JP2622742B2 - セラミック人工物の製造法 - Google Patents

セラミック人工物の製造法

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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
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    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミツク人工物を製造する方法に関す
る。詳しくは、本発明は、ジルコン（ZrSiO4）とアルミ
ナ（Al2O3）の混合物を焼結して、その一部分または大
部分がジルコニアおよびムライトからなる生成物に転化
させることによつて、構造的、耐摩耗性および耐火性の
用途に適したセラミツク人工物を製造する方法に関す
る。ジルコニアは、ZrO2（酸化ジルコニウム）であり、
ムライトは、通常、Al6Si2O13として示されるが、xAl2O
3・2SiO2として示すこともでき、この式においてｘは３
〜４であり、したがつてアルミナ含有量は70〜83質量％
の範囲で、SiO2含有量17〜30質量％の範囲でそれぞれ変
化する。
（課題を解決するための手段） 本発明は、粒状のジルコン（ZrSiO4）またはその前駆
体と粒状のアルミナ（Al2O3）またはその前駆体との混
合物を焼結することによつてセラミツク人工物を製造す
る方法であつて、前記焼結に先だつて、酸化バリウム
（BaO）、酸化ストロンチウム（SrO）、酸化ニツケル
（NiO）、酸化亜鉛（ZnO）およびこれらと前駆体よりな
る群から選ばれた少なくとも一つを含むドープ剤を前記
混合物中に分散させることによつてこの混合物にドーピ
ングを行うことを特徴とするセラミツク人工物の製造法
を提供するものである。
ドープ処理された混合物は、酸化物に換算して20〜80
質量％、好ましくは40〜70質量％のAl2O3またはその前
駆体、およびそれらの成分中に分散された酸化物に換算
して0.01〜25質量％、好ましくは0.05〜６質量％の前記
ドープ剤を含むものである。ドープ剤は、BaO,SrO,NiO
またはZnOの中のいずれか一つだけであつてもよく、ま
たはこれらの中の任意の二つまたはそれ以上の任意の割
合での混合物であつてもよい。
本発明の方法は、焼結に先だつて、酸化ホウ素（Ba2O
3）、酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム（Mg
O）、酸化リチウム（Li2O）、二酸化チタン（TiO2）お
よびこれらの前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも
一つを含有する添加物を、混合物中に分散させることを
含んでいる。酸化物に換算して0.05〜10質量％、好まし
くは0.05〜５質量％の添加物が、混合物中に分散され
る。
前述のように、ドープ剤および添加剤は、今問題にし
ている金属酸化物の質量に換算して記述されているが、
これらは焼結前には、当量の前記酸化物の前駆体とし
て、すなわち焼結温度まで加熱する間に分散して前記酸
化物を生成するような化合物、例えば前記金属の炭酸塩
または水酸化物として実際に混合物中に存在している。
同様に、Al2O3出発材料の前駆体としては、例えば−水
和物などのアルミナ水和物、例えば焼結温度まで加熱す
る間に水酸基を離脱してアルミナになるベーム石が用い
られ、ジルコンの前駆体としても焼結温度まで加熱する
間に分解または化合してジルコンを生成する化合物であ
れば使用できる。
焼結され混合物は、任意の便利な方法によつて生成さ
れる。例えば、混合物は湿式磨砕などの磨砕によつて生
成され、その結果、焼結前の混合物は10μｍを超えない
平均粒径、好ましくは１μｍを超えない平均粒径を有す
るものである。磨砕は適当な磨砕機によつて行われる。
磨砕された混合物は、次にオーブン中で、あるいは噴霧
乾燥または凍結乾燥によつて乾燥される。
焼結は、10〜600℃/hrの割合で、好ましくは25〜300
℃/hrの割合で、周囲温度から1200〜1700℃、好ましく
は1350〜1500℃の範囲の最高温度まで加熱して、少なく
とも１時間にわたつて最高温度を保持した後、焼結され
材料を20〜500℃/hr、好ましくは100〜300℃/hrの割合
で冷却することによつて、行われる。加熱盤あるいは加
熱容器は、最高温度以下の温度において、加熱時間中、
所定時間、所定温度条件に保持すればよい。加熱盤ある
いは加熱容器は通常、100〜1500℃、標準的には200〜14
00℃の範囲の温度に保持される。加熱時間は、標準的に
は少なくとも30分間、例えば10時間まで、通常は30分〜
５時間、大抵は１〜２時間の範囲である。最高温度は、
１〜10時間、好ましくは２〜５時間維持される。
加熱盤あるいは加熱容器は、冷却期間中は所定の温度
条件に所定時間保持される。詳しく説明すれば、本発明
の方法は、冷却期間中に、1000〜1450℃の範囲、好まし
くは1200〜1400℃の範囲の最高温度以下の温度に、少な
くとも30分間、必要に応じて５時間まで、好ましくは１
〜２時間、温度を二定に保持する工程を含んでいる。こ
のような温度保持は、生成物のアニール処理の目的で行
われる。このアニール処理は、生成物を結晶化させるこ
とにより、生成物中のガラス相の除去、あるいは不安定
な結晶相の転移を伴うと考えられる。
標準的には、人工物は乾燥後、焼結に先だつて素地
（しらじ）の状態で加圧成形される。加圧成形は一軸方
向および／または等圧的に行われる。一軸方向に加圧成
形を行うときは、圧力は２〜200MPa、好ましくは10〜50
MPaである。等圧的に加圧成形を行うときは、圧力は50
〜300MPa、好ましくは100〜200MPaである。この目的の
ためには、適当なワツクスやポリエチレングリコールな
どの結合剤が、加圧成形の前に、例えば磨砕の前に、固
形分比で１〜10質量％、好ましくは２〜４質量％だけ添
加される。したがつて、本発明は、特別の実施態様にお
いては、焼結に先だつて混合物中に結合剤を分散させる
工程と、２〜200MPaの範囲の圧力で加圧成形することに
よつて混合物から素地の状態の人工物を形成する工程と
を含んでいる。必要に応じて、乾燥後および加圧成形前
に、混合物は、必要ならば乾式磨砕後に、600μｍを超
えない網目、好ましくは300μｍを超えない網目のスク
リーンを用いてふるい分けられる。
（実施例） 以下、添付された実施例と図面を参照して本発明を詳
細に説明するが、この説明は本発明を限定するものでは
ない。第１〜８図は、実施例によつて得られた人工物サ
ンプルのＸ線回折図を示す。
以下に記載される実施例において用いられたジルコン
は、南アフリカ共和国、トランスバール州ブラクパンの
フエロー・インダストリアルプロダクツ社から得たもの
であり、南アフリカ共和国、ナタール州リチヤーズベイ
のリチヤーズベイ・ミネラルズ社によつて採掘されたも
のである。実施例で用いられたアルミナは、アメリカ何
衆国、ペンシルバニア州ピツツバーグのアメリカ・アル
ミナム社から得られたものである。用いられたジルコン
の種類は、フエロー・インダストリアルプロダクツ社の
商品名「F.2.0.超微粒子」であり、用いられたアルミナ
の種類は、アメリカ・アルミナ社の商品名「Alcoa Al 6
SG」であつた。ジルコンおよびアルミナの分析結果は
第１表に列記されている。
第 １ 表 成 分 ジルコン質量％ アルミナ質量％ Al2O3 0.12 99.5 ZrO2 65.9 − P2O5 0.1 − Na2O − 0.08〜0.10 Fe2O3 0.08 0.01〜0.03 CaO 0.09 − MgO 0.02 − SiO2（全量） 32.00 0.025〜0.07 SiO2（遊離） 0.20 − H2O 0.10 − 強熱減量 0.20 − それぞれの場合において、平均粒度（μｍ）は、0.12
〜42.2μｍの測定範囲を有するマイクロトラツク粒度分
析器7995−30型を用いて測定された。この分析器は、ア
メリカ合衆国、ペンシルバニア州、ノースウエールス、
サムネイタウン、パイクのリーズ・アンド・ノースロツ
プ・インストルメンツ社の製品である。この分析器は、
粒度測定のためにレーザー光散乱法を利用している。ジ
ヲコンの平均粒度は0.66μｍであり、アルミナの平均粒
度は0.4μｍであつた。粒度分布の分析は、第１表に示
されたジルコンおよびアルミナのそれぞれについて行わ
れ、これらの分析結果は第２表に列記されている。
以下に実施例の詳細を説明する。
実施例１ この実施例においては、出発材料として前述のジルコ
ンとアルミナがドープ剤としての酸化ストロンチウム
（SrO）とともに用いられた。酸化ストロンチウム・ド
ープ剤は、実際にはドイツのダルムシユタツトのイー・
メルクから得られた実験室用の炭酸ストロンチウムSrCO
3（酸化ストロンチウムの前駆体）の形態で添加され
た。ジルコン、アルミナおよび酸化ストロンチウムは、
次の化学反応式に従つて焼結された。
0.04SrO＋3.04Al2O3＋2.08ZrSiO4→ Al6Si2O13＋2.08ZrO2＋0.04SrAl2Si2O8 出発材料、すなわちジルコン、アルミナおよび炭酸ス
トロンチウムは、ネツチ・モリネツクス実験室用磨砕機
中で湿式磨砕により混合された。幾つかのサンプルが調
製され、それぞれの場合について、2mmのビーズ状ジル
コニア粉砕媒体1200gと脱塩水150mlを使用して、前記式
にもとずく化学量論的混合物275gが、バツチ混合され
た。結合剤としてはイギリスのプールのBDHケミカルズ
社から得られたポリエチレングリコール6gが使用され
た。このポリエチレングリコールはBDHケミカルズ社か
ら供給されたものであり、分子量は200、密度は約1.12g
/cm3で20℃における粘度は53〜63cStであつた。この結
合剤は乾式磨砕の際に添加された。磨際された材料は次
に100℃で３時間のオープン乾燥を行つた後、300μｍの
ふるいを通過させて粒状化された。粒状化された乾燥混
合物は、次に10MPaの圧力で一軸方向に加圧成形され、
さらに常温で170MPaの圧力で等圧的に加圧成形されて、
素地人工物の形態でサンプルが得られた。
このサンプルは次にカーボライト・カンサル炉（RHF1
6/10型）中で焼結された。焼結は以下に記述する３つの
加熱方式に従つて行われた。
第１の方式 この方式によれば、サンプルはそれぞれ、300℃/hrの
割合で加熱および冷却され、加熱期間中は保持が行わ
れ、保持は最高温度の条件で行われた。例えばサンプル
は300℃/hrの割合で周囲温度（30℃）から500℃まで加
熱され、次に500℃に１時間保持されて、300℃/hrの割
合で1490℃の最高温度までさらに加熱された。1490℃に
１時間保持された後、300℃/hrの割合で周囲温度（30
℃）まで冷却された。
第２の方式 この方式もまた300℃/hrの割合で加熱および冷却を行
つたが、加熱期間中には２回の保持を行い、最高温度で
は１回の保持を行つた。例えばサンプルは300℃/hrの割
合で30℃から500℃まで加熱された後、500℃に１時間保
持された。次にサンプルは300℃/hrの割合で500℃から1
450℃まで加熱された後、1450℃に２時間保持された。
最終の加熱は、そのあと300℃/hrの割合で1450℃から14
90℃まで行われた。1490℃の最高温度に１時間保持され
た。次にサンプルは300℃/hrの割合で1490℃から30℃の
周囲温度まで冷却された。
第３の方式 この方式は、加熱期間中に温度が1400℃に到達したと
きに加熱割合が50℃/hrに落され、最高温度の保持時間
が僅か１時間である以外は、実質的に第１の方式と同様
であつた。例えばサンプルは300℃/hrの割合で周囲温度
の30℃から500℃まで加熱された後、500℃に１時間保持
された。サンプルは次に300℃/hrの割合で500℃から140
0℃まで加熱された後、50℃/hrの割合で1400℃から1490
℃までさらに加熱された。1490℃の最高温度に１時間保
持された後、300℃/hrの割合で30℃まで冷却された。
そして、焼成されたサンプルの様々な特性が測定され
た。密度はアルキメデスの手法を用いて測定され、強度
は56mmのスパンを用い荷重速度を0.1mm/分として４点曲
げ試験によつて測定された。靭性はビツカースの押込み
装置によつて生じたクラツクから測定され、アンテイス
の方程式を用いて計算された。また硬度はビツカースの
押込み装置によつて測定された。結果は第３表に示され
ている。
摩耗試験は平均粒度が220μｍの石英を用いて行われ
た。石英は、サンドブラストノズルを用いて20分間に40
0gの石英の割合で、前述のサンプルによつて構成された
ターゲツトに吹きつけられた。キヤリヤーとして圧縮空
気が160KPaの圧力で用いられた。試験はサンプルに対す
る石英の衝突角度をそれぞれ90゜および30゜にして行わ
れた。サンドブラストノズルの末端は、各サンプルにつ
いてターゲツトから50mmの位置に保持された。二種類の
市販のアルミナが比較のために用いられたが、これらの
製品はアルミナ含有量が、それぞれ90％および94％とさ
れている。それぞれのサンプルについて浸蝕速度が吹き
つけられた石英1kg当りの摩耗量のmgとして測定され
た。本発明によつて得られたサンプルは、市販のアルミ
ナよりも、かなり高い耐摩耗性を示した。結果は第４表
に示されている。
この実施例における第３の加熱方式によつて焼成され
たサンプルの一つからＸ線回折図が得られた。これはブ
ラツグ角２θに対するカウント/sec（cps）のプロツト
として第１図に示されている。第１図は、このサンプル
は焼成によつて出発材料のジルコン／アルミナの約半分
が、ジルコニア／ムライトに転化したことを示してい
る。
実施例２ この実施例では、ジルコン、アルミナおよび酸化スト
ロンチウム（実施例１と同じ出発材料）が下記の化学反
応式に従つて焼結された。
0.3SrO＋3.3Al2O3＋2.6ZrSiO4→ 0.3SrAl2Si2O8＋2.6ZrO2＋Al6Si2O13 この実施例で行われた手順は、加熱方式が異なり、あ
らたに、下記に示すような三つの別々の加熱方式がある
以外は、実施例１で前述したのと実質的に同じである。
第１の方式 この方式によれば、加熱は周囲温度の30℃から300℃/
hrの割合で500℃まで行われた後、500℃に１時間保持さ
れた。次に加熱は500℃から1425℃の最高温度まで300℃
/hrの割合で行われ、1425℃に３時間保持された。それ
から300℃/hrの割合で周囲温度の30℃まで冷却が行われ
た。
第２の加熱方式 この方式は、３時間の保持が行われる最高温度が1450
℃である以外は、第１の方式と実質的に同じであつた。
第３の方式 この方式は、３時間の保持が行われる最高温度が1475
℃である以外は、第１および第２の方式と実質的に同じ
であつた。
第２の加熱方式に従つて加熱されたサンプルは、密度
は4.12g/cm3、強度は220MPa、靭性は3.2〜3.7MPam1/2で
あり、ビツカース硬度は11.5GPa、ヤング率は257GPaで
あつた。
Ｘ線回折図は、この実施例の三つの加熱方式のそれぞ
れによつて加熱されたサンプルについて、第１図に示し
たものと同様に、第２図に示されている。これらのＸ線
回折図は、出発材料のジルコン／アルミナから、ジルコ
ニア／ムライト人工物に転化したことを示している。第
３の加熱方式の期間には、1475℃において焼結に伴つて
液体のしみ出しが起つたことが認められた。
実施例 ３ この実施例においては、10.3gのBaCO3、87.36gのAl2O
3、104.64gのZrSiO4および9.96gのポリエチレングリコ
ールを含む出発材料が調製された。アルミナ、ジルコン
およびポリエチレングリコールは、実施例１で前述され
たものであり、BaCO3は実験室用のものであつた。出発
混合物は、直径2mmのジルコニア粉砕媒体1.2kgと、脱塩
水250mlを用いて実施例１と同じ方法で２時間磨砕され
た。生成した混合物は、通常の乾燥器中で85℃において
16時間乾燥され、300μｍのメツシユスクリーンを用い
てふるい別けられた。サンプルは実施例１に記述された
ようにして加圧成形され、300℃/hrの割合で30℃の周囲
温度から、それぞれ1450℃,1475℃,1500℃および1550℃
の最高温度まで加熱されて、それぞれの場合に最高温度
に４時間保持された後、周囲温度まで300℃/hrの割合で
冷却された。
前述のようにして様々の最高温度まで焼成され周囲温
度まで冷却されたサンプルは、機械的特性が試験され
て、これらの結果は第５表に列記されている。
見掛気孔率は、サンプルを真空条件下においた後、水
に浸漬して、各サンプル中の残留水の量によつて測定さ
れた。
それぞれ1450℃,1500℃および1550℃に加熱されたサ
ンプルについてのＸ線回折図は、第３図に示されてい
る。これらのＸ線回折図はジルコンン／アルミナ（1450
℃）から、ジルコニア／ムライト（1475℃）に転化した
ことを示している。1450℃および1550℃で焼成されたサ
ンプルは、BaO・Al2O3・2SiO3（セルシアン）の痕跡が
認められなかつた。
冷却期間中に、1300℃において３時間のアニール処理
を受けた以外は、1450℃および1550℃までの焼成が繰返
された。アニール処理されたこれらのサンプルから得ら
れた生成物のＸ線回折図は、第４図に示されており、こ
のＸ線回折図から、セルシアンの結晶形態の一つが、ジ
ルコンの微かな再現とともに現れていることが明らかで
ある。このことは、アニール処理が、より高い温度で生
成した無定形のガラスから結晶相を生成する可能性を説
明している。
実施例 ４ 前述のジルコンおよびアルミナと実験室用のNiOより
なる混合物が調製され、NiOは混合物の５質量％を占め
ていた。混合物中のジルコンとアルミナの比率は、焼結
時の成分が下記の化学反応式に従つて反応し得るように
選択された。
2ZrSiO4＋〔３＋ｘ〕Al2O3＋xNiO→ xNiO・Al2O3＋2ZrO2＋3Al2O3・2SiO2 混合物およびサンプルは、実施例１と同様にして調製
された。サンプルは実施例３に記載されたように、30℃
の周囲温度から、300℃/hrの割合でそれぞれ1425℃,145
0℃,1475℃および1500℃の最高温度まで加熱することに
よつて焼結された。実施例３におけるように、サンプル
は最高温度に４時間保持された。
300℃/hrの割合で周囲温度まで冷却した後、焼結され
た人工物からＸ線回折図が得られ第５図に示されてい
る。第５図は最高温度を1475℃にしたときに、NiOが含
まれていることによつてジルコン／アルミナからジルコ
ニア／ムライトへの反応がほとんど完結する結果になる
ことを示している。さらにまた、反応中には液相のしみ
出しは全くなかつたことが分つた。したがつて、液相が
しみ出さないことと、ドープ処理を行わないジルコン／
アルミナ混合物に必要な温度よりも75℃低い、1475℃に
おいて反応を完結させることができることが、NiOによ
るドープ処理の利点である。
硬度と靭性が測定され、その結果は第６表に示されて
いる。
実施例 ５ 前述のジルコンとアルミナの混合物に、5.3質量％の
実験室用ZnOが配合され、ジルコンとアルミナの比率は
下記の化学反応式に従つて反応を起させるように選択さ
れた。
2ZrSiO4＋〔３＋ｘ〕Al2O3＋xZnO→ xZnO・Al2O3＋2ZrO2＋Al6Si2O13 この混合物は実施例４に前述されたように調製させ、
焼成された。第７表には、焼結の最高温度を様々に変え
た場合について硬度と靭性が列記されている。
第６図は、この実施例に記載された様々の最高温度で
製造された焼結人工物から得られたＸ線回折図を示して
おり、このＸ線回折図は実施例４のものと類似してい
る。
実施例 ６ 52質量％の前述のZiSiO4と44質量％の前述のAl2O3お
よび２質量％の実験室用SrOと２質量％の実験室用ZnOを
含有する混合物が調製された。この混合物は実施例１に
記載されたようにして調製され、混合物からのサンプル
は実施例１に記載されたようにして調製された。これら
のサンプルは、300℃/hrの加熱割合で周囲温度の30℃か
ら、1400℃,1413℃,1425℃および1450℃のそれぞれの最
高温度まで焼成された。すべてのサンプルは、最高温度
に４時間保持された後、300℃/hrの割合で周囲温度まで
冷却された。機械的特性は第８表に示されている。
1400℃,1413℃および1450℃で焼成されたサンプルの
Ｘ線回折図は、第７図に示されており、これらのＸ線回
折図から、1413℃においてはジルコン／アルミナからジ
ルコニア／ムライトへの転化が実質的に完了していると
思われる。
実施例７ イギリス、バツキンガムシヤー、ゲラズクロスのBAケ
ミカルズPlcから得られたセラヒドラート・ベーム石
（ベーム石はα−アルミナ−水和物Al2O3・H2O）126g
と、実施例１に記載されたジルコン119.8gと、実験室用
のBa（OH）２・8H2O19.7gと2.6gの実験室用Li2O3との混
合物が調製された。この結果、酸化物に換算して、43.5
質量％のAl2O3、１質量％のLi2O、51.5質量％のZrSiO4
および４質量％のBaOよりなる混合物が得られた。この
混合物は実施例６と同じ方法で調製され、混合物からの
サンプルは、それぞれ1350℃,1375℃,1400℃および1425
℃の最高温度まで焼成された。これらの焼成サンプルの
Ｘ線回折図は、第８図に示されており、この図から1400
℃においてジルコン／アルミナからジルコニア／ムライ
トへの転化が実質的に完了していることが認められる。
本発明の特徴は、主要な実際的利点を伴つて比較的低
い最高焼結温度を利用することができ、好ましい靭性、
硬度および密度を有する生成物を得ることができること
である。焼結温度を低下させることは、少なくとも実施
例に関する限り、ZrSiO4がZrO2とSiO2に分解するのを促
進し、冷却の際にこれらの生成物が再結合してZrSiO4に
なることを抑制すると考えられている様々なドープ剤を
用いることによつて可能になると思われる。
さらにまた、これらのドープ剤は、SiO2とAl2O3の反
応を促進し、下記の化学反応式に従つてムライトを生成
する結果になると考えられている。
3Al2O3＋2SiO2→Al6Si2O13 他の機構がドープ剤の有用性の原因になるかも知れな
いが、これらのドープ剤は生成されたセラミツクの緻密
化を高め、恐らく焼結中に形成される一時的あるいは永
久的な液相が存在するために、ジルコン／アルミナ反応
を助長するものと考えられている。
少なくとも一つのドープ剤の種類と焼結条件を様々に
変えることによつて、反応は下記の反応方程式に従つて
完結するが、あるいは半ば終了した後、停止する。
2ZrSiO4＋3Al2O3→2ZrO2＋Al6SiO13 したがつて、最終のセラミック生成物は、用いられた
ドープ剤の種類によつて、僅かの層またはガラスを伴つ
て、ジルコニア−ムライトまたはジルコン−ジルコニア
−アルミナ−ムライトからなるものである。
【図面の簡単な説明】
第１〜８図は実施例によつて得られた人工物サンプルの
Ｘ線回折図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭35−14383（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−16042（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】粒状のジルコン（ZrSiO4）またはその前駆
    体と粒状のアルミナ（Al2O3）またはその前駆体との混
    合物を焼結することによつてセラミツク人工物を製造す
    る方法であつて、前記焼結に先だつて、酸化バリウム
    （BaO）、酸化ストロンチウム（SrO）、酸化ニツケル
    （NiO）、酸化亜鉛（ZnO）およびこれらの前駆体よりな
    る群から選ばれた少なくとも一つを含むドーブ剤を前記
    混合物中に分散させることによつて前記混合物にドーピ
    ングを行うことを特徴とするセラミツク人工物の製造
    法。
  2. 【請求項２】ドープ処理された混合物が、酸化物に換算
    して、20〜80質量％のZrSiO4またはその前駆体、20〜80
    質量％のAl2O3またはその前駆体、および前記成分中に
    分散された0.01〜25質量％の前記ドープ剤を含むことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】前記焼結に先だつて、酸化ホウ素（Ba
    2O3）、酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム（Mg
    O）、酸化リチウム（Li2O）、二酸化チタン（TiO2）、
    およびこれらの前駆体よりなる群から選ばれた少なくと
    も一つを含む添加物を、前記混合物中に分散させて含有
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
    項記載の方法。
  4. 【請求項４】酸化物に換算して0.05〜10質量％の添加物
    が、前記混合物中に分散されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第３項記載の方法。
  5. 【請求項５】前記混合物が、焼結される前に10μｍを超
    えない平均粒径を有するように磨砕することによつて生
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項の
    いずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】前記焼結が、周囲温度から10〜600℃/hrの
    割合で1200〜1700℃の範囲の最高温度まで加熱するこ
    と、最高温度に少なくとも１時間保持すること、および
    焼結された材料を20〜500℃/hrの割合で冷却することに
    よつて行われることを特徴とする特許請求の範囲第１〜
    ５項のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】前記冷却期間中に、1000〜1450℃の範囲の
    最高温度以下のある温度に少なくとも30分間保持する工
    程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
    方法。
  8. 【請求項８】前記焼結に先だつて、前記混合物中に結合
    剤を分散させる工程と、２〜200MPaの範囲の圧力で加圧
    成形することによつて前記混合物から未焼成の人工物を
    形成する工程とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第１〜７項のいずれかに記載の方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7148167B2 (en) * 2003-08-28 2006-12-12 Kyocera Corporation Alumina/zirconia ceramics and method of producing the same
WO2005042047A1 (ja) * 2003-10-30 2005-05-12 Kyocera Corporation 生体部材及びその製造方法
US7064062B2 (en) * 2003-12-16 2006-06-20 Lsi Logic Corporation Incorporating dopants to enhance the dielectric properties of metal silicates
DE102014110065A1 (de) * 2014-07-17 2016-01-21 Epcos Ag Material für ein thermoelektrisches Element und Verfahren zur Herstellung eines Materials für ein thermoelektrisches Element
DE102015119053A1 (de) * 2015-11-05 2017-05-11 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Gesinterter feuerfester Zirkonmullit-Verbundstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
CN113979732B (zh) * 2021-11-12 2022-12-06 深圳市中美欧光电科技有限公司 一种高反射率陶瓷基板及其制备方法和cob

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA561305A (en) * 1958-08-05 R. Schlotzhauer Leon Method of making a refractory body and article made thereby
DE219474C (ja) *
FR1005594A (fr) * 1947-08-18 1952-04-11 Compositions céramiques
CH354019A (fr) * 1955-09-29 1961-04-30 Corning Glass Works Corps céramique réfractaire à base de zircone, d'alumine et de silice et procédé de fabrication de ce corps
GB947441A (en) * 1961-02-20 1964-01-22 Taylors Sons Co Chas Refractory body and manufacture thereof
US3972722A (en) * 1974-03-04 1976-08-03 Valley Mineral Products Corporation Alumina-zircon bond for refractory grains
DE2920795A1 (de) * 1979-05-22 1980-12-04 Max Planck Gesellschaft Hochfester und temperaturwechselbestaendiger keramikformkoerper, insbesondere aus mullit, seine herstellung und verwendung
BE900761A (fr) * 1983-10-13 1985-02-01 Didier Werke Ag Masses ou corps refractaires en particulier, pour le garnissage de fours ou de recipients pour metaux en fusion.
BE898008A (fr) * 1983-10-17 1984-02-15 Ct De Rech S De L Ind Belge De Procede de fabrication d'alliages ceramiques polyphases par frittage reactif, et alliages ceramiques polyphases obtenus.
BE898604R (fr) * 1984-01-04 1984-05-02 Ct De Rech S De L Ind Belge De Procede de fabrication d'alliages ceramiques polyphases par frittage reactif, et alliages ceramiques polyphases obtenus
CA1259080A (en) * 1985-09-06 1989-09-05 Nobuo Kimura High density alumina zirconia ceramics and a process for production thereof
JPS62100412A (ja) * 1985-10-25 1987-05-09 Japan Carlit Co Ltd:The アルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法

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