JPH06172015A - シリケート結合材料の調製方法 - Google Patents

シリケート結合材料の調製方法

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JPH06172015A
JPH06172015A JP3164427A JP16442791A JPH06172015A JP H06172015 A JPH06172015 A JP H06172015A JP 3164427 A JP3164427 A JP 3164427A JP 16442791 A JP16442791 A JP 16442791A JP H06172015 A JPH06172015 A JP H06172015A
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silicate
glass
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glass frit
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JP3164427A
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Gisbert Schulze
ギスベルト・シュルツ
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Ceramtec GmbH
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Ceramtec GmbH
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 シリケート又はアルミナをベースとするセラ
ミック成形品をアルカリ金属を含まないガラスフリット
から構成されるフラックスを用いて調製する。 【構成】 軟化開始温度が850℃以上のアルカリ金属非
含有ホウ素シリケートガラスフリットを出発混合物の0.
1-20重量%添加してなるガラス相と実質的にAl23
含有する結晶部分とを含むセラミック成形品であって、
ガラス相の含量が22-34重量%であり、かつ、SiO2 5
0-68重量%、Al23 12-22重量%、Fe23 0.1-4.5
%、TiO2 0.1-13%、CaO 0.1-23%、MgO 0.1-
9%、Na2O 0-7%、K2O 0-11%、BaO 0-9%及び
3 0-23%を含み、該結晶部分はSiO2 10-25
%、Al23 70-80%、Fe23 0.1-1%、TiO2 0.1
-3%、CaO0.1-5%、MgO 0.1-2%、Na2O 0-1.5
%、K2O 0-2.5%、BaO 0-2%及びB23 0-5% を
含む成型品を調製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリケート又はアルミ
ナをベースとして、ガラスフリットを用いて成形したセ
ラミック成形品の調製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高温抵抗以外のセラミック材料の顕著な
性質の一つは、その電気的絶縁容量である。更に場合に
よって、良好な機械的強さ、特に曲げ強さが望まれてい
る。
【0003】シリケート及びアルミナをベースとする工
業セラミックは、普通、焼成過程で高密焼結(dense-si
nter)され、ガラス相が形成されている。
【0004】ガラス相の成形には、長石やカスミ石閃長
岩(nepheline syenite)、稀にアルカリ土類金属化合物
(例えば炭酸バリウム)をバッチに導入するのが常であ
る。これらの成分は、単独加熱により或いはバッチの他
の成分と反応して溶融物を形成し、冷却するとガラス形
態に固化する。
【0005】このような材料の電気的性質、特に昇温時
におけるそれは、材料中に存在するアルカリ金属イオン
量に強く関係する。
【0006】長石が安価なのは事実であるが、その欠点
はガラス相のアルカリ含量が高いことである。特に昇温
時の電気的諸性質、特に高密焼結され且つ長石をベース
とするセラミックの体積抵抗率は非常に悪影響を受け
る。
【0007】良好な電気的性質、特に昇温時に高い体積
抵抗率を有する製品を得たい場合には、ガラス相の割合
を低く保つか、及び/又はアルカリ金属含有フラックス
をアルカリ土類金属含有フラックスに替える必要があ
る。(サルマンーシヨルツ(Salmang-Sholz)、Keramik
(セラミック)第5版、第371頁を参照されたい。) シリケート結合セラミックの曲げ強さも、形成されるガ
ラス相の型及び量に影響される。ガラス相の反応性、焼
結時の粘度、濡れ挙動及び熱膨張係数並びにその機械的
強さは、焼成品の強さに影響を与える。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、工業セラミックの電気的諸性質、特に昇温時の体積
抵抗率及びシリケート材料(及びアルミナ材料)の曲げ
強さを既知水準より上まで高めることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、長石及びカス
ミ石閃長岩の全部又は一部をガラスフリット、特にアル
カリ金属を含まないガラスフリットに替えると所望の性
質改善が達成できるとの観察に基くものである。
【0010】ところで、粘土、カオリン、ステアタイト
及び/アルミナを含むセラミック出発材料をシリケート
含有フラックスと混合し、該混合物を成形品にして、該
成形品を1,100℃を超える温度、好ましくは1,200-1,450
℃特に1,280-1,350℃に加熱して高密焼結することから
なるシリケート又はアルミナをベースとするセラミック
成形品の調製法が知見されたのである。この方法では、
使用するフラックスの少なくとも一部はガラスフリット
から構成されている。使用するガラスフリットは、アル
カリ金属を含まないことが好ましい。昇温時の抵抗率に
関する要求がそう厳しくない場合、使用するフラックス
は、アルカリ溶融物を含むアルカリ金属含有長石又はカ
スミ石閃長岩の一種以上をガラスフリットに加えて含む
ことができる。
【0011】ガラスフリットは、普通は水中で急冷され
てガラスフレーク又は細かく粉砕された材料の形で製造
され、釉薬又は類似の用途に供される出発材料である固
化されたガラス溶融物である。これは、ガラスフリット
が粉末ガラスであり、アルカリ金属を含むことも含まぬ
こともできることを意味する。使用するフリットのアル
カリ金属含量は、材料に対する要求に関係する。アルカ
リ金属を含まないフリットは、昇温時たとえば600℃で
最大体積抵抗率が望まれる際に使用される。アルカリ金
属含有フリットの中でも、リチウムを含まないものが好
ましい。ガラス相の軟化開始温度は850℃以上、好ましく
は895℃以上である。
【0012】この混合物は、既知の方法たとえば水性ス
リップを調製し、液相を石膏型に吸収させて未処理体を
形成する方法、又は有機可塑剤を加えたセラミック組成
物の押し出しにより成形品に賦形される。
【0013】本発明の方法は、出発材料がカオリン、石
英及び長石を含む場合には磁器の調製を可能にする。ア
ルミナ磁器を調製するときは、これらの材料に加えてア
ルミナも存在しなければならない。ステアタイト品を調
製する際には、セラミック出発材料は粘土、長石又はB
aCO3と主成分のステアタイトを含有しなければなら
ない。更にMg(OH)2を加えると、苦土かんらん石
が形成される。使用する出発材料がかんらん石である場
合も、得られる製品は苦土かんらん石である。粘土、カ
オリン、ステアタイト又は水酸化マグネシウム及びアル
ミナから製造するコージライト品も本発明の方法により
調製可能である。長石を加えると緊密な品物が得られ
る。コージライト品の調製は好適ではない。アルミニウ
ムシリケートから製造する成形品、すなわち酸化マグネ
シウムを含まない成形品も、本発明の方法により調製可
能である。特にムライトなるアルミニウムシリケートを
ベースとする材料は、このような方法で得られる。この
場合、出発材料混合物はAlを50%以上、特に50
乃至80重量%含有する。出発材料のAl23組成が80乃
至96重量%である場合、高アルミナ含量の材料が形成さ
れる。
【0014】C群100、200、400、500、及び600のシリケ
ートバッチ成分を高率アルミナ迄のある制限された程度
で含む工業セラミックの緊密材料並びに多孔質材料は、
普通、色々な量のバッチ成分を含み、それらは焼成時に
ガラス相を形成する。
【0015】長石及び/又はカスミ石閃長岩をアルカリ
金属非含有のガラスフリットに置き代えると、昇温時の
体積抵抗率に好ましい効果が得られる。しかしながら、
曲げ強さを増すためには、バッチ中に元々存在する長石
やカスミ石閃長岩を完全にガラスフリットで置き代えず
に、その一部だけを置き代えることが重要である。未処
理成形品中のガラスフリット含量は、好ましくは0.2乃
至20重量%、特に6乃至13重量%てある。このアルカリ
金属含有フラックスのカスミ石閃長岩は、主にカスミ石
からなり、それに加えて他のアルカリ金属含有長石を他
の0乃至50重量%含有する岩石である。
【0016】使用するフラックスは、アルカリ土類金属
酸化物を供給する他の成分、例えばウオラストナイト、
ドロマイト、大理石、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウ
ム又はステアタイトの一種以上を含有することが好まし
い。フラックス成分のBaCO3を使用することが好ま
しい。二酸化チタンは更なる成分としてフラックスに添
加することができる。(長石+カスミ石閃長岩)/ガラ
スフリットの重量比は0:1乃至0.7:1であること
が好ましい。
【0017】多数の電気的用途では、磁器や特殊ステア
タイトの強さが頻々十分でないので、高アルミナ含量の
材料が益々使用されつつある。今日では、部品の多数は
自動装置を用いて搭載されており、そのため材料の高強
度保持、例えばリベット作業時のそれが必要である。本
発明の方法は、この型の材料の調製を可能とするもので
あり、磁器や特殊ステアタイト製のものすら調製可能で
ある。
【0018】約85%迄のAl23含量を有するアルミナ
陶器の大部分は、(特殊ステアタイトや高率アルミナと
比較して)アルカリ金属含量が高いことや、アルカリ金
属含有フラックスを減らして或いは例えばアルカリ土類
金属化合物で置き代えた際、これらの材料が既に特殊ス
テアタイトよりも著しく高い焼成温度を必要としている
ことの理由により、電気的諸要求には頻々合致しない。
【0019】C520群(DIN SDE 0335.第3部)の多孔質バ
ッチにアルカリ金属非含有フリットを0.5%加えると曲
げ強さが増大する。
【0020】C610、C620又はC780群の材料の場合に、600
℃で107オームcm以上の体積抵抗率を達成するには、
バッチ内のアルカリ金属を MO 1重量%未満にしな
ければならない。
【0021】アルカリ金属を含有する長石やカスミ石閃
長岩を本発明に従ってガラスフリット、特にアルカリ金
属非含有ガラスのフリットに代えると、低Al23含量
の工業セラミック、特にDIN VDE 0335、第3部のC600群
の多数の従来材料の性質を、さもなければ高率アルミナ
がカバーしていた多数の用途に適する程度に改善するこ
とができる。これらの組成の利点は、高Al23含量の
Al23材料よりもアルミナ含量が低いので、かなり低
目の焼成温度が使用できること及び原材料費が安いこと
である。
【0022】本発明の方法により達成可能な機械的強度
の向上のため、例えば、安価な原材料及び焼成費で各種
機械構造部分の製造が可能なのである。アルカリ金属含
量を低く維持することにより、広範な電気的用途、例え
ば点火電極に使用することができる。
【0023】前述のように、このセラミック出発材料
は、0.2乃至20重量%のガラスフリットを含むことがで
きる。更に、このセラミック出発材料は、長石+カスミ
石閃長岩を0乃至12重量%、ステアタイトを0乃至5重量%
及びウォラストナイト、ドロマイト、粉砕大理石、炭酸
バリウム及び二酸化チタンを各0乃至3重量%含むことが
できる。しかしながら、フラックスすなわち焼結助剤の
合計量は、最大30重量%を超えてはならない。ドロマイ
ト、大理石、ウォラストナイト、炭酸バリウム長石及び
カスミ石閃長岩の使用は、ドイツ特許第2,932,914号で
知られている。
【0024】本発明の方法は、極めて好ましい性質をも
ったセラミック成形品の調製を可能にする。このセラミ
ック成形品は、ガラス相及び実質的にAl23を含有す
る結晶部分を含有する。ガラス相の含量は特に22-34重
量%であり、ガラス相自身はSiO2 50-68重量%、A
23 12-22重量% 、Fe23 0.1-4.5%、TiO2 0.
1-13%、CaO 0.1-23%、MgO 0.1-9%、Na2O 0
-7%、K2O 0-11%、BaO 0-9%及びB3 0-23%
を含み、該結晶部分はSiO2 10-25%、Al23 70-8
0%、Fe23 0.1-1%、TiO2 0.1-3%、CaO 0.1-
5%、MgO 0.1-2%、Na2O 0-1.5%、K2O 0-2.5
%、BaO 0-2%及びB23 0-5% を含有する。
【0025】本発明を以下の実施例により説明する。
【0026】
【例】 1 2 3 ガラスフリット ガラスフリット ガラスフリット 非含有材料 含有材料 含有材料 土 15 15 15 ベントナイト 2 2 2 コランダム 34.5 34.5 34.5 アルミナ 34 34 34 1 1 1 ドロマイト 1 1 1 4.5 1.5 - 長石 8 - -ガラスフリット - 11 12.5 曲げ強さ 240(N/mm2) 350 290 体積抵抗率 200℃ 108(オーム・cm) 1012 1013 600℃ 104(オーム・cm)) 107 108 例1は比較例であり、例2及び3は本発明の実施例であ
る。
【0027】実施例2及び3では、SiO2 33重量%、
Al23 9.4重量%、B23 32重量%及びCaO 26重
量%を含むホウ素ガラスフリットを使用した。半球温度
は960℃であり、熱膨張係数(20/400℃)は6.6 x 10-6
/Kであった。最高の曲げ強さは実施例2で得られたが、実
施例2は比較例1とは対照的にホウ素ガラスで完全に置
き代え、カスミ石閃長岩は上記組成のようにホウ素ガラ
スで部分的に置き代えた例である。200℃の体積抵抗率
は、長石及びカスミ石閃長岩をホウ素ガラスで完全に置
き代えた際には増大するが、曲げ強さは幾分が低下する。
【0028】例4及び5では、SiO2 56%、Al23 1
1%、B23 23%、CaO 5.5%及びBaO 5%(夫々重
量%である)を含むガラスフリットを用いた。ガラスフリ
ットの半球温度は1280℃であった。熱膨張係数(20/400
℃)は、4・10-6/K に過ぎなかった。
【0029】
【例】 4 5 ガラスフリット ガラスフリット 非含有材料 含有材料 粘土 10 10 2 2 ウオラストナイト 1 1 6 7 長石 11 - アルミナ 70 70ガラスフリット - 10 曲げ強さ 200(N/mm2) 330 例4は比較例であり、例5は本発明の実施例である。長
石をガラスフリットで完全に置き代えると、曲げ強さは
著しく向上する。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粘土、カオリン、ステアタイト及び/又
    はアルミナを含むセラミック出発材料をシリケート含有
    フラックスと混合し、該混合物を成形品に賦形し、該成
    形品を1,100℃を超える温度に加熱及び高密焼結し、但し
    使用するフラックスの少なくとも一部が、850℃を超える
    軟化開始温度を有するガラスフリットから構成されるシ
    リケート又はアルミナをベースとするセラミック成形品
    の調製方法。
  2. 【請求項2】 使用するガラスフリットがアルカリ金属
    を含まない請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 シリケート含有フラックスが、一種以上
    のアルカリ金属含有長石を含む請求項1又は請求項2の
    方法。
  4. 【請求項4】 シリケート含有フラックスがカスミ石閃
    長岩を含む請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 アルカリ非含有のガラスフリットがホウ
    素シリケートガラスである請求項2の方法。
  6. 【請求項6】 アルカリ非含有ホウ素シリケートガラス
    の含量が、出発混合物重量の0.2乃至20重量%、特
    に6乃至10重量%である請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 加熱するための未処理成形品が、フラッ
    クスとして0.2乃至20重量%、特に6乃至13重量
    %のガラスフリットを含有する請求項1の方法。
  8. 【請求項8】 使用するフラックスがステアタイト、ウ
    オラストナイト、ドロマイト、大理石、炭酸バリウム及
    び二酸化チタンの成分を一種以上含有する請求項1の方
    法。
  9. 【請求項9】 出発材料混合物の組成が、磁器、ステア
    タイト、苦土かんらん石、コージライト、アルミニウム
    シリケート又はマグネシウムシリケートで構成されるも
    のを形成するように選択される請求項1の方法。
  10. 【請求項10】 出発材料の混合物が、50重量%以上の
    Al23を含有する請求項1の方法。
  11. 【請求項11】 出発材料の組成物が80乃至99重量
    %、特に80乃至96重量%のAl23を含有する請求
    項10の方法。
  12. 【請求項12】 出発材料混合物の組成物をムライト品
    が形成されるよう選択する選択10の方法。
  13. 【請求項13】 1,200乃至1,450℃、好まし
    くは1,280乃至1,350℃の温度で成形品を焼結
    する請求項1の方法。
  14. 【請求項14】 ガラス相と実質的にAl23を含有す
    る結晶部分とを含むセラミック成形品であって、該ガラ
    ス相の含量が22−34重量%であり、かつ、SiO2
    50−68重量%、Al23 12−22%、Fe23
    0.1−4.5%、TiO2 0.1−13%、CaO
    0.1−23%、MgO 0.1−9%、Na2O 0−
    7%、K2O 0−11%、BaO 0−9%及びB23
    0−23%を含み、該結晶部分がSiO2 10−25
    %、Al23 70−80%、Fe23 0.1−1%、
    TiO2 0.1−3%、CaO 0.1−5%、MgO
    0.1−2%、Na2O 0−1.5%、K2O 0−2.
    5%、BaO 0−2%及びB23 0−5%を含有する
    セラミック成型品。
JP3164427A 1990-07-04 1991-07-04 シリケート結合材料の調製方法 Pending JPH06172015A (ja)

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DE4021288:2 1990-07-04

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