JPS61270255A - 耐熱衝撃性セラミツクス - Google Patents
耐熱衝撃性セラミツクスInfo
- Publication number
- JPS61270255A JPS61270255A JP60113612A JP11361285A JPS61270255A JP S61270255 A JPS61270255 A JP S61270255A JP 60113612 A JP60113612 A JP 60113612A JP 11361285 A JP11361285 A JP 11361285A JP S61270255 A JPS61270255 A JP S61270255A
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- JP
- Japan
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- thermal shock
- ceramics
- weight
- alumina
- titanate
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、熱膨張係数が小で、耐熱衝撃性に優れるセラ
ミックスの提供可能な組成物に関するものである。
ミックスの提供可能な組成物に関するものである。
従来の技術
従来の熱膨張係数の小さな耐熱衝撃性に優れたセラミッ
ク組成物としては、コーディエライトセラミックス、リ
チア系セラミックス、チタン酸アルミニウムセラミック
ス等が一般的であシ、最もよく使用されている。コーデ
ィエライトセラミックスとは、ＭｇＯ−ム１２０．−８
ｉＯ□系からなるセラミックスである。コーディエライ
トは、タルク（Ｍｇｓ （Ｓｉｎ Ｏｌｏ ） （ＯＨ
）２ ）とカオリン（ム１２Ｓｉ２０５（ＯＨ）４）、
およびアルミナ（ム１２０３）を任意の比率で調合し、
混合、脱水、成形、乾燥、焼結して製造される。ちなみ
に焼結温度は、約１４００’Ｃで４〜５日間である（特
公昭６４−１６６４号公報、特公昭５１−２０３５８号
公報）また、チタン酸アルミニウムセラミックスとは、
酸化チタン（アナターゼ型）と純度のよいα−ムｅ２０
３を原料として、等セル調合物を１６００〜１７００’
Ｃで焼成して製造される（窯業工学ハンドブック Ｐ、
１２７４）。
ク組成物としては、コーディエライトセラミックス、リ
チア系セラミックス、チタン酸アルミニウムセラミック
ス等が一般的であシ、最もよく使用されている。コーデ
ィエライトセラミックスとは、ＭｇＯ−ム１２０．−８
ｉＯ□系からなるセラミックスである。コーディエライ
トは、タルク（Ｍｇｓ （Ｓｉｎ Ｏｌｏ ） （ＯＨ
）２ ）とカオリン（ム１２Ｓｉ２０５（ＯＨ）４）、
およびアルミナ（ム１２０３）を任意の比率で調合し、
混合、脱水、成形、乾燥、焼結して製造される。ちなみ
に焼結温度は、約１４００’Ｃで４〜５日間である（特
公昭６４−１６６４号公報、特公昭５１−２０３５８号
公報）また、チタン酸アルミニウムセラミックスとは、
酸化チタン（アナターゼ型）と純度のよいα−ムｅ２０
３を原料として、等セル調合物を１６００〜１７００’
Ｃで焼成して製造される（窯業工学ハンドブック Ｐ、
１２７４）。
発明が解決しようとする問題点
このような従来耐熱衝撃性セラミックスでは、高温焼結
を不可決としており、また合成されたセラミックスから
は緻密な焼結体が得られなかったり、構成結晶の熱膨張
の大きな異方性によってできる粒界の亀裂等より、耐熱
衝撃性に問題を有していた。本発明はかかる点に鑑みて
なされたもので、１１００〜１３００’（：と比較的低
い■焼温度で耐熱衝撃性セラミックスを提供することを
目的としている。
を不可決としており、また合成されたセラミックスから
は緻密な焼結体が得られなかったり、構成結晶の熱膨張
の大きな異方性によってできる粒界の亀裂等より、耐熱
衝撃性に問題を有していた。本発明はかかる点に鑑みて
なされたもので、１１００〜１３００’（：と比較的低
い■焼温度で耐熱衝撃性セラミックスを提供することを
目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、少なくとも再水和
性アルミナとチタン酸アルカリ塩および溶融シリカの三
成分を少なくとも必須成分としてなる組成物を■焼して
得たセラミックスである。
性アルミナとチタン酸アルカリ塩および溶融シリカの三
成分を少なくとも必須成分としてなる組成物を■焼して
得たセラミックスである。
作用
本発明は上記の構成よりなり、本発明において必須成分
である再水和性アルミナとは、アルミナ水和物を熱分解
したα−ム１２０．以外の遷移アルミナ、例えば、ρ−
ム１２ｏ３および無定形アルミナ等であり、工業的には
例えばバイヤ一工程から得られるアルミナ水和物等のア
ルミナ水和物を約４００〜１２００’Ｃの熱ガスに通常
数分の１〜１０秒間接触させたり、あるいはアルミナ水
和物を減圧下で約２５０〜９００°Ｃに通常１分〜４時
間加熱保持することにより得ることができる約Ｏ，Ｓ〜
１６重量％の灼熱減量を有するもの等が挙げられる。
である再水和性アルミナとは、アルミナ水和物を熱分解
したα−ム１２０．以外の遷移アルミナ、例えば、ρ−
ム１２ｏ３および無定形アルミナ等であり、工業的には
例えばバイヤ一工程から得られるアルミナ水和物等のア
ルミナ水和物を約４００〜１２００’Ｃの熱ガスに通常
数分の１〜１０秒間接触させたり、あるいはアルミナ水
和物を減圧下で約２５０〜９００°Ｃに通常１分〜４時
間加熱保持することにより得ることができる約Ｏ，Ｓ〜
１６重量％の灼熱減量を有するもの等が挙げられる。
次にチタン酸アルカリ塩とは、一般式Ｍ′２０・ｎＴｉ
ｏ２（式中Ｍ′は、リチウム、ナトリウム、カリウム、
／Ｉ／ビジウム、セシウム、バリウム、ストロンチウム
、カルシウムから選ばれるアルカリ金属原子を表わし、
ｎは１以上の整数である）で示される物質である。
ｏ２（式中Ｍ′は、リチウム、ナトリウム、カリウム、
／Ｉ／ビジウム、セシウム、バリウム、ストロンチウム
、カルシウムから選ばれるアルカリ金属原子を表わし、
ｎは１以上の整数である）で示される物質である。
次にもう一つの必須成分である溶融シリカについて記述
する。溶融シリカは、熱膨張係数が０．５Ｘ １０−６
／ｄｅｇ （常温〜１ｏｏｏ°Ｃ）と物質中もっとも小
さく、熱膨張を低減させる材料として一般的に知られて
いる。しかしながら溶融シリカはガラス形成酸化物でも
あり、他の物質（例えば、ナトリウム、カリウム、カル
シウム等のアルカリ成分およびアルミナ、チタニア等）
との混合物で、１０００′Ｃ以上の温度で熱処理される
と、クリストバライト、あるいはトリシマナイト等の結
晶物を生成させ、熱膨張係数も４〜５ Ｘ １０−’／
ｄｅｇ（常温〜１ｏ００°Ｃ）と激増させ、この点から
、従来、耐熱衝撃性耐火物としては使用に供されなかっ
たが、上記少なくとも三成分からなる組成物を１１ｏｏ
〜１２５０’Ｃの範囲で■焼することにより、その理由
は明らかでないが、耐熱衝撃性に優れたセラミックスが
得られた。虐ミ駈は；−前記、再水和性アルミナ、チタ
ン酸アルカリ塩、溶融シリカの他、成形助剤（たとえば
、ＣＭＣ，ＭＯ等）および可塑剤（グリセリン、ワセリ
ン）等を任意回水利性アルミナ１０重量％、チタン酸カ
リウム（Ｋ２Ｏ・５’Ｉ’ｉ、ｏ２） ５重量％、溶融
シリカ８５重量％、さらに成形助剤としてメチルセルロ
ース４．０重量部訃よび可塑剤としてグリセリン２．０
重量部、さらに水３０重量部加えた混合物をスクリュー
ニーダを用い１０分間混練後スクリュー型押し出し成形
機に供給し、ｄ １ｏ０％で長さ１００２で、壁厚０．
３ ％ 、−辺１．６ｚの正方形セルからなるハニカム
成形体を成形した。次いでこの成形体を１００°Ｃ／時
間の昇温速度で１２００′Ｃまで昇温し、更に１２００
’Ｏで１時間■焼した。このようにして得られたハニカ
ム構造体の物性を第１表に示す。また比較のため、再水
和性ア゛ルミナの代りにα−ム１２０３粉末を使用した
比較個人、チタン酸カリウムの代シに酸化チタン（アナ
ターゼ型ＴｉＯ□）を使用した比較例Ｂ、溶融シリカの
代りにコーディエライト粉末を使用した比較例Ｃを前記
実施例と同様にしてハニカム状セラミックスを製造した
。この時の物性も第１表に示す。
する。溶融シリカは、熱膨張係数が０．５Ｘ １０−６
／ｄｅｇ （常温〜１ｏｏｏ°Ｃ）と物質中もっとも小
さく、熱膨張を低減させる材料として一般的に知られて
いる。しかしながら溶融シリカはガラス形成酸化物でも
あり、他の物質（例えば、ナトリウム、カリウム、カル
シウム等のアルカリ成分およびアルミナ、チタニア等）
との混合物で、１０００′Ｃ以上の温度で熱処理される
と、クリストバライト、あるいはトリシマナイト等の結
晶物を生成させ、熱膨張係数も４〜５ Ｘ １０−’／
ｄｅｇ（常温〜１ｏ００°Ｃ）と激増させ、この点から
、従来、耐熱衝撃性耐火物としては使用に供されなかっ
たが、上記少なくとも三成分からなる組成物を１１ｏｏ
〜１２５０’Ｃの範囲で■焼することにより、その理由
は明らかでないが、耐熱衝撃性に優れたセラミックスが
得られた。虐ミ駈は；−前記、再水和性アルミナ、チタ
ン酸アルカリ塩、溶融シリカの他、成形助剤（たとえば
、ＣＭＣ，ＭＯ等）および可塑剤（グリセリン、ワセリ
ン）等を任意回水利性アルミナ１０重量％、チタン酸カ
リウム（Ｋ２Ｏ・５’Ｉ’ｉ、ｏ２） ５重量％、溶融
シリカ８５重量％、さらに成形助剤としてメチルセルロ
ース４．０重量部訃よび可塑剤としてグリセリン２．０
重量部、さらに水３０重量部加えた混合物をスクリュー
ニーダを用い１０分間混練後スクリュー型押し出し成形
機に供給し、ｄ １ｏ０％で長さ１００２で、壁厚０．
３ ％ 、−辺１．６ｚの正方形セルからなるハニカム
成形体を成形した。次いでこの成形体を１００°Ｃ／時
間の昇温速度で１２００′Ｃまで昇温し、更に１２００
’Ｏで１時間■焼した。このようにして得られたハニカ
ム構造体の物性を第１表に示す。また比較のため、再水
和性ア゛ルミナの代りにα−ム１２０３粉末を使用した
比較個人、チタン酸カリウムの代シに酸化チタン（アナ
ターゼ型ＴｉＯ□）を使用した比較例Ｂ、溶融シリカの
代りにコーディエライト粉末を使用した比較例Ｃを前記
実施例と同様にしてハニカム状セラミックスを製造した
。この時の物性も第１表に示す。
（以 下 余 白 ）
第１表から明らかなように絹必須成分である再水和性ア
ルミナ、チタン酸アルカリ塩、溶融ノリ力からなる組成
物以外の比較個人、比較例Ｂ。
ルミナ、チタン酸アルカリ塩、溶融ノリ力からなる組成
物以外の比較個人、比較例Ｂ。
比較例Ｃ組成物は、上も己組成物に比べ耐圧強度が小さ
く、また熱膨張係数も大で耐熱衝撃性が悪かった。
く、また熱膨張係数も大で耐熱衝撃性が悪かった。
〈実施例２〉
再水和性アルミナ、チタン酸カリウム、溶融クリ力の比
率を種々変化させ、実施例１と同様に成形助剤、可塑剤
、水を加え実施例１と同様にハニカム構造を作成し同様
に評価を行った。その結果、耐圧伸度、耐熱衝撃性に優
れている組成範囲は、第１図の斜線部であった。この範
囲以外での温度に対する熱膨張収縮率は、第２図乙の如
くであった。また水層発明のセラミックスではｂの如く
であった。曲線ａより溶融シリカから一部結晶化し、ク
リストバライト、トリシマナイト等の物質が生成したこ
とは容易に考えられ、熱膨張係数を大とし、熱衝撃性を
低下させたと推察される。なお、本室恵例のセラミック
スの熱膨張係数（常温〜１ｏＯｏ°Ｃ）はいずれも１．
３ Ｘ １０−６／ａｅｇ以上であった。
率を種々変化させ、実施例１と同様に成形助剤、可塑剤
、水を加え実施例１と同様にハニカム構造を作成し同様
に評価を行った。その結果、耐圧伸度、耐熱衝撃性に優
れている組成範囲は、第１図の斜線部であった。この範
囲以外での温度に対する熱膨張収縮率は、第２図乙の如
くであった。また水層発明のセラミックスではｂの如く
であった。曲線ａより溶融シリカから一部結晶化し、ク
リストバライト、トリシマナイト等の物質が生成したこ
とは容易に考えられ、熱膨張係数を大とし、熱衝撃性を
低下させたと推察される。なお、本室恵例のセラミック
スの熱膨張係数（常温〜１ｏＯｏ°Ｃ）はいずれも１．
３ Ｘ １０−６／ａｅｇ以上であった。
〈実施例３〉
再水和性アルミナ１０重量％、チタン酸アルカリ塩、５
重量％（アルカリ成分として、リチウム。
重量％（アルカリ成分として、リチウム。
ナトリウム、カリウム、／Ｌ／ビジウム、センウム。
バリウム、ストロンチウム、カルシウムから選ばれる各
々のアルカリ金属原子からなるチタン酸アルカリ塩）と
、溶融ノリ力８５重量％および成形助剤としてメチルセ
ルロース４．０重量部、可塑剤としてグリセリン２．０
重量部、水３２重量部加えた混合物を実施例１と同様に
してハニカム状セラミックスを作成した。このものの物
性を第２表に示す。
々のアルカリ金属原子からなるチタン酸アルカリ塩）と
、溶融ノリ力８５重量％および成形助剤としてメチルセ
ルロース４．０重量部、可塑剤としてグリセリン２．０
重量部、水３２重量部加えた混合物を実施例１と同様に
してハニカム状セラミックスを作成した。このものの物
性を第２表に示す。
（以 下 余 白 ）
第２表から明らかなように本発明である再水和性アルミ
ナと各々のチタン酸アルカリ塩および溶融ンリカからな
るセラミックスは、耐圧強度、耐熱衝撃性とも優れてい
た。なかでもチタン酸カリウムを使用したものは耐熱衝
撃性が特に優れていた。
ナと各々のチタン酸アルカリ塩および溶融ンリカからな
るセラミックスは、耐圧強度、耐熱衝撃性とも優れてい
た。なかでもチタン酸カリウムを使用したものは耐熱衝
撃性が特に優れていた。
〈実施例４〉
実施例３における各々のチタン酸アルカリ塩がウィスカ
ーである場合の物性を第３表に示す。なお試験用ハニカ
ム状セラミックスの作成は実施例１と同様に行った。
ーである場合の物性を第３表に示す。なお試験用ハニカ
ム状セラミックスの作成は実施例１と同様に行った。
（以 下 余 白 ）
第３表よりチタン酸アルカリ塩がウィスカーである程熱
膨張係数は小さくなる傾向にあシ、また耐熱衝撃性も改
善された。
膨張係数は小さくなる傾向にあシ、また耐熱衝撃性も改
善された。
〈実施例６〉
実施例４の志３ハニカム成形体における鍜焼温度１００
０〜１４ｏｏ′Ｃ範囲での各物性を第３図に示した。
０〜１４ｏｏ′Ｃ範囲での各物性を第３図に示した。
第２図から明らかなように■焼温度１１０ｏ′Ｃ以下で
は耐圧強度が急激に小さくなり、１３００１１ｏＯ〜１
３００’Ｃで製造されたものがもっとも優れていた。
は耐圧強度が急激に小さくなり、１３００１１ｏＯ〜１
３００’Ｃで製造されたものがもっとも優れていた。
なお、１０００℃で■焼して得たハニカム状セラミック
スおよび１２００’Ｃで■焼して得たハニカム状セラミ
ックスの断面の走査型電子顕微鏡写真を第４図に示した
。第４図ムは、１０００″Ｃ■焼のハニカム状セラミッ
クス断面の１００ｏＯ倍拡大写真であり、第４図すは、
１２０ｏ′ｃ■焼のハニカム状セラミックス断面の１０
０００倍拡大写真である。前記２つの走査型電子顕微鏡
写真からも、■焼濡度によって得られるセラミックスの
物性が大きく異なることは容易に推察される。第４図人
に示す写真から、チタン酸カリウム（Ｋ２Ｏ・た。
スおよび１２００’Ｃで■焼して得たハニカム状セラミ
ックスの断面の走査型電子顕微鏡写真を第４図に示した
。第４図ムは、１０００″Ｃ■焼のハニカム状セラミッ
クス断面の１００ｏＯ倍拡大写真であり、第４図すは、
１２０ｏ′ｃ■焼のハニカム状セラミックス断面の１０
０００倍拡大写真である。前記２つの走査型電子顕微鏡
写真からも、■焼濡度によって得られるセラミックスの
物性が大きく異なることは容易に推察される。第４図人
に示す写真から、チタン酸カリウム（Ｋ２Ｏ・た。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、比較的低温で
■焼することができ、緻密で耐熱衝撃性。
■焼することができ、緻密で耐熱衝撃性。
耐圧強度に優れた低コストで実用的なセラミックスを得
ることが可能できわめて有用である。
ることが可能できわめて有用である。
第１図は、本発明の一実施例の耐熱衝撃性セラミックス
の組成範囲を示す状態図、第２図および第３図は同セラ
ミックスの■焼濡度に対する耐圧ある。 Ａ・・・・・・再水和性アルミナ、Ｂ・・・・・・チタ
ン酸アルカリ、Ｃ・・・・・・溶融シリカ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
ｌ 図 Ａ−−一再水相性アルミ
ナε−−−テグン峻アルカリ Ｃ−一一溶扁東シソ、力 第２図 う１ 度 じ０） 区 憾
の組成範囲を示す状態図、第２図および第３図は同セラ
ミックスの■焼濡度に対する耐圧ある。 Ａ・・・・・・再水和性アルミナ、Ｂ・・・・・・チタ
ン酸アルカリ、Ｃ・・・・・・溶融シリカ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
ｌ 図 Ａ−−一再水相性アルミ
ナε−−−テグン峻アルカリ Ｃ−一一溶扁東シソ、力 第２図 う１ 度 じ０） 区 憾
Claims (6)
- （１）少なくとも再水和性アルミナとチタン酸アルカリ
塩と溶融シリカからなる組成物を■焼して得られた耐熱
衝撃性セラミックス。 - （２）再水和性アルミナが５〜２０重量％、チタン酸ア
ルカリ塩が１〜１０重量％、溶融シリカが７０〜９４重
量％からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の耐熱衝撃性セラミックス。 - （３）チタン酸アルカリ塩がチタン酸カリウムからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の耐熱衝撃性セラミックス。 - （４）チタン酸アルカリ塩がウィスカーであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記
載の耐熱衝撃性セラミックス。 - （５）■焼温度が１１００〜１３００℃であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第４項の何れかに記
載の耐熱衝撃性セラミックス。 - （６）熱膨張係数が１．３×１０＾−＾６／ｄｅｇ以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
項の何れかに記載の耐熱衝撃性セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113612A JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113612A JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270255A true JPS61270255A (ja) | 1986-11-29 |
| JPH0513101B2 JPH0513101B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=14616628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60113612A Granted JPS61270255A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 耐熱衝撃性セラミツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270255A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029452A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガス浄化用触媒およびその製造法 |
| JPH02198641A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒およびその製造法 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60113612A patent/JPS61270255A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029452A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガス浄化用触媒およびその製造法 |
| JPH02198641A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒およびその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0513101B2 (ja) | 1993-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |