JPH05866A - 高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents
高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製造方法Info
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- JPH05866A JPH05866A JP3148798A JP14879891A JPH05866A JP H05866 A JPH05866 A JP H05866A JP 3148798 A JP3148798 A JP 3148798A JP 14879891 A JP14879891 A JP 14879891A JP H05866 A JPH05866 A JP H05866A
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- 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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自身が断熱性を有する高断熱性チタン酸アル
ミニウム焼結体を製造する。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との混合粉末及びＡｌ
2 ＴｉＯ5 粉末の少なくとも一方からなる基材粉末８０
〜９０重量％と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末５〜１０重量％と、Ｓ
ｉＯ2 粉末５〜１０重量％とを混合し、成形後、１５０
０℃以上で焼結することにより、焼結体内部に多数の気
泡を形成する。
ミニウム焼結体を製造する。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との混合粉末及びＡｌ
2 ＴｉＯ5 粉末の少なくとも一方からなる基材粉末８０
〜９０重量％と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末５〜１０重量％と、Ｓ
ｉＯ2 粉末５〜１０重量％とを混合し、成形後、１５０
０℃以上で焼結することにより、焼結体内部に多数の気
泡を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸アルミニウム焼
結体の製造方法に関し、詳しくは内部に多数の気泡をも
つ高断熱性のチタン酸アルミニウム焼結体の製造方法に
関する。
結体の製造方法に関し、詳しくは内部に多数の気泡をも
つ高断熱性のチタン酸アルミニウム焼結体の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガスによる環境汚染を防止するため
に、自動車の排気系には排気ガス浄化用触媒が配置され
ている。この排気ガス浄化用触媒には主として白金など
の酸化触媒が用いられ、排気ガス中のＨＣ、ＣＯなどを
酸化分解して浄化している。ところで酸化反応速度は温
度に大きく依存し、反応時の温度が高いほど効率良く浄
化することができる。そこで例えば特公平３−１９３８
４号公報などにみられるように、自動車エンジンの排気
ポートの内面にセラミックスポートライナを配置し、そ
の断熱作用により排気ポートにおける排気ガスの温度低
下を防止することが提案されている。
に、自動車の排気系には排気ガス浄化用触媒が配置され
ている。この排気ガス浄化用触媒には主として白金など
の酸化触媒が用いられ、排気ガス中のＨＣ、ＣＯなどを
酸化分解して浄化している。ところで酸化反応速度は温
度に大きく依存し、反応時の温度が高いほど効率良く浄
化することができる。そこで例えば特公平３−１９３８
４号公報などにみられるように、自動車エンジンの排気
ポートの内面にセラミックスポートライナを配置し、そ
の断熱作用により排気ポートにおける排気ガスの温度低
下を防止することが提案されている。
【０００３】このセラミックスポートライナはセラミッ
クス粉末からスリップキャスティング法などにより成形
され、乾燥後焼結されて形成されている。そしてこのセ
ラミックスポートライナを排気ポート内に配置する方法
としては、例えば特公昭６２−３２１５５号公報にみら
れるように、排気ポートの鋳造時にセラミックスポート
ライナを一体的に鋳ぐるむ方法が一般的である。
クス粉末からスリップキャスティング法などにより成形
され、乾燥後焼結されて形成されている。そしてこのセ
ラミックスポートライナを排気ポート内に配置する方法
としては、例えば特公昭６２−３２１５５号公報にみら
れるように、排気ポートの鋳造時にセラミックスポート
ライナを一体的に鋳ぐるむ方法が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがセラミックス
といえども、焼結体は緻密な構造であるために、伝導に
よる熱移動の割合が比較的大きく、断熱効果が不十分で
あった。そこで鋳ぐるみ金属とセラミックス焼結体の間
に、セラミックスファイバなどの断熱層を設けることも
提案されているが、工数が増大するとともにコストアッ
プを招き好ましくない。
といえども、焼結体は緻密な構造であるために、伝導に
よる熱移動の割合が比較的大きく、断熱効果が不十分で
あった。そこで鋳ぐるみ金属とセラミックス焼結体の間
に、セラミックスファイバなどの断熱層を設けることも
提案されているが、工数が増大するとともにコストアッ
プを招き好ましくない。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、自身が断熱性を有するセラミックス焼結体
を製造することを目的とする。
ものであり、自身が断熱性を有するセラミックス焼結体
を製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
する本発明の高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製
造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との混合粉末及びチタ
ン酸アルミニウム粉末の少なくとも一方からなる基材粉
末８０〜９０重量％と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末５〜１０重量％
と、ＳｉＯ2 粉末５〜１０重量％とを混合し、成形後、
１５００℃以上で焼結することにより、焼結体内部に多
数の気泡を形成することを特徴とする。
する本発明の高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製
造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との混合粉末及びチタ
ン酸アルミニウム粉末の少なくとも一方からなる基材粉
末８０〜９０重量％と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末５〜１０重量％
と、ＳｉＯ2 粉末５〜１０重量％とを混合し、成形後、
１５００℃以上で焼結することにより、焼結体内部に多
数の気泡を形成することを特徴とする。
【０００７】基材粉末は焼結によりチタン酸アルミニウ
ム焼結体となるものであり、Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との
混合粉末、またはチタン酸アルミニウム（Ａｌ2 ＴｉＯ
5 ）粉末が用いられる。いずれか一方でもよいし、両方
が混合された状態であってもよい。なお、酸化物重量換
算でＡｌ2 Ｏ3 が５０〜６０に対しＴｉＯ2 が４０〜５
０程度の比率で、望ましくは等モルで用いるとよい。
ム焼結体となるものであり、Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との
混合粉末、またはチタン酸アルミニウム（Ａｌ2 ＴｉＯ
5 ）粉末が用いられる。いずれか一方でもよいし、両方
が混合された状態であってもよい。なお、酸化物重量換
算でＡｌ2 Ｏ3 が５０〜６０に対しＴｉＯ2 が４０〜５
０程度の比率で、望ましくは等モルで用いるとよい。
【０００８】本発明の最大の特色は、この基材粉末にＦ
ｅ2 Ｏ3粉末とＳｉＯ2 粉末とを混合して用いるところ
にある。すなわち基材粉末にＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2
粉末の両方を混合した粉末を用いて成形し、それを１５
００℃で焼結して焼結体とする。ここで図１及び図２
に、Ｆｅ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の相図と、Ｆｅ2 Ｏ3 単独
の相図を示す。これより以下の反応が生じることがわか
る。
ｅ2 Ｏ3粉末とＳｉＯ2 粉末とを混合して用いるところ
にある。すなわち基材粉末にＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2
粉末の両方を混合した粉末を用いて成形し、それを１５
００℃で焼結して焼結体とする。ここで図１及び図２
に、Ｆｅ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の相図と、Ｆｅ2 Ｏ3 単独
の相図を示す。これより以下の反応が生じることがわか
る。
【０００９】
【化１】
【００１０】
【化２】
【００１１】すなわち、１４２０℃以上ではＦｅ2 Ｏ3
の分解反応によりＯ2 ガスが発生し、１４５５℃以上で
は液相が出現する。したがって１５００℃以上で焼結す
ることにより、適度な液相とガスが生成するため、焼結
体内に微小気泡の集合した気泡が多数残留する。これに
より焼結体に断熱性が付与される。焼結温度が１４５５
〜１５００℃であると、液相が量的に不足し、残留する
気泡が少なくなって断熱性がほとんど向上しない。もち
ろん１４５５℃未満では液相が出現しないので、発生し
たガスは粒界から放出されて残留しない。
の分解反応によりＯ2 ガスが発生し、１４５５℃以上で
は液相が出現する。したがって１５００℃以上で焼結す
ることにより、適度な液相とガスが生成するため、焼結
体内に微小気泡の集合した気泡が多数残留する。これに
より焼結体に断熱性が付与される。焼結温度が１４５５
〜１５００℃であると、液相が量的に不足し、残留する
気泡が少なくなって断熱性がほとんど向上しない。もち
ろん１４５５℃未満では液相が出現しないので、発生し
たガスは粒界から放出されて残留しない。
【００１２】Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2 粉末は、混合粉
末全体を１００重量％とした場合に、それぞれ５〜１０
重量％添加される。それぞれ５重量％より少ないと、液
相およびガスの発生量が少なく断熱性がほとんど向上し
ない。またそれぞれ１０重量％より多く添加されると、
焼結体中の結晶相のチタン酸アルミニウムの割合が相対
的に減少し、熱伝導率が大きくなってしまう。さらに液
相やガスが多く発生するため、焼結時に歪みが生じ形状
の精度が低下する。
末全体を１００重量％とした場合に、それぞれ５〜１０
重量％添加される。それぞれ５重量％より少ないと、液
相およびガスの発生量が少なく断熱性がほとんど向上し
ない。またそれぞれ１０重量％より多く添加されると、
焼結体中の結晶相のチタン酸アルミニウムの割合が相対
的に減少し、熱伝導率が大きくなってしまう。さらに液
相やガスが多く発生するため、焼結時に歪みが生じ形状
の精度が低下する。
【００１３】上記粉末から成形体を形成するには、スリ
ップキャスティング法、射出成形法など従来公知の成形
方法で行うことができる。そして脱型後、上記したよう
に１５００℃以上で焼結される。
ップキャスティング法、射出成形法など従来公知の成形
方法で行うことができる。そして脱型後、上記したよう
に１５００℃以上で焼結される。
【００１４】
【発明の効果】すなわち本発明の高断熱性チタン酸アル
ミニウム焼結体の製造方法によれば、多数の気泡を含む
焼結体をほとんど工数の増大無く容易に製造することが
できる。そして得られた焼結体は、優れた断熱性と高い
耐熱性を有しているので、ポートライナとして最適であ
り、別の断熱層を必要とせずそのまま鋳ぐるむことがで
きる。したがって工数が格段に低減され、コストを低減
することができる。
ミニウム焼結体の製造方法によれば、多数の気泡を含む
焼結体をほとんど工数の増大無く容易に製造することが
できる。そして得られた焼結体は、優れた断熱性と高い
耐熱性を有しているので、ポートライナとして最適であ
り、別の断熱層を必要とせずそのまま鋳ぐるむことがで
きる。したがって工数が格段に低減され、コストを低減
することができる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）市販の合成チタン酸アルミニウム粉末８６
重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末６重量％、ＳｉＯ2 粉末８重量
％からなる混合粉末８０重量％と、水２０重量％からな
るスリップを用い、石膏で形成された成形型内に注入し
て着肉させた。
重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末６重量％、ＳｉＯ2 粉末８重量
％からなる混合粉末８０重量％と、水２０重量％からな
るスリップを用い、石膏で形成された成形型内に注入し
て着肉させた。
【００１６】所定時間着肉後、余分なスリップを排泥
し、成形体を脱型して取り出した。そしてこの成形体を
乾燥炉内に配置し、最高温度６０℃で４８時間保持して
水分を乾燥させた。その後、乾燥された成形体を１５５
０℃で４時間保持して焼結し、チタン酸アルミニウム製
のポートライナを得た。得られたポートライナについて
気泡の有無を断面について目視で調べた。また熱伝導率
（Ｗ／ｍＫ）をレーザフラッシュ法で測定した。これら
の結果を表１に示す。 （実施例２）Ａｌ2 Ｏ3 粉末５６重量部と、ＴｉＯ2粉
末４４重量部とを混合し、１４００℃で４時間焼成した
後、粉砕して形成されたチタン酸アルミニウム粉末を用
いたこと以外は、実施例１と同様にしてポートライナを
製造した。そして同様に測定結果を表１に示す。 （比較例１）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を２重量％、ＳｉＯ2 粉末
を３重量％用いたこと以外は、実施例１と同様にしてポ
ートライナを製造した。そして同様に測定結果を表１に
示す。 （比較例２）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を１５重量％、ＳｉＯ2粉
末を１５重量％用いたこと以外は、実施例１と同様にし
てポートライナを製造した。そして同様に測定結果を表
１に示す。 （比較例３）乾燥後の成形体を１３５０℃で４時間保持
して焼結したこと以外は、実施例１と同様にしてポート
ライナを製造した。そして同様に測定結果を表１に示
す。 （比較例４）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を用いず、その分チタン酸
アルミニウム粉末を増量したこと以外は、実施例１と同
様にしてポートライナを製造した。そして同様に測定結
果を表１に示す。 （比較例５）ＳｉＯ2 粉末を用いず、その分チタン酸ア
ルミニウム粉末を増量したこと以外は実施例１と同様に
して、ポートライナを製造した。そして同様に測定結果
を表１に示す。 （比較例６）チタン酸アルミニウムの合成時に、Ｆｅ2
Ｏ3 粉末６重量％とＳｉＯ2 粉末８重量％を同時に添加
し、得られた粉末で成形・乾燥・焼結したこと以外は、
実施例２と同様にしてポートライナを製造した。そして
同様に測定結果を表１に示す。 （比較例７）チタン酸アルミニウムの合成時に、Ｆｅ2
Ｏ3 粉末２重量％とＳｉＯ2 粉末３重量％を同時に添加
し、得られた粉末で成形・乾燥・焼結したこと以外は、
実施例２と同様にしてポートライナを製造した。そして
同様に測定結果を表１に示す。
し、成形体を脱型して取り出した。そしてこの成形体を
乾燥炉内に配置し、最高温度６０℃で４８時間保持して
水分を乾燥させた。その後、乾燥された成形体を１５５
０℃で４時間保持して焼結し、チタン酸アルミニウム製
のポートライナを得た。得られたポートライナについて
気泡の有無を断面について目視で調べた。また熱伝導率
（Ｗ／ｍＫ）をレーザフラッシュ法で測定した。これら
の結果を表１に示す。 （実施例２）Ａｌ2 Ｏ3 粉末５６重量部と、ＴｉＯ2粉
末４４重量部とを混合し、１４００℃で４時間焼成した
後、粉砕して形成されたチタン酸アルミニウム粉末を用
いたこと以外は、実施例１と同様にしてポートライナを
製造した。そして同様に測定結果を表１に示す。 （比較例１）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を２重量％、ＳｉＯ2 粉末
を３重量％用いたこと以外は、実施例１と同様にしてポ
ートライナを製造した。そして同様に測定結果を表１に
示す。 （比較例２）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を１５重量％、ＳｉＯ2粉
末を１５重量％用いたこと以外は、実施例１と同様にし
てポートライナを製造した。そして同様に測定結果を表
１に示す。 （比較例３）乾燥後の成形体を１３５０℃で４時間保持
して焼結したこと以外は、実施例１と同様にしてポート
ライナを製造した。そして同様に測定結果を表１に示
す。 （比較例４）Ｆｅ2 Ｏ3 粉末を用いず、その分チタン酸
アルミニウム粉末を増量したこと以外は、実施例１と同
様にしてポートライナを製造した。そして同様に測定結
果を表１に示す。 （比較例５）ＳｉＯ2 粉末を用いず、その分チタン酸ア
ルミニウム粉末を増量したこと以外は実施例１と同様に
して、ポートライナを製造した。そして同様に測定結果
を表１に示す。 （比較例６）チタン酸アルミニウムの合成時に、Ｆｅ2
Ｏ3 粉末６重量％とＳｉＯ2 粉末８重量％を同時に添加
し、得られた粉末で成形・乾燥・焼結したこと以外は、
実施例２と同様にしてポートライナを製造した。そして
同様に測定結果を表１に示す。 （比較例７）チタン酸アルミニウムの合成時に、Ｆｅ2
Ｏ3 粉末２重量％とＳｉＯ2 粉末３重量％を同時に添加
し、得られた粉末で成形・乾燥・焼結したこと以外は、
実施例２と同様にしてポートライナを製造した。そして
同様に測定結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】 （評価） 表１より、実施例の方法で得られたポートライナでは、
気泡の存在により断熱性に優れていることが明らかであ
る。一方、比較例１のようにＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2
粉末の添加量が少ない場合、気泡が生成されず断熱性に
劣っている。
気泡の存在により断熱性に優れていることが明らかであ
る。一方、比較例１のようにＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2
粉末の添加量が少ない場合、気泡が生成されず断熱性に
劣っている。
【００１８】そして比較例２のようにＦｅ2 Ｏ3 粉末と
ＳｉＯ2 粉末の添加量が多過ぎると、気泡は発生するが
チタン酸アルミニウム相以外の相が多くなり、熱伝導率
は低くならない。また液相が多く発生するため、焼成時
に歪んでしまう。また比較例３の結果より、焼結温度が
低くなっても気泡が形成されないことがわかる。そして
比較例４、５の結果より、気泡が形成されるためにはＦ
ｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2 粉末の両方が必要であることが
明らかである。
ＳｉＯ2 粉末の添加量が多過ぎると、気泡は発生するが
チタン酸アルミニウム相以外の相が多くなり、熱伝導率
は低くならない。また液相が多く発生するため、焼成時
に歪んでしまう。また比較例３の結果より、焼結温度が
低くなっても気泡が形成されないことがわかる。そして
比較例４、５の結果より、気泡が形成されるためにはＦ
ｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2 粉末の両方が必要であることが
明らかである。
【００１９】さらに比較例６、７のようにチタン酸アル
ミニウムの合成時にＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2 粉末を添
加しても無意味であることがわかるが、これは合成時に
化１式の反応が進行してしまい、肝心な焼結時にガスの
発生が生じないからである。そして合成時に発生したガ
スにより合成されたチタン酸アルミニウムに気泡が存在
していたとしても、合成後の粉砕により気泡のほとんど
が破壊され効果が得られないからである。
ミニウムの合成時にＦｅ2 Ｏ3 粉末とＳｉＯ2 粉末を添
加しても無意味であることがわかるが、これは合成時に
化１式の反応が進行してしまい、肝心な焼結時にガスの
発生が生じないからである。そして合成時に発生したガ
スにより合成されたチタン酸アルミニウムに気泡が存在
していたとしても、合成後の粉砕により気泡のほとんど
が破壊され効果が得られないからである。
【図１】 Ｆｅ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の相図である。
【図２】 Ｆｅ2 Ｏ3 の相図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 との混合粉末及び
チタン酸アルミニウム粉末の少なくとも一方からなる基
材粉末８０〜９０重量％と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末５〜１０重
量％と、ＳｉＯ2 粉末５〜１０重量％とを混合し、成形
後、１５００℃以上で焼結することにより、焼結体内部
に多数の気泡を形成することを特徴とする高断熱性チタ
ン酸アルミニウム焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03148798A JP3125331B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03148798A JP3125331B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05866A true JPH05866A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3125331B2 JP3125331B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=15460945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03148798A Expired - Fee Related JP3125331B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 高断熱性チタン酸アルミニウム焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3125331B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009286649A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Kyocera Corp | 耐熱性セラミックスおよび断熱材 |
| US9212454B2 (en) | 2011-02-28 | 2015-12-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Branching device and center guide-type track-based transportation system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6756530B2 (ja) * | 2016-07-05 | 2020-09-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP03148798A patent/JP3125331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009286649A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Kyocera Corp | 耐熱性セラミックスおよび断熱材 |
| US9212454B2 (en) | 2011-02-28 | 2015-12-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Branching device and center guide-type track-based transportation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3125331B2 (ja) | 2001-01-15 |
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