JP2542682B2

JP2542682B2 - セラミックス焼成用道具材

Info

Publication number: JP2542682B2
Application number: JP63181141A
Authority: JP
Inventors: 雅司藤本; 能久加藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPH0230682A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はフェライトなどのセラミックスを焼成する際
に用いられるセッター、棚板などの道具材に関する。

〔従来の技術〕

例えばフェライトなどのセラミックスを焼成する際に
は、棚板上にセッターを載せ、セッター上に被焼成物を
載せたものを、支柱を介して多段に積層した状態で炉内
に装入している。

棚板としてはAl₂O₃質又はAl₂O₃−SiO₂質でかさ比重2.
0〜4.0のもの、セッターとしては高純度Al₂O₃質でかさ
比重2.0〜4.0のものが使用されるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述したようなセッターや棚板を使用した場
合、以下のような問題が生じていた。すなわち、被焼
成物のセッターとの接触部分に焼きむらが生じたり、バ
インダーが残存することがある。セッター及び棚板の
空隙率が小さいため、雰囲気ガスの流通性が悪い。セ
ッター及び棚板のかさ比重が大きいため、熱容量が大き
く、熱効率が悪い。

なお、高純度アルミナ質からなり、かさ比重が約1.0
〜1.5で、熱容量の小さい軽量セッターも知られてはい
るが、こうした軽量セッターの空隙率は50〜70％であ
り、やはり雰囲気ガスの流通性がそれほどよくないとい
う問題があった。

そこで、セラミックフォームからなる棚板などの道具
材を使用することが試みられている。しかし、従来のセ
ラミックフォームからなる道具材は、強度及び耐スポー
リング性に劣るという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、被焼成物に焼きむらやバイング残りを生じさせるこ
とがなく、雰囲気ガスの流通性が良好で、熱効率を改善
することができ、しかも強度及び耐スポーリング性に優
れたセラミックス焼成用道具材を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段と作用〕

本発明のセラミックス焼成用セッターは、平均粒子径
の比ZrO₂／Al₂O₃が１〜10であるAl₂O₃とZrO₂とを、Al₂O
₃70〜95重量％、ZrO₂30〜５重量％の組成比で配合、成
形し、焼成してなり、かさ比重が0.7〜2.0、空隙率が50
〜90％であることを特徴とするものである。

本発明に係るセラミックス焼成用道具材は、いわゆる
セラミックフォームからなるものである。このような道
具材は以下のような方法により製造することができる。
例えば、原料粉末のスリップを調製し、ウレタンフォー
ムのような芯材に上記スリップを含浸させて乾燥すると
いう作業を繰返した後、焼成して芯材を焼去することに
より製造することができる。したがって、セラミックフ
ォームからなる道具材のかさ比重や空隙率は、芯材であ
るウレタンフォームの目開きの種類、セル数及び含浸回
数を変化させることにより所望の特性が得られる。

本発明において、Al₂O₃とZrO₃との平均粒子径の比ZrO
₂／Al₂O₃（以下、Z/Aと記す）を、１〜10と規定したの
は以下のような理由による。すなわち、Z/Aが１未満で
は耐スポーリング性が低下するため、セラミックス焼成
用道具材として使用することが困難である。また、Z/A
が10を超えると圧縮強さが低下するとともに耐スポーリ
ング性が低下するため、やはりセラミックス焼成用道具
材として使用することが困難である。

なお、各原料の平均粒子径は、Al₂O₃が0.1〜10μｍ、
ZrO₂が１〜10μｍであることが望ましい。

本発明において、組成比をAl₂O₃70〜95重量％、ZrO₂3
0〜５重量％と規定したのは、Al₂O₃が70重量％未満で、
ZrO₂が30重量％を超えると道具材の圧縮強さが低下し、
一方Al₂O₃が95重量％を超え、ZrO₂が５重量％未満であ
ると、耐スポーリング性が低下するためである。

本発明において、セラミックフォームからなる道具材
のかさ比重を0.7〜2.0と規定したのは、かさ比重が0.7
未満では強度が低下し、一方かさ比重が2.0を超えると
熱容量が大きくなって熱効率を向上させる効果が少ない
ためである。

本発明において、セラミックフォームからなる道具材
の空隙率を50〜90％と規定したのは、空隙率が50％未満
では雰囲気ガスの流通性を改善する効果が少ないうえに
熱容量が大きくなって熱効率を向上させる効果が少な
く、一方空隙率が90％を超えると強度が低下するためで
ある。

なお、本発明の道具材を例えばセッターとして用いる
場合、かさ比重は0.5〜1.2、空隙率は70〜90％、厚みは
３〜10mm、１インチ当りのセル数は13〜30であることが
望ましい。これは目開きが大きい（例えば♯６、８）と
被焼成物に傷が入りやすいためである。

また、本発明の道具材を棚板や匣鉢として用いる場
合、かさ比重は0.7〜2.0、空隙率は50〜85％、厚みは10
〜30mm、１インチ当りのセル数は６〜20であることが望
ましい。これは、セッターに比べて棚板、匣鉢は積み上
げて使用されることが多く。強度が要求されるためであ
る。すなわち、同じかさ比重のフォームを得る場合、セ
ル数が小さい（目開きが大きい）ほど骨格の太さが大と
なり強度が向上する。

本発明によれば、被焼成物と道具材との接触部分が点
接触又は線接触となるので、被焼成物に焼きむらが生じ
たりバインダが残ることがなく、雰囲気ガスの流通性が
良好で、軽量であるため熱効率を改善することができ、
しかも強度及び耐スポーリング性に優れたセラミックス
焼成用道具材を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を説明する。

第１表に示す平均粒子径比のアルミナ及びジルコニア
（No1〜15）を、同表に示す組成比で配合し、水を加え
て混合してスリップを調製した。このスリップをウレタ
ンフォームからなる芯材に含浸させて乾燥するという作
業を数回繰返した後、焼成して芯材を焼去した。

得られたセラミックフォームの一部を切出して作製さ
れた試料について、かさ比重、空隙率、骨格かさ比重、
圧縮強さ、耐スポーリング性を調べた。この場合、耐ス
ポーリング性は、直径50mm、厚さ50mm、セル数６の試料
を、SiC発熱体を有する電気炉内に1200℃で15分間保持
し、５分間水冷するという操作を５回繰返した後、試料
の骨格部が徐々に欠け落ることに伴なう重量変化（重量
残存率（％））で評価した。その結果を第１表に示す。
また、平均粒子径の比（Z/A）と圧縮強さ及び重量残存
率との関係を第１図に示す。

なお、第１図には従来のアルミナ質セラミックフォー
ムの試料についても上記と同様の結果を併記する。

第１表及び第１図から明らかなように、アルミナ−ジ
ルコニア質のセラミックフォームは平均粒子径の比（Z/
A）が１〜10の範囲で充分な圧縮強さを維持しつつ耐ス
ポーリング性を向上できることがわかる。特に、平均粒
子径の比が４〜６の範囲では耐スポーリング性を著しく
向上することができる。

次に、以下の比較例１、２及び実施例１、２のように
して同一の電気炉内でフェライトを焼成した。

比較例１ Al₂O₃の棚板上に高純度Al₂O₃質のセッターを載せ、セ
ッター上にフェライト原料を載せ、更にAl₂O₃質の支柱
（３角柱状をなし、棚板の４隅に設けられる）を介して
複数段積層した。

比較例２ Al₂O₃の棚板上に軽量セッターを載せ、軽量セッター
上にフェライト原料を載せ、更にAl₂O₃質の支柱を介し
て複数段積層した。

実施例１第２図（ａ）に示すように、Al₂O₃質の棚板１上にア
ルミナージルコニア質のセラミックフォーム（No7）か
らなるセッター２を載せ、セッター２上にフェライト原
料を載せ、更にAl₂O₃質の支柱３を介して複数段積層し
た。

実施例２アルミナ−ジルコニア質のセラミックフォーム（No
7）からなる棚板４上に直接フェライト原料を載せ、更
にAl₂O₃質の支柱３を介して複数段積層した。

以上のそれぞれの場合について、焼きむらによる不良
率及び消費電力を調べた。その結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように実施例１及び２では、焼き
むらによる不良率が少なく、しかも消費電力も少なくな
っており、歩留り及び熱効率の両者を向上できることが
わかる。

なお、本発明に係るセラミック焼成用道具材、例えば
棚板やセッターはセル数の異なる複数のセラミックフォ
ームを積層したものでもよい。また、本発明に係るセラ
ミック焼成用道具材の用途としては、上述した棚板及び
セッターに限らず、棚板の支柱、るつぼやさやばち及び
それらの蓋体など種々の用途が挙げられる。また、本発
明に係るセラミック焼成用道具材を補強するには、欠落
が生じやすい周辺部を緻密質のセラミックスでコーティ
ングすればよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明のセラミック焼成用道具材
によれば、被焼成物に焼きむらやバインダ残りを生じさ
せることがなく、雰囲気ガスの流通性が良好で、熱効率
を改善することができ、しかも強度及び耐スポーリング
性に優れているなど顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミック焼成用道具材の平均粒
子径比（ZrO₂／Al₂O₃）と圧縮強さ及び重量残存率との
関係を示す特性図、第２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ
本発明に係るセラミック焼成用道具材による焼成方法を
示す断面図である。１…棚板（Al₂O₃質）、２…セッター（アリミナ−ジル
コニア質セラミックフォーム）、３…支柱（Al₂O
₃質）、４…棚板（アリミナ−ジルコニア質セラミック
フォーム）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径の比ZrO₂／Al₂O₃が１〜10であ
るAl₂O₃とZrO₂とを、Al₂O₃70〜95重量％、ZrO₂30〜５重
量％の組成比で配合、成形し、焼成してなり、かさ比重
が0.7〜2.0、空隙率が50〜90％であることを特徴とする
セラミックス焼成用道具材。