物質(zhì)于該鋁化合物中。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)中，該水解產(chǎn)物以及該晶種結(jié)晶是分散在水中。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)中，該水解產(chǎn)物(Al2O3)/該晶種結(jié)晶(金屬成分的氧化物)的重量比例是99％～1％重量百分比/1％～99％重量百分比。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)中，水的含量是150～1000份重量，其是以100份重量的該水解產(chǎn)物以及該晶種結(jié)晶的總量而言。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(II)中，該α-礬土前驅(qū)物至少選自鋁鹽、烷氧基鋁、過渡礬土、氫氧化鋁、鋁化合物的水解產(chǎn)物所族成的族群其中之一。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(II)中，該α-礬土前驅(qū)物(就Al2O3而言)的含量是75％～50％重量百分比，該晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)的含量是25％～50％重量百分比。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ia)或(II)中，該晶種結(jié)晶是為一金屬氧化物。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的金屬氧化物至少選自礬土、氧化鐵以及氧化鉻所族成的族群其中之一。
前述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其中所述的步驟(Ib)或(II)中，該鍛燒步驟是在攝氏600度至1000度進行。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的發(fā)明人研發(fā)出一種生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，并且已經(jīng)可以完全的完成本發(fā)明。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點由于本發(fā)明的生產(chǎn)方法所制得的α-礬土微粒具有少量的具頸縮的微粒，且具有小平均主要顆粒直徑，因此其適于作為生產(chǎn)α-礬土燒結(jié)體的生材料，特別是作為生產(chǎn)一緊密的α-礬土燒結(jié)體的生材料。
該α-礬土燒結(jié)體適合作為具有高強度需求的組成構(gòu)件，例如是切割工具、生物瓷器以及防彈板。此種α-礬土燒結(jié)體由于其化學(xué)穩(wěn)定性，例如是具有絕佳的抗腐蝕力，因此可以用來作為生產(chǎn)半導(dǎo)體組件(例如是晶圓處理器)的設(shè)備的一部份；電子構(gòu)件(例如是氧感應(yīng)器)；半透明管(例如是鈉燈以及金屬鹵素?zé)?；或是陶瓷過濾器。陶瓷過濾器可以用在移除包含在排出氣體中的固體成分、鋁熔化物的過濾、食物的過濾(例如是啤酒)、或是對石油制程所產(chǎn)生的氣體或一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣、氫氣作選擇性的滲透。因此本發(fā)明非常適于實用。
以本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的α-礬土微?？梢杂脕碜鳛樘砑觿⒄{(diào)色劑或是樹脂過濾劑，可以改善頭清洗性質(zhì)(head cleaning property)以及抗摩擦性。α-礬土微粒還可以用來作為研磨材料，例如將α-礬土微粒分散在一介質(zhì)中(例如是水)以制成泥漿，便可以用于半導(dǎo)體CMP制程的研磨以及硬盤基板的研磨。
再者，α-礬土微粒還可以作為陶瓷的添加物、揉碎機的內(nèi)襯的添加物、或是催化媒介物，更可以用來作為導(dǎo)電燒結(jié)體以及導(dǎo)熱燒結(jié)體的材料。
綜上所述，本發(fā)明生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，并在同類方法中未見有類似設(shè)計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法上或功能上皆有較大改進，在技術(shù)上有較大進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的生產(chǎn)α-礬土方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。


圖1是在實例1中所制得的α-礬土微粒的穿透式電子顯微鏡圖片圖。
圖2是在比較例1中所制得的α-礬土的穿透式電子顯微鏡圖片圖。
圖3是在實例6中所制得的α-礬土微粒的穿透式電子顯微鏡圖片圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法其具體的制造方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法I本發(fā)明提出的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，是在步驟(Ia)中，移除一混合物中的水，該混合物包含有水、一晶種結(jié)晶以及一水解產(chǎn)物。
在步驟(Ia)中的水解產(chǎn)物是在攝氏60度或更低的溫度以及pH 5或更低的條件下水解一鋁化合物以制得。
在此所使用的鋁化合物，例如是一鋁鹽或是烷氧化物。鋁鹽包括一無機鋁鹽，譬如是硝酸鋁、硫酸鋁、硫酸鋁銨、碳酸鋁銨氫氧化物；一有機鋁鹽，例如是草酸鋁、醋酸鋁、硬脂酸鋁、乳酸鋁以及月桂酸鋁。較佳的是無機鋁鹽，更佳的是硝酸鋁。烷氧化物包括，例如，異丙氧基鋁、乙氧基鋁、sec-丁氧基鋁以及t-丁氧基鋁。
當(dāng)使用鋁鹽作為鋁化合物時，其優(yōu)點是水解步驟可在水存在的情形下將鋁鹽與一堿性物質(zhì)進行反應(yīng)，例如將鋁鹽溶解在水中以取得一水溶液，并且將堿性物質(zhì)加入其中?；蚴菍⑷苡袖X鹽的水溶液加入一堿性物質(zhì)中。在水溶液中的鋁鹽的濃度較佳的是約0.01mol/L或更高以及飽和濃度或更低其是就Al2O3而論，并且pH值較佳的是0至2。較佳的是，鋁鹽可以完全溶在水中。鋁鹽水溶液中可能含有除了水以外的有機溶劑，而該有機溶劑可能在后續(xù)的鍛燒制程中會揮發(fā)或是分解，其例如是極性有機溶劑(醇類，例如甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇)以及非極性有機溶劑(四氯化碳、苯、己烷及類似物)。而堿性物質(zhì)是為不含有金屬化合物的物質(zhì)，其例如是氨水、氨氣以及碳酸氨，較佳的是氨水。在此，堿性物質(zhì)的濃度大約為1％～50％重量百分比，較佳的是約1％～25％重量百分比。堿性物質(zhì)的量是為能使水解之后所取得的泥漿具有pH值為5或更低。
當(dāng)使用烷氧基鋁作為鋁化合物時，其水解的步驟的進行，例如是，將pH5或更低的水加入烷氧基鋁中，或是將烷氧基鋁加入pH 5或更低的水中。通常，pH 5或更低的水的制備方式是將一酸性物質(zhì)(硝酸或是類似物)加入水中。
水解步驟通常是在pH值為5或更低的條件下完成，且較佳的是，從一開始到結(jié)束都是在pH值為5或更低的條件中。
水解步驟是在攝氏60度或更低的溫度中進行。水解的溫度較佳的是約攝氏50度或更低，更佳的是約35度或更低，且不低于上述水溶液的結(jié)凍溫度，因此較佳的是約0度或更高。
之后，可以將制得的水解產(chǎn)物熟化。熟化步驟的進行例如是將水解產(chǎn)物維持在攝氏60度或更低的溫度中，較佳的是約攝氏50度或更低，更佳的是約35度或更低，并且不低于上述水溶液的結(jié)凍溫度，因此較佳的是約為0度或更高，維持約1小時或更久以及約72小時或更短。
通常，含有水解產(chǎn)物以及水的混合物可以藉由水解的方式取得。該混合物具有溶膠或是凝膠的形式，或是含有水解產(chǎn)物的沉淀物，這是因為水解產(chǎn)物可能不會溶于水中。
在步驟(Ia)中的混合物中的晶種結(jié)晶，例如是，金屬氧化物，其例如是礬土(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)或是氧化鉻(Cr2O3)。晶種結(jié)晶較佳的是具有剛石結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，而此種金屬氧化物例如是α-礬土、α-氧化鐵或是α-氧化鉻，較佳的是α-礬土。
晶種結(jié)晶的平均主要顆粒直徑是約0.01微米或更高以及0.5微米或更低，較佳的是約0.05微米或更高以及0.5微米或更低。
晶種結(jié)晶的BET特定表面積通常是12m2/g或更高，較佳的是15m2/g或更高且通常是150m2/g或更低。
作為晶種結(jié)晶的α-礬土的制備方法，例如是先預(yù)鍛燒氫氧化鋁以制得過渡礬土，其中氫氧化鋁是藉由水解異丙氧基鋁以制得，然后碾磨過渡礬土，然后再鍛燒且再碾磨，即可制得。而氧化鐵及氧化鉻的制備方式，例如是碾磨一般市售的產(chǎn)品即可。
水解產(chǎn)物對晶種結(jié)晶的重量比例[＝水解產(chǎn)物(就Al2O3而言)/晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)]是99％～1％重量百分比/1％～99％重量百分比，較佳的是96％～1％重量百分比/4％～99％重量百分比，更佳的是75％～1％重量百分比/25％～99％重量百分比。
步驟(Ia)中的混合物中的水一般是純水、離子交換水以及蒸餾水。水的含量一般是150份重量或更高，較佳的是200份重量或更高且一般是1000份重量或更低，較佳的是500份重量或更低，其是以100份重量的水解產(chǎn)物與晶種結(jié)晶的總含量來說。
制備包含有上述的水解產(chǎn)物、晶種結(jié)晶以及水的混合物的方法，例如是，進行(I-1).將水以及一水解產(chǎn)物混合，再將一晶種結(jié)晶混入其中，(I-2).將水以及一晶種結(jié)晶混合，再將一水解產(chǎn)物混入其中，(I-3).將一晶種結(jié)晶混入水泥漿中，其中水泥漿含有水解之后的水解產(chǎn)物，(I-4).將一鋁化合物以及一晶種結(jié)晶混合，再使該混合物進行水解，以及(I-5).將水以及一晶種結(jié)晶混合， 之后將該混合物與一鋁化合物混合，然后使該混合物進行水解。在上述數(shù)種進行步驟中，較佳的是(I-4)的進行方式。較為有利的混合方式是利用配備有攪拌器的容器設(shè)備、球研磨機、震動研磨機、介質(zhì)攪拌研磨機或類似設(shè)備來進行，在混合時，如果需要的，可以加入有機分散劑、pH調(diào)節(jié)劑、溶于水的溶劑(甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇及類似物)。
在步驟(Ia)中水的移除方法可藉由蒸發(fā)混合物中的水的方式以取得干燥固體，而其通常是在攝氏100度或更低的溫度下進行。較有利的移除水的方法是冷凍干燥法以及低壓干燥法，或是固體-液體分離法以分離水和固體，其例如是過濾法以及離心分離法，之后干燥所取得的固體(藉由導(dǎo)熱型態(tài)的加熱器或恒溫器以加熱干燥，或是空氣干燥及類似方式)。干燥步驟可以在空氣中或是惰性氣體(例如氮氣、氬氣)中進行，且壓力一般是在1大氣壓或更低。
在步驟(Ia)中，在移除水之后，所取得的混合物是為粉末，其是含有水解產(chǎn)物以及晶種結(jié)晶。
步驟(Ib)是為將在步驟(Ia)所取得粉末進行鍛燒。
較有利的鍛燒方式，例如是將粉末加熱至鍛燒溫度，其可以使用管型電子爐、箱型電子爐、隧道爐、紅外線爐、微波爐、井窯、反射窯、旋轉(zhuǎn)窯、滾動爐床窯，并且保持在鍛燒溫度。鍛燒的方式可以是批次式的或是連續(xù)式的，其可以是以靜態(tài)形式的方式進行或是流動型式的方式進行。鍛燒的溫度一般是約攝氏600度或更高，較佳的是攝氏700度或更高且通常是攝氏1000度或更低，較佳的是攝氏950度或更低。而從室溫加熱到鍛燒溫度加溫速率通常是攝氏150度/小時至500度/小時，并且持續(xù)直到到達鍛燒溫度之后，便保持其溫度。鍛燒的時間一般是約10分鐘或更久，較佳的是30分鐘或更久且通常是24小時或更短，較佳的是10小時或更短。鍛燒步驟通常是在空氣中或是惰性氣體(例如氮氣、氬氣)中進行。此外，鍛燒步驟可以在有控制局部蒸汽壓的空氣中進行，例如是在具有局部蒸汽壓600Pa或更低的空氣中進行。
在鍛燒混合物之后，可以進行碾磨以取得α-礬土微粒。較有利的碾磨方式例如是利用一介質(zhì)研磨機來執(zhí)行，其例如是震動研磨機、球研磨機或是空氣流研磨機其例如是噴射研磨機。再者，藉由鍛燒以制得的α-礬土微粒或是以上述方法碾磨的α-礬土微?？梢约右苑诸悺?br> 本發(fā)明的生產(chǎn)方法II在步驟(II)中，是鍛燒含有α-礬土前驅(qū)物以及晶種結(jié)晶的混合粉末。
在步驟(II)中的α-礬土前驅(qū)物可以是由后續(xù)鍛燒方式所形成的α-礬土的一化合物，其例如是先前所述的鋁鹽、烷氧基鋁、過渡礬土、氫氧化鋁、鋁化合物的水解產(chǎn)物及類似物。過渡礬土是為具有晶相γ、θ、χ、δ、σ或κ的化合物。氫氧化鋁是唯一非晶系化合物或是結(jié)晶系化合物，其晶相為gibbsite、boehmite、pseudo-boehmite、bayerite、norstrandite或diaspore。而鋁化合物的水解產(chǎn)物可以使用與先前步驟(Ia)所述的水解產(chǎn)物相同的化合物。
在步驟(II)中的晶種結(jié)晶可以在后續(xù)的鍛燒步驟中促進α-礬土前驅(qū)物轉(zhuǎn)變成α-礬土的相轉(zhuǎn)變，并且其一般是一金屬化合物，例如是礬土(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)或是氧化鉻(Cr2O3)。晶種結(jié)晶較佳的是具有剛石結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，而此種金屬氧化物例如是α-礬土、α-氧化鐵或是α-氧化鉻，較佳的是α-礬土。晶種結(jié)晶的平均主要顆粒直徑是約0.01微米或更高，較佳的是約0.05微米或更高以及0.5微米或更低。晶種結(jié)晶的BET特定表面積通常是12m2/g或更高，較佳的是15m2/g或更高且通常是150m2/g或更低。作為晶種結(jié)晶的α-礬土的制備方法，例如是先預(yù)鍛燒氫氧化鋁以制得過渡礬土，其中氫氧化鋁是藉由水解異丙氧基鋁以制得，然后碾磨過渡礬土，然后再鍛燒且再碾磨，即可制得。而氧化鐵及氧化鉻的制備方式，例如是碾磨一般市售的產(chǎn)品即可。
α-礬土前驅(qū)物對晶種結(jié)晶的重量比例[＝α-礬土前驅(qū)物(就Al2O3而言)/晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)]是75％～1％重量百分比/25％～99％重量百分比，較佳的是75％～50％重量百分比/25％～50％重量百分比。
制備包含有步驟(II)的混合粉末的方法，例如是，進行(II-1).將α-礬土前驅(qū)物與晶種結(jié)晶干燥混合，(II-2).移除含有α-礬土前驅(qū)物、晶種結(jié)晶與水的混合物中的水。在上述的方式中，較佳的是(II-2)的方式。(II-1)的方式可以藉由球研磨機或是震動研磨機來進行。而(II-2)的方式可以使用與上述步驟(Ia)的制備混合物的相同方法來進行。
在步驟(II)中較有利的鍛燒方式，例如是將粉末加熱至鍛燒溫度，其可以使用管型電子爐、箱型電子爐、隧道爐、紅外線爐、微波爐、井窯、反射窯、旋轉(zhuǎn)窯、滾動爐床窯，并且保持在鍛燒溫度。鍛燒的方式可以是批次式的或是連續(xù)式的，其可以是以靜態(tài)形式的方式進行或是流動型式的方式進行。鍛燒的溫度一般是約攝氏600度或更高，較佳的是攝氏700度或更高且通常是攝氏1000度或更低，較佳的是攝氏950度或更低。而從室溫加熱到鍛燒溫度加溫速率通常是攝氏150度/小時至500度/小時，并且持續(xù)直到到達鍛燒溫度之后，便保持其溫度。鍛燒的時間一般是約10分鐘或更久，較佳的是30分鐘或更久且通常是24小時或更短，較佳的是10小時或更短。鍛燒步驟通常是在空氣中或是惰性氣體(例如氮氣、氬氣)中進行。此外，鍛燒步驟可以在有控制局部蒸汽壓的空氣中進行，例如是在具有局部蒸汽壓600Pa或更低的空氣中進行。
在鍛燒混合物之后，可以進行碾磨以取得α-礬土微粒。較有利的碾磨方式例如是利用一介質(zhì)研磨機來執(zhí)行，其例如是震動研磨機、球研磨機或是空氣流研磨機其例如是噴射研磨機。再者，藉由鍛燒以制得的α-礬土微?；蚴且陨鲜龇椒肽サ摩?礬土微粒可以加以分類。
利用本發(fā)明的生產(chǎn)方法所制得的α-礬土微粒利用本發(fā)明的生產(chǎn)方法所制得的α-礬土微粒具有少量的具頸縮的微粒，且平均主要顆粒直徑通常是約10nm或更高，較佳的是約20nm或更高且約200nm或更低，更佳的是約60nm或更低。
在α-礬土微粒的α-比例通常約90％或更高，較佳的是95％或更高，且其BET特定表面積通常是約13m2/g或更高，較佳的是約15m2/g或更高且通常是150m2/g或更低，較佳的是100m2/g或更低。
由于本發(fā)明的生產(chǎn)方法所制得的α-礬土微粒具有少量的具頸縮的微粒且具有小平均主要顆粒直徑，因此其適于作為生產(chǎn)α-礬土燒結(jié)體的生材料，特別是作為生產(chǎn)一緊密的α-礬土燒結(jié)體的生材料。而該α-礬土燒結(jié)體適合作為具有高強度需求的組成構(gòu)件，例如是切割工具、生物瓷器以及防彈板。此種α-礬土燒結(jié)體由于其化學(xué)穩(wěn)定性，例如是具有絕佳的抗腐蝕力，因此可以用來作為生產(chǎn)半導(dǎo)體組件(例如是晶圓處理器)的設(shè)備的一部份；電子構(gòu)件(例如是氧感應(yīng)器)；半透明管(例如是鈉燈以及金屬鹵素?zé)?；或是陶瓷過濾器。陶瓷過濾器可以用在移除包含在排出氣體中的固體成分、鋁熔化物的過濾、食物的過濾(例如是啤酒)、或是對石油制程所產(chǎn)生的氣體或一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣、氫氣作選擇性的滲透。
以本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的α-礬土微?？梢杂脕碜鳛樘砑觿⒄{(diào)色劑或是樹脂過濾劑，以改善頭清洗性質(zhì)(head cleaning property)以及抗摩擦性，其是藉由加入α-礬土微粒至應(yīng)用型態(tài)的磁性介質(zhì)的應(yīng)用層。α-礬土微粒還可以用來作為研磨材料，例如將α-礬土微粒分散在一介質(zhì)中(例如是水)以制成泥漿，便可以用于半導(dǎo)體CMP制程的研磨以及硬盤基板的研磨。研磨帶可以藉由涂布α-礬土微粒于帶狀物的表面上，其是適于硬盤以及磁頭的精確研磨。
再者，α-礬土微粒還可以作為陶瓷的添加物、揉碎機的內(nèi)襯的添加物、或是催化媒介物，更可以用來作為導(dǎo)電燒結(jié)體以及導(dǎo)熱燒結(jié)體的材料。
實例以下的實例是用來詳細說明本發(fā)明，但并非用以限定本發(fā)明的范圍。α-礬土微粒的物理性質(zhì)是依照以下的方法來量測。
α-比例(％)利用X-光繞射儀量測繞射光譜，以取得礬土α相(012)基面的波峰強度Iα(102)，以及礬土θ相(440)基面的波峰強度Iθ(440)，然后以下列式(1)計算α-比例。
α-比例(％)＝Iα(102)/(Iα(102)+Iθ(440))×100％(1)BET特定表面積(m2/g)其是以氮吸附法來判定。
頸縮(necking)的程度在α-礬土微粒的一穿透式電子顯微鏡圖片上的20個或更多個的微粒中，計算兩個或更多個主要顆粒呈現(xiàn)集結(jié)型態(tài)的比例。而量測的方法是以以下的模型圖來說明。
在圖中主要顆粒沒有呈現(xiàn)集結(jié)型態(tài)的微粒18兩個主要顆粒呈現(xiàn)集結(jié)型態(tài)的微粒1三個主要顆粒呈現(xiàn)集結(jié)型態(tài)的微粒1在此例子中，頸縮的比例是10％[＝2/(18+1+1)]。
平均主要顆粒直徑(微米)在α-礬土微粒的穿透式電子顯微鏡圖片中，沿著任20個或更多個的各主要顆粒的固定方向量測其最大直徑，并計算量測值的平均值。
實例1[制備晶種結(jié)晶泥漿]先水解異丙氧基鋁而取得氫氧化鋁，再將氫氧化鋁預(yù)鍛燒以制得過渡礬土，其主要晶相為θ相且含有3％重量百分比的α-礬土。之后，上述過渡礬土經(jīng)噴射研磨機磨碎之后，即可取得具有體密度為0.21g/cm3的粉末。
將100g的此粉末置入具有8000cm3容積的爐(Motoyama K.K.所制造，商標(biāo)名是“Tubular atmospheric furnace”)，并且以1L/min的流速引入具有攝氏-15度露點的干燥空氣(局部水蒸氣壓165Pa)至爐中，然后將此粉末加熱至攝氏1170度，并維持此溫度3小時，并保持爐內(nèi)的大氣露點在攝氏-15度。之后再逐漸冷卻，即可以取得鍛燒礬土物質(zhì)。之后利用震動研磨機(研磨媒介物礬土)磨碎此鍛燒礬土物質(zhì)，以取得α-礬土，其BET特定表面積為16m2/g。
將20份重量的α-礬土加入80份重量pH 4的硝酸中，之后利用填有2mm直徑的礬土珠的球研磨機進行分散步驟3小時，以取得晶種結(jié)晶泥漿。
將357.13克(1莫爾)的硝酸鋁氫氧化物[Al(NO3)3·9H2O，由Wako PureChemical Industries，Ltd.制造，保證試劑]溶在純水中形成1000cm3的總體積，以取得1155克且pH 2的硝酸鋁水溶液。然后在250cm3的硝酸鋁水溶液中加入7.08克的上述晶種結(jié)晶泥漿(含有1.42克的礬土)，之后，將40克25％氨水(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，保證試劑)利用微旋轉(zhuǎn)幫浦以2克/分鐘的速率喂入，并且在攝氏25度持續(xù)攪拌，以取得pH 4且含有硝酸鋁的水解產(chǎn)物的泥漿。此泥漿被維持在攝氏25度長達24小時，之后利用減壓干燥器以蒸發(fā)泥漿中的水，以取得一干燥粉末。該粉末中是含有10％重量百分比的Al2O3晶種結(jié)晶(α-礬土)。之后，利用研缽研磨此粉末，之后將其置入一礬土熔化爐中，并且將此礬土熔化爐是放置在一箱型電子爐中。之后，在空氣中將此粉末以攝氏300度/小時的加熱速率加熱至攝氏950度，并且在攝氏950度鍛燒3小時，以制得α-礬土微粒。而此α-礬土微粒的圖片是如圖1所示。
實例2α-礬土微粒制備方式是與與實例1相似，除了當(dāng)添加氨水時的溫度改成攝氏5度以外，且將實例1的[α-礬土微粒的制備]中的鍛燒溫度改成攝氏9 35度以外。在此實例中，在添加氨水之后，泥漿的pH值是為4.2。而α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
實例3α-礬土微粒制備方式是與與實例1相似，除了當(dāng)添加氨水時的溫度改成攝氏50度以外，且將實例1的[α-礬土微粒的制備]中的氨水添加量改成4 3克以外。在此實例中，在添加氨水之后，泥漿的pH值是為3.6。而α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
實例4將357.13克的硝酸鋁氫氧化物[Al(NO3)3·9H2O，由Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，保證試劑]溶在純水中形成1000cm3的總體積，以取得1155克的硝酸鋁水溶液。然后在250cm3的硝酸鋁水溶液中加入7.08克的晶種結(jié)晶泥漿，其是在上述實例1的[α-礬土微粒的制備]中所制得，之后，將41克25％氨水(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，保證試劑)利用微旋轉(zhuǎn)幫浦以2克/分鐘的速率喂入，并且在攝氏25度持續(xù)攪拌，以取得pH 4且含有硝酸鋁的水解產(chǎn)物的泥漿。該泥漿被置于一不銹鋼板上，并且將此板放入一恒溫器中，然后在空氣中加熱至攝氏100度以蒸發(fā)水，以取得一干燥粉末，該粉末中是含有水解產(chǎn)物以及晶種結(jié)晶。之后將該粉末置入一礬土熔化爐中，并且將此礬土熔化爐是放置在一箱型電子爐中。之后，在空氣中將該粉末以攝氏300度/小時的加熱速率加熱至攝氏950度，并且在攝氏950度鍛燒3小時，以制得α-礬土微粒。而該α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
實例5α-礬土微粒制備方式是與與實例1相似，除了將實例1的[α-礬土微粒的制備]中的鍛燒溫度改成攝氏1000度以外。而此α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
比較例1將357.13克的硝酸鋁氫氧化物[Al(NO3)3·9H2O，由Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，保證試劑]溶在純水中形成1000cm3的總體積，以取得1155克的硝酸鋁水溶液。然后在250cm3的硝酸鋁水溶液中加入7.08克的晶種結(jié)晶泥漿，其是在上述實例1的[α-礬土微粒的制備]中所制得，之后，將34.1克25％氨水(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，保證試劑)利用微旋轉(zhuǎn)幫浦以2克/分鐘的速率喂入，并且在攝氏75度持續(xù)攪拌，以取得pH 3.9且含有硝酸鋁的水解產(chǎn)物的泥漿。此泥漿被維持長達7天，之后利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在攝氏20度進行干燥，以取得一干燥粉末。之后，利用研缽研磨此粉末，之后將其置入一礬土熔化爐中，并且將此礬土熔化爐是放置在一箱型電子爐中。之后，在空氣中將此粉末以攝氏300度/小時的加熱速率加熱至攝氏1000度，并且在攝氏1000度鍛燒3小時，以制得α-礬土微粒。而該α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。而該α-礬土微粒的圖片是如圖2所示。
比較例2α-礬土微粒制備方式是與與實例1相似，除了將25％氨水的添加量改成48克以外，且將實例1的[α-礬土微粒的制備]中的鍛燒溫度改成攝氏940度以外。在此實例中，在添加氨水之后，泥漿的pH值是為7.9。而α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
比較例3α-礬土微粒制備方式是與實例1相似，除了沒有添加晶種結(jié)晶以外，且將實例1的[α-礬土微粒的制備]中的鍛燒溫度改成攝氏1025度以外。此α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。
實例6將357.13克的硝酸鋁氫氧化物[Al(NO3)3·9H2O，由Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，保證試劑]溶在純水中形成1000cm3的總體積，以取得1155克的硝酸鋁水溶液。然后在250cm3的硝酸鋁水溶液中加入27.32克的晶種結(jié)晶泥漿，其是在上述實例1的[α-礬土微粒的制備]中所制得，之后，將40克25％氨水(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，保證試劑)利用微旋轉(zhuǎn)幫浦以2克/分鐘的速率喂入，并且在攝氏25度持續(xù)攪拌，以取得pH 4.1且含有硝酸鋁的水解產(chǎn)物的泥漿。此泥漿被維持在攝氏25度長達24小時，之后利用減壓干燥器在攝氏20度進行干燥，以取得一干燥粉末，此粉末含有水解產(chǎn)物以及30％重量百分比的Al2O3晶種結(jié)晶(α-礬土)。之后，利用研缽研磨此粉末，之后將其置入一礬土熔化爐中，并且將此礬土熔化爐是放置在一箱型電子爐中。之后，在空氣中將此粉末以攝氏300度/小時的加熱速率加熱至攝氏940度，并且在攝氏940度鍛燒3小時，以制得α-礬土微粒。而此α-礬土微粒的性質(zhì)是列示于表1。而此α-礬土微粒的圖片是如圖3所示。
表1

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其包括以下步驟(Ia)以及(Ib)，或步驟(II)(Ia)、在攝氏60度或更低的溫度以及pH 5或更低的條件下水解一鋁化合物以制得一水解產(chǎn)物，之后將該水解產(chǎn)物與一晶種結(jié)晶混合以得到一混合物，然后移除該混合物中的水；(Ib)、鍛燒上述所得的粉末；(II)、鍛燒一混合粉末，其是含有75％～1％重量百分比的一α-礬土前驅(qū)物(就Al2O3而言)以及25％～99％重量百分比的一晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)中的該鋁化合物是為一鋁鹽或是一氧烷基鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的鋁鹽至少選自無機鋁鹽以及有機鋁鹽所族成的族群其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的無機鋁鹽至少選自硝酸鋁、硫酸鋁、硫酸鋁銨、碳酸鋁銨氫氧化物所族成的族群其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的有機鋁鹽至少選自草酸鋁、醋酸鋁、硬脂酸鋁、乳酸鋁以及月桂酸鋁所族成的族群其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)中，在進行水解之前，更包括添加一堿性物質(zhì)于該鋁化合物中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)中，該水解產(chǎn)物以及該晶種結(jié)晶是分散在水中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)中，該水解產(chǎn)物(Al2O3)/該晶種結(jié)晶(金屬成分的氧化物)的重量比例是99％～1％重量百分比/1％～99％重量百分比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)中，水的含量是150～1000份重量，其是以100份重量的該水解產(chǎn)物以及該晶種結(jié)晶的總量而言。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(II)中，該α-礬土前驅(qū)物至少選自鋁鹽、烷氧基鋁、過渡礬土、氫氧化鋁、鋁化合物的水解產(chǎn)物所族成的族群其中之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(II)中，該α-礬土前驅(qū)物(就Al2O3而言)的含量是75％～50％重量百分比，該晶種結(jié)晶(就金屬成分的氧化物而言)的含量是25％～50％重量百分比。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ia)或(II)中，該晶種結(jié)晶是為一金屬氧化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的金屬氧化物至少選自礬土、氧化鐵以及氧化鉻所族成的族群其中之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)α-礬土微粒的方法，其特征在于其中所述的步驟(Ib)或(II)中，該鍛燒步驟是在攝氏600度至1000度進行。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種生產(chǎn)α－礬土微粒的方法。該生產(chǎn)α－礬土微粒的方法包括步驟(Ia)以及(Ib)，或步驟(II)；(Ia)在攝氏60度或更低的溫度以及pH5或更低的條件下水解一鋁化合物以制得一水解產(chǎn)物，之后將水解產(chǎn)物與一晶種結(jié)晶混合以得到一混合物，然后移除混合物中的水；(Ib)煅燒上述所得的粉末；(II)煅燒一混合粉末，其是含有75％～1％重量百分比的一α－礬土前驅(qū)物(就Al
文檔編號C01F7/02GK1526641SQ20041000693
公開日2004年9月8日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者真木一, 明, 竹內(nèi)美明 申請人:住友化學(xué)工業(yè)株式會社