JPH01183464A - チタン酸アルミニウム／ムライト系複合焼結体の製造方法 - Google Patents
チタン酸アルミニウム／ムライト系複合焼結体の製造方法Info
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- JPH01183464A JPH01183464A JP63006592A JP659288A JPH01183464A JP H01183464 A JPH01183464 A JP H01183464A JP 63006592 A JP63006592 A JP 63006592A JP 659288 A JP659288 A JP 659288A JP H01183464 A JPH01183464 A JP H01183464A
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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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐熱構造部材、特に熱電対保護管。
アルミ溶湯用るつぼ、更に触媒担体、排気ポートライナ
ー、排気マニホールド、ピストンヘッド等の自動車関連
部品に適した低熱膨張性耐熱衝撃性材料の製造方法に関
する。
ー、排気マニホールド、ピストンヘッド等の自動車関連
部品に適した低熱膨張性耐熱衝撃性材料の製造方法に関
する。
このような低熱膨張性耐熱衝撃性材料として、例えば特
開昭５５−１２１９６６号公報、特開昭５５−１２１９
６７号公報に開示されているように、チタン酸アルミニ
ウム焼結体が知られている。
開昭５５−１２１９６６号公報、特開昭５５−１２１９
６７号公報に開示されているように、チタン酸アルミニ
ウム焼結体が知られている。
しかしながら、チタン酸アルミニウム焼結体の特性であ
る低熱膨張性は、構成結晶の熱膨張の著しい異方性に起
因するマイクロクランクによるものであるために、それ
自体は低強度であり、且つ低密度であるという欠点があ
る。
る低熱膨張性は、構成結晶の熱膨張の著しい異方性に起
因するマイクロクランクによるものであるために、それ
自体は低強度であり、且つ低密度であるという欠点があ
る。
また、チタン酸アルミニウムは単味では９００〜１１０
０℃の温度範囲で不安定であり、アルミナとチタニアに
分解するという問題がある。
０℃の温度範囲で不安定であり、アルミナとチタニアに
分解するという問題がある。
これらの点のために、チタン酸アルミニウムの焼結体は
耐熱衝、撃性、高融点において優れた熱的性質を有して
いるにも拘わらず、実用化が阻まれている。
耐熱衝、撃性、高融点において優れた熱的性質を有して
いるにも拘わらず、実用化が阻まれている。
本発明の目的は、チタン酸アルミニウム単体焼結体の低
熱膨張性を何等失うことなく、チタン酸アルミニウム自
体が有する高強度、高融点である特性を生かすことにあ
る。
熱膨張性を何等失うことなく、チタン酸アルミニウム自
体が有する高強度、高融点である特性を生かすことにあ
る。
チタン酸アルミニウム焼結体における欠点を改善するた
めの手段として、例えば、Ｍｇ Ｏ、Ｆｅ２０ｓ。
めの手段として、例えば、Ｍｇ Ｏ、Ｆｅ２０ｓ。
Ｙ２Ｏ３，Ｓｌ ０２等の添加剤を加えることによって
、粒成長抑制及びマイクロクラック成長の制御を行い、
高強度化、高密度化１分解制御を図る方法と、ムライト
等地の材料との複合化による方法とが考えられる。
、粒成長抑制及びマイクロクラック成長の制御を行い、
高強度化、高密度化１分解制御を図る方法と、ムライト
等地の材料との複合化による方法とが考えられる。
ところが、Ｍｇ Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３，Ｙ２０＋、 ＳＩ
０２等の添加物の使用は、組織中での熱膨張率の大きな
化合物の生成と高密度化によるマイクロクラックの減少
をもたらし、低熱膨張性の特性を損なうことになる。
０２等の添加物の使用は、組織中での熱膨張率の大きな
化合物の生成と高密度化によるマイクロクラックの減少
をもたらし、低熱膨張性の特性を損なうことになる。
本発明は、上記課題を解消するための手段としてチタン
酸アルミニウムとムライト等地の材料との複合化によっ
て、チタン酸アルミニウムの高強度化、高密度化１分解
防止を図るもので、７〜３８重量部のシリマナイト族鉱
物、２２〜４０重量部のチタニア、４０〜５３重量部の
アルミナからなる配合物成形体を１４００〜１６００℃
の温度範囲で焼成するものである。
酸アルミニウムとムライト等地の材料との複合化によっ
て、チタン酸アルミニウムの高強度化、高密度化１分解
防止を図るもので、７〜３８重量部のシリマナイト族鉱
物、２２〜４０重量部のチタニア、４０〜５３重量部の
アルミナからなる配合物成形体を１４００〜１６００℃
の温度範囲で焼成するものである。
ムライト源としては、カオリナイト族鉱物等の含水アル
ミナ珪酸塩と仮焼アルミナ、水酸化アルミニウム等のア
ルミナとの混合物、或いは、合成ムライト、電融ムライ
ト等の合成原料を用いることができる。
ミナ珪酸塩と仮焼アルミナ、水酸化アルミニウム等のア
ルミナとの混合物、或いは、合成ムライト、電融ムライ
ト等の合成原料を用いることができる。
しかし、ムライト源として含水アルミナ珪酸塩とアルミ
ナとの混合物を使用する場合には、焼結時の収縮が著し
いため、焼成亀裂、変形等を生じやすく、原料の仮焼処
理が必要となり工程が複雑になる。また、合成ムライト
、電融ムライト等の合成原料を使用する場合には、焼結
性１ご乏しく、高密度の焼結体を得るためには焼成温度
を高くする必要がある。
ナとの混合物を使用する場合には、焼結時の収縮が著し
いため、焼成亀裂、変形等を生じやすく、原料の仮焼処
理が必要となり工程が複雑になる。また、合成ムライト
、電融ムライト等の合成原料を使用する場合には、焼結
性１ご乏しく、高密度の焼結体を得るためには焼成温度
を高くする必要がある。
また、チタン酸アルミニウム源としては、チタン酸アル
ミニウム合成原料或いは、ルチル、アナターゼ等のチタ
ニアとアルミナの反応焼結による生成物を用いることが
できる。
ミニウム合成原料或いは、ルチル、アナターゼ等のチタ
ニアとアルミナの反応焼結による生成物を用いることが
できる。
化学組成Ａｌ ２０ ｓ・５ｉＣｈで表されるシリマナ
イト族鉱物としては、シリマナイト、アングルサイト、
カイヤナイト等がある。一般にシリカ／アルミナ系で安
定な化合物は化学組成３Ａ＋！２０ａ・２ＳｉＣｈのム
ライトのみであり、シリマナイト族鉱物も常圧では不安
定相のため、加熱により ３＃２０．・３ＳｉＣｈ→ ３／１７！２０．・２ ＳＩ Ｏａ ＋ｓｉ ｏ２に示
されるように、ムライトとシリカになる。
イト族鉱物としては、シリマナイト、アングルサイト、
カイヤナイト等がある。一般にシリカ／アルミナ系で安
定な化合物は化学組成３Ａ＋！２０ａ・２ＳｉＣｈのム
ライトのみであり、シリマナイト族鉱物も常圧では不安
定相のため、加熱により ３＃２０．・３ＳｉＣｈ→ ３／１７！２０．・２ ＳＩ Ｏａ ＋ｓｉ ｏ２に示
されるように、ムライトとシリカになる。
生成した余剰シリカは、ガラス質或いはクリストバライ
トとなり、ガラスも加熱により結晶化するため、これら
の相を焼結体中に含むことにより低熱膨張性が損なわれ
る原因となる。
トとなり、ガラスも加熱により結晶化するため、これら
の相を焼結体中に含むことにより低熱膨張性が損なわれ
る原因となる。
本発明は、この対策として、シリマナイト族鉱物のムラ
イト化によって生成した余剰シリカを、下式に示すよう
に、過剰に加えたアルミナと反応させてムライト相とす
る。
イト化によって生成した余剰シリカを、下式に示すよう
に、過剰に加えたアルミナと反応させてムライト相とす
る。
２Ｓｉ０２＋ ３／Ｌ０３→
３Ａｉ２２０．・２ＳＩＯ２
ここで特に注目すべきことは、シリマナイト族鉱物はム
ライト化の際にカオリン族鉱物のように脱水、その他に
よる収縮を起こさず、反対に膨張することである。した
がって、シリマナイト族鉱物はカオリン族鉱物のように
仮焼等の前処理を必要とせずにそのまま原料として使用
できる比較的低温でムライト化するために、きわめて優
れたも −パ−のである。シリマナイト、カイヤナイト
は１３０ｉ）℃以上でムライト化するが、アングルサイ
トは１５００℃でないとムライト化しない。したがって
、本発明ではシリマナイト或いはカイヤナイトを使用す
ることが好ましい。
ライト化の際にカオリン族鉱物のように脱水、その他に
よる収縮を起こさず、反対に膨張することである。した
がって、シリマナイト族鉱物はカオリン族鉱物のように
仮焼等の前処理を必要とせずにそのまま原料として使用
できる比較的低温でムライト化するために、きわめて優
れたも −パ−のである。シリマナイト、カイヤナイト
は１３０ｉ）℃以上でムライト化するが、アングルサイ
トは１５００℃でないとムライト化しない。したがって
、本発明ではシリマナイト或いはカイヤナイトを使用す
ることが好ましい。
本発明の製造方法においては、シリマナイト族鉱物の原
料粒度管理を行う必要がある。シリマナイト族鉱物の配
合は焼結性向上の効果があるが、これはシリマナイト族
鉱物の粒度と強い相関を示す。シリマナイト族鉱物の粒
度が２ｐ以下のときは、焼結体の密度向上に効果がある
が、３ｐ以上では、高密度の焼結体を得ることができな
い。
料粒度管理を行う必要がある。シリマナイト族鉱物の配
合は焼結性向上の効果があるが、これはシリマナイト族
鉱物の粒度と強い相関を示す。シリマナイト族鉱物の粒
度が２ｐ以下のときは、焼結体の密度向上に効果がある
が、３ｐ以上では、高密度の焼結体を得ることができな
い。
したがって、シリマナイト族鉱物の粒度は少なくとも２
−以下、望ましくはＩＡａｎ以下の場合が好適である。
−以下、望ましくはＩＡａｎ以下の場合が好適である。
更に本発明における焼結体の製造方法においては、シリ
マナイト族鉱物の選択によって焼結性に差異が生じる。
マナイト族鉱物の選択によって焼結性に差異が生じる。
シリマナイト族鉱物は、ムライト化の際に多少の体積膨
張を起こすが、その膨張の程度はシリマナイトで７〜８
％、アングルサイトで３〜６％、カイヤナイトで１６〜
１８％であり、カイヤナイトが最も著しい容積増加を示
す。シリマナイト族鉱物の容積増加は、焼結体の高密度
化にとって重要であり、本発明においては容積増加の大
きいカイヤナイトを原料として使用した場合に最も効果
があり、高密度の焼結体を得ることができる。
張を起こすが、その膨張の程度はシリマナイトで７〜８
％、アングルサイトで３〜６％、カイヤナイトで１６〜
１８％であり、カイヤナイトが最も著しい容積増加を示
す。シリマナイト族鉱物の容積増加は、焼結体の高密度
化にとって重要であり、本発明においては容積増加の大
きいカイヤナイトを原料として使用した場合に最も効果
があり、高密度の焼結体を得ることができる。
本発明においては配合物成形体の焼成温度は、１４００
〜１６００℃の範囲であるが、焼成温度の高い程高密度
の焼結体を得ることができる。カイヤナイト或いはシリ
マナイトを原料として使用する場合には１５００℃以上
であることが必要であり、また、アングルサイトは１５
００℃以上でないとムライト化しない。
〜１６００℃の範囲であるが、焼成温度の高い程高密度
の焼結体を得ることができる。カイヤナイト或いはシリ
マナイトを原料として使用する場合には１５００℃以上
であることが必要であり、また、アングルサイトは１５
００℃以上でないとムライト化しない。
原料の配合割合は、焼結体にチタン酸アルミニウムとム
ライト以外の結晶相を生成させないためには、重量部で シリマナイト族鉱物：チタニア：アルミナ＝Ｘ ：４３
−０．５２Ｘ ：５７−０．４１１Ｘの条件をみたすこ
とが必要である。
ライト以外の結晶相を生成させないためには、重量部で シリマナイト族鉱物：チタニア：アルミナ＝Ｘ ：４３
−０．５２Ｘ ：５７−０．４１１Ｘの条件をみたすこ
とが必要である。
本発明によって製造されるチタン酸アルミニウムとムラ
イトの物性は、焼結体のムライト含有率によって異なっ
てくる。ムライト含有率が大きい領域では、焼結体は高
強度、低気孔率となるが、熱膨張率も大きくなるために
耐熱衝撃性が損なわれる。適当な機械的強度及び耐熱衝
撃性を維持するために、ムライト含有率１０〜５０重量
部の場合が最も好適である。
イトの物性は、焼結体のムライト含有率によって異なっ
てくる。ムライト含有率が大きい領域では、焼結体は高
強度、低気孔率となるが、熱膨張率も大きくなるために
耐熱衝撃性が損なわれる。適当な機械的強度及び耐熱衝
撃性を維持するために、ムライト含有率１０〜５０重量
部の場合が最も好適である。
実施例１
第１表に示される各々の配合割合（重量部）の配合物を
噴霧造粒した後、静水圧プレス、１４００ｋｇ／ ｃｄ
で１４０ ａｍ ｘ １４０ ｓ Ｘ １０ ｓの平板
形状に成形し、この成形体を大気中、所定温度で焼成し
た。シリマナイト族鉱物の粒子としては、粒径はＩＩｉ
！ｎ以下のものを使用した。
噴霧造粒した後、静水圧プレス、１４００ｋｇ／ ｃｄ
で１４０ ａｍ ｘ １４０ ｓ Ｘ １０ ｓの平板
形状に成形し、この成形体を大気中、所定温度で焼成し
た。シリマナイト族鉱物の粒子としては、粒径はＩＩｉ
！ｎ以下のものを使用した。
得られた焼結体の主要物性値を第２表に示す。
なお、第２表中に焼結体の構成結晶の割合を記載してい
るが、これはＸ線回折内部標準法により測定したもので
ある。
るが、これはＸ線回折内部標準法により測定したもので
ある。
第２表に示されるように、焼結体の主要構成結晶はチタ
ン酸アルミニウム／ムライトである。焼結体の曲げ強度
は、シリマナイト族鉱物（カイヤナイト添加）の添加量
が大きくなるに従って増大する傾向にある。同様に焼結
体の密度もシリマナイト族鉱物の添加量が大きくなるに
従って大きくなる。シリマナイト族鉱物としてシリマナ
イト或いはアングルサイトを添加した焼結体は、カイヤ
ナイトｍ加品に比較して、低強度、低密度であった。第
２表中、焼結体番号２及び３の焼結体について水中投下
急冷法による耐熱衝撃試験を行った結果を第３表に示す
（曲げ強度記載ｋｇ／ｒａｍ” ）。
ン酸アルミニウム／ムライトである。焼結体の曲げ強度
は、シリマナイト族鉱物（カイヤナイト添加）の添加量
が大きくなるに従って増大する傾向にある。同様に焼結
体の密度もシリマナイト族鉱物の添加量が大きくなるに
従って大きくなる。シリマナイト族鉱物としてシリマナ
イト或いはアングルサイトを添加した焼結体は、カイヤ
ナイトｍ加品に比較して、低強度、低密度であった。第
２表中、焼結体番号２及び３の焼結体について水中投下
急冷法による耐熱衝撃試験を行った結果を第３表に示す
（曲げ強度記載ｋｇ／ｒａｍ” ）。
第３表に示されるように、本発明の製造方法で得られた
焼結体は良好な耐熱衝撃性を有する。
焼結体は良好な耐熱衝撃性を有する。
実施例２
第４表に示される各々の配合割合（重量部）の素地を大
気中、所定温度で焼成した（カイヤナイトの粒径はｉｐ
以下）。第４表には得られた焼結体のかさ密度、見掛は
密度も記載している。
気中、所定温度で焼成した（カイヤナイトの粒径はｉｐ
以下）。第４表には得られた焼結体のかさ密度、見掛は
密度も記載している。
第４表に示されるように、１４５０℃の焼成で得られた
焼結体は、１５００℃の焼成による焼結体（実施例１）
に比較して低密度であった。
焼結体は、１５００℃の焼成による焼結体（実施例１）
に比較して低密度であった。
実施例３
第５表に示される各々の配合割合（重量部）の素地を大
気中、所定温度で焼成した（カイヤナイトの粒径は３ｐ
以下）。第５表には得られた焼結体のかさ密度、見掛は
密度も記載している。
気中、所定温度で焼成した（カイヤナイトの粒径は３ｐ
以下）。第５表には得られた焼結体のかさ密度、見掛は
密度も記載している。
第５表に示されるように、粒径３ｐ以下のカイヤナイト
を使用して得られた焼結体は、粒径１ｐ以下のカイヤナ
イトを使用した焼結体（実施例１）に比較して低密度で
あった。
を使用して得られた焼結体は、粒径１ｐ以下のカイヤナ
イトを使用した焼結体（実施例１）に比較して低密度で
あった。
比較例１
第６表に示される各々の配合割合（重量部）の素地を大
気中、所定温度で焼成した。得られた焼結体の主要物性
値を第７表に示す。第、７表に示されるように、カオリ
ンを添加剤として使用したチタン酸アルミニウムは良好
な低熱膨張性を示すが、その機械的強度は小さく、低密
度、高気孔率である。タルクを添加剤として使用したチ
タン酸アルミニウムは、ある程度の機械的強度を有する
が、本発明の製造方法によって得られた焼結体（実施例
１）には及ばない。
気中、所定温度で焼成した。得られた焼結体の主要物性
値を第７表に示す。第、７表に示されるように、カオリ
ンを添加剤として使用したチタン酸アルミニウムは良好
な低熱膨張性を示すが、その機械的強度は小さく、低密
度、高気孔率である。タルクを添加剤として使用したチ
タン酸アルミニウムは、ある程度の機械的強度を有する
が、本発明の製造方法によって得られた焼結体（実施例
１）には及ばない。
（以下この頁余白）
〔発明の効果〕
本発明の製造法によって、以下の効果を奏することがで
きる。
きる。
イ、比較的低温度の焼成でチタン酸アルミニウム／ムラ
イト系複合焼結体を得ることができる。
イト系複合焼結体を得ることができる。
口、使用原料が安価であり、比較的低コストでチタン酸
アルミニウム／ムライト系複合焼結体を得ることができ
、大量生産、商業生産向きとして優れている。
アルミニウム／ムライト系複合焼結体を得ることができ
、大量生産、商業生産向きとして優れている。
ハ、得られるチタン酸アルミニウム／ムライト系 。
複合焼結体は、高強度、高密度であり優れた特性を有す
る。
る。
特許出願人 黒 崎 窯 業 株式会社（ほか１
名）
名）
Claims (1)
- １．７〜３８重量部のシリマナイト族鉱物、２２〜４０
重量部のチタニア、４０〜５３重量部のアルミナからな
る素地を１４００〜１６００℃の温度範囲で焼成するこ
とを特徴とするチタン酸アルミニウム／ムライト系複合
焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006592A JPH01183464A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | チタン酸アルミニウム／ムライト系複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006592A JPH01183464A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | チタン酸アルミニウム／ムライト系複合焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183464A true JPH01183464A (ja) | 1989-07-21 |
Family
ID=11642604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006592A Pending JPH01183464A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | チタン酸アルミニウム／ムライト系複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183464A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011212634A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Noritake Co Ltd | 触媒担体及びその製造方法 |
| CN113336534A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 武汉理工大学 | 一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法 |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63006592A patent/JPH01183464A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011212634A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Noritake Co Ltd | 触媒担体及びその製造方法 |
| CN113336534A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 武汉理工大学 | 一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法 |
| CN113336534B (zh) * | 2021-06-28 | 2023-06-02 | 武汉理工大学 | 一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法 |
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