JP2000302538A - 耐食性スピネル質焼結体およびそれよりなる熱処理用部材 - Google Patents
耐食性スピネル質焼結体およびそれよりなる熱処理用部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰｂＯなどのアルカリに対してすぐれた耐食
性を有するとともに、廃棄物焼却灰溶融炉などから発生
するスラグおよび腐食性有害ガスなどに対してすぐれた
耐食性を有するスピネル質焼結体およびそれよりなる熱
処理用部材の提供。 【解決手段】 （ａ）主としてスピネル結晶からなり、
（ｂ）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上、
（ｃ）Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ（重量比）が６５／３５〜８
０／２０、（ｄ）ＺｒＯ２が２重量％以下、（ｅ）かさ
密度が３．４０ｇ／ｃｍ３以上、（ｆ）平均結晶粒径が
３μｍ以上、であることを特徴とする耐食性スピネル質
焼結体およびそれよりなる熱処理用部材。
性を有するとともに、廃棄物焼却灰溶融炉などから発生
するスラグおよび腐食性有害ガスなどに対してすぐれた
耐食性を有するスピネル質焼結体およびそれよりなる熱
処理用部材の提供。 【解決手段】 （ａ）主としてスピネル結晶からなり、
（ｂ）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上、
（ｃ）Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ（重量比）が６５／３５〜８
０／２０、（ｄ）ＺｒＯ２が２重量％以下、（ｅ）かさ
密度が３．４０ｇ／ｃｍ３以上、（ｆ）平均結晶粒径が
３μｍ以上、であることを特徴とする耐食性スピネル質
焼結体およびそれよりなる熱処理用部材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性スピネル質
焼結体及びそれを用いた耐熱性、耐食性にすぐれた熱処
理用部材に関する。
焼結体及びそれを用いた耐熱性、耐食性にすぐれた熱処
理用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】圧電材料はフィルタ、レゾ
ネーターなどの周波数制御用に多く使用され、ＰＺＴ
（ジルコン酸チタン酸鉛）などのセラミックスが利用さ
れている。ＰＺＴはＰｂＯを含有し、焼成過程でＰｂＯ
の蒸気が発生するため、ＰＺＴ粉末の仮焼合成や成形体
の焼成に用いる焼成用容器あるいはＰｂＯの蒸気にふれ
る恐れのある部材は耐食性の観点から、ＭｇＯ及びＡｌ
２Ｏ３材質等の熱処理用部材が使用されている。しかし
ながら、ＭｇＯ材質はＰｂＯに対する耐食性にはすぐれ
るものの耐熱衝撃性に劣るため生産性が劣る欠点を有し
ており、Ａｌ２Ｏ３材質は耐熱衝撃性の点ではＭｇＯ材
質に比べて優れるものの、ＰｂＯに対する耐食性に劣る
欠点を有している。
ネーターなどの周波数制御用に多く使用され、ＰＺＴ
（ジルコン酸チタン酸鉛）などのセラミックスが利用さ
れている。ＰＺＴはＰｂＯを含有し、焼成過程でＰｂＯ
の蒸気が発生するため、ＰＺＴ粉末の仮焼合成や成形体
の焼成に用いる焼成用容器あるいはＰｂＯの蒸気にふれ
る恐れのある部材は耐食性の観点から、ＭｇＯ及びＡｌ
２Ｏ３材質等の熱処理用部材が使用されている。しかし
ながら、ＭｇＯ材質はＰｂＯに対する耐食性にはすぐれ
るものの耐熱衝撃性に劣るため生産性が劣る欠点を有し
ており、Ａｌ２Ｏ３材質は耐熱衝撃性の点ではＭｇＯ材
質に比べて優れるものの、ＰｂＯに対する耐食性に劣る
欠点を有している。
【０００３】そのため、特開平１０−７４７０号公報記
載の発明では、ＰｂＯに対する耐食性にすぐれ、耐熱衝
撃性が大きく、耐久性にすぐれたＡｌ２Ｏ３に対するＭ
ｇＯのモル比が１．０以上である熱処理用部材が開示さ
れている。しかしながら、耐食性、耐熱衝撃性及び耐久
性の良否は、焼結体を構成する結晶相だけでなく、第２
成分、含有する不純物成分とその量、焼結体密度、結晶
粒径等に大きく影響を受けることから、この発明によっ
ても十分満足できるものではなかった。
載の発明では、ＰｂＯに対する耐食性にすぐれ、耐熱衝
撃性が大きく、耐久性にすぐれたＡｌ２Ｏ３に対するＭ
ｇＯのモル比が１．０以上である熱処理用部材が開示さ
れている。しかしながら、耐食性、耐熱衝撃性及び耐久
性の良否は、焼結体を構成する結晶相だけでなく、第２
成分、含有する不純物成分とその量、焼結体密度、結晶
粒径等に大きく影響を受けることから、この発明によっ
ても十分満足できるものではなかった。
【０００４】一方、最近、廃棄物の焼成時に発生するダ
イオキシン等の有害ガスが環境破壊の点から問題となっ
ている。そのため、廃棄物を焼却し、焼却灰を溶融させ
て、有害成分が遊離しないようにガラス化することなど
が行われている。しかしながら、焼却灰の溶融物及び溶
融物から発生するガスは腐食性が高いため、溶融炉に使
用される部材、例えば炉内温度を制御する測温用保護
管、充填材等が腐食され、短期間で使用できなくなり、
交換及び補充を頻繁にしなければならないという問題が
あった。
イオキシン等の有害ガスが環境破壊の点から問題となっ
ている。そのため、廃棄物を焼却し、焼却灰を溶融させ
て、有害成分が遊離しないようにガラス化することなど
が行われている。しかしながら、焼却灰の溶融物及び溶
融物から発生するガスは腐食性が高いため、溶融炉に使
用される部材、例えば炉内温度を制御する測温用保護
管、充填材等が腐食され、短期間で使用できなくなり、
交換及び補充を頻繁にしなければならないという問題が
あった。
【０００５】以上のようなことから耐熱衝撃性も備えた
耐食性にすぐれるセラミック焼結体が望まれていた。
耐食性にすぐれるセラミック焼結体が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｐｂ
Ｏなどのアルカリや重金属に対してすぐれた耐熱性、耐
食性を有するとともに、廃棄物焼却灰溶融炉などから発
生するスラグおよび腐食性有害ガスなどに対してすぐれ
た耐食性を有するスピネル質焼結体およびそれよりなる
熱処理用部材を提供することにある。
Ｏなどのアルカリや重金属に対してすぐれた耐熱性、耐
食性を有するとともに、廃棄物焼却灰溶融炉などから発
生するスラグおよび腐食性有害ガスなどに対してすぐれ
た耐食性を有するスピネル質焼結体およびそれよりなる
熱処理用部材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記のような
現状を鑑み、鋭意研究を重ねてきた結果、Ａｌ２Ｏ３／
ＭｇＯを主成分とし、その重量比を特定の割合で含有す
るスピネル質焼結体において、ＺｒＯ２を特定量含有さ
せ、かさ密度及び平均結晶粒径を適切な範囲に調整する
ことによりすぐれた耐食性を有するセラミック焼結体お
よび熱処理用部材が得られることを見出し、本発明を完
成するに至った。
現状を鑑み、鋭意研究を重ねてきた結果、Ａｌ２Ｏ３／
ＭｇＯを主成分とし、その重量比を特定の割合で含有す
るスピネル質焼結体において、ＺｒＯ２を特定量含有さ
せ、かさ密度及び平均結晶粒径を適切な範囲に調整する
ことによりすぐれた耐食性を有するセラミック焼結体お
よび熱処理用部材が得られることを見出し、本発明を完
成するに至った。
【０００８】即ち、本発明の第一は、（ａ）主としてス
ピネル結晶からなり、（ｂ）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計
量が９８重量％以上、（ｃ）Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ（重量
比）が６５／３５〜８０／２０、（ｄ）ＺｒＯ２が２重
量％以下、（ｅ）かさ密度が３．４０ｇ／ｃｍ３以上、
（ｆ）平均結晶粒径が３μｍ以上、であることを特徴と
する耐食性スピネル質焼結体に関する。
ピネル結晶からなり、（ｂ）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計
量が９８重量％以上、（ｃ）Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ（重量
比）が６５／３５〜８０／２０、（ｄ）ＺｒＯ２が２重
量％以下、（ｅ）かさ密度が３．４０ｇ／ｃｍ３以上、
（ｆ）平均結晶粒径が３μｍ以上、であることを特徴と
する耐食性スピネル質焼結体に関する。
【０００９】本発明の第二は、前記耐食性スピネル質焼
結体からなることを特徴とする熱処理用部材に関する。
結体からなることを特徴とする熱処理用部材に関する。
【００１０】本発明における耐熱性および耐食性にすぐ
れた熱処理用部材とは、各種材料の熱処理のときに用い
る被熱処理物を収納する容器あるいは各種焼成炉や溶融
炉などの内部や周辺部で使用する各種部材を意味し、具
体的には、例えばセラミックス粉末の仮焼合成及び成形
体の焼成に用いる焼成用容器、セッター、金属溶解用る
つぼ、ガラス溶解用容器、スラグ溶解用容器、単結晶育
成用るつぼ、蛍光体材料の熱処理用容器、管状炉用炉心
管、ラジアントチューブ、ヒーターサポートチューブ、
測温用保護管、ガス吹き込み管、ガス採取管、内張炉材
などを指す。さらに、耐熱性および耐食性にすぐれてい
ることからガス輸送管にも充分使用できる。
れた熱処理用部材とは、各種材料の熱処理のときに用い
る被熱処理物を収納する容器あるいは各種焼成炉や溶融
炉などの内部や周辺部で使用する各種部材を意味し、具
体的には、例えばセラミックス粉末の仮焼合成及び成形
体の焼成に用いる焼成用容器、セッター、金属溶解用る
つぼ、ガラス溶解用容器、スラグ溶解用容器、単結晶育
成用るつぼ、蛍光体材料の熱処理用容器、管状炉用炉心
管、ラジアントチューブ、ヒーターサポートチューブ、
測温用保護管、ガス吹き込み管、ガス採取管、内張炉材
などを指す。さらに、耐熱性および耐食性にすぐれてい
ることからガス輸送管にも充分使用できる。
【００１１】以下に本発明の耐食性スピネル質焼結体が
充足すべき各要件について詳細に説明する。
充足すべき各要件について詳細に説明する。
【００１２】本発明における（ａ）の要件としては、主
としてスピネル結晶から構成されている点である。この
スビネル結晶は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの個々の結晶の集
合体ではなく、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの化合物からなる
結晶体である。スピネル質焼結体にＡｌ２Ｏ３結晶相を
含有しているとＰｂＯ等のアルカリに対する耐食性が低
下するので好ましくない。また、ＭｇＯ結晶相を含有し
ていると熱衝撃抵抗性が低下するので好ましくない。
としてスピネル結晶から構成されている点である。この
スビネル結晶は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの個々の結晶の集
合体ではなく、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの化合物からなる
結晶体である。スピネル質焼結体にＡｌ２Ｏ３結晶相を
含有しているとＰｂＯ等のアルカリに対する耐食性が低
下するので好ましくない。また、ＭｇＯ結晶相を含有し
ていると熱衝撃抵抗性が低下するので好ましくない。
【００１３】本発明における（ｂ）の要件は、Ａｌ２Ｏ
３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上ということであ
る。本発明においてはＡｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９
８重量％以上であることが必要であり、好ましくは９
８．５重量％以上である。Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量
が９８重量％未満の場合は、不純物が多くなるため、ス
ピネル結晶粒界に第２相もしくはガラス相が多く存在す
るようになり、耐食性及び機械的特性の低下が起こるの
で好ましくない。
３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上ということであ
る。本発明においてはＡｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９
８重量％以上であることが必要であり、好ましくは９
８．５重量％以上である。Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量
が９８重量％未満の場合は、不純物が多くなるため、ス
ピネル結晶粒界に第２相もしくはガラス相が多く存在す
るようになり、耐食性及び機械的特性の低下が起こるの
で好ましくない。
【００１４】なお、本発明においては、Ａｌ２Ｏ３とＭ
ｇＯの合計量が全体の９８重量％以上を占めることが基
本であるが、この９８重量％以上を占めるＡｌ２Ｏ３と
ＭｇＯの一部を少量のＣａＯで置き換えることができ、
本発明の請求項１はこのような場合も包含するものであ
る。この場合のＣａＯの含有量は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯ
とＣａＯとの合計量に対し０．５重量％以下含有するこ
とが好ましく、さらには０．０５〜０．３重量％含有す
ることが好ましい。この場合は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯと
ＣａＯの合計量で全体の９８重量％以上を占めていれば
よいことは勿論である。ＣａＯは焼結性の向上に効果が
あるが、０．５重量％を越えると耐食性の低下が起こる
ので好ましくない。
ｇＯの合計量が全体の９８重量％以上を占めることが基
本であるが、この９８重量％以上を占めるＡｌ２Ｏ３と
ＭｇＯの一部を少量のＣａＯで置き換えることができ、
本発明の請求項１はこのような場合も包含するものであ
る。この場合のＣａＯの含有量は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯ
とＣａＯとの合計量に対し０．５重量％以下含有するこ
とが好ましく、さらには０．０５〜０．３重量％含有す
ることが好ましい。この場合は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯと
ＣａＯの合計量で全体の９８重量％以上を占めていれば
よいことは勿論である。ＣａＯは焼結性の向上に効果が
あるが、０．５重量％を越えると耐食性の低下が起こる
ので好ましくない。
【００１５】本発明における（ｃ）の要件は、Ａｌ２Ｏ
３／ＭｇＯの重量比が６５／３５〜８０／２０にあるこ
とであるが、前記重量比はとくに６７／３３〜７５／２
５にあることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯの重量比
が６５／３５未満の場合は、焼結体中のＭｇＯ結晶相の
量が多くなってしまい、耐食性及び機械的特性、特に熱
衝撃抵抗性、熱疲労特性が低下するので好ましくない。
一方、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯの重量比が８０／２０を越え
ると焼結体中のＡｌ２Ｏ３結晶相の量が多くなってしま
い、耐食性の低下が起こるので好ましくない。
３／ＭｇＯの重量比が６５／３５〜８０／２０にあるこ
とであるが、前記重量比はとくに６７／３３〜７５／２
５にあることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯの重量比
が６５／３５未満の場合は、焼結体中のＭｇＯ結晶相の
量が多くなってしまい、耐食性及び機械的特性、特に熱
衝撃抵抗性、熱疲労特性が低下するので好ましくない。
一方、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯの重量比が８０／２０を越え
ると焼結体中のＡｌ２Ｏ３結晶相の量が多くなってしま
い、耐食性の低下が起こるので好ましくない。
【００１６】なお、本発明において、Ａｌ２Ｏ３結晶相
及びＭｇＯ結晶相含有の有無及び含有量は以下の方法で
Ｘ線回折により求めることができる。具体的には、焼結
体を乳鉢で指頭に粒を感じない程度まで粉砕し、得られ
た粉末試料をＸ線回折により測定し、Ａｌ２Ｏ３結晶相
及びＭｇＯ結晶相の存在の有無ならびに含有量を下記式
により算出する。
及びＭｇＯ結晶相含有の有無及び含有量は以下の方法で
Ｘ線回折により求めることができる。具体的には、焼結
体を乳鉢で指頭に粒を感じない程度まで粉砕し、得られ
た粉末試料をＸ線回折により測定し、Ａｌ２Ｏ３結晶相
及びＭｇＯ結晶相の存在の有無ならびに含有量を下記式
により算出する。
【００１７】
【数１】Ａｌ２Ｏ３結晶相量（ｖｏｌ％）＝｛ＩＡ（11
3）／［ＩＳ（311）＋ＩＡ（113）＋ＩＭ（200）］｝×
１００ （式中、ＩＡ（113）はＡｌ２Ｏ３結晶回折ピーク（11
3）のピーク高さ、ＩＳ（311）はスピネル結晶回折ピー
ク（311）のピーク高さ、ＩＭ（200）はＭｇＯ結晶回折
ピーク（200）のピーク高さを示す。）
3）／［ＩＳ（311）＋ＩＡ（113）＋ＩＭ（200）］｝×
１００ （式中、ＩＡ（113）はＡｌ２Ｏ３結晶回折ピーク（11
3）のピーク高さ、ＩＳ（311）はスピネル結晶回折ピー
ク（311）のピーク高さ、ＩＭ（200）はＭｇＯ結晶回折
ピーク（200）のピーク高さを示す。）
【数２】ＭｇＯ結晶相量（ｖｏｌ％）＝｛ＩＭ（200）
／［ＩＳ（311）＋ＩＡ（113）＋ＩＭ（200）］｝×１
００ （式中、ＩＭ（200）はＭｇＯ結晶回折ピーク（200）の
ピーク高さ、ＩＡ（113）はＡｌ２Ｏ３結晶回折ピーク
（113）のピーク高さ、ＩＳ（311）はスピネル結晶回折
ピーク（311）のピーク高さを示す。）
／［ＩＳ（311）＋ＩＡ（113）＋ＩＭ（200）］｝×１
００ （式中、ＩＭ（200）はＭｇＯ結晶回折ピーク（200）の
ピーク高さ、ＩＡ（113）はＡｌ２Ｏ３結晶回折ピーク
（113）のピーク高さ、ＩＳ（311）はスピネル結晶回折
ピーク（311）のピーク高さを示す。）
【数３】スピネル結晶相量（ｖｏｌ％）＝１００−Ａｌ
２Ｏ３結晶相量−ＭｇＯ結晶相量
２Ｏ３結晶相量−ＭｇＯ結晶相量
【００１８】なお、本発明においては上記Ｘ線回折から
求めるＡｌ２Ｏ３及びＭｇＯのそれぞれの結晶相量は各
々３ｖｏｌ％まで許容できる。したがって、本発明は、
スピネル結晶以外にこれらの結晶相が少量含有するケー
スも包含するため、これらを総称してスピネル質燒結体
と称する。
求めるＡｌ２Ｏ３及びＭｇＯのそれぞれの結晶相量は各
々３ｖｏｌ％まで許容できる。したがって、本発明は、
スピネル結晶以外にこれらの結晶相が少量含有するケー
スも包含するため、これらを総称してスピネル質燒結体
と称する。
【０００１９】本発明における（ｄ）の要件は、ＺｒＯ
２が２重量％以下含有する点にある。本発明においては
ＺｒＯ２が２重量％以下であることが必要であり、より
好ましくは０．０５〜１．５重量％である。ＺｒＯ
２は、スピネル結晶に固溶もしくは粒内、粒界に存在
し、機械的特性、特に熱衝撃抵抗性の向上、さらには耐
食性、特にＰＺＴに対する耐食性の向上に効果がある。
ＺｒＯ２含有量が２重量％を越える場合には、熱膨張差
による加熱冷却の繰り返しにより焼結体内部に歪みやマ
イクロクラックが生成し、割れにつながるので好ましく
なく、さらに、耐食性の低下を招くので好ましくない。
なお、ＺｒＯ２にはＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ等の安定
化剤が固溶していても良い。
２が２重量％以下含有する点にある。本発明においては
ＺｒＯ２が２重量％以下であることが必要であり、より
好ましくは０．０５〜１．５重量％である。ＺｒＯ
２は、スピネル結晶に固溶もしくは粒内、粒界に存在
し、機械的特性、特に熱衝撃抵抗性の向上、さらには耐
食性、特にＰＺＴに対する耐食性の向上に効果がある。
ＺｒＯ２含有量が２重量％を越える場合には、熱膨張差
による加熱冷却の繰り返しにより焼結体内部に歪みやマ
イクロクラックが生成し、割れにつながるので好ましく
なく、さらに、耐食性の低下を招くので好ましくない。
なお、ＺｒＯ２にはＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ等の安定
化剤が固溶していても良い。
【００２０】本発明における（ｅ）の要件は、かさ密度
が３．４０ｇ／ｃｍ３以上であることであるが、３．４
５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。上記の要件
（ａ）〜（ｄ）を充足していても、かさ密度が３．４０
ｇ／ｃｍ３未満の場合は、焼結体内部に気孔が多く存在
することとなり、気孔が起点となって腐食反応が進展
し、耐食性の低下をきたすので好ましくなく、さらには
機械的特性及び熱衝撃抵抗性が低下するので好ましくな
い。
が３．４０ｇ／ｃｍ３以上であることであるが、３．４
５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。上記の要件
（ａ）〜（ｄ）を充足していても、かさ密度が３．４０
ｇ／ｃｍ３未満の場合は、焼結体内部に気孔が多く存在
することとなり、気孔が起点となって腐食反応が進展
し、耐食性の低下をきたすので好ましくなく、さらには
機械的特性及び熱衝撃抵抗性が低下するので好ましくな
い。
【００２１】本発明における（ｆ）の要件は、平均結晶
粒径が３μｍ以上であることであるが、好ましくは５μ
ｍ以上である。平均結晶粒径が３μｍ未満の場合は、耐
食性の低下が起こるので好ましくないだけでなく、高温
での変形や熱疲労が起こりやすくなるので好ましくな
い。
粒径が３μｍ以上であることであるが、好ましくは５μ
ｍ以上である。平均結晶粒径が３μｍ未満の場合は、耐
食性の低下が起こるので好ましくないだけでなく、高温
での変形や熱疲労が起こりやすくなるので好ましくな
い。
【００２２】本発明の耐食性スピネル質焼結体は種々の
方法により製造できる。その一例を下記に示す。
方法により製造できる。その一例を下記に示す。
【００２３】Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの含有量が所定の重量
比になるようにアルミニウム化合物（例えばアルミナ、
水酸化アルミニウム）とマグネシウム化合物（例えばマ
グネシア、炭酸マグネシウム）とを、水を用いて湿式で
均一に混合し、乾燥させた後、１０００〜１５００℃で
合成し、スピネル粉体を得る。合成したスピネル粉体の
スピネル結晶相量は、７０ｖｏｌ％以上であることが必
要であり、より好ましくは８０ｖｏｌ％以上である。ス
ピネル結晶相量が７０ｖｏｌ％未満の場合には得られた
焼結体の微構造が不均一となり、耐食性及び機械的特性
の低下につながるので好ましくない。Ａｌ２Ｏ３及びＭ
ｇＯ以外の成分の添加は、アルミニウム化合物とマグネ
シア化合物の混合時に水酸化物等の化合物の形態で添加
してもよいし、後記する合成粉体の粉砕・分散時に水酸
化物、炭酸化物、酸化物等の形態で添加しても良い。得
られた合成粉体を湿式により粉砕・分散する。得られた
粉砕粉体の比表面積は２〜２０ｍ２／ｇ、より好ましく
は４〜１５ｍ２／ｇである。粉砕粉体粒度がこれらの範
囲外の場合は、成形性が低下し、燒結体かさ密度が低く
なったり、得られた焼結体に欠陥が多く含有するので耐
食性及び機械的特性の低下が起こるので好ましくない。
成形方法としてプレス成形、ラバープレス成形等の方法
を採用する場合には、粉砕・分散スラリーに必要により
公知の成形助剤（例えばワックスエマルジョン、ＰＶ
Ａ、アクリル系樹脂等）を加え、スプレードライヤー等
の公知の方法で乾燥させて成形粉体を作製し、これを用
いて成形する。また、鋳込成形法を採用する場合には、
粉砕・分散スラリーに必要により公知のバインダー（例
えばワックスエマルジョン、アクリル系樹脂等）を加
え、石膏型あるいは樹脂型を用いて排泥鋳込、充填鋳
込、加圧鋳込法により成形する。さらに、押出成形法を
採用する場合には、粉砕・分散したスラリーを乾燥さ
せ、整粒し、混合機を用いて水、バインダー（例えばメ
チルセルロース等）、可塑剤（例えばポリエチレングリ
コール等）、滑剤（例えばステアリン酸等）を混合して
坏土を作製し、押出成形する。以上のようにして得た成
形体を１５００〜１７５０℃、より好ましくは１６００
〜１７００℃で焼成することによって焼結体を得ること
ができる。
比になるようにアルミニウム化合物（例えばアルミナ、
水酸化アルミニウム）とマグネシウム化合物（例えばマ
グネシア、炭酸マグネシウム）とを、水を用いて湿式で
均一に混合し、乾燥させた後、１０００〜１５００℃で
合成し、スピネル粉体を得る。合成したスピネル粉体の
スピネル結晶相量は、７０ｖｏｌ％以上であることが必
要であり、より好ましくは８０ｖｏｌ％以上である。ス
ピネル結晶相量が７０ｖｏｌ％未満の場合には得られた
焼結体の微構造が不均一となり、耐食性及び機械的特性
の低下につながるので好ましくない。Ａｌ２Ｏ３及びＭ
ｇＯ以外の成分の添加は、アルミニウム化合物とマグネ
シア化合物の混合時に水酸化物等の化合物の形態で添加
してもよいし、後記する合成粉体の粉砕・分散時に水酸
化物、炭酸化物、酸化物等の形態で添加しても良い。得
られた合成粉体を湿式により粉砕・分散する。得られた
粉砕粉体の比表面積は２〜２０ｍ２／ｇ、より好ましく
は４〜１５ｍ２／ｇである。粉砕粉体粒度がこれらの範
囲外の場合は、成形性が低下し、燒結体かさ密度が低く
なったり、得られた焼結体に欠陥が多く含有するので耐
食性及び機械的特性の低下が起こるので好ましくない。
成形方法としてプレス成形、ラバープレス成形等の方法
を採用する場合には、粉砕・分散スラリーに必要により
公知の成形助剤（例えばワックスエマルジョン、ＰＶ
Ａ、アクリル系樹脂等）を加え、スプレードライヤー等
の公知の方法で乾燥させて成形粉体を作製し、これを用
いて成形する。また、鋳込成形法を採用する場合には、
粉砕・分散スラリーに必要により公知のバインダー（例
えばワックスエマルジョン、アクリル系樹脂等）を加
え、石膏型あるいは樹脂型を用いて排泥鋳込、充填鋳
込、加圧鋳込法により成形する。さらに、押出成形法を
採用する場合には、粉砕・分散したスラリーを乾燥さ
せ、整粒し、混合機を用いて水、バインダー（例えばメ
チルセルロース等）、可塑剤（例えばポリエチレングリ
コール等）、滑剤（例えばステアリン酸等）を混合して
坏土を作製し、押出成形する。以上のようにして得た成
形体を１５００〜１７５０℃、より好ましくは１６００
〜１７００℃で焼成することによって焼結体を得ること
ができる。
【００２４】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を説明するが、
本発明はこれにより何ら限定されるものでない。
本発明はこれにより何ら限定されるものでない。
【００２５】実施例１ 純度９９．８重量％のアルミナとＭｇＯ含有量が９８重
量％の炭酸マグネシウムを表１に示す割合で湿式混合
し、乾燥して、１４００℃で２時間合成し、得られたス
ピネル粉体にＺｒＯ２及びＣａＯを表１に示す割合で添
加し、湿式で粉砕・分散した。次いで得られたスラリー
に、ワックスエマルジョンを粉体に対して３重量％添加
し、スプレードライヤーで乾燥させて成形粉体とした。
この粉体を用いて金型より１ｔｏｎｆ／ｃｍ２の成形圧
で成形し、１６００〜１７５０℃で焼成し、２５×２５
×５ｍｍの試料を得た。また、湿式で粉砕・分散したス
ラリーを用いて石膏型により鋳込成形し、前記と同条件
で焼成し、外形１００×１００×８０ｍｍ（肉厚５ｍ
ｍ）の角形容器を作製した。
量％の炭酸マグネシウムを表１に示す割合で湿式混合
し、乾燥して、１４００℃で２時間合成し、得られたス
ピネル粉体にＺｒＯ２及びＣａＯを表１に示す割合で添
加し、湿式で粉砕・分散した。次いで得られたスラリー
に、ワックスエマルジョンを粉体に対して３重量％添加
し、スプレードライヤーで乾燥させて成形粉体とした。
この粉体を用いて金型より１ｔｏｎｆ／ｃｍ２の成形圧
で成形し、１６００〜１７５０℃で焼成し、２５×２５
×５ｍｍの試料を得た。また、湿式で粉砕・分散したス
ラリーを用いて石膏型により鋳込成形し、前記と同条件
で焼成し、外形１００×１００×８０ｍｍ（肉厚５ｍ
ｍ）の角形容器を作製した。
【００２６】得られた焼結体の化学組成、特性を表２に
示す。試料Ｎｏ．１〜７は本発明のスピネル質焼結体で
あり、試料Ｎｏ．８〜１５は本発明の要件の少なくとも
１つを満たしていない比較品である。試料Ｎｏ．７の燒
結体のＸ線回折チャートを図１に示すが、これによりこ
の燒結体がスピネル結晶相のみからなっていることが立
証できた。
示す。試料Ｎｏ．１〜７は本発明のスピネル質焼結体で
あり、試料Ｎｏ．８〜１５は本発明の要件の少なくとも
１つを満たしていない比較品である。試料Ｎｏ．７の燒
結体のＸ線回折チャートを図１に示すが、これによりこ
の燒結体がスピネル結晶相のみからなっていることが立
証できた。
【００２７】次いで、上記で得た試料の上にφ２５ｍｍ
で厚さ３ｍｍのＰＺＴ成形体を載せ、さらにＰＺＴ成形
体の上に６３ｇのアルミナ製ブロックを載せて、アルミ
ナ製焼成用容器〔（株）ニッカトー製ＳＳＡ−Ｓ〕に入
れ、蓋をして密閉にし、電気炉で１３００℃で２回熱処
理した。熱処理後の試料を切断し、鏡面仕上げしてＥＤ
ＸによりＰｂＯの浸透深さを測定した。測定結果を表２
に示す。
で厚さ３ｍｍのＰＺＴ成形体を載せ、さらにＰＺＴ成形
体の上に６３ｇのアルミナ製ブロックを載せて、アルミ
ナ製焼成用容器〔（株）ニッカトー製ＳＳＡ−Ｓ〕に入
れ、蓋をして密閉にし、電気炉で１３００℃で２回熱処
理した。熱処理後の試料を切断し、鏡面仕上げしてＥＤ
ＸによりＰｂＯの浸透深さを測定した。測定結果を表２
に示す。
【００２８】本発明の耐食性にすぐれたスピネル質焼結
体は、ＰｂＯに対して浸食深さが０．５ｍｍ以下とすぐ
れた耐食性を示すが、本発明の要件を一つでも満足して
ない焼結体は、その耐食性が劣ることが明らかである。
体は、ＰｂＯに対して浸食深さが０．５ｍｍ以下とすぐ
れた耐食性を示すが、本発明の要件を一つでも満足して
ない焼結体は、その耐食性が劣ることが明らかである。
【００２９】実施例２ 表１中の試料Ｎｏ．２、６、９および１３について熱衝
撃試験を行った。試験は、１０００℃に加熱保持した電
気炉中に４０メッシュの電融ジルコニア粉体を入れた角
型容器にいれ、３０分間保持した後、室温に取り出し、
冷却後、蛍光探傷によりクラック発生の有無を調べる方
法により行った。上記試験を１０回繰り返した結果を表
３に示す。本発明のスピネル質焼結体は、１０回の繰り
返し熱衝撃試験でもクラックの発生はなく、本発明の要
件を一つでも満足していない焼結体に比べてすぐれた耐
熱衝撃性を有することが明らかである。
撃試験を行った。試験は、１０００℃に加熱保持した電
気炉中に４０メッシュの電融ジルコニア粉体を入れた角
型容器にいれ、３０分間保持した後、室温に取り出し、
冷却後、蛍光探傷によりクラック発生の有無を調べる方
法により行った。上記試験を１０回繰り返した結果を表
３に示す。本発明のスピネル質焼結体は、１０回の繰り
返し熱衝撃試験でもクラックの発生はなく、本発明の要
件を一つでも満足していない焼結体に比べてすぐれた耐
熱衝撃性を有することが明らかである。
【００３０】実施例３ 表１中の試料Ｎｏ．４、７、８および１２について一般
廃棄物焼却灰に対する耐食性試験を行った。試験は石灰
石を添加した一般廃棄物焼却灰をアルミナ製容器
〔（株）ニッカトー製ＳＳＡ−Ｓ〕に入れ、その中に２
５×２５×５ｍｍの焼結体を埋め込み、電気炉で１４０
０℃で７２時間保持し、炉冷した。焼成後の試料を切り
出し、鏡面仕上げしてＥＤＸによりＣａおよびＳｉの線
分析を行い、浸食深さを測定した。その結果を表４に示
す。本発明のスピネル質焼結体は浸食深さが０．３５ｍ
ｍ以下とすぐれた耐食性を示し、本発明の要件を一つで
も満足していない焼結体は耐食性に劣る。
廃棄物焼却灰に対する耐食性試験を行った。試験は石灰
石を添加した一般廃棄物焼却灰をアルミナ製容器
〔（株）ニッカトー製ＳＳＡ−Ｓ〕に入れ、その中に２
５×２５×５ｍｍの焼結体を埋め込み、電気炉で１４０
０℃で７２時間保持し、炉冷した。焼成後の試料を切り
出し、鏡面仕上げしてＥＤＸによりＣａおよびＳｉの線
分析を行い、浸食深さを測定した。その結果を表４に示
す。本発明のスピネル質焼結体は浸食深さが０．３５ｍ
ｍ以下とすぐれた耐食性を示し、本発明の要件を一つで
も満足していない焼結体は耐食性に劣る。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【発明の効果】本発明のスピネル質焼結体は、耐食性、
耐熱衝撃性及び耐久性にすぐれるため圧電体、誘電体、
セラミックコンデンサー等の電子部品の焼成用部材とし
て有効に用いることができる。特にＰｂＯを含有するＰ
ＺＴの焼成における焼成用部材として用いると、ＰｂＯ
に対する耐食性がすぐれるため被焼成物の組成変化が非
常に少ないことから好適である。さらに、金属及び合金
の溶解用ルツボとしても有効である。また、すぐれた耐
食性を利用して、例えばバーナーノズル、炉心管、ラジ
アントチューブ、ヒーターサポートチューブ、特に廃棄
物焼成炉及び溶融炉等に使用される測温用保護管及び燃
焼ガス配管の内張り材としても有効に用いることができ
る。
耐熱衝撃性及び耐久性にすぐれるため圧電体、誘電体、
セラミックコンデンサー等の電子部品の焼成用部材とし
て有効に用いることができる。特にＰｂＯを含有するＰ
ＺＴの焼成における焼成用部材として用いると、ＰｂＯ
に対する耐食性がすぐれるため被焼成物の組成変化が非
常に少ないことから好適である。さらに、金属及び合金
の溶解用ルツボとしても有効である。また、すぐれた耐
食性を利用して、例えばバーナーノズル、炉心管、ラジ
アントチューブ、ヒーターサポートチューブ、特に廃棄
物焼成炉及び溶融炉等に使用される測温用保護管及び燃
焼ガス配管の内張り材としても有効に用いることができ
る。
【００３６】以下に本発明の実施態様を列挙する。 （１）（ａ）としてスピネル結晶からなり、（ｂ）Ａｌ
２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上、（ｃ）Ａｌ
２Ｏ３／ＭｇＯ（重量比）が６５／３５〜８０／２０、
（ｄ）ＺｒＯ２が２重量％以下、（ｅ）かさ密度が３．
４０ｇ／ｃｍ３以上、（ｆ）平均結晶粒径が３μｍ以
上、であることを特徴とする耐食性スピネル質焼結体。 （２）前記Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの１部が少量のＣａＯで
置換されたものである前項（１）記載の耐食性スピネル
質焼結体。 （３）前記ＣａＯの含有量がＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとＣａ
Ｏとの合計量に対し０．５重量％以下である前項（２）
記載の耐食性スピネル質焼結体。 （４）前記ＣａＯの含有量がＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとＣａ
Ｏとの合計量に対し０．０５〜０．３重量％である前項
（３）記載の耐食性スピネル質焼結体。 （５）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの含有量が全量の９８重量％
になるようにアルミニウム化合物とマグネシウム化合物
とを、水を用いて湿式で均一に混合し、乾燥させた後、
１０００〜１５００℃で合成し、スピネル結晶相量が、
７０ｖｏｌ％以上であるスピネル粉体を得、得られたス
ピネル粉体を湿式により粉砕・分散した後、乾燥し、成
形粉体を得、これを用いて所望の形状に成形し、得られ
た成形体を１５００〜１７５０℃で焼成することを特徴
とする耐食性スピネル質焼結体の製造方法。
２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上、（ｃ）Ａｌ
２Ｏ３／ＭｇＯ（重量比）が６５／３５〜８０／２０、
（ｄ）ＺｒＯ２が２重量％以下、（ｅ）かさ密度が３．
４０ｇ／ｃｍ３以上、（ｆ）平均結晶粒径が３μｍ以
上、であることを特徴とする耐食性スピネル質焼結体。 （２）前記Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの１部が少量のＣａＯで
置換されたものである前項（１）記載の耐食性スピネル
質焼結体。 （３）前記ＣａＯの含有量がＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとＣａ
Ｏとの合計量に対し０．５重量％以下である前項（２）
記載の耐食性スピネル質焼結体。 （４）前記ＣａＯの含有量がＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとＣａ
Ｏとの合計量に対し０．０５〜０．３重量％である前項
（３）記載の耐食性スピネル質焼結体。 （５）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの含有量が全量の９８重量％
になるようにアルミニウム化合物とマグネシウム化合物
とを、水を用いて湿式で均一に混合し、乾燥させた後、
１０００〜１５００℃で合成し、スピネル結晶相量が、
７０ｖｏｌ％以上であるスピネル粉体を得、得られたス
ピネル粉体を湿式により粉砕・分散した後、乾燥し、成
形粉体を得、これを用いて所望の形状に成形し、得られ
た成形体を１５００〜１７５０℃で焼成することを特徴
とする耐食性スピネル質焼結体の製造方法。
【図１】実施例１のスピネル質焼結体のＸ線回折チャー
トである。
トである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大江 匡 大阪府堺市遠里小野町３丁２番24号 株式 会社ニッカトー内 (72)発明者 橋村 一誠 大阪府堺市遠里小野町３丁２番24号 株式 会社ニッカトー内 (72)発明者 河波 利夫 大阪府堺市遠里小野町３丁２番24号 株式 会社ニッカトー内 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA17 AA36 BA25 BA33 CA01 CA04
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）主としてスピネル結晶からなり、
（ｂ）Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９８重量％以上、
（ｃ）Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ（重量比）が６５／３５〜８
０／２０、（ｄ）ＺｒＯ２が２重量％以下、（ｅ）かさ
密度が３．４０ｇ／ｃｍ３以上、（ｆ）平均結晶粒径が
３μｍ以上、であることを特徴とする耐食性スピネル質
焼結体。 - 【請求項２】 請求項１記載の耐食性スピネル質焼結体
からなることを特徴とする熱処理用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10464199A JP4485615B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 耐食性スピネル質焼結体およびそれよりなる熱処理用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10464199A JP4485615B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 耐食性スピネル質焼結体およびそれよりなる熱処理用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000302538A true JP2000302538A (ja) | 2000-10-31 |
| JP4485615B2 JP4485615B2 (ja) | 2010-06-23 |
Family
ID=14386090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10464199A Expired - Lifetime JP4485615B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 耐食性スピネル質焼結体およびそれよりなる熱処理用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4485615B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013209248A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Kyocera Corp | アルミン酸マグネシウム質焼結体 |
| WO2020179917A1 (ja) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 株式会社 ニッカトー | 凹凸加工表面を有するセラミックス焼結体、その製造方法及び前記セラミックス焼結体からなる熱処理用部材 |
| CN112778799A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 一种紫色陶瓷色料粉粒及其制备方法、制得的紫色氧化锆陶瓷 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08208324A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-13 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 焼成用道具材 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10464199A patent/JP4485615B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08208324A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-13 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 焼成用道具材 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013209248A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Kyocera Corp | アルミン酸マグネシウム質焼結体 |
| WO2020179917A1 (ja) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 株式会社 ニッカトー | 凹凸加工表面を有するセラミックス焼結体、その製造方法及び前記セラミックス焼結体からなる熱処理用部材 |
| CN112778799A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 一种紫色陶瓷色料粉粒及其制备方法、制得的紫色氧化锆陶瓷 |
| CN112778799B (zh) * | 2020-12-31 | 2021-09-07 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 一种紫色陶瓷色料粉粒及其制备方法、制得的紫色氧化锆陶瓷 |
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|---|---|
| JP4485615B2 (ja) | 2010-06-23 |
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