JP3012021B2 - リン酸系焼結体およびその製造方法 - Google Patents
リン酸系焼結体およびその製造方法Info
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Description
【０００１】本発明は、高温で使用可能な断熱性セラミ
ックスに関するもので、詳細には高強度、耐熱性および
断熱性に優れたセラミックスおよびその製造方法に関す
るものである。
ックスに関するもので、詳細には高強度、耐熱性および
断熱性に優れたセラミックスおよびその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来技術】近年、環境汚染が重要な開問題となり、そ
の中でも自動車の排気ガス中のＮＯX 、ＣＯX 等の有害
物質を分解、除去する方法の開発が急務となっている。
そこで、現在では、ＰｔやＲｈなどの触媒を用いて、有
害物質を分解除去する方法が一般的に行われている。
の中でも自動車の排気ガス中のＮＯX 、ＣＯX 等の有害
物質を分解、除去する方法の開発が急務となっている。
そこで、現在では、ＰｔやＲｈなどの触媒を用いて、有
害物質を分解除去する方法が一般的に行われている。
【０００３】しかし、この方法によれば、触媒の活性自
体が排気ガスの温度に伴い、低下する傾向にあるために
排気ガスの温度を高温に維持させることが大きな課題と
して挙げられている。そこで従来より、エンジンの排気
ポート等の排気系の部材の内側を断熱性のよいセラミッ
クス等でライニングすることが行われている。また、断
熱性に優れた材料としては、これまでチタン酸アルミニ
ウム等が主として用いられている。
体が排気ガスの温度に伴い、低下する傾向にあるために
排気ガスの温度を高温に維持させることが大きな課題と
して挙げられている。そこで従来より、エンジンの排気
ポート等の排気系の部材の内側を断熱性のよいセラミッ
クス等でライニングすることが行われている。また、断
熱性に優れた材料としては、これまでチタン酸アルミニ
ウム等が主として用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、チタ
ン酸アルミニウムは、低熱膨張で且つ断熱性にある程度
優れる反面、それ自体の密度が小さく強度が低いために
取扱時に破損しやすく、しかも外部からの衝撃等により
容易に割れが発生するという問題がある。また、１００
０℃の高温において溶融したり、あるいは分解したりす
るために熱的安定性に欠けるという問題もあった。
ン酸アルミニウムは、低熱膨張で且つ断熱性にある程度
優れる反面、それ自体の密度が小さく強度が低いために
取扱時に破損しやすく、しかも外部からの衝撃等により
容易に割れが発生するという問題がある。また、１００
０℃の高温において溶融したり、あるいは分解したりす
るために熱的安定性に欠けるという問題もあった。
【０００５】本発明は、上記のような断熱性セラミック
スに見られる低強度、低熱安定性を克服し、高強度を維
持し、且つ熱的安定性に優れた材料およびその製造方法
を提供することを目的とするものである。
スに見られる低強度、低熱安定性を克服し、高強度を維
持し、且つ熱的安定性に優れた材料およびその製造方法
を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記目的
に対して検討を加えた結果、リン、２価金属元素、ジル
コニウムおよび酸素を構成元素とするリン酸系焼結体に
おいて、焼結体中の結晶の平均粒径および各元素の組成
を特定の範囲に制御することにより、上記目的が達成で
きるとともに、熱伝導率を小さくできることを知見し、
本発明に至った。
に対して検討を加えた結果、リン、２価金属元素、ジル
コニウムおよび酸素を構成元素とするリン酸系焼結体に
おいて、焼結体中の結晶の平均粒径および各元素の組成
を特定の範囲に制御することにより、上記目的が達成で
きるとともに、熱伝導率を小さくできることを知見し、
本発明に至った。
【０００７】即ち、本発明のリン酸系焼結体は、主たる
結晶相が化学式でＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（Ｍ：２価金属
元素、０．３≦Ｘ≦０．７）からなるもので、さらにそ
の結晶の平均粒径が５μｍ以下とするとともに焼結体の
開気孔率が１０％以下に制御し、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・
Ｋ以下にしたことを特徴とするものである。また、上記
リン酸系焼結体を製造する方法としては、リン、２価金
属元素、ジルコニウムの各酸化物粉末や、焼成により酸
化物を形成することのできる化合物を混合し、これを８
００℃以上で仮焼した後に平均粒径２μｍ以下、ＢＥＴ
比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上になるまで粉砕し、該粉砕物
を成形後、１４００℃以上の酸化性雰囲気中で焼成しな
がらリンを揮散させ、ＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍ
は２価金属元素、０．３≦Ｘ≦０．７）を生成させるこ
とを特徴とするものである。
結晶相が化学式でＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（Ｍ：２価金属
元素、０．３≦Ｘ≦０．７）からなるもので、さらにそ
の結晶の平均粒径が５μｍ以下とするとともに焼結体の
開気孔率が１０％以下に制御し、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・
Ｋ以下にしたことを特徴とするものである。また、上記
リン酸系焼結体を製造する方法としては、リン、２価金
属元素、ジルコニウムの各酸化物粉末や、焼成により酸
化物を形成することのできる化合物を混合し、これを８
００℃以上で仮焼した後に平均粒径２μｍ以下、ＢＥＴ
比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上になるまで粉砕し、該粉砕物
を成形後、１４００℃以上の酸化性雰囲気中で焼成しな
がらリンを揮散させ、ＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍ
は２価金属元素、０．３≦Ｘ≦０．７）を生成させるこ
とを特徴とするものである。
【０００８】以下、本発明を詳述する。本発明のリン酸
系焼結体における主たる結晶相は、ＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ
24-Yで表されるもので、ここでＭは２価金属元素であ
る。この結晶における大きな特徴は、リンが化学量論的
比率よりも小さく、式中のＸ値は０．３≦Ｘ≦０．７で
あることにある。これは、結晶構造中での格子欠陥を生
成することにより熱伝導率を低下させるためである。
系焼結体における主たる結晶相は、ＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ
24-Yで表されるもので、ここでＭは２価金属元素であ
る。この結晶における大きな特徴は、リンが化学量論的
比率よりも小さく、式中のＸ値は０．３≦Ｘ≦０．７で
あることにある。これは、結晶構造中での格子欠陥を生
成することにより熱伝導率を低下させるためである。
【０００９】また、焼結体中の結晶の平均粒径が５．０
μｍ以下、特に４．０μｍ以下であることも重要であ
る。この平均粒径は、焼結体の強度と深く関連し、その
粒径が小さくなるに従い、強度が大きくなる傾向にあ
る。よって、平均粒径が５．０μｍより大きいと強度が
低く、例えば排気ポート等に使用した際に長期信頼性が
低下する。なお、前記化学式に示す主結晶相においてｙ
値は、構成金属元素の構成比率にや焼成時の雰囲気など
により変動し、およそ２．０以下の値を取る。
μｍ以下、特に４．０μｍ以下であることも重要であ
る。この平均粒径は、焼結体の強度と深く関連し、その
粒径が小さくなるに従い、強度が大きくなる傾向にあ
る。よって、平均粒径が５．０μｍより大きいと強度が
低く、例えば排気ポート等に使用した際に長期信頼性が
低下する。なお、前記化学式に示す主結晶相においてｙ
値は、構成金属元素の構成比率にや焼成時の雰囲気など
により変動し、およそ２．０以下の値を取る。
【００１０】また、本発明の焼結体の結晶中の構成元素
としては、具体的にはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土
類金属元素が挙げられるが、本発明によれば、前記化学
式におけるＭ元素としてＣａを必須成分とすることが重
要である。これは、通常低熱伝導焼結体を断熱材として
用いた場合、熱膨張率が大きくなると熱応力によって破
壊することが良く知られているが、前述のようにＭ：２
価金属元素として、Ｃａを必須成分として、Ｓｒまたは
Ｂａと組み合わせることにより熱膨張率を−２．０〜
２．０×１０-6／℃の範囲に制御することができる。特
に、Ｃａ／Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａのモル比を０．８０〜０．
９７５、特に０．８５〜０．９５の範囲に制御すること
により、熱応力による破壊を防止することができる。
としては、具体的にはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土
類金属元素が挙げられるが、本発明によれば、前記化学
式におけるＭ元素としてＣａを必須成分とすることが重
要である。これは、通常低熱伝導焼結体を断熱材として
用いた場合、熱膨張率が大きくなると熱応力によって破
壊することが良く知られているが、前述のようにＭ：２
価金属元素として、Ｃａを必須成分として、Ｓｒまたは
Ｂａと組み合わせることにより熱膨張率を−２．０〜
２．０×１０-6／℃の範囲に制御することができる。特
に、Ｃａ／Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａのモル比を０．８０〜０．
９７５、特に０．８５〜０．９５の範囲に制御すること
により、熱応力による破壊を防止することができる。
【００１１】さらに、本発明の焼結体によれば、開気孔
率が１０％以下、特に７．５％以下の緻密体であること
も重要であり、開気孔率が１０％を越えると強度が極端
に低下する。
率が１０％以下、特に７．５％以下の緻密体であること
も重要であり、開気孔率が１０％を越えると強度が極端
に低下する。
【００１２】次に、本発明のリン酸系焼結体の製造方法
について説明する。本発明における大きな特徴は、成
形、焼成を行う前の粉末の粒径を２μｍ以下、ＢＥＴ比
表面積を５ｍ2 ／ｇ以上に制御する点にある。これは、
系の焼結性および最終焼結体中の結晶の平均粒径を制御
することを目的とするもので、これらの条件を満足する
粉末を用い、後述する焼成を行うことにより開気孔率１
０％以下、平均粒径２μｍ以下の微細な組織からなる緻
密体を得ることができるのであり、上記の条件を逸脱す
ると目的とする開気孔率および平均粒径を有する焼結体
が得られにくくなる。
について説明する。本発明における大きな特徴は、成
形、焼成を行う前の粉末の粒径を２μｍ以下、ＢＥＴ比
表面積を５ｍ2 ／ｇ以上に制御する点にある。これは、
系の焼結性および最終焼結体中の結晶の平均粒径を制御
することを目的とするもので、これらの条件を満足する
粉末を用い、後述する焼成を行うことにより開気孔率１
０％以下、平均粒径２μｍ以下の微細な組織からなる緻
密体を得ることができるのであり、上記の条件を逸脱す
ると目的とする開気孔率および平均粒径を有する焼結体
が得られにくくなる。
【００１３】このような粉末を作成する方法としては、
粉末混合法、ゾル−ゲル法を用いるとができる。粉末混
合法によれば、まず出発原料としてＭＯ（Ｍ：２価金属
元素）、ＺｒＯ2 、Ｐ2 Ｏ5 の各酸化物あるいは焼成に
よりこれらの酸化物を生成することのできる化合物、例
えば炭酸塩、硝酸塩、塩化物、アルコキシド等を用い
る。これらの原料粉末は、Ｍ（２価金属元素）化合物の
ＢＥＴ比表面積が２．０ｍ2 ／ｇ以上、Ｚｒ化合物が１
０ｍ2 ／ｇ以上、Ｐ化合物が２．０ｍ2 ／ｇ以上である
ことが望ましい。次に、これらの出発原料を所定の割合
で混合し、大気中等の酸化性雰囲気中で８００℃以上、
特に９００〜１３００℃の温度で仮焼処理した後に粉砕
し、平均粒径が２μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／
ｇ以上の粉末を得る。
粉末混合法、ゾル−ゲル法を用いるとができる。粉末混
合法によれば、まず出発原料としてＭＯ（Ｍ：２価金属
元素）、ＺｒＯ2 、Ｐ2 Ｏ5 の各酸化物あるいは焼成に
よりこれらの酸化物を生成することのできる化合物、例
えば炭酸塩、硝酸塩、塩化物、アルコキシド等を用い
る。これらの原料粉末は、Ｍ（２価金属元素）化合物の
ＢＥＴ比表面積が２．０ｍ2 ／ｇ以上、Ｚｒ化合物が１
０ｍ2 ／ｇ以上、Ｐ化合物が２．０ｍ2 ／ｇ以上である
ことが望ましい。次に、これらの出発原料を所定の割合
で混合し、大気中等の酸化性雰囲気中で８００℃以上、
特に９００〜１３００℃の温度で仮焼処理した後に粉砕
し、平均粒径が２μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／
ｇ以上の粉末を得る。
【００１４】一方、ゾル−ゲル法によれば、まず水溶性
のＭ（２価金属元素）およびＺｒの各化合物、例えば、
硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、塩化酸化ジルコ
ニウムを溶媒として水を用いて溶解する。つぎにこの水
溶液に対して水溶性リン化合物としてＨ3 ＰＯ4 、ＮＨ
4 Ｈ2 ＰＯ4 あるいは（ＮＨ4 ）2 ＨＰＯ4 から選ばれ
る少なくとも１種を含む水溶液を滴下混合した後、この
水溶液を６０〜１２０℃で乾燥させて合成粉末を作成す
るが、ここで乾燥する前の混合時の溶媒を水からブタノ
ール等のアルコール系に置換することが望ましい。これ
は、乾燥時に多量の水が存在すると乾燥後の粉末が硬く
凝集してしまうからである。また、混合時の水溶液のｐ
Ｈ値を６〜１０に調整することが望ましい。これはｐＨ
６より低いと、Ｍ（２価金属元素）が沈澱せず、ｐＨ１
０を越えるとリンが水溶液中に残存してしまうからであ
る。このゾル−ゲル法によれば、乾燥後の粉末には非晶
質が含まれている。また、乾燥後の粉末の比表面積は２
０ｍ2 ／ｇ以上であることが望まれ、このような原料を
用いて６００〜１２００℃の温度で仮焼処理することに
より、仮焼粉の粉砕を行うことなく容易に平均粒径２μ
ｍ以下、ＢＥＴ比表面積５ｍ2 ／ｇ以上の仮焼粉末を得
ることができる。
のＭ（２価金属元素）およびＺｒの各化合物、例えば、
硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、塩化酸化ジルコ
ニウムを溶媒として水を用いて溶解する。つぎにこの水
溶液に対して水溶性リン化合物としてＨ3 ＰＯ4 、ＮＨ
4 Ｈ2 ＰＯ4 あるいは（ＮＨ4 ）2 ＨＰＯ4 から選ばれ
る少なくとも１種を含む水溶液を滴下混合した後、この
水溶液を６０〜１２０℃で乾燥させて合成粉末を作成す
るが、ここで乾燥する前の混合時の溶媒を水からブタノ
ール等のアルコール系に置換することが望ましい。これ
は、乾燥時に多量の水が存在すると乾燥後の粉末が硬く
凝集してしまうからである。また、混合時の水溶液のｐ
Ｈ値を６〜１０に調整することが望ましい。これはｐＨ
６より低いと、Ｍ（２価金属元素）が沈澱せず、ｐＨ１
０を越えるとリンが水溶液中に残存してしまうからであ
る。このゾル−ゲル法によれば、乾燥後の粉末には非晶
質が含まれている。また、乾燥後の粉末の比表面積は２
０ｍ2 ／ｇ以上であることが望まれ、このような原料を
用いて６００〜１２００℃の温度で仮焼処理することに
より、仮焼粉の粉砕を行うことなく容易に平均粒径２μ
ｍ以下、ＢＥＴ比表面積５ｍ2 ／ｇ以上の仮焼粉末を得
ることができる。
【００１５】次に、上記のようにして得られた仮焼粉末
を公知の方法、例えば、金型プレス成形、押出成形、射
出成形、鋳込み成形等により所望の形状に成形し、その
後焼成を行う。
を公知の方法、例えば、金型プレス成形、押出成形、射
出成形、鋳込み成形等により所望の形状に成形し、その
後焼成を行う。
【００１６】焼成は、１４００〜１７００℃、特に１５
００〜１６５０℃の大気中等の酸化性雰囲気中で焼成す
るが、この時の成形体は焼成炉内において例えばＰｔお
よびＡｌ2 Ｏ3 からなる匣鉢中に設置する。焼成にあた
っては匣鉢内の成形体の体積に対して匣鉢全体の体積を
大きくすることにより成形体中からリンが揮散しやすく
なり、化学量論組成よりも若干リンの量が少ない結晶相
からなる焼結体を作成することができる。なお、焼成時
間は０．１〜２０時間程度が適当であるが、焼成時間を
長くすることにより結晶の平均粒径は大きくなることか
ら焼成時間を調整することにより結晶粒径を制御するこ
とができる。
００〜１６５０℃の大気中等の酸化性雰囲気中で焼成す
るが、この時の成形体は焼成炉内において例えばＰｔお
よびＡｌ2 Ｏ3 からなる匣鉢中に設置する。焼成にあた
っては匣鉢内の成形体の体積に対して匣鉢全体の体積を
大きくすることにより成形体中からリンが揮散しやすく
なり、化学量論組成よりも若干リンの量が少ない結晶相
からなる焼結体を作成することができる。なお、焼成時
間は０．１〜２０時間程度が適当であるが、焼成時間を
長くすることにより結晶の平均粒径は大きくなることか
ら焼成時間を調整することにより結晶粒径を制御するこ
とができる。
【００１７】
【作用】本発明によれば、リン酸ジルコニウム質焼結体
において、その組成をＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍ
は２価金属元素、０．３≦Ｘ≦０．７）とし、特にリン
を化学量論比よりも少なくすることにより、結晶構造中
での格子欠陥を生成することができ、これにより焼結体
の熱伝導率を３Ｗ／ｍ・Ｋ以下に小さくすることができ
る。また焼結体を構成する結晶粒子を小さくすることに
より焼結体自体の強度を高めることができる。
において、その組成をＭＺｒ4 Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍ
は２価金属元素、０．３≦Ｘ≦０．７）とし、特にリン
を化学量論比よりも少なくすることにより、結晶構造中
での格子欠陥を生成することができ、これにより焼結体
の熱伝導率を３Ｗ／ｍ・Ｋ以下に小さくすることができ
る。また焼結体を構成する結晶粒子を小さくすることに
より焼結体自体の強度を高めることができる。
【００１８】また、前記化学式において２価金属元素を
Ｃａを必須成分とし、ＳｒあるいはＢａとの組合せによ
り焼結体全体の熱膨張率を−２．０〜２．０×１０-6／
℃の範囲に制御することができるとともに、熱応力によ
る破壊を防止することができる。
Ｃａを必須成分とし、ＳｒあるいはＢａとの組合せによ
り焼結体全体の熱膨張率を−２．０〜２．０×１０-6／
℃の範囲に制御することができるとともに、熱応力によ
る破壊を防止することができる。
【００１９】また、本発明によれば、上記焼結体を作成
するにあたり、成形、焼成する前の粉末として平均粒径
が２μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上の粉末
を用いることにより、焼結性を高めることができ、それ
により開気孔率１０％以下の緻密体を得ることができ
る。
するにあたり、成形、焼成する前の粉末として平均粒径
が２μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上の粉末
を用いることにより、焼結性を高めることができ、それ
により開気孔率１０％以下の緻密体を得ることができ
る。
【００２０】
【実施例】実施例１ 原料粉末として、ＢＥＴ比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以上
のＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 の２価金属元素
化合物、１４．２ｍ2 ／ｇのＺｒＯ2 、２．１４ｍ2 ／
ｇのＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 を用いて、表１に示す割合でボー
ルミルにより充分に混合した。得られた混合物を１２０
０℃の大気中で１６時間仮焼後、ボールミルにより粉砕
し、平均粒径およびＢＥＴ比表面積が表１および表２に
示す仮焼粉末を作成した。なお、平均粒径はマイクロト
ラック法により測定した。
のＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 の２価金属元素
化合物、１４．２ｍ2 ／ｇのＺｒＯ2 、２．１４ｍ2 ／
ｇのＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 を用いて、表１に示す割合でボー
ルミルにより充分に混合した。得られた混合物を１２０
０℃の大気中で１６時間仮焼後、ボールミルにより粉砕
し、平均粒径およびＢＥＴ比表面積が表１および表２に
示す仮焼粉末を作成した。なお、平均粒径はマイクロト
ラック法により測定した。
【００２１】次に上記のようにして得られた仮焼粉末を
１６００℃の焼成温度で焼成時間を０．１〜１６時間の
間で変更しながら焼成した。なお、この時の焼成中にお
いて成形体をＰｔおよびＡｌ2 Ｏ3 からなる匣鉢に設置
したが、成形体の設置量を替えながら、最終焼結体の組
成の異なる数種の焼結体を得た（表中、試料Ｎo,１〜１
０，１４〜２４）。
１６００℃の焼成温度で焼成時間を０．１〜１６時間の
間で変更しながら焼成した。なお、この時の焼成中にお
いて成形体をＰｔおよびＡｌ2 Ｏ3 からなる匣鉢に設置
したが、成形体の設置量を替えながら、最終焼結体の組
成の異なる数種の焼結体を得た（表中、試料Ｎo,１〜１
０，１４〜２４）。
【００２２】得られた焼結体に対してインタセプト法に
より焼結体中の結晶の平均粒径を測定し、焼結体の組成
をＥＰＭＡ分析により測定した。また開気孔率をアルキ
メデス法により、熱伝導率をレーザーフラッシュ法によ
り、熱膨張率（４０〜１４００℃）をＴＭＡ法により、
またＪＩＳＲ１６０１に基づき４点曲げ強度を測定し
た。結果は表１〜表４に示した。
より焼結体中の結晶の平均粒径を測定し、焼結体の組成
をＥＰＭＡ分析により測定した。また開気孔率をアルキ
メデス法により、熱伝導率をレーザーフラッシュ法によ
り、熱膨張率（４０〜１４００℃）をＴＭＡ法により、
またＪＩＳＲ１６０１に基づき４点曲げ強度を測定し
た。結果は表１〜表４に示した。
【００２３】実施例２ Ｃａ（ＮＯ3 ）2 、Ｓｒ（ＮＯ3 ）2 、Ｂａ（ＮＯ3 ）
2 とＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏを蒸留水に溶解した後、こ
の溶液をよく攪拌しながら、予め調製したＮＨ4 Ｈ2 Ｐ
Ｏ4 を溶解させた溶液を滴下した。完全に反応が終了し
た後、溶媒をｎ−ブタノールに置換し１２０℃で乾燥し
た。得られた粉末を９００℃で仮焼後、平均粒径および
ＢＥＴ比表面積が異なる２種の仮焼粉末を得た。
2 とＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏを蒸留水に溶解した後、こ
の溶液をよく攪拌しながら、予め調製したＮＨ4 Ｈ2 Ｐ
Ｏ4 を溶解させた溶液を滴下した。完全に反応が終了し
た後、溶媒をｎ−ブタノールに置換し１２０℃で乾燥し
た。得られた粉末を９００℃で仮焼後、平均粒径および
ＢＥＴ比表面積が異なる２種の仮焼粉末を得た。
【００２４】この粉末を１６００℃の温度で４時間焼成
し焼結体を得た（表中、試料Ｎo,２２，２３）、実施例
１と同様に特性の評価を行い、その結果を表２および表
４に示した。
し焼結体を得た（表中、試料Ｎo,２２，２３）、実施例
１と同様に特性の評価を行い、その結果を表２および表
４に示した。
【００２５】実施例３ Ｃａ（ＮＯ3 ）2 、Ｓｒ（ＮＯ3 ）2 、Ｂａ（ＮＯ3 ）
2 とＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏを蒸留水に溶解した後、こ
の溶液をよく攪拌しながら、予め調製したＮＨ4 Ｈ2 Ｐ
Ｏ4 を溶解させた溶液を滴下した。完全に反応が終了し
た後、アンモニア水を滴下し溶液のｐＨ値を８．０に調
製した。その後、溶液を吸引濾過し濾過残渣を８０℃で
乾燥した。得られた粉末を９００℃で仮焼後、１６００
℃の温度で４時間焼成し焼結体を得た（表中、試料Ｎo,
２４）。得られた焼結体を実施例１と同様に特性の評価
を行い、その結果を表２および表４に示した。
2 とＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏを蒸留水に溶解した後、こ
の溶液をよく攪拌しながら、予め調製したＮＨ4 Ｈ2 Ｐ
Ｏ4 を溶解させた溶液を滴下した。完全に反応が終了し
た後、アンモニア水を滴下し溶液のｐＨ値を８．０に調
製した。その後、溶液を吸引濾過し濾過残渣を８０℃で
乾燥した。得られた粉末を９００℃で仮焼後、１６００
℃の温度で４時間焼成し焼結体を得た（表中、試料Ｎo,
２４）。得られた焼結体を実施例１と同様に特性の評価
を行い、その結果を表２および表４に示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】以上詳述した通り、本発明のリン酸系焼結
体は、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以下と小さく、焼結体全
体の熱膨張率を−２．０〜２．０×１０-6／℃の範囲に
制御することができる。また焼結体の強度を５０ＭＰａ
以上の優れた特性を有することにより、特性の長期信頼
性に優れ、例えばエンジンの排気ポート等の排気系を構
成する材料をはじめとする各種の高温において低熱膨
張、断熱性が要求される部材として多用することができ
る。
体は、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以下と小さく、焼結体全
体の熱膨張率を−２．０〜２．０×１０-6／℃の範囲に
制御することができる。また焼結体の強度を５０ＭＰａ
以上の優れた特性を有することにより、特性の長期信頼
性に優れ、例えばエンジンの排気ポート等の排気系を構
成する材料をはじめとする各種の高温において低熱膨
張、断熱性が要求される部材として多用することができ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】化学式がＭＺｒ4 Ｐ6-x Ｏ24-Y（但し、Ｍ
は２価金属元素、０．３≦Ｘ≦０．７）で表される結晶
相を主体とし、平均粒径が５μｍ以下、開気孔率が１０
％以下、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴
とするリン酸系焼結体。 - 【請求項２】前記２価金属元素がアルカリ土類元素から
選ばれる少なくとも一種である請求項１記載のリン酸系
焼結体。 - 【請求項３】前記結晶相が、ＣａＺｒ4 Ｐ6-x Ｏ24-Yと
ＳｒＺｒ4 Ｐ6-x Ｏ24-Y、あるいはＣａＺｒ4 Ｐ6-x Ｏ
24-YとＢａＺｒ4 Ｐ6-x Ｏ24-Yとの固溶体である請求項
２記載のリン酸系焼結体。 - 【請求項４】Ｃａ／Ｃａ＋Ｂａ＋Ｓｒで表されるモル比
が０．８〜０．９７５である請求項３記載のリン酸系焼
結体。 - 【請求項５】２価金属元素、ＺｒおよびＰの各金属の酸
化物粉末、あるいは８００℃以下で酸化物に変化するこ
とのできる各金属の化合物粉末を混合する工程と、該混
合物を８００℃以上で仮焼する工程と、該仮焼物を平均
粒径２μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上にな
るまで粉砕する工程と、該粉砕物を成形後、１４００℃
以上の酸化性雰囲気中で焼成しながらリンを揮散させ、
ＭＺｒ4Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍは２価金属元素、０．
３≦Ｘ≦０．７）を生成させる工程と、を具備するリン
酸系焼結体の製造方法。 - 【請求項６】２価金属元素の水溶性化合物と、Ｚｒの水
溶性化合物を溶解した水溶液にＨ3 ＰＯ4 、ＮＨ4 Ｈ2
ＰＯ4 あるいは（ＮＨ4 ）2 ＨＰＯ4 から選ばれる少な
くとも１種を含む水溶液を滴下混合し乾燥する工程と、
該混合粉末を６００〜１２００℃で仮焼する工程と、該
仮焼物を成形する工程と、該成形体を１４００℃以上の
酸化性雰囲気で焼成しながらリンを揮散させ、ＭＺｒ4
Ｐ6-X Ｏ24-Y（但し、Ｍは２価金属元素、０．３≦Ｘ≦
０．７）を生成させる工程と、を具備するリン酸系焼結
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3084805A JP3012021B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | リン酸系焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3084805A JP3012021B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | リン酸系焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295040A JPH04295040A (ja) | 1992-10-20 |
| JP3012021B2 true JP3012021B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=13840931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3084805A Expired - Fee Related JP3012021B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | リン酸系焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012021B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3084805A patent/JP3012021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04295040A (ja) | 1992-10-20 |
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