JPH0476340B2 - - Google Patents
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- JPH0476340B2 JPH0476340B2 JP63237553A JP23755388A JPH0476340B2 JP H0476340 B2 JPH0476340 B2 JP H0476340B2 JP 63237553 A JP63237553 A JP 63237553A JP 23755388 A JP23755388 A JP 23755388A JP H0476340 B2 JPH0476340 B2 JP H0476340B2
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Classifications
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/50—Pouring-nozzles
- B22D41/52—Manufacturing or repairing thereof
- B22D41/54—Manufacturing or repairing thereof characterised by the materials used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融希土類−鉄合金（RE−Fe合
金）の鋳造（casting）時にとくに耐摩耗性を有
する希土類酸化物−酸化アルミニウム耐火材料に
関するものである。より詳しくは、例えば米国特
許出願第4098612号に開示されているような、ま
た本願の請求項１の前文に記載されているような
酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムの混合
物から成形された耐火性セラミツク材料に関する
ものである。
金）の鋳造（casting）時にとくに耐摩耗性を有
する希土類酸化物−酸化アルミニウム耐火材料に
関するものである。より詳しくは、例えば米国特
許出願第4098612号に開示されているような、ま
た本願の請求項１の前文に記載されているような
酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムの混合
物から成形された耐火性セラミツク材料に関する
ものである。
希土類−鉄を基材とする磁石の製造法の一つ
に、溶融した合金を小口径のオリフイスを通し
て、高速移動している急冷（quench surface）
面上に噴射鋳造（jet−casting）する方法があ
る。この方法は、例えば米国特許第4496395号
（発明者クローエツト（Croat））に記載されてい
る。噴射鋳造の結果、急速凝固した合金リボンが
得られ、このものは、合金中の永久磁性発生にみ
あつた極めて微細粒の顕微鏡組織を有するものに
なる。
に、溶融した合金を小口径のオリフイスを通し
て、高速移動している急冷（quench surface）
面上に噴射鋳造（jet−casting）する方法があ
る。この方法は、例えば米国特許第4496395号
（発明者クローエツト（Croat））に記載されてい
る。噴射鋳造の結果、急速凝固した合金リボンが
得られ、このものは、合金中の永久磁性発生にみ
あつた極めて微細粒の顕微鏡組織を有するものに
なる。
噴射鋳造作業を実施する上で、溶融希土類−鉄
合金の流れに対して耐摩耗性が極めて高い噴射ノ
ズルの出現が望まれている。噴射鋳造ノズルにお
いて、溶融合金が流れるにつれ、次第にオリフイ
スの口径が大きくなる。従来技術においては、焼
結窒化ホウ素を機械加工して製作したノズルは、
そのオリフイスが過度に摩耗されることなく、最
長の寿命を有していた。しかし大多数のノズルは
オリフイスが侵食されて、数時間もたずリボンが
急冷不足となつた。すなわち溶融合金流がノズル
を通過する速度が大きくなり過ぎ、そのため冷却
が遅くなり過ぎて、凝固した合金中の最適の永久
磁性が得られなくなる。石英ノズルもまたRE−
Fe合金の急速凝固のために使用されてはいるが、
その寿命は窒化ホウ素と比較し余りにも短か過ぎ
る。
合金の流れに対して耐摩耗性が極めて高い噴射ノ
ズルの出現が望まれている。噴射鋳造ノズルにお
いて、溶融合金が流れるにつれ、次第にオリフイ
スの口径が大きくなる。従来技術においては、焼
結窒化ホウ素を機械加工して製作したノズルは、
そのオリフイスが過度に摩耗されることなく、最
長の寿命を有していた。しかし大多数のノズルは
オリフイスが侵食されて、数時間もたずリボンが
急冷不足となつた。すなわち溶融合金流がノズル
を通過する速度が大きくなり過ぎ、そのため冷却
が遅くなり過ぎて、凝固した合金中の最適の永久
磁性が得られなくなる。石英ノズルもまたRE−
Fe合金の急速凝固のために使用されてはいるが、
その寿命は窒化ホウ素と比較し余りにも短か過ぎ
る。
本発明は、酸化イツトリウムおよび酸化アルミ
ニウムを基材とする新規なセラミツク組成物に関
するものである。これら組成物の非常に微細な粉
末を加圧成形し、焼結して製作したノズルは溶融
希土類合金に対して極めて高い耐摩耗性を有する
ことが証明された。
ニウムを基材とする新規なセラミツク組成物に関
するものである。これら組成物の非常に微細な粉
末を加圧成形し、焼結して製作したノズルは溶融
希土類合金に対して極めて高い耐摩耗性を有する
ことが証明された。
本発明による耐火性セラミツク材料は、少なく
とも70モル％の酸化イツトリウムと、５ないし30
モル％の酸化アルミニウムを含み、かつ過半量の
Y2O3・Al2O3単斜晶相を含有する不透明材料であ
ることを特徴とするものである。
とも70モル％の酸化イツトリウムと、５ないし30
モル％の酸化アルミニウムを含み、かつ過半量の
Y2O3・Al2O3単斜晶相を含有する不透明材料であ
ることを特徴とするものである。
本発明の好ましい実施態様によれば、酸化イツ
トリウム（Y2O3）粉末と、約11ないし30モル％
のアルミナ（Al2O3）の混合物を微粉砕して、平
均粒度を10μm以下、好ましくは1μmないしそれ
以下の粒度範囲にする。この微粒子を加圧成形、
好ましくは均衡圧縮固化（isostatic
compaction）により、理論粉末密度の少なくと
も50％まで圧縮する。この圧縮粉（compact）を
焼結して、非常に硬いY2O3・Al2O3単斜晶相を過
半量含有する緻密で有孔性（closed pore）の不
透明構造体を成形する。
トリウム（Y2O3）粉末と、約11ないし30モル％
のアルミナ（Al2O3）の混合物を微粉砕して、平
均粒度を10μm以下、好ましくは1μmないしそれ
以下の粒度範囲にする。この微粒子を加圧成形、
好ましくは均衡圧縮固化（isostatic
compaction）により、理論粉末密度の少なくと
も50％まで圧縮する。この圧縮粉（compact）を
焼結して、非常に硬いY2O3・Al2O3単斜晶相を過
半量含有する緻密で有孔性（closed pore）の不
透明構造体を成形する。
本発明は、図面と下記の詳細な記載により理解
が深まるものと思われる。
が深まるものと思われる。
実施例 １
酸化イツトリウム（イツトリアと称することも
ある）は、水１に塩化イツトリウム六水和物
（YCl3・6H2O，303ｇ）を混合して調製した。ポ
リアクリル酸516ｇを濃水酸化アンモニウム189ml
で中和し、水で全量が３になるよう希釈した。
得られたポリアクリル酸アンモニウムを急速撹拌
しながら、この中に上記の塩化イツトリウム溶液
を添加した。生成した白色沈殿を濾過し、水で洗
浄した。これを100℃で乾燥し、ついで400℃で有
機物を燃焼させた。得られた灰分をさらに重量減
少が起らなくなるまで1100℃で１時間焼成して
Y2O3を得た。このようにして得たイツトリアの
沈殿は微細で比較的粒度の揃つた粒子がゆるやか
に凝集した塊りで、ボールミルで容易に、さらに
細かい微粉末が得られた。
ある）は、水１に塩化イツトリウム六水和物
（YCl3・6H2O，303ｇ）を混合して調製した。ポ
リアクリル酸516ｇを濃水酸化アンモニウム189ml
で中和し、水で全量が３になるよう希釈した。
得られたポリアクリル酸アンモニウムを急速撹拌
しながら、この中に上記の塩化イツトリウム溶液
を添加した。生成した白色沈殿を濾過し、水で洗
浄した。これを100℃で乾燥し、ついで400℃で有
機物を燃焼させた。得られた灰分をさらに重量減
少が起らなくなるまで1100℃で１時間焼成して
Y2O3を得た。このようにして得たイツトリアの
沈殿は微細で比較的粒度の揃つた粒子がゆるやか
に凝集した塊りで、ボールミルで容易に、さらに
細かい微粉末が得られた。
三塩化アルミニウム六水和物241.4ｇを水１
に溶解した。ポリアクリル酸516ｇを濃水酸化ア
ンモニウム126mlで中和し、水で全量が３にな
るよう希釈した。このポリアクリル酸アンモニウ
ムを急速に撹拌しながら、上記の三塩化アルミニ
ウム溶液を添加すると、白色沈殿が生成した。こ
の白色沈殿を100℃で乾燥し、有機物を400℃で燃
焼させた。得た灰分を1050℃で焼成してAl2O3を
得た。
に溶解した。ポリアクリル酸516ｇを濃水酸化ア
ンモニウム126mlで中和し、水で全量が３にな
るよう希釈した。このポリアクリル酸アンモニウ
ムを急速に撹拌しながら、上記の三塩化アルミニ
ウム溶液を添加すると、白色沈殿が生成した。こ
の白色沈殿を100℃で乾燥し、有機物を400℃で燃
焼させた。得た灰分を1050℃で焼成してAl2O3を
得た。
上記のようにして調製したイツトリア４モル
（902.2ｇ）と酸化アルミニウム１モル（102ｇ）
を混合した。この混合物を、酸化アルミニウム球
を使用したボールミルで、室温で30時間水中で細
粉化した。得られた製品を乾燥し、100メツシユ
の篩を通した。
（902.2ｇ）と酸化アルミニウム１モル（102ｇ）
を混合した。この混合物を、酸化アルミニウム球
を使用したボールミルで、室温で30時間水中で細
粉化した。得られた製品を乾燥し、100メツシユ
の篩を通した。
得られた粉末を、常温の加硫シリコンゴム型に
入れ、圧力303369.44kpa（44000psi）で均衡圧縮
固化して、第１図に示した噴射ノズル２の形に成
形した。成形した未焼成（green）圧縮粉に直径
0.76mm（0.030インチ）の孔４をあけた。この圧
縮粉を空気中で1650℃で約1.3時間焼結し、理論
密度の90％以上となつた。得られた不透明セラミ
ツク材料は、独立孔体（closed pores）でロツク
ウエル硬度はスケール15−Ｎで94.6、スケールＣ
で71.8であつた。このことは、焼結セラミツク材
料中の大部分がAl2O3・Y2O3単斜晶相になつてい
ること相応している。
入れ、圧力303369.44kpa（44000psi）で均衡圧縮
固化して、第１図に示した噴射ノズル２の形に成
形した。成形した未焼成（green）圧縮粉に直径
0.76mm（0.030インチ）の孔４をあけた。この圧
縮粉を空気中で1650℃で約1.3時間焼結し、理論
密度の90％以上となつた。得られた不透明セラミ
ツク材料は、独立孔体（closed pores）でロツク
ウエル硬度はスケール15−Ｎで94.6、スケールＣ
で71.8であつた。このことは、焼結セラミツク材
料中の大部分がAl2O3・Y2O3単斜晶相になつてい
ること相応している。
成形したノズルを、ねじ切りにした窒化ホウ素
スリーブを有する円錐形のイツトリアのタンデイ
ツシユ（tundish）の底部にしつかり締め付けた。
原子百分率で約12.3％のネオジム、7.1％のホウ
素、残りが鉄を含む合金組成物をタンデイツシユ
中で溶解した。タンデイツシユ中の合金を溶融状
態に保持し、ノズルに加熱コイルを巻いて約1350
℃に加熱した。
スリーブを有する円錐形のイツトリアのタンデイ
ツシユ（tundish）の底部にしつかり締め付けた。
原子百分率で約12.3％のネオジム、7.1％のホウ
素、残りが鉄を含む合金組成物をタンデイツシユ
中で溶解した。タンデイツシユ中の合金を溶融状
態に保持し、ノズルに加熱コイルを巻いて約1350
℃に加熱した。
第２図はイツトリア−アルミナのノズルと
HBCグレードの窒化ホウ素の同様なノズルを同
一条件で通したときの、時間を関数とした時の溶
融合金の流れの速度（normalized rate of
flow）を表わしたものである。オリフイスのも
との直径は約0.71mm（0.028インチ）であつた。
（生圧縮粉（green compact）にあけた穴は焼成
中に収縮する。）オリフイスが溶融金属の通過に
よつて摩耗するにつれ、ノズルを通過する流速が
増加することになる。
HBCグレードの窒化ホウ素の同様なノズルを同
一条件で通したときの、時間を関数とした時の溶
融合金の流れの速度（normalized rate of
flow）を表わしたものである。オリフイスのも
との直径は約0.71mm（0.028インチ）であつた。
（生圧縮粉（green compact）にあけた穴は焼成
中に収縮する。）オリフイスが溶融金属の通過に
よつて摩耗するにつれ、ノズルを通過する流速が
増加することになる。
第２図で明らかなように、イツトリア−酸化ア
ルミニウムノズルの耐摩耗性が、窒化ホウ素のノ
ズルより遥かに優れている。窒化ホウ素は、溶融
希土類−鉄合金の存在下では化学的および機械的
侵食をうけるため、上記の事実は、少なくとも部
分的には正しいものと思われる。本発明の
Y2O3・Al2O3セラミツク材料は、機械的摩耗をう
けるだけである。しかし、純粋のイツトリアやア
ルミナ含有量が５原子百分率より少ないイツトリ
アセラミツク材料は、化学的侵食をうけないもの
の耐摩耗性は窒化ホウ素より良くない。酸化アル
ミニウムの含有量は30原子％より大きいY2O3・
Al2O3セラミツク材料は、Al2O3の含有量がそれ
より少ないものより多孔質となり、このような材
料で製作されたノズルのオリフイスは、溶融希土
類金属の存在下で詰まる傾向があつた。アルミナ
が20原子％で残りがイツトリアの噴射鋳造用ノズ
ルの平均寿命は、８時間以上あり、云いかえれば
完全な１製造交替勤務時間より十分超えたものと
なつている。事実Y2O3・Al2O3が80：20のノズル
の噴射鋳造操業上の評価を最初の２個について実
施したところ、オリフイスの侵食以外の理由で操
業停止するまで、7.75時間および10時間それぞれ
鋳造を続けることができた。本発明によるイツト
リア：アルミナノズルが初期侵食をうけた後は、
それ以降の侵食は窒化ホウ素ノズルに比較すると
遥かに遅い。すなわち第２図の流速が、イツトリ
ア：アルミナノズルでは横ばい状態になつている
のに対し、窒素ホウ素ノズルでは流速曲線が傾い
ている。
ルミニウムノズルの耐摩耗性が、窒化ホウ素のノ
ズルより遥かに優れている。窒化ホウ素は、溶融
希土類−鉄合金の存在下では化学的および機械的
侵食をうけるため、上記の事実は、少なくとも部
分的には正しいものと思われる。本発明の
Y2O3・Al2O3セラミツク材料は、機械的摩耗をう
けるだけである。しかし、純粋のイツトリアやア
ルミナ含有量が５原子百分率より少ないイツトリ
アセラミツク材料は、化学的侵食をうけないもの
の耐摩耗性は窒化ホウ素より良くない。酸化アル
ミニウムの含有量は30原子％より大きいY2O3・
Al2O3セラミツク材料は、Al2O3の含有量がそれ
より少ないものより多孔質となり、このような材
料で製作されたノズルのオリフイスは、溶融希土
類金属の存在下で詰まる傾向があつた。アルミナ
が20原子％で残りがイツトリアの噴射鋳造用ノズ
ルの平均寿命は、８時間以上あり、云いかえれば
完全な１製造交替勤務時間より十分超えたものと
なつている。事実Y2O3・Al2O3が80：20のノズル
の噴射鋳造操業上の評価を最初の２個について実
施したところ、オリフイスの侵食以外の理由で操
業停止するまで、7.75時間および10時間それぞれ
鋳造を続けることができた。本発明によるイツト
リア：アルミナノズルが初期侵食をうけた後は、
それ以降の侵食は窒化ホウ素ノズルに比較すると
遥かに遅い。すなわち第２図の流速が、イツトリ
ア：アルミナノズルでは横ばい状態になつている
のに対し、窒素ホウ素ノズルでは流速曲線が傾い
ている。
本発明を、希土類−鉄−ホウ素合金の噴射鋳造
用のノズルについて記載したが、本発明の
Y2O3・Al2O3セラミツク材料はその他の耐熱分野
や鋳造分野で多くの用途がある。例えば、放射性
元素の還元や合金調製のためのるつぼ材料として
使用できる。さらにまたターボエンジン部品、セ
ラミツクスパークプラグ、センサーの本体にも有
用である。従つて本発明は特許請求の範囲によつ
てのみ限定をうけるものである。
用のノズルについて記載したが、本発明の
Y2O3・Al2O3セラミツク材料はその他の耐熱分野
や鋳造分野で多くの用途がある。例えば、放射性
元素の還元や合金調製のためのるつぼ材料として
使用できる。さらにまたターボエンジン部品、セ
ラミツクスパークプラグ、センサーの本体にも有
用である。従つて本発明は特許請求の範囲によつ
てのみ限定をうけるものである。
第１図は、本発明によるY2O3・Al2O3噴射鋳造
用ノズルの模式図である。第２図は、窒素ホウ素
製噴射鋳造用ノズルと、80：20モル％のイツトリ
ア・アルミナセラミツク材料製噴射鋳造用ノズル
の特性を比較したものである。
用ノズルの模式図である。第２図は、窒素ホウ素
製噴射鋳造用ノズルと、80：20モル％のイツトリ
ア・アルミナセラミツク材料製噴射鋳造用ノズル
の特性を比較したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムの
混合物から成形された耐火性セラミツク材料にお
いて、該耐火性セラミツク材料が少なくとも70モ
ル％の酸化イツトリウムと５ないし30モル％の酸
化アルミニウムを含み、かつ過半量のY2O3・
Al2O3単斜晶相を含有する不透明材料であること
を特徴とする耐火性セラミツク材料。 ２ 溶融希土類−鉄合金に対して耐摩耗性を有
し、かつ少なくとも70モル％の酸化イツトリウム
と、約11ないし30モル％の酸化アルミニウムを含
む請求項１記載の耐火性セラミツク材料。 ３ 請求項１または２記載の非多孔性不透明セラ
ミツク材料により成形された溶融金属鋳造用の耐
摩耗性耐火ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US100,428 | 1987-09-24 | ||
| US07/100,428 US4966875A (en) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Wear-resistant ceramic for casting rare earth alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108165A JPH01108165A (ja) | 1989-04-25 |
| JPH0476340B2 true JPH0476340B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=22279734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63237553A Granted JPH01108165A (ja) | 1987-09-24 | 1988-09-24 | 希土類合金鋳造用耐摩耗性セラミック材料 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4966875A (ja) |
| EP (1) | EP0309091B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01108165A (ja) |
| DE (1) | DE3879342T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5217933A (en) * | 1991-06-03 | 1993-06-08 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Yttria-alumina fibers |
| US5409871A (en) * | 1993-11-02 | 1995-04-25 | Pcc Airfoils, Inc. | Ceramic material for use in casting reactive metals |
| TWI253956B (en) * | 2001-11-16 | 2006-05-01 | Shinetsu Chemical Co | Crucible for melting rare earth element alloy and rare earth element alloy |
| EP1452803A1 (en) * | 2001-12-04 | 2004-09-01 | Atock Co., Ltd. | Quartz glass single hole nozzle and quartz glass multi-hole burner head for feeding fluid |
| WO2023094437A1 (en) | 2021-11-26 | 2023-06-01 | Topsoe A/S | Refractory product and its use |
| CN115121785B (zh) * | 2022-07-06 | 2023-02-14 | 青岛正望新材料股份有限公司 | 一种炼钢用功能性耐火材料 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU500206A1 (ru) * | 1973-10-18 | 1976-01-25 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Проблем Материаловедения Ан Усср | Высокоогнеупорный электроизол ционный материал |
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| US4496395A (en) * | 1981-06-16 | 1985-01-29 | General Motors Corporation | High coercivity rare earth-iron magnets |
-
1987
- 1987-09-24 US US07/100,428 patent/US4966875A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-08-19 DE DE8888307683T patent/DE3879342T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-19 EP EP88307683A patent/EP0309091B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-24 JP JP63237553A patent/JPH01108165A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3879342D1 (de) | 1993-04-22 |
| US4966875A (en) | 1990-10-30 |
| EP0309091A2 (en) | 1989-03-29 |
| DE3879342T2 (de) | 1993-06-24 |
| JPH01108165A (ja) | 1989-04-25 |
| EP0309091A3 (en) | 1990-02-21 |
| EP0309091B1 (en) | 1993-03-17 |
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