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12CaO.7Al2O3 COMPOUND INCLUDING HYDROXY GROUP ION achieved

Patent code P03P000842
File No. E060P12
Posted date Jul 10, 2003
Application number P2001-117546
Publication number P2002-316867A
Patent number P3560560
Date of filing Apr 16, 2001
Date of publication of application Oct 31, 2002
Date of registration Jun 4, 2004
Inventor
  • (In Japanese)細野 秀雄
  • (In Japanese)平野 正浩
  • (In Japanese)林 克郎
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title 12CaO.7Al2O3 COMPOUND INCLUDING HYDROXY GROUP ION achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a 12CaO.7Al2O3 compound which can retain OH- ions at a high concentration even at high temperatures of ≥1,300°C, to provide a production method therefor, a 12CaO.7Al2O3 sintered compact highly densified so as to be provided with translucency, and to provide a method for quantitatively determining the OH- ions of the compound.
SOLUTION: A 12CaO.7Al2O3 compound powder subjected to hydration reaction in water, or in a solvent containing moisture, or in a gas containing water vapor is converted into a compact. The compact is sintered in the temperature range of 1,200 to 1,450°C in an atmosphere under the oxygen partial pressure of ≥103 Pa to produce the 12CaO.7Al2O3 compound. In addition, 12CaO.7Al2O3 compound powder subjected to hydration reaction in water, or in a solvent containing moisture, or in a gas containing water vapor is converted into a compact. The compact is sintered in the temperature range of 1,200 to 1,450°C in a dry oxidizing atmosphere under the oxygen partial pressure of ≥104 Pa, and under the water vapor partial pressure of ≤102 Pa to produce the translucent sintered compact.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


カルシウム・アルミニウム酸化物は、単結晶体では、遠赤外から紫外までの幅広い波長領域で光を透過する。このため、透光性を有する12CaO・7Al2O3焼結体を得ることができれば、光源や光センサーの窓材などとしての用途が期待できる。また、ガリウムナイトライド系、酸化亜鉛系などの半導体発受光素子の基板として用いれば、発光を基板側から取り出したり、検出すべき光を基板側から入射することができる。さらに、12CaO・7Al2O3は良好な酸素イオン導電性を示すと報告されているが(M. Lacerda, J. T. S. Irvine, F. P. Glasser, and A. R. West, Nature, 332, 525, 1988)、これを燃料電池用の固体電解質として応用するためには、ガスを透過しない緻密な焼結体を得ることが重要である。



しかし、12CaO・7Al2O3は難焼結性であるとされており、1364℃で16時間の焼結を行っても、理論密度の約90%の焼結密度しか得られないことが報告されている。(M. Lacerda, J. T. S. Irvine, E. e. Lachowski, F. P.Glasser and A. R. West, Br. Ceram. Trans. J. 87, 191, 1988)。



また、OHイオンを含む化合物は数多く知られているが、これらの化合物を1300℃以上の高温に曝すとOHイオンが拡散し、お互いに反応して、H2Oとなり、化合物中から蒸発してしまう。このため、1300℃以上の高温で、OHイオンを保持できる化合物はこれまでに報告されていない。



12CaO・7Al2O3中には、陰イオンを包接することが出来るケージが存在しており、各種酸素ラジカルイオン、OHイオン、ハロゲンイオンなどが、そのケージに包接されることが知られている。例えば、通常の湿度の雰囲気で焼結した12CaO・7Al2O3は、微量のOHイオンを含むとされている。(R.W. Nurse, J. H. Welch and A. J. Majumdar, Trans. Br. Ceram. Soc., 64, 409, 1965) また、乾燥気流中、1150℃以上の焼結により、OHイオンを含まない12CaO・7Al2O3が生成されると報告されている。(三五弘之・宮川継男・安江任・荒井康夫, J. Ceram. Soc. Jpn., 102, 772, 1994.)



しかし、12CaO・7Al2O3化合物中のOHイオンの包接量を定量的に測定する方法は、確立されていなかったし、12CaO・7Al2O3中に、高濃度のOHイオンを包接させる方法はこれまで報告されていない。さらに、12CaO・7Al2O3に包接されるイオンの種類および含有量と焼結体の緻密さの関係は明らかにされていなかった。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、透光性を示す程度にまでに高緻密化された12CaO・7Al2O3焼結体に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
理論密度に対する相対焼結密度が98%以上で、かつ、波長範囲400~800nmで、厚み1.5mmの焼結体に対して、透過率50%以上の透光性を有することを特徴とする12CaO・7Al2O3化合物焼結体。

【請求項2】
 
水中、または水分を含む溶媒中、もしくは水蒸気を含む気体中で水和反応させた12CaO・7Al2O3化合物粉体を、成形体化し、酸素分圧104Pa以上、水蒸気分圧102 Pa以下の乾燥酸化雰囲気中で、1200℃から1450℃の温度範囲で焼結することを特徴とする請求項1記載の12CaO・7Al2O3化合物焼結体の作成方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001117546thum.jpg
State of application right Registered
License status (In Japanese)通常実施権[S03-01]
Reference ( R and D project ) ERATO HOSONO Transparent ElectroActive Materials AREA
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