JPH02124764A - ジルコニア耐火物の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高強度のジルコニア耐火物の製造方法に関す
る。更に、詳しくは、天然産単斜晶系ジルコニアを有効
に使用したジルコニア耐火物の製造方法に関する。

［従来の技術］ ジルコニアは、２７００°Ｃに近い融点を有し、耐食性
にもすぐれているために、耐熱、耐火材料又は低熱伝導
性材料として多く使用されているが、１０００’Ｃ付近
に体積変化を伴う相変態があるために、Ｃａ　Ｏ、Ｙ　
＊　０−ｌＭｇＯ，ＣｅＯ＊等を安定剤として固溶化さ
せなければ、使用できない、（材料大辞典；同委員会編
、昭和６０年４月１日３版、産業調査会発行：参照）、
この固溶化をジルコニアの安定化と称する。

従来のジルコニア焼結体の製造法は、次の通りに行なわ
れている。

天然中に存在するバブしライト鉱物をはじめ、純粋なジ
ルコニアは、温度が上昇すると約１０００°Ｃで単斜晶
系から正方晶へ転移する。この転移に伴いジルコニアの
体積は急激に変化し、その変化率は数％にも及ぶ、従っ
て、未安定化ジルコニア（単斜晶を主体とするジルコニ
ア）を成形、焼成しても、焼結体は形状がくずれたり、
クラックが生じてしまう、このために、従来、上記のよ
うに、Ｃａ　Ｏ、Ｙ　＊　０−ｌＭｇＯ，ＣｅＯ，等の
安定化剤を数組量％添加し、あらかじめ安定化した原料
を用い、焼結体を製造していた。

また、従来のジルコニア耐火物は、前記のように、安定
化剤う含む電融ジルコニアを主原料としており、これは
、電融することにより、結晶を大きく成長させ、耐食性
の向上を意図したものである。電融することにより、結
晶が大きく成長し、耐食性は向上するものの、熱膨張率
の大きな安定化ジルコニアとなる。このため、例えば安
定化ジル−Ｊニアの場合、ＣａＯ添加量を、３〜５重址
装置し、一部単斜晶のジルコニアを残存させることによ
り、熱膨張係数を小きくする等の工夫が必要である。ま
た、安定化のためには、アーク炉による！融工程が必要
となる。電融炉は、大規模で高価な装置であり、製品の
コストアップにつながり、その」二、操炉条件及び電融
量の処理等困難な問題も解決しなければならない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、天然産車側晶系ジルコニアを安定化すること
なく、配合し、直接にジルコニア耐火物を製造できる方
法を提供することを目的とする。

従って、本発明は、更に、ジルコニア系耐火物を製造す
る場合に、安定化処理に要するコストを低減化でき、省
力化できる製造方法を提供することを目的とする。

築炉用レンガ、ダンデイツシュノズル等の用途では、熱
膨張率は炉設計上の重要な因子であり、且つ、小さいこ
とが望ましい、また、電子材料焼成用油共等、未拘束で
使用される場合も同様であるが、更に耐火物自体のライ
フが製品コストを左右する重要な因子となる。従来のジ
ルコニア耐火物は、熱膨張率の面から改善されているも
のの、使用の度に、残存膨張を本質的に解決するもので
はないが、平易且つ安価にジルコニア耐火物の強度を向
−トさせ、寿命向上の期待できる高強度ジルコニア耐火
物を提供することを目的にする。

更に、通常の耐火、耐熱材料、電子セラミックス焼成用
治具においては、それほど、結晶を大きく成長しなくて
も、耐食性は十分である。また、使用上、熱膨張率は、
できるだけ小さいことが望まれる。従って、本発明は、
高価なｘｍジルフニアを用いることなく、安価な天然ジ
ルコニア鉱石（バデライト）を原料とし、高い強度と耐
食性を有し、しかも、低く熱膨張率のジルコニア耐火物
を製造する方法を提供することを目的にする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ｔｍ安定化ジルフニア粗粒９０〜Ｓｏｗｎ部
、平均粒径１５μｍ以下の単斜晶系ジルコエフ５０〜１
０重ｉ部に対して、単斜晶系ジルコニアに対してのＣａ
Ｏ換算添加量として、５〜９重量％のカルシウム塩を添
加混合し、この混合物を直接に成形し、焼成する高強度
ジルコニア耐火物の製造方法である。

本発明によるジルコニア系耐火物の強度を向上させる手
段として、電融安定化ジルコニア微粉を結合剤として使
用することが、考えられるが、製造コストの増加になる
。そこで、安価な天然ジルコニア鉱石である単斜晶系ジ
ルコニア微粉の利用を鋭意検討した結果、次のことを見
出した。

即ち、単斜晶系ジルコニア微粉を未安定のままで安定化
ジルコニア原料に配合し、ジルコニア耐火物を製造でき
ることを見出した。更に、この単斜晶系ジルコニアに対
して、ＣａＯ換算で５〜９重量％のカルシウム塩を添加
することにより、高強度のジルコニア耐火物を平易且つ
安価に製造できる。

ここで、使用するカルシウム塩は、特に限定されるもの
でない、その添加量は、塩の種類に拘わらず、ＣａＯ換
算量で５〜９重量％で、強度向上が認められた。単斜晶
系ジル―】ニア及び安定化剤としてのカルシウム塩の添
加混合方法は、特に、限定きれるものでない、また、そ
の成形方法は、油圧プレス、フリクションプレス等で行
なうが、特に、限定されるものではない。

その焼成方法は、通常の大気炉で行なうが、焼成温度、
昇温速度は、特に、限定されるものではない。

但し、出発原料として使用する天然産の単斜晶系ジルコ
ニア粉末は、粒子径１５μｍ以下に微粉砕する必要があ
る。

焼成工程は、通常の大気中で実施できるが、昇温速度は
特に限定諮れるものではない、粉末の活性度が高いため
か、焼結は比較的に低温で進行し、１４５０″Ｃの焼成
でも、焼結体は、充分な特性を示すものであった。従っ
て、より低温での焼結も可能であるが、再加熱収縮等を
考慮すると、１４００’Ｃ以上の焼成が望ましい。

［作用］ ジルコニア耐火物製造のための微粉砕粉体を原料として
、安定化剤を添加して、直接成形し、焼成、焼結処理を
行なうと、安定止剤粉体が、単斜晶系の天然ジルコニア
粉末と均一に、良く混合されて、それを直接、成形し、
焼成しても、強度にすぐれた焼結耐火物が得られる。

本発明により製造されるジルコニア耐火物は、各種の製
品を焼成するための支持体或いは耐火物として、その他
、電気炉、ガス炉等の耐火材として不可決なジルコニア
炉材及び電子材料等の焼成用のセッター材として、特に
、好適である。

次に、本発明によるジルコニア耐火物の製造方法につい
て説明するが、本発明は、次の実施例に限定されるもの
ではない。

［実施例１〕 粒度範囲３３０μｍ以下の電融安定化ジルコニア０重量
部、平均粒径１５μｍ以下の岸側晶系ジルコニア粉体３
０重量部に、単斜晶系ジルコニアに対してのＣｎＯ換算
で３〜１０重量％の試薬Ｃａ（ＯＨ）ｔを添加混合し、
所望の形状に成形した後に、１４５０℃で、２時間焼成
した。

得られた焼結安定化ジルコニア成形体の曲げ強度を３点
曲げ試験で測定した。その結果を第１図に示す。

［実施例２］ 粒度範囲３００Ｉ１ｍ以下の電融安定化ジルコニア々平
均粒度１５μｍ以下の単斜晶系ジルコニアを、下表の割
合で混合し、所望の形状に成形した後、１４５０°Ｃで
２時間焼成した。尚、安定化剤としてＣａ（ＯＨ）ｔ　
を単斜晶系ジルコニアに対して、７重量％添加した。得
られた焼結体の曲げ強度を３点曲げ試験で測定した。そ
の結果を第１表に示す。

入１Ｊ ６０　　　　　　クラック発生（測定不可能）［発明の
効果］ 本発明によるジルコニア耐火物の製造法は、次のような
顕著な技術的な効果が得られるものである。

第１に、以上の説明で明らかなように、安価な単斜晶系
ジルコニア（バデライト）を直接原料として配合使用ｒ
るために、コストが安く、耐火性安定化ジルコニア焼結
体を得ることができる。

第２に、本発明の製造方法で得られた安定化ジルコニア
焼結体は、高い強度を有すると同時に、低い熱膨張率を
有するものである。

第１図は、本発明により、電融安定化ジルコニアと天然
の単斜晶系ジルコニア粉末とＣａ（ＯＨ）＝を混合し、
成形、焼成した耐火性ジルコニア焼結体について、添加
Ｃａ（ＯＨ）ｍのＣａＯ換算重量％と曲げ強度をグラフ
にブ【１ツトしたものである。

特許出願人　　三菱鉱業セメント株式会社代理人　弁理
士　　倉　持　　裕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電融安定化ジルコニア粗粒９０〜５０重量部、平均粒
   径１５μｍ以下の単斜晶系ジルコニア５０〜１０重量部
   に対して、単斜晶系ジルコニアに対してＣａＯ換算添加
   量として、５〜９重量％のカルシウム塩を添加混合し、
   直接に成形、焼成することを特徴とする高強度ジルコニ
   ア耐火物の製造方法。