JPH02199076A - セラミックス多孔体の製造方法 - Google Patents
セラミックス多孔体の製造方法Info
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- JPH02199076A JPH02199076A JP1834689A JP1834689A JPH02199076A JP H02199076 A JPH02199076 A JP H02199076A JP 1834689 A JP1834689 A JP 1834689A JP 1834689 A JP1834689 A JP 1834689A JP H02199076 A JPH02199076 A JP H02199076A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/0675—Vegetable refuse; Cellulosic materials, e.g. wood chips, cork, peat, paper
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ウィスカーで強化した酸化物系セラミックス
多孔体の製造方法に関する。
多孔体の製造方法に関する。
（従来の技術）
アルミナ、ジルコニア、シリカ等の焼結体は、高強度か
つ高硬度であり、更に寸法安定性が良好で、耐熱性、耐
薬品性に優れた素材として汎用されている。また、これ
らの素材を用いた多孔体は、その優れた特性より濾過材
、触媒担体、センサー等にその利用が試みられつつある
。しかしながら、アルミナ、ジルコニア等の酸化物系焼
結体は、耐衝撃性や靭性が悪いという欠点があり、割れ
たり欠けたりし易すく、その用途は限られたものであっ
た。
つ高硬度であり、更に寸法安定性が良好で、耐熱性、耐
薬品性に優れた素材として汎用されている。また、これ
らの素材を用いた多孔体は、その優れた特性より濾過材
、触媒担体、センサー等にその利用が試みられつつある
。しかしながら、アルミナ、ジルコニア等の酸化物系焼
結体は、耐衝撃性や靭性が悪いという欠点があり、割れ
たり欠けたりし易すく、その用途は限られたものであっ
た。
従来、酸化物系焼結体に靭性を賦与する方法として、非
酸化物ウィスカーによる強化が試みられているが、焼成
は窒素中、アルゴン中あるいは真空中等の非酸化性雰囲
気で行われており、ウィスカーが酸化物に変化し補強効
果が発現しにくい酸化性雰囲気では行われていなかった
。また、その焼結法として母相マトリックスとウィスカ
ーとの密着性を確保するため、一般にはホットプレス法
あるいはＨＩＰ（熱間等方加圧）法が採用されており、
これらの方法は、マトリックスを高密度化させるもので
あって、多孔体の製造には適しておらず、耐衝撃性や靭
性に優れたセラミックス多孔体は、今だ満足すべきもの
が得られていないのが現状である。
酸化物ウィスカーによる強化が試みられているが、焼成
は窒素中、アルゴン中あるいは真空中等の非酸化性雰囲
気で行われており、ウィスカーが酸化物に変化し補強効
果が発現しにくい酸化性雰囲気では行われていなかった
。また、その焼結法として母相マトリックスとウィスカ
ーとの密着性を確保するため、一般にはホットプレス法
あるいはＨＩＰ（熱間等方加圧）法が採用されており、
これらの方法は、マトリックスを高密度化させるもので
あって、多孔体の製造には適しておらず、耐衝撃性や靭
性に優れたセラミックス多孔体は、今だ満足すべきもの
が得られていないのが現状である。
（発明が解決しようとする課題）
本発明者らは鋭意研究した結果、酸化物系セラ撃性に優
れたセラミックス多孔体を製造できることを見出し本発
明を完成したものであり、本発明の目的は、高強度且つ
耐衝撃性、靭性に優れたセラミックス多孔体の製造方法
を提供するにある。
れたセラミックス多孔体を製造できることを見出し本発
明を完成したものであり、本発明の目的は、高強度且つ
耐衝撃性、靭性に優れたセラミックス多孔体の製造方法
を提供するにある。
（課題を解決するための手段）
上述の目的は、アルミナ、ジルコニア；シリカ。
ムライト、およびコーディエライトよりなる群から選ば
れた少なくとも１［１からなるセラミックス原料と、該
セラミックス材料に対して１〜１０重量％の非酸化物ウ
ィスカーと、有機質バインダー及び気孔形成材とからな
る混合物を、酸化性雰囲気で焼成することを特徴とする
セラミックス多孔体の製造方法忙よって達成される。
れた少なくとも１［１からなるセラミックス原料と、該
セラミックス材料に対して１〜１０重量％の非酸化物ウ
ィスカーと、有機質バインダー及び気孔形成材とからな
る混合物を、酸化性雰囲気で焼成することを特徴とする
セラミックス多孔体の製造方法忙よって達成される。
本発明に用いるセラミックス通、料は酸化物系のもので
あり、具体的にはアルミナ、ジルコニア。
あり、具体的にはアルミナ、ジルコニア。
シリカ、ムライト、およびコーディエライトで、これら
を単独で用いても２種以上を併用してもよく、好ましく
はアルミナおよびジルコニアで、より好ましくはアルミ
ナとジルコニアとの混合物である。
を単独で用いても２種以上を併用してもよく、好ましく
はアルミナおよびジルコニアで、より好ましくはアルミ
ナとジルコニアとの混合物である。
を併用してもよく、好ましくは８ｉ０ウイスカーが用い
られる。また、その形状は特に限定されるものではなく
、例えば平均直径０．３〜３μｍ 、平均長さ６〜６０
μｍのものが用いられる。
られる。また、その形状は特に限定されるものではなく
、例えば平均直径０．３〜３μｍ 、平均長さ６〜６０
μｍのものが用いられる。
本発明に用いる有機質バインダーとしては、通常使用さ
れているものから適宜選定して使用すればよく、特に限
定されるものではないが、例えば澱粉、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、メチルヒドロキシエ
チルセルロースおよびアクリル樹脂等が挙げられ、好ま
しくは澱粉が用い−られる。
れているものから適宜選定して使用すればよく、特に限
定されるものではないが、例えば澱粉、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、メチルヒドロキシエ
チルセルロースおよびアクリル樹脂等が挙げられ、好ま
しくは澱粉が用い−られる。
本発明において気孔形成材としては、例えば籾殻の粉砕
品、木粉、澱粉および樹脂の微粉末等の有機質微粉末が
用いられるが、好ましくは平均粒径１０００μｍ以下に
粉砕された籾殻の微粉末が用いられる。
品、木粉、澱粉および樹脂の微粉末等の有機質微粉末が
用いられるが、好ましくは平均粒径１０００μｍ以下に
粉砕された籾殻の微粉末が用いられる。
上記のセラミックス材料の微粉末、非酸化物ウィスカー
、有機質バインダー及び気孔形成材を用いて、セラミッ
クス多孔体を製造するＫは、まず特定組成のセラミック
ス材料に１該セラミツクス材料に対し１〜１０重量−の
非酸化物ウィスカーを上記有機質バインダー及び気孔形
成材とともに混合し、充分撹拌したのち水を加え、更に
混線しスラリーとする。これを所望の型枠に注型し、乾
燥してグリーン体とする。
、有機質バインダー及び気孔形成材を用いて、セラミッ
クス多孔体を製造するＫは、まず特定組成のセラミック
ス材料に１該セラミツクス材料に対し１〜１０重量−の
非酸化物ウィスカーを上記有機質バインダー及び気孔形
成材とともに混合し、充分撹拌したのち水を加え、更に
混線しスラリーとする。これを所望の型枠に注型し、乾
燥してグリーン体とする。
上記の方法において非酸化物ウィスカーの量がセラミッ
クス材料に対し１重量％より少ない場合は、ウィスカー
による補強材としての効果が発現せず、１０重量−より
多い場合には高強度のセラミックス多孔体を得るのが困
難となり、いずれも好ましくない。また、非酸化物ウィ
スカーの量が増える程、後述の焼成工程での収縮率が小
さくなる傾向にある。
クス材料に対し１重量％より少ない場合は、ウィスカー
による補強材としての効果が発現せず、１０重量−より
多い場合には高強度のセラミックス多孔体を得るのが困
難となり、いずれも好ましくない。また、非酸化物ウィ
スカーの量が増える程、後述の焼成工程での収縮率が小
さくなる傾向にある。
次に得られたグリーン体を、好ましくは２５０〜５００
℃、より好ましくはｓｏｏ〜４００℃で脱脂し、有機質
バインダー及び気孔形成材を焼尽除去する。脱脂工程は
ゆるやかな昇温によって行なうのが好ましく、急激な昇
温を行なうとウィスカーの形態が失なわれる傾向にあり
、補強材としての効果が発現くにくいものとなる。引き
続き、酸化性雰囲気下で、例えば１４００〜１７００°
Ｃに加熱し焼成する。焼成温度及び時間はセラミックス
材料の組成に応じて焼結を行なうのに最適になるよう適
宜選定する。
℃、より好ましくはｓｏｏ〜４００℃で脱脂し、有機質
バインダー及び気孔形成材を焼尽除去する。脱脂工程は
ゆるやかな昇温によって行なうのが好ましく、急激な昇
温を行なうとウィスカーの形態が失なわれる傾向にあり
、補強材としての効果が発現くにくいものとなる。引き
続き、酸化性雰囲気下で、例えば１４００〜１７００°
Ｃに加熱し焼成する。焼成温度及び時間はセラミックス
材料の組成に応じて焼結を行なうのに最適になるよう適
宜選定する。
以上の方法に従って製造されたセラミックス多孔体は、
通常平均気孔径５〜１００μｍ、気孔率５０〜７５％の
連通気孔を有する構造物であり、高強度且つ靭性、耐衝
撃性に優れたものである。
通常平均気孔径５〜１００μｍ、気孔率５０〜７５％の
連通気孔を有する構造物であり、高強度且つ靭性、耐衝
撃性に優れたものである。
（効果）
本発明の方法によれば、セラミックス多孔体の非酸化物
ウィスカーによる強化が酸化性雰囲気での焼成によって
行うことができ、混入したウィスカーにより焼成収縮率
が小さくなるため、気孔率の高い多孔体および大型の多
孔体を製造することができる。
ウィスカーによる強化が酸化性雰囲気での焼成によって
行うことができ、混入したウィスカーにより焼成収縮率
が小さくなるため、気孔率の高い多孔体および大型の多
孔体を製造することができる。
本発明の方法によって得られたセラミックス多孔体は、
連通気、孔を有するものであり、高強度且つ耐衝撃性、
靭性に優れたものであり、濾過材。
連通気、孔を有するものであり、高強度且つ耐衝撃性、
靭性に優れたものであり、濾過材。
触媒担体等に好適に用いられる。
（実施例）
セラミックス材料として平均粒径０．６μｍのアルミナ
微粉末と平均粒径１０μｍのジルコニア微粉末を用意し
、これにＳｉＣウィスカーおよび籾殻と馬鈴薯澱粉を第
１表に示す如き配合量で混合し、充分に撹拌したのち水
を加え、更に充分混練してスラリーを得た。用いたＳｉ
Ｃウィスカーは直径０．３〜３μｍ、長さ３〜１００μ
ｍのもので、籾殻は平均粒径約５００μｍの平板状をし
たものである。
微粉末と平均粒径１０μｍのジルコニア微粉末を用意し
、これにＳｉＣウィスカーおよび籾殻と馬鈴薯澱粉を第
１表に示す如き配合量で混合し、充分に撹拌したのち水
を加え、更に充分混練してスラリーを得た。用いたＳｉ
Ｃウィスカーは直径０．３〜３μｍ、長さ３〜１００μ
ｍのもので、籾殻は平均粒径約５００μｍの平板状をし
たものである。
上記スラリーを外径１２０ｍｍ、内径８０ｍｍ。
高さ１５０ｍｍの円筒形型枠に注型し、７０°Ｃで６時
間放置して澱粉を糊化させ粘土状物質とした。
間放置して澱粉を糊化させ粘土状物質とした。
次に１得られた粘土状物質を型枠から取り出し、５０℃
に設定した乾燥機中に入れて３日間放置し、乾燥を行い
グリーン体を得た。このグリーン体を電気炉に入れ、３
００℃までゆっくりと昇温し脱脂を行ったのち、更に昇
温しで１５８０″Ｃで３時間焼成をし、セラミックス多
孔体を作成した。
に設定した乾燥機中に入れて３日間放置し、乾燥を行い
グリーン体を得た。このグリーン体を電気炉に入れ、３
００℃までゆっくりと昇温し脱脂を行ったのち、更に昇
温しで１５８０″Ｃで３時間焼成をし、セラミックス多
孔体を作成した。
上述の方法で得られた実施例に対し、比較例として８に
ウィスカーを用いないで製造したもの、およびＳｉＣウ
ィスカーをセラミックス材料に対し２０ｍｍ％配合して
製造したものを作成した。
ウィスカーを用いないで製造したもの、およびＳｉＣウ
ィスカーをセラミックス材料に対し２０ｍｍ％配合して
製造したものを作成した。
上記実施例および比較例のセラミックス多孔体はいずれ
も連通気孔を有し、その物性は第１表に示す通りであっ
た。尚、耐衝撃性の評価は下記の方法で行なった。
も連通気孔を有し、その物性は第１表に示す通りであっ
た。尚、耐衝撃性の評価は下記の方法で行なった。
く耐衝撃性評価法〉
得られたセラミックス多孔体を外径９５ ｍｍ内径７５
ｍｍ５高さ１８ｍｍのリング状に成形加工し、これを厚
さ１ｍｍのシリコンゴムバッキングで上下から挾んでス
テンレス族の容器内に既定し収納する。次に、この容器
を厚さ１インチの鉄板上に０．８ｍの高さから落下して
、容器内の試料の割れ方により下記の様に評価した。
ｍｍ５高さ１８ｍｍのリング状に成形加工し、これを厚
さ１ｍｍのシリコンゴムバッキングで上下から挾んでス
テンレス族の容器内に既定し収納する。次に、この容器
を厚さ１インチの鉄板上に０．８ｍの高さから落下して
、容器内の試料の割れ方により下記の様に評価した。
○：割れなかった
△：１〜２ケ所で割れた
Claims (1)
- アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、およびコー
ディエライトよりなる群から選ばれた少なくとも１種か
らなるセラミックス材料と、該セラミックス材料に対し
て１〜１０重量％の非酸化物ウィスカーと、有機質バイ
ンダー及び気孔形成材とからなる混合物を、酸化性雰囲
気で焼成することを特徴とするセラミックス多孔体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1834689A JPH02199076A (ja) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | セラミックス多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1834689A JPH02199076A (ja) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | セラミックス多孔体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199076A true JPH02199076A (ja) | 1990-08-07 |
Family
ID=11969104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1834689A Pending JPH02199076A (ja) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | セラミックス多孔体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199076A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0927709A1 (en) * | 1997-12-22 | 1999-07-07 | Sandvik Aktiebolag | Method of manufacturing whisker-reinforced ceramics |
| CN1063543C (zh) * | 1992-05-05 | 2001-03-21 | 广州市国营白云机电厂 | 液化石油气炉的多孔陶瓷片 |
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