JPH0585499B2 - - Google Patents

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JPH0585499B2
JPH0585499B2 JP2418874A JP41887490A JPH0585499B2 JP H0585499 B2 JPH0585499 B2 JP H0585499B2 JP 2418874 A JP2418874 A JP 2418874A JP 41887490 A JP41887490 A JP 41887490A JP H0585499 B2 JPH0585499 B2 JP H0585499B2
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JP
Japan
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mullite
sio
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zro
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Toshio Kawanami
Tsuneshi Komori
Takeshi Mikage
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Nikkato Corp
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Nikkato Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、高温度で使用
でき、耐久性に優れたムライト焼結体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mullite sintered body that can be used at high temperatures and has excellent durability.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】 ムライト磁器
は、古くから理化学用陶磁器や熱処理を行うロー
ラーハースキルン用のローラーなどとして使用さ
れてきた。
[Prior art and its problems] Mullite porcelain has been used for a long time as ceramics for physics and chemistry, rollers for roller hearth kilns that perform heat treatment, and the like.

【0003】 例えば、ローラーハースキルンは、被
焼成体を移動させるために必要な部材の熱容量が
極端に小さいため、熱効率が大巾に向上すると共
に、熱処理時間も短縮されるという利点があり、
近年普及しつつある。
[0003] For example, roller hearth kilns have the advantage of greatly improving thermal efficiency and shortening heat treatment time because the heat capacity of the members required to move the object to be fired is extremely small.
It has become popular in recent years.

【0004】 ローラーハースキルン用のローラーと
しては、現在、ステンレス、耐熱合金、陶器、ム
ライト磁器、アルミナ等のローラーが使用されて
いる。しかしながら、金属製ローラーでは、1000
℃以下、陶器や磁器製のローラーでは1250℃以下
の炉に使用が限定され、アルミナ製ローラーは極
小型のテスト炉に用いられている程度であり、熱
処理温度に大きな限界がある。更に、これらのロ
ーラーは、一本当りにかかる荷重に制約があり、
容積当りの焼成重量に限界があるため、タイル、
食器などの低温焼成の軽量材料の熱処理に利用さ
れているにとどまつている。
[0004] Currently, rollers made of stainless steel, heat-resistant alloys, ceramics, mullite porcelain, alumina, etc. are used as rollers for roller hearth kilns. However, with metal rollers, 1000
℃ or less, ceramic or porcelain rollers can only be used in furnaces with temperatures below 1250℃, and alumina rollers are only used in extremely small test furnaces, and there is a big limit to the heat treatment temperature. Furthermore, these rollers have restrictions on the load that can be applied to each roller.
Because there is a limit to the firing weight per volume, tiles,
It is currently only used for heat treatment of lightweight materials that are fired at low temperatures, such as tableware.

【0005】 しかるに、今後の窯業製品、特にいわ
ゆるアドバンスト・セラミツクスの普及には、熱
処理工程の省エネルギー化と高速化の重要性が増
大してくると考えられる。このため、ローラーハ
ースキルン用のローラーとしては、機械的強度が
高いこと、熱源及び被熱処理材料からに飛散蒸発
物に対して耐食性に優れていること、高温下にお
いて靱性が高く、クリープによつて破断されれに
くいこと、耐熱衝撃抵抗が高く、耐久性にすぐれ
ていること、熱放散が小さいことなどの要求を満
足するものが望まている。
[0005] However, with the future spread of ceramic products, especially so-called advanced ceramics, it is thought that the importance of energy saving and speeding up of heat treatment processes will increase. For this reason, rollers for roller hearth kilns must have high mechanical strength, excellent corrosion resistance against evaporated matter from heat sources and heat-treated materials, high toughness at high temperatures, and resistance to creep. What is desired is a material that satisfies the requirements of resistance to breakage, high thermal shock resistance, excellent durability, and low heat dissipation.

【0006】 しかしながら、この様な要求に対し
て、従来のムライト磁器では、十分に応えること
ができなかつた。
[0006] However, conventional mullite porcelain has not been able to fully meet these demands.

【0007】【0007】

【問題点を解決するための手段】 本発明者は、
従来技術の欠点に鑑みて、鋭意研究を重ねた結
果、機械的強度が高く、耐食性に優れ、高温度に
おいて柔構造で且つクリープ破断されにくく、耐
熱衝撃抵抗が高く、耐久性に優れた特定のムライ
ト焼結体が、この要求をみたすことを見い出し、
この知見に基いて本発明を完成した。
[Means for solving the problem] The present inventor
In view of the shortcomings of the conventional technology, as a result of extensive research, we have developed a specific technology that has high mechanical strength, excellent corrosion resistance, has a flexible structure and is resistant to creep rupture at high temperatures, has high thermal shock resistance, and has excellent durability. We discovered that sintered mullite satisfies this requirement.
The present invention was completed based on this knowledge.

【0008】 即ち、本発明は、i)Al2O3及びSiO2
の合計量97.0重量%以上、)CaO 0.2重量%以
下、)Na2O及びK2Oの合計量0.2重量%以下、
並びに)ZrO2 0.05〜2.8重量%であり、Al2
O3/SiO2(モル比)=1.30〜1.85、かさ密度2.96
g/cm3以上であるムライト結晶を主体とするムラ
イト焼結体に係わる。
[0008] That is, the present invention provides i) Al 2 O 3 and SiO 2
Total amount of 97.0% by weight or more,) CaO 0.2% by weight or less,) Total amount of Na 2 O and K 2 O 0.2% by weight or less,
and) ZrO2 0.05-2.8% by weight, Al2
O 3 /SiO 2 (molar ratio) = 1.30 to 1.85, bulk density 2.96
It pertains to a mullite sintered body mainly composed of mullite crystals with a particle size of g/cm 3 or more.

【0009】 本発明でいうムライト結晶を主体とす
る焼結体は、ムライト固溶体のみからなる焼結体
に限定されず、結晶粒界に存在する非晶質マトリ
ツクスが少なく、且つアルミナ結晶(α−Al2
O3)がムライト結晶の10容量%以下しか含まれ
ない焼結体であればよく、具体的には以下の条件
を満足するものである。
[0009] The sintered body mainly composed of mullite crystals in the present invention is not limited to a sintered body consisting only of mullite solid solution, but has a small amount of amorphous matrix present in the grain boundaries and alumina crystals (α- Al 2
It is sufficient that the sintered body contains 10% by volume or less of O 3 ) of the mullite crystals, and specifically satisfies the following conditions.

【0010】 a)Al2O3/SiO2(モル比)が1.30〜
1.85の範囲内である。Al2O3/SiO2が1.30を下回
る場合には、ムライト結晶相量が減少し、SiO2
または非晶質相が増加するため、高温クリープの
低下、耐食性の低下をきたし、耐久性が劣るよう
になる。一方、Al2O3/SiO2が1.85を上回る場合
には、ムライト結晶相の他にAl2O3結晶相量が増
加し、高温強度、靱性の低下及び耐久性の低下を
生じるので不適当である。
[0010] a) Al 2 O 3 /SiO 2 (molar ratio) is 1.30 ~
It is within the range of 1.85. When Al 2 O 3 /SiO 2 is less than 1.30, the amount of mullite crystal phase decreases and SiO 2
Or, since the amorphous phase increases, high-temperature creep and corrosion resistance decrease, resulting in poor durability. On the other hand, when Al 2 O 3 /SiO 2 exceeds 1.85, the amount of Al 2 O 3 crystal phase increases in addition to the mullite crystal phase, resulting in a decrease in high-temperature strength, toughness, and durability, making it unsuitable. It is.

【0011】 b)Al2O3及びSiO2の合計量が97.0重
量%以上である。Al2O3及びSiO2の合計量は、多
いことが望ましいが必ずしも経済的でない。ま
た、TiO2、Cr2O3、Y2O3等の成分は、焼結体の
高温特性については、若干の品質低下要因となる
が、焼結促進、靱性向上などの効果がある。従つ
てこれらの成分を含むAl2O3及びSiO2以外の成分
は、3%未満であれば許容できる。しかしAl2O3
及びSiO2の合計量が97重量%を下回ると、熱源
や被処理物からの飛散蒸発物に対する耐食性の低
下、高温クリープの低下などが生じるので好まし
くない。
b) The total amount of Al 2 O 3 and SiO 2 is 97.0% by weight or more. Although it is desirable that the total amount of Al 2 O 3 and SiO 2 be large, it is not necessarily economical. In addition, components such as TiO 2 , Cr 2 O 3 and Y 2 O 3 cause a slight deterioration in the high-temperature properties of the sintered body, but they have effects such as promoting sintering and improving toughness. Therefore, components other than Al 2 O 3 and SiO 2 containing these components are permissible as long as they are less than 3%. But Al 2 O 3
If the total amount of SiO 2 and SiO 2 is less than 97% by weight, it is not preferable because corrosion resistance to flying evaporates from the heat source or the object to be treated decreases, and high-temperature creep decreases.

【0012】 c)CaOの含有量は、0.2重量%以下
とする。 CaOの含有量が増加するとCaO−Al2O3−SiO2系
の化合物が形成されると考えられ、高温でクリー
プ破断が増加するので好ましくない。このため
CaOの含有量は0.2重量%以下とすることが必要
であり、好ましくは0.1重量%以下、さらに好ま
しくは0.05重量%以下とする。
[0012] c) The content of CaO is 0.2% by weight or less. If the content of CaO increases, it is thought that a CaO- Al2O3 - SiO2 - based compound will be formed, which is not preferable because creep rupture increases at high temperatures. For this reason
The content of CaO needs to be 0.2% by weight or less, preferably 0.1% by weight or less, and more preferably 0.05% by weight or less.

【0013】 d)Na2OとK2Oの合計含有量は、
0.2重量%以下とする。 Na2O及びK2Oの含有量が増加するとNa2Oまた
は/およびK2O−Al2O3−SiO2系化合物が形成さ
れ、品質、寿命などが低下するのでこれらの含有
量は、0.2重量%以下とし、好ましくは0.1重量%
以下とする。
[0013] d) The total content of Na 2 O and K 2 O is
The content shall be 0.2% by weight or less. If the content of Na 2 O and K 2 O increases, Na 2 O or/and K 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2- based compounds will be formed, resulting in a decrease in quality and life. 0.2% by weight or less, preferably 0.1% by weight
The following shall apply.

【0014】 e)ZrO2の含有量は、0.05〜2.8重量
%とする。 ZrO2は、ムライト焼結体の焼結促進の効果があ
り、ムライトを所定量含有させることによつて、
焼結性が向上して、かさ密度が低い場合に生じる
耐食性や機械的強度の低下を防止することができ
る。この焼結促進効果は、ZrO2が焼結過程にお
いて、ムライト結晶の粒界に存在することとなつ
て、粒界におけるムライトの相互拡散を促進する
ことによるものと推測される。また同時に、
ZrO2の存在が、ムライト結晶粒界に生じる非晶
質マトリツクスの偏析を抑制する効果として働
き、高温におけるムライト焼結体の靱性向上やク
リープ特性の改善に寄与する。しかし、一方、
ZrO2は、熱源や被熱処理材料からの高温におけ
る飛散蒸発物による汚染に伴う耐久性の低下をき
たすなどの欠点もあり、ZrO2の含有量が多すぎ
ることは好ましくない。
[0014] e) The content of ZrO 2 is 0.05 to 2.8% by weight. ZrO 2 has the effect of promoting sintering of mullite sintered bodies, and by containing a certain amount of mullite,
Sinterability is improved, and it is possible to prevent a decrease in corrosion resistance and mechanical strength that occurs when the bulk density is low. This sintering promoting effect is presumed to be due to ZrO 2 being present at the grain boundaries of mullite crystals during the sintering process and promoting mutual diffusion of mullite at the grain boundaries. At the same time,
The presence of ZrO 2 has the effect of suppressing the segregation of the amorphous matrix that occurs at the mullite grain boundaries, and contributes to improving the toughness and creep properties of the mullite sintered body at high temperatures. However, on the other hand,
ZrO 2 also has drawbacks such as reduced durability due to contamination by flying vapors from the heat source or the material to be heat treated at high temperatures, so it is not preferable to have too much ZrO 2 .

【0015】 ZrO2の含有量が0.05重量%未満である
と上記した効果が少なくなり、2.8重量%を越え
ると耐食性、耐久性などの低下が大きくなり好ま
しくない。より好ましくは、ZrO2の含有量を0.1
〜2.5重量%とする。
[0015] If the content of ZrO 2 is less than 0.05% by weight, the above-mentioned effects will be reduced, and if it exceeds 2.8% by weight, corrosion resistance, durability, etc. will be greatly reduced, which is not preferable. More preferably, the content of ZrO2 is 0.1
~2.5% by weight.

【0016】 f)かさ密度は、2.96g/cm3以上とす
る。 かさ密度が2.96g/cm3を下回ると、耐食性の低下
や、機械的強度の低下などを生じるためか、かさ
密度は2.96g/cm3以上とすることが必要であり、
好ましくは3.00g/cm3以上、より好ましくは3.05
g/cm3以上とする。
[0016] f) The bulk density is 2.96 g/cm 3 or more. If the bulk density is less than 2.96 g/cm 3 , the corrosion resistance and mechanical strength will decrease, so it is necessary to set the bulk density to 2.96 g/cm 3 or more.
Preferably 3.00g/ cm3 or more, more preferably 3.05
g/ cm3 or more.

【0017】 本発明のムライト焼結体は、例えば以
下のようにして製造される。
[0017] The mullite sintered body of the present invention is produced, for example, as follows.

【0018】 出発原料としては、Al2O3/SiO2=
1.30〜1.85であり、Na2O、K2O、CaO及びZrO2
を規定量しか含有しないか、或いは焼成によつて
規定量しか残留しない原料を使用し、有効成分が
均一に分布している粉末が望ましい。また、
ZrO2は、粉砕時にZrO2製メデイアを用いて、そ
の磨耗粉として混入したものでもよい。これら
は、あらかじめムライト結晶が形成されているも
のに限定されず、焼成工程でムライト結晶が形成
されるアルミナ及びシリカの混合物またはアルミ
ナ又は/およびシリケートの化合物であつてもよ
い。本発明で使用できる主要な出発原料として
は、例えば、比表面積2〜20m2/gの易焼結性の
低ソーダアルミナと高純度けい石または石英との
混合物、この混合物1300〜1450℃で焼成してムラ
イトを合成した原料、Al及びSi化合物溶液から
共沈法や焙焼法などによつて調整した原料などを
挙げることができる。
[0018] As a starting material, Al 2 O 3 /SiO 2 =
1.30-1.85, Na2O , K2O , CaO and ZrO2
It is desirable to use a raw material that contains only a specified amount of the active ingredient or that only a specified amount remains after firing, and to use a powder in which the active ingredients are uniformly distributed. Also,
ZrO 2 may be mixed as abrasion powder using ZrO 2 media during pulverization. These are not limited to those in which mullite crystals are formed in advance, and may be a mixture of alumina and silica or a compound of alumina and/or silicate in which mullite crystals are formed in the firing process. The main starting materials that can be used in the present invention include, for example, a mixture of easily sinterable low soda alumina with a specific surface area of 2 to 20 m 2 /g and high-purity silica or quartz, and this mixture is sintered at 1300 to 1450°C. Examples include raw materials prepared by synthesizing mullite, and raw materials prepared from Al and Si compound solutions by coprecipitation methods, roasting methods, etc.

【0019】 本発明では、まず原料を、平均粒径
(ストークスの法則に基づく沈降法または光透過
法により測定)が通常2μm以下、好ましくは1.5μ
m以下、さらに好ましくは0.5〜1.0μmになるよ
うに粉砕し分散する。BET法による比表面積2
〜15m2/gとすることが好ましい。この粉砕及び
分散工程は、湿式で行なうことが効率的であり、
ゴム、樹脂、アルミナ等で内張りされたミルを用
いて、メノー、アルミナ、ジルコニア製などの粉
砕メデイアにてボールミーリングすればよい。粉
砕機としては、ボールミル、振動ミル、アトリツ
シヨンミル、遠心ミルなどが使用でき、粉砕と分
散を同時に行なうことができる。2μm程度以下
の微粉原料を用いる場合には、粉砕工程を省略す
ることができるが、原料の分散を充分に行ない、
成分ができるだけ均一に分布した原料とすること
が必要である。
[0019] In the present invention, first, the raw material has an average particle size (measured by sedimentation method or light transmission method based on Stokes' law) of usually 2 μm or less, preferably 1.5 μm.
The particles are ground and dispersed to a particle size of 0.5 to 1.0 μm or less, preferably 0.5 to 1.0 μm. Specific surface area 2 by BET method
It is preferable to set it as 15 m <2> /g. It is efficient to carry out this grinding and dispersion process in a wet manner.
Ball milling may be performed using a grinding media made of agate, alumina, zirconia, etc. using a mill lined with rubber, resin, alumina, etc. As a crusher, a ball mill, a vibration mill, an attrition mill, a centrifugal mill, etc. can be used, and crushing and dispersion can be performed simultaneously. When using fine powder raw materials of about 2 μm or less, the pulverization step can be omitted, but the raw materials must be sufficiently dispersed.
It is necessary to use a raw material whose components are distributed as uniformly as possible.

【0020】 粉砕または/及び分散を行なつた原料
は、次に成形工程で所望の形状に成形される。成
形法としては、通常の窯業製品に用いられている
方法が適用でき、例えば次のような方法で成形を
する。CIP(静水圧成形法)では、上記原料に
PVAなどの成形助剤を数%添加した造粒粉体
(主として噴霧乾燥法による)を調整して成形す
る。成形圧力としては、0.5〜2トン/cm2程度の
圧力が好ましい。押出し成形法の場合は、メチル
セルローズ、デキストリン、PVAなどの粘結性
に富んだペースト状の成形助剤を処理原料に混練
し、押出し機にて成形する。鋳込み成形法の場合
は、処理原料をスラリー状として、粘度が30〜
3000cpとなるように調整し、石膏型などの成形
型を用いて成形し、成形後乾燥して成形体とす
る。これらの成形体は、焼成工程での焼成収縮に
もとづいて所望の寸法よりも大きい割増寸法の形
状に造られる。
[0020] The raw material that has been pulverized and/or dispersed is then molded into a desired shape in a molding step. As the molding method, methods used for ordinary ceramic products can be applied, and for example, the following method is used for molding. In CIP (hydrostatic pressing), the above raw materials
A granulated powder (mainly by spray drying method) to which a few percent of a molding aid such as PVA is added is prepared and molded. The molding pressure is preferably about 0.5 to 2 tons/cm 2 . In the case of extrusion molding, a pasty molding aid with high caking properties such as methylcellulose, dextrin, and PVA is kneaded with the raw material to be processed, and then molded using an extruder. In the case of the cast molding method, the raw material to be treated is in the form of a slurry, and the viscosity is 30~30.
It is adjusted to 3000 cp, molded using a mold such as a plaster mold, and dried after molding to form a molded body. These molded bodies are made into shapes with additional dimensions larger than desired dimensions based on firing shrinkage in the firing process.

【0021】 次いで成形体は、開放雰囲気中1500〜
1750℃の温度で焼成される。焼成温度は、原料の
種類、成形体の成分、成形体の焼成活性などによ
り左右されるが、常圧焼結の場合には、好ましく
は、1550〜1750℃、さらに好ましくは1550〜1700
℃とする。焼結温度が1500℃よりも低いと、所望
の密度が得られず、1750℃よりも高温では、経済
的でないと共に、結晶粒径が粗大化しすぎ、強度
の低下や密度の低下を期し、さらに焼成工程で変
形が生じやすくなり好ましくない。
[0021] Next, the molded body is heated to 1500 ~
It is fired at a temperature of 1750℃. The firing temperature depends on the type of raw material, the components of the molded body, the firing activity of the molded body, etc., but in the case of pressureless sintering, it is preferably 1550 to 1750°C, more preferably 1550 to 1700°C.
℃. If the sintering temperature is lower than 1500°C, the desired density cannot be obtained, and if the sintering temperature is higher than 1750°C, it is not economical and the crystal grain size becomes too coarse, leading to a decrease in strength and density. This is undesirable because deformation tends to occur during the firing process.

【0022】 本発明のムライト焼結体によつてロー
ラーハースキルン用ローラーを得る場合には、そ
の寸法は、キルンの巾、被熱処理材料の形状、面
積あたりにかかる重量、使用温度などによつて決
まるが、外径15〜50mm、外径/内径=1.2〜
1.5、長さ/外径=25〜80程度であることが好ま
しい。内面は、必ずしも円であることに限定され
ないが、外面は、±0.5mm以内の精度をもつた真円
であることが望ましい。
[0022] When obtaining a roller for a roller hearth kiln using the mullite sintered body of the present invention, its dimensions depend on the width of the kiln, the shape of the material to be heat treated, the weight per area, the operating temperature, etc. It depends, but the outer diameter is 15~50mm, outer diameter/inner diameter = 1.2~
1.5, length/outer diameter = about 25 to 80 is preferable. Although the inner surface is not necessarily limited to being circular, it is desirable that the outer surface be a perfect circle with an accuracy within ±0.5 mm.

【0023】[0023]

【発明の効果】 本発明のムライト焼結体は、次
のような優れた特性を有する。 1一般に高温、高強度セラミツクスとされている
Si3N4、SiCなどに比し、高温開放雰囲気で安定
である。 2熱伝導率が低いため熱放散が少なく、経済的で
あり、熱効率が高い。 3熱源や被熱処理材料からの高温における飛散蒸
発物による汚染に高い耐久性を示し、長期間の使
用が可能である。 4 急激な温度変化に耐えうる耐熱衝撃性を有す
る。 5Si3N4、SiC、Al2O3などのセラミツクスに比し
弾性率が低く、特に高温において適当に変形し、
応力集中をうけにくい柔構造体である。 6ムライト結晶がアスペクト比の高い針状で、網
目構造体を形成し、靱性が高く、クリープ破断さ
れにくい。
[Effects of the Invention] The mullite sintered body of the present invention has the following excellent properties. 1 Generally considered to be high-temperature, high-strength ceramics.
Compared to Si 3 N 4 , SiC, etc., it is stable in a high temperature open atmosphere. 2 Low thermal conductivity, less heat dissipation, economical, and high thermal efficiency. 3.It exhibits high durability against contamination by flying vapors from heat sources and heat-treated materials at high temperatures, and can be used for long periods of time. 4. Has thermal shock resistance that can withstand rapid temperature changes. It has a lower elastic modulus than ceramics such as 5Si 3 N 4 , SiC, and Al 2 O 3 and deforms appropriately, especially at high temperatures.
It is a flexible structure that is less susceptible to stress concentration. 6 Mullite crystals are acicular with a high aspect ratio, forming a network structure, having high toughness and being resistant to creep rupture.

【0024】 本発明のムライト焼結体は、上記した
様な優れた特性を有し、高温において、耐久性に
優れ、高荷重に耐えるので、耐熱性部材、特に、
ローラーハースキルン用ローラー等として有用で
ある。
[0024] The mullite sintered body of the present invention has the above-mentioned excellent properties, has excellent durability, and can withstand high loads at high temperatures, so it can be used as a heat-resistant member, especially,
It is useful as a roller for roller hearth kilns, etc.

【0025】【0025】

【実施例】 以下実施例に基づき本発明を更に詳
細に説明する。
[Examples] The present invention will be explained in more detail based on Examples below.

【0026】【0026】

【実施例1】 平均粒径0.7μmで比表面積8m2/
gの99.95%Al2O3と平均粒径1.5μmの99.9%SiO2
とをAl2O3/SiO2=1.34になるよう3Kg配合し
1400℃で焼成してムライトに合成した原料に、
CMCを1%加え、91%Al2O3製のボールミルと
強化ジルコニア製粉砕用メデイアを用いて48時間
湿式で粉砕し分散させ、平均粒径0.7μmとした
後、噴霧乾燥により成形用粉体2.5Kgを得た。
[Example 1] Average particle size 0.7 μm and specific surface area 8 m 2 /
g 99.95% Al2O3 and 99.9% SiO2 with average particle size 1.5μm
and 3 kg of Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.34.
Raw materials synthesized into mullite by firing at 1400℃,
Add 1% CMC, wet-mill and disperse for 48 hours using a 91% Al 2 O 3 ball mill and reinforced zirconia grinding media to obtain an average particle size of 0.7 μm, and then spray dry to form a molding powder. Obtained 2.5Kg.

【0027】 この粉体を、CIPにより1.5トン/cm2の
圧力でパイプ状に成形し、1680℃で3時間焼成し
た。
[0027] This powder was formed into a pipe shape by CIP at a pressure of 1.5 tons/cm 2 and fired at 1680°C for 3 hours.

【0028】【0028】

【実施例2】 実施例1と同一原料を用いAl2
O3/SiO2=1.47となるよう3Kg配合し、更に沈降
炭酸カルシウムをCaO換算で0.14%加えた後、実
施例1と同一方法により1650℃で3時間焼成し
た。
[Example 2] Using the same raw materials as in Example 1, Al 2
After blending 3 kg so that O 3 /SiO 2 =1.47 and further adding 0.14% of precipitated calcium carbonate in terms of CaO, the mixture was calcined at 1650° C. for 3 hours in the same manner as in Example 1.

【0029】[0029]

【実施例3】 実施例1と同一原料を用いてAl2
O3/SiO2=1.62となるよう3Kg配合し、さらに比
表面積10m2/g、平均粒径0.4μmの99.9%ZrO2微
粉を2.5重量%加えた後、強化ジルコニア製のボ
ールミルと粉砕用メデイアを用いて48時間湿式で
粉砕、分散させ平均粒径0.55μmとした。その後
の工程は、実施例1と同様で、1630℃で5時間焼
成した。
[Example 3] Using the same raw materials as in Example 1, Al 2
After blending 3 kg so that O 3 /SiO 2 = 1.62 and adding 2.5% by weight of 99.9% ZrO 2 fine powder with a specific surface area of 10 m 2 /g and an average particle size of 0.4 μm, a ball mill made of reinforced zirconia and a grinding medium were used. The powder was wet-pulverized and dispersed for 48 hours to give an average particle size of 0.55 μm. The subsequent steps were the same as in Example 1, and firing was performed at 1630°C for 5 hours.

【0030】【0030】

【実施例4】 Al2O3/SiO2=1.80、Al2O3と
SiO2の合計量99.2重量%の電融ムライトの微粉30
重量%及び実施例1のAl2O3とSiO2をAl2O3/
SiO2=1.55となるよう配合したもの70重量%から
なる原料に、更に平均粒径0.7μmの99.0%ZrO2微
粉を1.5重量%加えた後、湿式にて樹脂製ミルで
99.5%Al2O3製メデイアを用いて、振動により、
12時間で平均粒径1.1μmとなるよう粉砕し、分散
させた。
[Example 4] Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.80, Al 2 O 3
Electrofused mullite fine powder 30 with a total amount of SiO2 99.2% by weight
Weight% and Al 2 O 3 and SiO 2 of Example 1
After adding 1.5% by weight of 99.0% ZrO 2 fine powder with an average particle size of 0.7 μm to the raw material consisting of 70% by weight of SiO 2 = 1.55, it was wet-processed in a resin mill.
Using 99.5% Al 2 O 3 media, by vibration,
The mixture was ground and dispersed to an average particle size of 1.1 μm in 12 hours.

【0031】 このスラリーに界面活性剤を微量添加
し、粘度を250cpに調整して、2Kg/cm2の圧力を
かけて、石膏型に鋳込み成形し、乾燥後1650℃で
3時間焼成した。
[0031] A small amount of surfactant was added to this slurry, the viscosity was adjusted to 250 cp, and a pressure of 2 Kg/cm 2 was applied to cast it into a plaster mold, and after drying, it was baked at 1650° C. for 3 hours.

【0032】[0032]

【実施例5】 Al及びSi化合物の溶液から熱分
解法で合成、仮焼したAl2O3/SiO2=1.80のAl−
Siスピネル原料粉末にY2O3を0.3%と長石〔主成
分(Na、K)2O・Al2O3・6SiO2〕をNa2O+K2
Oが0.1重量%となるよう添加配合し、平均粒径
0.6μmの99.9%ZrO2微粉を0.5重量%添加した後、
実施例3と同一方法で平均粒径0.6μmに粉砕し、
同様に処理、成形して、1590℃で6時間焼成し
た。
[Example 5] Al− with Al 2 O 3 /SiO 2 =1.80 synthesized and calcined from a solution of Al and Si compounds by thermal decomposition method
Si spinel raw material powder with 0.3% Y 2 O 3 and feldspar [main components (Na, K) 2 O・Al 2 O 3・6SiO 2 ] was added to Na 2 O + K 2
Addition and blending so that O is 0.1% by weight, and the average particle size
After adding 0.5 wt% of 0.6 μm 99.9% ZrO2 fine powder,
Grinded to an average particle size of 0.6 μm in the same manner as in Example 3,
It was treated and molded in the same manner and fired at 1590°C for 6 hours.

【0033】【0033】

【実施例6】 実施例4のムライト40重量%及び
アルミナ99.9%SiO2とをAl2O3/SiO2=1.80にな
るよう混合した粉末60重量%からなる原料に沈降
炭酸カルシウムをCaO換算で0.05重量%及び水酸
化ジルコニウムをZrO2換算で2.0重量%加え、実
施例4と同様の方法により焼成温度1720℃で2時
間焼成した。
[Example 6] Precipitated calcium carbonate was added to a raw material consisting of 60% by weight of powder obtained by mixing 40% by weight of mullite and 99.9% alumina SiO 2 in Example 4 so that Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.80 was mixed with precipitated calcium carbonate in terms of CaO. 0.05% by weight and 2.0% by weight in terms of ZrO 2 of zirconium hydroxide were added, and the mixture was fired in the same manner as in Example 4 at a firing temperature of 1720°C for 2 hours.

【0034】【0034】

【実施例7】 Al及びSi化合物の溶液から熱分
解法で合成、仮焼したAl2O3/SiO2=1.47のムラ
イト粉末を用い、これに平均粒径0.6μmの99.9%
ZrO2微粉を1.0重量%添加して、実施例5と同一
方法により焼成体を製造した。
[Example 7] A mullite powder of Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.47 synthesized and calcined from a solution of Al and Si compounds by a thermal decomposition method was used.
A fired body was produced in the same manner as in Example 5 by adding 1.0% by weight of ZrO 2 fine powder.

【0035】【0035】

【比較例1】 Al2O3/SiO2=1.18、粉砕時間を
15時間とした以外は、実施例1と同様にして焼成
体を製造した。
[Comparative example 1] Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.18, grinding time
A fired body was produced in the same manner as in Example 1, except that the heating time was 15 hours.

【0036】【0036】

【比較例2】 実施例4のムライト、99.6%アル
ミナ粉末、カオリン(主成分Al2O3・SiO2・2H2
O)及び長石を用いてAl2O3/SiO2=1.27となる
ように配合し、91%Al2O3製のボールミルと粉砕
用メデイアを用いて、48時間湿式で粉砕後、脱
水、乾燥を行ない、さらに増粘剤を加えて混練
し、坏土とし、押し出し成形を行なつた後、1700
℃で3時間焼成した。
[Comparative Example 2] Mullite of Example 4, 99.6% alumina powder, kaolin (main component Al 2 O 3・SiO 2・2H 2
O) and feldspar to give Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.27, and wet-pulverized for 48 hours using a 91% Al 2 O 3 ball mill and crushing media, then dehydrated and dried. After adding a thickener and kneading to form a clay and extrusion molding,
It was baked at ℃ for 3 hours.

【0037】【0037】

【比較例3】 ZrO21.5重量%、MgO1.3重量%
及びFe2O30.3重量%を加えた以外は、実施例1と
同一方法で粉砕した後、比較例2と同一方法で成
形、焼成した。
[Comparative Example 3] ZrO 2 1.5% by weight, MgO 1.3% by weight
The powder was pulverized in the same manner as in Example 1, except that 0.3% by weight of Fe 2 O 3 was added, and then molded and fired in the same manner as in Comparative Example 2.

【0038】【0038】

【比較例4】 Al2O3/SiO2=1.47とし、長石を
Na2OとK2Oの合計量が0.24重量%となるように
配合した以外は、実施例1と同様にして焼成体を
製造した。
[Comparative Example 4] Al 2 O 3 /SiO 2 = 1.47, feldspar
A fired body was produced in the same manner as in Example 1, except that the total amount of Na 2 O and K 2 O was 0.24% by weight.

【0039】【0039】

【比較例5】 配合比を変えてAl2O3/SiO2=
1.78とし、ZrO2添加量を3.5重量%とした以外は
比較例2と同一方法により焼成体を製造した。
[Comparative Example 5] Al 2 O 3 /SiO 2 = by changing the blending ratio
1.78, and a fired body was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the amount of ZrO 2 added was 3.5% by weight.

【0040】【0040】

【比較例6】 実施例4で用いたムライトを97%
Al2O3製のミルと粉砕メデイアを用いて120時間
粉砕し、その後は実施例1と同様にして焼成体を
製造した。
[Comparative Example 6] 97% mullite used in Example 4
The powder was ground for 120 hours using an Al 2 O 3 mill and grinding media, and thereafter a fired body was produced in the same manner as in Example 1.

【0041】[0041]

【試験例】 上記の実施例及び比較例により製造
したパイプ状の焼成体について、加速寿命試験及
び耐久試験を行なつた。焼成体の組成及びかさ密
度を表1に、試験結果を表2に示す。試験方法
は、以下に示す通りである。 ○加速寿命試験: 外径21mm、内径16mm、長さ450mmのパイプを試
料とし、支点間距離300mmに支点を設け、この間
を炉内温度1400℃又は1460℃に保持し、両端が炉
外に位置するよう試料を設置し、その中央部に荷
重を加えて、パイプが破断されるまでの時間を求
めた。なお、パイプは5分ごとに半回転させた。
表2には、荷重を単位面積当りの応力で示したが
これは次の計算式にもとづくものである。
[Test Example] Accelerated life tests and durability tests were conducted on the pipe-shaped fired bodies produced in the above Examples and Comparative Examples. The composition and bulk density of the fired body are shown in Table 1, and the test results are shown in Table 2. The test method is as shown below. ○ Accelerated life test: A pipe with an outer diameter of 21 mm, an inner diameter of 16 mm, and a length of 450 mm is used as a sample. Support points are set at a distance of 300 mm between the supports, and the temperature inside the furnace is maintained at 1400°C or 1460°C, with both ends located outside the furnace. A sample was set up so that the pipe would break, a load was applied to the center of the pipe, and the time required for the pipe to break was determined. Note that the pipe was rotated half a rotation every 5 minutes.
Table 2 shows the load in terms of stress per unit area, which is based on the following calculation formula.

【0042】 単位面積当りの応力(Kgf/cm2)=
8wl/(D4−d4)π/D W:荷重、l:スパン長、D:外径、d:内径 このテスト条件は、実用キルンでの一本当りのロ
ーラーにかかる荷重の3〜6倍の荷重と見積ら
れ、実用キルンでは104倍以上の寿命が予測され
る。そのため、100分以上の寿命がある場合には、
より高温またはより高荷重の使用を可能とするも
のと思われる。 ○耐久試験: 重油燃焼のセラミツクス焼成炉の操業中の炉内
1500℃の雰囲気中に外径21mm、内径16mm、長
さ150mmのパイプ試料を挿入し、1ケ月保持した
後、室内に取り出し、その曲げ強度を前式に基づ
いて計測し(スパン100mm)、テスト前の強度との
強度百分率で示した。
[0042] Stress per unit area (Kgf/cm 2 )=
8wl/(D 4 − d 4 )π/D W: load, l: span length, D: outer diameter, d: inner diameter This test condition is based on the load applied to one roller in a practical kiln, which is 3 to 6 It is estimated that the load will be twice as long, and the life of a practical kiln is expected to be more than 10 4 times longer. Therefore, if the lifespan is more than 100 minutes,
It is believed that it enables use at higher temperatures or higher loads. ○Durability test: Inside of a heavy oil-burning ceramics firing furnace during operation
A pipe sample with an outer diameter of 21 mm, an inner diameter of 16 mm, and a length of 150 mm was inserted into an atmosphere at 1500°C, held for one month, then taken out indoors, and its bending strength was measured based on the previous formula (span 100 mm) and tested. The intensity is expressed as a percentage of the previous intensity.

【0043】【0043】

【表1】 ■■■ 亀の甲 [0027] ■■■[Table 1] ■■■ Turtle shell [0027] ■■■

【0044】【0044】

【表2】 ■■■ 亀の甲 [0028] ■■■ 表2から本発明のムライト焼結体を用いたローラ
ーハースキルン用ローラーは、高温での高荷重の
使用に耐え、長期間使用後においても高強度を有
することが明らかである。
[Table 2] ■■■ Turtle shell [0028] ■■■ From Table 2, rollers for roller hearth kilns using the mullite sintered body of the present invention can withstand use at high temperatures and high loads, and even after long-term use. It is clear that it has high strength.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 i Al2O3及びSiO2の合計量97.0
重量%以上、 CaO 0.2重量%以下、 Na2O及びK2Oの合計量0.2重量%以下、並
びに ZrO2 0.05〜2.8重量% であり、Al2O3/SiO2(モル比)=1.30〜1.85、か
さ密度2.96g/cm3以上であるムライト結晶を主体
とするムライト焼結体。
[Claim 1] i Total amount of Al 2 O 3 and SiO 2 97.0
% by weight or more, CaO 0.2% by weight or less, total amount of Na 2 O and K 2 O 0.2% by weight or less, and ZrO 2 0.05-2.8% by weight, Al 2 O 3 /SiO 2 (molar ratio) = 1.30- 1.85, a mullite sintered body mainly composed of mullite crystals with a bulk density of 2.96 g/cm 3 or more.
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