JP3228890B2 - 多孔質無機材料の製造法 - Google Patents
多孔質無機材料の製造法Info
- Publication number
- JP3228890B2 JP3228890B2 JP07284997A JP7284997A JP3228890B2 JP 3228890 B2 JP3228890 B2 JP 3228890B2 JP 07284997 A JP07284997 A JP 07284997A JP 7284997 A JP7284997 A JP 7284997A JP 3228890 B2 JP3228890 B2 JP 3228890B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- aluminum
- heated
- whiskers
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多孔質無機材料の製
造法に関するものであり、さらに詳しくは、ウィスカー
強化金属材料（ＷＲＭ）等製造用の補強材、高温用の構
造材、断熱材、摩擦材、濾材等に有用な、主としてホウ
酸アルミニウムウィスカーからなる多孔質無機材料の製
造法に関するものである。
造法に関するものであり、さらに詳しくは、ウィスカー
強化金属材料（ＷＲＭ）等製造用の補強材、高温用の構
造材、断熱材、摩擦材、濾材等に有用な、主としてホウ
酸アルミニウムウィスカーからなる多孔質無機材料の製
造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ、ホ
ウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化チタン等か
らなるセラミックス系のウィスカーは、機械的特性、耐
熱性、耐食性、断熱性、耐摩耗性、電気絶縁性などにす
ぐれているため多くの分野で利用されるようになった。
ウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化チタン等か
らなるセラミックス系のウィスカーは、機械的特性、耐
熱性、耐食性、断熱性、耐摩耗性、電気絶縁性などにす
ぐれているため多くの分野で利用されるようになった。
【０００３】ウィスカーの用途として期待されているも
のの一つは金属基複合材料の強化材であって、ウィスカ
ーをあらかじめプリフォームと呼ばれる多孔質成形体に
成形しておき、その空隙部分に溶融金属を圧入する鋳造
を行うことによって、ウィスカーで補強された金属材料
・ＷＲＭを得るものである。
のの一つは金属基複合材料の強化材であって、ウィスカ
ーをあらかじめプリフォームと呼ばれる多孔質成形体に
成形しておき、その空隙部分に溶融金属を圧入する鋳造
を行うことによって、ウィスカーで補強された金属材料
・ＷＲＭを得るものである。
【０００４】プリフォーム等、ウィスカーの成形体を得
るには、結合剤と共に水に分散させたウィスカーを脱水
成形して乾燥、焼成を行う。ところが、この製法ではウ
ィスカー分散液が脱水成形される過程で針状のウィスカ
ーが特定の方向に配向したり偏在したりするのが避けら
れず、その配向と偏在はそのまま成形体に引き継がれて
しまう。
るには、結合剤と共に水に分散させたウィスカーを脱水
成形して乾燥、焼成を行う。ところが、この製法ではウ
ィスカー分散液が脱水成形される過程で針状のウィスカ
ーが特定の方向に配向したり偏在したりするのが避けら
れず、その配向と偏在はそのまま成形体に引き継がれて
しまう。
【０００５】言うまでもなく、ウィスカーが不均一に分
布したり特定方向に配向している成形体は均一かつ等方
性の物性を示さない。加えて、脱水成形から焼成を終わ
るまでの間の寸法変化が大きいから、所定の密度と寸法
精度を有する成形体を得ることも困難である。さらに、
結合剤によるウィスカー同士の結合力はあまり強くない
ので、ウィスカーそのものの強度は大きくても成形体の
機械的強度は小さいものとなる。プリフォームとして使
われた場合は結合剤が溶湯と反応し、好ましくない変化
を金属に生じさせることもある。
布したり特定方向に配向している成形体は均一かつ等方
性の物性を示さない。加えて、脱水成形から焼成を終わ
るまでの間の寸法変化が大きいから、所定の密度と寸法
精度を有する成形体を得ることも困難である。さらに、
結合剤によるウィスカー同士の結合力はあまり強くない
ので、ウィスカーそのものの強度は大きくても成形体の
機械的強度は小さいものとなる。プリフォームとして使
われた場合は結合剤が溶湯と反応し、好ましくない変化
を金属に生じさせることもある。
【０００６】一方、特開平９−３０８７２号には、酸化
アルミニウムまたは空気中で加熱されると酸化アルミニ
ウムを生成するアルミニウム化合物の粉末および酸化ホ
ウ素または空気中で加熱されると酸化ホウ素を生成する
ホウ素化合物の粉末を酸化ニッケル系の助剤と共に均一
に混合し、得られた混合物を成形し、次いで高温で加熱
してアルミニウム化合物とホウ素化合物からホウ酸アル
ミニウムウィスカーを生成させると同時に多孔質無機材
料を得る方法が記載されている。
アルミニウムまたは空気中で加熱されると酸化アルミニ
ウムを生成するアルミニウム化合物の粉末および酸化ホ
ウ素または空気中で加熱されると酸化ホウ素を生成する
ホウ素化合物の粉末を酸化ニッケル系の助剤と共に均一
に混合し、得られた混合物を成形し、次いで高温で加熱
してアルミニウム化合物とホウ素化合物からホウ酸アル
ミニウムウィスカーを生成させると同時に多孔質無機材
料を得る方法が記載されている。
【０００７】この製造法において、ホウ酸アルミニウム
ウィスカーはその成長過程で他のウィスカーと接触した
とき接触部分において相手方ウィスカーとホウ酸アルミ
ニウムの一部を共有しつつさらに成長する。その結果、
この製法により得られる多孔質無機材料は、ホウ酸アル
ミニウムウィスカーがランダムに分布し相互に少なくと
も１カ所で、結合剤によることなくウィスカー構成成分
を共有することにより結合して多孔質構造を維持してい
る。そして、それにより、従来の結合剤使用ウィスカー
成形体やウィスカー焼結体よりも高い強度と高度の耐熱
性および耐食性を示す。ウィスカーの生成と同時にウィ
スカー成形体に相当するものが形成されるので、ウィス
カーを成形する場合に問題となるウィスカーの飛散、不
均一分布、配向等に基づく種々の不都合も一切解消され
る。
ウィスカーはその成長過程で他のウィスカーと接触した
とき接触部分において相手方ウィスカーとホウ酸アルミ
ニウムの一部を共有しつつさらに成長する。その結果、
この製法により得られる多孔質無機材料は、ホウ酸アル
ミニウムウィスカーがランダムに分布し相互に少なくと
も１カ所で、結合剤によることなくウィスカー構成成分
を共有することにより結合して多孔質構造を維持してい
る。そして、それにより、従来の結合剤使用ウィスカー
成形体やウィスカー焼結体よりも高い強度と高度の耐熱
性および耐食性を示す。ウィスカーの生成と同時にウィ
スカー成形体に相当するものが形成されるので、ウィス
カーを成形する場合に問題となるウィスカーの飛散、不
均一分布、配向等に基づく種々の不都合も一切解消され
る。
【０００８】しかしながら、この製造法においては、原
料混合物の成形物が高温加熱工程を経て多孔質のウィス
カー結合体に変わるとき、１０％前後の収縮（寸法収
縮；以下同じ）を起こすという問題点がある。この収縮
は、製品に亀裂を生じさせることがあるほか、寸法精度
の高い製品を得るのを難しくする。
料混合物の成形物が高温加熱工程を経て多孔質のウィス
カー結合体に変わるとき、１０％前後の収縮（寸法収
縮；以下同じ）を起こすという問題点がある。この収縮
は、製品に亀裂を生じさせることがあるほか、寸法精度
の高い製品を得るのを難しくする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ホウ酸アル
ミニウムウィスカーの原料混合物を成形した状態で加熱
することによりホウ酸アルミニウムウィスカーを生じさ
せると同時にウィスカー結合体を得る多孔質無機材料の
製造法における上述の問題点を解決すること、すなわ
ち、高温加熱工程における収縮を小さくして製品の歩留
まりと寸法精度の向上を可能にすることを目的とするも
のである。
ミニウムウィスカーの原料混合物を成形した状態で加熱
することによりホウ酸アルミニウムウィスカーを生じさ
せると同時にウィスカー結合体を得る多孔質無機材料の
製造法における上述の問題点を解決すること、すなわ
ち、高温加熱工程における収縮を小さくして製品の歩留
まりと寸法精度の向上を可能にすることを目的とするも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、酸化アルミ
ニウムまたは空気中で加熱されると酸化アルミニウムを
生成するアルミニウム化合物（以下、酸化アルミニウム
前駆体という）の粉末、酸化ホウ素または空気中で加熱
されると酸化ホウ素を生成するホウ素化合物（以下、酸
化ホウ素前駆体という）の粉末に少量のセラミックス系
ウィスカーを添加・混合して成形し、次いで加熱してア
ルミニウム化合物とホウ素化合物からホウ酸アルミニウ
ムウィスカーを生成させる方法を採択することにより達
成された。
ニウムまたは空気中で加熱されると酸化アルミニウムを
生成するアルミニウム化合物（以下、酸化アルミニウム
前駆体という）の粉末、酸化ホウ素または空気中で加熱
されると酸化ホウ素を生成するホウ素化合物（以下、酸
化ホウ素前駆体という）の粉末に少量のセラミックス系
ウィスカーを添加・混合して成形し、次いで加熱してア
ルミニウム化合物とホウ素化合物からホウ酸アルミニウ
ムウィスカーを生成させる方法を採択することにより達
成された。
【００１１】原料として酸化アルミニウム前駆体および
酸化ホウ素前駆体を使用する場合は、望ましくはそれら
をウィスカーと混合して成形する前に１０００℃以下の
温度で加熱（仮焼）して、酸化アルミニウムおよび酸化
ホウ素に変換しておく。
酸化ホウ素前駆体を使用する場合は、望ましくはそれら
をウィスカーと混合して成形する前に１０００℃以下の
温度で加熱（仮焼）して、酸化アルミニウムおよび酸化
ホウ素に変換しておく。
【００１２】セラミックス系ウィスカーとしてはホウ酸
アルミニウムウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化
ケイ素ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等を用
い、これらを製品重量に対して３０％を超えないように
添加する。
アルミニウムウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化
ケイ素ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等を用
い、これらを製品重量に対して３０％を超えないように
添加する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による多孔質無機材
料の製造法について詳述する。原料として好適なアルミ
ニウム化合物は、酸化アルミニウムのほか、水酸化アル
ミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化
アルミニウム等の酸化アルミニウム前駆体である。ま
た、原料として好ましいホウ素化合物は、酸化ホウ素
（三酸化ホウ素・Ｂ2Ｏ3）のほか、ホウ酸（Ｈ3Ｂ
Ｏ3）、四ホウ酸（Ｈ2Ｂ4Ｏ7）、メタホウ酸（ＨＢ
Ｏ2）等の酸化ホウ素前駆体である。
料の製造法について詳述する。原料として好適なアルミ
ニウム化合物は、酸化アルミニウムのほか、水酸化アル
ミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化
アルミニウム等の酸化アルミニウム前駆体である。ま
た、原料として好ましいホウ素化合物は、酸化ホウ素
（三酸化ホウ素・Ｂ2Ｏ3）のほか、ホウ酸（Ｈ3Ｂ
Ｏ3）、四ホウ酸（Ｈ2Ｂ4Ｏ7）、メタホウ酸（ＨＢ
Ｏ2）等の酸化ホウ素前駆体である。
【００１４】酸化アルミニウム前駆体および酸化ホウ素
前駆体は、それらが成形物中で加熱されて酸化物に変わ
る過程で脱水反応その他の分解反応によるガスを発生
し、それにより成形物に微細な亀裂が生じることがある
ので、ウイスカと共に混合して成形する前に、約１００
０℃以下の温度で焼成して酸化物に変換したのち使用す
ることが望ましい。
前駆体は、それらが成形物中で加熱されて酸化物に変わ
る過程で脱水反応その他の分解反応によるガスを発生
し、それにより成形物に微細な亀裂が生じることがある
ので、ウイスカと共に混合して成形する前に、約１００
０℃以下の温度で焼成して酸化物に変換したのち使用す
ることが望ましい。
【００１５】上述の原料には、それらから生成するホウ
酸アルミニウムの針状結晶をウィスカー状に成長させる
ための助剤を加える。助剤として有効なものは、酸化ニ
ッケル、酸化鉄、酸化バナジウム等の金属酸化物のほ
か、空気中で加熱されると前記酸化物のいずれかを生じ
る金属単体の粉末および化合物（たとえばニッケル、
鉄、バナジウム等の水酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸
塩、有機酸塩等）、シリカ等である。これらは２種以上
を併用してもよい。助剤の添加量は、酸化アルミニウム
に対して（他のアルミニウム化合物を用いた場合はその
酸化アルミニウム換算量に対して）、助剤が（酸化物換
算量で）０.１〜１０重量％、望ましくは約１〜５重量
％になるようにすることが望ましい。助剤を過剰に添加
してもアスペクト比の増加は期待できないばかりかウィ
スカーの（したがって製品の）物性悪化を招くことがあ
る。適量の助剤を用いることにより、アスペクト比が１
０以上の、十分長いウィスカーを生成させることができ
る。
酸アルミニウムの針状結晶をウィスカー状に成長させる
ための助剤を加える。助剤として有効なものは、酸化ニ
ッケル、酸化鉄、酸化バナジウム等の金属酸化物のほ
か、空気中で加熱されると前記酸化物のいずれかを生じ
る金属単体の粉末および化合物（たとえばニッケル、
鉄、バナジウム等の水酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸
塩、有機酸塩等）、シリカ等である。これらは２種以上
を併用してもよい。助剤の添加量は、酸化アルミニウム
に対して（他のアルミニウム化合物を用いた場合はその
酸化アルミニウム換算量に対して）、助剤が（酸化物換
算量で）０.１〜１０重量％、望ましくは約１〜５重量
％になるようにすることが望ましい。助剤を過剰に添加
してもアスペクト比の増加は期待できないばかりかウィ
スカーの（したがって製品の）物性悪化を招くことがあ
る。適量の助剤を用いることにより、アスペクト比が１
０以上の、十分長いウィスカーを生成させることができ
る。
【００１６】アルミニウム化合物、ホウ素化合物および
助剤は、微粉末状にしてよく混合し、均一な混合物とす
る。酸化アルミニウム前駆体および酸化ホウ素前駆体を
あらかじめ仮焼しておく場合は、通常、約５００〜１０
００℃に加熱する。５００℃未満では目的とする酸化物
への変換に時間がかかり過ぎるか変換が困難である。１
０００℃以上で仮焼しても特に不都合はないが、仮焼の
ためのエネルギーコストを低く抑えるためにも、約１０
００℃以下の加熱で仮焼の目的を達成できるような原料
を用いることが望ましい。
助剤は、微粉末状にしてよく混合し、均一な混合物とす
る。酸化アルミニウム前駆体および酸化ホウ素前駆体を
あらかじめ仮焼しておく場合は、通常、約５００〜１０
００℃に加熱する。５００℃未満では目的とする酸化物
への変換に時間がかかり過ぎるか変換が困難である。１
０００℃以上で仮焼しても特に不都合はないが、仮焼の
ためのエネルギーコストを低く抑えるためにも、約１０
００℃以下の加熱で仮焼の目的を達成できるような原料
を用いることが望ましい。
【００１７】アルミナ原料と酸化ホウ素原料の混合比
は、Ａl2Ｏ3：Ｂ2Ｏ3のモル比が９：２から９：６とな
るようにすることが望ましい。それにより、耐熱性のす
ぐれた９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムのウィ
スカーを生じさせることができる。
は、Ａl2Ｏ3：Ｂ2Ｏ3のモル比が９：２から９：６とな
るようにすることが望ましい。それにより、耐熱性のす
ぐれた９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムのウィ
スカーを生じさせることができる。
【００１８】均一な混合物が得られたならば、ウィスカ
ーを添加してさらに混合し、得られた原料混合物を粉末
成形法、押出成形法、射出成形法、泥漿鋳込み成形法等
により任意の形状に成形する。水や成形助剤を使用する
必要がなく均一な成形物が得られる点で好ましいのは粉
末成形法である。すなわち、原料混合物を粉末のまま成
形用の型に入れ、圧縮して成形する。成形圧を大きくし
て成形物の密度を高くすれば最終的に得られる製品の密
度も高くなるので、成形圧を調節することにより密度が
約０.４〜２.３g/cm3（空隙率では約８６〜２０％）の
製品を得ることができる。それ以上低密度の製品を得る
ためには、澱粉等の粉末状有機物を成形原料に混合して
おく方法が有効である。混入された粉末状有機物は、後
の加熱工程で焼失し、空隙を残して製品密度を低下させ
る。この方法により、密度が約０.１５g/cm3（空隙率で
約９５％）までの低密度製品を得ることができる。
ーを添加してさらに混合し、得られた原料混合物を粉末
成形法、押出成形法、射出成形法、泥漿鋳込み成形法等
により任意の形状に成形する。水や成形助剤を使用する
必要がなく均一な成形物が得られる点で好ましいのは粉
末成形法である。すなわち、原料混合物を粉末のまま成
形用の型に入れ、圧縮して成形する。成形圧を大きくし
て成形物の密度を高くすれば最終的に得られる製品の密
度も高くなるので、成形圧を調節することにより密度が
約０.４〜２.３g/cm3（空隙率では約８６〜２０％）の
製品を得ることができる。それ以上低密度の製品を得る
ためには、澱粉等の粉末状有機物を成形原料に混合して
おく方法が有効である。混入された粉末状有機物は、後
の加熱工程で焼失し、空隙を残して製品密度を低下させ
る。この方法により、密度が約０.１５g/cm3（空隙率で
約９５％）までの低密度製品を得ることができる。
【００１９】原料混合物の成形を容易にするための助剤
は、加熱工程におけるホウ酸アルミニウムウィスカー形
成の妨げにならない範囲で用いることは差し支えない
が、本発明の製造法において必須のものではない。
は、加熱工程におけるホウ酸アルミニウムウィスカー形
成の妨げにならない範囲で用いることは差し支えない
が、本発明の製造法において必須のものではない。
【００２０】型から取り出した成形物は、加熱炉に移し
て加熱する。雰囲気は空気でよい。原料化合物として酸
化アルミニウム前駆体や酸化ホウ素前駆体を用いた場合
は、昇温過程においてそれらから酸化物が生じる。酸化
アルミニウムと酸化ホウ素から９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホ
ウ酸アルミニウムの針状結晶を生じさせるのに必要な温
度は、約１１００℃〜１４００℃である（これよりも低
い温度では２Ａl2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3質のものが形成される）。
て加熱する。雰囲気は空気でよい。原料化合物として酸
化アルミニウム前駆体や酸化ホウ素前駆体を用いた場合
は、昇温過程においてそれらから酸化物が生じる。酸化
アルミニウムと酸化ホウ素から９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホ
ウ酸アルミニウムの針状結晶を生じさせるのに必要な温
度は、約１１００℃〜１４００℃である（これよりも低
い温度では２Ａl2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3質のものが形成される）。
【００２１】助剤の存在下に成形物中でホウ酸アルミニ
ウムの針状結晶が生じると、それは長さ方向に成長して
ウィスカーを生じる。結晶成長の起点は原料化合物成形
物中に均一に分布し、かつ成長方向は三次元的にまった
くランダムである。緻密な成形物中でウィスカーの成長
が進行するため、成長中のウィスカーは同様に成長しつ
つある他のウィスカーと接触し、接触点では双方のウィ
スカーに共有されるホウ酸アルミニウムが生成する。こ
れにより、別に結合剤を加えておかなくてもウィスカー
同士の強固な結合が生じ、多孔質の成形体が形成され
る。
ウムの針状結晶が生じると、それは長さ方向に成長して
ウィスカーを生じる。結晶成長の起点は原料化合物成形
物中に均一に分布し、かつ成長方向は三次元的にまった
くランダムである。緻密な成形物中でウィスカーの成長
が進行するため、成長中のウィスカーは同様に成長しつ
つある他のウィスカーと接触し、接触点では双方のウィ
スカーに共有されるホウ酸アルミニウムが生成する。こ
れにより、別に結合剤を加えておかなくてもウィスカー
同士の強固な結合が生じ、多孔質の成形体が形成され
る。
【００２２】原料混合物に混合されていたウィスカー
は、上述のようなホウ酸アルミニウムウィスカーの形成
には関与しないが、ホウ酸アルミニウムウィスカーが形
成される過程で原料成形物の形状を安定化する三次元的
な骨格の役割をし、収縮や亀裂発生を防止する。
は、上述のようなホウ酸アルミニウムウィスカーの形成
には関与しないが、ホウ酸アルミニウムウィスカーが形
成される過程で原料成形物の形状を安定化する三次元的
な骨格の役割をし、収縮や亀裂発生を防止する。
【００２３】ホウ酸アルミニウムの結晶をウィスカー状
に成長させるのに関与した助剤は、酸化物の形で、大部
分がウィスカーの表層部に分布するように思われる。
に成長させるのに関与した助剤は、酸化物の形で、大部
分がウィスカーの表層部に分布するように思われる。
【００２４】ホウ酸アルミニウムのウィスカーを形成す
る反応が終わった後に残った過剰の酸化ホウ素は、さら
に加熱を続けてそれを気化させるか、熱水で洗浄して溶
解させる方法により、すべて除去することができる。
る反応が終わった後に残った過剰の酸化ホウ素は、さら
に加熱を続けてそれを気化させるか、熱水で洗浄して溶
解させる方法により、すべて除去することができる。
【００２５】以上により、ホウ酸アルミニウムウィスカ
ーと原料に添加された少量のウィスカーからなる多孔質
無機材料が得られる。原料混合物成形後の構造変化にと
もなう収縮は、ウィスカーを添加しなかった場合のそれ
の半分程度、またはそれ以下になるから、製品は加熱前
の原料成形物と実質的に同一の形状を有し、亀裂もな
い。
ーと原料に添加された少量のウィスカーからなる多孔質
無機材料が得られる。原料混合物成形後の構造変化にと
もなう収縮は、ウィスカーを添加しなかった場合のそれ
の半分程度、またはそれ以下になるから、製品は加熱前
の原料成形物と実質的に同一の形状を有し、亀裂もな
い。
【００２６】製品は加熱前成形物の密度と過剰の（最終
的には除去された）酸化ホウ素の量によって決まる微細
な連通空隙が製品中に残り、該空隙の体積は、通常、製
品体積の２０〜９５％である。その結果、製品の密度は
０.１５〜２.３g/cm3程度となる。
的には除去された）酸化ホウ素の量によって決まる微細
な連通空隙が製品中に残り、該空隙の体積は、通常、製
品体積の２０〜９５％である。その結果、製品の密度は
０.１５〜２.３g/cm3程度となる。
【００２７】この多孔質無機材料は、製造工程で原料混
合物に与えられた形状のまま、あるいは適宜切削加工を
施して、任意の用途に利用することができる。たとえ
ば、９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカ
ーの優れた耐熱性および耐食性、ならびにウィスカーが
結合剤によらずにその構成物質を共有することにより結
合していることに基づく高強度を生かして、各種複合材
料製造用プリフォーム、高温用の構造材、断熱材、濾材
等に広く使用することができる。
合物に与えられた形状のまま、あるいは適宜切削加工を
施して、任意の用途に利用することができる。たとえ
ば、９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカ
ーの優れた耐熱性および耐食性、ならびにウィスカーが
結合剤によらずにその構成物質を共有することにより結
合していることに基づく高強度を生かして、各種複合材
料製造用プリフォーム、高温用の構造材、断熱材、濾材
等に広く使用することができる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を説明する。な
お、各例において「部」は重量部を意味する。
お、各例において「部」は重量部を意味する。
【００２９】実施例１ 水酸化アルミニウム１０９８部およびホウ酸３８７部に
助剤として酸化ニッケルを１５部加えてミキサーで混合
し、耐熱性容器に入れて電気炉中で８００℃に６時間加
熱した。放冷後、ミキサーで処理して、全原料が実質的
に酸化物である原料混合物（Ａl2Ｏ3：Ｂ2Ｏ3モル比＝
９：４；以下、仮焼済み原料という）を得た。
助剤として酸化ニッケルを１５部加えてミキサーで混合
し、耐熱性容器に入れて電気炉中で８００℃に６時間加
熱した。放冷後、ミキサーで処理して、全原料が実質的
に酸化物である原料混合物（Ａl2Ｏ3：Ｂ2Ｏ3モル比＝
９：４；以下、仮焼済み原料という）を得た。
【００３０】次に上記仮焼済み原料７５８部にホウ酸ア
ルミニウムウィスカー８４部（製品に対し１０重量％に
なる量）を混合し、成型用金型に充填して圧縮すること
により200×200×30mmの板状に成形した。これを電気炉
に入れて１２５０℃に６時間加熱してホウ酸アルミニウ
ムウィスカーを生成させた後、熱水で洗浄して残留する
酸化ホウ素を除去した。
ルミニウムウィスカー８４部（製品に対し１０重量％に
なる量）を混合し、成型用金型に充填して圧縮すること
により200×200×30mmの板状に成形した。これを電気炉
に入れて１２５０℃に６時間加熱してホウ酸アルミニウ
ムウィスカーを生成させた後、熱水で洗浄して残留する
酸化ホウ素を除去した。
【００３１】原料成形物中で生成し相互に接触点で結合
している９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィ
スカーと原料に添加されたホウ酸アルミニウムウィスカ
ーからなる多孔質材料が得られ、その曲げ強度は１５０
kgf/cm2であった。
している９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィ
スカーと原料に添加されたホウ酸アルミニウムウィスカ
ーからなる多孔質材料が得られ、その曲げ強度は１５０
kgf/cm2であった。
【００３２】別に、仮焼済み原料に添加するホウ酸アル
ミニウムウィスカーの量を変更したほかは上記と同様に
して、３種類の多孔質無機材料を製造した。上記各例の
１２５０℃加熱処理工程における収縮率および製品の密
度は表１のとおりであった。
ミニウムウィスカーの量を変更したほかは上記と同様に
して、３種類の多孔質無機材料を製造した。上記各例の
１２５０℃加熱処理工程における収縮率および製品の密
度は表１のとおりであった。
【００３３】
【表１】 ホウ酸アルミニウムウィスカー添加率 収縮率 密度（g/cm3) ０％ １０.６５％ ０.９２ １０％ ３.１４％ ０.７２ ２０％ １.５１％ ０.６９ ３０％ １.３１％ ０.６９
【００３４】実施例２ 実施例１の場合と同様にして調製した仮焼済み原料９４
部に炭化ケイ素ウィスカー１０.５部を混合し、それを
成型用型に充填して圧縮することにより100×100×15mm
の板状に成形した。次いで電気炉に入れて１２５０℃に
６時間加熱してホウ酸アルミニウムウィスカーを生成さ
せた後、熱水で洗浄して残留する酸化ホウ素を除去し
た。
部に炭化ケイ素ウィスカー１０.５部を混合し、それを
成型用型に充填して圧縮することにより100×100×15mm
の板状に成形した。次いで電気炉に入れて１２５０℃に
６時間加熱してホウ酸アルミニウムウィスカーを生成さ
せた後、熱水で洗浄して残留する酸化ホウ素を除去し
た。
【００３５】原料成形物中で生成し相互に接触点で結合
している９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィ
スカーと原料に添加された炭化ケイ素ウィスカーからな
る多孔質材料（重量１０２.５部，密度０.９２g/cm3）
が得られ、１２５０℃加熱処理工程における収縮率は
５.２１％であった。
している９Ａl2Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィ
スカーと原料に添加された炭化ケイ素ウィスカーからな
る多孔質材料（重量１０２.５部，密度０.９２g/cm3）
が得られ、１２５０℃加熱処理工程における収縮率は
５.２１％であった。
【００３６】実施例３ 仮焼済み原料に混合するウィスカーを窒化ケイ素ウィス
カーに変更したほかは実施例２の場合と同様にして、原
料成形物中で生成し相互に接触点で結合している９Ａl2
Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカーと原料に
添加された窒化ケイ素ウィスカーからなる多孔質材料
（重量１０３.２部，密度０.７９g/cm3）を得た。１２
５０℃加熱処理工程における収縮率は６.１３％であっ
た。
カーに変更したほかは実施例２の場合と同様にして、原
料成形物中で生成し相互に接触点で結合している９Ａl2
Ｏ3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカーと原料に
添加された窒化ケイ素ウィスカーからなる多孔質材料
（重量１０３.２部，密度０.７９g/cm3）を得た。１２
５０℃加熱処理工程における収縮率は６.１３％であっ
た。
【００３７】実施例４ 仮焼済み原料に添加するウィスカーをチタン酸カリウム
質のものに変更したほかは実施例２と同様にして、原料
成形物中で生成し相互に接触点で結合している９Ａl2Ｏ
3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカーと原料に添
加されたチタン酸カリウムウィスカーからなる多孔質材
料（重量９６.０部，密度０.８２g/cm3）を得た。１２
５０℃加熱処理工程における収縮率は６.４０％であっ
た。
質のものに変更したほかは実施例２と同様にして、原料
成形物中で生成し相互に接触点で結合している９Ａl2Ｏ
3・２Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカーと原料に添
加されたチタン酸カリウムウィスカーからなる多孔質材
料（重量９６.０部，密度０.８２g/cm3）を得た。１２
５０℃加熱処理工程における収縮率は６.４０％であっ
た。
【００３８】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば安価な原
料化合物に少量のウィスカーを混合したものを成形して
加熱、反応させるだけで、ウィスカーのみからなる多孔
質無機材料を得ることができる。原料に混入されたウィ
スカーの作用により、原料混合物を成形物を加熱してホ
ウ酸アルミニウムウィスカーを生成させる工程における
収縮は小さく、製品の歩留まりや寸法精度が優れてい
る。
料化合物に少量のウィスカーを混合したものを成形して
加熱、反応させるだけで、ウィスカーのみからなる多孔
質無機材料を得ることができる。原料に混入されたウィ
スカーの作用により、原料混合物を成形物を加熱してホ
ウ酸アルミニウムウィスカーを生成させる工程における
収縮は小さく、製品の歩留まりや寸法精度が優れてい
る。
【００３９】結合剤に依存していない製品は、結合剤の
物理的化学的性質に影響されることなくウィスカーの特
性を高度に発揮するものであり、強度、耐熱性、耐酸化
性等に優れ、且つそれらの特性の均一性にも優れてい
る。
物理的化学的性質に影響されることなくウィスカーの特
性を高度に発揮するものであり、強度、耐熱性、耐酸化
性等に優れ、且つそれらの特性の均一性にも優れてい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−285825（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−275984（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310600（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−122600（ＪＰ，Ａ) Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍ ｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃ ｉｅｔｙ 75［12］3452−3456 （1992）”Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔ ｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎ ｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ Ｗｈｉｓｋｅｒ ｓ" (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化アルミニウムまたは空気中で加熱さ
れると酸化アルミニウムを生成するアルミニウム化合物
の粉末、酸化ホウ素または空気中で加熱されると酸化ホ
ウ素を生成するホウ素化合物の粉末、およびセラミック
ス系ウィスカーを均一に混合し、得られた混合物を成形
し、次いで加熱してアルミニウム化合物とホウ素化合物
からホウ酸アルミニウムウィスカーを生成させることを
特徴とする多孔質無機材料の製造法。 - 【請求項２】 酸化アルミニウムまたは空気中で加熱さ
れると酸化アルミニウムを生成するアルミニウム化合物
の粉末、酸化ホウ素または空気中で加熱されると酸化ホ
ウ素を生成するホウ素化合物の粉末、およびセラミック
ス系ウィスカーを均一に混合し、得られた混合物を成形
し、次いで加熱してアルミニウム化合物とホウ素化合物
からホウ酸アルミニウムウィスカーを生成させて多孔質
無機材料を製造するに当たり、上記ホウ酸アルミニウム
ウィスカーの成長を促進するための助剤として、酸化ニ
ッケル、ニッケル、空気中で加熱されると酸化ニッケル
を生じるニッケル化合物、酸化鉄、鉄粉、空気中で加熱
されると酸化鉄を生じる鉄化合物、酸化バナジウム、空
気中で加熱されると酸化バナジウムを生じるバナジウム
化合物、およびシリカからなる群から選ばれた金属また
は化合物の１種以上を原料混合物に配合することを特徴
とする多孔質無機材料の製造法。 - 【請求項３】 空気中で加熱されると酸化アルミニウム
を生成するアルミニウム化合物の粉末および空気中で加
熱されると酸化ホウ素を生成するホウ素化合物の粉末を
１０００℃以下の温度で加熱してそれらを酸化アルミニ
ウムおよび酸化ホウ素に変換したのちセラミックス系ウ
ィスカーと混合し、成形と加熱処理を行う請求項１また
は請求項２に記載の多孔質無機材料の製造法。 - 【請求項４】 セラミックス系ウィスカーとしてホウ酸
アルミニウムウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化
ケイ素ウィスカーおよびチタン酸カリウムウィスカーか
らなる群から選ばれたウィスカーの１種以上を用いる請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の製造法。 - 【請求項５】 製品重量に対して３０％以下のセラミッ
クス系ウィスカーを配合する請求項１〜請求項４のいず
れかに記載の製造法。 - 【請求項６】 酸化アルミニウムまたは空気中で加熱さ
れると酸化アルミニウムを生成するアルミニウム化合物
と、酸化ホウ素または空気中で加熱されると酸化ホウ素
を生成するホウ素化合物とを、Ａl2Ｏ3：Ｂ2Ｏ3のモル
比が９：２から９：６となる比率で用いて９Ａl2Ｏ3・２
Ｂ2Ｏ3形ホウ酸アルミニウムウィスカーを生成させる請
求項１〜請求項５のいずれかに記載の多孔質無機材料の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07284997A JP3228890B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 多孔質無機材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07284997A JP3228890B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 多孔質無機材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10251076A JPH10251076A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3228890B2 true JP3228890B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=13501248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07284997A Expired - Fee Related JP3228890B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 多孔質無機材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228890B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1323051C (zh) * | 2005-06-20 | 2007-06-27 | 武汉科技大学 | 一种硼酸铝复合多孔陶瓷及其制备方法 |
| CN108585806A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-28 | 辽宁中镁控股股份有限公司 | 利用再生镁碳砖和铝镁碳砖制造铝镁碳耐火砖的方法 |
-
1997
- 1997-03-11 JP JP07284997A patent/JP3228890B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ７５［１２］３４５２−３４５６（１９９２）"Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ Ｗｈｉｓｋｅｒｓ" |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10251076A (ja) | 1998-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0633193B2 (ja) | 硬質ムライト―ウィスカーフェルトの製造法 | |
| US4690790A (en) | Silicon nitride/silicon carbide composition and articles thereof | |
| JPS6045122B2 (ja) | β’−サイアロンの製法 | |
| Zabelina et al. | SiC composites containing carbon nanotubes and oxide additives based on organoelementoxanes. Preparation by spark plasma sintering | |
| JPH11322433A (ja) | 窒化硼素含有複合セラミックス焼結体の製造方法及び同焼結体 | |
| JP3228890B2 (ja) | 多孔質無機材料の製造法 | |
| JP3094148B2 (ja) | 軽量耐火物の製造方法 | |
| EP0754659B1 (en) | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor | |
| US4804646A (en) | Light weight shaped opaque aluminum borate product and method of making same | |
| JPH01264973A (ja) | β−サイアロン焼結体の製造方法 | |
| JPS6212663A (ja) | Ｂ４ｃ質複合体およびその製造方法 | |
| JPS638069B2 (ja) | ||
| US3199993A (en) | Sintered bodies being resistant to heat, oxidation and wear | |
| JPH02252661A (ja) | 窒化ホウ素―非酸化物セラミックス複合体の成形および焼成方法 | |
| JPS6034515B2 (ja) | 炭化珪素質セラミックス焼結体の製造法 | |
| JPH10203879A (ja) | 多孔質無機材料の製造法 | |
| EP0856497A1 (en) | Porous inorganic material and process for producing the same | |
| JPH02311361A (ja) | 高温安定性チタン酸アルミニウム燒結体の製造方法 | |
| JP3921761B2 (ja) | 硼酸アルミニウムウィスカの製造方法 | |
| JPH0224789B2 (ja) | ||
| JP3118035B2 (ja) | ムライト質針状結晶及びムライト多孔質体 | |
| JP2508511B2 (ja) | アルミナ複合体 | |
| JPH10203878A (ja) | 多孔質無機材料およびその製造法 | |
| JPH0930872A (ja) | 多孔質無機材料およびその製造法 | |
| JP2742620B2 (ja) | 硼化物―酸化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |