JP6238286B2 - Zirconia continuous fiber and production method thereof - Google Patents

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本発明は、ジルコニア連続繊維に関し、特に連続繊維強化セラミックスの強化繊維として用いるのに好適なジルコニア連続繊維に関する。
また、本発明はジルコニア連続繊維に用いられる部分安定化ジルコニア連続繊維または安定化ジルコニア連続繊維の製造方法に関する。
The present invention relates to a zirconia continuous fiber, and more particularly to a zirconia continuous fiber suitable for use as a reinforcing fiber of continuous fiber reinforced ceramics.
Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the partially stabilized zirconia continuous fiber or stabilized zirconia continuous fiber used for a zirconia continuous fiber.

ジルコニアは室温では単斜晶系であり、温度を上げていくと正方晶、及び立方晶へと結晶構造が相転移する。この相転移は体積変化を伴うため、焼結体は昇降温を繰り返すことによって破壊に至る。特に単斜晶から正方晶への相転移では、約4%の体積収縮が見られる。   Zirconia is monoclinic at room temperature, and the crystal structure undergoes phase transition to tetragonal and cubic crystals as the temperature is raised. Since this phase transition is accompanied by a volume change, the sintered body is broken by repeatedly raising and lowering the temperature. In particular, in the phase transition from monoclinic to tetragonal, a volume shrinkage of about 4% is observed.

ジルコニアに酸化カルシウムや酸化マグネシウム、あるいは酸化イットリウムなどの希土類酸化物を固溶させると、構造中に酸素空孔が形成され、立方晶および正方晶が室温でも安定、または準安定となり、昇降温による破壊を抑制することができる。このような安定化剤と呼ばれる酸化物を添加したジルコニアは、安定化ジルコニア、または部分安定化ジルコニアと呼ばれる。   When a rare earth oxide such as calcium oxide, magnesium oxide, or yttrium oxide is dissolved in zirconia, oxygen vacancies are formed in the structure, and the cubic and tetragonal crystals are stable or metastable at room temperature. Destruction can be suppressed. Zirconia to which an oxide called a stabilizer is added is called stabilized zirconia or partially stabilized zirconia.

安定化ジルコニアは、酸化物無添加ジルコニアに比べて強度、及び靭性などの機械的特性に優れる。これは、破壊の原因となる亀裂の伝播を正方晶から単斜晶への相変態によって阻害し、亀裂先端の応力集中を緩和するからである。この特異なメカニズムを「応力誘起相変態強化機構」と言い、最大で正方晶の約40%が単斜晶に変態する。また、変態を完全に抑制した完全安定化ジルコニアよりも、添加剤の量を減らしてわずかに変態出来るようにした部分安定化ジルコニアの方が機械的特性に優れることが知られている。
さらに、セラミック繊維は、電気絶縁性、低熱伝導性、高弾性などの性質を活かして、電気絶縁材、断熱材、フィラー、フィルターなど様々な分野で用いられる有用な材用であり、ジルコニアについても同様である。
Stabilized zirconia is superior in mechanical properties such as strength and toughness compared to oxide-free zirconia. This is because the propagation of cracks, which cause fracture, is hindered by the phase transformation from tetragonal to monoclinic and the stress concentration at the crack tip is relaxed. This unique mechanism is called “stress-induced phase transformation strengthening mechanism”, and at most about 40% of tetragonal crystals are transformed into monoclinic crystals. Further, it is known that partially stabilized zirconia in which the amount of the additive is reduced to allow slight transformation is superior to the fully stabilized zirconia in which the transformation is completely suppressed.
Furthermore, ceramic fibers are useful materials used in various fields such as electrical insulating materials, heat insulating materials, fillers, and filters, taking advantage of properties such as electrical insulation, low thermal conductivity, and high elasticity. It is the same.

ジルコニア繊維は、種々の方法により製造することができ、たとえば、ジルコニウム塩の水溶液を出発原料としてこれを繊維化し、これを高温で焼成して製造することができる。
具体的には、ジルコニウム塩の水溶液にポリエチレンオキサイドやポリビニルアルコ−ルなどの水溶性有機高分子を加えて粘稠液とし、ノズルより吹き出しこれを焼成する無機塩法(特許文献1)、ZrO微粉及び結晶安定化剤にZrOClをバインダ−として加えて粘稠なスラリ−としこれを乾式紡糸し焼成するスラリ−法(特許文献2)、ジルコニウムの有機酸塩を溶融して紡糸し、焼成する方法(非特許文献1)などがある。また、従来より、金属アルコキシドを原料としたゾル−ゲル法で繊維化できることは良く知られている。
Zirconia fibers can be produced by various methods. For example, they can be produced by using an aqueous solution of a zirconium salt as a starting material, which is then baked at a high temperature.
Specifically, an inorganic salt method in which a water-soluble organic polymer such as polyethylene oxide or polyvinyl alcohol is added to a zirconium salt aqueous solution to form a viscous liquid, which is blown from a nozzle and fired (Patent Document 1), ZrO 2. A slurry method in which ZrOCl 2 is added to a fine powder and crystal stabilizer as a binder to form a viscous slurry, which is dry-spun and fired (Patent Document 2), an organic acid salt of zirconium is melted and spun and fired (Non-Patent Document 1) and the like. Conventionally, it is well known that fibers can be formed by a sol-gel method using a metal alkoxide as a raw material.

このように、ジルコニアを繊維状にすることは可能であるが、これらの繊維は、多結晶体であるので、高温で粒成長による劣化を起こしやすく、また、機械的強度などの特性が単結晶繊維に比べて劣るという課題がある。
そこで、従来、セラミック材料の単結晶繊維を作る方法も数多く提案されてきた。ジルコニアに関しては、水熱合成法、レーザー加熱法、気相法で単結晶繊維を作ることができる。また、従来の繊維よりも細い繊維を作製し高強度化する方法としてエレクトロスピニング法が知られている。エレクトロスピニング法は、繊維形成性の溶液に高電圧を印加させることにより、溶液を電極に向かって噴出させ、噴出によって溶媒が蒸発し、簡便に極細の繊維構造体を得ることのできる方法であり、平均繊維径が50〜1000nmであり、さらに繊維長が100μm以上であるジルコニア繊維が得られている(特許文献3)。
Thus, although it is possible to make zirconia into a fibrous form, since these fibers are polycrystalline, deterioration due to grain growth is likely to occur at a high temperature, and characteristics such as mechanical strength are monocrystalline. There is a problem that it is inferior to fiber.
Therefore, many methods for producing single crystal fibers of ceramic materials have been proposed. With regard to zirconia, single crystal fibers can be made by a hydrothermal synthesis method, a laser heating method, or a vapor phase method. Further, an electrospinning method is known as a method for producing a fiber thinner than a conventional fiber and increasing its strength. The electrospinning method is a method in which a high voltage is applied to a fiber-forming solution, the solution is ejected toward the electrode, the solvent is evaporated by the ejection, and an ultrafine fiber structure can be easily obtained. A zirconia fiber having an average fiber diameter of 50 to 1000 nm and a fiber length of 100 μm or more is obtained (Patent Document 3).

しかしながら、これらは極短繊維であり、連続繊維強化セラミックスの強化繊維としては使用できないという課題がある。
従来のジルコニア連続繊維は、特に、安定化ジルコニアは、溶融法、すなわち溶融させて引き伸ばし繊維状にすることができたが、その融点が2700℃と高温であるため、非常に製造原価が高くなるという課題があった。また、上述の無機塩法やゾル−ゲル法による安定化ジルコニア繊維の製造方法では、得られる繊維が多結晶体であるので、高温で粒成長による劣化を起こしやすく、また、機械的強度なども充分ではないという課題があった。
However, these are extremely short fibers, and there is a problem that they cannot be used as reinforcing fibers for continuous fiber reinforced ceramics.
Conventional zirconia continuous fibers, in particular, stabilized zirconia, could be melted, that is, melted into a stretched fiber, but its melting point is as high as 2700 ° C., so the production cost is very high. There was a problem. Moreover, in the manufacturing method of the stabilized zirconia fiber by the above-mentioned inorganic salt method or the sol-gel method, since the fiber obtained is a polycrystal, it is easy to cause deterioration due to grain growth at high temperature, and mechanical strength and the like There was a problem that it was not enough.

特公昭55-36726号公報Japanese Patent Publication No.55-36726 特開昭60-246817号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-246817 特開2006-336121号公報JP 2006-336121 A

J.Am.Ceram.Soc.,70(1987)C187J. Am. Ceram. Soc. , 70 (1987) C187

従来のジルコニア繊維は多結晶体であるので、高温で粒成長による劣化を起こしやすく、また、機械的強度などの特性が低いためにハンドリング性に問題があり、長繊維強化複合材料用繊維としては使用できなかった。
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解消し、ジルコニア繊維強化ジルコニア複合材料に使用することができる、安定化ジルコニア連続繊維または部分安定化ジルコニア連続繊維及びその製造方法を提供することにある。
Since conventional zirconia fibers are polycrystalline, they are prone to degradation due to grain growth at high temperatures, and there are problems in handling properties due to low properties such as mechanical strength. As a fiber for long fiber reinforced composite materials, Could not be used.
Therefore, an object of the present invention is to provide a stabilized zirconia continuous fiber or a partially stabilized zirconia continuous fiber that can be used for a zirconia fiber reinforced zirconia composite material and a method for producing the same, which solve the above-mentioned problems. is there.

本発明者らは、アルコキシドを原料にした、アルカリなどの不純物が極めて少なく、また内包される炭素量を制御することによる非晶質構造を付与できる、連続ジルコニア繊維の製造法を鋭意検討した結果、本発明に到った。すなわち、本発明は以下の通りである。   As a result of intensive studies on a method for producing continuous zirconia fibers, which uses alkoxide as a raw material, has very few impurities such as alkali, and can impart an amorphous structure by controlling the amount of carbon contained therein. The present invention has been reached. That is, the present invention is as follows.

本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法は、部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアを形成する酸化物成分を生成する金属アルコキシド共存下で、ジルコニウムアルコキシドの部分加水分解縮合を行ない、連続紡糸が可能な前駆体を形成する第一工程と、これを溶融あるいは乾式紡糸法で高速で連続紡糸する第二工程と、制御された水蒸気雰囲気で不融化する第三工程と、酸化性雰囲気で低温焼成して炭素成分を含有するゲル繊維に変換する第四工程と、非酸化性雰囲気で焼成し、炭素を含有するジルコニア系繊維に変換する第五工程とを備える。   The method for producing a continuous zirconium oxide fiber according to the present invention enables partial spinning by performing partial hydrolytic condensation of zirconium alkoxide in the presence of partially stabilized zirconia or a metal alkoxide that forms an oxide component that forms stabilized zirconia. A first step of forming a precursor, a second step of continuous spinning at a high speed by melting or dry spinning, a third step of infusibility in a controlled steam atmosphere, and low-temperature firing in an oxidizing atmosphere. A fourth step of converting to a gel fiber containing a carbon component and a fifth step of firing in a non-oxidizing atmosphere and converting to a zirconia fiber containing carbon are provided.

本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、超高速昇温により結晶化を促進させる第六工程を有するとよい。
本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、上記第一工程において、部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアを形成する酸化物成分がイットリア(Y)、セリア(Ce)、あるいはエルビア(Er)であるとよい。
The method for producing a continuous zirconium oxide fiber of the present invention preferably has a sixth step of accelerating crystallization by ultra-high temperature rise.
In the method for producing a continuous zirconium oxide fiber of the present invention, preferably, in the first step, the partially stabilized zirconia or the oxide component forming the stabilized zirconia is yttria (Y 2 O 3 ), ceria (Ce 2 O 3). ) Or Elvia (Er 2 O 3 ).

本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、上記第三工程において、前駆体繊維の不融化を、室温の大気中での保持時間を24時間以内とするか、室温以上30℃以下の飽和水蒸気雰囲気で0.5時間以上2時間以内保持して行うとよい。   In the method for producing a continuous zirconium oxide fiber of the present invention, preferably, in the third step, the infusibility of the precursor fiber is set to be within 24 hours in the atmosphere at room temperature or from room temperature to 30 ° C. It is good to carry out by hold | maintaining in 0.5 to 2 hours in the saturated water vapor atmosphere.

本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、上記第四工程において、不融化した前駆体繊維を、大気中あるいは乾燥空気中で酸化性雰囲気で、10〜100℃/時の昇温速度で150〜500℃まで加熱し、10時間以下保持して低温焼成し、炭素成分を含有するゲル繊維に変換するとよい。
本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、上記第五工程において、第四工程で得られたゲル繊維を窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性雰囲気で、昇温速度500〜1000℃/時で800℃以上で焼成し、炭素を1〜6質量%程度含有するジルコニア系繊維に変換するとよい。
In the method for producing a continuous zirconium oxide fiber of the present invention, preferably, the infusible precursor fiber in the fourth step is heated at 10 to 100 ° C./hour in an oxidizing atmosphere in the air or in dry air. It is good to heat to 150-500 degreeC by speed | rate, hold | maintain for 10 hours or less, low-temperature baking, and to convert into the gel fiber containing a carbon component.
In the method for producing a zirconium oxide continuous fiber of the present invention, preferably, in the fifth step, the gel fiber obtained in the fourth step is heated in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas or argon gas at a heating rate of 500 to 1000. It is good to calcinate at 800 ° C. or more at ° C./hour and convert to zirconia fiber containing about 1 to 6% by mass of carbon.

本発明の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法において、好ましくは、上記第六工程において、前記第五工程で得られたゲル繊維を大気中で、800〜20000℃/時の昇温速度で1000〜1600℃まで加熱し、炭素を酸化除去しながら結晶化を促進させ焼結を進め、安定化ジルコニア繊維または部分安定化ジルコニア繊維を得るとよい。   In the method for producing a continuous zirconium oxide fiber of the present invention, preferably, in the sixth step, the gel fiber obtained in the fifth step is 1000 to 1600 at a temperature rising rate of 800 to 20000 ° C./hour in the air. It is preferable to heat up to ° C., promote crystallization while oxidizing and removing carbon, and advance sintering to obtain a stabilized zirconia fiber or a partially stabilized zirconia fiber.

本発明の酸化ジルコニウム系連続繊維は、上記製造方法の第五工程で得られる炭素を1〜6質量%程度含有する酸化ジルコニウム連続繊維をいう。
また、本発明の炭素を1〜6質量%程度含有する酸化ジルコニウム連続繊維は、上記第六工程で、炭素含有量が1質量%以下の安定化酸化ジルコニウム連続繊維または部分安定化酸化ジルコニウム連続繊維へと変換することができる。
The zirconium oxide continuous fiber of this invention says the zirconium oxide continuous fiber which contains about 1-6 mass% of carbon obtained at the 5th process of the said manufacturing method.
Moreover, the zirconium oxide continuous fiber containing about 1 to 6% by mass of carbon of the present invention is a stabilized zirconium oxide continuous fiber or a partially stabilized zirconium oxide continuous fiber having a carbon content of 1% by mass or less in the sixth step. Can be converted to

本方法発明では、部分安定化ジルコニア連続繊維または安定化ジルコニア連続繊維を得ることができる。
また、本方法発明によればジルコニア連続繊維中に炭素を少量含有させることにより結晶化による繊維の多孔性を抑制し、機械的強度の優れた繊維を獲ることができる。さらに、本方法発明に第六工程を付加することで、急速昇温による、より高温での焼成工程により、より炭素含有量の少ない緻密な高結晶化ジルコニア繊維を得ることができる。
In the present invention, partially stabilized zirconia continuous fibers or stabilized zirconia continuous fibers can be obtained.
Further, according to the present invention, by adding a small amount of carbon in the zirconia continuous fiber, the fiber porosity due to crystallization can be suppressed, and a fiber having excellent mechanical strength can be obtained. Further, by adding the sixth step to the present invention, a dense highly crystallized zirconia fiber having a lower carbon content can be obtained by a firing step at a higher temperature by rapid temperature increase.

窒素ガス中、800℃/時で1000℃で焼成して得られた3YSZ繊維のSEM写真である。It is a SEM photograph of 3YSZ fiber obtained by baking at 1000 ° C at 800 ° C / hour in nitrogen gas. 窒素ガス中、800℃/時で1000℃で焼成して得られた3YSZ繊維のXRDである。This is an XRD of 3YSZ fiber obtained by firing at 1000 ° C. in nitrogen gas at 800 ° C./hour. 窒素ガス中、800℃/時で1000℃で焼成して得られた3YSZ繊維の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the section of 3YSZ fiber obtained by baking at 1000 ° C. at 800 ° C./hour in nitrogen gas. 大気中、1666℃/時で1500℃で焼成して得られた3YSZ繊維のSEM写真である。It is a SEM photograph of 3YSZ fiber obtained by baking at 1500 degreeC at 1666 degreeC / hour in air | atmosphere. 大気中、1666℃/時で1500℃で焼成して得られた3YSZ繊維の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the section of 3YSZ fiber obtained by firing at 1500 ° C. at 1666 ° C./hour in the air. 大気中、1666℃/時で1500℃で焼成して得られた3YSZ繊維のXRDである。It is an XRD of 3YSZ fiber obtained by firing at 1500 ° C. at 1666 ° C./hour in the air. 大気中、1666℃/時で1500℃で焼成して得られた6YSZ繊維のXRDである。It is XRD of 6YSZ fiber obtained by baking at 1500 degreeC at 1666 degreeC / hour in air | atmosphere. 大気中、1666℃/時で1500℃で焼成して得られた8YSZ繊維のXRDである。It is an XRD of 8YSZ fiber obtained by firing at 1500 ° C. at 1666 ° C./hour in the air. 大気中、15000℃/時で1400℃で焼成して得られたエルビア6モル%安定化ジルコニア繊維の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the section of Elvia 6 mol% stabilized zirconia fiber obtained by firing at 1400 ° C. in the atmosphere at 15000 ° C./hour.

以下に本発明を具体的に説明する。
本発明のジルコニア繊維の製造方法は以下の通りである。
本発明のジルコニア繊維の製造方法の第一工程は、ジルコニウムアルコキシドの部分加水分解縮合を金属アルコキシド共存下で行ない、連続紡糸が可能な前駆体を合成する。ここで、この金属アルコキシドは、部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアを形成する酸化物成分を生成するものである。金属アルコキシドとしてジルコニウムアルコキシドを用いる場合には、例えばジルコニウムテトラ−n−ブトキシドZr(OCが好適であるが、ジルコニウムテトラ−i−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−sec−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−t−ブトキシド、などでもよい。
安定化剤としては、安定化剤となる化合物、すなわちイットリウム、セリウム、エルビウムなどの希土類元素、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属などの化合物を含ませればよいが、ジルコニウムアルコキシドと均一に混合するためには、アルコキシドが好ましく、イットリウムテトライソプロポキシドなどが好適である。アルコキシドをイソプロパノールなどに溶解し所定量をジルコニウムアルコキシドと混合する。混合する量はZrOに対して安定化剤を酸化物に換算して2〜12モル%であることが好ましく、2モル%より少なくては効果が乏しく、12モル%より多いと酸化物が析出するなどの理由で繊維の特性が低下するため好ましくない。
The present invention will be specifically described below.
The manufacturing method of the zirconia fiber of this invention is as follows.
In the first step of the zirconia fiber production method of the present invention, a partial hydrolysis condensation of zirconium alkoxide is performed in the presence of a metal alkoxide to synthesize a precursor capable of continuous spinning. Here, this metal alkoxide generates partially stabilized zirconia or an oxide component that forms stabilized zirconia. When zirconium alkoxide is used as the metal alkoxide, for example, zirconium tetra-n-butoxide Zr (OC 4 H 9 ) 4 is preferable, but zirconium tetra-i-propoxide, zirconium tetra-sec-butoxide, zirconium tetra- It may be t-butoxide.
The stabilizer may include a compound that serves as a stabilizer, that is, a rare earth element such as yttrium, cerium, or erbium, or a compound such as an alkaline earth metal such as calcium or magnesium, but is uniformly mixed with the zirconium alkoxide. For this purpose, an alkoxide is preferable, and yttrium tetraisopropoxide is preferable. An alkoxide is dissolved in isopropanol and a predetermined amount is mixed with zirconium alkoxide. Preferably the amount of mixing is 2 to 12 mol% in terms of oxide stabilizer against ZrO 2, is less than 2 mol% poor effect, oxide is more than 12 mol% is It is not preferable because the properties of the fiber deteriorate due to precipitation.

ジルコニウムアルコキシドと上記安定化剤の混合物を部分加水分解させる為β−ジケントンでキレート化を行う。β−ジケントンとしては3−オキソブタン酸エチルが好ましい。3−オキソブタン酸エチルの使用量は、金属アルコキシドの0.1〜2倍モルが好ましい。
ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドを加水分解させるため、水、塩酸、イソプロパノールの混合溶液を添加し撹拌する。各使用量は、金属アルコキシドに対して、特に限定しないが、イソプロパノールは3倍モル程度で良い。水は0.3〜2倍モル、塩酸はHClとして0.1〜0.5倍モルが好ましい。アルコキシドに対する水の量が0.3倍モル以下では反応が十分進行せず高分子量化しない。2倍モル以上では、高分子量化が進みすぎ、紡糸が困難になったりゲル化が起こり好ましくない。
安定化剤の混合は、この反応の後でもよい。
In order to partially hydrolyze the mixture of zirconium alkoxide and the above stabilizer, chelation is performed with β-diketon. As β-diketon, ethyl 3-oxobutanoate is preferred. The amount of ethyl 3-oxobutanoate used is preferably 0.1 to 2 moles of the metal alkoxide.
In order to hydrolyze zirconium tetra-n-butoxide, a mixed solution of water, hydrochloric acid and isopropanol is added and stirred. Although each usage-amount is not specifically limited with respect to a metal alkoxide, Isopropanol may be about 3 times mole. Water is preferably 0.3 to 2 moles, and hydrochloric acid is preferably 0.1 to 0.5 moles as HCl. When the amount of water relative to the alkoxide is 0.3 times mol or less, the reaction does not proceed sufficiently and the molecular weight is not increased. If it is 2 moles or more, high molecular weight is excessively advanced, and spinning becomes difficult or gelation occurs, which is not preferable.
Mixing of the stabilizer may be after this reaction.

次に、室温から徐々に温度を上げながら減圧下で加水分解を進めながら濃縮を行い紡糸可能な前駆体を得る。濃縮温度はおよそ90℃まででよい。
本発明の第二工程は第一工程で得られた前駆体を溶融紡糸法で高速で連続紡糸する。紡糸温度は90℃程度が好ましく、高くすると紡糸筒内で反応が進行し、発泡、ゲル化などが起こる場合がある。第一工程で得られた前駆体をもう一度イソプロパノールなどの溶媒に溶解し、適当な粘度の前駆体溶液としてこれを同様に乾式紡糸することもできる。
Next, concentration is performed while proceeding hydrolysis under reduced pressure while gradually raising the temperature from room temperature to obtain a spinnable precursor. The concentration temperature may be up to approximately 90 ° C.
In the second step of the present invention, the precursor obtained in the first step is continuously spun at a high speed by a melt spinning method. The spinning temperature is preferably about 90 ° C. If the spinning temperature is high, the reaction proceeds in the spinning cylinder, and foaming, gelation, etc. may occur. The precursor obtained in the first step can be dissolved once again in a solvent such as isopropanol, and a precursor solution having an appropriate viscosity can be similarly dry-spun.

本発明の第三工程では、得られた前駆体繊維を制御された水蒸気雰囲気で不融化する。不融化は、前駆体中に残存するアルコキシ基あるいはキレート部分を加水分解縮合させ分子間を架橋させ第三工程で繊維が溶融し融着をすることを防止することが目的である。しかしながら、この不融化を進ませすぎると繊維が脆くなり場合によっては粉化するため、加水分解縮合の程度を制御する。大気中での保持時間は24時間以内とし、飽和水蒸気雰囲気では30℃で0.5時間以上2時間以内が好ましい。これ以上の水蒸気処理は前記理由から好ましくない。   In the third step of the present invention, the obtained precursor fiber is infusibilized in a controlled water vapor atmosphere. The purpose of infusibilization is to prevent hydrolysis and condensation of alkoxy groups or chelate moieties remaining in the precursor to cross-link between the molecules to melt and fuse the fibers in the third step. However, if this infusibilization is advanced too much, the fiber becomes brittle and in some cases powders, so the degree of hydrolysis condensation is controlled. The holding time in the air is within 24 hours, and in a saturated water vapor atmosphere, it is preferably 0.5 hours or more and 2 hours or less at 30 ° C. Further steam treatment is not preferred for the above reasons.

本発明の第四工程では、第三工程で得られた不融化繊維を酸化性雰囲気で低温焼成して炭素成分を含有するゲル繊維に変換する。酸化性雰囲気とは大気中でよいが、乾燥空気でもよい。目的は不融化繊維中に残存する溶媒やアルコキシ基等の有機物を適度に除去し、第五工程の焼成で強度を有するジルコニア繊維を生成させることを目的とする。したがって、第三工程での不融化が完全に行われている場合には乾燥空気でもよいし、乾燥窒素ガスなど非酸化性雰囲気でもよい。低温焼成する温度は溶媒が除去されアルコキシ基やキレートが分解除去される温度付近、150〜500℃、が好適であり、さらに、200〜300℃がとくに好ましい。保持時間は有機物が減りすぎることがないように10時間以内が好ましい。昇温速度は速すぎては繊維内で気泡が発生したり不均一な構造が生成しやすいので、10〜100℃/時が好ましい。   In the fourth step of the present invention, the infusible fiber obtained in the third step is fired at a low temperature in an oxidizing atmosphere to convert it into a gel fiber containing a carbon component. The oxidizing atmosphere may be in the air, but may be dry air. The purpose is to appropriately remove organic substances such as solvents and alkoxy groups remaining in the infusible fiber, and to produce zirconia fiber having strength by firing in the fifth step. Therefore, when infusibilization is completely performed in the third step, dry air or a non-oxidizing atmosphere such as dry nitrogen gas may be used. The temperature for low-temperature firing is preferably around 150 to 500 ° C., more preferably 200 to 300 ° C., around the temperature at which the solvent is removed and the alkoxy groups and chelates are decomposed and removed. The holding time is preferably within 10 hours so that the organic matter does not decrease too much. If the rate of temperature increase is too high, bubbles are likely to be generated in the fiber or a non-uniform structure is likely to be generated, so 10 to 100 ° C./hour is preferable.

本発明の第五工程では、前記ゲル繊維を非酸化性雰囲気で焼成し、炭素を含有するジルコニア系繊維に変換する。非酸化性雰囲気は窒素ガス、アルゴンガスなど不活性ガスでよいが、安定化剤の窒化反応が起こり窒化物を生成する場合はアルゴンガスを用いる。この焼成により繊維中に炭素が残留した結晶性の低い(非晶質と称する)ことを特徴とする安定化ジルコニア繊維または部分安定化ジルコニア繊維が得られる。焼成温度は800℃以上が好ましく、800℃より低温では有機炭素成分が多く(炭化水素が残留する)好ましくない。昇温速度は500〜1000℃/時が好ましい。500℃/時以下ではジルコニアの結晶化が進み、炭素成分との分離が起こることが原因と考えられる繊維中の気孔の生成などでの繊維強度の低下が起こり好ましくなく、1000℃/時より速いと有機物の分解が急速過ぎてやはり繊維強度の低下が起こる。   In the fifth step of the present invention, the gel fiber is baked in a non-oxidizing atmosphere and converted to carbon-containing zirconia fiber. The non-oxidizing atmosphere may be an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, but argon gas is used when a nitriding reaction of the stabilizer occurs to produce nitride. By this firing, a stabilized zirconia fiber or a partially stabilized zirconia fiber characterized in that carbon remains in the fiber and has low crystallinity (referred to as amorphous) is obtained. The calcination temperature is preferably 800 ° C. or higher, and if it is lower than 800 ° C., the organic carbon component is large (hydrocarbon remains), which is not preferable. The heating rate is preferably 500 to 1000 ° C./hour. Below 500 ° C./hour, the crystallization of zirconia progresses and the fiber strength decreases due to the formation of pores in the fiber, which is considered to be caused by separation from the carbon component. Degradation of organic matter is too rapid and fiber strength is reduced.

本発明の第六工程では、さらに必要により超高速昇温により結晶化を促進させることができる。第五工程で得られた繊維は炭素を含有しているので、用途に応じ炭素含有量が少ない方が良い場合には1000〜1600℃まで800〜20000℃/時の昇温速度で大気中で加熱し、炭素を酸化除去しながら焼結を進め、炭素含有量の少ない焼結性の安定化ジルコニア繊維または部分安定化ジルコニア繊維を得ることができる。昇温速度が800℃/時より小さいと結晶化が進みすぎ、気孔の発達した繊維となるので好ましくない。酸化性の焼成雰囲気は酸素や乾燥空気中でもよい。   In the sixth step of the present invention, crystallization can be further promoted by an ultra-high temperature rise if necessary. Since the fiber obtained in the fifth step contains carbon, if it is better to have a low carbon content according to the application, the temperature is increased from 1000 to 1600 ° C. at a heating rate of 800 to 20000 ° C./hour in the atmosphere. Sintering is advanced while heating and removing carbon by oxidation, and sinterable stabilized zirconia fibers or partially stabilized zirconia fibers having a low carbon content can be obtained. If the rate of temperature rise is less than 800 ° C./hour, crystallization proceeds excessively, resulting in a fiber having developed pores. The oxidizing firing atmosphere may be oxygen or dry air.

以上の製造方法により、結晶性の低い緻密な安定化ジルコニア繊維または部分安定化ジルコニア繊維を得ることができる。その理由は以下のように推定されるが、必ずしもその理由がこの推定に限定されるものではない。
実施例で示すように本発明の第五工程で得られる繊維は従来のジルコニア繊維とは異なり1〜6質量%程度の炭素を含有している。1000℃で焼成して得られた繊維の粉末X線回折の結果から明らかなように回折線の半値幅は大きく非晶質であることを示している。したがって残留炭素がジルコニアの結晶化を抑制し、その結果、繊維はSEM写真からわかるように、結晶粒が成長していない気孔のない断面を示している。また、酸化性雰囲気でさらに高温焼成し結晶化を促進させる場合も、炭素成分により結晶化を抑制しつつ超高速昇温で焼成するため、空孔の生成を最小限にし緻密化が促進されるものと推定される。
By the above production method, a dense stabilized zirconia fiber or partially stabilized zirconia fiber having low crystallinity can be obtained. The reason is estimated as follows, but the reason is not necessarily limited to this estimation.
Unlike the conventional zirconia fiber, the fiber obtained by the 5th process of this invention contains about 1-6 mass% carbon as shown in an Example. As is apparent from the results of powder X-ray diffraction of the fiber obtained by firing at 1000 ° C., the half-width of the diffraction line is large, indicating that it is amorphous. Therefore, the residual carbon suppresses zirconia crystallization, and as a result, the fiber shows a cross section without pores in which crystal grains are not grown, as can be seen from the SEM photograph. In addition, even when firing at a higher temperature in an oxidizing atmosphere to promote crystallization, firing is performed at an ultra-high temperature while suppressing crystallization by the carbon component, thus minimizing void formation and promoting densification. Estimated.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
まず第1工程において、所定量のジルコニウムテトラ−n−ブトキシドに、3−オキソブタン酸エチルを等モル混合し、発熱反応が終了した後、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドの1.2倍モルのHOと塩酸を2−プロパノールを用いて溶液とし、上記ジルコニア前駆体に混合した。この時、塩酸はHClとしてジルコニウムテトラ−n−ブトキシドの0.3倍モルとした。発熱反応終了後、イットリウムトリ−2−プロポキシドの2−プロパノール溶液を、ZrOに対してYが3、6、8モル%になるように計算量をジルコニア前駆体溶液と混合し、15分攪拌を行った。その後、ロータリーエバポレーターを使用し、室温からウォーターバスで徐々に加熱しながら反応を進め、溶媒と加水分解生成物である2−プロパノールなど低沸点成分を除去し、85℃まで濃縮し、イットリア安定化ジルコニア繊維の前駆体を得た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<Example 1>
First, in the first step, an equimolar amount of ethyl 3-oxobutanoate was mixed with a predetermined amount of zirconium tetra-n-butoxide, and after the exothermic reaction was completed, 1.2 times the molar amount of H 2 of zirconium tetra-n-butoxide. O and hydrochloric acid were made into a solution using 2-propanol and mixed with the zirconia precursor. At this time, hydrochloric acid was used as HCl to make 0.3 mol of zirconium tetra-n-butoxide. After the exothermic reaction, the calculated amount of yttrium tri-2-propoxide in 2-propanol was mixed with the zirconia precursor solution so that Y 2 O 3 was 3, 6 or 8 mol% with respect to ZrO 2 . The mixture was stirred for 15 minutes. Then, using a rotary evaporator, the reaction proceeds while gradually heating from room temperature in a water bath to remove low-boiling components such as solvent and 2-propanol, a hydrolysis product, and concentrate to 85 ° C to stabilize yttria. A zirconia fiber precursor was obtained.

次の第二工程において、第一工程で得られた前駆体を紡糸筒に入れ、紡糸筒を加熱し、前駆体を85℃程度まで加熱し、紡糸筒内を窒素ガスでおよそ2MPaに加圧し、直径180μmのノズルから前駆体を押し出しながら、およそ100m/分の速度で連続的に巻き取った。
次の第三工程で、得られた生繊維を30℃の飽和水蒸気で1時間あるいは、室温の大気中に12時間あるいは24時間保持して不融化した。不融化は150℃のホットプレート上で溶融しないことで確認した。
In the next second step, the precursor obtained in the first step is put into a spinning cylinder, the spinning cylinder is heated, the precursor is heated to about 85 ° C., and the inside of the spinning cylinder is pressurized to about 2 MPa with nitrogen gas. The precursor was continuously wound at a speed of about 100 m / min while extruding the precursor from a nozzle having a diameter of 180 μm.
In the next third step, the obtained raw fiber was infusibilized by being kept in saturated steam at 30 ° C. for 1 hour or in the atmosphere at room temperature for 12 hours or 24 hours. Infusibilization was confirmed by not melting on a hot plate at 150 ° C.

不融化した繊維は、次の第四工程において、大気中で200℃あるいは300℃まで50℃/時で昇温し、200℃で5時間あるいは300℃で1時間保持してゲル繊維とした。すべての繊維で黄色から褐色に着色し、有機成分に起因する炭素が含有されていることが確認でき、イットリアを3モル%含有するゲル繊維では炭素分析の結果15.2質量%の炭素を含有していた。
これらのゲル繊維を次の第五工程において、窒素ガス中で、昇温速度800℃/時で焼成し、1000℃で1時間保持して炭素を含有するジルコニア系繊維に変換した。繊維径はほぼ10〜50μmであった(図1)。
In the next fourth step, the infusible fiber was heated to 200 ° C. or 300 ° C. at 50 ° C./hour in the air, and held at 200 ° C. for 5 hours or 300 ° C. for 1 hour to obtain a gel fiber. All fibers are colored from yellow to brown, and it can be confirmed that carbon derived from organic components is contained. Gel fibers containing 3 mol% of yttria contain 15.2% by mass of carbon as a result of carbon analysis. Was.
In the next fifth step, these gel fibers were baked in nitrogen gas at a heating rate of 800 ° C./hour and held at 1000 ° C. for 1 hour to convert them into zirconia fibers containing carbon. The fiber diameter was approximately 10-50 μm (FIG. 1).

表1には本実施例で得られたジルコニア系連続繊維(イットリアのモル数をxとしてxYSZ繊維と称する)の不融化条件と繊維の炭素含有量および機械的特性の例を示す。この焼成により、図2の3YSZ繊維のX線回折の結果からわかるように、結晶性の低いジルコニア系繊維が得られた。   Table 1 shows examples of infusibilization conditions, carbon content and mechanical properties of the zirconia continuous fibers obtained in this example (yttria is referred to as xYSZ fiber, where x is the number of moles of yttria). As can be seen from the result of X-ray diffraction of the 3YSZ fiber in FIG. 2, zirconia fibers having low crystallinity were obtained by this firing.

図3には3YSZ繊維の断面のSEM写真を示す。繊維内でジルコニアの結晶粒の生成が見られなかった。   FIG. 3 shows an SEM photograph of a cross section of 3YSZ fiber. Formation of zirconia grains in the fiber was not observed.

<実施例2>
実施例1で、大気中不融化、200℃でゲル化した後、1000℃で焼成して得られた3YSZ、6YSZ、8YSZ繊維を、大気中1666℃・h−1で1500℃まで昇温し、5分間保持して3YSZ、6YSZ、8YSZ繊維を得た。これらの繊維の炭素含有量はそれぞれ、0.07、0.02、0.03質量%であり、大気中焼成によりほとんど消滅していることが分かった。しかしながら、図4、5に示したように、繊維径はほぼ10〜50μmであり、断面も比較的緻密であることが分かった。
これらの繊維のXRDから、3YSZ繊維は立方晶と正方晶の混合系、また6YSZ繊維と8YSZ繊維はほぼ立方晶系であり、安定化されていることが分かった(図6、7、8)。
<Example 2>
In Example 1, 3YSZ, 6YSZ, and 8YSZ fibers obtained by insolubilization in the atmosphere and gelling at 200 ° C. and then firing at 1000 ° C. were heated to 1500 ° C. at 1666 ° C. · h −1 in the atmosphere. Holding for 5 minutes, 3YSZ, 6YSZ, and 8YSZ fibers were obtained. The carbon contents of these fibers were 0.07, 0.02, and 0.03% by mass, respectively, and it was found that they were almost disappeared by firing in the atmosphere. However, as shown in FIGS. 4 and 5, it was found that the fiber diameter was approximately 10 to 50 μm and the cross section was relatively dense.
From the XRD of these fibers, it was found that 3YSZ fibers were a mixed system of cubic and tetragonal crystals, and 6YSZ fibers and 8YSZ fibers were almost cubic and stabilized (FIGS. 6, 7, and 8). .

<実施例3>
イットリウムトリ−2−プロポキシドの代わりにセリウムトリ−2−プロポキシドをZrOに対して12モル%になるように混合すること以外は実施例1と同様の方法によりセリア安定化ジルコニア繊維の前駆体を得た。この前駆体を90℃で、窒素ガスでおよそ2.5MPaに加圧し、直径180μmのノズルから押し出しながら、およそ80m/分の速度で連続的に巻き取った。
得られた生繊維を、室温の大気中に15時間保持して不融化した。
不融化した繊維を、大気中で200℃まで50℃/時で昇温し、200℃で5時間保持してゲル繊維とした。
<Example 3>
Ceria-stabilized zirconia fiber precursor in the same manner as in Example 1 except that cerium tri-2-propoxide is mixed in an amount of 12 mol% with respect to ZrO 2 instead of yttrium tri-2-propoxide. Got. This precursor was pressurized to about 2.5 MPa with nitrogen gas at 90 ° C. and continuously wound at a speed of about 80 m / min while being extruded from a nozzle having a diameter of 180 μm.
The obtained raw fiber was kept in the atmosphere at room temperature for 15 hours to be infusible.
The infusible fiber was heated to 200 ° C. at 50 ° C./hour in the air and held at 200 ° C. for 5 hours to obtain a gel fiber.

このゲル繊維を窒素ガス中で、昇温速度800℃/時で焼成し、800℃で1時間保持して炭素を含有するジルコニア系繊維に変換後、さらに1000℃/時で1500℃まで焼成し1時間保持した。繊維径はほぼ30μmで、炭素含有量は1.2質量%であった。この繊維はXRDの測定結果からほぼ立方晶系であることが分かった。断面は空孔のほとんどない緻密な構造を示した。   This gel fiber was fired in nitrogen gas at a heating rate of 800 ° C./hour, held at 800 ° C. for 1 hour, converted to zirconia fiber containing carbon, and further fired to 1500 ° C. at 1000 ° C./hour. Hold for 1 hour. The fiber diameter was approximately 30 μm and the carbon content was 1.2% by mass. This fiber was found to be almost cubic from the XRD measurement results. The cross section showed a dense structure with almost no voids.

<実施例4>
イットリウムトリ−2−プロポキシドの代わりにエルビウムトリ−2−プロポキシドをZrOに対して6、8、12モル%になるように混合すること、および、これらをジルコニウムテトラ−n−ブトキシドを50℃まで部分加水分解した後に加えること以外は実施例1と同様の方法によりエルビア(酸化エルビウム)安定化ジルコニア繊維の前駆体を得た。この前駆体を87℃で、窒素ガスでおよそ2.2MPaに加圧し、直径180μmのノズルから押し出しながら、およそ80〜150m//分の速度で連続的に巻き取った。
得られた生繊維を、室温の大気中に12時間保持して不融化した。
<Example 4>
Mixing erbium tri-2-propoxide instead of yttrium tri-2-propoxide to 6 , 8, 12 mol% with respect to ZrO 2 , and adding them to zirconium tetra-n-butoxide in 50% A precursor of erbia (erbium oxide) stabilized zirconia fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was added after partial hydrolysis to ° C. This precursor was pressurized to about 2.2 MPa with nitrogen gas at 87 ° C. and continuously wound at a speed of about 80 to 150 m / min while being extruded from a nozzle having a diameter of 180 μm.
The obtained raw fiber was kept in the atmosphere at room temperature for 12 hours to be infusible.

不融化した繊維を、大気中で200℃まで40℃/時で昇温し、200℃で1時間保持してゲル繊維とした。
このゲル繊維を窒素ガス中で、昇温速度750℃/時で焼成し、1000℃で1時間保持して炭素を含有するジルコニア系繊維を得た。エルビア6、8、12モル%で安定化した繊維の結晶構造は非晶質の安定化ジルコニア繊維で、繊維径はほぼ18〜30μmであった。いずれの繊維も引張強度およびヤング率は0.8〜1.5GPaおよび150〜190GPaの範囲であった。また炭素含有量は、6質量%エルビア安定化ジルコニア繊維で2.9質量%であった。
さらに上記8質量%エルビア安定化ジルコニア繊維をArガス中で10000℃/時で1400℃まで焼成し5分間保持して、炭素を1.0質量%含有する安定化ジルコニア繊維を得た。繊維径はほぼ20μmで、XRDの結果から、ほぼ立方晶系であることが分かった。炭素含有量は1.2質量%であった。
The infusible fiber was heated up to 200 ° C. at 40 ° C./hour in the air and held at 200 ° C. for 1 hour to obtain a gel fiber.
This gel fiber was baked in nitrogen gas at a heating rate of 750 ° C./hour and held at 1000 ° C. for 1 hour to obtain a zirconia fiber containing carbon. The crystal structure of the fibers stabilized with Elvia 6, 8, and 12 mol% was amorphous stabilized zirconia fibers, and the fiber diameter was approximately 18 to 30 μm. All the fibers had tensile strengths and Young's modulus in the range of 0.8 to 1.5 GPa and 150 to 190 GPa. The carbon content was 2.9% by mass with 6% by mass erbia-stabilized zirconia fiber.
Further, the 8 mass% erbia-stabilized zirconia fiber was fired in Ar gas at 10000 ° C./hour to 1400 ° C. and held for 5 minutes to obtain a stabilized zirconia fiber containing 1.0 mass% carbon. The fiber diameter was approximately 20 μm, and the results of XRD revealed that the fiber was almost cubic. The carbon content was 1.2% by mass.

また、上記6質量%エルビア安定化ジルコニア繊維を大気中で15000℃/時で1400℃まで焼成し5分間保持して、炭素を0.3質量%含有する安定化ジルコニア繊維を得た。繊維径はほぼ15μmで、XRDの結果から、ほぼ立方晶系であることが分かった。
この繊維の断面は図9に示すように結晶の発達した、しかも空孔のほとんどない緻密な構造を示した。
Moreover, the 6 mass% elvia-stabilized zirconia fiber was fired in the atmosphere at 15000 ° C./hour to 1400 ° C. and held for 5 minutes to obtain a stabilized zirconia fiber containing 0.3 mass% of carbon. The fiber diameter was approximately 15 μm, and the results of XRD revealed that the fiber was almost cubic.
As shown in FIG. 9, the cross section of the fiber showed a dense structure with crystal growth and almost no voids.

本発明の製造方法によれば、ジルコニア連続繊維中に炭素を少量含有させることにより結晶化による繊維の多孔性を抑制し、機械的強度の優れた繊維を得ることができる。さらに必要により、その後の急速昇温による、より高温での焼成による炭素含有量の少ない緻密な高結晶化ジルコニア繊維を得ることができる。そこで、これらのジルコニア連続繊維は、酸化物をマトリックスとするジルコニア繊維強化酸化物セラミックス複合材料の製造に用いて好適である。
According to the production method of the present invention, by containing a small amount of carbon in the zirconia continuous fiber, the porosity of the fiber due to crystallization can be suppressed, and a fiber having excellent mechanical strength can be obtained. Further, if necessary, a dense highly crystallized zirconia fiber having a low carbon content by firing at a higher temperature by subsequent rapid temperature increase can be obtained. Therefore, these zirconia continuous fibers are suitable for use in the production of a zirconia fiber reinforced oxide ceramic composite material having an oxide as a matrix.

Claims (7)

ジルコニウムアルコキシドの部分加水分解縮合を、部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアを形成する酸化物成分を生成する金属アルコキシド共存下で行こない、連続紡糸が可能な前駆体を形成する第一工程と、
これを溶融あるいは乾式紡糸法で高速で連続紡糸する第二工程と、
制御された水蒸気雰囲気で不融化する第三工程と、
酸化性雰囲気で低温焼成して炭素成分を含有するゲル繊維に変換する第四工程と、
非酸化性雰囲気で焼成し、炭素を含有するジルコニア系繊維に変換する第五工程と、
を備える酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。
A first step of performing a partial hydrolytic condensation of zirconium alkoxide in the presence of partially stabilized zirconia or a metal alkoxide that forms an oxide component forming stabilized zirconia to form a precursor capable of continuous spinning;
A second step of continuously spinning this at a high speed by a melt or dry spinning method;
A third step infusible in a controlled water vapor atmosphere;
A fourth step of low-temperature firing in an oxidizing atmosphere to convert to a gel fiber containing a carbon component;
A fifth step of firing in a non-oxidizing atmosphere and converting to carbon-containing zirconia fibers;
The manufacturing method of a zirconium oxide continuous fiber provided with this.
さらに超高速昇温により結晶化を促進させる第六工程を有する請求項1に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of the zirconium oxide continuous fiber of Claim 1 which has a 6th process of promoting crystallization by ultra high-speed temperature rising. 前記第一工程において、部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアを形成する酸化物成分がイットリア(Y2O3)、セリア(Ce2O3)、あるいはエルビア(Er2O3)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。   3. The partially stabilized zirconia or the oxide component that forms the stabilized zirconia in the first step is yttria (Y 2 O 3), ceria (Ce 2 O 3), or erbia (Er 2 O 3). A method for producing a continuous zirconium oxide fiber. 前記第三工程において、前駆体繊維の不融化を、室温の大気中での保持時間を24時間以内とするか、室温以上30℃以下の飽和水蒸気雰囲気で0.5時間以上2時間以内保持して行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。   In the third step, the infusibilization of the precursor fiber is maintained at room temperature in the atmosphere for 24 hours or in a saturated steam atmosphere at room temperature to 30 ° C. for 0.5 hours to 2 hours. The method for producing a continuous zirconium oxide fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is performed. 前記第四工程において、不融化した前駆体繊維を、大気中あるいは乾燥空気中で酸化性雰囲気で、10〜100℃/時の昇温速度で150〜500℃まで加熱し、10時間以下保持して低温焼成し、炭素成分を含有するゲル繊維に変換することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。   In the fourth step, the infusible precursor fiber is heated to 150 to 500 ° C. at a temperature rising rate of 10 to 100 ° C./hour in an oxidizing atmosphere in the air or in dry air and held for 10 hours or less. The method for producing a continuous zirconium oxide fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is converted to a gel fiber containing a carbon component by firing at a low temperature. 前記第五工程において、第四工程で得られたゲル繊維を窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性雰囲気で、昇温速度500〜1000℃/時で800℃以上で焼成し、炭素を1〜6質量%程度含有するジルコニア系繊維に変換することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。   In the fifth step, the gel fiber obtained in the fourth step is baked at 800 ° C. or higher at a temperature rising rate of 500 to 1000 ° C./hour in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. The method for producing a continuous zirconium oxide fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the continuous zirconia fiber is contained in an amount of about 6% by mass. 前記第六工程において、前記第工程で得られた酸化ジルコニウム連続繊維を大気中で、800〜20000℃/時の昇温速度で1000〜1600℃まで加熱し、炭素を酸化除去しながら結晶化を促進させ焼結を進め、安定化ジルコニア繊維または部分安定化ジルコニア繊維を得ることを特徴とする請求項2乃至6の何れか1項に記載の酸化ジルコニウム連続繊維の製造方法。
In the sixth step, the zirconium oxide continuous fiber obtained in the fifth step is heated to 1000 to 1600 ° C. at a temperature rising rate of 800 to 20000 ° C./hour in the air to crystallize while removing carbon by oxidation. The method for producing a continuous zirconium oxide fiber according to any one of claims 2 to 6, wherein the stabilized zirconia fiber or the partially stabilized zirconia fiber is obtained by promoting the sintering.
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