JPH04280874A

JPH04280874A - 匣鉢

Info

Publication number: JPH04280874A
Application number: JP3123188A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fushimi; 哲郎伏見
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1992-10-06

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子工業用部品やプラグ
等の焼成用道具として適した匣鉢に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子工業用部品やプラグ等の焼成
に用いる匣鉢は、その汎用性から高アルミナ質が主に用
いられている。平板と枠を接着する等によって匣鉢状と
して使用する場合もあるが、多くは一体物匣鉢として製
造されたものを使用している。この種の一体物匣鉢は従
来、成形方法の容易さから、単一材質の粒子を半湿式（
５〜７％の水分）の状態で可塑成形し、製造してきた。

【０００３】匣鉢のうち比較的高さの低いものは、構造
上、底部の重要度が高く、縁部はその付属部として考え
られてきた。仮にそうでないとしても、従来は縁部と底
部を特に構造上区別することはなかった。そのため、匣
鉢の要求特性である耐スポール性と耐ベンド性の両方を
満たす粒度配合を底部と縁部に対して同一にしてきた。

【０００４】しかし、本来耐スポール性と耐ベンド性は
相反する特性であるため、一体物匣鉢の粒度配合には矛
盾が内在していた。そのため従来の匣鉢は妥協の産物に
すぎなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】匣鉢の高さが高いもの
に関しては相反する特性の両方の妥協点を見い出だし難
く、問題が大きかったが、やむをえず単一配合により一
体物の匣鉢が形成されてきた。そのように高い匣鉢を過
酷な焼成条件で使用すると、底部にベンド（たれ）現象
が発生し、縁部からクラックが生じた。ベンド現象は底
部に発生するが、割れ現象は縁部から発生することが圧
倒的に多い。

【０００６】近年、電子工業用部品やプラグの製造現場
では、焼成条件は、ますます過酷化する一方である。そ
のため道具材の要求特性も向上している。従来の匣鉢は
耐ベンド性と耐スポール性の相反する要求特性をバラン
スさせて妥協点を見つけただけであるので、もはや最近
の焼成条件には対応できなくなってきた。

【０００７】本発明の目的は、匣鉢の底部と縁部を異な
る粒度配合構造にして、それぞれ底部では耐ベンド性を
改良し、縁部では耐スポール性を改良し、全体としてラ
イフアップを可能にすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】底部と縁部からなり、次
の特徴を有する匣鉢。

【０００９】Ａ．ムライト組織中にアルミナが分散して
いる。

【００１０】Ｂ．底部が耐ベンド性の高い連続粒度配合
構造になっている。

【００１１】Ｃ．縁部が耐スポーリング性の高い不連続
粒度配合構造になっている。

【００１２】Ｄ．底部と縁部は一体物でかつ実質的に同
一の化学成分からなる。

【００１３】

【作用】ムライト組織中にアルミナが分散しているので
、耐熱衝撃性が高い。

【００１４】また、匣鉢の要求特性として重要なものは
、熱間の耐ベンド性と耐スポール性である。この２つの
要求特性は匣鉢の粒度構造を決定する場合に相反する特
性であるが、匣鉢の構造を底部と縁部に大別して、これ
らを部位別に要求特性をみたし、底部は耐ベンド性を重
視し、縁部は耐スポール性を重視して、それらの要求特
性の改善をはかった。これらの部位を別の粒度で構成し
て、匣鉢の底部と縁部をそれぞれ最適粒度にする事によ
り、耐スポール性と耐ベンド性が向上する。その結果、
長寿命化が実現する。

【００１５】縁部と底部で粒度配合が異なれば、それら
の界面より破壊が生じる可能性があると考えられるが、
実験により化学成分を同一にすることにより破壊が回避
できることを確認した。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、底部と縁部からなり、ムライ
ト組織中にアルミナが分散しており、底部が耐ベンド性
の高い連続粒度配合構造になっていて、縁部が耐スポー
リング性の高い不連続粒度配合構造になっており、さら
に底部と縁部が一体物でかつ実質的に同一の化学成分か
らなる匣鉢であるので、アルミナームライト質の一体物
の匣鉢であり、かつ化学成分が一定であるため、界面の
破壊が効果的に回避される。他方、縁部は不連続な粒度
配合構成にし、底部は連続な粒度配合構成にしているた
め、相反する要求特性である耐スポーリング性と耐ベン
ド性を同時に充足し、結果的に、全体を単一粒度配合で
形成した従来のものよりも大幅なライフアップが可能に
なった。

【００１７】

【実施例】プラグの焼成は一般に台車式トンネル炉を用
い、１６００〜１６５０℃で焼成される。プラグ素材の
結晶粗大化防止のため、最高温度１６００〜１６５０℃
を所定時間保持した後、約４００℃までプラグは強制空
冷される。積載荷重は匣鉢の大きさによって若干異なる
が、３〜４ｋｇ（プラグ２００〜２５０本）／匣鉢であ
り、台車上に４〜７段の匣鉢を積載する。

【００１８】匣鉢の好適な要求特性は、プラグ素材（Ａ
ｌ２Ｏ３が約９０％）と反応せず、１６００〜１６５０
℃の使用条件で３ｍｍ以上ベンドせず、さらに致命的な
クラックの発生がなく、耐用回数が１０回以上である。

【００１９】このような匣鉢の要求特性を満たすために
は、急熱急冷による熱衝撃に対する抵抗性が高く、かつ
熱間ベンドクリープ変形の少ない組織が必要となる。

【００２０】耐熱衝撃性を高める組織をえるには、熱膨
張率の異なる粒子（コランダムとムライト）を組み合わ
せ、かつ適当な粒度配合構成にし、球状のポアが均一に
分散するようにコントロールするのが好ましい。

【００２１】耐ベンド性を向上させるためには、粗粒子
を絡ませて粒界の滑りを低減させるとともに、マトリッ
クスを高純度化し、とくに低アルカリ（Ｎａ２Ｏ＜０．
１％）にし、焼成温度を高め、保温温度を延長すること
により、熱間強度を向上させるのが好ましい。さらに、
成形圧力を高め、たとえば大型プレスを使用し、粒子間
接合を十分にし、焼結を促進させるのが望ましい。

【００２２】粒度構成を考える場合、連続粒度の配合構
造と不連続粒度の配合構造に大別できる。連続粒度の配
合構造とは、最密充填をねらい、各粒度域に連続的に粒
度配合する事である。逆に、不連続粒度の配合構造とは
、充填密度は下がるが、使用時の膨張緩和を目的に、意
図的にある粒度域の使用比率をおさえる事である。連続
粒度構成のものは、耐ベンド性に優れ、不連続粒度構成
のものは、耐スポーリング性に優れる。

【００２３】本発明の匣鉢においては、耐スポーリング
性を要する縁部１は不連続粒度配合構成にして、耐ベン
ド性を要する底部２は連続粒度配合構成にした。

【００２４】また、本発明の好適な匣鉢は、アルミナと
ムライトの粗粒で骨格を形成し、ムライト質マトリック
スにより結合相を形成し、耐火物の特性は、その骨材か
らマトリックスまでの粒度配合構成の違いにより大きく
変化させた。

【００２５】最適の匣鉢組織は、電融ムライトを主体と
したムライト組織中にアルミナ粗粒が分散したものであ
る。ポアはほぼ球状のもので占めて、川状のポアが少な
く、かつ、比較的均一に分散しているのが良い。粒度配
合の最適値の例を示すと、粒度域は３〜１ｍｍ、１ｍｍ
〜０．５ｍｍ、０．５ｍｍ〜４４μｍ、４４μｍ以下の
４種類に分け、各粒度域の粒度配合は底部に関しては３
−１ｍｍが２５〜４５％、１−０．５ｍｍが１０−２５
％、０．５ｍｍ−４４μｍが１０〜３０％、４４μｍ以
下が２０〜４０％であって、連続粒度構成であり、他方
、縁部に関しては３−１ｍｍが３０〜５０％、１−０．
５ｍｍが５−２５％、０．５ｍｍ−４４μｍが０〜２０
％、４４μｍ以下が２０〜４０％であって、不連続粒度
構成となっており、化学成分は全体が同一で、Ａｌ２Ｏ
３が約９０ｗｔ％で、ＳｉＯ２が約１０ｗｔ％で、他が
微量である。

【００２６】このような匣鉢の好適な一例では、見掛気
孔率が１８．８％、かさ比重が２．９、室温での曲げ強
さが７．７ＭＰａ、１４００℃での曲げ強さが１０．０
ＭＰａであり、１０００℃での線膨張率が０．５６％で
ある。また、１ｋｇｆ／ｃｍ２、１６５０℃、６時間の
ベンド量が０．５ｍｍである。

【００２７】さらに、各粒度域のいろいろな粒度配合と
化学成分を有する匣鉢を製造し、実使用テストを行った
。そのテストの条件と結果を表１〜４に示す。

【００２８】実使用テストでは、実際の使用条件に近似
させるため、同一積載荷重のものを積載し、使用温度１
６５０℃までテスト炉にて昇温し、３０分間保持した後
、強制的に３５０℃まで急速に空冷し、割れと底部のた
れを目視した。これをサイクルで行った。廃却基準は、
割れについては、クラックの発生時期、進展の状況を目
視でチエックした。底部のたれについては、３ｍｍのた
れを基準とした。

【００２９】表１〜４中、「アルミナ」はアルミナ質原
料の略であり、α−Ａｌ２Ｏ３結晶又はα−Ａｌ２Ｏ３
結晶を主とする原料（電融体や焼結体）を示し、「ムラ
イト」はムライト原料の略であり、３Ａｌ２Ｏ３−２Ｓ
ｉＯ２結晶を主とする原料（電融体又は焼結体）を示す
。また、「アルミナ成分」は化学成分を示す。

【００３０】

【実施例１】各粒度域の粒度配合について述べると、底
部のアルミナ質原料は３ないし１ｍｍの粒度域が２０％
で、１ないし０．５ｍｍ粒度域が１０％で、０．５ｍｍ
ないし４４μｍ粒度域が２０％で、４４μｍ以下の粒度
域が１０％であり、アルミナ質原料の合計は６０％であ
る。また、底部のムライト質原料は３ないし１ｍｍの粒
度域が１０％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域が５％で
、０．５ｍｍないし４４μｍ粒度域が５％で、４４ｍｍ
以下の粒度域が２０％であり、ムライト質原料の合計は
４０％である。

【００３１】他方、縁部のアルミナ質原料は３ないし１
ｍｍの粒度域が４０％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域
が１０％であり、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域は
０％であり、４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、
アルミナ質原料の合計は６０％である。縁部のムライト
質原料は３ないし１ｍｍの粒度域と１ないし０．５ｍｍ
の粒度域がそれぞれ０％であり、０．５ｍｍないし４４
μｍの粒度域が２０％で、４４μｍ以下の粒度域が２０
％であって、ムライト質原料の合計が４０％である。

【００３２】また、底部の気孔率は１９．１％であり、
縁部の気孔率は２１．０％である。見掛比重は、底部が
３．６０であって、縁部も３．６０である。

【００３３】このような実施例１の実使用テストは１５
回であった。

【００３４】

【実施例２】底部のアルミナ質原料は３ないし１ｍｍの
粒度域が２０％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域が１０
％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が２０％で、
４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、アルミナ質原
料の合計は６０％であった。底部のムライト質原料は３
ないし１μｍの粒度域が１０％で、１ないし０．５ｍｍ
の粒度域が５％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域
が５％で、４４μｍ以下の粒度域が２０％であって、ム
ライト質原料の合計は４０％であった。

【００３５】他方、縁部のアルミナ質原料は３ないし１
ｍｍの粒度域が４５％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域
が０％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が５％で
、４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、アルミナ質
原料の合計は６０％であった。縁部のムライト質原料は
３ないし１ｍｍの粒度域が０％で、１ないし０．５ｍｍ
の粒度域が１０％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度
域が１０％で、４４μｍ以下の粒度域が２０％であって
、ムライト質原料の合計は４０％であった。

【００３６】このような実施例２の気孔率は底部が１９
．１％であり、縁部が２０．５％であった。見掛比重は
底部が３．６０であり、縁部も３．６０であった。

【００３７】この実施例２の実使用テストは１２回であ
った。

【００３８】

【実施例３】底部のアルミナ質原料は３ｍｍないし１ｍ
ｍの粒度域が３０％で、１ｍｍないし０．５ｍｍの粒度
域が１０％で、０．５ないし４４μｍの粒度域が１０％
で、４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、アルミナ
質原料の合計が６０％であった。底部のムライト質原料
は３ないし１ｍｍの粒度域が１０％で、１ないし０．５
ｍｍの粒度域が５％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒
度域が５％で、４４μｍ以下の粒度域が２０％であって
、ムライト質原料の合計は４０％であった。

【００３９】他方、縁部のアルミナ質原料は３ｍｍない
し１ｍｍの粒度域が４０％で、１ないし０．５ｍｍの粒
度域が１０％で、０．５ないし４４μｍの粒度域が０％
で、４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、アルミナ
質原料の合計は６０％であった。縁部のムライト質原料
は３ｍｍないし１ｍｍの粒度域が０％で、１ないし０．
５ｍｍの粒度域も０％で、０．５ｍｍないし４４μｍの
粒度域が２０％で、４４μｍ以下の粒度域が２０％であ
って、ムライト質原料の合計は４０％であった。

【００４０】実施例３の場合は、気孔率は底部が１９．
５％で、縁部が２１．０％であった。また、底部の見掛
比重は３．６０で、縁部の見掛比重も３．６０であった
。

【００４１】実施例３の実使用テストは２０回であった
。

【００４２】以上から明らかなように、実施例１、２、
３はいずれも実使用テストが１０回以上であり、極めて
優れたものであった。

【００４３】

【比較例１】底部と縁部が同一の化学成分及び粒度配合
になっていて、アルミナ質原料の３ｍｍないし１ｍｍの
粒度域が３０％で、１ｍｍないし０．５ｍｍの粒度域が
１０％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が１０％
で、４４μｍ以下の粒度域が１０％であり、アルミナ質
原料の合計が６０％であった。

【００４４】他方、ムライト質原料の３ないし１ｍｍの
粒度域が１０％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域が５％
で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が５％で、４４
μｍ以下の粒度域が２０％であり、ムライト質原料の合
計が４０％であった。

【００４５】底部も縁部も、すべて連続粒度配合構造に
なっていた。

【００４６】比較例１の気孔率は１９．５％であり、見
掛比重は３．６０であり、実使用テストは６回であった
。

【００４７】

【比較例２】底部と縁部が同一の化学成分及び粒度配合
となっていて、アルミナ質原料の３ｍｍないし１ｍｍの
粒度域が４０％で、１ｍｍないし０．５ｍｍの粒度域が
１０％で、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が０％で
、４４μｍ以下の粒度域が１０％であって、アルミナ質
原料の合計が６０％であった。

【００４８】他方、ムライト質原料の３ないし１ｍｍの
粒度域が０％で、１ないし０．５ｍｍの粒度域も０％で
、０．５ｍｍないし４４μｍの粒度域が２０％で、４４
μｍ以下の粒度域が２０％であって、ムライト質原料の
合計が４０％であった。

【００４９】このような比較例２の気孔率は２１．０％
で、見掛比重は３．６％であった。この比較例２の実使
用テストは５回であった。

【００５０】このようなテストによって、本発明の実施
例の製品は比較例に比べて大幅なライフアップになるこ
とが分かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明匣鉢の一例を示す斜視図。１　　縁部２　　底部

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　底部と縁部からなり、次の特徴を有す
る匣鉢。Ａ．ムライト組織中にアルミナが分散している。Ｂ．底部が耐ベンド性の高い連続粒度配合構造になって
いる。Ｃ．縁部が耐スポーリング性の高い不連続粒度配合構造
になっている。Ｄ．底部と縁部は一体物でかつ実質的に同一の化学成分
からなる。