JP2002104824A - ＢａＳｒＴｉＯ３系酸化物の製造方法 - Google Patents
ＢａＳｒＴｉＯ３系酸化物の製造方法Info
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- JP2002104824A JP2002104824A JP2000292753A JP2000292753A JP2002104824A JP 2002104824 A JP2002104824 A JP 2002104824A JP 2000292753 A JP2000292753 A JP 2000292753A JP 2000292753 A JP2000292753 A JP 2000292753A JP 2002104824 A JP2002104824 A JP 2002104824A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン等の熱機関の熱遮蔽膜に使用す
る高線膨張係数と低熱伝導率とを備える膜材料及びその
製造方法に関する。 【解決手段】 本発明のBaSrTiO3系酸化物は、Srの配合
量をBaとSrとの総量に対して原子分率で０．３を越え
０．５未満配合する。さらに、本発明のBaSrTiO3系酸化
物は、Tiの配合量を、BaろZrとTiとの総量に対して原子
分率で０．５配合する。また、本発明のBaSrTiO3系酸化
物の製造方法においては、Srの配合量を、BaとSrとの総
量に対して原子分率で０．３を越え０．５未満配合する
ことによって達成される。さらに、本発明のBaSrTiO3系
酸化物の製造方法においては、Tiの配合量を、BaとZrと
Tiとの総量に対して原子分率で０．５配合することによ
って達成される。
る高線膨張係数と低熱伝導率とを備える膜材料及びその
製造方法に関する。 【解決手段】 本発明のBaSrTiO3系酸化物は、Srの配合
量をBaとSrとの総量に対して原子分率で０．３を越え
０．５未満配合する。さらに、本発明のBaSrTiO3系酸化
物は、Tiの配合量を、BaろZrとTiとの総量に対して原子
分率で０．５配合する。また、本発明のBaSrTiO3系酸化
物の製造方法においては、Srの配合量を、BaとSrとの総
量に対して原子分率で０．３を越え０．５未満配合する
ことによって達成される。さらに、本発明のBaSrTiO3系
酸化物の製造方法においては、Tiの配合量を、BaとZrと
Tiとの総量に対して原子分率で０．５配合することによ
って達成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン等の
熱機関の熱遮蔽膜に使用できる高線膨張係数と低熱伝導
率とを備える膜材料及びその製造方法に関する。
熱機関の熱遮蔽膜に使用できる高線膨張係数と低熱伝導
率とを備える膜材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】BaTiO3をはじめとするプロブスカイト型
酸化物は、高線膨張係数と低熱伝導率とを兼ね備えるの
で、熱機関の熱遮蔽膜材料として適用が有望である。こ
のプロブスカイト型酸化物を熱遮蔽膜材料として実際の
熱機関に使用する場合は、体積の膨張と収縮との原因と
なるこの酸化物の相転移を抑制する必要がある。この相
転移を抑制するためには、この酸化物に金属酸化物を転
化する方法が有効であり、従来よりＺｒＯ2等の蛍石型
の酸化物を添加することが検討されてきている。しかし
ながら、このような従来の方法では、低温において生じ
る相転移を消失するだけであって、１０００℃を越えた
高温度域で生じる相転移を消失することができず、この
高温度側の相転移の出現に起因する体積膨張が認められ
ていた。さらに、この酸化物を熱機関の熱遮蔽膜として
使用する場合は、下地金属材料と同程度の１２×１０-6
／℃以上の線膨張係数と、熱機関に実際に使用している
材料と同程度の４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の室温熱伝導率と
を必要とするが、従来の製造方法ではこれらの線膨張係
数と室温熱伝導率との値を達成した酸化物を得ることが
できなかった。
酸化物は、高線膨張係数と低熱伝導率とを兼ね備えるの
で、熱機関の熱遮蔽膜材料として適用が有望である。こ
のプロブスカイト型酸化物を熱遮蔽膜材料として実際の
熱機関に使用する場合は、体積の膨張と収縮との原因と
なるこの酸化物の相転移を抑制する必要がある。この相
転移を抑制するためには、この酸化物に金属酸化物を転
化する方法が有効であり、従来よりＺｒＯ2等の蛍石型
の酸化物を添加することが検討されてきている。しかし
ながら、このような従来の方法では、低温において生じ
る相転移を消失するだけであって、１０００℃を越えた
高温度域で生じる相転移を消失することができず、この
高温度側の相転移の出現に起因する体積膨張が認められ
ていた。さらに、この酸化物を熱機関の熱遮蔽膜として
使用する場合は、下地金属材料と同程度の１２×１０-6
／℃以上の線膨張係数と、熱機関に実際に使用している
材料と同程度の４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の室温熱伝導率と
を必要とするが、従来の製造方法ではこれらの線膨張係
数と室温熱伝導率との値を達成した酸化物を得ることが
できなかった。
【０００３】特開平９−５２７６８号公報には、耐熱及
び耐摩耗性が要求される機械部品等に使用される炭化珪
素質焼結体およびその製造方法が記載される。さらに、
特開平９−２９１３５４号公報には、特にボイラのバー
ナ高温部品、ガスタービン動翼・静翼に適用されるZrO2
系セラミック層からなる熱遮蔽コーティングが記載され
る。
び耐摩耗性が要求される機械部品等に使用される炭化珪
素質焼結体およびその製造方法が記載される。さらに、
特開平９−２９１３５４号公報には、特にボイラのバー
ナ高温部品、ガスタービン動翼・静翼に適用されるZrO2
系セラミック層からなる熱遮蔽コーティングが記載され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みて成されたものであり、室温から熱遮蔽膜が実際に
使用される温度である１４００℃程度まで相転移を生じ
ることなく、且つ熱機関に実際に使用している材料と同
程度の大きさの線膨張係数と低い熱伝導率を兼ね備えた
プロブスカイト型酸化物を提供することを目的とする。
鑑みて成されたものであり、室温から熱遮蔽膜が実際に
使用される温度である１４００℃程度まで相転移を生じ
ることなく、且つ熱機関に実際に使用している材料と同
程度の大きさの線膨張係数と低い熱伝導率を兼ね備えた
プロブスカイト型酸化物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記のように従来の方法
では、プロブスカイト型酸化物にＺｒＯ2等の蛍石型の
酸化物を添加することにより、プロブスカイト型酸化物
の低温度で出現する相転移を消失させる方法が検討され
てきたが、高温度で出現する相転移を消失させることは
できなかった。
では、プロブスカイト型酸化物にＺｒＯ2等の蛍石型の
酸化物を添加することにより、プロブスカイト型酸化物
の低温度で出現する相転移を消失させる方法が検討され
てきたが、高温度で出現する相転移を消失させることは
できなかった。
【０００６】本発明者は、アルカリ土類金属の酸化物の
１種であるＳｒＯを適正量配合することにより、プロブ
スカイト型酸化物の低温度域で出現する相転移のみなら
ず、高温度域で出現する相転移も抑制できるとことを見
いだした。本発明は、上記考察に基づきなされたもので
ある。すなわち、本発明のBaSrTiO3系酸化物は、Srの配
合量を、BaとSrとの総量に対して原子分率で０．３を越
え０．５未満配合したことを特徴とする。
１種であるＳｒＯを適正量配合することにより、プロブ
スカイト型酸化物の低温度域で出現する相転移のみなら
ず、高温度域で出現する相転移も抑制できるとことを見
いだした。本発明は、上記考察に基づきなされたもので
ある。すなわち、本発明のBaSrTiO3系酸化物は、Srの配
合量を、BaとSrとの総量に対して原子分率で０．３を越
え０．５未満配合したことを特徴とする。
【０００７】また、本発明のBaSrTiO3系酸化物の製造方
法は、Srの配合量を、BaとSrとの総量に対して原子分率
で０．３を越え０．５未満配合することによって達成さ
れる。
法は、Srの配合量を、BaとSrとの総量に対して原子分率
で０．３を越え０．５未満配合することによって達成さ
れる。
【０００８】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明のBaSrTiO3系酸
化物を製造するために、BaCO3粉末は平均粒径が１．０
μｍである粉末を用い、TiO2粉末は平均粒径が０．２μ
ｍである粉末を用い、且つSrCO3粉末は平均粒径が１．
０μｍである粉末を用いた。本発明のBaSrTiO3系酸化物
を製造するにおいて、BaCO3粉末とSrCO3粉末とを、Baと
Srとの総量に対してSrの配合量が、原子分率で０．３、
０．４及び０．５となるよう秤量し、さらに、それらの
秤量した粉末（BaCO3粉末とSrCO3粉末）とTiO2粉末と
を、BaとSrとTiとの総量に対してTiの配合量が、原子分
率で０．５となるよう秤量した。秤量したこれらの粉末
を、有機溶媒のブチルアルコール中で混合機を用いて１
２０時間混合した。得られた混合物を、８０℃の真空乾
燥機を用いて乾燥した。乾燥されたこの混合粉末を、１
００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力のもとで１軸成形を行った
後、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力のもとで冷間静水圧
加圧成形を施して、成形体を得た。この成形体を、大気
雰囲気中で１０５０℃の温度で４時間仮焼結したのち、
大気雰囲気中で１４００℃の温度で１時間焼結した。
化物を製造するために、BaCO3粉末は平均粒径が１．０
μｍである粉末を用い、TiO2粉末は平均粒径が０．２μ
ｍである粉末を用い、且つSrCO3粉末は平均粒径が１．
０μｍである粉末を用いた。本発明のBaSrTiO3系酸化物
を製造するにおいて、BaCO3粉末とSrCO3粉末とを、Baと
Srとの総量に対してSrの配合量が、原子分率で０．３、
０．４及び０．５となるよう秤量し、さらに、それらの
秤量した粉末（BaCO3粉末とSrCO3粉末）とTiO2粉末と
を、BaとSrとTiとの総量に対してTiの配合量が、原子分
率で０．５となるよう秤量した。秤量したこれらの粉末
を、有機溶媒のブチルアルコール中で混合機を用いて１
２０時間混合した。得られた混合物を、８０℃の真空乾
燥機を用いて乾燥した。乾燥されたこの混合粉末を、１
００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力のもとで１軸成形を行った
後、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力のもとで冷間静水圧
加圧成形を施して、成形体を得た。この成形体を、大気
雰囲気中で１０５０℃の温度で４時間仮焼結したのち、
大気雰囲気中で１４００℃の温度で１時間焼結した。
【０００９】比較例の従来の方法によるBaTiZrO3系酸化
物を製造するために、BaCO3粉末は平均粒径が１．０μ
ｍである粉末を用い、TiO2粉末は平均粒径が０．２μｍ
である粉末を用い、且つZrO2粉末は平均粒径が０．２μ
ｍである粉末を用いた。従来技術のBaTiZrO3系酸化物を
製造するにおいて、TiO2粉末とZrO2粉末とを、TiとZrと
の総量に対してZrの配合量が、原子分率で０．２５とな
るよう秤量し、且つそれらの秤量した粉末（TiO2粉末と
ZrO2粉末）とBaCO3粉末を、BaとZrとTiとの総量に対し
てBaの配合量が、原子分率で０．５となるよう秤量し
た。秤量したこれらの粉末を、有機溶媒のブチルアルコ
ール中で混合機を用いて１２０時間混合した。得られた
混合物を、８０℃の真空乾燥機を用いて乾燥した。乾燥
されたこの混合粉末を、１００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力の
もとで１軸成形を行った後、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2の
圧力のもとで冷間静水圧加圧成形を施して、成形体を得
た。この成形体を、大気雰囲気中で１０５０℃の温度で
４時間仮焼結したのち、大気雰囲気中で１４００℃の温
度で１時間焼結した。
物を製造するために、BaCO3粉末は平均粒径が１．０μ
ｍである粉末を用い、TiO2粉末は平均粒径が０．２μｍ
である粉末を用い、且つZrO2粉末は平均粒径が０．２μ
ｍである粉末を用いた。従来技術のBaTiZrO3系酸化物を
製造するにおいて、TiO2粉末とZrO2粉末とを、TiとZrと
の総量に対してZrの配合量が、原子分率で０．２５とな
るよう秤量し、且つそれらの秤量した粉末（TiO2粉末と
ZrO2粉末）とBaCO3粉末を、BaとZrとTiとの総量に対し
てBaの配合量が、原子分率で０．５となるよう秤量し
た。秤量したこれらの粉末を、有機溶媒のブチルアルコ
ール中で混合機を用いて１２０時間混合した。得られた
混合物を、８０℃の真空乾燥機を用いて乾燥した。乾燥
されたこの混合粉末を、１００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力の
もとで１軸成形を行った後、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2の
圧力のもとで冷間静水圧加圧成形を施して、成形体を得
た。この成形体を、大気雰囲気中で１０５０℃の温度で
４時間仮焼結したのち、大気雰囲気中で１４００℃の温
度で１時間焼結した。
【００１０】熱遮蔽膜に用いられる本発明にしたがう方
法で焼結したBaSrTiO3系酸化物と、従来の方法で焼結し
たBaTiZrO3系酸化物との線膨張量の温度依存性を図１に
示し、さらに、本発明の酸化物と従来の酸化物との１０
００℃における平均線膨張係数を表１に示す。 表１ 本発明にしたがう方法で焼結したBaSrTiO3系酸化
物と、従来の方法で焼結したBaTiZrO3系酸化物との１０
００℃における線膨張量と室温熱伝導率を示す。
法で焼結したBaSrTiO3系酸化物と、従来の方法で焼結し
たBaTiZrO3系酸化物との線膨張量の温度依存性を図１に
示し、さらに、本発明の酸化物と従来の酸化物との１０
００℃における平均線膨張係数を表１に示す。 表１ 本発明にしたがう方法で焼結したBaSrTiO3系酸化
物と、従来の方法で焼結したBaTiZrO3系酸化物との１０
００℃における線膨張量と室温熱伝導率を示す。
【００１１】 試験片組成 １０００℃の線膨張率 室温熱伝導率 （×１０-6／℃） （Ｗ／（Ｋ・ｍ）） 本 Ba0.7Sr0.3TiO3 １１．８０ ３．５９ 発 Ba0.6Sr0.4TiO3 １２．６０ ３．７７ 明 Ba0.5Sr0.5TiO3 １２．６６ ３．９６ 従 来 BaTi0.75Zr0.25O3 １１．２２ ２．０６ 法 図１に示すように、本発明によるBaSrTiO3系酸化物の焼
結体の製造方法では、Srの配合量が、BaとSrとの総量に
対する原子分率で０．５であるBaSrTiO3焼結体（△印の
曲線）では、１３００℃付近に相転移に起因する収縮が
認められる。また、Srの配合量が、BaとSrとの総量に対
する原子分率で０．３であるBaSrTiO3焼結体（○印の曲
線）では、１３００℃付近に相転移は認められないもの
の、表１に示すように、１０００℃における線膨張係数
が、１１．８×１０-6／℃となり、所望とする下地金属
の線膨張係数１２×１０-6／℃以下となる。これに対し
て、Srの配合量が、BaとSrとの総量に対する原子分率で
０．４であるBaSrTiO3焼結体（□印の曲線）では、図１
に示すように、１３００℃付近に相転移は認められず、
且つ表１に示すように、１０００℃における線膨張係数
も１２．６×１０-6／℃となり、さらに室温熱伝導率も
３．７７Ｗ／（Ｋ・ｍ）の値となり、実際に使用してい
る材料の４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることができた。
結体の製造方法では、Srの配合量が、BaとSrとの総量に
対する原子分率で０．５であるBaSrTiO3焼結体（△印の
曲線）では、１３００℃付近に相転移に起因する収縮が
認められる。また、Srの配合量が、BaとSrとの総量に対
する原子分率で０．３であるBaSrTiO3焼結体（○印の曲
線）では、１３００℃付近に相転移は認められないもの
の、表１に示すように、１０００℃における線膨張係数
が、１１．８×１０-6／℃となり、所望とする下地金属
の線膨張係数１２×１０-6／℃以下となる。これに対し
て、Srの配合量が、BaとSrとの総量に対する原子分率で
０．４であるBaSrTiO3焼結体（□印の曲線）では、図１
に示すように、１３００℃付近に相転移は認められず、
且つ表１に示すように、１０００℃における線膨張係数
も１２．６×１０-6／℃となり、さらに室温熱伝導率も
３．７７Ｗ／（Ｋ・ｍ）の値となり、実際に使用してい
る材料の４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることができた。
【００１２】これに対して、従来の方法で焼結したBaTi
ZrO3系酸化物では、図１に示すように、１３００℃付近
に相転移を示す収縮挙動が認められ、また表１に示すよ
うに、１０００℃における線膨張係数も１１．２×１０
-6／℃と低い値を示した。また、本発明によるBaSrTiO3
焼結体は、金属酸化物の種類及びその配合量を適正化す
ることににより、相転移が抑制され且つ線膨張係数を大
きくすることができた。
ZrO3系酸化物では、図１に示すように、１３００℃付近
に相転移を示す収縮挙動が認められ、また表１に示すよ
うに、１０００℃における線膨張係数も１１．２×１０
-6／℃と低い値を示した。また、本発明によるBaSrTiO3
焼結体は、金属酸化物の種類及びその配合量を適正化す
ることににより、相転移が抑制され且つ線膨張係数を大
きくすることができた。
【００１３】
【発明の効果】上記に説明したことから明らかなよう
に、本発明によれば、１４００℃程度まで相転移が存在
しなく、且つ大きな線膨張係数と低熱伝導率を兼ね備え
た熱遮蔽膜素材として好適なプロブスカイト型酸化物を
提供することができた。
に、本発明によれば、１４００℃程度まで相転移が存在
しなく、且つ大きな線膨張係数と低熱伝導率を兼ね備え
た熱遮蔽膜素材として好適なプロブスカイト型酸化物を
提供することができた。
【図１】本発明のBaSrTiO3系酸化物と、従来技術による
BaTiZrO3系酸化物との膨張量の温度依存性を示す図であ
る。
BaTiZrO3系酸化物との膨張量の温度依存性を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 一郎 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 志田 雅人 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 村上 勇一郎 神奈川県横浜市中区錦町12番地 菱日エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4G031 AA05 AA06 AA11 BA21 GA09 GA11 4G047 CA07 CB04 CC03 CD03 CD08
Claims (2)
- 【請求項１】 Srの配合量を、BaとSrとの総量に対して
原子分率で０．３を越え０．５未満配合したことを特徴
とするBaSrTiO3系酸化物。 - 【請求項２】 BaSrTiO3系酸化物の製造方法において
は、Srの配合量を、BaとSrとの総量に対して原子分率で
０．３を越え０．５未満配合したことを特徴とするBaSr
TiO3系酸化物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292753A JP2002104824A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | ＢａＳｒＴｉＯ３系酸化物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292753A JP2002104824A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | ＢａＳｒＴｉＯ３系酸化物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002104824A true JP2002104824A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18775645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292753A Withdrawn JP2002104824A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | ＢａＳｒＴｉＯ３系酸化物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002104824A (ja) |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000292753A patent/JP2002104824A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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