JP5479460B2 - ジルコン・ブロックを接合するための材料および方法 - Google Patents
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Description
(1)接合面を有する複数のジルコン構成部材を提供し、
(2)該複数のジルコン構成部材の接合面の界面に、ジルコン粒子を含む接合材を施し、
(3)上記接合面同士を接触させ、
(4)上記界面を少なくとも1000℃まで加熱して、上記界面において接合部を形成する、
諸ステップを含む。
チタニア粒子、および
随意的な焼結助剤
をさらに含む。
(5)上記接合された部位の外表面を、該外表面がほぼ平坦で、突起も窪みもないように機械加工するステップを含む。
(1)ジルコン粒子、
(2)チタニア粒子、および
(3)SiO2,Y2O3およびFe2O3等の随意的な焼結助剤
を含む。
(1)接合面を有する複数のジルコン構成部材を提供し、
(2)該複数のジルコン構成部材の接合面の界面に、本発明の上記第1の態様と関連して要約的に上述されかつ下記に詳細に説明されているジルコンを含む接合材を施し、
(3)上記界面を少なくとも1000℃まで、いくつかの実施の形態においては少なくとも1200℃まで、いくつかの実施の形態においては少なくとも1400℃まで、いくつかの実施の形態においては少なくとも1500℃まで加熱することにより、接合されたジルコン・ブロックを得、
(4)ステップ(3)において得られたジルコン・ブロックを、所望の形状および寸法を有するアイソパイプに機械加工する、
諸ステップを含む。
本発明のいくつかの実施の形態によって接合されるべきジルコン構成部材は、ジルコン粒子およびその他の成分を静水圧プレスすることによって作製された未焼成体である。このようなジルコン未焼成体の作製方法は、例えば、それの関連部分が引用されて本明細書に組み入れられる米国特許第7,259,119号明細書に記載されている。上記未焼成体は、ジルコン粒子に加えて、TiO2、ならびに少量のSiO2,Fe2O3,Y2O3のうちの一種類または複数のおよびその他の焼結助剤ならびにその他の材料を含んでいる。一般に、上記未焼成体は、1000℃よりも高い温度で焼成されてはいない。
本発明に用いるための接合材はジルコン粒子を含んでいる。いくつかの実施の形態において、上記ジルコン粒子は、2μmを超えない平均粒子サイズを有し、別のいくつかの実施の形態においては、上記ジルコン粒子が1μmを超えない平均粒子サイズを有する。2μmを超えない平均粒子サイズを有する、より小さいジルコン粒子は、隣接するジルコン粒子との接合部の形成においてより活性的であり、したがって、接合されるべき両表面間に耐久性を有する強力な接着部を形成するのに効果的である。
接合ステップにおいては、接合されたジルコン・ブロックを作製するために、接合材中の粒子が、従来の方法において静水圧プレスされたジルコン未焼成体が経験するのと同様の焼成工程を経験する。したがって、ジルコン粒子、TiO2粒子および焼結助剤が互いに接着して緻密な材料層を形成する。特定の理論に縛られるつもりはないが、結晶粒子が成長して互いに固結するオストワルト成長が生じるものと思われる。さらに、ジルコン粒子、チタニア粒子および随意的な焼結助剤がジルコン構成部材の接合面と作用して、強固な接合部を形成する。この接合工程中に、上記接合材は一般に収縮するであろう。
最後の接合されたジルコン・ブロックに対しては、最終製品を作製するために、さらなる接合後の仕上げが施される。このような接合後の仕上げには、例えば表面研削および研磨、およびアイソパイプ等の最終製品の形状および寸法に機械加工することが含まれる。
101 取入れ管
103 トラフ
107 楔状体
109 底縁
111 ガラスシート
205 接合されたジルコン・ブロック
207 ほぞ穴
209 ほぞ
211 ジョイント(ほぞ接ぎ)
Claims (9)
- ジルコン・ブロックの作製方法であって、
(1)接合面を有する複数のジルコン構成部材を提供し、
(1a)ジルコン粒子を提供し、
(1b)チタン含有材料の溶液、またはチタン含有材料のゾルを、前記ジルコン粒子に含浸し、その後、乾燥させることにより、チタンでコーティングされたジルコン粒子を形成し、
(2)該複数のジルコン構成部材の接合面の界面に、前記チタンでコーティングされたジルコン粒子を含む接合材を施し、
(3)前記接合面同士を接触させ、
(4)前記界面を少なくとも1000℃まで加熱して、該界面において接合部を形成する、
各ステップを含むことを特徴とする、ジルコン・ブロックの作製方法。 - ステップ(2)において、前記接合材が、焼結助剤をさらに含むことを特徴とする請求項1記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- ステップ(1a)において提供される前記ジルコン粒子が2μm未満の平均サイズを有することを特徴とする請求項1または2記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- ステップ(1)において提供される前記ジルコン構成部材が、接合されるべき互いに組み合う結合部を有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- ステップ(3)において、前記ジルコン構成部材および前記界面が少なくとも1500℃の温度まで加熱されることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- ステップ(1)において提供される接合されるべき前記ジルコン構成部材の少なくとも1個が、ステップ(2)に先立って、1000℃よりも高い温度で予め焼成されることを特徴とする請求項1から5の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- ステップ(3)の少なくとも一部分中に、前記ジルコン構成部材に、前記接合面に対して垂直な方向に圧縮力が加えられることを特徴とする請求項1から6の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- 前記接合材が前記接合界面を一杯に満たしていることを特徴とする請求項1から7の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
- (5)前記接合された部位の外表面を、該外表面がほぼ平坦で、突起も窪みもないように機械加工するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1から8の何れか1項記載のジルコン・ブロックの作製方法。
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