JPH11240748A - Production of oxide ceramic - Google Patents
Production of oxide ceramicInfo
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- JPH11240748A JPH11240748A JP10064555A JP6455598A JPH11240748A JP H11240748 A JPH11240748 A JP H11240748A JP 10064555 A JP10064555 A JP 10064555A JP 6455598 A JP6455598 A JP 6455598A JP H11240748 A JPH11240748 A JP H11240748A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性を要求
される各種低高温部品・治具・機器、低熱膨脹性を要求
される各種精密型材・精密検査装置部品・高温計器部
品、断熱性を要求される半導体用断熱材、精密加工を要
求される各種精密部品、などに好適なカルシウムシリケ
ートとリチウムアルミノシリケートを主体とする酸化物
セラミックスの製造方法に係り、特に、焼結体呈色およ
び耐熱衝撃性のばらつきを少なくでき、しかも、耐熱衝
撃性を高い次元に安定させることのできる酸化物セラミ
ックスの製造方法に関する。The present invention relates to various low- and high-temperature parts / jigs / equipments requiring thermal shock resistance, various precision mold materials / precision inspection equipment parts / high-temperature instrument parts requiring low thermal expansion properties, and heat insulating properties. Insulating materials for semiconductors that require, precision processing required for various precision parts, etc., suitable for the production method of oxide ceramics mainly composed of calcium silicate and lithium aluminosilicate, particularly, the coloration of the sintered body and The present invention relates to a method for producing an oxide ceramic which can reduce variation in thermal shock resistance and can stabilize thermal shock resistance to a high level.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルミナ・ジルコニアなどのファインセ
ラミックスの焼成に際しては、従来から微量成分、焼成
温度・時間・酸化還元雰囲気などの焼成条件のちがいに
よる焼結体呈色のばらつきの問題がある。例えば、Fe
等がごく微量含まれていた場合、焼成温度・保持時間等
の焼成条件の微妙な違いにより二価・三価間で価数の変
化が生じ、結果として焼結体呈色が異なってくる場合が
ある。また、主結晶の結晶化度や、結晶粒界の組成およ
び結晶化状態についても、焼成条件の微妙な違いにより
変動し、焼結体呈色のばらつきを引き起こす場合があ
る。2. Description of the Related Art In the firing of fine ceramics such as alumina and zirconia, there has been a problem of variations in the coloration of sintered bodies due to differences in firing conditions such as trace components, firing temperature, time, and oxidation-reduction atmosphere. For example, Fe
, Etc., when a very small amount is contained, the valence changes between divalent and trivalent due to subtle differences in firing conditions such as firing temperature and holding time, resulting in a different coloration of the sintered body There is. Also, the crystallinity of the main crystal, the composition of the crystal grain boundaries, and the crystallized state may fluctuate due to subtle differences in firing conditions, and may cause variations in the coloration of the sintered body.
【0003】これらの状況は、種々のセラミックスにお
いて知られてきており、結果として従来のセラミックス
では、その原料不純物成分を極力除いた純度の高い原料
を用いて、焼結体呈色のばらつきを抑制するに至ってき
ている。また、先に本願発明者らは、結晶組織の主体を
カルシウムシリケートとリチウムアルミノシリケートと
することにより、耐熱衝撃性、加工性、低熱膨張性、断
熱性などの多くの特性に優れた酸化物セラミックスの技
術を開示した(特開平4−305046、特開平6−5
5394)。[0003] These situations have been known for various ceramics. As a result, in the conventional ceramics, the variation in the coloration of the sintered body was suppressed by using a raw material having a high purity from which the raw material impurity component was removed as much as possible. It is coming. Further, the inventors of the present application have previously made oxide ceramics excellent in many properties such as thermal shock resistance, workability, low thermal expansion, and heat insulating properties by using calcium silicate and lithium aluminosilicate as the main components of the crystal structure. (JP-A-4-305046, JP-A-6-5)
5394).
【0004】上記のカルシウムシリケートとリチウムア
ルミノシリケートが結晶組織の主体である酸化物セラミ
ックスのうち、特に、カルシウムシリケートとリチウム
アルミノシリケートの合量に対してリチウムアルミノシ
リケートが55〜98重量%含まれる酸化物セラミック
スは、とりわけ耐熱衝撃性、低熱膨張性に優れるもので
あるが、焼成炉内の保持温度や保持時間のばらつき、あ
るいは冷却速度の違いなど種々の焼成条件の違いによ
り、焼結体呈色に白色からピンク色のばらつきが発生す
るという問題を有し、また、耐熱衝撃性にもばらつきが
発生するという問題があった。[0004] Among the above oxide ceramics in which calcium silicate and lithium aluminosilicate are the main constituents of the crystal structure, particularly, oxides containing 55 to 98% by weight of lithium aluminosilicate with respect to the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate. Ceramics are particularly excellent in thermal shock resistance and low thermal expansion. However, the color of the sintered body depends on various firing conditions such as variation in holding temperature and holding time in the firing furnace, and difference in cooling rate. In addition, there is a problem that variations from white to pink occur, and there is also a problem that variations occur in thermal shock resistance.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カルシウム
シリケートとリチウムアルミノシリケートが結晶組織の
主体である酸化物セラミックスのうち、特に、カルシウ
ムシリケートとリチウムアルミノシリケートの合量に対
してリチウムアルミノシリケートが55〜98重量%含
まれていて、とりわけ耐熱衝撃性、低熱膨張性に優れた
酸化物セラミックスにおいて、焼結体呈色および耐熱衝
撃性のばらつきを少なくするとともに、耐熱衝撃性を高
い次元で安定させることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, calcium oxide and lithium aluminosilicate are mainly composed of oxide ceramics. In particular, lithium aluminosilicate is used with respect to the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate. 55 to 98% by weight, especially in oxide ceramics having excellent thermal shock resistance and low thermal expansion property, reducing the variation in coloration and thermal shock resistance of the sintered body and stabilizing the thermal shock resistance at a high level The purpose is to make
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】かかる実状において、本
発明者らは、鋭意研究を行った結果、カルシウムシリケ
ートとリチウムアルミノシリケートを結晶組織の主体と
し、カルシウムシリケートとリチウムアルミノシリケー
トの合量に対して、リチウムアルミノシリケートが55
〜98重量%含まれる酸化物セラミックスの焼成におい
て、緻密化させるための1000〜1360℃焼成温度
T1を経た後、800〜1100℃でかつ焼成温度T1
よりも50℃以上低い再加熱温度T3に所定時間保持す
ることにより、焼結体呈色のばらつき、および耐熱衝撃
性のばらつきを少なくすることができ、しかも、耐熱衝
撃性を高い次元で安定させることができることを見出し
た。(請求項1)Means for Solving the Problems Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies and found that calcium silicate and lithium aluminosilicate are mainly composed of a crystal structure, and the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate is determined. And the lithium aluminosilicate is 55
In the firing of the oxide ceramics containing up to 98% by weight, after passing through a firing temperature T1 of 1000 to 1360 ° C. for densification, the firing temperature T1 is 800 to 1100 ° C.
By maintaining the reheating temperature T3 at a temperature lower by 50 ° C. or more for a predetermined time, it is possible to reduce the variation in the coloration of the sintered body and the variation in the thermal shock resistance, and to stabilize the thermal shock resistance to a high level. I found that I can do it. (Claim 1)
【0007】そしてさらに、緻密化させるための焼成温
度T1を経た後、再加熱温度T3に移行する前に、再加
熱温度T3より40℃以上低い冷却温度T2に移行させ
ると、よりよい結果が得られることを見いだした。(請
求項2)Further, after passing through the firing temperature T1 for densification, and before shifting to the reheating temperature T3, the temperature is shifted to the cooling temperature T2 which is lower than the reheating temperature T3 by 40 ° C. or more. Was found to be able to. (Claim 2)
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明は、緻密化させるための焼成温度T1を経た後
に、低い再加熱温度T3で再加熱処理を行うことで、焼
結体呈色・耐熱衝撃性のばらつきが少なくなること、お
よび、耐熱衝撃性が高い次元で安定することを見出した
ものである。ここで、このような方法により焼結体呈色
および耐熱衝撃性のばらつきを抑制できる理由は定かで
ないが、次のように推定される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
According to the present invention, by performing a reheating treatment at a low reheating temperature T3 after a firing temperature T1 for densification, variation in coloration and thermal shock resistance of a sintered body is reduced, and It has been found that the stability is high. Here, the reason why the coloration of the sintered body and the variation in thermal shock resistance can be suppressed by such a method is not clear, but is presumed as follows.
【0009】カルシウムシリケートとリチウムアルミノ
シリケートが結晶組織主体である酸化物セラミックス、
特に、カルシウムシリケートとリチウムアルミノシリケ
ートの合量に対して、リチウムアルミノシリケートが5
5〜98重量%含まれるものにおいては、緻密化させる
ための焼成温度T1にあるときには、非晶質相が少量存
在しており、ここから冷却する過程において再結晶化す
る。この再結晶化の程度が焼成条件の違いにより、焼結
体呈色のばらつきを引き起こし、さらには熱膨張係数の
ばらつき、結果的には耐熱衝撃性のばらつきを引き起こ
すものと思われる。これに対し、緻密化させるための焼
成温度T1の後にT1より低い温度T3で再加熱処理を
行うことで、焼結体の再結晶化が均一かつ十分におこ
り、結果として焼結体呈色のばらつきがなくなり、さら
には、熱膨張係数もより低い値となるため、耐熱衝撃性
はより高いものが得られるものと考えられる。Oxide ceramics mainly composed of calcium silicate and lithium aluminosilicate,
In particular, lithium aluminosilicate is 5 to the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate.
In those containing 5 to 98% by weight, a small amount of the amorphous phase is present at the firing temperature T1 for densification, and recrystallizes during the cooling process. It is considered that the degree of this recrystallization causes variations in the coloration of the sintered body due to the difference in the firing conditions, and further causes variations in the coefficient of thermal expansion, and consequently variations in the thermal shock resistance. In contrast, by performing the reheating treatment at a temperature T3 lower than T1 after the firing temperature T1 for densification, recrystallization of the sintered body occurs uniformly and sufficiently, and as a result, the coloration of the sintered body Since there is no variation and the coefficient of thermal expansion also has a lower value, it is considered that a higher thermal shock resistance can be obtained.
【0010】このような再加熱処理の方法としては、緻
密化させるための焼成温度T1からの冷却過程におい
て、再加熱温度T3に降下したら、その温度T3で保持
して再加熱処理を行う方法と、緻密化させるための焼成
温度T1から一旦再加熱温度T3よりもさらに低い温度
T2まで冷却した後に昇温して再加熱温度T3にして保
持することで再加熱処理を行う方法があるが、より効果
的なのは、緻密化させるための焼成温度T1から一度冷
却温度T2まで下げた後に、再加熱温度T3まで温度を
上げて処理を行う方法である。As a method of such a reheating treatment, there is a method of performing a reheating treatment while maintaining the temperature T3 when the temperature falls to a reheating temperature T3 in a cooling process from a firing temperature T1 for densification. There is a method of performing a reheating treatment by temporarily cooling from a firing temperature T1 for densification to a temperature T2 lower than the reheating temperature T3 and then raising the temperature to maintain the temperature at the reheating temperature T3. An effective method is to perform a process in which the temperature is once decreased from the firing temperature T1 for densification to the cooling temperature T2, and then the temperature is increased to the reheating temperature T3.
【0011】なお、冷却温度T2に下げる下げないは別
にして、焼成温度T1から再加熱温度T3までの工程
を、同一バッチ同一炉内で連続的に実施してもよく、あ
るいは焼成工程(焼成温度T1)を経た後、一度室温ま
で冷却して炉から出し、この後に再度別の炉で再加熱工
程(再加熱温度T3)を行ってもかまわない。The process from the firing temperature T1 to the reheating temperature T3 may be continuously performed in the same batch and the same furnace, apart from lowering the cooling temperature T2. After passing through the temperature T1), it may be cooled to room temperature once and taken out of the furnace, and thereafter, a reheating step (reheating temperature T3) may be performed again in another furnace.
【0012】ここで、焼成温度T1は、カルシウムシリ
ケートとリチウムアルミノシリケートの組成、原料の粒
度、焼結体の大きさその他の諸条件により多少の変動は
あるが、1000〜1360℃の範囲が好ましく、より
好ましくは1050〜1200℃であり、この焼成温度
T1の保持時間は、0.1〜24時間が好ましく、より
好ましくは0.3〜6時間の範囲である。すなわち、焼
成温度T1が低い場合あるいは保持時間が短い場合、焼
結体が充分に緻密化せず、逆に、焼成温度T1が高い場
合あるいは保持時間が長い場合、焼結体が溶融したりあ
るいは焼結体に敷き粉が付着したりする他、焼成コスト
が上昇する。The firing temperature T1 varies somewhat depending on the composition of the calcium silicate and the lithium aluminosilicate, the particle size of the raw material, the size of the sintered body and other various conditions, but is preferably in the range of 1000 to 1360 ° C. The firing time is preferably in the range of 0.1 to 24 hours, and more preferably in the range of 0.3 to 6 hours. That is, when the firing temperature T1 is low or the holding time is short, the sintered body is not sufficiently densified. Conversely, when the firing temperature T1 is high or the holding time is long, the sintered body melts or In addition to sticking of powder to the sintered body, firing costs increase.
【0013】また、再加熱温度T3の範囲は、800℃
〜1100℃で、より好ましくは850〜1050℃で
ある。再加熱温度T3が800℃以下では、呈色および
耐熱衝撃性のばらつきをなくす効果が少なく、再加熱温
度T3が1100℃以上では、焼結体の焼成時間を延長
することと同等になり、無意味である。また、この他
に、再加熱温度T3は焼成温度T1よりも50℃以上低
くする必要がある。すなわち、再加熱温度T3が焼成温
度T1に近いと、焼成時間を延長したのと同じで、再加
熱による本発明の効果が少なくなる。再加熱温度T3の
保持時間は、再加熱処理の効果を十分に確保しながら無
駄なコストアップを避けるため、0.1〜12時間が良
く、より好ましくは0.3〜3時間の範囲である。The range of the reheating temperature T3 is 800 ° C.
~ 1100 ° C, more preferably 850 ~ 1050 ° C. When the reheating temperature T3 is 800 ° C. or less, the effect of eliminating the variation in coloration and thermal shock resistance is small, and when the reheating temperature T3 is 1100 ° C. or more, it becomes equivalent to extending the firing time of the sintered body. Meaning. In addition, the reheating temperature T3 needs to be lower than the firing temperature T1 by 50 ° C. or more. That is, when the reheating temperature T3 is close to the firing temperature T1, the effect of the present invention by reheating is reduced, as in the case of extending the firing time. The holding time of the reheating temperature T3 is preferably 0.1 to 12 hours, more preferably 0.3 to 3 hours, in order to sufficiently secure the effect of the reheating treatment and avoid unnecessary cost increase. .
【0014】焼成温度T1による焼結工程と再加熱温度
T3による再加熱処理工程の間に冷却温度T2による冷
却工程をはさむことにより、呈色および耐熱衝撃性のば
らつきをなくす効果をより一層高めようとする場合に
は、冷却温度T2を再加熱温度T3より40℃以上低い
温度とする必要がある。冷却温度T2がこれを超える
と、再加熱温度T3と近くなりすぎるため、冷却効果が
十分でなく、緻密化させるための焼成温度T1からの冷
却過程においてそのまま再加熱温度T3で保持して再加
熱処理を行った場合と効果が同じとなる。By interposing a cooling step at a cooling temperature T2 between a sintering step at a sintering temperature T1 and a reheating treatment step at a reheating temperature T3, the effect of eliminating variations in coloration and thermal shock resistance is further enhanced. In this case, the cooling temperature T2 needs to be lower than the reheating temperature T3 by 40 ° C. or more. If the cooling temperature T2 exceeds this, the reheating temperature T3 becomes too close to the reheating temperature T3, so that the cooling effect is not sufficient, and the reheating is performed while maintaining the reheating temperature T3 as it is in the cooling process from the firing temperature T1 for densification The effect is the same as when processing is performed.
【0015】なお、本発明の対象となる酸化物セラミッ
クスは、カルシウムシリケートとリチウムアルミノシリ
ケートを結晶組織の主体とすることにより、耐熱衝撃
性、加工性、低熱膨張性、断熱性などの多くの点で優れ
た特性を備えたものであるが、その中でも特に、カルシ
ウムシリケートとリチウムアルミノシリケートの合量に
対してリチウムアルミノシリケートが55〜98重量%
含まれるようにしたことにより、上記の各特性のうち、
とりわけ耐熱衝撃性、低熱膨張性に優れている焼結体を
対象とするものである。The oxide ceramics to be used in the present invention are mainly composed of calcium silicate and lithium aluminosilicate as the main components of the crystal structure, and thus have many points such as thermal shock resistance, workability, low thermal expansion, and heat insulation. In particular, lithium aluminosilicate is 55 to 98% by weight based on the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate.
By including it, among the above characteristics,
In particular, it is intended for a sintered body having excellent thermal shock resistance and low thermal expansion properties.
【0016】また、本発明における酸化物セラミックス
を構成するカルシウムシリケートとしては、CaOを
C、SiO2をSで略すと、CS、C2S、C3S、C3S
2などが挙げられるが、このうちCSのウォラストナイ
トが好ましく、ウォラストナイトにはαとβの二種類が
あるが、最も好ましいのはβウォラストナイトである。
C2S、C3Sなどが含まれてもかまわないが、量的に多
いと緻密化が進行しづらくなるため、カルシウムシリケ
ートの合量に対し5重量%以下が好ましい。The calcium silicate constituting the oxide ceramic according to the present invention is CS, C 2 S, C 3 S, C 3 S when CaO is abbreviated as C and SiO 2 is abbreviated as S.
2, and the like. Of these, CS wollastonite is preferable, and there are two types of wollastonite, α and β, and β wollastonite is the most preferable.
C 2 S, C 3 S and the like may be contained, but if the amount is large, the densification becomes difficult to proceed, so that the content is preferably 5% by weight or less based on the total amount of calcium silicate.
【0017】また、本発明の酸化物セラミックスを構成
するリチウムアルミノシリケートとしては、Li2Oを
L、Al2O3をA、SiO2をSで略すと、LAS2のユ
ークリプタイト、LAS4のスポジューメン、あるいは
スポジューメン固溶体などが挙げられる。このうちユー
クリプタイトに比べるとスポジューメンの方がコスト面
などで好ましい。スポジューメンにはα、βの二種あ
り、βスポジューメンが最も好ましい。[0017] Examples of the lithium aluminosilicate constituting the oxide ceramics of the present invention, the Li 2 O L, the Al 2 O 3 A, when the SiO 2 is abbreviated in S, eucryptite LAS 2, LAS 4 Or a solid solution of spodumene. Of these, spodumene is more preferable than eucryptite in terms of cost. There are two types of spodumene, α and β, and β spodumene is most preferred.
【0018】また、これら以外に、不可避の不純物成分
としてFe2O3、TiO2、MgO、MnO、Na2O、
K2O、P2O5などがカルシウムシリケートとリチウム
アルミノシリケートの合量に対して2重量%前後まで含
まれていても問題はなく、通常工業的に用いられている
カルシウムシリケート粉末とリチウムアルミネート粉末
であれば、特別制約なく用いることができる。In addition to these, Fe 2 O 3 , TiO 2 , MgO, MnO, Na 2 O,
There is no problem even if K 2 O, P 2 O 5 and the like are contained up to about 2% by weight with respect to the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate. As long as it is a nate powder, it can be used without any particular restrictions.
【0019】[0019]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお、焼結体の結晶相について、予備試験を行い、
βウォラストナイトとαスポジューメンを、45:5
5、30:70、10:90および2:98の割合にし
た焼結体の結晶相を確認したところ、何れも結晶相はβ
ウォラストナイトとβスポジューメンであり、反応生成
物は認められなかった。したがって、個々の出発原料の
高温における重量減(強熱減量)を考慮すれば、出発原
料の配合から焼結体結晶相の割合が決定されることにな
る。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto. A preliminary test was performed on the crystal phase of the sintered body,
Beta wollastonite and α spodumene at 45: 5
When the crystal phases of the sintered bodies at the ratios of 5, 30:70, 10:90 and 2:98 were confirmed, the crystal phase was β
It was wollastonite and β-spodumene, and no reaction product was observed. Therefore, in consideration of the weight loss (ignition loss) of each starting material at a high temperature, the ratio of the crystalline phase of the sintered body is determined from the blending of the starting materials.
【0020】すなわち、βウォラストナイトは、Ca
O、SiO2以外の不純物成分を1.6重量%含み、強
熱減量が1.1重量%、αスポジューメンは、Li
2O、Al2O3、SiO2以外の不純物成分を1.2重量
%含み、強熱減量が0.2重量%である。したがって、
原料比で10:90にした場合、カルシウムシリケート
であるβウォラストナイトの純分は9.73重量%、リ
チウムアルミノシリケートであるβスポジューメンの純
分は88.74重量%であり、その他を1.24重量%
含むものである。That is, β wollastonite is Ca
It contains 1.6% by weight of impurity components other than O and SiO 2 , the loss on ignition is 1.1% by weight, and α-spodumene is Li
It contains 1.2 wt% of impurity components other than 2 O, Al 2 O 3 and SiO 2 , and has a loss on ignition of 0.2 wt%. Therefore,
When the raw material ratio is 10:90, the pure content of calcium silicate β-wollastonite is 9.73% by weight, the pure content of lithium aluminosilicate β-spodumene is 88.74% by weight, and the others are 1%. .24% by weight
Including.
【0021】不純物を除いたカルシウムシリケートとリ
チウムアルミノシリケートの合量に対しては、カルシウ
ムシリケートが10重量%、リチウムアルミノシリケー
トが90重量%となる。表1の数値は、この不純物を除
いた値であるが、結果として、この値は不純物、強熱減
量を含む初期原料配合とほぼ同じ値となっている。他の
実施例および比較例でもこの点では同様である。The total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate excluding impurities is 10% by weight of calcium silicate and 90% by weight of lithium aluminosilicate. The numerical values in Table 1 are values excluding the impurities, and as a result, the values are almost the same as those of the initial raw material blend including the impurities and the loss on ignition. This is the same in other examples and comparative examples.
【0022】(実施例1)カルシウムシリケート原料と
して天然のβウォラストナイト(CaO:46.2重量
%、SiO2:51.1重量%、その他:1.6重量
%、強熱減量1.1重量%)を、リチウムアルミノシリ
ケート原料として天然のαスポジューメン(Li2O:
7.6重量%、Al2O3:26.5重量%、SiO2:
64.5重量%、その他:1.2重量%、強熱減量0.
2重量%)を用いた。 (Example 1) Natural β wollastonite (CaO: 46.2% by weight, SiO 2 : 51.1% by weight, other: 1.6% by weight, ignition loss 1.1 as a calcium silicate raw material ) Wt%) of natural α-spodumene (Li 2 O:
7.6 wt%, Al 2 O 3: 26.5 wt%, SiO 2:
64.5% by weight, others: 1.2% by weight, loss on ignition 0.
2% by weight).
【0023】天然のβウォラストナイト10重量%と、
天然のαスポジューメン90重量%とを、水を溶媒とし
た湿式ボールミルにより24時間混合粉砕し、平均粒径
2.5μmのスラリーを得た。これに結合材としてポリ
ビニルアルコールを3重量%添加し、スプレードライヤ
ーにて造粒した。得られた顆粒を型に入れ1ton/c
m2で成形し、下記の形状・寸法の成形体をそれぞれ作
製した。[0023] 10% by weight of natural β-wollastonite,
90% by weight of natural α-spodumene was mixed and pulverized for 24 hours by a wet ball mill using water as a solvent to obtain a slurry having an average particle size of 2.5 μm. 3% by weight of polyvinyl alcohol was added as a binder to this and granulated by a spray drier. The obtained granules are put into a mold and 1 ton / c
molded in m 2, and respectively fabricated molded body shape and the following dimensions.
【0024】 (使用した焼成炉) 炉A:ガス炉 :炉内寸法 2000×1000×1000(mm) 炉B:箱型電気炉(MoSi2 ヒーター) :炉内寸法 600×600×600(mm) 炉C:箱型電気炉(SiC ヒーター) :炉内寸法 300×300×200(mm) 炉D:管状電気炉(SiC ヒーター) :炉内寸法 100φ×500L(mm)(Baking furnace used) Furnace A: Gas furnace: Furnace size 2000 × 1000 × 1000 (mm) Furnace B: Box type electric furnace (MoSi 2 heater): Furnace size 600 × 600 × 600 (mm) Furnace C: Box type electric furnace (SiC heater): Furnace size 300 × 300 × 200 (mm) Furnace D: Tubular electric furnace (SiC heater): Furnace size 100φ × 500 L (mm)
【0025】(成形体の形状・寸法) 炉Aに入れた成形体:50φ−50t(mm) 炉Bに入れた成形体:50φ−20t(mm) 炉Cに入れた成形体:20×20×15(mm) 炉Dに入れた成形体:15×15×15(mm)(Shape and Size of Molded Body) Molded Body in Furnace A: 50φ-50t (mm) Molded Body in Furnace B: 50φ-20t (mm) Molded Body in Furnace C: 20 × 20 × 15 (mm) Molded product placed in furnace D: 15 × 15 × 15 (mm)
【0026】(成形体の炉内での配置) 炉A: 5個×2列×5段、合計50個 炉B: 3個×2列×5段、合計30個 炉C: 5個×3列×2段、合計30個 炉D:10個×1列×1段、合計10個(Arrangement of Molded Products in Furnace) Furnace A: 5 pieces × 2 rows × 5 rows, 50 pieces in total Furnace B: 3 pieces × 2 rows × 5 rows, 30 pieces in total Furnace C: 5 pieces × 3 Row x 2 rows, total 30 furnaces D: 10 x 1 row x 1 row, total 10
【0027】この成形体を上記の炉A〜炉Dを用い、上
記のように配置し、焼成を温度T1:1200℃で2時
間行い、炉内冷却により温度T2:700℃まで冷却し
て2時間保持し、さらに温度T3:1000℃で1時間
再加熱処理を行った後、炉内で徐冷した。Using the above furnaces A to D, the green body was placed as described above, and calcined at a temperature T1: 1200 ° C. for 2 hours, and cooled to 700 ° C. by cooling in the furnace to a temperature T2: 700 ° C. After the temperature was maintained for 1 hour and a reheating treatment was performed at a temperature T3: 1000 ° C. for 1 hour, the resultant was gradually cooled in a furnace.
【0028】得られた焼結体を各々10×10×5(m
m)に切断し、アルキメデス法により密度を測定した。
また、焼結体呈色は目視により判断した。焼結体の耐熱
衝撃性は、切断した焼結体を550℃の電気炉中で0.
5時間加熱した後、水中に落下させ、カラーチェックを
実施し、クラックの発生の有無を確認した。クラックの
発生のないものについては、順次、600℃、650
℃、700、750℃の温度で同様の試験を実施し、ク
ラックの発生した最低温度を耐熱衝撃性とした。Each of the obtained sintered bodies was 10 × 10 × 5 (m
m) and the density was measured by the Archimedes method.
The coloration of the sintered body was visually determined. The thermal shock resistance of the sintered body was determined by measuring the cut sintered body in an electric furnace at 550 ° C.
After heating for 5 hours, the mixture was dropped into water, and a color check was performed to confirm whether cracks occurred. As for those having no cracks, 600 ° C. and 650
The same test was performed at temperatures of 700 ° C., 700 ° C., and 750 ° C., and the lowest temperature at which cracks occurred was defined as thermal shock resistance.
【0029】表1に上記の原料組成、製造条件、焼結体
密度、耐熱衝撃性、焼結体呈色を示す。なお、得られた
焼結体は、すべてが白色焼結体であり、呈色のばらつき
は認められなかった。また、耐熱衝撃性も120個全て
が700℃以上と優れた値を示した。Table 1 shows the above-mentioned raw material composition, manufacturing conditions, sintered body density, thermal shock resistance, and sintered body coloration. In addition, all of the obtained sintered bodies were white sintered bodies, and there was no variation in coloration. In addition, the thermal shock resistance of all 120 pieces showed an excellent value of 700 ° C. or more.
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】(実施例2)実施例1において、冷却温度
T2による処理を行わずに、焼成温度T1から炉内冷却
する過程で連続して再加熱温度T3で処理した以外は、
実施例1と同様の試験を行った。得られた焼結体は、ほ
とんどが白色焼結体であり、呈色のばらつきは、次に説
明する比較例1に比べ大きく減少している。また、耐熱
衝撃性も700℃以上のものが120個中110個と優
れた値を示した。 (Example 2) In Example 1, except that the treatment at the reheating temperature T3 was continuously performed in the process of cooling in the furnace from the firing temperature T1 without performing the treatment at the cooling temperature T2.
The same test as in Example 1 was performed. Most of the obtained sintered bodies were white sintered bodies, and the variation in coloration was greatly reduced as compared with Comparative Example 1 described below. In addition, the thermal shock resistance was excellent at 700 ° C. or higher, ie, 110 out of 120 pieces.
【0032】(比較例1)実施例1において、冷却温度
T2による処理および再加熱温度T3による処理を行わ
ずに、焼成温度T1による焼成を行った後、そのまま炉
内徐冷した以外は、実施例1と同様の試験を行った。焼
結体呈色は、実施例1・実施例2に比べ、斑点やピンク
色の焼結体が多く存在した。また、耐熱衝撃性は、12
0個のうち46個が550〜650℃であり、再加熱処
理を行わない以外は実施例2と全く同様であるにもかか
わらず、呈色・耐熱衝撃性共に大きな差異が認められ
た。 Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that the firing at the firing temperature T1 was performed without performing the processing at the cooling temperature T2 and the processing at the reheating temperature T3, and then the inside of the furnace was gradually cooled. The same test as in Example 1 was performed. As for the coloration of the sintered body, more spots and pink sintered bodies were present than in Examples 1 and 2. The thermal shock resistance is 12
Of the 0 pieces, 46 pieces had a temperature of 550 to 650 ° C., and although they were completely the same as Example 2 except that the reheating treatment was not performed, a large difference was recognized in both coloration and thermal shock resistance.
【0033】(実施例3)カルシウムシリケート原料に
は、実施例1と同様の天然のβウォラストナイトを用
い、リチウムアルミノシリケート原料としては、天然鉱
物であるペタライト(Li2O:4.2重量%、Al2O
3:16.6重量%、SiO2:76.8重量%、その
他:1.4重量%、強熱減量1重量%)を用いた。 Example 3 As a calcium silicate raw material, the same natural β-wollastonite as in Example 1 was used, and as a lithium aluminosilicate raw material, natural mineral petalite (Li 2 O: 4.2 wt. %, Al 2 O
3: 16.6 wt%, SiO 2: 76.8 wt%, Other: 1.4% by weight, with ignition loss 1% by weight).
【0034】各原料に上記のものを用い、混合量をカル
シウムシリケート原料30重量%、リチウムアルミノシ
リケート原料70重量%とし、焼成を温度T1:110
0℃で2時間行い、炉内冷却により温度T2:室温まで
冷却し、炉内の焼結体をランダムに再配列した後、さら
に温度T3:950℃で1時間再加熱処理を行った後、
炉内で徐冷した以外は、実施例1と同様の試験を行っ
た。The above materials were used as the raw materials, and the mixing amount was 30% by weight of a calcium silicate raw material and 70% by weight of a lithium aluminosilicate raw material.
Performed at 0 ° C. for 2 hours, cooled in the furnace to a temperature T2: cooled to room temperature, randomly rearranged the sintered bodies in the furnace, and further reheated at a temperature T3: 950 ° C. for 1 hour.
The same test as in Example 1 was performed except that the furnace was gradually cooled in the furnace.
【0035】得られた焼結体は、いずれも白色焼結体で
あり、呈色のばらつきは認められなかった。また、耐熱
衝撃性も650℃以上のものが120個中113個と優
れた値を示した。Each of the obtained sintered bodies was a white sintered body, and no variation in color was observed. In addition, the thermal shock resistance of 650 ° C. or higher showed an excellent value of 113 out of 120 pieces.
【0036】(比較例2)実施例3において、冷却温度
T2による処理および再加熱温度T3による処理を行わ
ずに、焼成を温度T1:1100℃で2時間行った後、
そのまま炉内で徐冷した以外は、実施例3と同様の試験
を行った。焼結体呈色は、実施例1に比べ、斑点やピン
ク色の焼結体が多く存在した。また、耐熱衝撃性は、1
20個のうち81個が550〜600℃であり、冷却処
理および再加熱処理を行わない以外は実施例3と全く同
様であるにもかかわらず、呈色・耐熱衝撃性共に大きな
差異が認められた。 (Comparative Example 2) In Example 3, firing was performed at a temperature T1 of 1100 ° C. for 2 hours without performing a process at a cooling temperature T2 and a process at a reheating temperature T3.
The same test as in Example 3 was performed except that the temperature was gradually cooled in the furnace. As for the coloration of the sintered body, more spots and pink sintered bodies were present than in Example 1. The thermal shock resistance is 1
Of the 20 pieces, 81 pieces had a temperature of 550 to 600 ° C. and were completely the same as Example 3 except that the cooling treatment and the reheating treatment were not performed. Was.
【0037】(比較例3)実施例1において、焼成炉D
のみを用い、温度T1:1380℃で2時間焼成を行
い、炉内冷却により温度T2:700℃まで冷却して2
時間保持し、さらに温度T3:900℃で1時間再加熱
処理を行った以外は、実施例1と同様の試験を行った。
この結果は、焼成温度が高すぎて、焼結体が溶融してし
まった。 (Comparative Example 3) In Example 1, the firing furnace D
Only at a temperature of T1: 1380 ° C. for 2 hours, and then cooled to a temperature of T2: 700 ° C. by cooling in a furnace to obtain 2
The same test as in Example 1 was performed, except that the temperature was kept for another hour, and a reheating treatment was performed at 900 ° C. for 1 hour.
As a result, the firing temperature was too high and the sintered body was melted.
【0038】(比較例4)実施例1において、焼成炉D
のみを用い、温度T1:950℃で12時間焼成を行
い、炉内冷却により温度T2:700℃まで冷却して2
時間保持し、さらに温度T3:900℃で1時間再加熱
処理を行った以外は、実施例1と同様の試験を行った。
この結果は、焼成温度が低すぎて、焼結体が緻密化しな
かった。 (Comparative Example 4) In Example 1, the firing furnace D
Only at a temperature of T1: 950 ° C. for 12 hours, and then cooled to a temperature of T2: 700 ° C. by cooling in a furnace to obtain 2
The same test as in Example 1 was performed, except that the temperature was kept for another hour, and a reheating treatment was performed at 900 ° C. for 1 hour.
As a result, the firing temperature was too low and the sintered body was not densified.
【0039】(比較例5)実施例1において、焼成炉D
のみを用い、温度T3:750℃で1時間再加熱処理し
た以外は、実施例1と同様の試験を行った。この結果
は、再加熱温度T3が低すぎて、再加熱処理の効果が認
められなかった。 (Comparative Example 5) In Example 1, the firing furnace D
The same test as in Example 1 was performed, except that only T3 was used and reheated at 750 ° C. for 1 hour. As a result, the reheating temperature T3 was too low, and the effect of the reheating treatment was not recognized.
【0040】(比較例6)実施例1において、焼成炉D
のみを用い、温度T3:1150℃で1時間再加熱処理
した以外は、実施例1と同様の試験を行った。この結果
は、再加熱温度が高すぎて、再加熱処理の効果が認めら
れなかった。 (Comparative Example 6) In Example 1, the firing furnace D
The same test as in Example 1 was performed, except that only T3 was used and the temperature T3 was reheated at 1150 ° C. for 1 hour. As a result, the reheating temperature was too high, and the effect of the reheating treatment was not recognized.
【0041】[0041]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、カル
シウムシリケートとリチウムアルミノシリケートの合量
に対してリチウムアルミノシリケートが55〜98重量
%含まれていて、とりわけ耐熱衝撃性、低熱膨張性に優
れた酸化物セラミックスにおいて、焼結体呈色および耐
熱衝撃性のばらつきを少なくするとともに、耐熱衝撃性
を高い次元で安定させることができる。As described above, according to the present invention, 55 to 98% by weight of lithium aluminosilicate is contained based on the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate. In an oxide ceramic having excellent heat resistance, it is possible to reduce variation in coloration and thermal shock resistance of a sintered body and to stabilize thermal shock resistance at a high level.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三崎 紀彦 山口県小野田市大字小野田6276番地 秩父 小野田株式会社中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on front page (72) Inventor Norihiko Misaki 6276 Onoda, Onoda-shi, Yamaguchi Prefecture Chichibu Onoda Co., Ltd.
Claims (2)
ムアルミノシリケートが結晶組織の主体であり、カルシ
ウムシリケートとリチウムアルミノシリケートの合量に
対してリチウムアルミノシリケートが55〜98重量%
含まれる酸化物セラミックスの製造方法において、 緻密化させるための1000〜1360℃の焼成温度T
1を経た後、800〜1100℃でかつ焼成温度T1よ
りも50℃以上低い再加熱温度T3に所定時間保持する
ことを特徴とする酸化物セラミックスの製造方法。1. The crystal structure is substantially composed of calcium silicate and lithium aluminosilicate, and lithium aluminosilicate is 55 to 98% by weight based on the total amount of calcium silicate and lithium aluminosilicate.
In the method for producing the oxide ceramics contained, a firing temperature T of 1000 to 1360 ° C. for densification is used.
1. A method for producing an oxide ceramic, comprising maintaining a reheating temperature T3 at 800 to 1100 ° C. and at least 50 ° C. lower than a firing temperature T1 for a predetermined time after passing through Step 1.
後、再加熱温度T3に移行する前に、再加熱温度T3よ
り40℃以上低い冷却温度T2に移行することを特徴と
する請求項1に記載された酸化物セラミックスの製造方
法。2. After a firing temperature T1 for densification, a transition is made to a cooling temperature T2 which is lower than the reheating temperature T3 by 40 ° C. or more before transitioning to the reheating temperature T3. The method for producing an oxide ceramic described in 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10064555A JPH11240748A (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Production of oxide ceramic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10064555A JPH11240748A (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Production of oxide ceramic |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11240748A true JPH11240748A (en) | 1999-09-07 |
Family
ID=13261602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10064555A Pending JPH11240748A (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Production of oxide ceramic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11240748A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001302361A (en) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Taiheiyo Cement Corp | Firing tool and method of producing the same |
| GB2372247A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-21 | Dyson Ind Ltd | Kiln furniture composition |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP10064555A patent/JPH11240748A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001302361A (en) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Taiheiyo Cement Corp | Firing tool and method of producing the same |
| GB2372247A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-21 | Dyson Ind Ltd | Kiln furniture composition |
| GB2372247B (en) * | 2001-02-19 | 2004-03-10 | Dyson Ind Ltd | Kiln furniture or the like |
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