JPS6211558A - 粉砕機用部材 - Google Patents
粉砕機用部材Info
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- JPS6211558A JPS6211558A JP14882385A JP14882385A JPS6211558A JP S6211558 A JPS6211558 A JP S6211558A JP 14882385 A JP14882385 A JP 14882385A JP 14882385 A JP14882385 A JP 14882385A JP S6211558 A JPS6211558 A JP S6211558A
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Landscapes
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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】
本発明は、粉砕機用部材に関し、更に詳しくは、乾式又
は湿式の粉砕機における粉砕媒体、内張材等の部材に関
する。
は湿式の粉砕機における粉砕媒体、内張材等の部材に関
する。
従来、粉砕媒体を用いる粉砕機としては、ボールミル、
サンドミル、振動ミル、アトリッション三ル、0ツドミ
ル等が知られている。これらの粉砕機では、ボール、と
−ス、ロールなどと称される粉砕媒体に運動を与えて、
その衝撃、圧壊、摩擦などの応力を利用して被砕物の粉
砕、分散を行なっている。このような粉砕機では、内張
材や粉砕媒体等の摩耗し易い部材には、一般に天然石、
アルミナ、ジルコニア、ガラス、jム、プラスチック、
合金々どが使用されているが、これらの内張材や粉砕媒
体は、粉砕工程において摩耗することは阻けられず、こ
のため摩耗粉が被砕物中へ混入するという問題が生ずる
。特に、ファインセラミックス、電子材料、半導体工業
、コーチインク材、粉体等の各分野においては、この摩
耗粉が被砕物の純度を低下させ、また電気的、磁気的、
化学的性質等に影響を及はし、被砕物扮体の品質管理上
大きな問題となっている。
サンドミル、振動ミル、アトリッション三ル、0ツドミ
ル等が知られている。これらの粉砕機では、ボール、と
−ス、ロールなどと称される粉砕媒体に運動を与えて、
その衝撃、圧壊、摩擦などの応力を利用して被砕物の粉
砕、分散を行なっている。このような粉砕機では、内張
材や粉砕媒体等の摩耗し易い部材には、一般に天然石、
アルミナ、ジルコニア、ガラス、jム、プラスチック、
合金々どが使用されているが、これらの内張材や粉砕媒
体は、粉砕工程において摩耗することは阻けられず、こ
のため摩耗粉が被砕物中へ混入するという問題が生ずる
。特に、ファインセラミックス、電子材料、半導体工業
、コーチインク材、粉体等の各分野においては、この摩
耗粉が被砕物の純度を低下させ、また電気的、磁気的、
化学的性質等に影響を及はし、被砕物扮体の品質管理上
大きな問題となっている。
そこで、粉砕機用部材として、被砕物と同材料からなる
焼結体を用いて、摩耗粉の混入の影響を減少させる試み
がなされているが、耐摩耗性が悪い材料の場合には、部
材の損傷が大きく、また混入する摩耗粉の枡形が被砕物
と興なったものとなシ被砕物の品質の均一性が低下する
という欠点がある。
焼結体を用いて、摩耗粉の混入の影響を減少させる試み
がなされているが、耐摩耗性が悪い材料の場合には、部
材の損傷が大きく、また混入する摩耗粉の枡形が被砕物
と興なったものとなシ被砕物の品質の均一性が低下する
という欠点がある。
このため、一般に粉砕機用部材としては、アルミナ、ジ
ルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の耐摩耗性に優れ
た材料が使用されることが多い。
ルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の耐摩耗性に優れ
た材料が使用されることが多い。
しかしながら、これらの材料のうち窒化ケイ素や炭化ケ
イ素は、耐摩耗性に優れ、被砕物がこれらの部材と同じ
材料の場合の粉砕には適するものの、色調が灰黒色であ
るために、白色粉体を被砕物とする際には摩耗粉の混入
による着色が生じ、また、被砕物を粉砕後大気下で焼成
するセラミックス成形体の場合には混入した摩耗粉の影
響で発泡が生じ、焼成物に欠陥部が形成されるという欠
点がある。また、アルミナも耐摩耗性に優れた材料であ
るが、摩耗粉が大きいために被砕物の均一性を害し易く
、更に電子材料用の粉体を粉砕する場合には、摩耗粉の
混入により電気的、磁気体性質へのきく損傷し、また高
硬度を有する摩耗粉が混入すると、被砕物を成形する場
合には成形工程において型を摩耗するという問題も生じ
る。ジルコニアは、適度な硬度を有するものであ夛、粉
砕機の内張材の損傷や高硬度の摩耗粉の混入による弊害
は少ないものの、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ等
に比して耐摩耗性が劣シ、被砕物中への摩耗粉の混入量
が多くなるという欠点がある。
イ素は、耐摩耗性に優れ、被砕物がこれらの部材と同じ
材料の場合の粉砕には適するものの、色調が灰黒色であ
るために、白色粉体を被砕物とする際には摩耗粉の混入
による着色が生じ、また、被砕物を粉砕後大気下で焼成
するセラミックス成形体の場合には混入した摩耗粉の影
響で発泡が生じ、焼成物に欠陥部が形成されるという欠
点がある。また、アルミナも耐摩耗性に優れた材料であ
るが、摩耗粉が大きいために被砕物の均一性を害し易く
、更に電子材料用の粉体を粉砕する場合には、摩耗粉の
混入により電気的、磁気体性質へのきく損傷し、また高
硬度を有する摩耗粉が混入すると、被砕物を成形する場
合には成形工程において型を摩耗するという問題も生じ
る。ジルコニアは、適度な硬度を有するものであ夛、粉
砕機の内張材の損傷や高硬度の摩耗粉の混入による弊害
は少ないものの、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ等
に比して耐摩耗性が劣シ、被砕物中への摩耗粉の混入量
が多くなるという欠点がある。
本発明者は、上記した如き、従来技術の問題点に鑑みて
、優れた耐摩耗性を有し、かつ粉砕機の内張材等の損傷
が少ないような適度な硬度を有し、更にそれ自体の摩耗
粉が微細となる様な粉砕機用部材を見出すべく鋭意研究
を重ねてきた。その過程において従来耐摩耗性が懸く、
靭性等も劣ると少ないような適当な硬度を有するもので
らシ、またその摩耗は、ムライト結晶粒の粒内破壊によ
る摩耗よシも結晶粒離脱による摩耗が多く、この結晶粒
離脱摩耗を減少させることによって耐摩耗性を向上させ
ることが可能であるととを見出すに至った。そこでムラ
イト焼結体において、結晶粒離脱摩耗を減少すべく種々
研究を行なった結果、特定の条件を満足するムライト焼
結体は、極めて耐摩耗性に優れたものであり、例えば液
状の原料から調製した焼結性の優れた粉体を用いること
Kよシこのような条件を満足し、耐摩耗性に優れたムラ
イト質焼結体を得ることができることを見出し、ここに
本発明を完成し丸。
、優れた耐摩耗性を有し、かつ粉砕機の内張材等の損傷
が少ないような適度な硬度を有し、更にそれ自体の摩耗
粉が微細となる様な粉砕機用部材を見出すべく鋭意研究
を重ねてきた。その過程において従来耐摩耗性が懸く、
靭性等も劣ると少ないような適当な硬度を有するもので
らシ、またその摩耗は、ムライト結晶粒の粒内破壊によ
る摩耗よシも結晶粒離脱による摩耗が多く、この結晶粒
離脱摩耗を減少させることによって耐摩耗性を向上させ
ることが可能であるととを見出すに至った。そこでムラ
イト焼結体において、結晶粒離脱摩耗を減少すべく種々
研究を行なった結果、特定の条件を満足するムライト焼
結体は、極めて耐摩耗性に優れたものであり、例えば液
状の原料から調製した焼結性の優れた粉体を用いること
Kよシこのような条件を満足し、耐摩耗性に優れたムラ
イト質焼結体を得ることができることを見出し、ここに
本発明を完成し丸。
即ち、本発明は、以下に示す粉砕機用部材を提供するも
のである。
のである。
(1)i)結晶相がムライト結晶単相、又はムライト結
晶lOO容積部と20容@部以下のアルミナ結晶との混
合相からなり、 i)アルカリ金属酸化物の含有量が0.01〜0.2重
量%であシ、 i)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密度が
3.0g/cm3以上で あるムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。
晶lOO容積部と20容@部以下のアルミナ結晶との混
合相からなり、 i)アルカリ金属酸化物の含有量が0.01〜0.2重
量%であシ、 i)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密度が
3.0g/cm3以上で あるムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。
■l)(りムライト結晶菓躍又はムライト結晶100容
積部と20容積部以下のアルミナ結晶との混合晶、及び
(b)焼結体の35重量%以下のZrO2結晶により結
晶相が構成され、i)アルカリ金属酸化物の含有量が0
.01〜0.2重量%であシ、 i)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密度が
3.0(1/−以上である ムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。
積部と20容積部以下のアルミナ結晶との混合晶、及び
(b)焼結体の35重量%以下のZrO2結晶により結
晶相が構成され、i)アルカリ金属酸化物の含有量が0
.01〜0.2重量%であシ、 i)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密度が
3.0(1/−以上である ムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。
本発明粉砕機用部材を構成するムライト焼結体は以下の
条件を満足することが必要である。
条件を満足することが必要である。
a)結晶相は、ムライト結晶単相、或いは、ムライト結
晶100容積部と20容積部以下のアルミナ結晶とから
なる混合相である。
晶100容積部と20容積部以下のアルミナ結晶とから
なる混合相である。
本発明粉砕機用部材の結晶相は、ムライト結晶単相に限
定されず、ムライト結晶100容積部に対してアルミナ
結晶が20容積部までは存在してもよい。尚本発明では
、ムライト結晶とは、化学式3 Al2O2・2SiO
2で表わされるムライト結晶だけでなく、ムライト固溶
体も含むものとする。ムライト結晶は、針状であシ、か
つ網目状に発達した状態、即ち、アスペクト比が大きい
ことが好ましい。アスペクト比が大きいムライト結晶で
は、結晶粒が脱離し難くなって、粒内摩耗が優先され、
その結果、摩耗量が減少し、また摩耗粉が微細化される
ことになる。ムライト結晶のアスペクト比は2以上であ
ることが好ましい。
定されず、ムライト結晶100容積部に対してアルミナ
結晶が20容積部までは存在してもよい。尚本発明では
、ムライト結晶とは、化学式3 Al2O2・2SiO
2で表わされるムライト結晶だけでなく、ムライト固溶
体も含むものとする。ムライト結晶は、針状であシ、か
つ網目状に発達した状態、即ち、アスペクト比が大きい
ことが好ましい。アスペクト比が大きいムライト結晶で
は、結晶粒が脱離し難くなって、粒内摩耗が優先され、
その結果、摩耗量が減少し、また摩耗粉が微細化される
ことになる。ムライト結晶のアスペクト比は2以上であ
ることが好ましい。
アルミナ結晶は、硬度や比重が高く、粉砕効率の向上に
有効であるが、20容積部を上回るとアルミナ結晶粒の
離脱摩耗が生じ易くなシ、また、ムライト結晶の針状化
を凪害することになって焼結体の耐摩耗性が低下するの
で好ましくない。よシ好ましくは、アルミナ結晶はlO
容積部以下とする。
有効であるが、20容積部を上回るとアルミナ結晶粒の
離脱摩耗が生じ易くなシ、また、ムライト結晶の針状化
を凪害することになって焼結体の耐摩耗性が低下するの
で好ましくない。よシ好ましくは、アルミナ結晶はlO
容積部以下とする。
尚、本発明において、アルミナ結晶の容積割合は以下の
方法により得られる値である。
方法により得られる値である。
即ち、まず試料の任意の位置から切り出した小片を粉砕
し、得られた粉末についてX線回折分析を行なう。その
結果得られるムライト結晶の(210)面の回折強度(
IM(210))及びα−A120. 結晶の(113
)面の回折強度(IA(113)) から次式により
、結晶相におけるムライト結晶とα−A120゜結晶の
容積比率を求める。
し、得られた粉末についてX線回折分析を行なう。その
結果得られるムライト結晶の(210)面の回折強度(
IM(210))及びα−A120. 結晶の(113
)面の回折強度(IA(113)) から次式により
、結晶相におけるムライト結晶とα−A120゜結晶の
容積比率を求める。
1M(210)+ IAC113)
上記した方法によって得られるα−A120.結晶とム
ライト結晶どの比率からムライト結晶、100容積部に
対するアルミナ結晶の容積部が得られる。
ライト結晶どの比率からムライト結晶、100容積部に
対するアルミナ結晶の容積部が得られる。
b)焼結体中にアルカリ金属酸化物を0.01〜0.2
重量%含有する。
重量%含有する。
ムライト焼結体原料中にアルカリ金属酸化物が存在する
と、焼成過程において’ j a’s、SJ Oa及び
アルカリ金属酸化物が反応して、これらからなるガラス
マトリックス相がムライト結晶の粒界に形成される。こ
のガラスマトリックス相は、粉砕時に受ける衝撃や応力
を弾性変形によって緩和し、その結果ムライト結晶粒の
離脱摩耗を抑制する。
と、焼成過程において’ j a’s、SJ Oa及び
アルカリ金属酸化物が反応して、これらからなるガラス
マトリックス相がムライト結晶の粒界に形成される。こ
のガラスマトリックス相は、粉砕時に受ける衝撃や応力
を弾性変形によって緩和し、その結果ムライト結晶粒の
離脱摩耗を抑制する。
従って、カラスマトリックス相の存在により焼結体の耐
摩耗性が向上し、また摩耗する場合にも結晶粒の粒内摩
耗が生じて、摩耗粉が微細なものとなる。また、アルカ
リ金属酸化物の存在は、ムライト結晶のアスペクト比を
大きくする効果もある。
摩耗性が向上し、また摩耗する場合にも結晶粒の粒内摩
耗が生じて、摩耗粉が微細なものとなる。また、アルカ
リ金属酸化物の存在は、ムライト結晶のアスペクト比を
大きくする効果もある。
アルカリ金属酸化物の存在量が少な過ぎる場合には、ガ
ラスマトリックス相が粒界に分布され難くなシ、又アル
カリ金属酸化物が多過ぎる場合には、ガラスマトリック
ス相が厚くなシ、この部分が優先的に摩耗してムライト
結晶の離脱摩耗が増加し、耐摩耗性に劣るものとなる。
ラスマトリックス相が粒界に分布され難くなシ、又アル
カリ金属酸化物が多過ぎる場合には、ガラスマトリック
ス相が厚くなシ、この部分が優先的に摩耗してムライト
結晶の離脱摩耗が増加し、耐摩耗性に劣るものとなる。
従ってアルヵリ金属酸化物は、焼結体中KO,01〜0
.2重量%存在させることが必要であシ、好ましくは、
0.02〜0.1重ffi%存在させる。アルカリ金属
としてはHa、に等が好ましい。
.2重量%存在させることが必要であシ、好ましくは、
0.02〜0.1重ffi%存在させる。アルカリ金属
としてはHa、に等が好ましい。
l)結晶の平均粒径は5μm以下とする。
ムライト焼結体の結晶相における結晶粒径は、焼結体の
耐摩耗性に大きく影響し、結晶粒径が大きくなるに従っ
て摩耗量が増大する。これは、粒径が大きくなるに従っ
て焼結体中に存在する粒界などの欠陥のサイズが大きく
なシ、ムライト焼結体の靭性が低いことから、この欠陥
を起点として応力による摩耗が助長されるからであると
考えられる。依って結晶の平均粒径は5μm以下である
ことが必要であシ、好ましくはムライト結晶は3μm以
下、アルミナ結晶は2μm以下とする。よシ好ましくは
、ムライト結晶及びアルミナ結晶ともに2μm以下とす
る。
耐摩耗性に大きく影響し、結晶粒径が大きくなるに従っ
て摩耗量が増大する。これは、粒径が大きくなるに従っ
て焼結体中に存在する粒界などの欠陥のサイズが大きく
なシ、ムライト焼結体の靭性が低いことから、この欠陥
を起点として応力による摩耗が助長されるからであると
考えられる。依って結晶の平均粒径は5μm以下である
ことが必要であシ、好ましくはムライト結晶は3μm以
下、アルミナ結晶は2μm以下とする。よシ好ましくは
、ムライト結晶及びアルミナ結晶ともに2μm以下とす
る。
尚、結晶粒径は、電子顕微鏡観察によって測定するもの
とし、またムライト結晶粒が針状を呈する場合には、そ
の短軸方向の寸法をもって結晶粒径とする。
とし、またムライト結晶粒が針状を呈する場合には、そ
の短軸方向の寸法をもって結晶粒径とする。
d)かさ密度は3.0g/cm3以上とする。
ムライト焼結体の耐摩耗性は、そのかさ密度によって大
きく影響を受け、かさ密度が低い程摩耗量が増大する。
きく影響を受け、かさ密度が低い程摩耗量が増大する。
ヒれは、かさ密度が低く表るに従って粒界に空孔の存在
が多くなり、との空孔が摩耗の起点となって結晶粒離脱
摩耗が促進されるからであると考えられる。また、かさ
密度が低くなると硬度が低下し、高硬度を有する材料の
粉砕に適さなくなるという問題点もある。依ってがさ密
度は、3.0g/cm3以上であることが必要であシ、
好ましくは3.05f/d以上とする。また結晶相がム
ライト結晶とアルミナ結晶とからなる場合には、ムライ
ト結晶100容積部に対して、アルミナ結晶がIO容積
部存在する毎に、焼結体の密度は、ムライト結晶のみか
らなる場合よシも0.06f/d程度高くなるととが好
ましい。
が多くなり、との空孔が摩耗の起点となって結晶粒離脱
摩耗が促進されるからであると考えられる。また、かさ
密度が低くなると硬度が低下し、高硬度を有する材料の
粉砕に適さなくなるという問題点もある。依ってがさ密
度は、3.0g/cm3以上であることが必要であシ、
好ましくは3.05f/d以上とする。また結晶相がム
ライト結晶とアルミナ結晶とからなる場合には、ムライ
ト結晶100容積部に対して、アルミナ結晶がIO容積
部存在する毎に、焼結体の密度は、ムライト結晶のみか
らなる場合よシも0.06f/d程度高くなるととが好
ましい。
本発明粉砕機用部材では、上記a)〜d)の条件を満足
する焼結体中に更にZ r Oa結晶が35重量%以下
存在する場合に耐摩耗性がよシ向上したものとなる。こ
れは、Z r O2の存在によりムライト焼結体が高a
性化されて耐摩耗性が向上することが原因であると考え
られる。また、Z r O2の存在により焼結体の比重
が高くなシ、粉砕効率が向上するという効果も得られる
。ZrO2の存在量が35重量嘱を上回ると、焼結過程
でジルコニア粒の凝集がおこシ、粒径が大きくなると共
に、その周辺に欠陥が生じてZ r O2が存在しない
場合よシも耐摩耗性が低下するので好ましくない。Zr
O2の添加による効果の発現は、添加量が1重重ffi
%までは小さく、lO重址%以上になると非常に大きく
なる。Z r O2結晶は正方晶として焼結体中に存在
することが好ましく、結晶粒径は5μm以下であること
が必要であわ2杯寸)−eH’)umcl下である。ま
た、Z r Q 2が焼結体中に正方晶として存在し易
くするためには、原料中にZrl七ルに対して、Y、希
土類元素、ca及びMfの少なくとも1種を0.1′e
ル以下加えることが好ましい。
する焼結体中に更にZ r Oa結晶が35重量%以下
存在する場合に耐摩耗性がよシ向上したものとなる。こ
れは、Z r O2の存在によりムライト焼結体が高a
性化されて耐摩耗性が向上することが原因であると考え
られる。また、Z r O2の存在により焼結体の比重
が高くなシ、粉砕効率が向上するという効果も得られる
。ZrO2の存在量が35重量嘱を上回ると、焼結過程
でジルコニア粒の凝集がおこシ、粒径が大きくなると共
に、その周辺に欠陥が生じてZ r O2が存在しない
場合よシも耐摩耗性が低下するので好ましくない。Zr
O2の添加による効果の発現は、添加量が1重重ffi
%までは小さく、lO重址%以上になると非常に大きく
なる。Z r O2結晶は正方晶として焼結体中に存在
することが好ましく、結晶粒径は5μm以下であること
が必要であわ2杯寸)−eH’)umcl下である。ま
た、Z r Q 2が焼結体中に正方晶として存在し易
くするためには、原料中にZrl七ルに対して、Y、希
土類元素、ca及びMfの少なくとも1種を0.1′e
ル以下加えることが好ましい。
また、焼結体のかさ密度は、ZrO2が焼結体中に10
重量算存在する毎に、Z r O2が存在しない場合に
比して0.17f/d程度高くなることが好ましいO 本発明の前記a)〜d)の条件を満足するムライト焼結
体、又はa)〜d)の条件を満足し更にこれにZ r
O2を加えたムライト焼結体からなる粉砕機用部材は、
通常、荷重5勿におけるごツヵース硬度”’勾が120
0#/−程度以下である。これは、従来の粉砕機用部材
がH−1500〜115 kg 2500#/d−程度であったことと比較して非常に低
い値でアシ、このため、本発明粉砕機用部材を粉砕媒体
として用いる場合には、粉砕機の内張材等を摩耗するこ
とが少なく、また、該部材自体の摩耗粉も軟らかいもの
となる・特にH,5に、=850〜+150勿/−であ
る場合には、耐摩耗性が低くな多すぎることなく、かつ
適当な硬度を有するものとなシ、粉砕機の内張材等を摩
耗することが少なく、また、被砕物中に該部材の摩耗粉
が混入する場合にも以後の被砕物の成形工程等で型の摩
耗などの弊害の発生が少なくなるので好ましい。硬度が
850#/−を下回ると耐摩耗性の低下が大きくなる傾
向となる。
重量算存在する毎に、Z r O2が存在しない場合に
比して0.17f/d程度高くなることが好ましいO 本発明の前記a)〜d)の条件を満足するムライト焼結
体、又はa)〜d)の条件を満足し更にこれにZ r
O2を加えたムライト焼結体からなる粉砕機用部材は、
通常、荷重5勿におけるごツヵース硬度”’勾が120
0#/−程度以下である。これは、従来の粉砕機用部材
がH−1500〜115 kg 2500#/d−程度であったことと比較して非常に低
い値でアシ、このため、本発明粉砕機用部材を粉砕媒体
として用いる場合には、粉砕機の内張材等を摩耗するこ
とが少なく、また、該部材自体の摩耗粉も軟らかいもの
となる・特にH,5に、=850〜+150勿/−であ
る場合には、耐摩耗性が低くな多すぎることなく、かつ
適当な硬度を有するものとなシ、粉砕機の内張材等を摩
耗することが少なく、また、被砕物中に該部材の摩耗粉
が混入する場合にも以後の被砕物の成形工程等で型の摩
耗などの弊害の発生が少なくなるので好ましい。硬度が
850#/−を下回ると耐摩耗性の低下が大きくなる傾
向となる。
また、電子部品に使用される材料を粉砕する場合には、
粉砕機用部材中にウランが含まれると、粉砕工程に於い
て摩耗粉として被砕物中に混入して電子部品の品質を低
下させることKなる。従って電子部品の材料を粉砕する
場合にはウランの含有量は100戸戸に以下とすること
が好ましく、よシ好ましくは50ppb以下とする。本
発明粉砕機用部材では、以下に示す溶液状態の原料から
作製する方法によれば従来の固体原料から作製する方法
に比べて非常に容易に100ppb以下のウラン含有量
とすることができる。
粉砕機用部材中にウランが含まれると、粉砕工程に於い
て摩耗粉として被砕物中に混入して電子部品の品質を低
下させることKなる。従って電子部品の材料を粉砕する
場合にはウランの含有量は100戸戸に以下とすること
が好ましく、よシ好ましくは50ppb以下とする。本
発明粉砕機用部材では、以下に示す溶液状態の原料から
作製する方法によれば従来の固体原料から作製する方法
に比べて非常に容易に100ppb以下のウラン含有量
とすることができる。
本発明粉砕機用部材は、例えば以下に示す方法により作
製することができる。
製することができる。
即ち、まずアルミナ結晶、アルミニウムの塩化物、硫酸
塩、硝酸塩等のアルミニウム化合物とシリカリル、エチ
ルシリケート等のケイ素化合物とを所定のA l/S
iの比率になるように配合した液状の原料を調製する。
塩、硝酸塩等のアルミニウム化合物とシリカリル、エチ
ルシリケート等のケイ素化合物とを所定のA l/S
iの比率になるように配合した液状の原料を調製する。
次いで、この液状原料に所定のアルカリ金属酸化物量と
なるようにアルカリ金属塩を加える。液状原料における
Ad/Si の比Al20368〜77重量%、SJ
0223〜32重量%とする。
なるようにアルカリ金属塩を加える。液状原料における
Ad/Si の比Al20368〜77重量%、SJ
0223〜32重量%とする。
液状原料を調製した後、Ad分及びSi 分が均一に分
散されるように液状原料を充分に混合し、この液状原料
からアルミニウム化合物、ケイ素化合物及びアルカリ金
属塩が均一に混合した粉体を形成させる。液状原料から
粉体試料を得る方法としては、各成分を均一に共沈させ
た後乾燥させる方法、液状原料から水分を蒸発させて粉
体試料を得る方法、液状原料を噴霧させて熱分解する方
法などを例示できる。このようにして液体状態の原料か
ら得られた粉体試料は、微小部分まで各成分が均一に分
散した焼結性に優れたものであシ、依って前記a)〜d
)の条件を満足する耐摩耗性に優れた焼結体とすること
ができる。
散されるように液状原料を充分に混合し、この液状原料
からアルミニウム化合物、ケイ素化合物及びアルカリ金
属塩が均一に混合した粉体を形成させる。液状原料から
粉体試料を得る方法としては、各成分を均一に共沈させ
た後乾燥させる方法、液状原料から水分を蒸発させて粉
体試料を得る方法、液状原料を噴霧させて熱分解する方
法などを例示できる。このようにして液体状態の原料か
ら得られた粉体試料は、微小部分まで各成分が均一に分
散した焼結性に優れたものであシ、依って前記a)〜d
)の条件を満足する耐摩耗性に優れた焼結体とすること
ができる。
次いで得られた粉体試料を成形後の焼成工程での寸法変
化を少なくするために900〜1350℃、好ましくは
980〜1280℃で焙焼する。
化を少なくするために900〜1350℃、好ましくは
980〜1280℃で焙焼する。
焙焼後の粉体試料に未反応のSiO2やAl2O,、或
いは非晶質相等が多量に存在する場合には、以後の工程
で粉体試料の凝集や分離が生じ易くなるので好ましくな
い。このため焙焼条件は、粉体試料のムライト化が進む
ような条件とす右ことが適切であり、具体的には、焙焼
後の粉体試料にムライトのX線回折ピークが生じるよう
な条件で焙焼することが好ましい。
いは非晶質相等が多量に存在する場合には、以後の工程
で粉体試料の凝集や分離が生じ易くなるので好ましくな
い。このため焙焼条件は、粉体試料のムライト化が進む
ような条件とす右ことが適切であり、具体的には、焙焼
後の粉体試料にムライトのX線回折ピークが生じるよう
な条件で焙焼することが好ましい。
Z r Oaを加える場合には、この焙焼工程後の粉体
試料に添加することが好ましい。また、焼結体中にアル
ミナ結晶を存在させる場合には、液状原料中には、ケイ
素化合物とケイ素化合物をムライト化させるために必要
な量のアルミニウム化合物とを存在させ、不足分のアル
ミニウム分は、この焙焼工程後の粉末にアルミナ粉末と
して添加してもよい。
試料に添加することが好ましい。また、焼結体中にアル
ミナ結晶を存在させる場合には、液状原料中には、ケイ
素化合物とケイ素化合物をムライト化させるために必要
な量のアルミニウム化合物とを存在させ、不足分のアル
ミニウム分は、この焙焼工程後の粉末にアルミナ粉末と
して添加してもよい。
を九、ウラン等の不純物は上記焙焼工程において容易に
飛散除去されるが、特に焙焼工程において粉体中に塩素
、硝酸根等のウランと反応して気化し易い化合物を作る
ような成分を存在させ、焙焼温度を高めに設定するとと
Kよってウラン含有量を著るしく低減させることができ
る。
飛散除去されるが、特に焙焼工程において粉体中に塩素
、硝酸根等のウランと反応して気化し易い化合物を作る
ような成分を存在させ、焙焼温度を高めに設定するとと
Kよってウラン含有量を著るしく低減させることができ
る。
次いで得られた粉体試料を粉砕し分散させる。
粉砕により粉体の平均粒度を2μm程度以下、比表面積
をlゴ/f程度以上とすることが好ましい。
をlゴ/f程度以上とすることが好ましい。
平均粒度が2μmを上回ると粉体の成形、焼成時に成形
体内部に欠陥が生じ易くなシ、また比表面積が7m’/
fを下回ると焼結性が劣るものとなるので好ましくない
。粉体の粉砕及び分散は、常法に従えばよく、例えばボ
ールミル、振動ミル、アトリッションミル、遠心ミルな
どを使用すればよいO 次いで、このようにして調製した粉体を用いて、セラミ
ックスの製造における常法に従って、鋳込み成形、押出
し成形、プレス成形などの方法で所定の形状に成形した
後、常圧下で1550〜1750℃好ましくは1600
−1650°C程度の温度で焼成し、更にfi終加工す
ることによって本発明粉砕機用部材が得られる。
体内部に欠陥が生じ易くなシ、また比表面積が7m’/
fを下回ると焼結性が劣るものとなるので好ましくない
。粉体の粉砕及び分散は、常法に従えばよく、例えばボ
ールミル、振動ミル、アトリッションミル、遠心ミルな
どを使用すればよいO 次いで、このようにして調製した粉体を用いて、セラミ
ックスの製造における常法に従って、鋳込み成形、押出
し成形、プレス成形などの方法で所定の形状に成形した
後、常圧下で1550〜1750℃好ましくは1600
−1650°C程度の温度で焼成し、更にfi終加工す
ることによって本発明粉砕機用部材が得られる。
焼成温度、焼成時間、成形圧等を適宜設定することによ
って焼結体の密度、硬度等を調整することができ、また
結晶の粒子径や形状を調整することができる。よって原
料組成に応じて、所望の焼結体が得られるように、成形
条件、焼成条件等を適宜決定すればよい。
って焼結体の密度、硬度等を調整することができ、また
結晶の粒子径や形状を調整することができる。よって原
料組成に応じて、所望の焼結体が得られるように、成形
条件、焼成条件等を適宜決定すればよい。
本発明粉砕機用部材は、以下に示す如き優れた性質を有
するものであって、粉砕媒体、粉砕機の内張材等として
極めて有用である。
するものであって、粉砕媒体、粉砕機の内張材等として
極めて有用である。
■ 耐摩耗性に優れたものであシ、被砕物中への摩耗粉
の混入が少ない。
の混入が少ない。
■ 適度な硬度を有し、粉砕機の内張材等を摩耗するこ
とが少なく、また被砕物中に粉砕機用部材の摩耗粉が混
入する場合にも、成形工程等で型の摩耗などの弊害の発
生が少ない。
とが少なく、また被砕物中に粉砕機用部材の摩耗粉が混
入する場合にも、成形工程等で型の摩耗などの弊害の発
生が少ない。
■ 粉砕機用部材の摩耗粉が微細となシ易く、被砕物中
に混入する場合にも被砕物の均一性を害することが少な
い。
に混入する場合にも被砕物の均一性を害することが少な
い。
■ Z r Oaを含有する場合には、高い靭性を有す
る部材となって、耐摩耗性が更に向上する。
る部材となって、耐摩耗性が更に向上する。
■ 本発明部材では、容易にウラン含有量を減少させる
ことができる。また、該部材は、非常に耐摩耗性に優れ
たものである。依って、被砕物中へのウラン分の混入量
を極めて少なくすることが可能であり電子部品用の材料
の粉砕に適するものとすることができる。
ことができる。また、該部材は、非常に耐摩耗性に優れ
たものである。依って、被砕物中へのウラン分の混入量
を極めて少なくすることが可能であり電子部品用の材料
の粉砕に適するものとすることができる。
以下に実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
実施例1
0.5モル%の塩化アルミニウム溶液と20%のシリカ
リル溶液とを第1表に示すAl2O3とSiO2との比
率になるように配合した溶液を調製した。
リル溶液とを第1表に示すAl2O3とSiO2との比
率になるように配合した溶液を調製した。
次いでこの溶液にN a 2COs及び/又はに2CO
3を第2表に示すアルカリ金属酸化物の比率になるよう
に加えた。この溶液を均質になるように充分混合した後
、アンモニア水で中和共沈させて、その沈殿分を乾燥し
、1250℃で焙焼してムライト化した粉末を得た。た
だし、比較品3は、アルミナとカオリンの粉末を出発原
料として試料を調製した。また比較品4では、焙焼した
粉末中にアルミナ晶が存在していた。
3を第2表に示すアルカリ金属酸化物の比率になるよう
に加えた。この溶液を均質になるように充分混合した後
、アンモニア水で中和共沈させて、その沈殿分を乾燥し
、1250℃で焙焼してムライト化した粉末を得た。た
だし、比較品3は、アルミナとカオリンの粉末を出発原
料として試料を調製した。また比較品4では、焙焼した
粉末中にアルミナ晶が存在していた。
第 1 表
次いで上記粉末をボール三ルにより湿式で24時間粉砕
し、分散させて原料粉末を得た。この原料粉末に2%の
PVAを加えた後、静水圧成形法により成形圧3トン/
dで直径lawの球状に成形し、第2表の各温度で焼成
して粉砕機用部材を得九。この粉砕機用部材の結晶相は
ムライト結晶のみからなるものであった。粉砕機用部材
のかさ密度、結晶相における結晶の平均粒径を第2表に
示すO これらの粉砕機用のボールを容量21のボールミル中に
半分まで入れ、更に水を0.81加えた後、ボールミル
を100 r、戸、N1.で24時間運転して、ボール
の摩耗量を求めた。粉砕機用ボールの重量に対する1時
間当シのボールの摩耗量の割合を第2表に示す。なお、
99.6%Al2O,からなるボールを使用した場合に
は摩耗量は、625戸戸−/時間であった。
し、分散させて原料粉末を得た。この原料粉末に2%の
PVAを加えた後、静水圧成形法により成形圧3トン/
dで直径lawの球状に成形し、第2表の各温度で焼成
して粉砕機用部材を得九。この粉砕機用部材の結晶相は
ムライト結晶のみからなるものであった。粉砕機用部材
のかさ密度、結晶相における結晶の平均粒径を第2表に
示すO これらの粉砕機用のボールを容量21のボールミル中に
半分まで入れ、更に水を0.81加えた後、ボールミル
を100 r、戸、N1.で24時間運転して、ボール
の摩耗量を求めた。粉砕機用ボールの重量に対する1時
間当シのボールの摩耗量の割合を第2表に示す。なお、
99.6%Al2O,からなるボールを使用した場合に
は摩耗量は、625戸戸−/時間であった。
第 2 表
実施例2
第3表に示すA12Q3とSs Oa の組成になるよ
うに塩化アルミニウム溶液とシリカリル溶液とを配合し
、これにN1!a COs及び/又はに2CO3を第4
表に示すアルカリ金属酸化物の比率となるように加えた
溶液を用いて、実施例1と同様に共沈、乾燥及び焙焼し
て試料粉末を得た。なお、本発明品9は、溶液から粉体
を調製し、焙焼した後、1.0μmのアルミナ粉を焙焼
粉末の10%量加えることによって第3表の組成となる
ようKした。また比較品8は、アル三すとカオリンの粉
末を出発原料として試料を調製した。
うに塩化アルミニウム溶液とシリカリル溶液とを配合し
、これにN1!a COs及び/又はに2CO3を第4
表に示すアルカリ金属酸化物の比率となるように加えた
溶液を用いて、実施例1と同様に共沈、乾燥及び焙焼し
て試料粉末を得た。なお、本発明品9は、溶液から粉体
を調製し、焙焼した後、1.0μmのアルミナ粉を焙焼
粉末の10%量加えることによって第3表の組成となる
ようKした。また比較品8は、アル三すとカオリンの粉
末を出発原料として試料を調製した。
第 3 表
次いで上記粉末を用いて実施例里と同様にして第4表の
各温度で焼成して粉砕機用ボールを得た。
各温度で焼成して粉砕機用ボールを得た。
得られたボールの結晶相は、ムライト結晶及びアルミナ
結晶の混合相からなるものであった。焼成温度、結晶相
におけるムライト結晶とアルミナ結晶との比率、焼結体
中のアルカリ金属酸化物量、結晶の平均粒径、焼結体の
かさ密度及びボールの摩耗量を第4表に示す。
結晶の混合相からなるものであった。焼成温度、結晶相
におけるムライト結晶とアルミナ結晶との比率、焼結体
中のアルカリ金属酸化物量、結晶の平均粒径、焼結体の
かさ密度及びボールの摩耗量を第4表に示す。
第4表
第 4 表(つづき)
実施例3
実施例葺及び実施例2における本発明品5、本発明品7
及び比較品lと同様のムライト質焼結体によυ、内径7
5ff、容量400−のボールミルを作製した。このボ
ールミルにメノーボール2001、シリカ粉1oor及
び水150fを入れて、120 r、戸1m、で72時
間運転した後、シリカ粉中にミル内張材から混入した摩
耗粉量を化学分析によって求めた。その結果、本発明品
5によるボールミルでは、シリカ粉中に摩耗粉が0.0
3%含まれ、本発明品7では0.04%含まれていた。
及び比較品lと同様のムライト質焼結体によυ、内径7
5ff、容量400−のボールミルを作製した。このボ
ールミルにメノーボール2001、シリカ粉1oor及
び水150fを入れて、120 r、戸1m、で72時
間運転した後、シリカ粉中にミル内張材から混入した摩
耗粉量を化学分析によって求めた。その結果、本発明品
5によるボールミルでは、シリカ粉中に摩耗粉が0.0
3%含まれ、本発明品7では0.04%含まれていた。
これに対して、比較品lでは摩耗粉は0.15%含まれ
ていた。本発明品が耐摩耗性に優れたものであることが
明らかである。
ていた。本発明品が耐摩耗性に優れたものであることが
明らかである。
実施例4
実施例1と同様の方法で共沈、乾燥及び焙焼して得た原
料粉末にZ r Oaを加えて第5表に示すZ r O
2の比率となるような原料粉末を調製し、実施例1と同
様の方法で粉砕機用ボールを作製してボールの摩耗量を
測定した。尚、Z r O2としては、Y2O3を3七
ル%含有するものを用いた。粉砕機用ボールにおけるム
ライト晶とアルミナ晶との比率、焼結体中のZ r O
Z量、焼結体のかさ密度及び摩耗量を第5表に示す。尚
、ムライト結晶及びアルミナ結晶の平均粒径は5μm以
下であり、Z r O2結晶の平均粒径は2μm以下で
あった。
料粉末にZ r Oaを加えて第5表に示すZ r O
2の比率となるような原料粉末を調製し、実施例1と同
様の方法で粉砕機用ボールを作製してボールの摩耗量を
測定した。尚、Z r O2としては、Y2O3を3七
ル%含有するものを用いた。粉砕機用ボールにおけるム
ライト晶とアルミナ晶との比率、焼結体中のZ r O
Z量、焼結体のかさ密度及び摩耗量を第5表に示す。尚
、ムライト結晶及びアルミナ結晶の平均粒径は5μm以
下であり、Z r O2結晶の平均粒径は2μm以下で
あった。
第 5 表
第5表からZ r Oaを添加することによりZ r
□ aを含まない場合よシも耐摩耗性が向上するが、添
加量が40重量%となるとZ r O2を含まない場合
よシも耐摩耗性が悪くなることが判る。
□ aを含まない場合よシも耐摩耗性が向上するが、添
加量が40重量%となるとZ r O2を含まない場合
よシも耐摩耗性が悪くなることが判る。
実施例5
実施例1及び2における本発明品2.3及びlOと同様
にして直径I1gの粉砕機用ボールを作製した。硬度は
、本発明品2はH−110095峙 に9 / d、本発明品3はH−975&9/sd、本
15kIi 発明品IOは# −1200#/−であった。
にして直径I1gの粉砕機用ボールを作製した。硬度は
、本発明品2はH−110095峙 に9 / d、本発明品3はH−975&9/sd、本
15kIi 発明品IOは# −1200#/−であった。
嘗う幻
樹脂製の容器に粉砕機用ボール、シリカ粉末及び水を5
:11.5の重量比となるように入れて、振動ミルで8
時間運転する操作を5回wiシ返したところ、本発明品
2及び3を用いた場合には、容器の内壁に肉眼で判別で
きる摩耗痕は認められなかったが、本発明品IOを用い
た場合には、容器内面の下部の一部にボールによると思
われる摩耗痕が凹状に観察された。依って、摩耗され易
い容器を用いる場合には、粉砕機用ボールとしては、i
t −x200#/−を下回る硬度を有するも1句 のを用いることが好ましいことが判る。
:11.5の重量比となるように入れて、振動ミルで8
時間運転する操作を5回wiシ返したところ、本発明品
2及び3を用いた場合には、容器の内壁に肉眼で判別で
きる摩耗痕は認められなかったが、本発明品IOを用い
た場合には、容器内面の下部の一部にボールによると思
われる摩耗痕が凹状に観察された。依って、摩耗され易
い容器を用いる場合には、粉砕機用ボールとしては、i
t −x200#/−を下回る硬度を有するも1句 のを用いることが好ましいことが判る。
実施例6
実施例1及び2における本発明品l及び8と同様にして
作製した直径5mIの粉砕機用ボールの各々を試料とし
、容量51のボール三ルの半分までボールを入れ、更に
ケイ石を0.5 #入れて、12時時間式粉砕を行ない
、ボールの摩耗による被砕物中へのウラン分の混入量を
求めた。また、99.5≦アルミナ製のボール及び95
%5≦アルミナ製−ルの各々を用いて、上記した方法と
同様にしてケイ石の乾式粉砕を行ない、ウラン分の混入
量を求めた。
作製した直径5mIの粉砕機用ボールの各々を試料とし
、容量51のボール三ルの半分までボールを入れ、更に
ケイ石を0.5 #入れて、12時時間式粉砕を行ない
、ボールの摩耗による被砕物中へのウラン分の混入量を
求めた。また、99.5≦アルミナ製のボール及び95
%5≦アルミナ製−ルの各々を用いて、上記した方法と
同様にしてケイ石の乾式粉砕を行ない、ウラン分の混入
量を求めた。
粉砕機用ボール中に含まれるウラン量、被砕物中1c混
入したボールの摩耗粉量、及び被砕物中に混入したウラ
ン量を第6表に示す。
入したボールの摩耗粉量、及び被砕物中に混入したウラ
ン量を第6表に示す。
第 6 表
第6表から、本発明品は、ウラン含有量が少なく、かつ
耐摩耗性に優れたものであシ、被砕物中へ混入するウラ
ン量が極めて少ないことが判る。
耐摩耗性に優れたものであシ、被砕物中へ混入するウラ
ン量が極めて少ないことが判る。
依って本発明粉砕機用部材は、電子部品の材料の粉砕用
として有用である。
として有用である。
(以 上)
Claims (3)
- (1)i)結晶相がムライト結晶単相、又はムライト結
晶100容積部と20容積部以下のアルミナ結晶との混
合相からなり、 ii)アルカリ金属酸化物の含有量が0.01〜0.2
重量%であり、 iii)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密
度が3.0g/cm^3以上である ムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。 - (2)i)(a)ムライト結晶又はムライト結晶100
容積部と20容積部以下のアルミナ結晶との混合晶、及
び(b)焼結体の35重量%以下のZrO_2結晶によ
り結晶相が構成され、ii)アルカリ金属酸化物の含有
量が0.01〜0.2重量5であり、 iii)結晶の平均粒径が5μm以下、焼結体のかさ密
度が3.0g/cm^3以上である ムライト質焼結体からなる粉砕機用部材。 - (3)焼結体のウラン含有量が100ppb以下である
特許請求の範囲第1項に記載の粉砕機用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882385A JPS6211558A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 粉砕機用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882385A JPS6211558A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 粉砕機用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6211558A true JPS6211558A (ja) | 1987-01-20 |
| JPH0578388B2 JPH0578388B2 (ja) | 1993-10-28 |
Family
ID=15461519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14882385A Granted JPS6211558A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 粉砕機用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6211558A (ja) |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP14882385A patent/JPS6211558A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0578388B2 (ja) | 1993-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |