JP3100549B2 - Porous ceramics - Google Patents

Porous ceramics

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JP3100549B2
JP3100549B2 JP08093038A JP9303896A JP3100549B2 JP 3100549 B2 JP3100549 B2 JP 3100549B2 JP 08093038 A JP08093038 A JP 08093038A JP 9303896 A JP9303896 A JP 9303896A JP 3100549 B2 JP3100549 B2 JP 3100549B2
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zirconia sol
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジルコニアゾルを
必須成分として含有する多孔性セラミックス製造用スラ
リーを用いて得られる多孔性セラミックス、さらに具体
的にはチタンまたはチタン合金などの高活性な金属の精
密鋳造に有用な鋳型を形成するための多孔性セラミック
スに関する。
The present invention relates to a porous ceramic obtained by using a slurry for producing a porous ceramic containing a zirconia sol as an essential component, and more specifically to a highly active metal such as titanium or a titanium alloy. The present invention relates to a porous ceramic for forming a mold useful for precision casting.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ジルコニウム塩水溶液からジルコ
ニアゾルを製造する方法としては、ジルコニウム塩水溶
液と塩基性物質とを反応させて得られる沈澱物を酸によ
って解膠する方法やジルコニウム塩水溶液に塩基性物質
を沈澱が生じない程度のpHで注入混合してゾルを生成
させる方法が知られている。さらに、ジルコニウム塩を
含む水溶液を常圧あるいは加圧下に加熱して加水分解す
ることによりジルコニアコロイドゾルを得る方法も公知
である。これら方法によって得られるゾルは、次いでイ
オン類が除去される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of producing a zirconia sol from an aqueous solution of a zirconium salt, a method in which a precipitate obtained by reacting an aqueous solution of a zirconium salt with a basic substance is peptized with an acid or an aqueous solution of a basic zirconium salt is used. It is known to form a sol by injecting and mixing a substance at a pH that does not cause precipitation. Furthermore, a method of obtaining a zirconia colloid sol by heating an aqueous solution containing a zirconium salt under normal pressure or under pressure to hydrolyze the solution is also known. The sol obtained by these methods is then freed of ions.

【0003】このようにして得られたジルコニアゾル
は、金属、ガラス、プラスチックなどの基材の表面にコ
ーティングして基材に耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性、絶
縁性、反射防止、紫外線吸収、硬度などの性能を付与あ
るいは向上させるためのコーティング剤して使用される
ほか、無機バインダーとして、多孔性耐火材に含浸させ
て使用する成形用バインダーや金属チタン系鋳物などの
鋳型用バインダーなどとして使用される。さらに、圧電
材料、導電性ペースト、湿度センサーや温度センサーな
どの電子部材、触媒、その他の複合材原料としても使用
される。
[0003] The zirconia sol thus obtained is coated on the surface of a base material such as metal, glass, plastic, etc., and is coated on the base material with heat resistance, abrasion resistance, chemical resistance, insulation, antireflection, ultraviolet light. In addition to being used as a coating agent to impart or improve performance such as absorption and hardness, as an inorganic binder, a molding binder used by impregnating a porous refractory material and a mold binder such as a titanium metal casting. Used as Further, they are used as piezoelectric materials, conductive pastes, electronic members such as humidity sensors and temperature sensors, catalysts, and other composite materials.

【0004】しかし、上記従来の方法で製造されるジル
コニアゾルは低濃度であったり、ゾル粒子の粒子径が大
きいために透明性に劣るので、コーティング剤や無機バ
インダーとして使用する場合には、ある程度の性能は発
揮されるものの、厚膜コーティングやバインダーとして
の接着強度が要求される分野においては未だ十分満足の
いく性能は得られていない。
However, the zirconia sol produced by the above-mentioned conventional method has a low concentration or is poor in transparency due to a large particle diameter of the sol particles. However, satisfactory performance has not yet been obtained in fields requiring thick film coating and adhesive strength as a binder.

【0005】また、ジルコニアゾルをコーティング剤や
バインダーとして特に高温領域で使用する場合、ジルコ
ニアの相変態に起因する体積変化を防止するため、安定
剤としてカルシウム、マグネシウム、イットリウムなど
の元素を添加することが望ましいが、これら他の元素が
添加されたジルコニアゾルは、粘度が上昇したり、ある
いはゲル化や凝集がおこるなど経時的な安定性に劣ると
いう欠点がある。このような粘度の上昇などを防止する
ために、ゾルのpHを調整することが考えられるが、そ
の効果は十分でない。
When the zirconia sol is used as a coating agent or a binder, particularly in a high temperature range, an element such as calcium, magnesium, yttrium or the like is added as a stabilizer in order to prevent a volume change due to a phase transformation of zirconia. However, the zirconia sol to which these other elements are added has a drawback that the viscosity is increased, or the stability over time such as gelation or aggregation occurs. To prevent such an increase in viscosity, it is conceivable to adjust the pH of the sol, but the effect is not sufficient.

【0006】また、一般に、精密鋳型法に用いる多孔性
の鋳型は、ワックス、ナフタレン、低融点合金、尿素、
発泡スチロールなどの熱または水および溶剤などの化学
薬品などにより除去可能な、すなわち熱的または化学的
に除去可能な材料で所望形状に作成した鋳物の模型(本
発明においては「鋳物模型」という)に耐火物微粒子と
粘結剤とを混合したスラリー(以下、「鋳型剤」という
場合もある)と上記耐火物微粒子と同一または異なる耐
火物の粒子とを交互に塗布、乾燥して型(本発明におい
ては「生鋳型」という)を作成した後、内部の鋳型物模
型を熱的または化学的処理などにより除去し、得られた
生鋳型を焼成することによって製造されている。
[0006] Generally, porous molds used in the precision mold method include wax, naphthalene, low melting point alloy, urea,
A cast model made into a desired shape with a material that can be removed by heat such as styrofoam or a chemical such as water and solvent, that is, a material that can be removed thermally or chemically (referred to as a “cast model” in the present invention). A slurry in which refractory fine particles and a binder are mixed (hereinafter, also referred to as “molding agent”) and refractory particles the same as or different from the refractory fine particles are alternately applied and dried to form a mold (the present invention). Is referred to as a “raw mold”), the internal mold model is removed by thermal or chemical treatment or the like, and the resulting green mold is fired.

【0007】上記鋳型剤としてのスラリーには、シリカ
系、マグネシア系、ジルコニア系、カルシア系などの各
種セラミックス系鋳型剤が開発されている。しかしなが
ら、チタンまたはチタン合金などの活性度の高い金属を
鋳込む場合、一般に高融点金属鋳造用として広く使用さ
れているシリカ系鋳型剤からなる鋳型を用いると、金属
−鋳型反応が著しく、良好な鋳造体を得ることができな
い。このため、これら高活性金属との反応性が低く、酸
化抑制の効果があるマグネシア系、ジルコニア系、カル
シア系などの鋳型剤の適用が検討されているが、これら
は鋳型の強度、耐熱衝撃性などのほか、生鋳型の強度、
熱収縮などの面で満足できるものではなく、種々改良が
必要とされている。
For the slurry as the template, various ceramic template such as silica, magnesia, zirconia, and calcia have been developed. However, when casting a highly active metal such as titanium or a titanium alloy, when using a mold made of a silica-based mold agent that is generally widely used for refractory metal casting, the metal-mold reaction is remarkable, and a good Castings cannot be obtained. For this reason, the use of magnesia, zirconia, and calcia based mold agents, which have low reactivity with these highly active metals and have the effect of suppressing oxidation, is being studied. Besides, the strength of the raw mold,
It is not satisfactory in terms of heat shrinkage and the like, and various improvements are required.

【0008】また、チタンまたはチタン合金などの精密
鋳型で使用する鋳型を製造するための粘結剤として、ジ
ルコニアゾルのほかに、酢酸ジルコニウム、硝酸ジルコ
ニウムなどのジルコニウム塩類、ジルコニウムブトキシ
ドなどのジルコニウムアルコキシド類などが使用される
ことは公知である。先に説明した精密鋳型に使用する多
孔性セラミックス鋳型の製造法からも明らかなように、
粘結剤が生鋳型および鋳型の強度に果たす役割は大き
く、従来公知のジルコニア系粘結剤では十分満足のいく
結果を得ることはできなかった。このため、鋳型材料の
分散性、流動性あるいは安定性の改善、生鋳型および鋳
型の強度の向上を目的として、各種有機バインダーや界
面活性剤との併用が検討され、ある程度の改善がなされ
ているものの、なお充分満足のいくものではなく、さら
に優れた粘結剤、特にジルコニアゾルの開発が望まれて
いた。
[0008] In addition to zirconia sol, zirconium salts such as zirconium acetate and zirconium nitrate, and zirconium alkoxides such as zirconium butoxide in addition to zirconia sol as a binder for producing a mold used in a precision mold such as titanium or a titanium alloy. It is known that such is used. As is clear from the method of manufacturing the porous ceramic mold used for the precision mold described above,
The binder plays a large role in the strength of the green mold and the mold, and a conventionally well-known zirconia-based binder could not provide a satisfactory result. For this reason, for the purpose of improving the dispersibility, flowability or stability of the mold material, and improving the strength of the green mold and the mold, a combination with various organic binders and surfactants has been studied, and some improvement has been made. However, it is still not sufficiently satisfactory, and the development of an even better binder, particularly a zirconia sol, has been desired.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、機械的強度などに優れた多孔性セラミックスを提供
することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a porous ceramic having excellent mechanical strength and the like.

【0010】本発明のさらに別の目的は、チタンまたは
チタン合金などの精密鋳造用として有用な鋳型となる多
孔性セラミックスを提供することである。
It is still another object of the present invention to provide a porous ceramic which is useful as a mold for precision casting of titanium or a titanium alloy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】これらの諸目的は、請求
項1記載の本発明である、ジルコニウム塩水溶液を尿素
の存在下に加熱して得られる透明性のジルコニアゾルと
耐火性微粒子とを必須成分として含有してなるスラリー
を焼成してなることを特徴とするセラミックスによって
達成される。
The objects of the present invention are to provide a transparent zirconia sol obtained by heating an aqueous zirconium salt solution in the presence of urea and the refractory fine particles according to the present invention. This is achieved by ceramics characterized by firing a slurry that is contained as an essential component.

【0012】また、これらの諸目的は、請求項2記載の
本発明である、前記請求項1記載の本発明において、前
記耐火性微粒子が酸で処理したカルシア安定化ジルコニ
アであることを特徴とするセラミックスによっても達成
される。
Further, these objects are the present invention according to claim 2, wherein the refractory fine particles are calcia-stabilized zirconia treated with an acid in the present invention according to claim 1. This can also be achieved by using ceramics.

【0013】また、これらの諸目的は、請求項3記載の
本発明である、前記請求項1記載の本発明において、前
記透明性ジルコニアゾルにキレート化剤およびジルコニ
ウム以外の金属の化合物が配合されてなることを特徴と
するセラミックスによっても達成される。
[0013] Further, these objects are the present invention according to claim 3, wherein the transparent zirconia sol is compounded with a chelating agent and a compound of a metal other than zirconium in the transparent zirconia sol. The present invention is also achieved by a ceramic characterized by the following.

【0014】さらに、これらの諸目的は、請求項4記載
の本発明である、熱的または化学的に除去可能な材料か
らなる鋳物模型の表面に、ジルコニウム塩水溶液を尿素
の存在下に加熱して得られる透明性のジルコニアゾルと
耐火性微粒子とを必須成分として含有してなるスラリー
を塗被してスラリー層を形成し、これに耐火物粒子を担
持した後、乾燥する操作を複数回実施して多層の塗被層
を形成し、次に前記鋳物模型を熱的または化学的に除去
して上記多層の塗被層からなる生鋳型を作成し、最後に
該生鋳型を焼成して得られる鋳造用鋳型であることを特
徴とする多孔性セラミックスによっても達成される。
Further objects of the present invention are to heat an aqueous zirconium salt solution in the presence of urea on the surface of a casting model made of a thermally or chemically removable material according to the present invention. The slurry containing the transparent zirconia sol and the refractory fine particles obtained as essential components is applied to form a slurry layer, the refractory particles are supported on the slurry layer, and the operation of drying is performed a plurality of times. To form a multi-layer coating layer, and then thermally or chemically remove the casting model to produce a green mold comprising the multi-layer coating layer, and finally firing the green mold to obtain a green mold The present invention is also achieved by a porous ceramic characterized by being a casting mold that can be used.

【0015】さらにまた、これらの諸目的は、請求項5
記載の本発明である、前記請求項4記載の本発明におい
て、前記鋳型がチタンまたはチタン合金鋳造用鋳型であ
ることを特徴とする多孔性セラミックスによっても達成
される。
Further, these objects are attained by claim 5
The present invention according to claim 4, which is the present invention described above, is also achieved by a porous ceramic, wherein the mold is a titanium or titanium alloy casting mold.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】まず、本発明に用いるスラリーの
成分であるジルコニアゾルは、ジルコニウム塩水溶液を
尿素の存在下に加熱して得られる透明性ジルコニアゾル
を限界濾過膜により濃縮し、さらに80℃以下で加熱濃
縮することにより得られる高濃度ジルコニアゾルであ
り、この高濃度ジルコニアゾルは透明である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a zirconia sol which is a component of the slurry used in the present invention is prepared by heating a transparent zirconia sol obtained by heating an aqueous solution of a zirconium salt in the presence of urea. It is a high-concentration zirconia sol obtained by heating and concentrating at a temperature of not more than ° C, and this high-concentration zirconia sol is transparent.

【0017】そして、このジルコニアゾルは、オキシ塩
化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウ
ム、酢酸ジルコニウム等の水可溶性ジルコニウム塩類か
ら選ばれるジルコニウム塩水溶液に尿素を添加し、加熱
することにより製造する。この反応は次式による尿素の
加水分解によって生ずるアンモニアの濃度が水溶液内で
きわめて均一であることから、このアンモニアとジルコ
ニウム塩とから生ずるジルコニアゾルの粒子径が極く微
少であることに特徴がある。
The zirconia sol is produced by adding urea to an aqueous solution of a zirconium salt selected from water-soluble zirconium salts such as zirconium oxychloride, zirconium nitrate, zirconium sulfate and zirconium acetate, and heating the mixture. This reaction is characterized in that the concentration of ammonia produced by the hydrolysis of urea according to the following formula is extremely uniform in an aqueous solution, and the particle size of the zirconia sol produced from this ammonia and zirconium salt is extremely small. .

【0018】 (NH2 2 CO+H2 O→2NH3 +CO2 このときの加熱温度は60〜300℃である。また、ジ
ルコニウム塩1モルに対する尿素の量は0.2〜4モル
であり、好ましくは0.5〜2モルである。かくして得
られるゾルが透明性を保った状態で反応を停止する。ゾ
ルを冷却後、限外濾過膜を使用し濃縮する。水と共にゾ
ル中のイオン類を系外に排出させる。濃縮後のゾル中の
イオン類濃度が高い場合、ゾルに純水を加え濃縮する工
程を繰り返すかあるいはイオン交換樹脂を使用してイオ
ン類を除去する。ついで、濃縮後のゾルをさらにゾルを
加熱することにより濃縮する。この濃縮はゾルの温度が
80℃以下、好ましくは5〜60℃、さらに好ましくは
10〜40℃で行う。
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 The heating temperature at this time is 60 to 300 ° C. The amount of urea is 0.2 to 4 mol, preferably 0.5 to 2 mol, per 1 mol of the zirconium salt. The reaction is stopped while the sol thus obtained maintains transparency. After cooling the sol, it is concentrated using an ultrafiltration membrane. The ions in the sol are discharged out of the system together with the water. If the concentration of ions in the sol after concentration is high, the step of adding pure water to the sol and concentrating is repeated, or the ions are removed using an ion exchange resin. Next, the sol after concentration is further concentrated by heating the sol. This concentration is performed at a sol temperature of 80 ° C or lower, preferably 5 to 60 ° C, more preferably 10 to 40 ° C.

【0019】かくして得られる透明性ジルコニアゾルは
濃度がZrO2 として50重量%まで可能であり、長期
に安定である。
The transparent zirconia sol thus obtained can have a concentration of up to 50% by weight as ZrO 2 and is stable for a long time.

【0020】また、この透明性ジルコニアゾルは酸性で
あり、そのpHは0.1〜6であり、粘度は濃度あるい
はpHにより変わるが5〜3,000cpである。
This transparent zirconia sol is acidic, its pH is 0.1 to 6, and its viscosity is 5 to 3,000 cp depending on the concentration or pH.

【0021】なお、この透明性ジルコニアゾルは水また
は親水性有機溶剤と任意の割合で混合することから、粘
結剤として使用する場合には、必要により水または親水
性有機溶剤を用いて濃度調節を行うことができる。
Since this transparent zirconia sol is mixed with water or a hydrophilic organic solvent at an arbitrary ratio, when used as a binder, the concentration of the zirconia sol is adjusted with water or a hydrophilic organic solvent as necessary. It can be performed.

【0022】さらに、前記方法で得られた透明性高濃度
ジルコニアゾルに、キレート化剤およびシルコニウム以
外の金属化合物(以下、他の金属化合物という)を配合
することにより高性能ジルコニアゾルが得れる。
Further, a high-performance zirconia sol can be obtained by mixing a chelating agent and a metal compound other than zirconium (hereinafter referred to as other metal compounds) with the transparent high-concentration zirconia sol obtained by the above method.

【0023】本発明において使用できるキレート化剤と
しては、カテコール、ピロガロールなどのオキシフェノ
ール類、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンな
どのアミノアルコール類、グリコール酸、乳酸、ヒドロ
キシアクリル酸などのオキシ酸およびそれらのメチル、
エチル、ヒドロキシエチルなどのエステル類、グリコー
ルアルデヒドなどのオキシアルデヒド類、グリシン、ア
ラニンなどのアミノ酸類、アセチルアセトン、ベンゾイ
ルアセトン、ステアロイルアセトン、ステアロイルベン
ゾイルメタン、ジベンゾイルメタンなどのβ−ジケトン
類、アセト酢酸、プロピオニル酢酸、ベンゾイル酢酸な
どのβ−ケトン酸類およびそれらのメチル、エチル、n
−プロピル、i−プロピル,n−ブチル、t−ブチルな
どのエステル類などを挙げることができる。これらのう
ち、β−ジケトン類、ならびにβ−ケトン酸類およびそ
れらのエステル類などのβ−ジカルボニル化合物が好適
に使用される。
The chelating agents usable in the present invention include oxyphenols such as catechol and pyrogallol, amino alcohols such as diethanolamine and triethanolamine, oxyacids such as glycolic acid, lactic acid and hydroxyacrylic acid, and methyls thereof. ,
Ethyls, esters such as hydroxyethyl, oxyaldehydes such as glycolaldehyde, glycine, amino acids such as alanine, acetylacetone, benzoylacetone, stearoylacetone, stearoylbenzoylmethane, β-diketones such as dibenzoylmethane, acetoacetic acid, Β-ketone acids such as propionyl acetic acid, benzoyl acetic acid and their methyl, ethyl, n
And esters such as -propyl, i-propyl, n-butyl and t-butyl. Among these, β-diketones, and β-dicarbonyl compounds such as β-ketone acids and esters thereof are preferably used.

【0024】キレート化剤の添加量は比較的少量でよ
く、ゾル中のジルコニアに対して0.02〜1モル倍の
範囲で十分効果を発揮し、好ましくは0.05〜0.8
モル%倍である。なお、1モル倍を越えて添加しても量
的効果が小さく経済的でない。本発明において使用でき
る他の金属化合物としては、アルミニウム、イットリウ
ム、カルシウム、マグネシウム、チタン、スズ、インジ
ウム、セリウム、ケイ素などの化合物を挙げることがで
きる。これら金属元素化合物は、ゾルの使用目的に応じ
て、単独でもあるいは2種以上組み合わせて使用するこ
ともできる。これら金属元素化合物のなかでも、イット
リウム、カルシウムあるいはマグネシウムの化合物が本
発明のゾルの使用目的において重要であり、通常ジルコ
ニアに対して酸化物として0.5〜20モル%、好まし
くは1〜18モル%の範囲で添加される。
The addition amount of the chelating agent may be relatively small, and the effect is sufficiently exhibited in the range of 0.02 to 1 mol times with respect to zirconia in the sol, preferably 0.05 to 0.8.
It is mole% times. In addition, even if it is added more than 1 mol times, the quantitative effect is small and it is not economical. Other metal compounds that can be used in the present invention include compounds such as aluminum, yttrium, calcium, magnesium, titanium, tin, indium, cerium, and silicon. These metal element compounds can be used alone or in combination of two or more depending on the purpose of use of the sol. Among these metal element compounds, a compound of yttrium, calcium or magnesium is important for the purpose of using the sol of the present invention, and is usually 0.5 to 20 mol%, preferably 1 to 18 mol% as an oxide with respect to zirconia. %.

【0025】上記キレート化剤および金属元素化合物の
添加時期および方法には特に制限はなく、透明性ジルコ
ニアゾルの形成前から形成後の任意の時期に添加するこ
とができる。例えば、(1)ジルコニウム塩水溶液と尿
素とを加熱して透明性ジルコニアゾルを形成した後、
(2)透明性ジルコニアゾルを限界濾過膜により濃縮し
た後、(3)限界濾過膜により濃縮し、さらに加熱した
後に添加してもよい。また、(4)ジルコニニム塩水溶
液と尿素との混合液中に添加してもよい。この(4)の
ように、キレート化剤を添加した後ゾル生成反応を行
い、さらに限外濾過膜を用いて濃縮を行ってもキレート
化剤が系外に流出することは認められない。また、ゾル
生成反応前に各成分を均一に混合することができるの
で、より均質性の高い高性能ジルコニア系ゾルを得るこ
とができ、さらにはジルコニアと他の成分とが複合化さ
れた粒子からなるゾルの製造が可能である。さらに、
(5)用途によっては、キレート化剤の含有量が少ない
ことが必要な場合もあるが、この場合には必要とされる
安定化時間に見合ったキレート化剤のみを添加してお
き、ゾルの使用直前に金属元素化合物を添加、配合して
もよい。
The timing and method of adding the above-mentioned chelating agent and metal element compound are not particularly limited, and they can be added at any time before the formation of the transparent zirconia sol and after the formation. For example, (1) after heating a zirconium salt aqueous solution and urea to form a transparent zirconia sol,
After (2) the transparent zirconia sol is concentrated by the ultrafiltration membrane, (3) the zirconia sol may be concentrated by the ultrafiltration membrane and added after heating. Also, (4) the zirconium salt aqueous solution and urea may be added to a mixed solution. As in (4) above, even when the sol-forming reaction is carried out after the addition of the chelating agent and the concentration is carried out using an ultrafiltration membrane, the chelating agent does not flow out of the system. In addition, since each component can be uniformly mixed before the sol generation reaction, it is possible to obtain a high-performance zirconia-based sol having higher homogeneity, and further, from particles in which zirconia and other components are combined. It is possible to produce sols of different types. further,
(5) Depending on the application, it may be necessary that the content of the chelating agent is small, but in this case, only the chelating agent corresponding to the required stabilization time is added, and A metal element compound may be added and blended immediately before use.

【0026】この高性能ジルコニア系ゾルは高濃度にし
ても室温で通常6カ月以上安定である。
This high-performance zirconia-based sol is stable at room temperature for at least 6 months even at a high concentration.

【0027】本発明に用いるセラミックス製造用スラリ
ー(以下、単に「スラリー」という)は、上記透明性な
いし高濃度ジルコニアゾルと耐火物微粒子とを必要成分
として含有するものである。
The slurry for ceramics production (hereinafter simply referred to as "slurry") used in the present invention contains the above-mentioned transparent or high-concentration zirconia sol and refractory fine particles as necessary components.

【0028】上記耐火物微粒子としては、一般に耐火性
物質としてセラミックスの製造に使用されているものな
らばいずれも使用可能であるが、チタンまたはチタン合
金鋳造用の鋳型の製造に使用することを考慮した場合、
溶融チタンとの反応性が低いことから、特にジルコニ
ア;CaO、Y2 3 またはMgOなどで完全にまたは
部分的に安定化されたジルコア;Wo3 ;Y2 3 ;T
hO2 ;MgO;および焼成するとCaOとなるCaC
3 などが好適に使用される。これらのうちでも、Ca
Oで完全にまたは部分的に安定化されたジルコニア(本
発明においては「カルシア安定化ジルコニア」という)
が好ましく、特に耐火材として従来から広く使用されて
いる電融カルシア安定化ジルコニアが経済的にも好まし
い。この電融カルシア安定化ジルコニアはCaOを2〜
6重量%の割合で含有し、インゴットを粉砕して粉末と
して使用される。
As the refractory fine particles, any fine particles generally used in the production of ceramics as a refractory substance can be used, but it is considered that they are used in the production of a mold for casting titanium or a titanium alloy. if you did this,
In particular, zirconia; zirconium completely or partially stabilized with CaO, Y 2 O 3, or MgO; Wo 3 ; Y 2 O 3 ; T because of its low reactivity with molten titanium.
hO 2 ; MgO; and CaC which becomes CaO when calcined
such as o 3 are preferably used. Among these, Ca
Zirconia completely or partially stabilized with O (referred to as "calcia-stabilized zirconia" in the present invention)
Is preferred, and particularly, electrofused calcia-stabilized zirconia widely used as a refractory material is economically preferable. This fused calcia stabilized zirconia contains CaO
It is contained at a ratio of 6% by weight, and is used as a powder by pulverizing an ingot.

【0029】なお、耐火物微粒子として上記電融カルシ
ア安定化ジルコニア微粒子を使用してスラリーを調製す
る場合、得られるスラリーのpHが経時的に変化した
り、さらにはスラリーが短時間で増粘、ゲル化してスラ
リーとして使用できなくなる場合がある。この原因につ
いて検討した結果、ジルコニアの安定化剤として添加さ
れているCaOの一部がジルコニアと固溶しておらず、
硝酸や塩酸などの酸により溶出され、この溶出されたC
aOがスラリーの増粘、ゲル化を引き起こすことが判明
した。
When a slurry is prepared by using the above-mentioned electrofused calcia-stabilized zirconia fine particles as the refractory fine particles, the pH of the obtained slurry changes with time, and further, the viscosity of the slurry increases in a short time. It may gel and become unusable as a slurry. As a result of examining the cause, part of CaO added as a stabilizer for zirconia did not form a solid solution with zirconia,
Eluted by an acid such as nitric acid or hydrochloric acid, and the eluted C
It has been found that aO causes viscosity increase and gelation of the slurry.

【0030】これに対処するには、電融カルシア安定化
ジルコニア中の固溶していない遊離のCaOを予め硝
酸、塩酸などを用いた酸処理によって除去すればよい。
具体的には、例えば電溶カルシア安定化ジルコニア微粒
子を硝酸などの酸で処理した後、ろ液中に硝酸根が認め
られなくなるまで充分洗浄を行った後、乾燥し、かくし
て得られた遊離のCaOを実質的に含有しないカルシア
安定化ジルコニア微粒子を透明性ジルコニアゾルに添加
すればよい。このようにすると、インゴットを粉砕する
際に混入する鉄分などの不純物も除去でき、再現性よく
スラリーを調製することができる。
To cope with this, free CaO which is not dissolved in the fused calcia-stabilized zirconia may be removed in advance by an acid treatment using nitric acid, hydrochloric acid or the like.
Specifically, for example, after treating the electro-dissolved calcia-stabilized zirconia fine particles with an acid such as nitric acid, thoroughly washing the filtrate until no nitrate groups are observed, drying, and freeing the thus obtained free Calcia-stabilized zirconia fine particles substantially free of CaO may be added to the transparent zirconia sol. By doing so, impurities such as iron mixed in when crushing the ingot can be removed, and a slurry can be prepared with good reproducibility.

【0031】また、含有されている遊離のCaOが比較
的少量の場合、スラリーのpHが一定となるように酸を
適宜添加し、スラリーの経時的安定化を図ったり、ある
いはスラリーの調製時に透明性ジルコニアゾル中に溶出
するCaO量に見合う酸を予め添加してもよい。
When the amount of free CaO contained is relatively small, an acid is appropriately added so as to keep the pH of the slurry constant so as to stabilize the slurry over time or to make the slurry transparent when preparing the slurry. An acid corresponding to the amount of CaO eluted into the zirconia sol may be added in advance.

【0032】上記耐火物微粒子の粒径については特に制
限はなく、目的とするセラミックス成形体の種類、用途
など、さらにはスラリーの安定性などを考慮して適宜決
定することができる。
The particle size of the refractory fine particles is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the type and use of the target ceramic molded body, the stability of the slurry, and the like.

【0033】このスラリーにおける透明性ジルコニアゾ
ルと耐火物微粒子との割合についても特に制限はなく、
スラリーの安定性などを考慮して適宜決定することがで
きるが、通常耐火物微粒子を透明性ジルコニアゾルの1
〜5重量倍、好ましくは2〜4重量倍の割合で使用す
る。
The ratio of the transparent zirconia sol and the refractory fine particles in this slurry is not particularly limited.
It can be appropriately determined in consideration of the stability of the slurry and the like.
It is used in a ratio of up to 5 times by weight, preferably 2 to 4 times by weight.

【0034】このスラリーには、この種スラリーに一般
に使用されている添加剤、例えば界面活性剤、分散剤な
どを添加することができる。
To this slurry, additives generally used for this kind of slurry, such as a surfactant and a dispersant, can be added.

【0035】なお、このスラリーをコーティングなどの
方法で使用する場合には、その粘度の調整および経時的
安定性が重要であるが、このような場合のスラリー粘度
に関しては、水分量の調整あるいは酢酸、硝酸、塩酸な
どの酸類の添加によりpHを3以下、好ましくは2以下
に調整することにより容易に最適粘度を実現することが
できる。また、スラリーは、この粘度状態で1ケ月以上
安定に保持することができる。
When this slurry is used in a method such as coating, it is important to adjust the viscosity and stability over time. In such a case, the viscosity of the slurry is adjusted by adjusting the amount of water or acetic acid. The optimum viscosity can be easily realized by adjusting the pH to 3 or less, preferably 2 or less by adding acids such as nitric acid and hydrochloric acid. Further, the slurry can be stably maintained in this viscosity state for one month or more.

【0036】そして、このスラリーを高温で焼成すると
本発明の多孔性セラミックスが得られる。従って、上記
スラリーを予め所望の形状に成形し、焼成すれば、所望
形状の多孔性セラミックス成形体を製造することができ
る。さらに具体的には、本発明に用いるスラリーは、上
記透明性ジルコニアゾルを粘結剤として含有する鋳型材
として、特にチタンまたはチタン合金などの高活性の金
属の精密鋳造に使用する鋳型の製造に効果的に使用する
ことができる。この多孔性セラミックスからなる鋳型の
製造法には特に制限はなく、例えば次のような方法で製
造することができる。
When the slurry is fired at a high temperature, the porous ceramic of the present invention is obtained. Therefore, if the slurry is formed into a desired shape in advance and fired, a porous ceramic formed body having a desired shape can be manufactured. More specifically, the slurry used in the present invention is used as a mold material containing the above-mentioned transparent zirconia sol as a binder, particularly for the production of a mold used for precision casting of a highly active metal such as titanium or a titanium alloy. Can be used effectively. There is no particular limitation on the method of producing the mold made of the porous ceramic, and the mold can be produced, for example, by the following method.

【0037】先ず、透明性ジルコニアゾルにジルコニ
ア、CaO、Y2 3 またはMgOなどで完全または部
分的に安定化されたジルコニア、WO3 、Y2 3 、T
hO2、MgO、CaCO3 などから選ばれた少なくと
も1種の耐火物微粒子を透明性ジルコニアゾルの1〜5
重量倍、好ましくは1.5〜3.5重量倍の割合で添加
し、比較的低速で撹拌してスラリーを調整する。
First, zirconia, WO 3 , Y 2 O 3 , T 2 completely or partially stabilized with zirconia, CaO, Y 2 O 3, MgO or the like is added to a transparent zirconia sol.
At least one type of refractory fine particles selected from hO 2 , MgO, CaCO 3 ,
The slurry is added by weight, preferably 1.5 to 3.5 times by weight, and stirred at a relatively low speed to prepare a slurry.

【0038】耐火物微粒子の粒径は、製造しようとする
鋳物の表面状態などのほか、鋳物模型を構成する、例え
ばワックスの溶融時の浸透状態などを考慮して適宜決定
されるが、通常、200〜400メッシュ、好ましくは
300〜380メッシュのものが使用される。
The particle size of the refractory fine particles is appropriately determined in consideration of the surface condition of the casting to be produced and the like, which constitutes the casting model, for example, the permeation state of the wax at the time of melting. 200 to 400 mesh, preferably 300 to 380 mesh is used.

【0039】スラリーには、鋳物模型とスラリーとの濡
れ性を向上させるための界面活性剤、耐火物微粒子の分
散性を向上させるための分散剤、スラリーの脱泡を促す
ための消泡剤、生鋳型の強度を向上させるための有機バ
インダーなどセラミックス製造分野で一般に使用されて
いる添加剤を、必要に応じて適宜添加することができ
る。これらの添加剤を添加するとスラリーの粘度が増加
したり、あるいはスラリーが固化する場合もあるので、
その実施には充分な注意をはらう必要がある。
The slurry includes a surfactant for improving the wettability between the casting model and the slurry, a dispersant for improving the dispersibility of the refractory particles, an antifoaming agent for promoting defoaming of the slurry, Additives generally used in the field of ceramics production, such as an organic binder for improving the strength of the green mold, can be appropriately added as needed. When these additives are added, the viscosity of the slurry may increase, or the slurry may be solidified,
Great care must be taken in its implementation.

【0040】なお、このスラリーは、有機バインダーを
使用しなくても充分な生鋳型強度および鋳型強度が得ら
れるので、複雑な形状の鋳型の簡便に製作することがで
きるという特徴を有する。
The slurry has a feature that a sufficient mold strength and mold strength can be obtained without using an organic binder, so that a mold having a complicated shape can be easily manufactured.

【0041】次に、本発明の多孔性セラミックスによる
鋳型は、別途ワックスなどで成形した鋳物模型に上記ス
ラリーを塗被して、例えば鋳物模型にスラリーをコーテ
ィングしたり、あるいは鋳物模型をスラリーの中に浸漬
してスラリー層を形成し、このスラリー層が乾燥する前
に耐火物粒子を、例えば振りかけてスラリー層に担持さ
せる操作を、通常、3回以上の複数回繰り返して多層の
塗被層を形成した後、鋳物鋳型を除去した生鋳型を製造
する。
Next, the mold made of porous ceramics of the present invention is applied to a casting model separately molded with wax or the like, and the slurry is coated on the casting model, or the casting model is immersed in the slurry. To form a slurry layer, and before the slurry layer is dried, the operation of supporting the refractory particles, for example, by sprinkling the slurry layer on the slurry layer, is usually repeated three or more times to form a multilayer coating layer. After formation, a green mold from which the casting mold is removed is manufactured.

【0042】上記多層の塗被の形成に使用する耐火物粒
子は、上記スラリーの調整に使用した耐火物微粒子と同
一の種類のものでもよいが、前記溶融チタンとの反応性
の低いものから選んでもよい。この耐火物粒子の粒径に
ついては特に制限はないが、通常、スラリーの調整に使
用する耐火物微粒子よりも粗であり、20〜200メッ
シュのものが使用される。
The refractory particles used for forming the multilayer coating may be of the same type as the refractory particles used for preparing the slurry, but are selected from those having low reactivity with the molten titanium. May be. Although the particle size of the refractory particles is not particularly limited, it is usually coarser than the refractory fine particles used for preparing the slurry and has a size of 20 to 200 mesh.

【0043】上記の方法で得られる生鋳型は、粘結剤と
してジルコニアゾルが使用され、さらに耐火物粒子とし
ジルコニア等を使用するため、重量が重かったり、高価
であるという欠点がある場合がある。この場合には、鋳
造の際に溶融金属と接触する初層から2〜3層位までを
上記の方法で塗被層を形成し、その後の層の形成には鉄
系鋳物などの鋳造に広く用いられているシリカゲルを粘
結剤とする鋳型製造方法を適用することが望ましい。こ
の方法は粘結剤としてシリカコロイドゾル、エチルシリ
ケート等を使用し、耐火物粒子として、ジルコンサン
ド、アルミナ、溶融シリカ等を使用する方法であるが、
この方法を本発明による生鋳型の補完方法として使用す
る場合には、シリカ系のゾルを使用し、塩基性のスラリ
ーを調整し、使用することが望ましい。この塩基性のス
ラリーを使用することにより初層から2〜3層までの本
発明により塗被層の強度や耐水性も改善される効果が得
られる。
The green mold obtained by the above method uses zirconia sol as a binder and further uses zirconia or the like as refractory particles, and thus may have a drawback of being heavy or expensive. . In this case, the coating layer is formed by the above-described method from the initial layer which comes into contact with the molten metal during casting to a few layers, and the subsequent layers are widely used for casting iron-based castings and the like. It is desirable to apply a mold manufacturing method using silica gel as a binder. This method is a method using silica colloid sol, ethyl silicate and the like as a binder, and a method using zircon sand, alumina, fused silica and the like as refractory particles,
When this method is used as a method for complementing the raw template according to the present invention, it is desirable to use a silica-based sol, adjust a basic slurry, and use it. By using this basic slurry, the effect of improving the strength and water resistance of the coating layer from the first layer to the second to third layers according to the present invention can be obtained.

【0044】上記鋳物鋳型の除去は、例えば鋳物模型が
ワックスからなる場合には、通常の脱ろう方法によって
容易に行うことができる。例えば、オートクレーブ中で
150℃程度の蒸気を使用し、膨張により多層の塗被層
にひび割れが生じないように短時間に脱ろうするのがよ
い。
For example, when the casting model is made of wax, the casting mold can be easily removed by a usual dewaxing method. For example, it is preferable to use a steam at about 150 ° C. in an autoclave and to remove the wax in a short time so that the multilayer coating layer does not crack due to expansion.

【0045】最後に、得られた生鋳型を必要により残存
するワックスなどを熱処理などにより除去した後、80
0〜1600℃の温度範囲で焼成して目的とする鋳型を
製造する。
Lastly, after removing the remaining wax and the like from the obtained green mold by heat treatment or the like as necessary,
It is fired in a temperature range of 0 to 1600 ° C. to produce a target mold.

【0046】本発明のセラミックスは、上記のような鋳
型材としての他に、ルツボ、セッターなどの各種セラミ
ックス成形体に使用することができる。さらに、例えば
耐熱性を付与するためのコーティング剤あるいは含浸剤
などとしても使用することができる。
The ceramics of the present invention can be used not only as a mold material as described above but also for various ceramic molded bodies such as crucibles and setters. Further, it can be used, for example, as a coating agent or an impregnating agent for imparting heat resistance.

【0047】[0047]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。以下、まず本発明のセラミックスを製造す
るために用いられるジルコニアゾルの製造方法を参考例
として説明し、ついで本発明の実施例について説明す
る。
The present invention will now be described more specifically with reference to examples. Hereinafter, first, a method for producing a zirconia sol used for producing the ceramic of the present invention will be described as a reference example, and then, examples of the present invention will be described.

【0048】参考例1(本発明に用いられるジルコニア
ゾルの製造1) ZrO2 として18重量%の硝酸ジルコニウム水溶液3
0kgと尿素3kgを純水200リットルに加えた。次いで
該水溶液を120℃の温度に加熱して透明性ジルコニア
ゾルを得た。該ゾルを冷却後、ゾルを限外濾過装置に導
き、ZrO2 として10重量%まで濃縮した。次いで該
ゾルを真空下50℃以下に保ちながら35℃の温度に加
熱濃縮し、25重量%で長期間安定な透明性ジルコニア
ゾルを得た。
Reference Example 1 (Production of zirconia sol 1 used in the present invention) 18% by weight aqueous solution of zirconium nitrate 3 as ZrO 2
0 kg and 3 kg of urea were added to 200 liters of pure water. Next, the aqueous solution was heated to a temperature of 120 ° C. to obtain a transparent zirconia sol. After cooling the sol, lead to sol to ultrafiltration device, and concentrated as ZrO 2 up to 10 wt%. Then, the sol was heated and concentrated to a temperature of 35 ° C. while maintaining the temperature at 50 ° C. or less under vacuum to obtain a transparent zirconia sol at 25% by weight for a long time.

【0049】参考例2(本発明に用いられるジルコニア
ゾルの製造2) ZrO2 として18重量%の硝酸ジルコニウム水溶液3
0kgと尿素3kgを純水180リットルに加えて得られた
水溶液をジャケット付撹拌槽で常圧還流下約8時間加熱
して透明性ジルコニアゾルを得た。
Reference Example 2 (Production 2 of zirconia sol used in the present invention) 18% by weight aqueous solution of zirconium nitrate 3 as ZrO 2
An aqueous solution obtained by adding 0 kg and 3 kg of urea to 180 liters of pure water was heated in a jacketed stirring tank under reflux at normal pressure for about 8 hours to obtain a transparent zirconia sol.

【0050】この透明性ジルコニアゾルを冷却した後、
限外濾過装置に入れ、水および不用イオン類を系外に排
出してZrO2 として約10重量%まで濃縮した。次い
で、このゾルを攪拌機付き濃縮釜で真空下40℃以下に
保持しながら加熱濃縮を行いZrO2 として27重量%
の透明性ジルコニアゾルを得た。このゾルは高濃度であ
るにもかからわず長期間安定であった。
After cooling the transparent zirconia sol,
The mixture was placed in an ultrafiltration apparatus, and water and unwanted ions were discharged out of the system and concentrated to about 10% by weight as ZrO 2 . Then, the sol was heated and concentrated in a concentrating vessel equipped with a stirrer while maintaining the sol at 40 ° C. or less under vacuum to obtain 27% by weight as ZrO 2
A transparent zirconia sol was obtained. This sol was stable for a long time despite its high concentration.

【0051】このようにして得られた透明性高濃度ジル
コニアゾル1kgにアセチルアセトン20mlを添加した。
次いで、ジルコニアに対して、イットリアとして3モル
%含有するように、水酸化イットリウムを加え十分に撹
拌することによりイットリア3モル%含有の透明性高濃
度ジルコニアゾルが得られた。このゾルは6カ月以上安
定であった。
To 1 kg of the transparent zirconia sol thus obtained was added 20 ml of acetylacetone.
Then, yttrium hydroxide was added to zirconia so as to contain 3 mol% as yttria, and the mixture was sufficiently stirred to obtain a transparent high-concentration zirconia sol containing 3 mol% of yttria. This sol was stable for more than 6 months.

【0052】参考例3(本発明に用いられるジルコニア
ゾルの製造3) 前記参考例2で得られた透明性高濃度ジルコニアゾル1
kgにアセチルアセトン30mlを添加し、次いでジエトキ
シカルシウム26.1gを加え十分撹拌することによ
り、ジルコニアゾルに対してカルシアとして4重量%含
有する透明性高濃度ジルコニア系ゾルが得られた。この
ゾルは6カ月以上安定であった。
Reference Example 3 (Production 3 of zirconia sol used in the present invention) Transparent high-concentration zirconia sol 1 obtained in Reference Example 2
30 ml of acetylacetone was added to kg, and then 26.1 g of diethoxycalcium was added and sufficiently stirred to obtain a transparent zirconia-based sol containing 4% by weight as calcia based on the zirconia sol. This sol was stable for more than 6 months.

【0053】実施例1 (1)透明性ジルコニアゾルの製造 ZrO2 として18重量%の硝酸ジルコニウム水溶液3
0kgと尿素3kgとを純水200リットルに加えた。次い
で、この水溶液を101℃の温度に加熱して透明性ジル
コニアゾルを得た。このゾルを冷却した後、限外濾過装
置に導き、ZrO2 として10重量%まで濃縮した。さ
らに、このゾルを真空下50℃以下に保ちながら加熱濃
縮し、25重量%濃度の透明性ジルコニアゾルを得た。
このジルコニアゾルのpHは1.5、粘度は200cp
であり、長期間安定であった。
Example 1 (1) Production of Transparent Zirconia Sol 18% by weight zirconium nitrate aqueous solution 3 as ZrO 2 3
0 kg and 3 kg of urea were added to 200 liters of pure water. Next, this aqueous solution was heated to a temperature of 101 ° C. to obtain a transparent zirconia sol. After cooling the sol, it was led to an ultrafiltration device and concentrated to 10% by weight as ZrO 2 . Further, this sol was heated and concentrated under a vacuum at 50 ° C. or lower to obtain a transparent zirconia sol having a concentration of 25% by weight.
This zirconia sol has a pH of 1.5 and a viscosity of 200 cp.
And was stable for a long time.

【0054】(2)スラリーの調整 上記(1)で得られたジルコニアゾルに硝酸を添加して
pHを0.7とすることにより、ジルコニアゾルの粘度
を50cpに調整した。このジルコニアゾル1重量部に
325メッシュスクリーン通過のカルシア安定化ジルコ
ニア微粉末3重量部を撹拌しながら添加してスラリーを
調整した。このスラリーに界面活性剤(商品名:ディス
コールAN706、第一工業薬品株式会社製)を添加し
た。
(2) Adjustment of Slurry The viscosity of the zirconia sol was adjusted to 50 cp by adding nitric acid to the zirconia sol obtained in the above (1) to adjust the pH to 0.7. To 1 part by weight of this zirconia sol, 3 parts by weight of calcia-stabilized zirconia fine powder passed through a 325 mesh screen was added with stirring to prepare a slurry. A surfactant (trade name: DISCOL AN706, manufactured by Daiichi Kogyo Chemical Co., Ltd.) was added to the slurry.

【0055】得られたスラリーの粘度は、ザーンカップ
No.4で75秒であり、pHは1.8であった。な
お、このスラリーは1ケ月以上安定であった。
The viscosity of the obtained slurry was determined according to Zahn Cup No. 4 was 75 seconds and the pH was 1.8. This slurry was stable for one month or more.

【0056】(3)本発明によるセラミックスを用いた
生鋳型の製造 幅50mm、長さ170mmおよび厚さ3mmのしんちゅう板
にワックスを薄く塗布した。この板を上記(2)で得ら
れたスラリーに浸漬し、これに60〜120メッシュの
カルシア安定化ジルコニア粒子をふりつけた後、室温で
乾燥する操作を繰り返して3層のコーティング層を形成
した。引続き、24〜70メッシュのカルシア安定化ジ
ルコニア粒子を使用した以外は上記と同様にしてさらに
2層のコーティング層を形成し、合計5層のコーティン
グ層を形成した。
(3) Production of green mold using ceramics according to the present invention Wax was thinly applied to a brass plate having a width of 50 mm, a length of 170 mm and a thickness of 3 mm. The plate was immersed in the slurry obtained in the above (2), sprinkled with 60-120 mesh calcia-stabilized zirconia particles, and then dried at room temperature to form a three-layer coating layer. . Subsequently, two more coating layers were formed in the same manner as described above except that the calcia-stabilized zirconia particles of 24 to 70 mesh were used, to form a total of five coating layers.

【0057】次に、しんちゅう板の一端を加熱し、ワッ
クスを融解させながら、しんちゅう板をコーティング層
から抜き取った。得られた生鋳型内に残留したワックス
を灯油により洗浄除去した。
Next, one end of the brass plate was heated and the brass plate was pulled out of the coating layer while melting the wax. The wax remaining in the obtained green mold was washed away with kerosene.

【0058】(4)鋳型の製造 上記(3)で得られた生鋳型を表1に示す温度で焼成し
て鋳型を製造した。
(4) Production of Mold The green mold obtained in the above (3) was fired at the temperature shown in Table 1 to produce a mold.

【0059】(5)鋳型強度の測定 上記(4)で得られた鋳型をダイヤモンドカッターで切
り出してテストピースを作成して、その強度を三点曲げ
強度試験法により測定した。
(5) Measurement of mold strength The mold obtained in the above (4) was cut out with a diamond cutter to prepare a test piece, and the strength was measured by a three-point bending strength test method.

【0060】テストピース寸法: 幅12mm、長さ40mm、厚み6mm 測定条件: スパン 30mm 測定温度 室温 曲げ速度 0.5mm/分 試験はそれぞれ10回行い、その平均値を表1に示し
た。
Test piece dimensions: width 12 mm, length 40 mm, thickness 6 mm Measurement conditions: span 30 mm measurement temperature room temperature bending speed 0.5 mm / min Each test was performed 10 times, and the average value is shown in Table 1.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】実施例2 実施例1で調整した25重量%濃度の透明性ジルコニア
ゾルに硝酸を添加してpHを0.7とすることによりジ
ルコニアゾルの粘度を50cpに調整した。このジルコ
ニアゾル1重量部に325メッシュスクリーン通過の電
融カルシア安定化ジルコニア微粉末(第一稀元素株式会
社販売)3重量部を撹拌しながら添加してスラリーを調
整した。このスラリーの撹拌を室温で継続したところ1
時間でゲル化し、スラリーとして使用不可能となった。
Example 2 The viscosity of the zirconia sol was adjusted to 50 cp by adding nitric acid to the transparent zirconia sol having a concentration of 25% by weight and adjusting the pH to 0.7. To 1 part by weight of the zirconia sol, 3 parts by weight of electrofused calcia-stabilized zirconia fine powder (available from Daiichi Rare Element Co., Ltd.) passed through a 325 mesh screen was added with stirring to prepare a slurry. When the stirring of the slurry was continued at room temperature,
It gelled in time and became unusable as a slurry.

【0063】上記電融カルシア安定化ジルコニア微粉末
を10%硝酸水溶液に加え撹拌下に20時間酸処理を行
なった。酸処理後ジルコニア微粉末を濾別し、純水によ
るろ液中に硝酸根が認められなくなるまで洗浄を行った
後、乾燥した。かくして得られた酸処理を行った電融カ
ルシア安定化ジルコニア微粉末を使用し上記と同様にス
ラリーを調製した。このスラリーは経時的に増粘傾向は
認められず1ケ月以上安定であった。なお、上記酸処理
前後の電融カルシア安定化ジルコニア微粉末中のカルシ
ア(CaO)含有量をケイ光X線分析法により測定した
ところ次の通りであった。 酸処理前 3.91重量% 酸処理後 3.35重量% 上記結果から酸処理によって遊離のCaOが除去される
ことが理解される。
The above electrofused calcia-stabilized zirconia fine powder was added to a 10% aqueous nitric acid solution and subjected to an acid treatment with stirring for 20 hours. After the acid treatment, the zirconia fine powder was separated by filtration, washed until no nitrate was found in the filtrate with pure water, and then dried. A slurry was prepared in the same manner as described above using the thus obtained acid-treated electrofused calcia-stabilized zirconia fine powder. This slurry did not show a tendency to increase in viscosity over time and was stable for one month or more. The calcia (CaO) content in the electrofused calcia-stabilized zirconia fine powder before and after the acid treatment was measured by fluorescent X-ray analysis, and the results were as follows. Before acid treatment 3.91% by weight After acid treatment 3.35% by weight From the above results, it is understood that free CaO is removed by acid treatment.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、用いた高
性能ジルコニアゾルは、透明であり、また濃度をZrO
2 として50重量%程度まで上げることが可能であり、
しかもこのような高濃度においても安定性に優れ、粘度
が上昇したり、ゲル化や凝集がおこることがない。ま
た、コーティング剤やバインダーとして特に高温領域で
使用してもジルコニアの相変化に起因する体積変化が防
止され、その優れた耐熱性、接着強度などの諸特性を発
揮することができる。このジルコニアゾルをその成分の
一つとするスラリーは、長期にわたって増粘あるいはゲ
ル化をおこすことなく安定である。特に、耐火物微粒子
として酸処理をおこなったカルシア安定化ジルコニア微
粒子を使用すると長期間安定なスラリーを得ることがで
きる。
According to the present invention described above, the high-performance zirconia sol used is transparent and has a concentration of ZrO.
2 , it is possible to increase to about 50% by weight,
Moreover, even at such a high concentration, the stability is excellent, and the viscosity does not increase, and no gelation or aggregation occurs. Further, even when used as a coating agent or a binder particularly in a high temperature region, a volume change caused by a phase change of zirconia is prevented, and various properties such as excellent heat resistance and adhesive strength can be exhibited. The slurry containing the zirconia sol as one of its components is stable without thickening or gelling for a long period of time. In particular, when calcia-stabilized zirconia fine particles subjected to acid treatment are used as the refractory fine particles, a stable slurry can be obtained for a long period of time.

【0065】そして、本発明のセラミックスは、このス
ラリーを使用することによって、チタン、ジルコニウ
ム、マグネシウムあるいはそれらの合金などの高活性な
金属を精密鋳造するに好適な鋳型を製造することができ
る。この鋳型を使用すると、これらの金属と鋳型との反
応を効果的に防止できることから、優れた肌を有する鋳
物を製造することができる。また、本発明は複雑で大型
な構造体の鋳造が可能な鋳型を製造することができる。
さらに、本発明は、上記スラリーを所望形状に成形し焼
成することにより機械的強度などに優れた多孔性セラミ
ックス成形体が得られる。さらにまた、本発明に用いる
上記スラリーは、例えばコーティング剤として利用し
て、耐熱性などを付与するための表面をセラミックスで
覆うことができる。
By using the slurry of the ceramics of the present invention, a mold suitable for precision casting of highly active metals such as titanium, zirconium, magnesium or alloys thereof can be manufactured. When this mold is used, a reaction between these metals and the mold can be effectively prevented, so that a casting having excellent skin can be manufactured. Further, the present invention can manufacture a mold capable of casting a complicated and large structure.
Further, according to the present invention, a porous ceramic molded body having excellent mechanical strength and the like can be obtained by molding and baking the slurry into a desired shape. Furthermore, the slurry used in the present invention can be used as a coating agent, for example, to cover the surface for imparting heat resistance or the like with ceramics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−209598 (32)優先日 平成1年8月15日(1989.8.15) (33)優先権主張国 日本(JP) (56)参考文献 特開 平4−240166(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 38/00 - 38/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 1-209598 (32) Priority date August 15, 1999 (August 15, 1989) (33) Priority claim country Japan (JP) (56) References JP-A-4-240166 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 38/00-38/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ジルコニウム塩水溶液を尿素の存在下に
加熱して得られる透明性のジルコニアゾルと耐火性微粒
子とを必須成分として含有してなるスラリーを焼成して
なることを特徴とするセラミックス。
1. A ceramic obtained by firing a slurry containing, as essential components, a transparent zirconia sol and refractory fine particles obtained by heating an aqueous solution of a zirconium salt in the presence of urea.
【請求項2】 前記耐火性微粒子が酸で処理したカルシ
ア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項1に
記載のセラミックス。
2. The ceramic according to claim 1, wherein the refractory fine particles are calcia-stabilized zirconia treated with an acid.
【請求項3】 前記透明性ジルコニアゾルにキレート化
剤およびジルコニウム以外の金属の化合物が配合されて
なることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス。
3. The ceramic according to claim 1, wherein the transparent zirconia sol is mixed with a chelating agent and a compound of a metal other than zirconium.
【請求項4】 熱的または化学的に除去可能な材料から
なる鋳物模型の表面に、ジルコニウム塩水溶液を尿素の
存在下に加熱して得られる透明性のジルコニアゾルと耐
火性微粒子とを必須成分として含有してなるスラリーを
塗被してスラリー層を形成し、これに耐火物粒子を担持
した後、乾燥する操作を複数回実施して多層の塗被層を
形成し、次に前記鋳物模型を熱的または化学的に除去し
て上記多層の塗被層からなる生鋳型を作成し、最後に該
生鋳型を焼成して得られる鋳造用鋳型であることを特徴
とする多孔性セラミックス。
4. A transparent zirconia sol and refractory fine particles obtained by heating an aqueous solution of a zirconium salt in the presence of urea are essential components on the surface of a casting model made of a thermally or chemically removable material. A slurry layer is formed by coating a slurry layer, the refractory particles are supported on the slurry layer, and a drying operation is performed a plurality of times to form a multilayer coating layer, and then the casting model , Which is a casting mold obtained by thermally or chemically removing a green mold made of the above-mentioned multiple coating layers and finally firing the green mold.
【請求項5】 前記鋳型がチタンまたはチタン合金鋳造
用鋳型であることを特徴とする請求項4に記載の多孔性
セラミックス。
5. The porous ceramic according to claim 4, wherein the mold is a titanium or titanium alloy casting mold.
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