JPH02120270A - りん酸ジルコニルセラミツクス、その製造方法及び使用 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高強度及び高耐熱衝撃性のりん酸ジルコニルセ
ラミックス、その製造方法及び使用に関する。

発明の背景 ジャーナルオプアメリカンセラミックス　ソサエティー
、６８　（５）、２７３〜２７８（１９８５）により、
りん酸ジルコニウムを焼結して添加剤なしで大きな強度
を有する材料とすることはできないということは公知で
ある。

その上、ドイツ特許出願公告第３６０９７３０号から、
りん酸ジルコニルと、例えば、酸化マグネシウム、酸価
亜鉛、酸化ビスマス、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバ
ルト、酸化ニッケル、酸化チタン、酸化セリウム、酸化
ニオブ、酸化タンタル又はこれらの酸化物の混合物のよ
うな、圧縮助剤との混合物から、１２００〜１７００℃
における焼結によって低い熱膨張と高い強度のセラミッ
クスへと圧縮することができる粉末混合物を製造するこ
とができるということが公知である。

その上、公知の圧縮助剤と組合わせて、たとえば、５ｉ
０２又は金属けい酸塩のような、粒子成長促進剤の添加
が有利な結果を与えるということが公知である。

これらの混合物のすべてに共通の一特色は金属オルトり
ん酸塩の溶融物が焼結プロセス中に生成してりん酸ジル
コニルの緻密化を可能とするということである。かくし
て生じるセラミックスは多相セラミックスであり、それ
は、ａ−りん酸ジルコニルに加えて、生成物中に１％を
越える量で他の物質が存在していることを意味する。

これらのような混合物の欠点は、高温あるいは製造温度
よりも高い使用温度における長時間の使用中に不可逆的
な性質の変化が生じるということである。これはすべて
、過熱の間に生じる溶融相の量が少ないほど、生じるこ
とが少ない。

それ故、本発明の目的は上記の欠点のいずれをも有して
いない、りん酸ジルコニルセラミックスを提供すること
にある。

発明の詳細な説明 ここに、驚くべきことに、りん酸シリコニルセラミック
ス成形体をアンチモン含有化合物の存在において焼結す
ることによって、上記の要件を申し分なく満足できるこ
とが見出された。取得したりん酸ジルコニルは、はとん
ど全くジルコニウムのりん酸塩から成っている。

詳細な説明 ここに、本発明によるセラミックスは、高温への長時間
の暴露後にも、その強度値の高い安定性を有し且つ高度
に耐熱衝撃性であることが認められた。本発明のセラミ
ックスは、それ自体で、フィルターとして且つ内燃機関
部品のための製造材料として、きわめて有用である。本
発明のセラミックスは、本質的に、重量で少くとも９９
％のりん酸ジルコニル、りん酸ジルコニウム又はその両
者から成り且つ重量で１％を越える量で他の相の物質を
含有していない、りん酸ジルコニルセラミックスである
。

かくして、本発明は、りん酸ジルコニル及び／又はりん
酸ジルコニウム以外には、重量で１％を越える量で他の
相を含有していない、高い強度と高い耐熱衝撃性を有す
る、りん酸ジルコニルセラミックスに関するものである
。それらは重量で０．５％未満のアンチモン含量を有し
ていることが好ましい。特に好適な実施形態においては
、アンチモン含量は重量で０．１％未満である。かくし
て、本発明のセラミックスは、適当な曲げ強度と耐熱衝
撃性を兼ね備え、且つ同時に、良好な長期強度を示す。

異種結合相を有していない高純度’）ん酸ジルコニルセ
ラミック°スである。−好適実施態様においては、曲げ
強さ値は＞２ＯＮ／ｍｍ’である。

本発明によるりん酸ジルコニルセラミックスは、アンチ
モン化合物の存在で、それらの製造を遂行することによ
って、取得することができる。

すなわち、りん酸ジルコニル又は反応条件下にりん酸ジ
ルコニルを生成する物質に対してアンチモン化合物を添
加し、且つこの材料から焼結によって粉末成形体を取得
する。

アンチモン化合物はｓｂｏ、、５ｂ２ｏ、及び／又はｓ
ｂ、ｏ、あるいは加熱においてこれらの酸化物を生じる
化合物である。

かくして、本発明は、さらにりん酸ジルコニル及び／又
は反応条件下にりん酸ジルコニルを生成する物質をアン
チモン化合物と混合し、かくして得た混合物を次いで成
形し且つ１２００〜１７００℃の温度で焼結することを
特徴とする、高い強度と高い耐熱衝撃性を有するりん酸
ジルコニルセラミックスの製造方法に関するものである
。焼結前の成形体の酸化アンチモン含量は、酸化アンチ
モンとして表わして、重量で４〜３０％であることが好
ましい。酸化アンチモンは焼結中にほとんど完全に蒸発
する。特に高品質の生成物を取得するためには、上記の
混合物を酸化アンチモンの全部又はほとんど全部が蒸発
するまで焼結することが有利である。焼結後には、セラ
ミックスは、たとえ存在しているにしても、痕跡にすぎ
ない酸化アンチモンを含有しているにすぎない。

本発明の方法のもう一つの実施形態においては、りん酸
ジルコニウム及び／又はりん酸ジルコニウムを生成する
物質を混合及び焼結によって予備合成して、アンチモン
含有りん酸ジルコニウムとする。適当な摩砕、場合によ
っては非予備合成材料との混合、成形及び焼結後に、６
ＯＮ／ｍｍ”を越える強度を有する実質的にアンチモン
を含有していないセラミックスを取得する。

文献中に記された酸化物の公知の添加もまた、酸化アン
チモンの使用によって、それらの有効度が次第に向上し
、かくして、それらの含量を低下させることができる。

本発明に従って製造したセラミックスは、実用に際して
遭遇するような温度への長時間の暴露後にも、それらの
強度値の高度の安定性を示す。それらのセラミックスは
耐熱衝撃性であり、切断トーチによる白熱までの局部的
加熱すら、材料を破壊することがない。このような処理
後に強度の低下は全く認められない。

本発明は、本発明によるりん酸ジルコニウムセラミック
スのセラミックス　フィルターとして又は内燃機関の成
分として、たとえば、ボートライナーとしての使用に関
するものである。

以下の実施例は何ら本発明を制限することなく本発明を
例証するものである。

実施例　１ 粒度１０８ｍ末端の５００ｇのりん酸β−ジルコニル粉
末を重量で９％の５ｂ２ｏ、と混合し、厚さ５ｍｍの錠
剤に圧縮したのち、１４００℃で４時間■焼した。取得
したセラミック小板を加熱炉から取り出して急冷した。

それらは２１Ｎ／ｍ　ｍ　”の曲げ強さ、１４％の開放
多孔度及び、２０〜１００°Ｃの温度範囲において、実
質的に直線の傾斜及びきわめて狭い、ヒステレシス曲線
を伴なって、１−１０−’／にの熱膨張係数を有してい
た。

実施例　２ １００ｇのｓｂ、ｏ、を５００ｇのりん酸β−ジルコニ
ルに加え、その混合物を錠剤に圧縮したノチ、１２００
°ｃｃｔｓ焼シｔニー、１５　、１　％　（７）　Ｓ　
ｂ　ｘＯ２を含有する生成物を円盤振動粉砕機中で６３
μｍ以下の粒度まで低下させ、錠剤に圧縮したのち、実
施例１と同様に焼結した。そのセラミックは６％の多孔
度に対して６ＯＮ／ｍｍ”の曲げ強さ及び実質的に線状
の傾斜及びきわめて狭いヒステリシス曲線を伴なう、■
、２・１０−’／にの熱膨張係数を有していた。

実施例１及び２に従って製造した直径４．５ｃｍの円盤
状セラミックスを１４００°Ｃで１６８時間熱処理した
。強度の低下は認められなかった。

このセラミックスは、１４００℃に加熱した板を冷水中
で急冷しても破壊することがないというような、高度の
耐熱衝撃性を示した。

本発明の主な特徴および態様を記すと次のとおりである
。

１０本質的に重量で少くとも９９％のりん酸ジルコニル
、りん酸ジルコニウム又はその両者から成り且つ重量で
１％よりも多くの量で他の相の物質を含有していない、
高強度及び高耐熱衝撃性を有するりん酸ジルコニルセラ
ミックス。

２、重量で０．５％未満にすぎない検出可能なアンチモ
ンを含有するのみの上記Ｉに記載のりん酸ジルフニルセ
ラミックス。

３、重量で０．１％未満にすぎない検出可能なアンチモ
ンを含有するのみの上記ｌ及び２に記載のりん酸ジルコ
ニルセラミックス。

４．２ＯＮ／ｍｍ２を越える曲げ強さを有する、上記１
に記載のりん酸ジルコニルセラミックス。

５、リン酸ジルコニル又はりん酸ジルコニルを形成する
物質をアンチモン化合物と混合し、それによって得た混
合物を成形したのち、成形した混合物を１２００〜１７
００°Ｃの温度で焼結することから成る上記ｌに記載の
りん酸ジルコニルセラミックスの製造方法。

６、焼結前の成形混合物の酸化アンチモン含量は、酸化
アンチモン（ｓｂｚｏ４）として表わして、重量で４〜
３０％である、上記５に記載の方法。

７、焼結を酸化アンチモンの全部又はほとんど全部が蒸
発するまで継続する、上記５又は６に記駅の方法。

８．りん酸ジルコニル又はりん酸ジルコニルを生成する
物質を酸化アンチモンと共に混合し且つ■焼してアンチ
モン含有りん酸ジルコニルを生成させることによって予
備合成する、上記５に記載の方法。

９、上記５に記載の方法によって製造した、本質的に重
量で９９％のりん酸ジルコニル及び重量で０．５％未満
の検出できる量のアンモンから成るりん酸ジルコニルセ
ラミックス。

１０、アンチモン含量は重量で０．１％未満である、上
記９に記載のりん酸ジルコニルセラミックス。

１１、セラミックス材料として上記ｌ記載のりん酸ジル
コニルセラミックスを包含するセラミックスフィルター
又はセラミックス内燃機関部品。

特許出願人　　バイエル・アクチェンゲゼルシャフト外
１名

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．本質的に重量で少くとも９９％のりん酸ジルコニル
   、りん酸ジルコニウム又はその両者から成り且つ重量で
   １％よりも多くの量で他の相の物質を含有していない、
   高強度及び高耐熱衝撃性を有するりん酸ジルコニルセラ
   ミックス。
2. ２．リン酸ジルコニル又はりん酸ジルコニルを形成する
   物質をアンチモン化合物と混合し、それによって得た混
   合物を成形したのち、成形した混合物を１２００〜１７
   ００℃の温度で焼結することから成る特許請求の範囲第
   １項記載のりん酸ジルコニルセラミックスの製造方法。
3. ３．特許請求の範囲第２項記載の方法によって製造した
   、本質的に重量で９９％のりん酸ジルコニル及び重量で
   ０．５％未満の検出できる量のアンモンから成るりん酸
   ジルコニルセラミックス。
4. ４．セラミックス材料として特許請求の範囲第１項記載
   のりん酸ジルコニルを包含するセラミックスフィルター
   又はセラミックス内燃機関部品。