JPH0149664B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は低膨脹性と高融点、高強度を有する低
膨脹セラミツクスの製造法に関するものである。 近年、工業技術の進歩に伴い耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた材料の要求が増加している。セラミツ
クスの耐熱衝撃性は、材料の熱膨脹率、熱伝導
率、強度、弾性率、ポアソン比等の特性に影響さ
れると共に製品の大きさや形状、さらに加熱冷却
状態すなわち熱移動速度にも影響される。耐熱衝
撃性に影響するこれらの諸特性のうち、特に熱膨
脹係数の寄与率が大であり、とりわけ、熱移動速
度が大であるときには、熱膨脹係数のみに、大き
く左右されることが知られており、耐熱衝撃性に
優れた低膨脹材料の開発が強く望まれている。 従来、25℃から800℃の間の熱膨脹係数が５〜
20×10-7（１／℃）程度の比較的低膨脹なセラミ
ツクス材料として、コージエライト（MAS）、リ
チウム・アルミニウム・シリケート（LAS）等
があるが、その融点は前者が1450℃、後者が1423
℃と低く例えば自動車用触媒浄化装置の触媒担体
に用いるセラミツクハニカムの場合、触媒の浄化
効率を高めるために触媒コンバーターの装置位置
を従来のアンダーベツドからエンジン近傍に変更
する、また燃費向上、出力向上を目的としてター
ボチヤージヤーを装着する等の設計変更により、
排気ガス温度が従来より上昇し、それに伴い触媒
床温度も100〜200℃上昇するため融点が高いコー
ジエライト質ハニカム担体でも溶融による目詰り
が起こる可能性があることがわかり、コージエラ
イトと同等以上の耐熱衝撃性をもち耐熱性に優れ
た低膨脹材料の開発が強く望まれていた。 一方、一般に低膨脹性を有するセラミツクスは
そのセラミツクスを構成する結晶の結晶軸の方向
による熱膨脹係数の差が大きく、セラミツクスの
内部に熱応力が生じこれが構成結晶や粒界の強度
の限界を越えると粒内や粒界に微細な亀裂を生じ
るため、強度的にも弱いものとなり、例えば自動
車用触媒浄化装置の触媒担体に用いるセラミツク
ハニカムの場合、触媒のコンバーターにセラミツ
クハニカムを圧入する際、破壊が生じるか、又は
実際の走行時振動又は機械的衝撃により、クラツ
ク又は破壊が生じ易い等の問題があり、高強度
で、低膨脹な材料の開発が強く望まれていた。 本発明の低膨脹セラミツクスの製造法は従来の
このような欠点および問題点を解決したものでマ
グネシア、アルミナ、チタニア、シリカおよび酸
化鉄よりなる低膨脹性と高融点、高強度を満足し
た低膨脹セラミツクスを得るための製造法であ
り、化学組成が重量％で1.2〜20％、6.5〜68％
Al2O3、チタニウムがTiO2換算で19〜80％、１〜
20％SiO2および鉄がFe2O3換算で0.5〜20重量％
また好ましくは化学組成が重量％で２〜17％
MgO、11〜62％Al2O3、チタニウムがTiO2換算
で25〜75％、２〜15％SiO2および鉄がFe2O3換算
で２〜10重量％であり、SiO2源原料の一部又は
全部にムライトを用いたバツチを調製すること、
このバツチを必要に応じ可塑化して成形するこ
と、この成形体を乾燥することおよびこの成形体
を1300〜1700℃の温度範囲で0.5〜48時間焼成し、
結晶性の主成分が酸化マグネシウム−酸化アルミ
ニウム−酸化チタン−酸化珪素、−酸化鉄からな
る固溶体であり、結晶相の第２相として、ルチ
ル、スピネル、コランダム、ムライトおよびコー
ジエライトよりなるグループより選ばれた少なく
とも一種の結晶を20重量％以下含み、25〜800℃
の間の熱膨脹係数が20×10-7（１／℃）以下で且
つ、テストピースの４点曲げ強度が室温で50Kg／
cm2以上であり、且つ融点が1500℃以上である低膨
脹セラミツクスを得る低膨脹セラミツクスの製造
法である。なお、Tiは酸素との不定比化合物を
作りうるが、その分離が困難なため４価と想定し
た。 なお、Tiは酸素との不定比化合物を作りうる
が、その分離が困難なため４価と想定した。 次に本発明の低膨脹セラミツクスの製造法を更
に詳細に説明する。 化学組成が重量％で1.2〜20％MgO、6.5〜68％
Al2O3、チタニウムがTiO2換算で19〜80％、１〜
20％SiO2および鉄がFe2O3換算で0.5〜20重量％
となるようにマグネシア、炭酸マグネシウム、水
酸化マグネシウム、タルク、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、ボーキサイト、アナターゼ型酸化チ
タン、ルチル型酸化チタン、金属鉄、α型２，３
酸化鉄、γ型２，３酸化鉄、含水酸化鉄、チタン
鉄鋼、粘土、仮焼粘土、本焼粘土、ろう石、ムラ
イト、シリマナイト、カイアナイト等から選ばれ
た原料を混合し、この混合物に必要に応じ成形助
剤を加え、プラスチツク状に変形可能なバツチと
し、この可塑化したバツチを押出成形法、プレス
成形法、スリツプキヤスト法、射出成形法などの
セラミツク成形法により成形後乾燥する。 次にこの乾燥物を５℃／時間〜300℃／時間の
昇温速度で焼成保持温度が1300〜1700℃の温度範
囲で好ましくは0.5〜48時間焼成することにより
本発明の低膨脹セラミツクスが得られる。 なお本発明の低膨脹セラミツクスの製造法に用
いる原料は前記の原料に限定されることなく、主
として前記化学組成より成るものであれば各種の
天然原料を使用することができる。なお本発明の
低膨脹セラミツクスは前記の通り、セラミツクス
のいずれの成形法にも適用が可能であるととも
に、製品の形状にも何ら限定を受けるものではな
く、例えば三角形、四角形、六角形、円形或いは
それらの組合せなど、任意の幾何学的断面形状を
有し、一端から他端へ伸びる多数の開口孔を形成
する薄肉のマトリツクスを有するハニカム構造
体、三次元的な立体形状を有する複雑製品、肉厚
製品、各種ブロツクなどいかなる構造および形状
を有する製品にも適用できるものである。 本発明における限定理由は次の通りである。 (1) MgO1.2〜20重量％、Al2O36.5〜68重量％、
チタニウムがTiO2換算で19〜80重量％； MgO−Al2O3二成分系セラミツクスはスピネ
ル結晶となり、融点2000℃以上となる点で耐熱
性を向上する成分として極めて有効である。然
し、組成によつてばらつきがあるが、熱膨脹係
数は約60〜80×10-7（１／℃）と極めて大きい。
本発明においては熱膨脹係数が20×10-7（１／
℃）以下の低膨脹セラミツクスを求めている。
このために、MgO・Al2O3にTiO2を19〜80％
添加すると、第１図に示すように熱膨脹係数が
20×10-7（１／℃）以下となり、且つ融点は
1500℃以下とならない。TiO2を80％以上添加
すると、融点はTiO2の増加に伴つて増加する
が、熱膨脹係数も20〜80×10-7（１／℃）と急
増するので好ましくない。またTiO2の添加量
が19％以下となると、融点は1700〜2000℃と増
加するが、熱膨脹係数も20〜80×10-7（１／℃）
と急増するので、TiO2は他の成分Fe2O3および
SiO2の添加量を考慮に入れて少なくとも19％
以上は必要である。 (2) Fe2O30.5〜20重量％； 鉄をFe2O3換算で0.5〜20重量％としたのは、
この範囲で特に約1000〜1200℃で2000時間以上
のような長時間定温又は繰返しの熱履歴を受け
たときに生じる熱膨脹係数の変化を阻止するこ
とができるとともに25℃〜800℃の間の熱膨脹
係数が20×10-7（１／℃）以下と低膨脹で且つ
融点も1500℃以上と高融点のセラミツクスが得
られるからである。含有する鉄の量がFe2O3換
算で0.5重量％に満たないと特に約1000〜1200
℃で2000時間以上のような長時間定温又は繰返
しの熱履歴を受けたときに生ずる熱膨脹係数の
変化が大となり、又20重量％を越えると融点が
1500℃に満たなくなり耐熱性が低下するととも
に、25℃から800℃の間の熱膨脹係数が20×
10-7（１／℃）を越え耐熱衝撃性が低下するか
らである。 (3) SiO21〜20重量％； 本発明の化学組成においてSiO2量を１〜20
％としたのは、第２図から明らかなように、
SiO2が１％に満たないと４点曲げ強度が50
Kg／cm2に満たなくなり低膨脹セラミツクスの強
度を大にする効果が十分でないからであり、ま
た一方SiO2量が20％を越えると強度は大とな
るが、異種結晶相の生成が多くなり、熱膨脹係
数が20×10-7（１／℃）を越え耐熱衝撃性が劣
るものとなるため好ましくない。以上の理由で
SiO2は１〜20重量％と限定した。 また、本発明により得られる低膨脹セラミツ
クスを構成する結晶相の主成分は酸化マグネシ
ウム−酸化アルミニウム−酸化チタン−酸化珪
素−酸化鉄よりなる固溶体であるが、結晶相の
第２相としてルチル、スピネル、ムライト、コ
ランダムおよびコージエライトよりなるグルー
プから選ばれた少なくとも一種の結晶を20重量
％以下、好ましくは10重量％以下含むことがで
き、この範囲で低膨脹で且つ軟化温度、溶融温
度を高くし、軟化温度から溶融温度までの、軟
化収縮曲線の公配をゆるやかにするなど耐熱性
を向上させるとともに、強度を増加させること
ができる。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例１〜５、参考例１〜４の化学組成を有す
るように選ばれた原料を秤量しこの調合物100重
量部に対し酢酸ビニル系バインダー２重量部を添
加し、十分混合した後、1000Kg／cm2の圧力で10mm
×10mm×80mmの棒状テストピースを調製した。 またそれぞれの調合物100重量部に対しメチル
セローズ４重量部、水30〜40重量部を加えニーダ
ーで充分混練し、真空押出成形機にて正方形のセ
ル断面形状を有するハニカム形状に押出し、乾燥
し、ハニカム成形体を得た。この棒状テストピー
スおよびハニカム成形体を第１表に記載した焼成
条件で焼成して本発明の実施例１〜５、参考例１
〜４のセラミツクスを得た。本発明の実施例１〜
５、参考例１〜４の棒状テストピースについて25
℃から800℃の間の熱膨脹係数および融点の測定
を行い、さらにこの棒状試料を幅４mm、厚さ３
mm、長さ45mmに切出しおよび研磨を行つた試料に
ついて、内側スパン10mm、外側スパン30mm、荷重
速度0.5mm／分の条件で４点曲げ強度の測定を行
つた。 一方同じく本発明の実施例１〜５、参考例１〜
２の100mmφ×75mmＬハニカム構造体について電
気炉による熱衝撃試験を行い、亀裂又は破壊が生
じない急熱急冷耐久温度差を求めた。 更に本発明の実施例１〜５、参考例２〜４の
25.4mmφ×2.54mmＬのハニカム構造体について、
10分間熱処理を行い、収縮率、軟化温度を測定し
た。収縮率は融点より50℃低い温度にて熱処理し
たときの寸法変化率とした。軟化温度は収縮率が
10％となる温度とした。 また本発明の実施例１〜５、参考例１〜４のハ
ニカム構造体について、Ｘ線により第２結晶相の
量を定量した。 結果は第１表に示す通りであるが、本発明の実
施例１〜５は25℃〜800℃の間の熱膨脹係数が20
×10-7（１／℃）以下と低膨脹であり、その結果
電気炉による熱衝撃試験の結果参考例１〜２に比
べ急熱急冷温度差が大であり、優れた熱衝撃性を
示していた。また本発明の実施例１〜５は４点曲
げ強度が50Kg／cm2以上であり、実用上十分なる強
度を有しているとともに融点も1500℃以上で高融
点を示していた。 さらに20重量％以下第２結晶相を含む本発明に
おいては、低膨脹でかつ高温に於ける収縮率が小
さく、軟化温度も高く、軟化温度と融点の比が高
い値を示し、耐熱性が向上していることが分る。
膨脹セラミツクスの製造法に関するものである。 近年、工業技術の進歩に伴い耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた材料の要求が増加している。セラミツ
クスの耐熱衝撃性は、材料の熱膨脹率、熱伝導
率、強度、弾性率、ポアソン比等の特性に影響さ
れると共に製品の大きさや形状、さらに加熱冷却
状態すなわち熱移動速度にも影響される。耐熱衝
撃性に影響するこれらの諸特性のうち、特に熱膨
脹係数の寄与率が大であり、とりわけ、熱移動速
度が大であるときには、熱膨脹係数のみに、大き
く左右されることが知られており、耐熱衝撃性に
優れた低膨脹材料の開発が強く望まれている。 従来、25℃から800℃の間の熱膨脹係数が５〜
20×10-7（１／℃）程度の比較的低膨脹なセラミ
ツクス材料として、コージエライト（MAS）、リ
チウム・アルミニウム・シリケート（LAS）等
があるが、その融点は前者が1450℃、後者が1423
℃と低く例えば自動車用触媒浄化装置の触媒担体
に用いるセラミツクハニカムの場合、触媒の浄化
効率を高めるために触媒コンバーターの装置位置
を従来のアンダーベツドからエンジン近傍に変更
する、また燃費向上、出力向上を目的としてター
ボチヤージヤーを装着する等の設計変更により、
排気ガス温度が従来より上昇し、それに伴い触媒
床温度も100〜200℃上昇するため融点が高いコー
ジエライト質ハニカム担体でも溶融による目詰り
が起こる可能性があることがわかり、コージエラ
イトと同等以上の耐熱衝撃性をもち耐熱性に優れ
た低膨脹材料の開発が強く望まれていた。 一方、一般に低膨脹性を有するセラミツクスは
そのセラミツクスを構成する結晶の結晶軸の方向
による熱膨脹係数の差が大きく、セラミツクスの
内部に熱応力が生じこれが構成結晶や粒界の強度
の限界を越えると粒内や粒界に微細な亀裂を生じ
るため、強度的にも弱いものとなり、例えば自動
車用触媒浄化装置の触媒担体に用いるセラミツク
ハニカムの場合、触媒のコンバーターにセラミツ
クハニカムを圧入する際、破壊が生じるか、又は
実際の走行時振動又は機械的衝撃により、クラツ
ク又は破壊が生じ易い等の問題があり、高強度
で、低膨脹な材料の開発が強く望まれていた。 本発明の低膨脹セラミツクスの製造法は従来の
このような欠点および問題点を解決したものでマ
グネシア、アルミナ、チタニア、シリカおよび酸
化鉄よりなる低膨脹性と高融点、高強度を満足し
た低膨脹セラミツクスを得るための製造法であ
り、化学組成が重量％で1.2〜20％、6.5〜68％
Al2O3、チタニウムがTiO2換算で19〜80％、１〜
20％SiO2および鉄がFe2O3換算で0.5〜20重量％
また好ましくは化学組成が重量％で２〜17％
MgO、11〜62％Al2O3、チタニウムがTiO2換算
で25〜75％、２〜15％SiO2および鉄がFe2O3換算
で２〜10重量％であり、SiO2源原料の一部又は
全部にムライトを用いたバツチを調製すること、
このバツチを必要に応じ可塑化して成形するこ
と、この成形体を乾燥することおよびこの成形体
を1300〜1700℃の温度範囲で0.5〜48時間焼成し、
結晶性の主成分が酸化マグネシウム−酸化アルミ
ニウム−酸化チタン−酸化珪素、−酸化鉄からな
る固溶体であり、結晶相の第２相として、ルチ
ル、スピネル、コランダム、ムライトおよびコー
ジエライトよりなるグループより選ばれた少なく
とも一種の結晶を20重量％以下含み、25〜800℃
の間の熱膨脹係数が20×10-7（１／℃）以下で且
つ、テストピースの４点曲げ強度が室温で50Kg／
cm2以上であり、且つ融点が1500℃以上である低膨
脹セラミツクスを得る低膨脹セラミツクスの製造
法である。なお、Tiは酸素との不定比化合物を
作りうるが、その分離が困難なため４価と想定し
た。 なお、Tiは酸素との不定比化合物を作りうる
が、その分離が困難なため４価と想定した。 次に本発明の低膨脹セラミツクスの製造法を更
に詳細に説明する。 化学組成が重量％で1.2〜20％MgO、6.5〜68％
Al2O3、チタニウムがTiO2換算で19〜80％、１〜
20％SiO2および鉄がFe2O3換算で0.5〜20重量％
となるようにマグネシア、炭酸マグネシウム、水
酸化マグネシウム、タルク、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、ボーキサイト、アナターゼ型酸化チ
タン、ルチル型酸化チタン、金属鉄、α型２，３
酸化鉄、γ型２，３酸化鉄、含水酸化鉄、チタン
鉄鋼、粘土、仮焼粘土、本焼粘土、ろう石、ムラ
イト、シリマナイト、カイアナイト等から選ばれ
た原料を混合し、この混合物に必要に応じ成形助
剤を加え、プラスチツク状に変形可能なバツチと
し、この可塑化したバツチを押出成形法、プレス
成形法、スリツプキヤスト法、射出成形法などの
セラミツク成形法により成形後乾燥する。 次にこの乾燥物を５℃／時間〜300℃／時間の
昇温速度で焼成保持温度が1300〜1700℃の温度範
囲で好ましくは0.5〜48時間焼成することにより
本発明の低膨脹セラミツクスが得られる。 なお本発明の低膨脹セラミツクスの製造法に用
いる原料は前記の原料に限定されることなく、主
として前記化学組成より成るものであれば各種の
天然原料を使用することができる。なお本発明の
低膨脹セラミツクスは前記の通り、セラミツクス
のいずれの成形法にも適用が可能であるととも
に、製品の形状にも何ら限定を受けるものではな
く、例えば三角形、四角形、六角形、円形或いは
それらの組合せなど、任意の幾何学的断面形状を
有し、一端から他端へ伸びる多数の開口孔を形成
する薄肉のマトリツクスを有するハニカム構造
体、三次元的な立体形状を有する複雑製品、肉厚
製品、各種ブロツクなどいかなる構造および形状
を有する製品にも適用できるものである。 本発明における限定理由は次の通りである。 (1) MgO1.2〜20重量％、Al2O36.5〜68重量％、
チタニウムがTiO2換算で19〜80重量％； MgO−Al2O3二成分系セラミツクスはスピネ
ル結晶となり、融点2000℃以上となる点で耐熱
性を向上する成分として極めて有効である。然
し、組成によつてばらつきがあるが、熱膨脹係
数は約60〜80×10-7（１／℃）と極めて大きい。
本発明においては熱膨脹係数が20×10-7（１／
℃）以下の低膨脹セラミツクスを求めている。
このために、MgO・Al2O3にTiO2を19〜80％
添加すると、第１図に示すように熱膨脹係数が
20×10-7（１／℃）以下となり、且つ融点は
1500℃以下とならない。TiO2を80％以上添加
すると、融点はTiO2の増加に伴つて増加する
が、熱膨脹係数も20〜80×10-7（１／℃）と急
増するので好ましくない。またTiO2の添加量
が19％以下となると、融点は1700〜2000℃と増
加するが、熱膨脹係数も20〜80×10-7（１／℃）
と急増するので、TiO2は他の成分Fe2O3および
SiO2の添加量を考慮に入れて少なくとも19％
以上は必要である。 (2) Fe2O30.5〜20重量％； 鉄をFe2O3換算で0.5〜20重量％としたのは、
この範囲で特に約1000〜1200℃で2000時間以上
のような長時間定温又は繰返しの熱履歴を受け
たときに生じる熱膨脹係数の変化を阻止するこ
とができるとともに25℃〜800℃の間の熱膨脹
係数が20×10-7（１／℃）以下と低膨脹で且つ
融点も1500℃以上と高融点のセラミツクスが得
られるからである。含有する鉄の量がFe2O3換
算で0.5重量％に満たないと特に約1000〜1200
℃で2000時間以上のような長時間定温又は繰返
しの熱履歴を受けたときに生ずる熱膨脹係数の
変化が大となり、又20重量％を越えると融点が
1500℃に満たなくなり耐熱性が低下するととも
に、25℃から800℃の間の熱膨脹係数が20×
10-7（１／℃）を越え耐熱衝撃性が低下するか
らである。 (3) SiO21〜20重量％； 本発明の化学組成においてSiO2量を１〜20
％としたのは、第２図から明らかなように、
SiO2が１％に満たないと４点曲げ強度が50
Kg／cm2に満たなくなり低膨脹セラミツクスの強
度を大にする効果が十分でないからであり、ま
た一方SiO2量が20％を越えると強度は大とな
るが、異種結晶相の生成が多くなり、熱膨脹係
数が20×10-7（１／℃）を越え耐熱衝撃性が劣
るものとなるため好ましくない。以上の理由で
SiO2は１〜20重量％と限定した。 また、本発明により得られる低膨脹セラミツ
クスを構成する結晶相の主成分は酸化マグネシ
ウム−酸化アルミニウム−酸化チタン−酸化珪
素−酸化鉄よりなる固溶体であるが、結晶相の
第２相としてルチル、スピネル、ムライト、コ
ランダムおよびコージエライトよりなるグルー
プから選ばれた少なくとも一種の結晶を20重量
％以下、好ましくは10重量％以下含むことがで
き、この範囲で低膨脹で且つ軟化温度、溶融温
度を高くし、軟化温度から溶融温度までの、軟
化収縮曲線の公配をゆるやかにするなど耐熱性
を向上させるとともに、強度を増加させること
ができる。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例１〜５、参考例１〜４の化学組成を有す
るように選ばれた原料を秤量しこの調合物100重
量部に対し酢酸ビニル系バインダー２重量部を添
加し、十分混合した後、1000Kg／cm2の圧力で10mm
×10mm×80mmの棒状テストピースを調製した。 またそれぞれの調合物100重量部に対しメチル
セローズ４重量部、水30〜40重量部を加えニーダ
ーで充分混練し、真空押出成形機にて正方形のセ
ル断面形状を有するハニカム形状に押出し、乾燥
し、ハニカム成形体を得た。この棒状テストピー
スおよびハニカム成形体を第１表に記載した焼成
条件で焼成して本発明の実施例１〜５、参考例１
〜４のセラミツクスを得た。本発明の実施例１〜
５、参考例１〜４の棒状テストピースについて25
℃から800℃の間の熱膨脹係数および融点の測定
を行い、さらにこの棒状試料を幅４mm、厚さ３
mm、長さ45mmに切出しおよび研磨を行つた試料に
ついて、内側スパン10mm、外側スパン30mm、荷重
速度0.5mm／分の条件で４点曲げ強度の測定を行
つた。 一方同じく本発明の実施例１〜５、参考例１〜
２の100mmφ×75mmＬハニカム構造体について電
気炉による熱衝撃試験を行い、亀裂又は破壊が生
じない急熱急冷耐久温度差を求めた。 更に本発明の実施例１〜５、参考例２〜４の
25.4mmφ×2.54mmＬのハニカム構造体について、
10分間熱処理を行い、収縮率、軟化温度を測定し
た。収縮率は融点より50℃低い温度にて熱処理し
たときの寸法変化率とした。軟化温度は収縮率が
10％となる温度とした。 また本発明の実施例１〜５、参考例１〜４のハ
ニカム構造体について、Ｘ線により第２結晶相の
量を定量した。 結果は第１表に示す通りであるが、本発明の実
施例１〜５は25℃〜800℃の間の熱膨脹係数が20
×10-7（１／℃）以下と低膨脹であり、その結果
電気炉による熱衝撃試験の結果参考例１〜２に比
べ急熱急冷温度差が大であり、優れた熱衝撃性を
示していた。また本発明の実施例１〜５は４点曲
げ強度が50Kg／cm2以上であり、実用上十分なる強
度を有しているとともに融点も1500℃以上で高融
点を示していた。 さらに20重量％以下第２結晶相を含む本発明に
おいては、低膨脹でかつ高温に於ける収縮率が小
さく、軟化温度も高く、軟化温度と融点の比が高
い値を示し、耐熱性が向上していることが分る。
【表】
【表】
第１図はMgO・Al2O3−TiO2系セラミツクス
においてTiO2量と融点、熱膨脹係数との関係を
示す特性図であり、曲線ＡはTiO2とセラミツク
スの融点との関係を示し、曲線ＢはTiO2量とセ
ラミツクスの25℃から800℃の間の熱膨脹係数と
の関係を示す。図から明らかなようにTiO2の添
加が熱膨脹係数を下げる効果は顕著である。 第２図は本発明により得られる低膨脹セラミツ
クスの実施例１〜３と参考例１、２のセラミツク
スにおいて、SiO2量と曲げ強度、熱膨脹係数を
示す図であり、曲線ＡはSiO2量とセラミツクス
の４点曲げにおける曲げ強度の関係、曲線Ｂは
SiO2量とセラミツクスの25℃から800℃の間の熱
膨脹係数との関係を示す。SiO2量２％の点A1，
B1は実施例１、10％の点A2，B2は実施例２、15
％の点A3，B3は実施例３のデータ、SiO2量の０
％の点A4，B4は参考例１、22％の点A5，B5は参
考例２のデータを示す。第２図から明らかなよう
に、SiO2の添加が曲げ強度を向上する効果は顕
著である。 第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは本発明により得ら
れる低膨脹セラミツクスの実施例１〜５と参考例
１、２、４のセラミツクスにおいてそれぞれ第２
結晶相の量と熱膨脹係数、４点曲げ強度、収縮
率、軟化温度および軟化温度／融点の関係を示す
図である。 第３図から第２結晶相としてルチル、スピネ
ル、ムライト、コランダムおよびコージエライト
のうち少なくとも一種の結晶を20重量％以下含む
時に本発明の低膨脹セラミツクスの上記諸特性が
満足されることが明らかである。 以上述べた通り本発明の製造法により得られる
低膨脹セラミツクスは低膨脹で高強度、高融点を
有し、1400℃までのいかなる温度で長時間熱処理
を施されても熱的に安定であるので、耐熱、耐熱
衝撃性が要求される各種セラミツクス部品、例え
ば自動車排ガス浄化用触媒担体、触媒燃焼用の担
体、自動車用、工業用のセラミツクス熱交換体、
ピストン、シリンダーライナー、燃焼室、副燃焼
室、ターボチヤージヤーローターなどのエンジン
部品、ノズル、ローター、シユラウド、スクロー
ル、プレナム、燃焼器、尾筒等のガスタービン部
品、太陽エネルギーレシーバー用耐熱セラミツク
ス材料、耐火物、化学工業用陶磁器等、耐熱性、
耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐食性等が要求されるセ
ラミツク材料として広く用いられるものであり、
産業上、極めて有用である。
においてTiO2量と融点、熱膨脹係数との関係を
示す特性図であり、曲線ＡはTiO2とセラミツク
スの融点との関係を示し、曲線ＢはTiO2量とセ
ラミツクスの25℃から800℃の間の熱膨脹係数と
の関係を示す。図から明らかなようにTiO2の添
加が熱膨脹係数を下げる効果は顕著である。 第２図は本発明により得られる低膨脹セラミツ
クスの実施例１〜３と参考例１、２のセラミツク
スにおいて、SiO2量と曲げ強度、熱膨脹係数を
示す図であり、曲線ＡはSiO2量とセラミツクス
の４点曲げにおける曲げ強度の関係、曲線Ｂは
SiO2量とセラミツクスの25℃から800℃の間の熱
膨脹係数との関係を示す。SiO2量２％の点A1，
B1は実施例１、10％の点A2，B2は実施例２、15
％の点A3，B3は実施例３のデータ、SiO2量の０
％の点A4，B4は参考例１、22％の点A5，B5は参
考例２のデータを示す。第２図から明らかなよう
に、SiO2の添加が曲げ強度を向上する効果は顕
著である。 第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは本発明により得ら
れる低膨脹セラミツクスの実施例１〜５と参考例
１、２、４のセラミツクスにおいてそれぞれ第２
結晶相の量と熱膨脹係数、４点曲げ強度、収縮
率、軟化温度および軟化温度／融点の関係を示す
図である。 第３図から第２結晶相としてルチル、スピネ
ル、ムライト、コランダムおよびコージエライト
のうち少なくとも一種の結晶を20重量％以下含む
時に本発明の低膨脹セラミツクスの上記諸特性が
満足されることが明らかである。 以上述べた通り本発明の製造法により得られる
低膨脹セラミツクスは低膨脹で高強度、高融点を
有し、1400℃までのいかなる温度で長時間熱処理
を施されても熱的に安定であるので、耐熱、耐熱
衝撃性が要求される各種セラミツクス部品、例え
ば自動車排ガス浄化用触媒担体、触媒燃焼用の担
体、自動車用、工業用のセラミツクス熱交換体、
ピストン、シリンダーライナー、燃焼室、副燃焼
室、ターボチヤージヤーローターなどのエンジン
部品、ノズル、ローター、シユラウド、スクロー
ル、プレナム、燃焼器、尾筒等のガスタービン部
品、太陽エネルギーレシーバー用耐熱セラミツク
ス材料、耐火物、化学工業用陶磁器等、耐熱性、
耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐食性等が要求されるセ
ラミツク材料として広く用いられるものであり、
産業上、極めて有用である。
第１図はMgO・Al2O3−TiO2系セラミツクス
においてTiO2量と融点、熱膨脹係数との関係を
示す特性図、第２図は本発明の製造法により得ら
れる低膨脹セラミツクスの実施例１〜３と参考例
１、２のセラミツクスにおいてSiO2量と曲げ強
度、熱膨脹係数を示す特性図、第３図Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅは本発明の製造法により得られる低膨
脹セラミツクスの実施例１〜５と参考例１、２、
４のセラミツクスにおいて、それぞれ第２結晶相
の量と熱膨脹係数、４点曲げ強度、収縮率、軟化
温度および軟化温度／融点の関係を示す特性図で
ある。
においてTiO2量と融点、熱膨脹係数との関係を
示す特性図、第２図は本発明の製造法により得ら
れる低膨脹セラミツクスの実施例１〜３と参考例
１、２のセラミツクスにおいてSiO2量と曲げ強
度、熱膨脹係数を示す特性図、第３図Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅは本発明の製造法により得られる低膨
脹セラミツクスの実施例１〜５と参考例１、２、
４のセラミツクスにおいて、それぞれ第２結晶相
の量と熱膨脹係数、４点曲げ強度、収縮率、軟化
温度および軟化温度／融点の関係を示す特性図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化学組成が重量％で1.2〜20％MgO、6.5〜68
％Al2O3、チタニウムがTiO2換算で19〜80％
TiO2、１〜20％SiO2および鉄がFe2O3換算で0.5
〜20重量％であり、SiO2源原料の一部又は全部
にムライトを用いたバツチを調製する工程と、こ
のバツチを成形する工程と、この成形体を乾燥す
る工程と、およびこの成形体を1300〜1700℃の温
度範囲で0.5〜48時間焼成し、結晶相の主成分が
酸化マグネシウム−酸化アルミニウム−酸化チタ
ン−酸化珪素−酸化鉄からなる固溶体であり、結
晶相の第２相としてルチル、スピネル、ムライ
ト、コランダムおよびコージエライトよりなるグ
ループから選ばれた少なくとも一種の結晶を20重
量％以下含み、25℃〜800℃の間の熱膨脹係数が
20×10-7（１／℃）以下で且つ４点曲げ強度が室
温で50Kg／cm2以上であり、融点1500℃以上を有す
る低膨脹セラミツクスを得る工程とよりなること
を特徴とする低膨脹セラミツクスの製造法。 ２ 化学組成が重量％で２〜17％MgO、11〜62
％Al2O3、チタニウムがTiO2換算で25〜75％、２
〜15％SiO2および鉄がFe2O3換算で２〜10重量％
である特許請求の範囲第１項記載の低膨脹セラミ
ツクスの製造法。 ３ 配合するムライト量が3.5重量％から60％で
ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の低膨
脹セラミツクスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61097444A JPS6230656A (ja) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | 低膨脹セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61097444A JPS6230656A (ja) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | 低膨脹セラミツクスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230656A JPS6230656A (ja) | 1987-02-09 |
| JPH0149664B2 true JPH0149664B2 (ja) | 1989-10-25 |
Family
ID=14192500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61097444A Granted JPS6230656A (ja) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | 低膨脹セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230656A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06156506A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-03 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 可搬型貯蔵タンク |
| US6265334B1 (en) * | 1997-10-24 | 2001-07-24 | Kyocera Corporation | Ceramic sintered product and process for producing the same |
| JP4766645B2 (ja) * | 2003-02-18 | 2011-09-07 | 株式会社Ｌｉｘｉｌ | 制振部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2776896A (en) * | 1952-10-22 | 1957-01-08 | Cambridge Tile Mfg Company | Ceramic composition having thermal shock resistance |
-
1986
- 1986-04-26 JP JP61097444A patent/JPS6230656A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2776896A (en) * | 1952-10-22 | 1957-01-08 | Cambridge Tile Mfg Company | Ceramic composition having thermal shock resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6230656A (ja) | 1987-02-09 |
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