JPH0513101B2 - - Google Patents
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- JPH0513101B2 JPH0513101B2 JP60113612A JP11361285A JPH0513101B2 JP H0513101 B2 JPH0513101 B2 JP H0513101B2 JP 60113612 A JP60113612 A JP 60113612A JP 11361285 A JP11361285 A JP 11361285A JP H0513101 B2 JPH0513101 B2 JP H0513101B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal shock
- ceramics
- weight
- fused silica
- alumina
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- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、熱膨張係数が小で、耐熱衝撃性に優
れるセラミツクスの提供可能な組成物に関するも
のである。 従来の技術 従来の熱膨張係数の小さな耐熱衝撃性に優れた
セラミツクス組成物としては、コーデイエライト
セラミツクス、リチア系セラミツクス、チタン酸
アルミニウムセラミツクス等が一般的であり、最
もよく使用されている。コーデイエライトセラミ
ツクスとは、MgO―Al2O3―SiO2系からなるセ
ラミツクスである。コーデイエライトは、タルク
（Mg3（Si4O10）（OH）2）とカオリン（Al2Si2O5
（OH）4）、およびアルミナ（Al2O3）を任意の比
率で調合し、混合、脱水、成形、乾燥、焼結して
製造される。ちなみに焼結温度は、約1400℃で４
〜５日間である（特公昭54−1564号公報、特公昭
51−20358号公報）。また、チタン酸アルミニウム
セラミツクスとは、酸化チタン（アナターゼ型）
と純度のよいα―Al2O3を原料として、等モル調
合物を1600〜1700℃で焼成して製造される（窯業
工学ハンドブツク P.1274）。 発明が解決しようとする問題点 このような従来耐熱衝撃性セラミツクスでは、
高温焼結を不可決としており、また合成されたセ
ラミツクスからは緻密な焼結体が得られなかつた
り、構成結晶の熱膨張の大きな異方性によつてで
きる粒界の亀裂等より、耐熱衝撃性に問題を有し
ていた。本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、1100〜1300℃と比較的低い〓焼温度で耐熱衝
撃性セラミツクスを提供することを目的としてい
る。 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、少なくと
も再水和性アルミナとチタン酸アルカリ塩および
溶融シリカの三成分と少なくとも必須成分として
なる組成物を〓焼して得たセラミツクスである。 作 用 本発明は上記の構成よりなり、本発明において
必須成分である再水和性アルミナとは、アルミナ
水和物を熱分解したα―Al2O3以外の遷移アルミ
ナ、例えばρ―Al2O3および無定形アルミナ等で
あり、工業的には例えばバイヤー工程から得られ
るアルミナ水和物等のアルミナ水和物を約400〜
1200℃の熱ガスに通常数分の１〜10秒間接触させ
たり、あるいはアルミナ水和物を減圧下で約250
〜900℃に通常１分〜４時間加熱保持することに
より得ることができる約0.5〜15重量％の灼熱減
量を有するもの等が挙げられる。 次にチタン酸アルカリ塩とは、一般式M′2O・
nTiO2（式中M′は、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム、バリウム、ストロ
ンチウム、カルシウムから選ばれるアルカリ金属
原子を表わし、ｎは１以上の整数である）で示さ
れる物質である。 次にもう一つに必須成分である溶融シリカにつ
いて記述する。溶融シリカかは、熱膨張係数が
0.5×10-6／deg（常温〜1000℃）と物質中もつと
も小さく、熱膨張を低減させる材料として一般的
に知られている。しかしながら溶融シリカはガラ
ス形成酸化物でもあり、他の物質（例えば、ナト
リウム、カリウム、ウカルシウム等のアルカリ成
分およびアルミナ、チタニア等）との混合物で、
1000℃以上の温度で熱処理されると、クリストバ
ライト、あるいはトリジマナイト等の結晶物を生
成させ、熱膨張係数も４〜５×10-6／deg（常温〜
1000℃）と激増させ、この点から、従来、耐熱衝
撃性火物としては使用に供されなかつたが、上記
少なくとも三成分からなる組成物を1100〜1250℃
の範囲で〓焼することにより、その理由は明らか
でないが、耐熱衝撃性に優れたセラミツクスが得
られた。前記、再水和性アルミナ、チタン酸アル
カリ塩、溶融シリカの他、成形助剤（たとえば、
CMC，MC等）および可塑剤（グリセリン、ワ
セリン）等を任意に添加することを可能である。 実施例 １ 再水和性アルミナ10重量％、チタン酸カリウム
（K2O・6TiO2）５重量％、溶融シリカ85重量％、
さらに成形助剤としてメチルセルロース4.0重量
部および可塑剤としてクリセリン2.0重量部、さ
らに水30重量部加えた混合物をスクリユーニーダ
を用い10分間混練後スクリユー型押し出し成形機
に供給し、φ100〓で長さ100〓で、壁厚0.3〓、一
辺1.5〓の正方形セルからなるハニカム成形体を
成形した。次いでこの成形体を100℃／時間の昇
温速度で1200℃まで昇温し、更に1200℃で１時間
〓焼した。このようにして得られたハニカム構造
体の物性を第１表に示す。また比較のため、再水
和性アルミナの代りにα―Al2O3粉末を使用した
比較例Ａ、チタン酸カリウムの代りに酸化チタン
（アナターゼ型TiO2）を使用した比較例Ｂ、溶融
シリカの代りにコーデイエライト粉末を使用した
比較例Ｃを前記実施例と同様にしてハニカム状セ
ラミツクスを製造した。この時の物性も第１表に
示す。
れるセラミツクスの提供可能な組成物に関するも
のである。 従来の技術 従来の熱膨張係数の小さな耐熱衝撃性に優れた
セラミツクス組成物としては、コーデイエライト
セラミツクス、リチア系セラミツクス、チタン酸
アルミニウムセラミツクス等が一般的であり、最
もよく使用されている。コーデイエライトセラミ
ツクスとは、MgO―Al2O3―SiO2系からなるセ
ラミツクスである。コーデイエライトは、タルク
（Mg3（Si4O10）（OH）2）とカオリン（Al2Si2O5
（OH）4）、およびアルミナ（Al2O3）を任意の比
率で調合し、混合、脱水、成形、乾燥、焼結して
製造される。ちなみに焼結温度は、約1400℃で４
〜５日間である（特公昭54−1564号公報、特公昭
51−20358号公報）。また、チタン酸アルミニウム
セラミツクスとは、酸化チタン（アナターゼ型）
と純度のよいα―Al2O3を原料として、等モル調
合物を1600〜1700℃で焼成して製造される（窯業
工学ハンドブツク P.1274）。 発明が解決しようとする問題点 このような従来耐熱衝撃性セラミツクスでは、
高温焼結を不可決としており、また合成されたセ
ラミツクスからは緻密な焼結体が得られなかつた
り、構成結晶の熱膨張の大きな異方性によつてで
きる粒界の亀裂等より、耐熱衝撃性に問題を有し
ていた。本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、1100〜1300℃と比較的低い〓焼温度で耐熱衝
撃性セラミツクスを提供することを目的としてい
る。 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、少なくと
も再水和性アルミナとチタン酸アルカリ塩および
溶融シリカの三成分と少なくとも必須成分として
なる組成物を〓焼して得たセラミツクスである。 作 用 本発明は上記の構成よりなり、本発明において
必須成分である再水和性アルミナとは、アルミナ
水和物を熱分解したα―Al2O3以外の遷移アルミ
ナ、例えばρ―Al2O3および無定形アルミナ等で
あり、工業的には例えばバイヤー工程から得られ
るアルミナ水和物等のアルミナ水和物を約400〜
1200℃の熱ガスに通常数分の１〜10秒間接触させ
たり、あるいはアルミナ水和物を減圧下で約250
〜900℃に通常１分〜４時間加熱保持することに
より得ることができる約0.5〜15重量％の灼熱減
量を有するもの等が挙げられる。 次にチタン酸アルカリ塩とは、一般式M′2O・
nTiO2（式中M′は、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム、バリウム、ストロ
ンチウム、カルシウムから選ばれるアルカリ金属
原子を表わし、ｎは１以上の整数である）で示さ
れる物質である。 次にもう一つに必須成分である溶融シリカにつ
いて記述する。溶融シリカかは、熱膨張係数が
0.5×10-6／deg（常温〜1000℃）と物質中もつと
も小さく、熱膨張を低減させる材料として一般的
に知られている。しかしながら溶融シリカはガラ
ス形成酸化物でもあり、他の物質（例えば、ナト
リウム、カリウム、ウカルシウム等のアルカリ成
分およびアルミナ、チタニア等）との混合物で、
1000℃以上の温度で熱処理されると、クリストバ
ライト、あるいはトリジマナイト等の結晶物を生
成させ、熱膨張係数も４〜５×10-6／deg（常温〜
1000℃）と激増させ、この点から、従来、耐熱衝
撃性火物としては使用に供されなかつたが、上記
少なくとも三成分からなる組成物を1100〜1250℃
の範囲で〓焼することにより、その理由は明らか
でないが、耐熱衝撃性に優れたセラミツクスが得
られた。前記、再水和性アルミナ、チタン酸アル
カリ塩、溶融シリカの他、成形助剤（たとえば、
CMC，MC等）および可塑剤（グリセリン、ワ
セリン）等を任意に添加することを可能である。 実施例 １ 再水和性アルミナ10重量％、チタン酸カリウム
（K2O・6TiO2）５重量％、溶融シリカ85重量％、
さらに成形助剤としてメチルセルロース4.0重量
部および可塑剤としてクリセリン2.0重量部、さ
らに水30重量部加えた混合物をスクリユーニーダ
を用い10分間混練後スクリユー型押し出し成形機
に供給し、φ100〓で長さ100〓で、壁厚0.3〓、一
辺1.5〓の正方形セルからなるハニカム成形体を
成形した。次いでこの成形体を100℃／時間の昇
温速度で1200℃まで昇温し、更に1200℃で１時間
〓焼した。このようにして得られたハニカム構造
体の物性を第１表に示す。また比較のため、再水
和性アルミナの代りにα―Al2O3粉末を使用した
比較例Ａ、チタン酸カリウムの代りに酸化チタン
（アナターゼ型TiO2）を使用した比較例Ｂ、溶融
シリカの代りにコーデイエライト粉末を使用した
比較例Ｃを前記実施例と同様にしてハニカム状セ
ラミツクスを製造した。この時の物性も第１表に
示す。
【表】
第１表から明らかなように必須成分である再水
和性アルミナ、チタン酸アルカリ塩、溶融シリカ
からなる組成物以外の比較例Ａ、比較例Ｂ、比較
例Ｃ組成物は、上記組成物に比べ耐圧強度が小さ
く、また熱膨張係数も大で耐熱衝撃性が悪かつ
た。 実施例 ２ 再水和性アルミナ、チタン酸カリウム、溶融シ
リカの比率を種々変化させ、実施例１と同様に成
形助剤、可塑剤、水を加え実施例１と同様にハニ
カム構造を作成し同様に評価を行つた。その結
果、耐圧強度、耐熱衝撃性に優れている組成範囲
は、第１図の斜線部であつた。この範囲以外での
温度に対する熱膨張収縮率は、第２図ａの如くで
あつた。また本発明のセラミツクスではｂの如く
であつた。曲線ａより溶融シリカから一部結晶化
し、クリストバライト、トリジマナイト等の物質
が生成したことは容易に考えられ、熱膨張係数を
大とし、熱衝撃性を低下させたと推察される。な
お、本実施例のセラミツクスの熱膨張係数（常温
〜1000℃）はいずれも1.3×10-6／deg以上であつ
た。 実施例 ３ 再水和性アルミナ10重量％、チタン酸アルカリ
塩５重量％（アルカリ成分として、リチウム、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バ
リウム、ストロンチウム、カルシウムから選ばれ
る各々のアルカリ金属原子からなるチタン酸アル
カリ塩）と、溶融シリカ85重量％および成形助剤
としてメチルセルロース4.0重量部、可塑剤とし
てグリセリン2.0重量部、水32重量部加えた混合
物を実施例１と同様にしてハニカム状セラミツク
スを作成した。このものの物性を第２表に示す。
和性アルミナ、チタン酸アルカリ塩、溶融シリカ
からなる組成物以外の比較例Ａ、比較例Ｂ、比較
例Ｃ組成物は、上記組成物に比べ耐圧強度が小さ
く、また熱膨張係数も大で耐熱衝撃性が悪かつ
た。 実施例 ２ 再水和性アルミナ、チタン酸カリウム、溶融シ
リカの比率を種々変化させ、実施例１と同様に成
形助剤、可塑剤、水を加え実施例１と同様にハニ
カム構造を作成し同様に評価を行つた。その結
果、耐圧強度、耐熱衝撃性に優れている組成範囲
は、第１図の斜線部であつた。この範囲以外での
温度に対する熱膨張収縮率は、第２図ａの如くで
あつた。また本発明のセラミツクスではｂの如く
であつた。曲線ａより溶融シリカから一部結晶化
し、クリストバライト、トリジマナイト等の物質
が生成したことは容易に考えられ、熱膨張係数を
大とし、熱衝撃性を低下させたと推察される。な
お、本実施例のセラミツクスの熱膨張係数（常温
〜1000℃）はいずれも1.3×10-6／deg以上であつ
た。 実施例 ３ 再水和性アルミナ10重量％、チタン酸アルカリ
塩５重量％（アルカリ成分として、リチウム、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バ
リウム、ストロンチウム、カルシウムから選ばれ
る各々のアルカリ金属原子からなるチタン酸アル
カリ塩）と、溶融シリカ85重量％および成形助剤
としてメチルセルロース4.0重量部、可塑剤とし
てグリセリン2.0重量部、水32重量部加えた混合
物を実施例１と同様にしてハニカム状セラミツク
スを作成した。このものの物性を第２表に示す。
【表】
【表】
第２表から明らかなように本発明である再水和
性アルミナと各々のチタン酸アルカリ塩および溶
融シリカからなるセラミツクスは、耐圧強度、耐
熱衝撃性とも優れていた。なかでもチタン酸カリ
ウムを使用したものは耐熱衝撃性が特に優れてい
た。 実施例 ４ 実施例３における各々のチタン酸アルカリ塩が
ウイスカーである場合の物性を第３表に示す。な
お試験用ハニカム状セラミツクスの作成は実施例
１と同様に行つた。
性アルミナと各々のチタン酸アルカリ塩および溶
融シリカからなるセラミツクスは、耐圧強度、耐
熱衝撃性とも優れていた。なかでもチタン酸カリ
ウムを使用したものは耐熱衝撃性が特に優れてい
た。 実施例 ４ 実施例３における各々のチタン酸アルカリ塩が
ウイスカーである場合の物性を第３表に示す。な
お試験用ハニカム状セラミツクスの作成は実施例
１と同様に行つた。
【表】
第３表よりチタン酸アルカリ塩がウイスカーで
ある程熱膨張係数は小さくなる傾向にあり、また
耐熱衝撃性も改善された。 実施例 ５ 実施例４のNo.３ハニカム成形体における〓焼温
度1000〜1400℃範囲での各物性を第３図に示し
た。 第２図から明らかなように〓焼温度1100℃以下
では耐圧強度が急激に小さくなり、1300℃以上で
は、耐熱衝撃性が急激に低下した。このように本
発明の耐熱衝撃性セラミツクスは〓焼温度1100〜
1300℃で製造されたものがもつとも優れていた。 なお、1000℃で〓焼して得たハニカム状セラミ
ツクスおよび1200℃で〓焼して得たハニカム状セ
ラミツクスの断面の走査型電子顕微鏡写真を第４
図に示した。第４図Ａは、1000℃〓焼のハニカム
状セラミツクス断面の10000倍拡大写真であり、
第４図Ｂは、1200℃〓焼のハニカム状セラミツク
ス断面の10000倍拡大写真である。前記２つの走
査型電子顕微鏡写真からも、〓焼温度によつて得
られるセラミツクスの物性が大きく異なることは
容易に推察される。第４図Ａに示す写真から、チ
タン酸カリウム（K2O・6TiO2）ウイスカーが認
められたが、本発明の実施例である第４図Ｂでは
ウイスカーが完全に融解し、一体化されたため、
ウイスカー等の繊維状態は認められなかつた。 発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、比較
的低温で〓焼することができ、緻密で耐熱衝撃
性、耐圧強度に優れた低コストで実用的なセラミ
ツクスを得ることが可能できわめて有用である。
ある程熱膨張係数は小さくなる傾向にあり、また
耐熱衝撃性も改善された。 実施例 ５ 実施例４のNo.３ハニカム成形体における〓焼温
度1000〜1400℃範囲での各物性を第３図に示し
た。 第２図から明らかなように〓焼温度1100℃以下
では耐圧強度が急激に小さくなり、1300℃以上で
は、耐熱衝撃性が急激に低下した。このように本
発明の耐熱衝撃性セラミツクスは〓焼温度1100〜
1300℃で製造されたものがもつとも優れていた。 なお、1000℃で〓焼して得たハニカム状セラミ
ツクスおよび1200℃で〓焼して得たハニカム状セ
ラミツクスの断面の走査型電子顕微鏡写真を第４
図に示した。第４図Ａは、1000℃〓焼のハニカム
状セラミツクス断面の10000倍拡大写真であり、
第４図Ｂは、1200℃〓焼のハニカム状セラミツク
ス断面の10000倍拡大写真である。前記２つの走
査型電子顕微鏡写真からも、〓焼温度によつて得
られるセラミツクスの物性が大きく異なることは
容易に推察される。第４図Ａに示す写真から、チ
タン酸カリウム（K2O・6TiO2）ウイスカーが認
められたが、本発明の実施例である第４図Ｂでは
ウイスカーが完全に融解し、一体化されたため、
ウイスカー等の繊維状態は認められなかつた。 発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、比較
的低温で〓焼することができ、緻密で耐熱衝撃
性、耐圧強度に優れた低コストで実用的なセラミ
ツクスを得ることが可能できわめて有用である。
第１図は、本発明の一実施例の耐熱衝撃性セラ
ミツクスの組成範囲を示す状態図、第２図および
第３図は同セラミツクスの〓焼温度に対する耐圧
強度、耐熱衝撃温度の関係図、第４図Ａ，Ｂは同
セラミツクスの一実施例と比較例において繊維状
態を保持しているかどうかを示す走査型電子顕微
鏡写真である。 Ａ…再水和性アルミナ、Ｂ…チタン酸アルカ
リ、Ｃ…溶融シリカ。
ミツクスの組成範囲を示す状態図、第２図および
第３図は同セラミツクスの〓焼温度に対する耐圧
強度、耐熱衝撃温度の関係図、第４図Ａ，Ｂは同
セラミツクスの一実施例と比較例において繊維状
態を保持しているかどうかを示す走査型電子顕微
鏡写真である。 Ａ…再水和性アルミナ、Ｂ…チタン酸アルカ
リ、Ｃ…溶融シリカ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも再水和性アルミナとチタン酸アル
カリ塩を溶融シリカからなる組成物を〓焼して得
られた耐熱衝撃性セラミツクス。 ２ 再水和性アルミナが５〜20重量％、チタン酸
アルカリ塩が１〜10重量％、溶融シリカが70〜94
重量％からなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の耐熱衝撃性セラミツクス。 ３ チタン酸アルカリ塩がチタン酸カリウムから
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の耐熱衝撃性セラミツクス。 ４ チタン酸アルカリ塩がウイスカーであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項また
は第３項記載の耐熱衝撃性セラミツクス。 ５ 〓焼温度が1100〜1300℃であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第４項の何れかに
記載の耐熱衝撃性セラミツクス。 ６ 熱膨張係数が1.3×10-6／deｇ以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項
の何れかに記載の耐熱衝撃性セラミツクス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113612A JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113612A JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270255A JPS61270255A (ja) | 1986-11-29 |
| JPH0513101B2 true JPH0513101B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=14616628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60113612A Granted JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270255A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029452A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガス浄化用触媒およびその製造法 |
| JPH02198641A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒およびその製造法 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60113612A patent/JPS61270255A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61270255A (ja) | 1986-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |