JP6375152B2 - Aluminum titanate-based sintered body and method for producing the same - Google Patents

Aluminum titanate-based sintered body and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、チタン酸アルミニウム系焼結体及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an aluminum titanate-based sintered body and a method for producing the same.

従来より、熱膨張係数が小さく且つ耐食性に優れた焼結体としてチタン酸アルミニウム焼結体が知られている（特許文献１を参照）。このチタン酸アルミニウム焼結体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銑鉄などの熔湯用の容器、取り鍋、トユなどの材料として使用した場合に、耐スラグ湿潤性、耐食性、耐スポーリング性等について優れた特性を発揮する。   Conventionally, an aluminum titanate sintered body is known as a sintered body having a small thermal expansion coefficient and excellent corrosion resistance (see Patent Document 1). This aluminum titanate sintered body has, for example, slag wet resistance, corrosion resistance, spalling resistance, etc. when used as a material for molten metal containers such as aluminum, aluminum alloys, pig iron, ladle, touyu, etc. Exhibits excellent properties.

特開平０５−２７０９０２号公報JP 05-270902 A

しかしながら、チタン酸アルミニウム焼結体は、焼結体を構成する結晶粒に熱膨張係数の異方性があるために、加熱、冷却に伴って結晶粒子界面に応力によるズレが生じ易く、微小クラックや空隙が進行して、機械的強度が低下し易いという欠点がある。このため、従来のチタン酸アルミニウム焼結体では、十分な機械的強度を得ることができないという問題があった。   However, in the aluminum titanate sintered body, the crystal grains constituting the sintered body have anisotropy in the thermal expansion coefficient, so that a deviation due to stress tends to occur at the crystal grain interface with heating and cooling, and microcracks Further, there is a drawback that the mechanical strength is easily lowered due to the progress of the voids. For this reason, the conventional aluminum titanate sintered body has a problem that sufficient mechanical strength cannot be obtained.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱膨張係数が小さいとうチタン酸アルミニウム焼結体の本来の特性を維持しつつ、従来よりも機械的強度の高い焼結体を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and the object thereof is to sinter having higher mechanical strength than the conventional one while maintaining the original characteristics of the aluminum titanate sintered body having a small thermal expansion coefficient. To provide a body.

第１の発明は、（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の条件を満たす成分を含むことを特徴とするチタン酸アルミニウム系焼結体。
（ｉ）Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料の合計が１００重量部であって、Ｔｉ含有材料が２５〜７５重量部、Ａｌ含有材料が７５〜２５重量部。
（ｉｉ）Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料の合計が１００重量部に対して、Ｌｉ含有材料が１〜１０重量部。
（ｉｉｉ）Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料の合計が１００重量部に対して、Ｍｇ含有材料が１〜１０重量部。 1st invention contains the component which satisfy | fills the conditions of (i), (ii), and (iii), The aluminum titanate type sintered compact characterized by the above-mentioned.
(I) The total of the Ti-containing material and the Al-containing material is 100 parts by weight, the Ti-containing material is 25 to 75 parts by weight, and the Al-containing material is 75 to 25 parts by weight.
(Ii) The Li-containing material is 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the Ti-containing material and the Al-containing material.
(Iii) 1 to 10 parts by weight of the Mg-containing material with respect to 100 parts by weight of the total of the Ti-containing material and the Al-containing material.

第２の発明は、第１の発明において、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料、前記Ｌｉ含有材料及び前記Ｍｇ含有材料の合計が１００重量部に対して、ＳｉＯ2、酸化鉄、ジルコニア、ジルコン、イットリア、ストロンチウム、ＳｉＣの一種又は二種以上の成分が１５重量部以下で添加されている。 According to a second invention, in the first invention, the total of the Ti-containing material, the Al-containing material, the Li-containing material, and the Mg-containing material is 100 parts by weight with respect to SiO 2 , iron oxide, zirconia, zircon. , Yttria, strontium, or one or more components of SiC are added at 15 parts by weight or less.

第３の発明は、第１又は第２の発明のチタン酸アルミニウム系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料、前記Ｌｉ含有材料及び前記Ｍｇ含有材料を含む混合物を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程を備える。   3rd invention is a manufacturing method of the aluminum titanate sintered compact of 1st or 2nd invention, Comprising: The mixture containing the said Ti containing material, the said Al containing material, the said Li containing material, and the said Mg containing material Is fired at a firing temperature of 1000 to 1750 ° C.

第４の発明は、第１又は第２の発明のチタン酸アルミニウム系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料、前記Ｌｉ含有材料及び前記Ｍｇ含有材料を含む混合物を焼成した後に粉砕して粉体を生成する粉体生成工程と、前記粉体生成工程後の粉体を成形する成形工程と、前記成形工程後の成形体を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程とを備える。   4th invention is a manufacturing method of the aluminum titanate sintered compact of 1st or 2nd invention, Comprising: The mixture containing the said Ti containing material, the said Al containing material, the said Li containing material, and the said Mg containing material A powder generating step of pulverizing and forming a powder, a molding step of molding the powder after the powder generating step, and a molded body after the molding step at a firing temperature of 1000 to 1750 ° C. A firing step for firing.

第５の発明は、第１又は第２の発明のチタン酸アルミニウム系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料、前記Ｌｉ含有材料及び前記Ｍｇ含有材料を含む混合物に成形助剤を加えて乾燥させた後に粉砕して粉体を生成する粉体生成工程と、前記粉体生成工程後の粉体を成形する成形工程と、前記成形工程後の成形体を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程とを備える。   5th invention is a manufacturing method of the aluminum titanate sintered compact of 1st or 2nd invention, Comprising: The mixture containing the said Ti containing material, the said Al containing material, the said Li containing material, and the said Mg containing material A powder generation step of adding a molding aid to the powder and drying and then pulverizing to generate powder, a molding step of molding the powder after the powder generation step, and a molded body after the molding step of 1000 And a firing step of firing at a firing temperature of ˜1750 ° C.

第６の発明は、（ｉ）及び（ｉｉ）の条件を満たす成分を含むことを特徴とするチタン酸アルミニウム系焼結体。
（ｉ）Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料の合計が１００重量部であって、Ｔｉ含有材料が２５〜７５重量部、Ａｌ含有材料が７５〜２５重量部。
（ｉｉ）Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料の合計が１００重量部に対して、ペタライトが１〜１０重量部。 6th invention contains the component which satisfy | fills the conditions of (i) and (ii), The aluminum titanate type sintered compact characterized by the above-mentioned.
(I) The total of the Ti-containing material and the Al-containing material is 100 parts by weight, the Ti-containing material is 25 to 75 parts by weight, and the Al-containing material is 75 to 25 parts by weight.
(Ii) 1 to 10 parts by weight of petalite with respect to 100 parts by weight of the total of the Ti-containing material and the Al-containing material.

第７の発明は、第６の発明において、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料及び前記ペタライトの合計が１００重量部に対して、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、酸化鉄、ジルコニア、ジルコン、イットリア、ストロンチウム、ＳｉＣの一種又は二種以上の成分が３０重量部以下で添加されている。 A seventh invention is the sixth invention, wherein the total of the Ti-containing material, the Al-containing material and the petalite is 100 parts by weight with respect to MgO, SiO 2 , iron oxide, zirconia, zircon, yttria, strontium, One or more components of SiC are added at 30 parts by weight or less.

第８の発明は、第６又は第７の発明のチタン酸アルミニウム系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料及び前記ペタライトを含む混合物を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程を備える。   8th invention is a manufacturing method of the aluminum titanate-type sintered compact of 6th or 7th invention, Comprising: The mixture containing the said Ti containing material, the said Al containing material, and the said petalite is 1000-1750 degreeC baking. A baking step of baking at a temperature is provided.

第９の発明は、第６又は第７の発明のチタン酸アルミニウ系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料及び前記ペタライトを含む混合物を焼成した後に粉砕して粉体を生成する粉体生成工程と、前記粉体生成工程後の粉体を成形する成形工程と、前記成形工程後の成形体を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程とを備える。   A ninth invention is a method for producing an aluminum titanate-based sintered body according to the sixth or seventh invention, wherein the mixture containing the Ti-containing material, the Al-containing material and the petalite is fired and pulverized. A powder generation step for generating powder, a molding step for molding the powder after the powder generation step, and a firing step for firing the compact after the molding step at a firing temperature of 1000 to 1750 ° C. .

第１０の発明は、第６又は第７の発明のチタン酸アルミニウム系焼結体の製造方法であって、前記Ｔｉ含有材料、前記Ａｌ含有材料及び前記ペタライトを含む混合物に成形助剤を加えて乾燥させた後に粉砕して粉体を生成する粉体生成工程と、前記粉体生成工程後の粉体を成形する成形工程と、前記成形工程後の成形体を１０００〜１７５０℃の焼成温度で焼成する焼成工程とを備える。   A tenth invention is a method for producing an aluminum titanate-based sintered body according to the sixth or seventh invention, wherein a molding aid is added to the mixture containing the Ti-containing material, the Al-containing material and the petalite. A powder production step for producing powder by pulverizing after drying, a molding step for molding the powder after the powder production step, and a molded body after the molding step at a firing temperature of 1000 to 1750 ° C. A firing step for firing.

本発明によれば、Ｔｉ含有材料及びＡｌ含有材料にＬｉ含有材料を加えることにより、熱膨張係数が小さいというチタン酸アルミニウム焼結体の本来の特性を維持しつつ、従来よりも機械的強度の高い焼結体を提供することができる。   According to the present invention, by adding a Li-containing material to a Ti-containing material and an Al-containing material, while maintaining the original characteristics of an aluminum titanate sintered body having a low thermal expansion coefficient, the mechanical strength is higher than before. A high sintered body can be provided.

以下、本発明の第１及び第２の実施形態に係るチタン酸アルミニウム系焼結体について説明する。これらのチタン酸アルミニウム系焼結体は、宇宙船、宇宙建設物、ロケット等の耐熱タイル及び耐熱材料、飛行物体の外壁に使用する塗料及び炭素繊維、ガラス繊維、チラノ繊維、アラミド繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、ピーク、エポキシ等高分子繊維及びこれらの複合材料としての耐熱性、樹脂膨潤防止のための複合材料として利用することができる。
また、これらのチタン酸アルミニウム系焼結体は、電子材料、特に耐熱プリント基板、半導体、フィルター、リアクター、コンダクター、トランス等の芯材、フライホイールのシャフト及びその筐体部、風車用ブレード、ジェットエンジン用部材、特に静翼部耐熱タービンブレード、耐熱コーティング材、ミサイルのノーズ及びミサイルブースター部材、戦車、自動車、特殊車両、鉄道車輌、リニアモーターカー、新幹線、高速鉄道部材、ディスクブレーキ全般(自動車、鉄道車輌、特殊車両、リニアモーターカー、飛行物体全般)にも利用することができる。
また、これらのチタン酸アルミニウム系焼結体は、熱電対保護管をはじめとする各種保護管、レードル(ラドル)、鉄鋼用高炉工程における耐熱耐火材料全般、アルミニウム及びアルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム等非鉄金属熔解炉付近の部材全般。3D装置を利用した異形形状成形体として利用することができる。 Hereinafter, the aluminum titanate-based sintered body according to the first and second embodiments of the present invention will be described. These aluminum titanate-based sintered bodies are heat resistant tiles and heat resistant materials for spacecrafts, space constructions, rockets, paints and carbon fibers used for the outer walls of flying objects, glass fibers, tyrano fibers, aramid fibers, nylon, Polyester, polycarbonate, peak, epoxy and other polymer fibers and their composite materials can be used as composite materials for heat resistance and prevention of resin swelling.
In addition, these aluminum titanate-based sintered bodies are used for electronic materials, particularly heat-resistant printed circuit boards, semiconductors, filters, reactors, conductors, transformers and other core materials, flywheel shafts and casings, windmill blades, jets Engine parts, especially stationary blade heat-resistant turbine blades, heat-resistant coating materials, missile nose and missile booster members, tanks, automobiles, special vehicles, railway vehicles, linear motor cars, Shinkansen, high-speed railway members, disc brakes in general (automobiles, It can also be used for railway vehicles, special vehicles, linear motor cars, flying objects in general).
In addition, these aluminum titanate-based sintered bodies include various protective tubes including thermocouple protective tubes, ladles (ladles), general heat and refractory materials in blast furnace processes for steel, aluminum and aluminum alloys, titanium alloys, magnesium, etc. All parts near non-ferrous metal melting furnaces. It can be used as a deformed shaped product using a 3D device.

［第１の実施形態］
第１の実施形態のチタン酸アルミニウム系焼結体は、Ｔｉ含有材料、Ａｌ含有材料、Ｌｉ含有材料、およびＭｇ含有材料を含むものである。 [First Embodiment]
The aluminum titanate-based sintered body according to the first embodiment includes a Ti-containing material, an Al-containing material, a Li-containing material, and a Mg-containing material.

（原料）
（Ｔｉ含有材料）
本発明に用いられるＴｉ含有材料は、チタンを含有し焼成によりチタン酸アルミニウム系焼結体を合成できる材料であれば特に限定されない。好ましくは酸化チタンの粉末である。 (material)
(Ti-containing material)
The Ti-containing material used in the present invention is not particularly limited as long as it contains titanium and can synthesize an aluminum titanate-based sintered body by firing. Titanium oxide powder is preferred.

酸化チタンとしては、アナターゼ型および/またはルチル型の酸化チタンを使用することができる。具体的には、塩素法によって製造されるルチル型の酸化チタン、および硫酸法によって製造されるアナターゼ型の酸化チタンを使用することができる。一般的なチタン酸アルミニウム系焼結体はアナターゼ型の酸化チタンを用いるが、本発明に係る実施形態では、ルチル型の酸化チタンを用いる。   As the titanium oxide, anatase type and / or rutile type titanium oxide can be used. Specifically, a rutile type titanium oxide produced by a chlorine method and an anatase type titanium oxide produced by a sulfuric acid method can be used. A general aluminum titanate-based sintered body uses anatase type titanium oxide, but in an embodiment according to the present invention, rutile type titanium oxide is used.

さらに、Ｔｉ含有材料として、空気中で焼成することにより酸化チタンに導かれる材料を用いることもできる。このような材料としては、チタニウム塩、チタニウムアルコキシド、水酸化チタニウム、窒化チタン、硫化チタン、チタン金属などがあげられる。   Furthermore, as the Ti-containing material, a material that is guided to titanium oxide by firing in air can also be used. Examples of such materials include titanium salts, titanium alkoxides, titanium hydroxide, titanium nitride, titanium sulfide, and titanium metal.

（Ａｌ含有材料）
本発明に用いられるＡｌ含有材料は、アルミニウムを含有し焼成によりチタン酸アルミニウム系焼結体を合成できる材料であれば特に限定されない。好ましくはアルミナ（酸化アルミニウム）の粉末である。アルミナの結晶型としては、γ型、δ型、θ型、α型などがあげられ、不定形（アモルファス）であってもよい。α型のアルミナが好ましく用いられる。 (Al-containing material)
The Al-containing material used in the present invention is not particularly limited as long as it contains aluminum and can synthesize an aluminum titanate-based sintered body by firing. Alumina (aluminum oxide) powder is preferred. Examples of the crystal type of alumina include γ-type, δ-type, θ-type, and α-type, and may be indefinite (amorphous). α-type alumina is preferably used.

Ａｌ含有材料としては、空気中で焼成することによりアルミナに導かれる材料の粉末を用いることもできる。このような材料としては、たとえば、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド、水酸化アルミニウム、金属アルミニウムなどがあげられる。   As the Al-containing material, a powder of a material that is guided to alumina by firing in air can also be used. Examples of such a material include aluminum salts, aluminum alkoxides, aluminum hydroxide, and metal aluminum.

Ｔｉ含有材料としてアナターゼ型またはルチル型の酸化チタンを用い、Ａｌ含有材料として易焼結アルミナα型を用いる場合には、両成分の反応性が良好であるので、短時間、高収率でチタン酸アルミニウムを形成することができる。   When anatase type or rutile type titanium oxide is used as the Ti-containing material and easy-sintering alumina α-type is used as the Al-containing material, the reactivity of both components is good. Aluminum oxide can be formed.

該Ｔｉ含有材料とＡｌ含有材料との配合割合は、Ｔｉ含有材料とＡｌ含有材料との合計１００重量部を基準として、Ｔｉ含有材料２５〜７５重量部に対して、該Ａｌ含有材料７５〜２５重量部とする。好ましくは、Ｔｉ含有材料３０〜７０重量部に対して、該Ａｌ含有材料７０〜３０重量部、さらに好ましくはＴｉ含有材料４０〜６０重量部に対して、該Ａｌ含有材料６０〜４０重量部である。   The mixing ratio of the Ti-containing material and the Al-containing material is 75 to 25 parts by weight with respect to 25 to 75 parts by weight of the Ti-containing material based on 100 parts by weight of the total of the Ti-containing material and the Al-containing material. Weight part. Preferably, 70 to 30 parts by weight of the Al-containing material with respect to 30 to 70 parts by weight of the Ti-containing material, more preferably 60 to 40 parts by weight of the Al-containing material with respect to 40 to 60 parts by weight of the Ti-containing material. is there.

Ａｌ含有材料の配合割合が少なすぎる場合（Ｔｉ含有材料の配合割合が多すぎる場合）には、機械的強度が低下し、熱安定性が劣る場合がある。   When the blending ratio of the Al-containing material is too small (when the blending ratio of the Ti-containing material is too large), the mechanical strength may be lowered and the thermal stability may be deteriorated.

Ａｌ含有材料の配合割合が多すぎる場合（Ｔｉ含有材料の配合割合が少なすぎる場合）には、機械的強度は上がるが、線膨張係数も上がる場合がある。   When the blending ratio of the Al-containing material is too large (when the blending ratio of the Ti-containing material is too small), the mechanical strength increases, but the linear expansion coefficient may increase.

（Ｌｉ含有材料）
本発明に用いられるＬｉ含有材料としては、ペタライト、スポジューメン、炭酸リチウム、および酸化リチウムなどがあげられる。ＬｉおよびＡｌを含有する材料が好ましい。ＬｉおよびＡｌならびにＳｉを含有する材料（例えば、ＬｉおよびＡｌを含有する珪酸塩)がより好ましい。珪酸塩の形態のＬｉ含有材料を用いる場合、焼成によってチタン酸アルミニウム系焼成体が形成される際に、Ｌｉ含有材料中のＳｉの一部が結晶格子に固溶してＡｌと置換する。ＳｉはＡｌよりイオン半径が小さいために周囲の酸素原子との結合距離が短くなり、格子定数は、純粋なチタン酸アルミニウムと比べて小さい値となる。その結果、得られる焼結体は、結晶構造が安定化して、機械的強度が向上し、更に、非常に高い熱的安定性を示すものとなって耐火度が大きく向上するものと考えられる。 (Li-containing material)
Examples of the Li-containing material used in the present invention include petalite, spodumene, lithium carbonate, and lithium oxide. A material containing Li and Al is preferred. A material containing Li and Al and Si (for example, a silicate containing Li and Al) is more preferable. When the Li-containing material in the form of silicate is used, when an aluminum titanate-based fired body is formed by firing, a part of Si in the Li-containing material is dissolved in the crystal lattice and is replaced with Al. Since Si has a smaller ionic radius than Al, the bond distance with surrounding oxygen atoms is short, and the lattice constant is smaller than that of pure aluminum titanate. As a result, it is considered that the obtained sintered body has a stabilized crystal structure and improved mechanical strength, and further exhibits extremely high thermal stability, thus greatly improving the fire resistance.

Ｌｉ含有材料の含有量は、Ｔｉ含有材料およびＡｌ含有材料の合計１００重量部に対し、１〜１０重量部であることが好ましく、３〜６重量部であることがより好ましい。最も好ましくは、４〜５重量部である。Ｌｉ含有材料の含有量を適切な範囲内に調整することにより、熱膨張係数がよりゼロに近い、すなわち、熱による体積変化がより小さいチタン酸アルミニウム系焼結体を得ることができる。   The content of the Li-containing material is preferably 1 to 10 parts by weight and more preferably 3 to 6 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the Ti-containing material and the Al-containing material. Most preferably, it is 4 to 5 parts by weight. By adjusting the content of the Li-containing material within an appropriate range, an aluminum titanate-based sintered body having a thermal expansion coefficient closer to zero, that is, a smaller volume change due to heat, can be obtained.

Ｌｉ含有材料の含有量が少なすぎる場合には、チタン酸アルミニウム系焼結体の熱膨張係数を十分に低減できないことがあり、多すぎる場合には、耐熱性が低下し、またチタン酸アルミニウム系焼結体の機械的強度が低下することがある。さらに、Ｌｉ含有材料の含有量が多すぎても、少なすぎてもヒステリシスが改善しないことがある。   When the content of the Li-containing material is too small, the thermal expansion coefficient of the aluminum titanate-based sintered body may not be sufficiently reduced. When it is too large, the heat resistance is lowered, and the aluminum titanate-based sintered body may be reduced. The mechanical strength of the sintered body may decrease. Furthermore, even if the content of the Li-containing material is too much or too little, the hysteresis may not be improved.

また、ＬｉおよびＡｌを含有する材料を用いる場合、その材料の使用量は、Ｌｉ含有材料の使用量およびＡｌ含有材料の使用量の両者に含めて計算する。   Moreover, when using the material containing Li and Al, the usage-amount of the material is calculated including both the usage-amount of Li containing material and the usage-amount of Al containing material.

（Ｍｇ含有材料）
本発明に使用されるＭｇ含有材料は、マグネシウムを含有し焼成によりチタン酸アルミニウム系焼結体を合成できる材料であれば特に限定されない。たとえば、酸化マグネシウムの粉末のほか、空気中で焼成することにより酸化マグネシウムに導かれる材料の粉末があげられる。 (Mg-containing material)
The Mg-containing material used in the present invention is not particularly limited as long as it contains magnesium and can synthesize an aluminum titanate-based sintered body by firing. For example, in addition to the powder of magnesium oxide, a powder of a material that is guided to magnesium oxide by firing in air can be used.

空気中で焼成することにより酸化マグネシウムに導かれる材料としては、たとえば、マグネシウム塩、マグネシウムアルコキシド、水酸化マグネシウム、窒化マグネシウム、金属マグネシウムなどがあげられる。   Examples of the material led to magnesium oxide by firing in air include magnesium salt, magnesium alkoxide, magnesium hydroxide, magnesium nitride, and magnesium metal.

Ｍｇ含有材料として、Ａｌ含有材料を兼ねた粉末を用いることもできる。このような粉末としては、例えば、酸化マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）の粉末があげられる。 As the Mg-containing material, a powder that also serves as an Al-containing material can be used. Examples of such powder include magnesium oxide spinel (MgAl 2 O 4 ) powder.

なお、ＭｇおよびＡｌを含有する材料を用いる場合、その材料の使用量は、Ｍｇ含有材料の使用量およびＡｌ含有材料の使用量の両者に含めて計算する。   In addition, when using the material containing Mg and Al, the usage-amount of the material is calculated including both the usage-amount of Mg-containing material and the usage-amount of Al-containing material.

また、ＭｇおよびＴｉを含有する材料を用いる場合、その材料の使用量は、Ｍｇ含有材料の使用量およびＴｉ含有材料の使用量の両者に含めて計算する。   Moreover, when using the material containing Mg and Ti, the usage-amount of the material is calculated including both the usage-amount of Mg containing material and the usage-amount of Ti containing material.

好ましいＭｇ含有材料は、Ｍｇを含むスピネル型構造を有する酸化物、ＭｇＣＯ３及びＭｇＯである。 Preferred Mg-containing materials are oxides having a spinel structure containing Mg, MgCO 3 and MgO.

Ｍｇを含むスピネル型構造を有する酸化物としては、例えば、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＴｉ２Ｏ４などがあげられる。このようなスピネル型構造を有する酸化物としては、天然鉱物を用いても良く、或いは、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３を含む原料、ＭｇＯと酸化チタンを含む原料などを焼成して得たスピネル型酸化物を用いてもよい。 Examples of the oxide having a spinel structure containing Mg include MgAl 2 O 4 and MgTi 2 O 4 . As the oxide having such a spinel structure, a natural mineral may be used, or a spinel oxidation obtained by firing a raw material containing MgO and Al 2 O 3 , a raw material containing MgO and titanium oxide, or the like. You may use thing.

Ｍｇ含有材料の含有量は、Ｔｉ含有材料およびＡｌ含有材料の合計１００重量部に対して、１〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは３〜８重量部である。Ｍｇ含有材料を適切な範囲で含有することにより、線膨張係数が安定化し、ヒステリシスが改善する。そのため、熱ショックに対して抵抗性が上がる。   The content of the Mg-containing material is preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 3 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the Ti-containing material and the Al-containing material. By containing the Mg-containing material in an appropriate range, the linear expansion coefficient is stabilized and the hysteresis is improved. Therefore, resistance to heat shock is increased.

Ｍｇ含有材料の含有量が少なすぎる場合には、耐熱性が低下することがあり、また強度が低下することがある。Ｍｇ含有材料の含有量が多すぎる場合にも強度が低下し、しかも熱膨張性が低下し、高熱によって分解を生じることがある。   When the content of the Mg-containing material is too small, the heat resistance may be lowered and the strength may be lowered. Even when the content of the Mg-containing material is too large, the strength is lowered, the thermal expansibility is lowered, and decomposition may occur due to high heat.

Ｔｉ含有材料、Ａｌ含有材料、Ｌｉ含有材料、およびＭｇ含有材料としては、それぞれ別個の材料であってもよく、Ｔｉ、Ａｌ、ＬｉおよびＭｇのうちの２種以上の金属成分を含む材料であってもよい。   Each of the Ti-containing material, Al-containing material, Li-containing material, and Mg-containing material may be a separate material, and is a material that includes two or more metal components of Ti, Al, Li, and Mg. May be.

この材料は、アルミナセラミックス、チタニアセラミックス、酸化マグネシウムセラミックス、チタン酸アルミニウム系焼結体、チタン酸マグネシウムセラミックス、スピネルセラミックス、チタン酸アルミニウムマグネシウムセラミックスなどの各種セラミックスの原料として用いられるもののうちから適宜選択される。   This material is appropriately selected from those used as raw materials for various ceramics such as alumina ceramics, titania ceramics, magnesium oxide ceramics, aluminum titanate-based sintered bodies, magnesium titanate ceramics, spinel ceramics, aluminum magnesium titanate ceramics. The

好ましい原料として、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＬｉＯ，ＭｇＯなどの酸化物、ＭｇＡｌ2Ｏ4、Ａｌ2ＴｉＯ5、ＭｇとＴｉを含む各スピネル型構造体などの２種類以上の金属成分を含む複合酸化物、Ａｌ、Ｔｉ及びＭｇからなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属成分を含む化合物（炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩など）などがある。 Preferred raw materials include two or more kinds of metal components such as oxides such as Al 2 O 3 , TiO 2 , LiO, and MgO, MgAl 2 O 4 , Al 2 TiO 5 , and spinel structures containing Mg and Ti. There are compounds containing one or more metal components selected from the group consisting of complex oxides, Al, Ti and Mg (carbonates, nitrates, sulfates, etc.).

必要に応じて、上記したＴｉ含有材料、Ａｌ含有材料、Ｌｉ含有材料、およびＭｇ含有材料以外の無機材料を添加剤として使用することもできる。そのような無機材料として、酸化鉄、ジルコニア、ジルコン、イットリア、ストロンチウム、ＳｉＣなどがあげられる。これらの一種又は二種以上の添加剤が、上記の原料混合物１００重量部に対して、１５重量部以下で添加することができる。好ましくは１〜１５重量部であり、さらに好ましくは４〜１０重量部、最も好ましくは３〜６重量部である。 If necessary, inorganic materials other than the Ti-containing material, Al-containing material, Li-containing material, and Mg-containing material described above can be used as an additive. Examples of such inorganic materials include iron oxide , zirconia, zircon, yttria, strontium, SiC, and the like. One or two or more of these additives can be added at 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the raw material mixture. Preferably it is 1-15 weight part, More preferably, it is 4-10 weight part, Most preferably, it is 3-6 weight part.

（原料混合物の調製）
本発明の製造方法において、上記Ｔｉ含有材料、Ａｌ含有材料、Ｍｇ含有材料及びＬｉ含有材料の各原料の粉末を充分に混合し、必要に応じて焼成後、適当な粒径に粉砕される。原料の混合工程、粉砕による粉体生成工程は、特に限定的でなく既知の方法に従って行われる。 (Preparation of raw material mixture)
In the production method of the present invention, the raw material powders of the Ti-containing material, Al-containing material, Mg-containing material, and Li-containing material are sufficiently mixed and, if necessary, fired and then pulverized to an appropriate particle size. The raw material mixing step and the powder generation step by pulverization are not particularly limited and are performed according to known methods.

例えば、ボールミル、媒体攪拌ミルなどを用いて行われる。上記原料混合物の粉砕の程度は、特に限定的でない。平均粒子径が好ましくは３０μｍ以下、特に好ましくは８〜１５μｍ以下が好適である。これは、二次粒子が形成されない範囲であればできるだけ小さい方が好適である。   For example, it is performed using a ball mill, a medium stirring mill or the like. The degree of pulverization of the raw material mixture is not particularly limited. The average particle size is preferably 30 μm or less, particularly preferably 8 to 15 μm. This is preferably as small as possible as long as secondary particles are not formed.

上記原料混合物は、このまま焼成することもできるが、好ましくは、最終的な使用形態である成形体に予め成形してから焼成することが好ましい。成形する場合には、上記原料混合物に対して、成形助剤を配合することもできる。成形助剤としては、結合剤、離型剤、消泡剤、及び解こう剤などの既知のものが使用できる。結合剤としては、ポリビニルアルコール、マイクロワックスエマルジョン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどが好ましい。離型剤としては、ステアリン酸エマルジョンなどが、消泡剤としては、ｎ−オクチルアルコール、オクチルフェノキシエタノールなどが、解こう剤としては、ジエチルアミン、トリエチルアミンなどが好ましい。これらは原料混合物の混合時に各原料の分散性を上げるために使用される。   The raw material mixture can be baked as it is, but preferably it is preliminarily molded into a molded body as a final use form and then baked. In the case of molding, a molding aid can be added to the raw material mixture. As molding aids, known ones such as binders, mold release agents, antifoaming agents, and peptizers can be used. As the binder, polyvinyl alcohol, microwax emulsion, methylcellulose, carboxymethylcellulose and the like are preferable. As the releasing agent, stearic acid emulsion and the like are preferable, as the antifoaming agent, n-octyl alcohol, octylphenoxyethanol and the like are preferable, and as the peptizer, diethylamine, triethylamine and the like are preferable. These are used to increase the dispersibility of each raw material when mixing the raw material mixture.

成形助剤の使用量は特に限定されない。原料として用いるＡｌ含有材料及びＴｉ含有材料、Ｍｇ含有材料、Ｌｉ含有材料（原料混合物）の各材料の合計１００重量部に対して、いずれも固形物換算でそれぞれ以下の範囲とするのが好適である。   The amount of the molding aid used is not particularly limited. It is preferable to set the following ranges in terms of solids, respectively, with respect to a total of 100 parts by weight of each of the Al-containing material, Ti-containing material, Mg-containing material, and Li-containing material (raw material mixture) used as raw materials. is there.

すなわち、結合剤を０．２〜０．６重量部、離型剤を０．２〜０．７重量部、消泡剤を０．５〜１．５重量部、及び解こう剤を０．５〜１．５重量部用いる。上記成形助剤を加えた原料混合物は混合、混練し、成形される。   That is, 0.2 to 0.6 parts by weight of the binder, 0.2 to 0.7 parts by weight of the release agent, 0.5 to 1.5 parts by weight of the antifoaming agent, and 0. 5 to 1.5 parts by weight are used. The raw material mixture to which the molding aid is added is mixed, kneaded and molded.

具体的には、原料混合物に成形助剤を加えてスラリーを得る。このスラリーを乾燥してクリンカーを得る。このクリンカーを粉砕して原料粉末を得る。この原料粉末から成形体を得る。   Specifically, a molding aid is added to the raw material mixture to obtain a slurry. This slurry is dried to obtain a clinker. The clinker is pulverized to obtain a raw material powder. A molded body is obtained from this raw material powder.

原料粉末の成形工程についても特に限定はなく、例えば、プレス成形、シート成形、鋳込み成形、押し出し成形、射出成形、ＣＩＰ成形、ＨＩＰ成形、また最近では３Ｄ（３次元）成形などの公知の成形方法を適宜採用すればよい。   There are also no particular limitations on the raw powder molding process, and known molding methods such as press molding, sheet molding, cast molding, extrusion molding, injection molding, CIP molding, HIP molding, and recently 3D (three-dimensional) molding, etc. May be adopted as appropriate.

成形体の焼成工程は、一般のセラミックスの焼成方法を用いることができる。   In the firing step of the formed body, a general ceramic firing method can be used.

焼成は、通常、管状電気炉、箱型電気炉、トンネル炉、遠赤外線炉、マイクロ波加熱炉、シャフト炉、反射炉、ロータリー炉、ローラーハース炉などの通常の焼成炉を用いて行なわれる。焼成は回分式で行なってもよいし、連続式で行なってもよい。また、静置式で行なってもよいし、流動式で行なってもよい。   Firing is usually performed using a conventional firing furnace such as a tubular electric furnace, a box-type electric furnace, a tunnel furnace, a far-infrared furnace, a microwave heating furnace, a shaft furnace, a reflection furnace, a rotary furnace, or a roller hearth furnace. Firing may be performed batchwise or continuously. Moreover, you may carry out by a stationary type and may carry out by a fluid type.

焼成するときの雰囲気は、大気中、真空中（１Ｐａ以下の真空度）、窒素雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気（アルゴン、ネオン、ヘリウムなど）が可能である。好ましくは大気中での焼成である。   The atmosphere for firing can be air, vacuum (degree of vacuum of 1 Pa or less), nitrogen atmosphere, reducing atmosphere, inert atmosphere (argon, neon, helium, etc.). Preferably firing in the atmosphere.

焼成温度は、通常１０００〜１７５０℃程度、好ましくは１２００〜１６００℃程度とすればよい。   The firing temperature is usually about 1000 to 1750 ° C., preferably about 1200 to 1600 ° C.

焼成時間は、特に限定はなく、成形体の形状などに応じて、充分に焼結が進行するまで焼成すれば良く、通常は、上記した温度範囲に１〜１０時間維持すればよい。焼成の際の昇温速度及び降温速度についても、特に限定はなく、焼結体にクラックが入らないような条件を適宜設定すればよい。   The firing time is not particularly limited, and may be fired until the sintering proceeds sufficiently, depending on the shape of the molded body, etc., and is usually maintained within the above temperature range for 1 to 10 hours. There are no particular limitations on the rate of temperature rise and the rate of temperature drop during firing, and conditions that do not cause cracks in the sintered body may be set as appropriate.

上記混合物中に含まれる水分、結合剤などの成形助剤を充分に除去するために急激に昇温することなく、徐々に昇温することが好ましい。また、上記した焼成温度に加熱する前に、必要に応じて、好ましくは７００〜１０００℃の温度範囲において、１０〜３０時間の穏やかな昇温により仮焼結を行うことによって、チタン酸アルミニウム系焼結体が形成する際におけるクラック発生の原因となる焼結体内の応力を緩和することができ、焼結体中のクラックの発生を抑制して均一な焼結体を得ることができる。   In order to sufficiently remove the molding aids such as moisture and binder contained in the mixture, it is preferable to gradually increase the temperature without rapidly increasing the temperature. Moreover, before heating to the above-described firing temperature, if necessary, preferably in the temperature range of 700 to 1000 ° C., by carrying out temporary sintering at a moderate temperature rise of 10 to 30 hours, an aluminum titanate system The stress in the sintered body that causes the generation of cracks when the sintered body is formed can be relieved, and the generation of cracks in the sintered body can be suppressed to obtain a uniform sintered body.

上述の方法により、チタン酸アルミニウム系焼結体（以下、単に焼結体ともいう。）を得ることができる。チタン酸アルミニウム系焼結体は、化学式、Ｔｉ−Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ−Ｏ系（好ましくは、Ｔｉ−Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ系）結晶体で表すことができる。本発明の焼結体の原料は、Ａｌ含有材料、Ｔｉ含有材料、Ｍｇ含有材料、およびＬｉ含有材料として、天然物を含有し得る。それゆえ、不純物を含有し得る。また、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｏ以外の元素を含むこともできる。そのため、本発明の焼結体の厳密な化学式を正確に表すことはできない。   By the above-described method, an aluminum titanate-based sintered body (hereinafter also simply referred to as a sintered body) can be obtained. The aluminum titanate-based sintered body can be represented by a chemical formula, Ti—Al—Li—Mg—O-based (preferably, Ti—Al—Li—Mg—Si—O-based) crystal. The raw material of the sintered body of the present invention can contain a natural product as an Al-containing material, a Ti-containing material, an Mg-containing material, and a Li-containing material. Therefore, it can contain impurities. Moreover, elements other than Ti, Al, Li, Mg, and O can also be included. Therefore, the exact chemical formula of the sintered body of the present invention cannot be expressed accurately.

なお、１つの好ましい実施形態における主成分の式としては、例えば、Ａｌ含有材料としてアルミナを用い、Ｔｉ含有材料として酸化チタンを用い、Ｍｇ含有材料として酸化マグネシウムを用い、Ｌｉ含有材料として、ペタライトを用いた場合には、以下の式となる。   In addition, as a formula of the main component in one preferred embodiment, for example, alumina is used as the Al-containing material, titanium oxide is used as the Ti-containing material, magnesium oxide is used as the Mg-containing material, and petalite is used as the Li-containing material. When used, the following equation is obtained.

（Ａｌ２Ｏ３）ａ（ＴｉＯ２）ｂ（ＭｇＯ）ｃ（Ｌｉ（ＡｌＳｉ４Ｏ１０））ｄ (Al2O3) a (TiO2) b (MgO) c (Li (AlSi4O10)) d

ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄの値はそれぞれの材料の使用量によって決まる。   Here, the values of a, b, c, and d are determined by the amount of each material used.

第１の実施形態の焼結体は、上記したように、耐熱性と高い機械的強度を有する。しかも、第１の実施形態の焼結体は耐久性および耐熱衝撃性にも優れている。   As described above, the sintered body of the first embodiment has heat resistance and high mechanical strength. Moreover, the sintered body of the first embodiment is also excellent in durability and thermal shock resistance.

［第２の実施形態］
第２の実施形態のチタン酸アルミニウム系焼結体は、Ｔｉ含有材料、Ａｌ含有材料、及びペタライトを含むものである。つまり、第１の実施形態に対して、Ｍｇ含有材料を除き且つＬｉ含有材料をペタライトにしたものが第２の実施形態のチタン酸アルミニウム系焼結体である。 [Second Embodiment]
The aluminum titanate-based sintered body according to the second embodiment includes a Ti-containing material, an Al-containing material, and petalite. That is, the aluminum titanate-based sintered body of the second embodiment is obtained by removing the Mg-containing material and using the Li-containing material as petalite with respect to the first embodiment.

第２の実施形態のＴｉ含有材料及びＡｌ含有材料の配合割合は、第１の実施形態と同じ配合割合であり、Ｔｉ含有材料とＡｌ含有材料との合計が１００重量部を基準として、Ｔｉ含有材料２５〜７５重量部に対して、該Ａｌ含有材料７５〜２５重量部とする。好ましくは、Ｔｉ含有材料３０〜７０重量部に対して、該Ａｌ含有材料７０〜３０重量部、さらに好ましくはＴｉ含有材料４０〜６０重量部に対して、該Ａｌ含有材料６０〜４０重量部である。   The mixing ratio of the Ti-containing material and the Al-containing material of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the total of the Ti-containing material and the Al-containing material is based on 100 parts by weight. The Al-containing material is 75 to 25 parts by weight with respect to 25 to 75 parts by weight of the material. Preferably, 70 to 30 parts by weight of the Al-containing material with respect to 30 to 70 parts by weight of the Ti-containing material, more preferably 60 to 40 parts by weight of the Al-containing material with respect to 40 to 60 parts by weight of the Ti-containing material. is there.

第２の実施形態のペタライトの含有量は、第１の実施形態と同じであり、Ｔｉ含有材料およびＡｌ含有材料の合計が１００重量部に対し、１〜１０重量部であることが好ましく、３〜６重量部であることがより好ましい。最も好ましくは、４〜５重量部である。   The content of petalite of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the total of the Ti-containing material and the Al-containing material is preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight. More preferably, it is ˜6 parts by weight. Most preferably, it is 4 to 5 parts by weight.

また、第２の実施形態において、必要に応じて、無機材料を添加剤として使用できることも、第１の実施形態と同じである。上述の無機材料として、ＭｇＯ、酸化鉄、ジルコニア、ジルコン、イットリア、ストロンチウム、ＳｉＣなどがあげられる。これらの一種又は二種以上の添加剤が、上記の原料混合物１００重量部に対して、３０重量部以下添加することができる。好ましくは１〜２５重量部であり、さらに好ましくは１〜１５重量部である。特に、後記する段落［００７９］と［００８０］に記載されているように、酸化チタンとアルミナとペタライトの合計１００重量部に対して溶融シリカを１９５．４〜３１６．５重量部、酸化チタンとアルミナとペタライトの合計１００重量部に対してイットリアを０．４６〜０．５１重量部含むことが好ましい。 Further, in the second embodiment, an inorganic material can be used as an additive as necessary, as in the first embodiment. Examples of the inorganic material include MgO, iron oxide , zirconia, zircon, yttria, strontium, SiC, and the like. One or more of these additives can be added in an amount of 30 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the raw material mixture. Preferably it is 1-25 weight part, More preferably, it is 1-15 weight part. In particular, as described in paragraphs [0079] and [0080] to be described later, 195.4 to 316.5 parts by weight of fused silica, titanium oxide, and 100 parts by weight of titanium oxide, alumina, and petalite in total. It is preferable that 0.46 to 0.51 part by weight of yttria is included with respect to 100 parts by weight of the total of alumina and petalite .

また、第２の実施形態の原料混合物の調製は、第１の実施形態と同じである。成形助剤の使用量は、原料として用いるＡｌ含有材料及びＴｉ含有材料及びペタライト（原料混合物）の各材料の合計１００重量部に対して、いずれも固形物換算でそれぞれ以下の範囲とするのが好適である。   The preparation of the raw material mixture of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. The amount of molding aid used should be within the following ranges in terms of solids, based on a total of 100 parts by weight of each of the Al-containing material, Ti-containing material and petalite (raw material mixture) used as raw materials. Is preferred.

すなわち、結合剤を０．２〜０．６重量部、離型剤を０．２〜０．７重量部、消泡剤を０．５〜１．５重量部、及び解こう剤を０．５〜１．５重量部用いる。上記成形助剤を加えた原料混合物は混合、混練し、成形される。   That is, 0.2 to 0.6 parts by weight of the binder, 0.2 to 0.7 parts by weight of the release agent, 0.5 to 1.5 parts by weight of the antifoaming agent, and 0. 5 to 1.5 parts by weight are used. The raw material mixture to which the molding aid is added is mixed, kneaded and molded.

また、第２の実施形態の成形工程、焼成工程は、第１の実施形態と同じである。焼成工程の焼成時間、焼成温度は、第１の実施形態と同じである。   Further, the molding process and the firing process of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. The firing time and firing temperature in the firing step are the same as in the first embodiment.

このようにして、チタン酸アルミニウム系焼結体（以下、単に焼結体ともいう。）を得ることができる。チタン酸アルミニウム系焼結体は、化学式Ｔｉ−Ａｌ−Ｌｉ−Ｓｉ−Ｏ系結晶体で表すことができる。本発明の焼結体の原料は、Ａｌ含有材料、Ｔｉ含有材料として天然物を含有し得る。それゆえ、不純物を含有し得る。また、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｏ以外の元素を含むこともできる。そのため、本発明の焼結体の厳密な化学式を正確に表すことはできない。   In this way, an aluminum titanate-based sintered body (hereinafter also simply referred to as a sintered body) can be obtained. The aluminum titanate-based sintered body can be represented by a chemical formula Ti—Al—Li—Si—O-based crystal. The raw material of the sintered body of the present invention can contain a natural product as an Al-containing material and a Ti-containing material. Therefore, it can contain impurities. Moreover, elements other than Ti, Al, Li, and O can also be included. Therefore, the exact chemical formula of the sintered body of the present invention cannot be expressed accurately.

なお、１つの好ましい実施形態における主成分の式としては、例えば、Ａｌ含有材料としてアルミナを用い、Ｔｉ含有材料として酸化チタンを用い場合には、以下の式となる。   In addition, as a main component formula in one preferred embodiment, for example, when alumina is used as the Al-containing material and titanium oxide is used as the Ti-containing material, the following formula is obtained.

（Ａｌ２Ｏ３）ａ（ＴｉＯ２）ｂ（Ｌｉ（ＡｌＳｉ４Ｏ１０））ｃ (Al2O3) a (TiO2) b (Li (AlSi4O10)) c

ここで、ａ、ｂ、ｃの値はそれぞれの材料の使用量によって決まる。   Here, the values of a, b, and c are determined by the amount of each material used.

第２の実施形態の焼結体は、上記したように、耐熱性と高い機械的強度を有する。しかも、第２の実施形態の焼結体は耐久性および耐熱衝撃性にも優れている。   As described above, the sintered body of the second embodiment has heat resistance and high mechanical strength. Moreover, the sintered body of the second embodiment is also excellent in durability and thermal shock resistance.

以下、実施例を用いてより詳細な説明をする。本発明は、その要旨を超えない限り、実施例に限定されるものではない。尚、第１の実施形態が実施例１〜３に対応し、第２の実施形態が実施例４，５に対応する。以下の実施例で用いた材料は、次のとおりである。   Hereinafter, a more detailed description will be given using examples. The present invention is not limited to the examples as long as the gist thereof is not exceeded. The first embodiment corresponds to Examples 1 to 3, and the second embodiment corresponds to Examples 4 and 5. The materials used in the following examples are as follows.

（実施例１）
酸化チタン（Ａ−１１０、堺化学（株））３０重量部、易焼結アルミナ（ＡＥＳ−１１、住友化学工業（株））７０重量部、ペタライト４重量部、酸化マグネシウム（宇部マテリアルズ（株））４重量部、適量の温水、解こう剤としてジエタノールアミン１．５重量部、有機バインダーとしてポリビニルアルコール０．１重量部、および消泡剤としてポリプロピレングリコール０．５重量部を混合して、スラリーを得た。
このスラリーを乾燥してクリンカーを得た。このクリンカーをボールミルにて２４時間粉砕し、篩にて分級した。篩サイズ８０〜１００μｍ、平均粒径ｘ＝９０μｍのチタン酸アルミニウム系粉体（原料粉末）を得た。
得られた原料粉末を６０ＭＰａの成形圧でプレスして５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの成形体を得た。この成形体を大気中で１４５０℃で焼成した後、放冷してチタン酸アルミニウム系焼結体を得た。 Example 1
30 parts by weight of titanium oxide (A-110, Sakai Chemical Co., Ltd.), 70 parts by weight of easily sintered alumina (AES-11, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 4 parts by weight of petalite, magnesium oxide (Ube Materials Co., Ltd.) )) 4 parts by weight, appropriate amount of warm water, 1.5 parts by weight of diethanolamine as a peptizer, 0.1 parts by weight of polyvinyl alcohol as an organic binder, and 0.5 parts by weight of polypropylene glycol as an antifoaming agent Got.
This slurry was dried to obtain a clinker. The clinker was pulverized with a ball mill for 24 hours and classified with a sieve. An aluminum titanate-based powder (raw material powder) having a sieve size of 80 to 100 μm and an average particle size x = 90 μm was obtained.
The obtained raw material powder was pressed at a molding pressure of 60 MPa to obtain a molded body of 50 mm × 100 mm × 10 mm. The molded body was fired at 1450 ° C. in the air and then allowed to cool to obtain an aluminum titanate-based sintered body.

（実施例２）
酸化マグネシウム（宇部マテリアルズ（株））に代えて、酸化マグネシウム（神島化学工業（株））を４重量部用いたこと以外は、実施例１と同様に成形、焼成してチタン酸アルミニウム系焼結体を得た。 (Example 2)
Instead of magnesium oxide (Ube Materials Co., Ltd.), except that 4 parts by weight of magnesium oxide (Kamishima Chemical Industry Co., Ltd.) was used, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 to form an aluminum titanate-based fired product. A ligature was obtained.

（実施例３）
酸化チタン（Ａ−１１０、堺化学（株））を４０重量部、易焼結アルミナ（ＡＥＳ−１１、住友化学工業（株））を６０重量部、ペタライトを４重量部、酸化マグネシウム（神島化学工業（株））を４重量部混合したこと以外は、実施例１と同様に成形、焼成してチタン酸アルミニウム系焼結体を得た。 (Example 3)
40 parts by weight of titanium oxide (A-110, Sakai Chemical Co., Ltd.), 60 parts by weight of easily sintered alumina (AES-11, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 4 parts by weight of petalite, magnesium oxide (Kanjima Chemical) Except that 4 parts by weight of Kogyo Co., Ltd. was mixed, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 to obtain an aluminum titanate-based sintered body.

（実施例４）
酸化チタン（Ａ−１１０、堺化学（株））を２５重量部、易焼結アルミナ（ＡＥＳ−１１、住友化学工業（株））を５０重量部、溶融シリカを２５０重量部、ペタライトを４重量部、イットリアを０．４重量部混合したこと以外は、実施例１と同様に成形、焼成してチタン酸アルミニウム系焼結体を得た。 Example 4
25 parts by weight of titanium oxide (A-110, Sakai Chemical Co., Ltd.), 50 parts by weight of easily sintered alumina (AES-11, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 250 parts by weight of fused silica and 4 parts by weight of petalite An aluminum titanate-based sintered body was obtained by molding and firing in the same manner as in Example 1 except that 0.4 part by weight of yttria was mixed.

（実施例５）
酸化チタン（Ａ−１１０、堺化学（株））を２３重量部、易焼結アルミナ（ＡＥＳ−１１、住友化学工業（株））を６０重量部、溶融シリカを１７０重量部、ペタライトを４重量部、イットリアを０．４重量部混合したこと以外は、実施例１と同様に成形、焼成してチタン酸アルミニウム系焼結体を得た。 (Example 5)
23 parts by weight of titanium oxide (A-110, Sakai Chemical Co., Ltd.), 60 parts by weight of easily sintered alumina (AES-11, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 170 parts by weight of fused silica and 4 parts by weight of petalite An aluminum titanate-based sintered body was obtained by molding and firing in the same manner as in Example 1 except that 0.4 part by weight of yttria was mixed.

Figure 0006375152
Figure 0006375152

表１に示すように、実施例１〜５のうち、三点曲げ強度が１００ＭＰａを超えるのは、実施例４，５のみである。溶融シリカは、酸化チタンと易焼結アルミナとペタライトとの合計が１００重量部に対して、１５０〜４００重量部が好ましく、１９０〜３４０重量部がより好ましく、３００〜３３０重量部がさらに好ましい。また、イットリアは、ペタライトが４重量部に対して、０．１〜１重量部が好ましく、０．３〜０．５重量部がより好ましい。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 5, only Examples 4 and 5 have a three-point bending strength exceeding 100 MPa. The fused silica is preferably 150 to 400 parts by weight, more preferably 190 to 340 parts by weight, and still more preferably 300 to 330 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of titanium oxide, easily sintered alumina, and petalite . Moreover, yttria, against petalite is 4 parts by weight, preferably 0.1 to 1 parts by weight, more preferably 0.3 to 0.5 parts by weight.

以上、説明したように、本発明は、チタン酸アルミニウム系焼結体及びその製造方法について有用である。   As described above, the present invention is useful for an aluminum titanate-based sintered body and a method for producing the same.

Claims (1)

酸化チタンを２５〜７５重量部、アルミナを７５〜２５重量部、酸化チタンとアルミナの合計１００重量部に対してペタライトを４．８〜５．３重量部、酸化チタンとアルミナとペタライトの合計１００重量部に対して溶融シリカを１９５．４〜３１６．５重量部、酸化チタンとアルミナとペタライトの合計１００重量部に対してイットリアを０．４６〜０．５１重量部含むことを特徴とするチタン酸アルミニウム系焼結体。 25 to 75 parts by weight of titanium oxide, 75 to 25 parts by weight of alumina, and 4.8 to 5.3 parts by weight of petalite for a total of 100 parts by weight of titanium oxide and alumina, a total of 100 of titanium oxide, alumina and petalite Titanium containing 195.4 to 316.5 parts by weight of fused silica with respect to parts by weight, and 0.46 to 0.51 parts by weight of yttria with respect to 100 parts by weight of titanium oxide, alumina and petalite in total. Aluminum acid based sintered body.
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