JP3564648B2 - β−アルミナ管の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、Na−S電池用の固体電解質管として使用されるβ−アルミナ管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
有底円筒状β−アルミナ管の焼成方法として、焼成中のβ−アルミナ成形体に含まれるNa2Oの飛散によるβ−アルミナ管のイオン伝導性の低下、およびその機械的強度の低下を防止するため以下のような焼成法が提案されている。例えば▲1▼白金系金属製容器、▲2▼白金系金属を内壁面に被覆した耐火性容器、▲3▼MgO系耐火性容器などにβ−アルミナ成形体を収容してNa2Oの飛散を防止し、大気中で加熱焼成する方法である。▲1▼は容器が高価であり、▲2▼はその欠点を解消するものであるが、白金系金属と耐火性容器の熱膨張差等による白金系金属の被覆の剥離等の発生のため必ずしも満足できるものではなかった。▲3▼のMgO系耐火性容器はこれらの欠点がなく、さらにNa2Oの飛散に伴う上記不具合を防ぐβ−アルミナ管の焼成容器として注目されている。
【0003】
一方、β−アルミナ成形体は焼結により20%程度収縮するが、その際に変形などの不具合が起こらないようにしなければならない。そのためβ−アルミナ成形体に直接接するセッタ−について次のようなものが提案されている。例えば、β−アルミナ成形体と共素地で作製した生セッタ−を使用し、このセッタ−上に有底円筒状β−アルミナ成形体を倒立させ、これらを耐火性容器内の収容し焼成を行う。また、MgO系耐火性容器と同様にセッタ−もMgO系の材料とすることが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にし倒立させて耐火性容器内で焼成する場合、セッタ−をβ−アルミナ成形体と共素地のものにすると、セッタ−も焼成されてしまうためセッタ−の使用回数が1回に限定されてしまう。また共素地であるため、β−アルミナ成形体と反応して融着してしまう可能性がある。MgO系の材料からなるセッタ−でも、Al2O3、SiO2等の不純物が多いと、β−アルミナ成形体と反応して融着してしまう可能性がある。本発明はこれらの問題点を解消するためになされたもので、有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にし倒立させて、これらを耐火性容器内に収容して焼成するにあたり、有底円筒状β−アルミナ管とセッタ−との焼成による融着、さらに焼成によるβ−アルミナ管の変形を防止することを目的とする。
【0005】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にして倒立させ、さらにMgOの含有率が99.0重量%以上からなる組成の耐火性容器内に収容して焼成するにあたり、前記セッタ−がMgOの含有率99.0重量%以上の組成であり、かつ表面粗さRaが4.0μm以下であることを特徴とするβ−アルミナ管の製造方法を要旨とする。
【0006】
耐火性容器は、β−アルミナ成形体およびセッタ−を収容でき、密閉空間を形成されうるものであればよく、例えば円筒状体とそれに組み合わされる上蓋と、下蓋とからなるものが使用される。なお下蓋上面の表面粗さを調整し、セッタ−として使用することも可能である。また耐火性容器とセッタ−の材質がMgO99.0重量%以上であるのは、MgOが99.0%重量未満であるとその不純物として含まれるSiO2、Al2O3と、β−アルミナ成形体に含まれ焼成時に揮発するNa2O蒸気とが反応してSiO2−Na2O−Al2O3系等のガラスを形成して、耐火性容器の機械的強度が低下する可能性があるためである。さらに、β−アルミナ管とセッタ−が融着したり、融着によりβ−アルミナ管が変形して焼成されてしまう可能性がある。なお、MgOが99.7%重量%以上であると、これら問題点が発生する割合がさらに低くなるためより好ましい。
【0007】
セッタ−の表面粗さRaが4.0μm以下であるのは、β−アルミナ成形体の焼成時の収縮がセッタ−との摩擦が少なくなるため滑らかに行われ、β−アルミナ管の変形が少なく寸法精度が高まるためである。なお表面粗さRaは1.0μm以下であると、β−アルミナ管の寸法精度がさらに高まるためより好ましい。
【0008】
【作用】
有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にして倒立させ、さらにMgOの含有率が99.0重量%以上からなる組成の耐火性容器内に収容して焼成するにあたり、前記セッタ−がMgOの含有率99.0重量%以上の組成であり、かつ表面粗さRaが4.0μm以下とすることにより、焼成時にβ−アルミナ成形体とセッタ−が融着することがなく、β−アルミナ成形体がセッタ−上を滑らかに収縮し焼結することができる。
【0009】
【実施例】
以下に、本発明の範囲の実施例および本発明の範囲外のものについても比較例として記載する。
実施例1
耐火性容器およびセッタ−として、MgO純度が99.7重量%以上のものを用いた。なおその不純物としては、Al2O3が0.10重量%、SiO2が0.10重量%、その他成分が0.1重量%含まれていた。サイズは、円筒状体は全長505mm×外径70mmφ×内径60mmφとし、上蓋、下蓋は頂部に59mmφ×2mmtの円柱状の凸部を有し、80mmφ×10mmtからなる凸付き円柱体とした。また、セッタ−は59mmφ×5mmtの円柱体とし、β−アルミナ成形体を設置する面を研磨し、その表面粗さRaを1.0μm以下とした。
【0010】
一方、β−アルミナ成形体を以下のように作製した。仕込み重量組成がAl2O3、Na2O、Li2O換算でそれぞれ90.25%、9.0%、0.75%となるようにαアルミナ、炭酸ナトリウム、リチウムアルミネート化合物を秤量し、バインダを加え湿式混合しスラリ−とした。スラリ−を噴霧乾燥して造粒粉とし、1.5×103Kg/cm2のCIP(冷間静水圧プレス)成形により有底円筒状成形体とした。さらに成形体の外側面を切削加工することにより、全長490mm×外径55mmφ×内径47mmφの有底円筒状形成体とした。真円度は、外側面の最大径と最小径を測定し、真円度=(最大径/最小径)として計算した結果、すべて1.0005以下であることを確認した。
【0011】
図1に示すようにβ−アルミナ成形体(11)を、セッタ−(12)の研磨面上に開口端側を下にして倒立させ設置し、さらにこれらを円筒状体(13)、上蓋(14)、下蓋(15)からなる耐火性容器に収納した。さらに電気炉内にセットし、昇温速度5℃/分、最高温度1570℃で60分間保持、5℃/分で降温という熱処理で焼成を行った。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。
【0012】
焼成したβ−アルミナ管の寸法精度を評価するため、β−アルミナ管の開口端部の真円度を調査した。これは、マイクロメ−タ−でβ−アルミナ管の開口端部の外側面の最大径と最小径を測定し、真円度=(最大径/最小径)を計算して行った。真円度が1.005未満であるものをここでは合格とした。以上の評価を、12本について行ったところ12本が合格品であった。
【0013】
【表1】
【0014】
実施例2
実施例2は、セッタ−の表面粗さRaを1.0μmより大きく2.0μm以下とする他は、実施例1と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。またその真円度は12本中12本が合格品であった。
【0015】
実施例3
実施例3は、セッタ−の表面粗さRaを2.0μmより大きく4.0μm以下とする他は、実施例1と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。またその真円度は12本中11本が合格品であった。
【0016】
比較例1、2
比較例1、2は、セッタ−の表面粗さRaを比較例1では4.0μmより大きく6.0μm以下とし、また比較例2では6.0μmより大きくした他は、実施例1と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。しかしその真円度は12本で比較例1の場合9本が、比較例2では8本が合格するにすぎなかった。
【0017】
実施例4
実施例4は、セッタ−として、MgOが99.0重量%、Al2O3が0.33重量%、SiO2が0.29重量%、その他の成分が0.38重量とMgO成分量を低い材料とした他は、実施例1と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。またその真円度は12本中11本が合格品であった。
【0018】
実施例5、6
実施例5、6は、セッタ−の表面粗さRaを実施例5では1.0μmより大きく2.0μm以下とし、また実施例6では2.0μmより大きく4.0μm以下とした他は、実施例4と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。またその真円度は12本で実施例5の場合10本が、実施例6では10本が合格品であった。
【0019】
比較例3、4
比較例3、4は、セッタ−の表面粗さRaを比較例3では4.0μmより大きく6.0μm以下とし、また比較例4では6.0μmより大きくした他は、実施例4と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着することがなく、焼結体密度は3.21g/cm3以上であり十分焼結していた。しかしその真円度は12本で比較例3の場合9本が、比較例4では8本が合格するにすぎなかった。
【0020】
比較例5
比較例5は、セッタ−として、MgOが88.0重量%、Al2O3が4.43重量%、SiO2が4.27重量%、その他の成分が3.30重量%とさらにMgO成分量を低い材料とした他は、実施例1と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着するものもあり、またその真円度は12本中7本が合格品するにすぎなかった。
【0021】
比較例6〜8
比較例6、7、8は、セッタ−の表面粗さRaを比較例6では1.0μmより大きく2.0μm以下とし、比較例7では2.0μmより大きく4.0μm以下とし、また比較例8では4.0μmより大きく6.0μm以下とした他は、比較例5と同様にして試験した例である。得られたβ−アルミナ管は、セッタ−に融着するもももあり、またその真円度の合格数はどれも低いものであった。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にして倒立させ、さらにMgOの含有率が99.0重量%以上からなる組成の耐火性容器内に収容して焼成するにあたり、前記セッタ−がMgOの含有率99.0重量%以上の組成であり、かつ表面粗さRaが4.0μm以下とすることにより、焼成時にβ−アルミナ成形体とセッタ−が融着することがなくなる。またセッタ−上でβ−アルミナ成形体が滑らかにに焼結収縮するため、寸法精度に優れたβ−アルミナ管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を説明する断面図。
【符号の説明】
11:β−アルミナ成形体
12:セッタ−
13:耐火性容器の円筒状体
14:耐火性容器の上蓋
15:耐火性容器の下蓋
Claims (1)
- 有底円筒状β−アルミナ成形体をセッタ−上に開口端側を下にして倒立させ、さらにMgOの含有率が99.0重量%以上からなる組成の耐火性容器内に収容して焼成するにあたり、前記セッタ−がMgOの含有率99.0重量%以上の組成であり、かつ表面粗さRaが4.0μm以下であることを特徴とするβ−アルミナ管の製造方法。
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JP12420695A JP3564648B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | β−アルミナ管の製造方法 |
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JPH08295557A JPH08295557A (ja) | 1996-11-12 |
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1995
- 1995-04-24 JP JP12420695A patent/JP3564648B2/ja not_active Expired - Fee Related
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