JPH03150276A - セラミックス多層体及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス多層体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH03150276A JPH03150276A JP28674589A JP28674589A JPH03150276A JP H03150276 A JPH03150276 A JP H03150276A JP 28674589 A JP28674589 A JP 28674589A JP 28674589 A JP28674589 A JP 28674589A JP H03150276 A JPH03150276 A JP H03150276A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- porosity
- layer
- different
- powder
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- Pending
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
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。
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、耐熱性、断熱性、耐熱衝撃性を要する配管部
品あるいは、化学反応媒体等として用いられる多孔質セ
ラミックスに間するものであって単一材質よりなるセラ
ミックス焼結体の気孔率が各層で異なることを特徴とす
るセラミックス多層体及びその製造方法に関する。
品あるいは、化学反応媒体等として用いられる多孔質セ
ラミックスに間するものであって単一材質よりなるセラ
ミックス焼結体の気孔率が各層で異なることを特徴とす
るセラミックス多層体及びその製造方法に関する。
［従来技術］
近年、セラミックスは、低熱伝導性及び耐熱性が高いと
いうセラミックス特有の特徴を生かし、溶融金属注濶バ
イブあるいは高温高圧ガス等の高温暴露される配管部品
や排気ガス浄化用の化学反応触ＷｐＡ体等として、多く
使用され始めている。
いうセラミックス特有の特徴を生かし、溶融金属注濶バ
イブあるいは高温高圧ガス等の高温暴露される配管部品
や排気ガス浄化用の化学反応触ＷｐＡ体等として、多く
使用され始めている。
この結果、熱効率の向上がなされた。しかしｆｌｉ＃ｌ
ｔｋ率の向上という観点から見ると断熱性の高いもの
がまだまだ望まれているという現状である。断熱性を上
げるためには、 １）熱伝導率の低いセラミックス材料を選定する。
ｔｋ率の向上という観点から見ると断熱性の高いもの
がまだまだ望まれているという現状である。断熱性を上
げるためには、 １）熱伝導率の低いセラミックス材料を選定する。
２）気孔率を上げる。
がある。しかし、セラミックス原料を選択することで断
熱性を上げることはほぼ限界であるとの見方が強い、セ
ラミックスの気孔率を上げることで断熱性能を上げるこ
とができるが、気孔率を上げるのみの方法では、強度の
低下及びバイブ内を流れる流体が漏れる可能性があると
いう新たな問題が発生する。そこでセラミックスの断熱
性と構造材としての強度の２つを分担させると言う観点
から、セラミックス焼結体の気孔率が各層で異なる多層
構造セラミックス＃１１ｔＩ体を用いることがｆＩ案さ
れている−、その１１造方法として ０ 各層間で平均粒子径の異なる多層構造のセラミック
ス成形体を焼結する方法。
熱性を上げることはほぼ限界であるとの見方が強い、セ
ラミックスの気孔率を上げることで断熱性能を上げるこ
とができるが、気孔率を上げるのみの方法では、強度の
低下及びバイブ内を流れる流体が漏れる可能性があると
いう新たな問題が発生する。そこでセラミックスの断熱
性と構造材としての強度の２つを分担させると言う観点
から、セラミックス焼結体の気孔率が各層で異なる多層
構造セラミックス＃１１ｔＩ体を用いることがｆＩ案さ
れている−、その１１造方法として ０ 各層間で平均粒子径の異なる多層構造のセラミック
ス成形体を焼結する方法。
０ セラミックス焼結体にセラミックス繊維を含むモル
タル様のものを塗布する方法。
タル様のものを塗布する方法。
０ セラミックス焼結体にセラミックス焼結体製の層を
無機接着剤により張り付ける方法。
無機接着剤により張り付ける方法。
０ セラミックス焼結体に多孔質セラミックスを杉成す
るような、水ガラスとセルロースの混合体を塗布し再び
焼結することによるアメリカ特許第３５６８７２３号記
載の方法。
るような、水ガラスとセルロースの混合体を塗布し再び
焼結することによるアメリカ特許第３５６８７２３号記
載の方法。
０ セラミ・ンクス焼結体表面に、セラミックスの溶射
を行う方法 ［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来案出された各提案には、次のような欠点を
内包するものであった。
を行う方法 ［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来案出された各提案には、次のような欠点を
内包するものであった。
０ の提案によると、各層での焼結による粒成長、収縮
を開始する温度が異なるため焼結時に割れが発生するこ
とがあり、この焼結時の割れを防止するためにはセラミ
ックスＭ料の組成と粒度分布の選定が必要となる。
を開始する温度が異なるため焼結時に割れが発生するこ
とがあり、この焼結時の割れを防止するためにはセラミ
ックスＭ料の組成と粒度分布の選定が必要となる。
０ の提案によると、塗布されるセラミクス繊維の肉厚
の制御が、困難である。
の制御が、困難である。
０ の提案によると、セラミックス焼結体の形状に適合
する様にセラミックスを焼成しなければならず、かよう
に焼成することは、形状が複雑化するにともない困難度
が増す。
する様にセラミックスを焼成しなければならず、かよう
に焼成することは、形状が複雑化するにともない困難度
が増す。
０ の提案によると、セラミ・ンクス焼結体に塗布した
後、再び焼成する行程が必要となる。
後、再び焼成する行程が必要となる。
０ の提案によると溶射により形成する層を数ｍｍと言
う厚さにすることは困難である。
う厚さにすることは困難である。
［課題を解決するための手段１
本発明は上記事情に鑑みなされたものである。
詳述すると気孔率が異なる多層構造のセラミックス焼結
体は、焼結されるセラミックスが焼結を間始する温度以
下で分解ａｎｄ／ ｏｒ昇華ａｎｄ１０ｒ化合して気化
する粒子径３０μｍ以下の粒子の含有率が異なるスラリ
ーをｇ４製ｔ／順次着肉徘泥を行うことにより各層で上
記気化する粒子の含有率が異なる多層構造となしたセラ
ミックス成形体を焼結することによって製造されるもの
であって、焼結体の各層の気孔率が異なるものである。
体は、焼結されるセラミックスが焼結を間始する温度以
下で分解ａｎｄ／ ｏｒ昇華ａｎｄ１０ｒ化合して気化
する粒子径３０μｍ以下の粒子の含有率が異なるスラリ
ーをｇ４製ｔ／順次着肉徘泥を行うことにより各層で上
記気化する粒子の含有率が異なる多層構造となしたセラ
ミックス成形体を焼結することによって製造されるもの
であって、焼結体の各層の気孔率が異なるものである。
［作用］
セラミックス成形体の各層で、分解ａｎｄ／ｇＢ−昇華
ユｎｄ１０ｒ化合して気化する粒子の含有率が異なるセ
ラミックス成形体を焼結すると、まず上記気化する粒子
が分解ａｎｄ１０ｒ昇１ｉ ａｎｄ／ ｏｒ化合して気
化するため気孔が影成される。
ユｎｄ１０ｒ化合して気化する粒子の含有率が異なるセ
ラミックス成形体を焼結すると、まず上記気化する粒子
が分解ａｎｄ１０ｒ昇１ｉ ａｎｄ／ ｏｒ化合して気
化するため気孔が影成される。
さらに昇温するとセラミックスは焼結を始める。
この時上記気化する粒子の含有率に関わらず各々の屑の
収縮率は、各層とも同じセラミックスの原料粉末を用い
ているためほぼ等しく、クラックや歪が発生することな
く各層間で密着したままの状態で焼結されるのである。
収縮率は、各層とも同じセラミックスの原料粉末を用い
ているためほぼ等しく、クラックや歪が発生することな
く各層間で密着したままの状態で焼結されるのである。
化学組成が、ＡＩ２０．９９．５４ｗｔ％。 Ｎａ２０
０．０２ｖｔ％。
０．０２ｖｔ％。
Ｆｅ、０３０．ＯＩｖｔ％、 Ｓｉ０２ Ｇ、０２ｗｔ
％、 Ｍｇ００．０５ｖｔ％ＬＯＩ（０−３１００℃）
０．３６ｗｔ％で平均粒径０．６７ｚｍのアルミナ粉
末と粒子径１５〜３０７ｚｍの１ｆ状グラファイトの混
合比を重量比で、アルミナ粉末ニブラフアイト＝ ｌＯ
：０．８：２．６二４．５：５．４：６．３．５：６゜
５の５種類とし、各々の混合粉末を１００部として分散
剤のーっであるセルナ０３０５ （商品名）の１０ｖｔ
％水溶？＆５部、イソプロパノール １部、■２０２０
部を加えボールミルにより２０時間混練を行った。次に
ポリビニルアルコールの１０ｖｔ％水溶ａ１部、消泡剤
の一つであるアンチックス（商品名）を０． ５部、
ｎ２０５部加えさらに１時間混練を行い、真空ボンブ
により脱泡処理し、それぞれグラフフィトの含有率の異
なるスラリーを得た。
％、 Ｍｇ００．０５ｖｔ％ＬＯＩ（０−３１００℃）
０．３６ｗｔ％で平均粒径０．６７ｚｍのアルミナ粉
末と粒子径１５〜３０７ｚｍの１ｆ状グラファイトの混
合比を重量比で、アルミナ粉末ニブラフアイト＝ ｌＯ
：０．８：２．６二４．５：５．４：６．３．５：６゜
５の５種類とし、各々の混合粉末を１００部として分散
剤のーっであるセルナ０３０５ （商品名）の１０ｖｔ
％水溶？＆５部、イソプロパノール １部、■２０２０
部を加えボールミルにより２０時間混練を行った。次に
ポリビニルアルコールの１０ｖｔ％水溶ａ１部、消泡剤
の一つであるアンチックス（商品名）を０． ５部、
ｎ２０５部加えさらに１時間混練を行い、真空ボンブ
により脱泡処理し、それぞれグラフフィトの含有率の異
なるスラリーを得た。
多層構造のセラミックス成形体の各層の組合せを表１の
ａ −ｋのｌｌｉ類とすへくこれらのスラリーをそれぞ
れ第１図に示す構造の１１個の石膏型に温し込み着肉さ
せ排泥を行った。着肉したスラリーは流動性を持たなく
なるまで数分間乾燥させた。次ζこスラリーが着肉した
状態の石膏型に、グラファイトの含有率が異なるスラリ
ーを流し込み着肉させ二層一体構造の成形体を得た。各
端でグラファイトの含有率が異なる三層以上の成形は、
上述した二層一体構造の製造方法と同様にして、看Ｉｆ
４． 排泥、１２燥を繰り返すことにより行った。
ａ −ｋのｌｌｉ類とすへくこれらのスラリーをそれぞ
れ第１図に示す構造の１１個の石膏型に温し込み着肉さ
せ排泥を行った。着肉したスラリーは流動性を持たなく
なるまで数分間乾燥させた。次ζこスラリーが着肉した
状態の石膏型に、グラファイトの含有率が異なるスラリ
ーを流し込み着肉させ二層一体構造の成形体を得た。各
端でグラファイトの含有率が異なる三層以上の成形は、
上述した二層一体構造の製造方法と同様にして、看Ｉｆ
４． 排泥、１２燥を繰り返すことにより行った。
脱型、乾燥の後、昇温速度１２０”ｃ ／ ｈｒ、
１６００”Ｃテｔ−Ｓ時間保持し焼結を行った。第１表
に成形体の各層の肉厚、グラファイトの含有率及び焼結
時におけるクラックの有無を示す。
１６００”Ｃテｔ−Ｓ時間保持し焼結を行った。第１表
に成形体の各層の肉厚、グラファイトの含有率及び焼結
時におけるクラックの有無を示す。
重量比でアルミナ粉末ニゲラファイト＝３．６：６．５
つまりグラファイト含有率が６５讐ｔ％からなるグラフ
フィト含有スラリーは、チクソトロピー挙動が顕著であ
り肉厚の制御が困難になる。
つまりグラファイト含有率が６５讐ｔ％からなるグラフ
フィト含有スラリーは、チクソトロピー挙動が顕著であ
り肉厚の制御が困難になる。
従って、これを用いた実施例ｅの肉厚のばらつきが大き
い、つまりグラファイトの含有率はそれ以下が好ましく
６０ｖｔ％（７２，２ｖｏ１％）以下であれば良好なス
ラリーが得られることが分かった。
い、つまりグラファイトの含有率はそれ以下が好ましく
６０ｖｔ％（７２，２ｖｏ１％）以下であれば良好なス
ラリーが得られることが分かった。
上記グラフフィト含有スラリーを用いて成形焼結を行い
グラファイトの含有率と焼結体の気孔率及び線収縮率と
の関係を得た（第２図）。グラファイトの含有率と焼結
体の気孔率には、０〜６５ｗｔ％の範囲においてリニア
な相関性が得られた。
グラファイトの含有率と焼結体の気孔率及び線収縮率と
の関係を得た（第２図）。グラファイトの含有率と焼結
体の気孔率には、０〜６５ｗｔ％の範囲においてリニア
な相関性が得られた。
また線収縮率は、グラファイトの含有率に関係なくほぼ
一定であった。
一定であった。
尚、グラフフーイト含有スラリーのグラフフィトの平均
粒子径が４０μｍのものについてスラリーの製造を行っ
たがグラファイトが沈降してしまい肉厚の制御が困難に
なるため、グラフフィトの平均粒子径はそれ以下が好ま
しく３０μｍ以下であれば良好なスラリーが得られる。
粒子径が４０μｍのものについてスラリーの製造を行っ
たがグラファイトが沈降してしまい肉厚の制御が困難に
なるため、グラフフィトの平均粒子径はそれ以下が好ま
しく３０μｍ以下であれば良好なスラリーが得られる。
以上各層で気孔率が異なるアルミナ焼結体の製造方法に
ついて述べたが、その使のセラミックス樹木つまりジル
コニア、ムライト、コーディエライト粉末等の大ス雰囲
気炉中で焼結を行うセラミックスについても可能である
ことは当然のことである。
ついて述べたが、その使のセラミックス樹木つまりジル
コニア、ムライト、コーディエライト粉末等の大ス雰囲
気炉中で焼結を行うセラミックスについても可能である
ことは当然のことである。
［効果］
以上述べたように本発明の、各層で気孔率の異なる多層
構造のセラミックス焼結体及びその製造方法は ■ 目的とする形状がＫＮな形状の物でも、成影段階に
おいてグラフフィト含有スラリーを排泥法ζこより形成
するだけの簡便な方法により各層で気孔率の異なる多層
構造のセラミックス焼結体を製造できる。
構造のセラミックス焼結体及びその製造方法は ■ 目的とする形状がＫＮな形状の物でも、成影段階に
おいてグラフフィト含有スラリーを排泥法ζこより形成
するだけの簡便な方法により各層で気孔率の異なる多層
構造のセラミックス焼結体を製造できる。
０ 気孔率、肉厚を目的に合わせて自由に選択が６１能
である・ ０ 一回の焼結で各層で気孔率の異なる多層構造のセラ
ミックス焼結体を！！造できる。
である・ ０ 一回の焼結で各層で気孔率の異なる多層構造のセラ
ミックス焼結体を！！造できる。
０ 用いるセラミックス粉末は、多孔質層と牧畜［７１
とで変える必要がなく同じ物を用いればよい。
とで変える必要がなく同じ物を用いればよい。
の著効を奏する。
第１図はスリップ成形用石奮型の断面図。、第２図はス
ラリー中のグラファイト含有率と賑結体の気孔率及び線
収縮率との関係を表すグラフ。
ラリー中のグラファイト含有率と賑結体の気孔率及び線
収縮率との関係を表すグラフ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）セラミックス焼結体の気孔率が０〜６５％の範囲
からなり、セラミックス焼結体の気孔率が各層で異なる
単一材質のセラミックス焼結体よりなることを特徴とす
るセラミックス多層体（２）焼結されるセラミックスが
焼結を開始する温度以下で分解ａｎｄ／ｏｒ昇華ａｎｄ
／ｏｒ化合して気化する粒子径３０μｍ以下の粒子の含
有率が各層で異なる、多層構造となしたセラミックス粒
子と該粒子よりなるセラミックス成形体を焼結すること
を特徴とする各層の気孔率が異なるセラミックス多層体
の製造方法 （３）前記気化する粒子が特に、グラファイトであるこ
とを特徴とする第二項記載の気孔率が異なるセラミック
ス多層体の製造方法 （４）特にセラミックス粉末が酸化物系粉末を用いるこ
とを特徴とする第二項記載の気孔率が異なるセラミック
ス多層体の製造方法 （５）特にセラミックス粉末がアルミナ粉末もしくはジ
ルコニア、ムライト、コーディエライトのいずれか一つ
であることを特徴とする第四項記載の気孔率が異なるセ
ラミックス多層体の製造方法 （６）特に排泥法により成形したことを特徴とする第二
項記載のセラミックス多層体の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28674589A JPH03150276A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | セラミックス多層体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28674589A JPH03150276A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | セラミックス多層体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150276A true JPH03150276A (ja) | 1991-06-26 |
Family
ID=17708482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28674589A Pending JPH03150276A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | セラミックス多層体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03150276A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016050A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | The Dow Chemical Company | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| KR100502815B1 (ko) * | 2002-09-25 | 2005-07-22 | 한국기계연구원 | 이중 기공구조를 갖는 세라믹 다공질체 및 그 제조방법 |
| US7425297B2 (en) | 2002-03-25 | 2008-09-16 | Dow Global Technologies Inc. | Method of forming mullite bodies |
| JP2011104657A (ja) * | 1998-11-20 | 2011-06-02 | Rolls-Royce Corp | 鋳造用金型装置 |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP28674589A patent/JPH03150276A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011104657A (ja) * | 1998-11-20 | 2011-06-02 | Rolls-Royce Corp | 鋳造用金型装置 |
| WO2001016050A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | The Dow Chemical Company | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| US6306335B1 (en) | 1999-08-27 | 2001-10-23 | The Dow Chemical Company | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| JP2003508329A (ja) * | 1999-08-27 | 2003-03-04 | ザ ダウ ケミカル カンパニー | ムライト素地およびムライト素地の形成方法 |
| US6596665B2 (en) | 1999-08-27 | 2003-07-22 | Dow Global Technologies Inc. | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| US7425297B2 (en) | 2002-03-25 | 2008-09-16 | Dow Global Technologies Inc. | Method of forming mullite bodies |
| US7947620B2 (en) | 2002-03-25 | 2011-05-24 | Dow Global Technologies Llc | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| KR100502815B1 (ko) * | 2002-09-25 | 2005-07-22 | 한국기계연구원 | 이중 기공구조를 갖는 세라믹 다공질체 및 그 제조방법 |
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