JP2022170754A - Ceramic porous body - Google Patents

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兼一 塩津
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Abstract

To improve strength of a ceramic porous body while securing light-weight properties thereof.SOLUTION: A ceramic porous body 1 contains one or more kinds of ceramic particles and one or more kinds of ceramic fibers, and has an average pore ratio of 40% to 75%, inclusive. The ceramic porous body 1 has a dense layer 2 as a surface layer. If a cross section of the ceramic porous body 1 is observed with a visual field of 100 μm×100 μm, a percentage P1 (%) of an area occupied by the pore to an area of a visual field is calculated in a region within 100 μm from a surface of the ceramic porous body 1, and a percentage P2(%) of an area occupied by the pore to an area of a visual field is calculated in a region 200 μm or more away from the surface of ceramic porous body 1, the percentage P1(%) is smaller by 20% or more than the percentage P2(%).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、セラミックス多孔体に関する。 The present disclosure relates to ceramic porous bodies.

アルミナ繊維の集合体とアルミナ繊維が分散したスラリーとを所定の溶媒中で混合してアルミナ成形体を得て、アルミナ成形体を焼成したアルミナ焼成成形体が知られている(例えば、特許文献1)。高純度アルミナ繊維前駆体を熱処理したものにスラリーを含浸し再度熱処理する技術も知られている(例えば、特許文献2)。
また、セラミックスの繊維の集合体で気孔率が高いセラミックス焼結体(特許文献3)、繊維を圧縮成形し熱処理をおこなったセラミックス多孔体(特許文献4)、セラミックス短繊維が分散しているセラミックススラリーにセラミックス長繊維を浸漬して作製したセラミックス材料(特許文献5)も知られている。
An alumina sintered molded body is known in which an aggregate of alumina fibers and a slurry in which alumina fibers are dispersed are mixed in a predetermined solvent to obtain an alumina molded body, and the alumina molded body is sintered (for example, Patent Document 1 ). A technique is also known in which a heat-treated high-purity alumina fiber precursor is impregnated with a slurry and heat-treated again (for example, Patent Document 2).
In addition, a ceramic sintered body that is an aggregate of ceramic fibers and has a high porosity (Patent Document 3), a ceramic porous body that is compression-molded and heat-treated (Patent Document 4), and ceramics in which ceramic short fibers are dispersed A ceramic material produced by immersing ceramic long fibers in slurry is also known (Patent Document 5).

特開2012-36034号公報JP 2012-36034 A 特開平5-319949号公報JP-A-5-319949 特開2007-217235号公報JP 2007-217235 A 特開2011-219359号公報JP 2011-219359 A 特開2012-12240号公報JP 2012-12240 A

セラミックス多孔体において、気孔率と強度は相反する性能であり、軽量性を確保しつつ、強度を向上することが難しかった。
本開示は、上記実情を鑑みてなされたものであり、セラミックス多孔体の軽量性を確保しつつ、強度を向上することを目的とする。本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
In ceramic porous bodies, porosity and strength are contradictory performances, and it has been difficult to improve strength while ensuring lightness.
The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to improve the strength while ensuring the lightness of the ceramic porous body. The present disclosure can be implemented as the following forms.

〔1〕1種以上のセラミックス粒子と1種以上のセラミックス繊維とを含み、平均気孔率が40%以上75%以下であるセラミックス多孔体であって、
表層として緻密層を有しており、
前記セラミックス多孔体の断面を100μm×100μmの視野で観察したときに、
前記セラミックス多孔体の表面から100μm以内の領域において、前記視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P1(%)を算出し、
前記セラミックス多孔体の表面から200μm以上離れた領域において、前記視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P2(%)を算出すると、
割合P1(%)が割合P2(%)よりも20%以上小さい、セラミックス多孔体。
[1] A ceramic porous body containing one or more ceramic particles and one or more ceramic fibers and having an average porosity of 40% or more and 75% or less,
It has a dense layer as a surface layer,
When observing the cross section of the ceramic porous body in a field of view of 100 μm×100 μm,
calculating the ratio P1 (%) of the area occupied by the pores to the area of the field of view in a region within 100 μm from the surface of the ceramic porous body,
When calculating the ratio P2 (%) of the area occupied by pores to the area of the field of view in a region 200 μm or more away from the surface of the ceramic porous body,
A ceramic porous body in which the proportion P1 (%) is smaller than the proportion P2 (%) by 20% or more.

本開示によれば、セラミックス多孔体の軽量性を確保しつつ、強度を向上できる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the strength while ensuring the lightness of the ceramic porous body.

セラミックス多孔体の断面を模式的に表す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a ceramic porous body; FIG.

ここで、本開示の望ましい例を示す。
〔2〕前記セラミックス多孔体の表面から50μm以内の領域において、前記セラミックス粒子の粒径を測定すると、粒度分布がバイモーダル分布を示す、セラミックス多孔体。
A preferred example of the present disclosure will now be presented.
[2] A ceramic porous body in which the particle size distribution exhibits a bimodal distribution when the particle size of the ceramic particles is measured in a region within 50 μm from the surface of the ceramic porous body.

〔3〕前記セラミックス粒子をエネルギー分散型X線分析により分析して、前記セラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率A(質量%)を算出し、
前記セラミックス繊維をエネルギー分散型X線分析により分析して、前記セラミックス繊維を構成する主元素の酸化物換算での含有率B(質量%)を算出すると、
前記セラミックス粒子を構成する主元素と前記セラミックス繊維を構成する主元素とが共通しており、含有率A(質量%)と含有率B(質量%)のうち少ない方の含有率が70質量%以上90質量%以下である、セラミックス多孔体。
[3] Analyze the ceramic particles by energy dispersive X-ray analysis to calculate the content A (% by mass) of the main element constituting the ceramic particles in terms of oxide,
When the ceramic fiber is analyzed by energy dispersive X-ray analysis and the content B (% by mass) of the main element constituting the ceramic fiber in terms of oxide is calculated,
The main element constituting the ceramic particles and the main element constituting the ceramic fiber are common, and the content of the smaller one of the content A (mass%) and the content B (mass%) is 70 mass% A ceramic porous body having a content of 90% by mass or more.

〔4〕前記セラミックス多孔体の断面を600μm×600μmの領域で観察した場合に、繊維長が50μm以上である前記セラミックス繊維の平均アスペクト比が20以上である、セラミックス多孔体。 [4] A ceramic porous body, wherein the average aspect ratio of the ceramic fibers having a fiber length of 50 µm or more is 20 or more when the cross section of the ceramic porous body is observed in an area of 600 µm x 600 µm.

以下、本開示を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「~」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「10~20」という記載では、下限値である「10」、上限値である「20」のいずれも含むものとする。すなわち、「10~20」は、「10以上20以下」と同じ意味である。 The present disclosure will be described in detail below. In this specification, the description using "-" for the numerical range includes the lower limit and the upper limit unless otherwise specified. For example, the description “10 to 20” includes both the lower limit “10” and the upper limit “20”. That is, "10 to 20" has the same meaning as "10 or more and 20 or less".

1.セラミックス多孔体1
セラミックス多孔体1は、1種以上のセラミックス粒子と1種以上のセラミックス繊維とを含み、平均気孔率が40%以上75%以下である。セラミックス多孔体1は、表層として緻密層を有している。セラミックス多孔体1の断面を100μm×100μmの視野で観察して、セラミックス多孔体1の表面から100μm以内の領域において、視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P1(%)を算出し、セラミックス多孔体1の表面から200μm以上離れた領域において、視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P2(%)を算出すると、割合P1(%)が割合P2(%)よりも20%以上小さい。
1. Ceramic porous body 1
The ceramic porous body 1 contains one or more kinds of ceramic particles and one or more kinds of ceramic fibers, and has an average porosity of 40% or more and 75% or less. The ceramic porous body 1 has a dense layer as a surface layer. The cross section of the ceramic porous body 1 is observed in a field of view of 100 μm × 100 µm, and in a region within 100 µm from the surface of the ceramic porous body 1, the ratio P1 (%) of the area occupied by the pores to the area of the field of view is calculated, In a region 200 μm or more away from the surface of the ceramic porous body 1, when calculating the ratio P2 (%) of the area occupied by pores to the area of the field of view, the ratio P1 (%) is 20% or more than the ratio P2 (%). small.

(1)セラミックス粒子
セラミックス粒子としては、酸化物系セラミック粒子、炭化物系セラミックス粒子、窒化物系セラミックス粒子、炭窒化物系セラミックス粒子等が挙げられる。セラミックス粒子は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。セラミックス粒子は、酸化物系セラミック粒子又は炭化物系セラミックス粒子であることが好ましく、酸化物系セラミック粒子であることがより好ましい。
セラミックス粒子は、Al(アルミニウム)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)、Si(ケイ素)、Ti(チタン)、Sr(ストロンチウム)、Cr(クロム)、及びBa(バリウム)からなる群より選ばれる1種以上の元素の酸化物を含むことが好ましい。これらの中でも、セラミックス粒子は、生産性の観点から、主成分としてアルミナ(Al)を含むことがより好ましい。セラミックス粒子は、耐食性向上の観点から、主成分として炭化ケイ素(SiC)を含むことも好ましい。
(1) Ceramic Particles Examples of ceramic particles include oxide-based ceramic particles, carbide-based ceramic particles, nitride-based ceramic particles, and carbonitride-based ceramic particles. One type of ceramic particles may be used, or two or more types may be used. The ceramic particles are preferably oxide-based ceramic particles or carbide-based ceramic particles, and more preferably oxide-based ceramic particles.
Ceramic particles are selected from the group consisting of Al (aluminum), Mg (magnesium), Zr (zirconium), Si (silicon), Ti (titanium), Sr (strontium), Cr (chromium), and Ba (barium) It preferably contains oxides of one or more elements. Among these, the ceramic particles more preferably contain alumina (Al 2 O 3 ) as a main component from the viewpoint of productivity. From the viewpoint of improving corrosion resistance, the ceramic particles preferably contain silicon carbide (SiC) as a main component.

セラミックス粒子の平均粒径は特に限定されない。セラミックス粒子の平均粒径は、例えば、1μm以上8μm以下であってもよい。なお、セラミックス粒子の平均粒径は、セラミックス粒子のSEM(走査型電子顕微鏡)画像から、円相当径として算出できる。 The average particle size of the ceramic particles is not particularly limited. The average particle size of the ceramic particles may be, for example, 1 μm or more and 8 μm or less. The average particle diameter of the ceramic particles can be calculated as a circle equivalent diameter from an SEM (scanning electron microscope) image of the ceramic particles.

(2)セラミックス繊維
セラミックス繊維としては、酸化物系セラミック繊維、炭化物系セラミックス繊維等が挙げられる。セラミックス繊維は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。セラミックス繊維は、酸化物系セラミック繊維又は炭化物系セラミックス繊維であることが好ましく、酸化物系セラミック繊維であることがより好ましい。
セラミックス繊維は、アルミナ(Al)/シリカ(SiO)ファイバー、アルミナ(Al)ファイバー、シリカ(SiO)ファイバー、及び炭化ケイ素(SiC)ファイバーからなる群より選ばれる1種以上を含むことが好ましい。これらの中でも、セラミックス繊維は、生産性や靭性の観点から、アルミナ(Al)/シリカ(SiO)ファイバーを含むことがより好ましい。セラミックス粒子は、耐食性向上の観点から、炭化ケイ素(SiC)ファイバーを含むことも好ましい。
セラミックス繊維は、セラミックス繊維以外の無機繊維と併用されてもよい。そのような無機繊維としては、カーボン(C)ファイバーが例示される。セラミックス繊維とセラミックス繊維以外の無機繊維が併用される場合には、セラミックス繊維以外の無機繊維の含有量よりもセラミックス繊維の含有量が多いことが好ましい。
(2) Ceramic Fiber Ceramic fibers include oxide-based ceramic fibers and carbide-based ceramic fibers. One type of ceramic fiber may be used, or two or more types may be used. The ceramic fibers are preferably oxide-based ceramic fibers or carbide-based ceramic fibers, and more preferably oxide-based ceramic fibers.
The ceramic fiber is one selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 )/silica (SiO 2 ) fiber, alumina (Al 2 O 3 ) fiber, silica (SiO 2 ) fiber, and silicon carbide (SiC) fiber. It preferably includes the above. Among these, the ceramic fibers more preferably include alumina (Al 2 O 3 )/silica (SiO 2 ) fibers from the viewpoint of productivity and toughness. From the viewpoint of improving corrosion resistance, the ceramic particles also preferably contain silicon carbide (SiC) fibers.
Ceramic fibers may be used in combination with inorganic fibers other than ceramic fibers. Carbon (C) fibers are exemplified as such inorganic fibers. When ceramic fibers and inorganic fibers other than ceramic fibers are used together, the content of ceramic fibers is preferably higher than the content of inorganic fibers other than ceramic fibers.

セラミックス繊維の平均繊維長は特に限定されない。セラミックス繊維の平均繊維長は、例えば、10μm以上500μm以下であってもよい。
セラミックス繊維の平均繊維幅は特に限定されない。セラミックス繊維の平均繊維幅は、例えば、10μm以上50μm以下であってもよい。
なお、セラミックス繊維の平均繊維長及び平均繊維幅は、セラミックス粒子のSEM画像から算出できる。具体的には、後述の(8)セラミックス繊維のアスペクト比に関する要件で説明するように、繊維長が50μm以上のセラミックス繊維の繊維長と繊維幅を測定して、その平均値として算出できる。
The average fiber length of ceramic fibers is not particularly limited. The average fiber length of the ceramic fibers may be, for example, 10 μm or more and 500 μm or less.
The average fiber width of ceramic fibers is not particularly limited. The average fiber width of the ceramic fibers may be, for example, 10 μm or more and 50 μm or less.
The average fiber length and average fiber width of the ceramic fibers can be calculated from the SEM image of the ceramic particles. Specifically, as described later in (8) Requirement for aspect ratio of ceramic fibers, the fiber length and fiber width of ceramic fibers having a fiber length of 50 μm or more are measured, and the average value can be calculated.

(3)セラミックス多孔体1の平均気孔率
セラミックス多孔体1の平均気孔率は、40%以上75%以下である。セラミックス多孔体1の平均気孔率は、軽量性の観点から、40%以上であり、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。また、セラミックス多孔体1の平均気孔率が75%以下であれば、セラミックス多孔体1の強度を確保できる。
(3) Average Porosity of Ceramic Porous Body 1 The average porosity of the ceramic porous body 1 is 40% or more and 75% or less. The average porosity of the ceramic porous body 1 is 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, from the viewpoint of lightness. Moreover, if the average porosity of the ceramic porous body 1 is 75% or less, the strength of the ceramic porous body 1 can be secured.

セラミックス多孔体1の平均気孔率は、次のようにして算出できる。
セラミックス多孔体1の断面のSEM画像上で、600μm×600μmの正方形の領域を特定する。この領域の範囲内でEPMA(Electron Probe Micro Analyser)を用いた画像解析を行い、気孔が領域全体に占める面積を求める。求めた気孔の面積を、領域の面積で除して、気孔率を百分率で算出する。この気孔率を3カ所の異なる領域において求め、その平均値を算出する。算出された平均値を平均気孔率とする。
セラミックス多孔体1の平均気孔率は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、樹脂ビーズの大きさ及び配合量、セラミックス繊維の原料の繊維長、繊維径及び配合量、セラミックス粒子の原料の粒径及び配合量、並びに焼成温度及び時間等を調整してコントロールできる。
The average porosity of the ceramic porous body 1 can be calculated as follows.
A square area of 600 μm×600 μm is specified on the SEM image of the cross section of the ceramic porous body 1 . Image analysis using an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) is performed within this region to determine the area occupied by the pores in the entire region. The porosity is calculated as a percentage by dividing the obtained pore area by the area of the region. This porosity is obtained in three different regions, and the average value is calculated. Let the calculated average value be an average porosity.
The average porosity of the ceramic porous body 1 can be determined in the method for manufacturing the ceramic porous body 1 described later, the size and amount of the resin beads, the fiber length, fiber diameter and amount of the raw material of the ceramic fiber, and the grain size of the raw material of the ceramic particles. It can be controlled by adjusting the diameter, compounding amount, firing temperature and time, and the like.

(4)緻密層2
セラミックス多孔体1は、表層として緻密層2を有している。セラミックス多孔体1は、強度、耐摩耗性、及び耐久性向上の観点から、外部に露出する表層全体が緻密層2であることがより好ましい。
緻密層2の厚みは、特に限定されない。緻密層2の厚みは、0μmより大きく、例えば30μm以上であってもよい。また、緻密層2の厚みは、200μm以下であってよく、例えば100μm以下であってもよい。
(4) dense layer 2
A ceramic porous body 1 has a dense layer 2 as a surface layer. From the viewpoint of improving strength, wear resistance, and durability, it is more preferable that the entire exposed surface layer of the ceramic porous body 1 is the dense layer 2 .
The thickness of the dense layer 2 is not particularly limited. The thickness of the dense layer 2 may be greater than 0 μm, for example 30 μm or more. Also, the thickness of the dense layer 2 may be 200 μm or less, for example, 100 μm or less.

(5)気孔率差に関する要件
セラミックス多孔体1の断面を100μm×100μmの視野で観察したときに、セラミックス多孔体1の表面から100μm以内の領域において、視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P1(%)を算出し、セラミックス多孔体1の表面から200μm以上離れた領域において、視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P2(%)を算出すると、割合P1(%)が割合P2(%)よりも20%以上小さい。セラミックス多孔体1の表面から200μm以上離れた領域としては、セラミックス多孔体1の大きさに応じて、セラミックス多孔体1の表面から300μm以下、500μm以下、10000μm以下離れた領域であってもよい。
割合P1(%)は、強度向上及び耐摩耗性向上の観点から、割合P2(%)よりも22%以上小さいことがより好ましく、24%以上小さいことがさらに好ましい。割合P1(%)が割合P2(%)よりも小さい割合は、通常、55%以下であり、40%以下、35%以下であってもよい。
割合P1(%)と割合P2(%)との差は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、第2のセラミックス粒子の原料粉末の粒径、樹脂ビーズの配合割合等を調整してコントロールできる。
(5) Requirements for porosity difference When observing the cross section of the ceramic porous body 1 in a field of view of 100 µm × 100 µm, in a region within 100 µm from the surface of the ceramic porous body 1, the area occupied by the pores with respect to the area of the field of view After calculating the ratio P1 (%) and calculating the ratio P2 (%) of the area occupied by the pores with respect to the area of the field of view in a region 200 μm or more away from the surface of the ceramic porous body 1, the ratio P1 (%) is the ratio 20% or more smaller than P2 (%). The region separated from the surface of the ceramic porous body 1 by 200 μm or more may be a region separated from the surface of the ceramic porous body 1 by 300 μm or less, 500 μm or less, or 10000 μm or less depending on the size of the ceramic porous body 1 .
The ratio P1 (%) is more preferably 22% or more smaller than the ratio P2 (%), more preferably 24% or more, from the viewpoint of improving strength and wear resistance. The proportion in which the proportion P1 (%) is smaller than the proportion P2 (%) is usually 55% or less, and may be 40% or less or 35% or less.
The difference between the ratio P1 (%) and the ratio P2 (%) is controlled by adjusting the particle size of the raw material powder of the second ceramic particles, the mixing ratio of the resin beads, etc. in the manufacturing method of the ceramic porous body 1 described later. can.

(6)表層の粒度分布に関する要件
セラミックス多孔体1の表面から50μm以内の領域において、セラミックス粒子の粒径を測定すると、粒度分布がバイモーダル分布を示すことが好ましい。このような構成によれば、緻密層2の気孔率をより一層小さくして、セラミックス多孔体1の強度を向上できる。
(6) Requirements for Particle Size Distribution of Surface Layer When the particle size of the ceramic particles is measured in a region within 50 μm from the surface of the ceramic porous body 1, the particle size distribution preferably exhibits a bimodal distribution. With such a configuration, the porosity of the dense layer 2 can be further reduced, and the strength of the ceramic porous body 1 can be improved.

セラミックス多孔体1の表面から50μm以内の領域の粒度分布は、次のようにして評価できる。
セラミックス多孔体1の表面の法線方向と切断方向とが平行となる断面のSEM画像を取得する。SEM画像上で、セラミックス多孔体1の表面から50μm以内において50μm×50μmの正方形の領域を10箇所特定する。これらの領域の範囲内でEPMAを用いた画像解析を行い、すべてのセラミックス粒子の粒径(円相当径)を求める。セラミックス粒子の粒径の分布について、以下の要件(a)、(b)、(c)のうち、(a)と、(b)及び(c)の少なくとも一方とを充足する場合に、バイモーダル分布を示すと評価する。セラミックス多孔体1は、要件(a)、(b)、(c)の全てを充足することがより一層好ましい。
(a)2つのピークのうち低いピークの頻度が、高いピークの頻度の0.55倍より大きい。
(b)2つのピークのみが観察される。
(c)2つのピークの頻度の合算が、セラミックス粒子全体の頻度の9%以上を占める。
The particle size distribution within 50 μm from the surface of the ceramic porous body 1 can be evaluated as follows.
An SEM image of a cross section in which the direction normal to the surface of the ceramic porous body 1 and the cutting direction are parallel is acquired. On the SEM image, 10 square regions of 50 μm×50 μm are specified within 50 μm from the surface of the ceramic porous body 1 . Image analysis using EPMA is performed within these regions to determine the particle size (equivalent circle diameter) of all the ceramic particles. Among the following requirements (a), (b), and (c), the distribution of the particle size of the ceramic particles is bimodal when satisfying (a) and at least one of (b) and (c) Evaluate as showing distribution. More preferably, the ceramic porous body 1 satisfies all of requirements (a), (b), and (c).
(a) The frequency of the lower of the two peaks is greater than 0.55 times the frequency of the higher peak.
(b) Only two peaks are observed.
(c) The sum of the frequencies of the two peaks accounts for 9% or more of the frequency of the entire ceramic particles.

例えば、セラミックス多孔体1は、粒径が0.5μm~3μmの範囲にピークトップを有する第一ピークと、粒径が4μm~10μmの範囲にピークトップを有する第二ピークと、からなるバイモーダルな粒度分布を示していてもよい。以下、粒径が所定値(例えば3.5μm)よりも大きいセラミックス粒子を第1のセラミックス粒子と称し、粒径が所定値以下のセラミックス粒子を第2のセラミックス粒子と称して説明する場合がある。
セラミックス多孔体1の表面から50μm以内の領域の粒度分布は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、第2のセラミックス粒子の原料粉末の粒径を調整してコントロールできる。
For example, the ceramic porous body 1 is bimodal consisting of a first peak having a peak top in a particle size range of 0.5 μm to 3 μm and a second peak having a peak top in a particle size range of 4 μm to 10 μm. may exhibit a uniform particle size distribution. Hereinafter, ceramic particles having a particle size larger than a predetermined value (for example, 3.5 μm) may be referred to as first ceramic particles, and ceramic particles having a particle size equal to or less than a predetermined value may be referred to as second ceramic particles. .
The particle size distribution in the region within 50 μm from the surface of the ceramic porous body 1 can be controlled by adjusting the particle size of the raw material powder of the second ceramic particles in the manufacturing method of the ceramic porous body 1 described later.

(7)セラミックス粒子の主元素とセラミックス繊維の主元素に関する要件
セラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率A(質量%)は、セラミックス粒子をエネルギー分散型X線分析により分析して算出する。
具体的には、セラミックス多孔体1の断面においてセラミックス粒子上の点を、SEMに付属されているエネルギー分散型X線分析装置(EDS)にて点分析する。点分析は、異なるセラミックス粒子上にそれぞれ位置する5点において行う。点ごとにすべての元素を定量分析し、その分析結果に基づきAl、Mg、Si等のカチオン成分の酸化物換算での含有率(質量%)を求める。この際、例えば、AlはAlに、MgはMgOに、ZrはZrOに、SiはSiOに、TiはTiOに、SrはSrOに、CrはCrに、BaはBaOにそれぞれ酸化物換算する。各カチオン成分の酸化物換算での含有率は、カチオン成分全体を酸化物換算した合計の質量を100質量%として求める。
カチオン成分ごとに、5点の点分析で得られた酸化物換算での含有率の平均値を算出する。この平均値が最も大きいカチオン成分を、セラミックス粒子を構成する主元素として特定する。そして、特定した主元素の平均値を、セラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率A(質量%)とする。
(7) Requirements for main elements of ceramic particles and main elements of ceramic fiber calculated by
Specifically, the points on the ceramic particles in the cross section of the ceramic porous body 1 are analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) attached to the SEM. Point analysis is performed at five points, each located on a different ceramic grain. All the elements are quantitatively analyzed for each point, and the content (% by mass) of cationic components such as Al, Mg, and Si in terms of oxides is determined based on the analysis results. In this case, for example, Al becomes Al 2 O 3 , Mg becomes MgO, Zr becomes ZrO 2 , Si becomes SiO 2 , Ti becomes TiO 2 , Sr becomes SrO, Cr becomes Cr 2 O 3 , Ba are converted to BaO as oxides. The content of each cationic component in terms of oxide is obtained by setting the total mass of all cationic components in terms of oxide as 100% by mass.
For each cationic component, the average value of the content in terms of oxide obtained by five-point point analysis is calculated. The cation component with the largest average value is specified as the main element constituting the ceramic particles. Then, the average value of the specified main element is defined as the content A (% by mass) of the main element constituting the ceramic particles in terms of oxide.

セラミックス繊維を構成する主元素の酸化物換算での含有率B(質量%)は、セラミックス繊維をエネルギー分散型X線分析により分析して算出する。
具体的には、セラミックス多孔体1の断面においてセラミックス繊維上の点を、SEMに付属されているEDSにて点分析する。点分析は、異なるセラミックス繊維上にそれぞれ位置する5点において行う。点ごとにすべての元素を定量分析し、その分析結果に基づきAl、Si等のカチオン成分の酸化物換算での含有率(質量%)を求める。この際、例えば、AlはAlに、SiはSiOにそれぞれ酸化物換算する。各カチオン成分の酸化物換算での含有率は、カチオン成分全体を酸化物換算した合計の質量を100質量%として求める。
カチオン成分ごとに、5点の点分析で得られた酸化物換算での含有率の平均値を算出する。この平均値が最も大きいカチオン成分を、セラミックス繊維を構成する主元素として特定する。そして、特定した主元素の平均値を、セラミックス繊維を構成する主元素の酸化物換算での含有率B(質量%)とする。
The content B (% by mass) of the main element constituting the ceramic fiber in terms of oxide is calculated by analyzing the ceramic fiber by energy dispersive X-ray analysis.
Specifically, the points on the ceramic fibers in the cross section of the ceramic porous body 1 are analyzed by the EDS attached to the SEM. Point analysis is performed at 5 points, each located on a different ceramic fiber. All elements are quantitatively analyzed for each point, and the content (% by mass) of cationic components such as Al and Si in terms of oxides is determined based on the analysis results. At this time, for example, Al is converted to Al 2 O 3 and Si is converted to SiO 2 as oxides. The content of each cationic component in terms of oxide is obtained by setting the total mass of all cationic components in terms of oxide as 100% by mass.
For each cationic component, the average value of the content in terms of oxide obtained by five-point point analysis is calculated. The cationic component with the largest average value is specified as the main element constituting the ceramic fiber. Then, the average value of the identified main elements is defined as the content B (% by mass) of the main elements constituting the ceramic fiber in terms of oxides.

セラミックス粒子を構成する主元素とセラミックス繊維を構成する主元素とは共通していることが好ましい。例えば、セラミックス粒子を構成する主元素がAlである場合には、セラミックス繊維を構成する主元素もAlであることが好ましい。セラミックス粒子を構成する主元素がSiである場合には、セラミックス繊維を構成する主元素もSiであることが好ましい。
含有率A(質量%)と含有率B(質量%)とのうち少ない方の含有率は70質量%以上90質量%以下であることが好ましい。含有率A(質量%)と含有率B(質量%)とのうち少ない方の含有率は、強度向上の観点から、より好ましくは80質量%以上である。含有率A(質量%)と含有率B(質量%)とのうち少ない方の含有率が90質量%以下であれば、セラミックス粒子とセラミックス繊維との界面の接合強度を向上させる点で好ましい。
セラミックス粒子を構成する主元素とセラミックス繊維を構成する主元素とが共通し、含有率Aと含有率Bが上記の範囲内である場合には、焼結によってセラミックス粒子とセラミックス繊維の界面の接合強度が向上する。これは、セラミックス粒子とセラミックス繊維の界面に反応相が形成されるためであると推測される。したがって、上記の要件を充足することで、セラミックス多孔体1の気孔率が高い場合であっても、セラミックス多孔体1の強度を確保できる。
セラミックス粒子及びセラミックス繊維を構成する主元素の種類、及び主元素の酸化物換算での含有率A,B(質量%)は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、セラミックス粒子及びセラミックス繊維の原料の種類及び配合量等を調整してコントロールできる。
It is preferable that the main element forming the ceramic particles and the main element forming the ceramic fiber are common. For example, when the main element constituting the ceramic particles is Al, it is preferable that the main element constituting the ceramic fibers is also Al. When the main element constituting the ceramic particles is Si, the main element constituting the ceramic fibers is also preferably Si.
The smaller one of the content A (mass%) and the content B (mass%) is preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less. From the viewpoint of strength improvement, the smaller content rate of content rate A (mass %) and content rate B (mass %) is more preferably 80 mass % or more. If the lesser of the content A (% by mass) and the content B (% by mass) is 90% by mass or less, it is preferable in terms of improving the bonding strength at the interface between the ceramic particles and the ceramic fibers.
When the main element constituting the ceramic particles and the main element constituting the ceramic fiber are common, and the content A and the content B are within the above ranges, the interfaces of the ceramic particles and the ceramic fibers are joined by sintering. Improves strength. It is presumed that this is because a reaction phase is formed at the interface between the ceramic particles and the ceramic fibers. Therefore, by satisfying the above requirements, the strength of the ceramic porous body 1 can be ensured even when the porosity of the ceramic porous body 1 is high.
The types of the main elements constituting the ceramic particles and the ceramic fibers, and the content rates A and B (% by mass) of the main elements in terms of oxides are determined in the method for manufacturing the ceramic porous body 1 described later, of the ceramic particles and the ceramic fibers. It can be controlled by adjusting the type and compounding amount of raw materials.

(8)セラミックス繊維のアスペクト比に関する要件
セラミックス多孔体1は、強度向上の観点から、セラミックス多孔体1の断面を600μm×600μmの視野で観察した場合に、繊維長が50μm以上であるセラミックス繊維の平均アスペクト比が20以上であることが好ましい。上記の平均アスペクト比の上限は特に限定されないが、通常40以下である。
この要件を満たすことにより強度を向上できる理由は、1本のセラミックス繊維におけるセラミックス粒子との反応部分が多くなり、かつセラミックス繊維同士の相互作用も得られるためであると推測される。
(8) Requirements for Aspect Ratio of Ceramic Fiber Ceramic porous body 1 has a fiber length of 50 μm or more when observing the cross section of ceramic porous body 1 in a field of view of 600 μm × 600 μm from the viewpoint of improving strength. It is preferable that the average aspect ratio is 20 or more. Although the upper limit of the average aspect ratio is not particularly limited, it is usually 40 or less.
It is presumed that the reason why the strength can be improved by satisfying this requirement is that the portion of one ceramic fiber that reacts with the ceramic particles increases and that the interaction between the ceramic fibers is also obtained.

上記のセラミックス繊維の平均アスペクト比は、次のようにして算出できる。セラミックス多孔体1の断面のSEM画像上で、600μm×600μmの正方形の領域を特定する。この領域の範囲内でEPMAを用いた画像解析を行い、繊維長が50μm以上であるセラミックス繊維を特定する。なお、セラミックス繊維のうち、視野からはみ出して輪郭の一部が見えないものについては観察対象から除外する。
繊維長が50μm以上であるセラミックス繊維について、繊維長と繊維幅を測定し、アスペクト比(繊維長/繊維幅)を算出する。このアスペクト比を3カ所の異なる領域において求め、その平均値を算出する。
上記の平均アスペクト比は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、セラミックス繊維の原料の繊維長及び繊維幅の変更、原料の混合粉砕条件の変更等によってコントロールできる。
The average aspect ratio of the ceramic fibers can be calculated as follows. A square area of 600 μm×600 μm is specified on the SEM image of the cross section of the ceramic porous body 1 . Image analysis using EPMA is performed within this region to identify ceramic fibers having a fiber length of 50 μm or more. Among the ceramic fibers, those protruding from the field of view and part of the contours of which cannot be seen are excluded from observation objects.
For ceramic fibers having a fiber length of 50 μm or more, the fiber length and fiber width are measured, and the aspect ratio (fiber length/fiber width) is calculated. This aspect ratio is obtained in three different regions, and the average value is calculated.
The above-mentioned average aspect ratio can be controlled by changing the fiber length and fiber width of the raw material of the ceramic fiber, changing the conditions for mixing and pulverizing the raw material, etc., in the manufacturing method of the ceramic porous body 1 to be described later.

(9)セラミックス繊維が占める面積の割合の要件
セラミックス多孔体1の断面を600μm×600μmの領域で観察した場合に、セラミックス粒子が占める面積とセラミックス繊維が占める面積との合計に対して、セラミックス繊維が占める面積の割合が5.0%以上11.5%以下であることが好ましい。
セラミックス繊維が占める面積の割合は、強度を確保する観点から、好ましくは8.5%以上であり、より好ましくは10%以上である。セラミックス繊維が占める面積の割合が11.5%以下であれば強度を確保でき、また、強度のばらつきを抑制できる。
(9) Requirement for ratio of area occupied by ceramic fibers When the cross section of the ceramic porous body 1 is observed in an area of 600 μm × 600 μm, the total area occupied by the ceramic particles and the area occupied by the ceramic fibers is The ratio of the area occupied by is preferably 5.0% or more and 11.5% or less.
From the viewpoint of ensuring strength, the area ratio occupied by the ceramic fibers is preferably 8.5% or more, more preferably 10% or more. If the ratio of the area occupied by the ceramic fibers is 11.5% or less, the strength can be ensured and variations in strength can be suppressed.

セラミックス繊維が占める面積の割合は、次のようにして算出できる。セラミックス多孔体1の断面のSEM画像上で、600μm×600μmの正方形の領域を特定する。この領域の範囲内でEPMAを用いた画像解析を行い、セラミックス粒子が占める面積とセラミックス繊維が占める面積とをそれぞれ求める。求めたセラミックス繊維が占める面積を、セラミックス粒子が占める面積とセラミックス繊維が占める面積の合算値で除して、セラミックス繊維が占める面積の割合を百分率で算出する。
セラミックス繊維が占める面積の割合は、後述するセラミックス多孔体1の製造方法において、セラミックス粒子及びセラミックス繊維の原料の大きさ並びに配合割合を調整してコントロールできる。
The ratio of the area occupied by ceramic fibers can be calculated as follows. A square area of 600 μm×600 μm is specified on the SEM image of the cross section of the ceramic porous body 1 . Image analysis using EPMA is performed within this region to determine the area occupied by the ceramic particles and the area occupied by the ceramic fibers. The calculated area occupied by the ceramic fibers is divided by the sum of the area occupied by the ceramic particles and the area occupied by the ceramic fibers to calculate the percentage of the area occupied by the ceramic fibers.
The ratio of the area occupied by the ceramic fibers can be controlled by adjusting the size and mixing ratio of the raw materials of the ceramic particles and the ceramic fibers in the manufacturing method of the ceramic porous body 1 described later.

2.セラミックス多孔体1の製造方法
セラミックス多孔体1の製造方法は特に限定されない。セラミックス多孔体1の製造方法の一例を以下に示す。
2. Method for Producing Ceramic Porous Body 1 The method for producing the ceramic porous body 1 is not particularly limited. An example of the manufacturing method of the ceramic porous body 1 is shown below.

(1)原料
原料として、セラミックス粒子(主に第1のセラミックス粒子)の原料粉末と、セラミックス繊維の原料繊維を使用する。さらに、気孔を形成するために樹脂ビーズを使用する。
また、緻密層2を形成するために、第2のセラミックス粒子の原料粉末を使用する。
(1) Raw Materials As raw materials, raw material powder of ceramic particles (mainly first ceramic particles) and raw material fibers of ceramic fibers are used. Furthermore, resin beads are used to form pores.
Also, in order to form the dense layer 2, the raw material powder of the second ceramic particles is used.

(2)顆粒作製
セラミックス粒子(主に第1のセラミックス粒子)の原料粉末、セラミックス繊維の原料繊維、樹脂ビーズを所定の配合割合になる様に秤量する。容器(例えば樹脂ポット等)の中に、秤量した原料、玉石(例えばAl球石)、及び溶媒(例えば水)を入れて混合粉砕する。得られたスラリーを乾燥し、顆粒を得る。
(2) Preparation of granules Raw material powder of ceramic particles (mainly first ceramic particles), raw material fibers of ceramic fiber, and resin beads are weighed so as to obtain a predetermined mixing ratio. Into a container (for example, a resin pot or the like), weighed raw materials, cobbles (for example, Al 2 O 3 cobbles), and a solvent (for example, water) are mixed and pulverized. The resulting slurry is dried to obtain granules.

(3)成形
顆粒をプレス成形して、成形体を得る。
(3) Molding The granules are press-molded to obtain a compact.

(4)コーティング
第2のセラミックス粒子の原料粉末を含むゾルを作製する。このゾルで成形体の表面をディッピングによりコーティングする。ディッピングにかえて、第2のセラミックス粒子の原料粉末を含むゾルを成形体にスプレーしてもよい。
(4) Coating A sol containing the raw material powder of the second ceramic particles is prepared. The surface of the molded body is coated with this sol by dipping. Instead of dipping, a sol containing the raw material powder of the second ceramic particles may be sprayed onto the compact.

(5)焼結
第2のセラミックス粒子の原料粉末がコーティングされた成形体を焼成してセラミックス多孔体1を得る。
(5) Sintering The ceramic porous body 1 is obtained by sintering the molded body coated with the raw material powder of the second ceramic particles.

3.セラミックス多孔体1の用途
セラミックス多孔体1の用途は特に限定されない。セラミックス多孔体1は、軽量で、高強度であるから、断熱材、防音材、緩衝材として好適である。また、セラミックス多孔体1は、気孔率が高く、断熱材の断熱性能の向上に寄与できる。セラミックス多孔体1は、気孔率が高く、防音材の防音性能の向上に寄与できる。
3. Use of Ceramic Porous Body 1 The use of the ceramic porous body 1 is not particularly limited. Since the ceramic porous body 1 is lightweight and has high strength, it is suitable as a heat insulating material, a sound insulating material, and a cushioning material. In addition, the ceramic porous body 1 has a high porosity and can contribute to the improvement of the heat insulating performance of the heat insulating material. The ceramic porous body 1 has a high porosity and can contribute to the improvement of the soundproof performance of the soundproof material.

以下、実施例により本開示を更に具体的に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present disclosure will be described more specifically with reference to Examples.

1.セラミックス多孔体の作製
セラミックス粒子(原料粉末)には、表1の粒子種の欄に記載の各種粒子を用いた。表1に記載の粒子種のうち、最も左側に記載した粒子種の配合量が最も多い。
セラミックス繊維(原料繊維)には、表1の繊維種の欄に記載の各種繊維を用いた。表1に記載の繊維種のうち、最も左側に記載した繊維種の配合量が最も多い。
セラミックス粒子(原料粉末)85質量部~97質量部、セラミックス繊維(原料繊維)3質量部~15質量部を配合した。さらに、セラミックス粒子(原料粉末)とセラミックス繊維(原料繊維)の全量100質量部に対して、樹脂ビーズを30質量部~70質量部配合して、混合粉末とした。この混合粉末に、水とポリビニルアルコール(1wt%)を入れて混合粉砕した。混合粉砕の条件は、玉石:アルミナ球石、20rpm~70rpm、12時間とした。混合粉砕後、得られたスラリーを乾燥し、顆粒を作製した。得られた顆粒をプレス成形して、成形体を作製した。プレス成形の条件は、プレス圧:60MPa、保持時間:10秒とした。
第2のセラミックス粒子(原料粉末)には、表1に記載の粒子種うち最も左側に記載した粒子種と同種であり、平均粒径が3μm以下のものを用いた。第2のセラミックス粒子の原料粉末を含むゾルで、成形体の表面をディッピングによりコーティングした。その後、焼成を行って、セラミックス多孔体を作製した。焼成の条件は、焼成温度:1600℃、600℃までの昇温速度:3℃/min、600℃からの昇温速度:10℃/min、保持時間:2時間、大気雰囲気下とした。
1. Production of Ceramic Porous Body As ceramic particles (raw material powder), various particles described in the column of particle type in Table 1 were used. Among the particle types listed in Table 1, the amount of the particle type listed on the leftmost side is the largest.
Various fibers described in the column of fiber type in Table 1 were used as the ceramic fibers (raw material fibers). Among the fiber types listed in Table 1, the fiber type listed on the leftmost side has the highest blending amount.
85 to 97 parts by mass of ceramic particles (raw material powder) and 3 to 15 parts by mass of ceramic fiber (raw material fiber) were blended. Further, 30 to 70 parts by mass of resin beads were added to 100 parts by mass of the total amount of ceramic particles (raw material powder) and ceramic fibers (raw material fibers) to obtain a mixed powder. Water and polyvinyl alcohol (1 wt %) were added to this mixed powder and mixed and pulverized. The conditions for the mixed pulverization were cobblestone:alumina cobblestone, 20 rpm to 70 rpm, and 12 hours. After mixing and pulverizing, the resulting slurry was dried to produce granules. The obtained granules were press-molded to produce a compact. The press molding conditions were press pressure: 60 MPa and holding time: 10 seconds.
As the second ceramic particles (raw material powder), those of the same kind as those listed on the leftmost side among the particle types listed in Table 1 and having an average particle size of 3 μm or less were used. The surface of the compact was coated by dipping with a sol containing the raw material powder of the second ceramic particles. After that, sintering was performed to produce a ceramic porous body. The firing conditions were as follows: firing temperature: 1600° C., temperature increase rate up to 600° C.: 3° C./min, temperature increase rate from 600° C.: 10° C./min, holding time: 2 hours, and atmosphere.

Figure 2022170754000002
Figure 2022170754000002

2.実施例及び比較例の特性
表2に各実施例及び比較例の特性をまとめて記載する。
平均気孔率(%)の欄は、「(3)セラミックス多孔体1の平均気孔率」で記載された方法で測定された平均気孔率を示している。
気孔率差(%)の欄は、「(5)気孔率差に関する要件」で記載された方法で測定された割合P2(%)から割合P1(%)を引いた差分値を示している。
表層の粒度分布の欄は、「(6)表層の粒度分布に関する要件」で記載された方法で評価した表層の粒度分布を示している。なお、「〇」は、要件(a)、(b)、(c)の全てを充足することを表す。「△」は、要件(a)、(b)、(c)をのうち、(a)と、(b)及び(c)の少なくとも一方とを充足することを表す。「×」は、要件(a)、(b)、(c)の全てを充足しないことを表す。
セラミックス粒子の含有率A(質量%)の欄は、「(7)セラミックス粒子の主元素とセラミックス繊維の主元素に関する要件」で記載された方法で測定されたセラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率A(質量%)を示している。なお、実施例4以外の実施例及び比較例の主元素はAlであり、実施例4の主元素はSiである。
セラミックス繊維の含有率B(質量%)の欄は、「(7)セラミックス粒子の主元素とセラミックス繊維の主元素に関する要件」で記載された方法で測定されたセラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率B(質量%)を示している。なお、実施例4以外の実施例及び比較例の主元素はAlであり、実施例4の主元素はSiである。
平均アスペクト比の欄は、「(8)セラミックス繊維のアスペクト比に関する要件」で記載された方法で算出された平均アスペクト比を示している。
AとBの少ない方の含有率(質量%)の欄は、「(7)セラミックス粒子の主元素とセラミックス繊維の主元素に関する要件」で記載された方法で測定された含有率A(質量%)と含有率B(質量%)とのうち少ない方の含有率(質量%)を示している。
2. Properties of Examples and Comparative Examples Table 2 summarizes the properties of each example and comparative example.
The column of average porosity (%) shows the average porosity measured by the method described in "(3) Average porosity of ceramic porous body 1".
The column of porosity difference (%) shows the difference value obtained by subtracting the ratio P1 (%) from the ratio P2 (%) measured by the method described in “(5) Requirements for porosity difference”.
The column of particle size distribution of the surface layer shows the particle size distribution of the surface layer evaluated by the method described in "(6) Requirements for particle size distribution of the surface layer". In addition, "◯" indicates that all of the requirements (a), (b), and (c) are satisfied. “Δ” indicates that of requirements (a), (b), and (c), (a) and at least one of (b) and (c) are satisfied. "X" indicates that all of the requirements (a), (b), and (c) are not satisfied.
The column of content A (% by mass) of ceramic particles is the oxidation of the main element constituting the ceramic particles measured by the method described in "(7) Requirements for main elements of ceramic particles and main elements of ceramic fibers". Content rate A (% by mass) in physical terms is shown. The main element in Examples and Comparative Examples other than Example 4 is Al, and the main element in Example 4 is Si.
The column for the ceramic fiber content B (% by mass) is the oxidation of the main element constituting the ceramic particles measured by the method described in "(7) Requirements for the main element of the ceramic particle and the main element of the ceramic fiber". The content B (% by mass) in physical terms is indicated. The main element in Examples and Comparative Examples other than Example 4 is Al, and the main element in Example 4 is Si.
The column of average aspect ratio shows the average aspect ratio calculated by the method described in "(8) Requirements for aspect ratio of ceramic fibers".
The column for the content rate (mass%) of the smaller one of A and B is the content rate A (mass% ) and the content B (% by mass), whichever is smaller.

Figure 2022170754000003
Figure 2022170754000003

3.性能評価
(1)強度
セラミックス多孔体の曲げ強さを、JIS R1664:2004に準拠して測定した。セラミックス多孔体の曲げ強さについて、以下の基準で評価した。
「☆」…60MPaより大きい
「◎」…40MPaより大きく、60MPa以下
「○」…20MPaより大きく、40MPa以下
「△」…20MPa以下
3. Performance Evaluation (1) Strength The bending strength of the ceramic porous body was measured according to JIS R1664:2004. The bending strength of the ceramic porous body was evaluated according to the following criteria.
"☆" ... greater than 60 MPa "◎" ... greater than 40 MPa, 60 MPa or less "○" ... greater than 20 MPa, 40 MPa or less "△" ... 20 MPa or less

(2)耐摩耗性
JIS R1613:2010に準拠して、荷重:1N、回転数:10rpm、摩耗相手材:アルミニウム、時間:10minの条件で摩耗試験を行い、摩耗こんの深さを測定した。摩耗こんの深さについて以下の基準で評価した。
「◎」…10μm以下
「○」…10μmより大きく、20μm以下
「△」…20μm以下より大きい
(2) Abrasion Resistance An abrasion test was conducted in accordance with JIS R1613:2010 under the following conditions: load: 1N, number of revolutions: 10 rpm, wear partner material: aluminum, time: 10 minutes, and the depth of abrasion was measured. The depth of abrasion was evaluated according to the following criteria.
"◎" ... 10 μm or less "○" ... greater than 10 μm and 20 μm or less "△" ... greater than 20 μm or less

(3)耐久性
セラミックス多孔体の耐久性について次のように試験した。低温50℃、高温250℃、熱サイクル数500回の条件で熱疲労試験を行った。試験後のセラミックス多孔体の曲げ強さを、JIS R1664:2004に準拠して測定した。試験前のサンプルの曲げ強さを100%として、試験後のサンプルの曲げ強さの変化量(%)を算出した。
試験後のサンプルの曲げ強さの変化量(%)について、以下の基準で評価した。
「☆」…8%以下
「◎」…8%より大きく、12%以下
「○」…12%より大きく、18%以下
「△」…18%より大きい
(3) Durability Durability of the ceramic porous body was tested as follows. A thermal fatigue test was conducted under conditions of a low temperature of 50°C, a high temperature of 250°C, and 500 thermal cycles. The bending strength of the ceramic porous body after the test was measured according to JIS R1664:2004. Assuming that the bending strength of the sample before the test was 100%, the amount of change (%) in the bending strength of the sample after the test was calculated.
The amount of change (%) in bending strength of the sample after the test was evaluated according to the following criteria.
"☆" ... 8% or less "◎" ... 8% or more, 12% or less "○" ... 12% or more, 18% or less "△" ... 18% or less

4.評価結果
評価結果を表3に示す。

Figure 2022170754000004
4. Evaluation Results Table 3 shows the evaluation results.
Figure 2022170754000004

実施例1~20は、下記要件(a)(b)を満たしている。
・要件(a):平均気孔率が40%以上75%以下である。
・要件(b):表層として緻密層を有しており、割合P1(%)が割合P2(%)よりも20%以上小さい。なお、表2において、P2(%)から割合P1(%)を引いた差分値が、気孔率差として記載されている。
Examples 1 to 20 satisfy the following requirements (a) and (b).
- Requirement (a): The average porosity is 40% or more and 75% or less.
- Requirement (b): It has a dense layer as a surface layer, and the ratio P1 (%) is smaller than the ratio P2 (%) by 20% or more. In Table 2, the difference value obtained by subtracting the ratio P1 (%) from P2 (%) is described as the porosity difference.

これに対して、比較例1~10は以下の要件を満たしていない。
比較例1は、要件(a)を満たしてない。
比較例2は、要件(a)を満たしてない。
比較例3は、要件(b)を満たしてない。
比較例4は、要件(b)を満たしてない。
比較例5は、要件(b)を満たしてない。
比較例6は、要件(b)を満たしてない。
比較例7は、要件(a)(b)を満たしてない。
比較例8は、要件(a)(b)を満たしてない。
比較例9は、要件(b)を満たしてない。
比較例10は、要件(a)(b)を満たしてない。
In contrast, Comparative Examples 1 to 10 do not satisfy the following requirements.
Comparative Example 1 does not meet requirement (a).
Comparative Example 2 does not meet requirement (a).
Comparative Example 3 does not satisfy the requirement (b).
Comparative Example 4 does not satisfy the requirement (b).
Comparative Example 5 does not meet the requirement (b).
Comparative Example 6 does not satisfy the requirement (b).
Comparative Example 7 does not satisfy requirements (a) and (b).
Comparative Example 8 does not satisfy requirements (a) and (b).
Comparative Example 9 does not meet the requirement (b).
Comparative Example 10 does not meet requirements (a) and (b).

実施例1~20は、比較例1~10と比較して、強度、耐摩耗性、耐久性のバランスが良かった。
また、実施例1~20のうち、更に下記要件(c)を満たしている実施例6~20は、強度及び耐摩耗性がより高かった。
また、実施例6~20のうち、更に下記要件(d)を満たしている実験例11~20は、耐久性がより高かった。
また、実施例11~20のうち、更に下記要件(e)を満たしている実験例16~20は、強度及び耐久性がさらに高かった。
・要件(c):セラミックス多孔体の表面から50μm以内の領域において、セラミックス粒子の粒径を測定すると、粒度分布がバイモーダル分布を示す。
・要件(d):セラミックス粒子を構成する主元素とセラミックス繊維を構成する主元素とが共通しており、含有率A(質量%)と含有率B(質量%)とのうち少ない方の含有率が70質量%以上90質量%以下である。
・要件(e):セラミックス繊維の平均アスペクト比が20以上である。
Examples 1-20 had a better balance of strength, wear resistance and durability than Comparative Examples 1-10.
Further, among Examples 1 to 20, Examples 6 to 20, which further satisfied the following requirement (c), had higher strength and wear resistance.
Further, among Examples 6 to 20, Experimental Examples 11 to 20, which further satisfied the following requirement (d), had higher durability.
Further, among Examples 11 to 20, Experimental Examples 16 to 20, which further satisfied the following requirement (e), had higher strength and durability.
Requirement (c): When the particle size of the ceramic particles is measured in a region within 50 μm from the surface of the ceramic porous body, the particle size distribution exhibits a bimodal distribution.
Requirement (d): The main element constituting the ceramic particles and the main element constituting the ceramic fiber are common, and the lesser of the content rate A (mass%) and the content rate B (mass%) ratio is 70% by mass or more and 90% by mass or less.
Requirement (e): The average aspect ratio of the ceramic fibers is 20 or more.

5.実施例の効果
本実施例のセラミックス多孔体は、軽量性を確保しつつ、強度を向上できた。さらに、本実施例のセラミックス多孔体は、耐摩耗性及び耐久性に優れていた。
5. Effect of Example The ceramic porous body of this example was able to improve strength while ensuring lightness. Furthermore, the ceramic porous body of this example was excellent in wear resistance and durability.

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above, and various modifications and changes are possible within the scope of the claims of the present invention.

1 …セラミックス多孔体
2 …緻密層
1 ... Ceramic porous body 2 ... Dense layer

Claims (4)

1種以上のセラミックス粒子と1種以上のセラミックス繊維とを含み、平均気孔率が40%以上75%以下であるセラミックス多孔体であって、
表層として緻密層を有しており、
前記セラミックス多孔体の断面を100μm×100μmの視野で観察したときに、
前記セラミックス多孔体の表面から100μm以内の領域において、前記視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P1(%)を算出し、
前記セラミックス多孔体の表面から200μm以上離れた領域において、前記視野の面積に対して気孔が占める面積の割合P2(%)を算出すると、
割合P1(%)が割合P2(%)よりも20%以上小さい、セラミックス多孔体。
A ceramic porous body containing one or more ceramic particles and one or more ceramic fibers and having an average porosity of 40% or more and 75% or less,
It has a dense layer as a surface layer,
When observing the cross section of the ceramic porous body in a field of view of 100 μm×100 μm,
calculating the ratio P1 (%) of the area occupied by the pores to the area of the field of view in a region within 100 μm from the surface of the ceramic porous body,
When calculating the ratio P2 (%) of the area occupied by pores to the area of the field of view in a region 200 μm or more away from the surface of the ceramic porous body,
A ceramic porous body in which the proportion P1 (%) is smaller than the proportion P2 (%) by 20% or more.
前記セラミックス多孔体の表面から50μm以内の領域において、前記セラミックス粒子の粒径を測定すると、粒度分布がバイモーダル分布を示す、請求項1に記載のセラミックス多孔体。 2. The porous ceramic body according to claim 1, wherein the particle size distribution exhibits a bimodal distribution when the particle size of said ceramic particles is measured in a region within 50 μm from the surface of said porous ceramic body. 前記セラミックス粒子をエネルギー分散型X線分析により分析して、前記セラミックス粒子を構成する主元素の酸化物換算での含有率A(質量%)を算出し、
前記セラミックス繊維をエネルギー分散型X線分析により分析して、前記セラミックス繊維を構成する主元素の酸化物換算での含有率B(質量%)を算出すると、
前記セラミックス粒子を構成する主元素と前記セラミックス繊維を構成する主元素とが共通しており、含有率A(質量%)と含有率B(質量%)のうち少ない方の含有率が70質量%以上90質量%以下である、請求項1又は請求項2に記載のセラミックス多孔体。
The ceramic particles are analyzed by energy dispersive X-ray analysis to calculate the content A (% by mass) of the main element constituting the ceramic particles in terms of oxides,
When the ceramic fiber is analyzed by energy dispersive X-ray analysis and the content B (% by mass) of the main element constituting the ceramic fiber in terms of oxide is calculated,
The main element constituting the ceramic particles and the main element constituting the ceramic fiber are common, and the content of the smaller one of the content A (mass%) and the content B (mass%) is 70 mass% 3. The ceramic porous body according to claim 1, wherein the content is 90% by mass or more.
前記セラミックス多孔体の断面を600μm×600μmの領域で観察した場合に、繊維長が50μm以上である前記セラミックス繊維の平均アスペクト比が20以上である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のセラミックス多孔体。 4. The average aspect ratio of the ceramic fibers having a fiber length of 50 μm or more is 20 or more when the cross section of the ceramic porous body is observed in an area of 600 μm×600 μm. The ceramic porous body according to .
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