JPH0515665B2

JPH0515665B2 -

Info

Publication number: JPH0515665B2
Application number: JP60184646A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamakawa; Koji Nishida
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1985-08-22
Filing date: 1985-08-22
Publication date: 1993-03-02
Also published as: JPS6246960A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は部分安定化ジルコニアを焼結させて成
るジルコニア耐火物に関する。［従来技術］ジルコニアは高い耐火度を有するため、耐火物
として重用されている。しかし、単斜昌形ジルコ
ニアは約1000℃付近における相移転時に大きな体
積変化を生ずるため、一般には酸化カルシウム又
は酸化マグネシウムを固溶させた安定化ジルコニ
アとして実用に供されている。［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、例えば酸化カルシウムにより部
分的に安定化した従来のジルコニア耐火物であつ
ても、耐スポーリング性が未だ不十分でその改善
が強く要望されているのが実情である。一般に、耐火物内部の気孔は、その耐火物の耐
スポーリング性に大きな影響を与えることが知ら
れている。これは、耐火物内部に適当な径の気孔
が適当量存在すると、熱膨脹・熱収縮に起因する
耐火物内部の応力がそれにより緩和されるためと
考えられる。ところが、単に耐火物の気孔率を高
めると、例えば溶融炉の炉壁に使用した場合に
は、溶融物が耐火物内に浸透し易くなるため、今
度は耐火物としての耐蝕性が低下するという問題
を生ずるものである。本発明の目的は、耐蝕性を低下させることなく
耐スポーリング性を向上させ得るジルコニア耐火
物を提供するにある。［問題点を解決するための手段とその作用］本発明者等は種々の実験・研究の結果、ジルコ
ニアに酸化イツトリウムを固溶させて部分的に安
定化することにより、相移転に伴う体積変化を小
さくできることは勿論のこと、溶融物の耐火物に
対する濡れ性を低くできることを知見し本発明を
完成できるに至つた。即ち、本発明にかかるジル
コニア耐火物は、90〜97重量％のジルコニア及び
10〜３重量％の酸化イツトリウムを含有し、安定
化度を50〜70％とすると共に、気孔率を10〜30％
とし、且つ気孔のうち1μ以下のものが気孔全体
の80％を占めるようにしたところに特徴を有する
ものである。ジルコニアに酸化イツトリウムを固溶させて部
分的に安定化させると、相移転に伴う体積変化が
小さくなり、耐スポーリング性が改善される。こ
の場合、ジルコニアを90〜97重量％とし、酸化イ
ツトリウムを10〜３重量％とすることにより安定
化度を50〜70％とすることが必要である。安定化
度を50％未満では昇温過程の体積変化が大きいた
め耐スポーリング性の改善に効果がなく、70％を
越えると完全安定化に近くなつてかえつて耐スポ
ーリング性が低下するからである。耐火物の気孔率を10〜30％としたのは、この範
囲で耐スポーリング性が一層改善されるからであ
る。気孔率が10％未満では、耐火物自体の強度が
高まるとしてもクラツクの伝播速度が速くなり過
ぎるためスポーリングが生じ易く、逆に気孔率が
30％を越えると強度不足からスポーリングが生じ
易くなる。そして、耐火物の気孔のうち1μ以下
のものが80％以上を占めるようにしておくことが
耐スポーリング性向上の点から最も望もしい。径
が1μ以下の気孔が80％未満となると、組織が局
部的に高密度になつてクラツクが発生し易くなる
からである。また、このためには、各結晶粒子の
平均粒径を略1μ（0.5〜5μ程度をいう、最も好まし
くは0.7〜1.3μの範囲内）としておくことがない。
平均粒径が0.5μ以下では、焼結が進み過ぎるため
1μ以下の気孔が80％以上とならず、平均粒径が
5μ以上ではほとんどの気孔が1μ以上となるから
である。本発明において気孔率を10〜30％としたことか
ら、耐火物を例えば溶融炉の炉壁に使用した場合
には、溶融物が耐火物内に浸透し易くなつて耐蝕
性が低下する可能性が考えられる。しかしなが
ら、本発明ではジルコニアの安定化のために酸化
イツトリウムを使用することによりその虞を無く
すことができる。即ち、酸化カルシウム或は酸化
マグネシウムにより安定化した従来の部分安定化
ジコルニアでは、溶融物との濡れ性が良過ぎるた
め溶融物との無用な反応を抑えることができず、
耐蝕性に劣るという問題があつたのに対し、酸化
イツトリウムにより安定化したジコルニアは溶融
物に対し濡れ性が悪く、これにて溶融物との無用
な反応を抑えて耐火物の耐蝕性を十分に向上させ
ることができるものである。尚、本発明にかかる耐火物の製造にあつては、
材料全体の90％以上を粒径が100〜4000μとなる
ように造粒しておくことが望ましい。また、焼成
温度は1500〜1700℃が好ましい。［実施例］以下本発明をいくつかの実施例より例証する。実施例１〜６及び比較例１〜８平均粒径略1μのジルコニア中に、平均粒径約
1μの酸化イツトリウムを所定量添加し、混合し
てPVA水溶液を加え、スプレードライヤーによ
りカサ比重が低く比較的柔らかい粒子に造粒し
た。造粒物を水分0.1％以下にまで乾燥後、油圧
プレスにて成形し、成形物（180×90×50mm）を
1650℃にて焼成した。酸化イツトリウムの添加量
は、安定化度が45〜73％の範囲内で各種得られる
値とし、気孔率は油圧プレスの圧力等を適宣設定
することにより６〜35％の範囲内で各種得られる
ようにした。このようにして得たジルコニア焼結
体についてスポーリングテストを実施した。スポ
ーリングテストは試料を常温から1500℃に加熱
し、再び常温に冷却するヒートサイクルを繰返
し、クラツクが発生するまでのヒートサイクル数
を測定した。スポーリングテストの結果を次表に
示す。

【表】

【表】上表から、各実施例において耐スポーリング性
が著しく改善されていることが明らかである。ま
た、テスト結果は省略するが、各実施例の耐火物
は耐蝕性においても従来に比し十分に優れるもの
であつた。［発明の効果］本発明は以上述べたように、90〜97重量％のジ
ルコニア及び10〜３重量％の酸化イツトリウムを
含有して安定化度を50〜70％とすると共に、気孔
率を10〜30％とし且つ気孔のうち1μ以下のもの
が気孔全体の80％以上を占めるようにしたので、
耐火物の耐スポーリング性を大幅に向上させ得な
がら、溶融物に対する耐蝕性も併せて改善するこ
とができるという優れた効果を奏するものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１ 90〜97重量％のジルコニア及び10〜３重量％
の酸化イツトリウムを含有し、安定化度が50〜70
％とされていると共に、気孔率が10〜30％であり
且つ気孔のうち1μ以下のものが気孔全体の80％
以上を占めることを特徴とするジルコニア耐火
物。