JPH0117202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、〓焼したアルミナの形の非可塑性成
分40〜65重量％、カオリナイト−モンモリロナイ
トから成る可塑性成分15〜40重量％、並びにアル
カリ金属アルミニウムケイ酸塩及びバリウム化合
物の形の酸化バリウムを含有するフラツクス組合
せから成る。1250〜1400℃の焼成温度のために適
当である、微粉砕成分から成る電気絶縁体用のア
ルミナ磁器材料に関する。この種の材料は特に大
きなかつ複雑な絶縁体を製造するために使用され
る。 アルミナ磁器は、最近石英磁器に比較して著し
く良好な強度を有していることから、特に高電圧
絶縁の分野で重要となつて来た。それにもかかわ
らず、この素地の相構造並びに種々の成分の形成
処理及び溶解処理に関しては石英磁器に比較し
て、殆んど知られていない。このことはスタベノ
ウ（R.Stabenow）及びヘンニツケ（H.W.
Hennicke）著“アルミナ磁器の相構造、組織及
び機械的特性に関する研究
（Untersuchungenzum Phasenaufbau、Gefu¨ge
und mechanischen Eigenschaften von
Tonerdeporzellan）”、ケラミツシエ・ツアイト
シユリフト（Keramische Zeitschrift）（1976
年）、第227〜229頁から明らかである。この文献
には、ガラス成分は強度に対して殆んど影響を与
えないが、それに対してコランダム成分が増加す
ると強度は著しく高められると記載されている。
また、アルミナ磁器の強度に関しては孔組織が重
要であることが記載されている。研究された材料
は、〓焼したアルミナの形のコランダム23重量％
を含有しておりかつ約８重量％は粘土成分から並
びに20重量％は長石及びあられ石閃長岩の形のフ
ラツクス成分から成つており、従つて素地内の全
Al₂O₃含有率は44重量％である。更に、“セラミ
ツク・ブレチン（Ceramic Bulletin）”第40巻
（1961年）、第44〜77頁から、長正石又は曹長石か
らアルミナ素地に導入される長石を全部又は一部
分アルカリ金属含有フラツクス、例えばあられ石
閃長岩と交換しかつ二酸化マンガン及びケイ灰石
の添加物を使用することが公知である。 あられ石閃長岩は、Na₂O含有率が高いことに
基づいて侵蝕的フラツクス作用をもたらしかつ焼
結間隔を短かくする。それに伴つて、焼成中の安
定度及び破壊強度が低下する。このように組成さ
れ、焼成され素地では、ガラス相の割合及び孔が
大きくなり、このことは悪い機械的及び電気的強
度と結び付いている。 電気的絶縁体を製造するために長石、粘土及び
〓焼アルミナを使用することは、ドイツ連邦共和
国特許第1571372号明細書から公知であり、該明
細書には、〓焼アルミナ15〜45重量％、粘土及び
カオリン30〜60重量％及びフラツクス成分＜20重
量％の組成を有するアルミナ磁器が記載されてい
る。フラツクス成分は、長石及びあられ石閃長岩
と、TiO₂−MnO₂0.5〜４重量％とから成る。こ
のようなフラツクス、例えば二酸化マンガン及び
特に二酸化チタンは、アルミニウム含有素地にお
いては、使用不可能な粘度及びカオリン内に不純
物としても存在するような、既に＞0.2重量％の
僅かな添加量で前記結果を伴う焼結間隔の極端な
短縮を惹起する。更に、両酸化物はセラミツク焼
成において通例であるような還元性炉雰囲気で敏
感に反応する。この際に、酸素量の少ない、半導
体の酸化物Ti₂O₃及びTiOが形成され、これらは
フラツクス作用を更に制御不可能なまでに増大さ
せかつ電気絶縁能力を低下させる。 〓焼アルミナ40重量％以上の含有率を有する特
殊な磁器材料は、あらゆる技術学的かつ電気化学
的要求を実際に満足しない。〓焼アルミナは１種
の非可塑性成分であるので、特に大型のかつ複雑
な絶縁体においては材料の加工性に難点がある。
他面、フラツクス配分が高ければ狭い焼結範囲を
もたらす。従つて、製品を焼結する際に材料が軟
かくなりすぎかつその自重に基づいて変形する危
険が生じる。他面、フラツクス配分が少なすぎれ
ば、焼結プロセスが不十分に進行する。従つて所
望の組織を有する製品を得ることができない。極
端な場合には、部分的に多孔性の成形体が得ら
れ、所望される電気的かつ機械的特性に相応しな
い。従来、公知技術水準から明らかなとおり、前
記問題を解決するために多種多様な提案がなされ
たが、フラツクス成分の、その完全な作用効果に
おける特性の重要性は認識されていなかつた。 従つて、本発明の課題は、工業的に製作しやす
くかつ焼成後に高い機械的強度を有する、特に大
型の絶縁体用のアルミナ磁器材料を、特定のフラ
ツクス組成を選択することによつて提供すること
であつた。 この課題は、本発明により冒頭に述べたアルミ
ナ磁器材料において、上記フラツクス組合せが、
全材料に対して20〜26重量％であり、この場合使
用したアルカリ金属アルミニウムケイ酸塩がケイ
酸アルミニウムカリウムであり、酸化バリウムが
0.1〜５重量％及びNa₂Oが最高0.4重量％である
ことを特徴とすることにより解決されることが判
明した。 本発明の特に有利な１実施態様では、フラツク
ス組合せが、ケイ酸アルミニウムカリウム22〜24
重量％及び酸化バリウム0.3〜2.5重量％から成
る。 また、酸化バリウム成分をその半分までMgO
及び／又はSrOと交換するのが有利である。これ
らの２価のアルカリ土類金属イオンの特性の相異
によつて、その都度の焼成条件に対するフラツク
ス組合わせの良好な適合が可能である。また、本
発明思想にとつては、上記酸化物を含有する（例
えば長石）か又はこれらの酸化物を焼成中に焼成
する（例えば炭酸塩及び水和物）化合物の形の酸
化物を使用するのが有利である。 同様に、全量の65〜90重量％、有利には85重量
％が粒度＜20μｍを有するように出発物質を粉砕
するのが有利である。 次に、本発明による組成物の利点を実施例で詳
細に説明する。 BaOと、10〜50倍のケイ酸アルミニウムカリ
ウムとの組合せは、アルミナ磁器材料において驚
異的な良好な焼結特性をもたらす。それによつ
て、このような材料は高い〓焼アルミナ配分にも
かかわらずかつ充填材料の特別の粉砕を行なわな
くとも通常の焼成温度で緊密に焼結することが可
能である。 更に、このように改善されたフラツクス組合せ
によつて、比較的高価なアルミナ成分を強度担体
として最大に利用することが可能である。 また、BaO自体は還元炉雰囲気内で安定であ
ることが立証されかつAl₂O₃及びSiO₂と一連の安
定な化合物を形成する。このBaOのAl₂O₃及び
SiO₂に対する親和性及びBa⁺⁺−イオンの高い原
子価が、共晶相の冷却の際に微結晶の強度の析出
を惹起し、該微結晶が特にアルミナ磁器の強度及
び密度に付加的に有利に作用する。更に、ここで
適用可能な出発材料の普通〜粗粒粉砕によつて集
合組成の少ない成形が可能となりかつ特に大型の
かつ複雑な成形体の、乾燥及び焼成の際の亀裂形
成を減少させる。更に、フラツクス組合せの割合
が比較的低いことに基づいて可塑性原料成分を十
分量で導入し、ひいてはまたは素地の流動特性を
有利に調整することができる。 次に、本発明を実施例で詳細に説明するが、該
実施例は本発明の材料組成を限定するものではな
い。これらの実施例で利用した出発物質の化学的
組成は、第１表から明らかである。なお表中
“Sp”は、痕跡を表わす。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 〓焼したアルミナの形の非可塑性成分40〜65
   重量％、カオリナイト−モンモリロナイトから成
   る可塑性成分15〜40重量％、並びにアルカリ金属
   アルミニウムケイ酸塩及びバリウム化合物の形の
   酸化バリウムを含有するフラツクス組合せから成
   る、1250〜1400℃の焼成温度のために適当であ
   る、微粉砕成分から成る電気絶縁体用のアルミナ
   磁器材料において、上記フラツクス組合せが、全
   材料に対して20〜26重量％であり、この場合使用
   したアルカリ金属アルミニウムケイ酸塩がケイ酸
   アルミニウムカリウムであり、酸化バリウムが
   0.1〜５重量％及びNa₂Oが0.40重量％以下であ
   り、かつK₂O／Na₂O重量比が５以上であること
   を特徴とする、電気絶縁体用のアルミナ磁器材
   料。 ２ フラツクス成分が、ケイ酸化アルミニウムカ
   リウム22〜24重量％及び酸化バリウム0.3〜2.5重
   量％から成る特許請求の範囲第１項記載のアルミ
   ナ磁器材料。 ３ BaOがその配分の半分までMgO及び／又は
   SrOと換えられている特許請求の範囲第２項記載
   のアルミナ磁器材料。 ４ BaO、MgO及び／又はSrOを含有するか又
   はこれらの酸化物を焼成中に形成する化合物を使
   用する特許請求の範囲第１項から第３項までのい
   ずれか１項に記載のアルミナ磁器材料。 ５ 全材料の65〜95重量％が粒度＜20μｍを有す
   る特許請求の範囲第１項記載のアルミナ磁器材
   料。