酸化スカンジウムSc2O3粉末の応用

酸化スカンジウムの応用

の化学式酸化スカンジウムSc₂O₃です。性質：白色固体。希土類三二酸化物の立方晶構造を有します。密度は3.864。融点は240℃（20℃）。水には不溶ですが、熱酸には溶けます。スカンジウム塩の熱分解によって生成されます。半導体コーティングの蒸着材料として使用できます。波長可変固体レーザー、ハイビジョンテレビ用電子銃、メタルハライドランプなどの製造に用いられます。

酸化スカンジウム（Sc₂O₃）は、最も重要なスカンジウム製品の一つです。その物理的・化学的性質は希土類酸化物（La₂O₃、Y₂O₃、Lu₂O₃など）と類似しており、製造方法も非常に類似しています。Sc₂O₃は、金属スカンジウム（sc）、様々な塩（ScCl₃、ScF₃、ScI₃、Sc₂(C₂O₃)₃など）、そして様々なスカンジウム合金（Al-Sc、Al-Zr-Sc系）を生産することができます。これらのスカンジウム製品は、実用的な技術的価値と優れた経済効果を有しています。Sc₂O₃は、様々な分野で広く利用されています。アルミニウム合金その特性から、Sc2O3は合金、光源、レーザー、触媒、活性剤、セラミックス、航空宇宙など、様々な分野で広く利用されています。現在、中国および世界におけるSc2O3の合金、光源、触媒、活性剤、セラミックス分野への応用状況については後述します。

（１）合金の応用

現在、ScとAlから作られたAl-Sc合金は、低密度（SC = 3.0g/cm3、Al = 2.7g/cm3）、高強度、高硬度、良好な可塑性、強力な耐腐食性、熱安定性などの利点があり、ミサイル、航空宇宙、航空、自動車、船舶の構造部品によく応用されており、徐々にスポーツ器具（ホッケー、野球）のハンドルなどの民生用にも転用されています。高強度、高剛性、軽量という特徴があり、実用価値が非常に高いです。

スカンジウムは主に合金の改質と結晶粒微細化の役割を果たしており、優れた特性を持つ新しい相Al3Sc型の形成につながります。Al-Sc合金は一連の合金シリーズを形成しており、例えばロシアは17種類のAl-Scシリーズに達しており、中国にもいくつかの合金（Al-Mg-Sc-Zr合金やAl-Zn-Mg-Sc合金など）があります。この種の合金の特性は他の材料では代替できないため、開発の観点から、その用途開発と潜在力は大きく、将来的には大きな用途になると期待されています。例えば、ロシアは軽量構造部品の生産を工業化し、急速に発展しており、中国は特に航空宇宙分野でその研究と応用を加速しています。

（２）新しい電気光源材料の応用

純粋なSc2O3ScI3に変換され、その後NaIとともに新しい第三世代電気光源材料にされ、照明用のスカンジウム-ナトリウムハロゲンランプに加工されました（ランプ1つにつき約0.1mg〜10mgのSc2O3≥99％材料を使用）。高電圧の作用下で、スカンジウムのスペクトル線は青く、ナトリウムのスペクトル線は黄色であり、2つの色が協力して太陽光に近い光を生成します。その光は、高輝度、良好な光色、省エネ、長寿命、強力な霧破力などの利点があります。

（３）レーザー材料の応用

ガドリニウムガリウムスカンジウムガーネット（GGSG）は、GGGに純粋なSc2O3≥99.9％を加えることで製造でき、その組成はGd3Sc2Ga3O12型です。これで作られた第三世代レーザーの放射パワーは、同じ体積のレーザーの3.0倍高く、高出力で小型化されたレーザー装置を実現し、レーザー発振の出力を高め、レーザーの性能を向上させました。単結晶を製造する際、1回の充填量は3kg～5kgで、Sc2O3≥99.9％の原料を約1.0kg添加します。現在、この種のレーザーは軍事技術で広く利用されており、徐々に民生産業にも進出しています。開発の観点から見ると、将来的には軍事・民生両面で大きな可能性を秘めています。

（4）電子材料の応用

純粋なSc2O3は、カラーテレビの陰極電子銃の酸化陰極活性剤として優れた効果を発揮します。カラーテレビの陰極に、厚さ1mmのBa、Sr、Caの酸化物層をスプレーし、さらにSc2O3その上に0.1ミリメートルの厚さで、酸化物層の陰極で、MgとSrがBaと反応してBaの還元を促進し、放出された電子がより活性になり、大電流電子を放出して蛍光体を発光させます。Sc2O3コーティングのない陰極と比較して、電流密度が4倍増加し、テレビの画像がより鮮明になり、陰極の寿命が3倍長くなります。21インチの開発用陰極1枚に使用されるSc2O3の量は0.1mgです。現在、この陰極は日本など世界の一部の国で採用されており、市場競争力を高め、テレビの販売を促進することができます。