JPS6411583B2

JPS6411583B2 -

Info

Publication number: JPS6411583B2
Application number: JP169384A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Kawamura; Kazuo Kondo; Masahiko Okuyama
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1984-01-09
Filing date: 1984-01-09
Publication date: 1989-02-27
Also published as: JPS60145931A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐熱性に優れた高膨張グレーズ組成物
に係わり、詳しくはジルコニア焼結体の外周を金
属で鋳造成形してなる複合体において、該焼結体
と金属との間の中間層として好適なグレーズ組成
物に関するものである。従来、グレーズドセラミツクスの用途は主とし
てフアクシミリ用薄膜基板等の電子部品であつた
ため、使用されるセラミツクスはアルミナ焼結
体、ムライト焼結体等機械的強度および絶縁性に
優れるものが多く、従つてセラミツクス表面を平
滑にすることを第一目的とするグレーズ組成物と
しては、高温時に近い粘性を示すことと熱膨張係
数が上記セラミツクスの熱膨張係数70×10^-7／℃
と同程度若しくはそれ以下であることとの少なく
とも二つの熱特性を備えているものが望ましいと
され、研究開発が進められてきた。一方、最近ジルコニア焼結体の外周を金属で鋳
造成形する方法において、予め焼結体の表面にガ
ラスの薄層すなわちグレーズを形成し、その後に
溶融金属を注湯すればジルコニア焼結体の灰色化
現象およびクラツク発生を防止し得ることが見出
された（特願昭58−165700号発明「ジルコニア焼
結体と金属との複合体およびその製造法」）。とこ
ろが、このような場合にジルコニア焼結体の表面
に形成されるグレーズ組成物は、従来既存の電子
部品向けのグレーズ組成物と全く異なり、金属注
湯時のグレーズ流出を防止するため高温時にも粘
性が低下しないこと、熱膨張差によるグレーズ面
のクラツク発生を防止するため熱膨張係数がジル
コニア焼結体の熱膨張係数17×10^-7／℃に近いこ
と、金属注湯時にジルコニア焼結体にクラツクが
生じるのを防止するため断熱性に優れていること
等の熱特性を備えているものが要望されている
が、例えばグレーズの熱膨張係数を高めるために
従来常套手段とされているアルカリ金属酸化物や
PbOをグレーズに含有させると逆に高温時の粘性
が低下するなど、上記熱特性のすべてを兼備して
いるものは知られていなかつた。発明者等は、上記の熱特性を備えている各種グ
レーズ組成物のうち、特定組成よりなるSiO₂−
Al₂O₃−BaO系ガラスがジルコニア焼結体と金属
との複合体における中間層としては好適であるこ
とを見出した。本発明は上記の知見に基づいてなされたもの
で、その要旨は重量基準で、SiO₂25〜40％、
Al₂O₃4〜15％およびBaO50〜65％からなること
を特徴とするセラミツクス表面のグレーズ組成物
に存する。また、上記特定発明と関連する同様に本発明の
要旨は重量基準で、SiO₂25〜40％、Al₂O₃4〜15
％、BaO50〜65％およびB₂O₃0.1〜７％からなる
ことを特徴とするセラミツクス表面のグレーズ組
成物並びに重量基準で、SiO₂25〜40％、Al₂O₃4
〜15％、BaO50〜65％およびB₂O₃0.1〜７％を必
須成分とし、該必須成分95％以上と残部MgO、
CaO、SrOおよびZnOのうちから選ばれる１種以
上の選択成分とからなることを特徴とするセラミ
ツクス表面のグレーズ組成物に存する。以下本発明グレーズ組成物の各成分含有量を上
記のように限定した理由を示す。 SiO₂はガラス形成酸化物として不可欠である
が、25％に満たないとグレーズとなり難く、40％
を超えると熱膨張係数が低くなり、ジルコニア焼
結体の表面にグレーズを形成した場合にグレーズ
にクラツクが生じる。 Al₂O₃は失透傾向を低減するとともに軟化点以
上の高温中でもグレーズの粘性を高く維持するも
のであるが、４％に満たないとその効果に乏し
く、15％を超えると溶融が困難となる。 BaOはグレーズの熱膨張係数を高め、断熱性
を向上させるとともに、軟化点以上の高温中でも
グレーズの粘性を高く維持するものであるが50％
に満たないとその効果が現われず、65％を超える
とガラス化困難となる。本発明グレーズ組成物は以上の三成分からなる
場合でもその効果を奏するが、これにB₂O₃を含
有させても良く、更にMgO、CaO、SrOおよび
ZnOのうちから選ばれる１種以上の選択成分を添
加しても良い。 B₂O₃は溶融を容易にし、失透傾向を低下させ
るが、７％を超えると熱特性が劣化し、軟化点以
上の温度でグレーズの粘性が急激に低下する。 SrOは失透傾向を低下させるものであり、選択
成分として最も望ましい。 CaOおよびMgOはセラミツクス表面への焼き
付け時に泡抜きを促進する。 ZnOは溶融を容易にし、失透傾向を低下させ
る。 MgO、CaO、SrOおよびZnOは合計で５％以
上になると所望の高い熱膨張係数および高い粘性
を示さないので含有量を合計で５％未満とした。ガラスの熱膨張係数および粘性を高め、断熱性
を向上させるためには、通常アルカリ金属酸化物
またはPbOが添加されるが、本発明グレーズ組成
物は以上の組成からなることにより、これらの成
分を含有しなくとも熱膨張係数は80〜100×
10^-7／℃と大きく、鋳造金属注湯温度例えば1200
〜1400℃に熱せられても高い粘性を維持している
ため金属注湯時に流出することなく、さらに熱伝
導率が2.0×10^-3cal／cm・deg・sec以下と極めて
低いので断熱性に優れているのである。以下実施例を示す。実施例第１表の重量％組成のガラスが得られるように
SiO₂、Al（OH）₃、BaCO₃、H₃BO₃、MgCO₃、
CaCO₃、SrCO₃、ZnO、Na₂CO₃、K₂CO₃および
Pb₂O₃を秤量し、常法に従つてライカイ機にて混
合、アルミナルツボによつて1450℃、５時間溶融
し、これを水中に流し込んで急冷した後、アルミ
ナのボールミルによつて微粉砕して平均粒径３〜
5μｍのフリツトNo.１〜No.10とした。フリツトNo.
１〜No.７の組成は本発明グレーズ組成物の組成範
囲内であり、フリツトNo.８〜No.10は上記フリツト
No.１〜No.７と比較するために製造したものであ
り、その組成は本発明グレーズ組成物の組成範囲
外である。フリツトNo.１〜No.10の熱特性を第１表
に示す。

【表】次に第１図に示す内径24mm、外径30mm、高さ22
mmの部分安定化ジルコニア焼結体１の表面に上記
フリツトNo.１〜No.10をデイツピング法によつて塗
布し、昇温速度200℃／時間、温度1250℃、保持
時間60分の条件で焼き付け、厚さ約60μｍのグレ
ーズ層２を形成した。次いで焼結体１を中子３と
共に鋳型４の中に固定し、1100℃に予熱した状態
で、1400℃まで昇温した融点1320℃のモネル合金
を注湯道５より注入し、放冷後中子３と鋳型４を
取り除くことによつてジルコニア焼結体とモネル
合金との複合体を製造した。ジルコニア焼結体１表面を検査した処、フリツ
トNo.３〜No.７を使用したものは何ら異状なかつた
が、フリツトNo.８〜No.10を使用したものは、該フ
リツトをジルコニア焼結体１表面に焼き付けた際
にグレーズ層２にクラツクが発生し更にその後モ
ネル合金を注湯するとジルコニア焼結体１にクラ
ツクが発生した。なお、フリツトNo.１およびNo.２
を使用したものはグレーズ層２が一部結晶化して
いたが、その後にモネル合金を注湯してもジルコ
ニア焼結体１にはクラツク等悪影響を及ぼさなか
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明グレーズ組成物の一使用例を示
す縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量基準で、SiO₂25〜40％、Al₂O₃4〜15％
およびBaO50〜65％からなることを特徴とする
セラミツクス表面のグレーズ組成物。２セラミツクスがジルコニア焼結体である特許
請求の範囲第１項記載のセラミツクス表面のグレ
ーズ組成物。３重量基準で、SiO₂25〜40％、Al₂O₃4〜15％、
BaO50〜65％およびB₂O₃0.1〜７％からなること
を特徴とするセラミツクス表面のグレーズ組成
物。４セラミツクスがジルコニア焼結体である特許
請求の範囲第１項記載のセラミツクス表面のグレ
ーズ組成物。５重量基準で、SiO₂25〜40％、Al₂O₃4〜15％、
BaO50〜65％およびB₂O₃0.1〜７％を必須成分と
し、該必須成分95％以上と残部MgO、CaO、
SrOおよびZnOのうちから選ばれる１種以上の選
択成分とからなることを特徴とするセラミツクス
表面のグレーズ組成物。６セラミツクスがジルコニア焼結体である特許
請求の範囲第５項記載のセラミツクス表面のグレ
ーズ組成物。