JPH01183459A - 低熱膨張性材料の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温構造部材用として好適な緻密で耐熱性及
び耐熱衝撃性に優れた低熱膨張材料の製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

低熱膨張性を示す材料として、例えば特開昭５５−１５
４３７５号公報、特開昭６０−２５３８６号公報に記載
されているように、β−スポジュメン、ニークリプトタ
イト、コーディエライト等の結晶からなる多結晶体がよ
く知られており、リチウムアルミノ珪酸塩鉱物としてβ
−スポジコメン又はニークリプトタイトからなるもの、
あるいはそれらの組成でガラス質からなるものが広（実
用化されている。

すなわち、葉長石、リチア輝石、炭酸リチウム等、ある
いは人工的に合成されたスポジニメン又はニークリプト
タイト等と粘土、珪石等とのりチア−アルミナ−シリカ
系原料及びそれらに結晶核形成材を添加することにより
製造され、それらの低熱膨張特性を生かしたセラミック
材料としての利用が図られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、リチウムアルミノ珪酸塩鉱物からなる低熱膨
張性材料は、焼結過程で生じるシリカ成分が非晶質とし
て焼成体中に残存し、これが耐熱性の劣化と、加熱冷却
の繰り返しによる収縮と、組織劣化をもたらすという問
題があり、これらの問題がリチウムアルミノ珪酸塩系セ
ラミックスの実用化を阻む原因となっている。

本発明の目的は、材料本来の低熱膨張特性を維持するき
同時に、緻密で耐熱性及び耐熱衝撃性に優れたりチウム
アルミノ珪酸塩鉱物からなる低熱膨張材料の製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、天然原料である葉長石とスピネル
とを出発原料とし、且つ葉長石の加熱分解過程で生じて
くるシリカからコーディエライトが生成する時の化学量
論に相当するスピネル量を配合したものを焼成するもの
で、結晶相がβ−スポジ二メンとコーディエライトとか
らなる多結晶複合組織を有し、且つ遊離シリカを含有し
ない低熱膨張性材料を得るものである。

具体的には、葉長石７０〜８５重量％とスピネル３０〜
１５重量％とからなる出発原料粉末よりなる成形体を大
気中で１２５０〜１３００℃で焼成する。

葉長石とスピネルとの配合比において、スピネルの量が
１５重量％よりも少ない場合には、葉長石の分解で生成
するシリカが完全にコーディエライトに変化せず、遊離
のシリカが焼成体中に残存することになり、従来のりチ
ウムアルミノ珪酸塩系低熱膨張性材料における問題点が
残ったままとなる。また、スピネルの量が３０重量％を
超えて多くなると、焼成体中にシリカと未反応の遊離ス
ピネルが残存することにより、低熱膨張性あるいは耐熱
衝撃特性等が改善されな（なる。

上記配合比率を有する出発原料粉末の成形は従来の一軸
加圧成形法、冷間静水圧成形法、押出成形法、鋳込成形
法あるいは射出成形法等を採用することができ、成形方
法に応じて適性な成形助剤を出発原料粉末に添加するこ
とにより希望する形状寸法の成形体を得る。

成形体の焼成条件としては、葉長石とスピネルの配合比
率あるいは原料粒度によって選択する必要があり、１２
５０〜１３１１０℃の温度域が適当である。

焼成温度がこの範囲よりも低温になると、成形体の緻密
化が不完全のまま終わり、多孔質で吸水率の高い組織と
なるのみならず、焼成体中には未反応のシリカ及びスピ
ネルが遊離した状態で存在することになる。一方、焼成
温度がこの範囲よりも高温となると焼成体の軟化現象が
生じ、目的とする形状寸法の焼成体を得ることができな
くなる。

焼成雰囲気は通常大気中で充分であり、雰囲気ガ子種類
あるいはそれらの圧力等は特定する必要はない。ただし
、減圧雰囲気にすると、Ｌ１２０成分の分解蒸発が生じ
得るので、焼結体の結晶相が目的とするものにならず好
ましくない。

〔実施例〕

７５ｕＩｎ以下の粒径のものが９８％以上の粒度分布を
有する天然原料の葉長石と、平均粒径が０．５ｐである
人工原料のスピネルとの種々の配合組成のものをボール
ミルを使用して湿式混合を行い、鋳込成形法により成形
体を作製した。

次にこれらの成形体を雰囲気が常圧空気である電気炉に
入れ、所定の温度に１時間保持して焼結体を作製した。

得られた焼結体の特性を測定した結果を第１表に示す。

表中、○印を付したものは本発明の範囲内のものである
。

第１表において、本発明による焼結体は１２７０〜１２
８０℃焼成により緻密なものになっている。これら各焼
結体の特性を第２表に示す。本発明により焼結体は結晶
相がβ−スポジュメンとコーディエライトとからなって
おり、遊離シリカあるいはスピネルは含有されていない
。本発明により製造した焼結体は、低熱膨張特性であり
充分な曲げ強さと耐熱衝撃特性を有していることがわか
る。

これに対して比較例である試料Ｎｏ、　１においては遊
離シリカが存在し、試料Ｎα５，６においてはスピネル
が残存している。

東１表 第２表 〔発明の効果〕 本発明による方法によって以下の効果を奏することがで
きる。

■　焼結体を構成する結晶相が低熱膨張性であるβ−ス
ポジュメンとコーディエライトとからなっているために
、熱膨張率が非常に小さい緻密な焼結体を得ることがで
きる。

■　焼結体中に結晶質又は非晶質の遊離シリカが含まれ
ていないために、加熱冷却の繰り返しによる収縮組織劣
化等の問題が解消される。

■　焼結体中にスピネルが含まれていないために焼結体
の熱膨張率は小さい。

■　２つの結晶相からなる縮合組織を有しているために
、機械的特性が良好であり、低熱膨張性と相俟って熱衝
撃抵抗性に優れている。

特許出願人　　　　黒　崎　窯　業　株式会社（ほか１
名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．結晶相がβ−スポジュメンとコーディエライトとか
   らなる多結晶複合組織を有し、且つ遊離シリカを含有し
   ない低熱膨張性材料の製法において、葉長石７０〜８５
   重量％とスピネル３０〜１５重量％とからなる出発原料
   粉末よりなる成形体を大気中で１２５０〜１３００℃で
   焼成することを特徴とする低熱膨張性材料の製法。