JPH0413313B2 - - Google Patents

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JPH0413313B2
JPH0413313B2 JP60029306A JP2930685A JPH0413313B2 JP H0413313 B2 JPH0413313 B2 JP H0413313B2 JP 60029306 A JP60029306 A JP 60029306A JP 2930685 A JP2930685 A JP 2930685A JP H0413313 B2 JPH0413313 B2 JP H0413313B2
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JP
Japan
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wear
additives
sintering
wear resistance
temperature
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JP60029306A
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JPS61191562A (ja
Inventor
Keiichiro Kiba
Akira Matsumoto
Yoshito Morita
Tomoki Myamoto
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Mitsui Mining Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics
    • C04B35/1115Minute sintered entities, e.g. sintered abrasive grains or shaped particles such as platelets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は低温で焼結でき、かつ高耐摩耗性を有
するアルミナ系耐摩耗性材料に関する。 〔従来の技術〕 従来よりAl2O3あるいはAl2O3にZrO2等の添加
剤を加えた耐摩耗性材料が開発され、機械的摩耗
の激しい個所、例えば粉体あるいは固体輸送経路
におけるシユート、ダクトの曲管部、粉体や固体
の落下個所等に使用されている。高強度あるいは
耐摩耗性のアルミナ系材料の製造方法として例え
ば特開昭55−3320にはMgO,CaO,SiO2等を添
加して焼結することにより高強度のアルミナ磁器
を得る方法が開示されているが、焼結は1600〜
1700℃で実施されている。また特開昭56−17980
や特開昭56−69270は粒成長抑制剤や焼結助剤と
してCaO,Y2O3,La2O3,SiO2,Ta2O3等を添
加して焼結し、耐摩耗性材料あるいは機械的強度
の高いアルミナ焼結体を得る方法を開示している
が、この場合も焼結温度は1470〜1600℃と高く、
しかもY2O3等の高価な添加剤を必要としている。
一方、素木洋一著フアインセラミツクス366頁
(枝報堂昭和51年1月25日発行)によると、焼結
温度を下げる例としてCutlerらは、MnO2とTiO2
あるいはCuOとTiO2の複合添加剤を用いること
により96%Al2O3素地の焼結温度を1300〜1400℃
に低下させることができたとしているが、この場
合はその耐摩耗性が充分ではない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の如く従来法にみられる添加剤の組合せで
は、高い耐摩耗性を得るためには焼結温度を高く
しなければならず、さらに高価な添加剤を必要と
する例もあり、そのエネルギー消費量、原料費の
点で問題がある。また焼結温度を低くする例もあ
るが、その場合には充分な耐摩耗性が得られない
という欠点があつた。 本発明の耐摩耗性材料は、上記の従来法の欠点
を解消すべく各種の添加剤について鋭意研究した
結果到達したものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はAl2O3粉末100重量部に、焼結助剤と
してTiO2およびCuOをそれぞれ0.5〜4.0重量部と
FeO3,MnO2,ZrO2およびSiO2よりなる群から
選ばれた任意の3種または4種をそれぞれ0.5〜
4.0重量部添加した混合物を成形し、これを焼結
させて得られるアルミナ系耐摩耗性材料である。 本発明の耐摩耗性材料は、上記の焼結助剤の種
類およびその添加量を特定したことにより、1200
〜1350℃という低温で焼成することが可能で、し
かも高耐摩耗性を有する材料となる。焼結温度は
好ましくは1230〜1280℃である。 原料のAl2O3は成形性、焼結性および添加剤と
の混合し易さ等からできるだけ微粒として使用す
るのが好ましい。 本発明は上記の如く焼結助剤として5〜6種類
の成分を使用することを特徴とする。これらの各
成分の各々は単独またはいくつかの組合せで
Al2O3の焼結助剤として公知のものであるが、耐
摩耗性材料に適した助剤の組合せは従来知られて
いなかつた。本発明者らは各種添加剤の組合せに
ついて広範囲にわたるスクリーニングの結果、
TiO2およびCuOを必須成分とし、これにFe2O3
MnO2,ZrO2およびSiO2よりなる群から選ばれる
3種以上を配合した組合せが低温焼結が可能で極
めてすぐれた耐摩耗性材料を与えることを見出し
た。 各添加剤の添加割合が0.5重量部未満では充分
な焼結性と耐摩耗性を付与することができず、ま
た4重量部を越えて添加すると耐摩耗性はかえつ
て低下し、Al2O3に較べて高価な添加物の場合は
経済的にも好ましくない。 本発明の耐摩耗性材料は次のようにして製造さ
れる。原料Al2O3を乾式あるいは湿式法によりメ
ジアン径で2μm以下好ましくは1μm以下になるよ
うに微粉砕する。添加剤は粉砕前のAl2O3に添加
し、Al2O3の粉砕と同時に混合するのが好まし
い。粉砕混合した原料は用いる成形方法に応じ
て、スラリーあるいは顆粒とした後、所望の形状
に成形する。スリツプキヤスト等の湿式成形法を
用いて成形する場合はスラリーを調製して成形す
る。また一軸加圧成形等の粉末成形法を用いて成
形する場合はスプレードライヤー等の造粒機を使
用して製造した顆粒を用いて、あるいは必要に応
じて造粒後、粒度調整したものを用いて成形す
る。成形品は適宜乾燥させたのち焼成炉にて加熱
し最高温度1200〜1350℃好ましくは1230〜1280℃
で1〜5hr保持して焼結させる。ここで焼成炉と
しては、前記焼成条件が設定できる炉であればよ
く、例えばシヤトルキルン、電気炉、トンネル炉
等が使用できる。温度が1200℃未満では焼結が不
充分となり、一方1350℃を越えると添加剤の揮散
により効果が小さくなるので好ましくない。 〔作用および発明の効果〕 本発明のアルミナ系耐摩耗性材料に使用する添
加剤の中でTiO2とCuOは主としてAl2O3の焼結性
をよくし、焼結温度を低下させる作用を有してお
り、MnO2,ZrO2,SiO2等は主として焼結時の粒
成長を抑え、焼結体の耐摩耗性を向上させる働き
を有している。すなわち両者は相反する性質を有
している。従来低温の焼結で高い耐摩耗性を与え
うる添加剤は知られていなかつた。本発明におけ
る添加剤は5種以上の添加剤の組合せについて検
討の結果見出された複合添加剤であり、本添加剤
を使用することにより1200〜1350℃という低温焼
結で、極めて高い耐摩耗性を有するアルミナ系耐
摩耗性材料が得られるようになつた。 〔実施例〕 以下実施例により本発明をさらに具体的に示
す。 なお、本実施例において耐摩耗性の試験は次の
方法により実施した。すなわち耐摩耗性材料の試
料(板状形)に対し20mm離れた位置に内径4mmの
ノズルから45゜の角度で5号珪砂(石見珪砂)4
Kgを空気圧6.4〜8.5Kg/cm2で吹きつけ、珪砂吹き
つけ前後の試料の重量差によりその耐摩耗性を判
定した。 実施例1〜12;比較例1〜4 原料アルミナ(純度99.4%)に表1に示す添加
剤を所定量添加し、アトライタ(三井三池化工機
(株)製)を用いて乾式粉砕し、その粒径をメジアン
径で1.0μm以下とした。次いで篩分け法により顆
粒化したのち300Kg/cm2の圧力で加圧成形し板状
の成形品とした。この成形品を乾燥したのちシヤ
トルキルンを用いて次の焼成パターンに従つ焼成
した。 温度範囲 室温〜1100℃:100℃/hrで昇温 1100℃〜各焼成温度:40〜50℃/hrで昇温 各焼成温度:1.5〜2.0hrsの間保持 各焼成温度〜室温:自然放置冷却 各製造条件および得られた耐摩耗性材料につい
て前記試験法によりその耐摩耗性能を調べた結果
を表1に示す。
【表】 実施例1〜4は添加剤を6種類添加したもので
あり、極めてすぐれた耐摩耗性を有することがわ
かる。また実施例5〜12はTiO2およびCuO以外
の4種類の添加剤のうち1種類づつを除いた組成
によるものであるが、いずれもすぐれた耐摩耗性
を有している。一方、これらの添加剤のうち
TiO2又はCuOを除いた比較例1〜4ではかなり
耐摩耗性が低下していることがわかる。 比較例 5〜25 実施例1〜12と同様な方法で各種添加剤単独ま
たは2種類の組合せ使用による例をその試験結果
と共に表2の比較例5〜25として示す。 1230℃焼成の場合、添加剤無添加で焼成した
Al2O3の摩耗量と比較してTiO2およびCuOの添加
の効果は認められるものの、充分な耐摩耗性を得
ることはできず、他の添加剤については無添加の
場合と同等か逆に低下しており、増量の効果も認
められない。焼成温度を1300℃に上げると耐摩耗
性は向上するが、やはり満足できる結果は得られ
なかつた。 比較例 26〜30 実施例1〜12と同様な方法で添加剤の使用量を
多くして耐摩耗性材料を製造した。それらの例も
その試験結果と共に表2に示す。表2に示すよう
に、その摩耗量は本発明の範囲内の添加剤を使用
した場合に比較して大差なく、従つて経済的見地
からも本発明の範囲以上に添加剤を増量する必要
はない。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Al2O3粉末100重量部に、焼結助剤として
    TiO2およびCuOをそれぞれ0.5〜4.0重量部と
    Fe2O3,MnO2,ZrO2およびSiO2よりなる群から
    選ばれた任意の3種または4種をそれぞれ0.5〜
    4.0重量部添加した混合物を成形し、これを焼結
    させて得られるアルミナ系耐摩耗性材料。 2 前記焼結を1200〜1350℃の温度で行つた特許
    請求の範囲第1項記載の耐摩耗性材料。
JP60029306A 1985-02-19 1985-02-19 アルミナ系耐摩耗性材料 Granted JPS61191562A (ja)

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