JPH0214891A - Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic - Google Patents

Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic

Info

Publication number
JPH0214891A
JPH0214891A JP63161951A JP16195188A JPH0214891A JP H0214891 A JPH0214891 A JP H0214891A JP 63161951 A JP63161951 A JP 63161951A JP 16195188 A JP16195188 A JP 16195188A JP H0214891 A JPH0214891 A JP H0214891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alumina
solution
cracks
beta
defects
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP63161951A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0536390B2 (en
Inventor
Makoto Kato
誠 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP63161951A priority Critical patent/JPH0214891A/en
Publication of JPH0214891A publication Critical patent/JPH0214891A/en
Publication of JPH0536390B2 publication Critical patent/JPH0536390B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remove the cracks and improve the service life against deterioration of the title ceramic by impregnating said cracks existing on the surface of a beta-alumina sintered form with a solution containing a component capable of giving beta-alumina followed by heat treatment. CONSTITUTION:The defects such as hairy cracks existing on the surface of a beta-alumina sintered form are impregnated, under reduced pressure and/or increased pressure action, with a liquid consisting of a solution or slurry containing a component capable of giving the same composition as said sintered form, followed by heat treatment to allow beta-alumina to be left at said defects, thus removing said cracks.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、β−アルミナセラミ・ンクスの表面欠陥減少
方法に係り、特にナトリウム−硫黄蓄電池に用いられる
β−アルミナ管の劣化寿命を改善する方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a method for reducing surface defects in β-alumina ceramic inxes, and particularly to a method for improving the deterioration life of β-alumina tubes used in sodium-sulfur storage batteries. It is.

(背景技術) 従来から、電力貯蔵用電池の一つとして、ナトリウム−
硫黄電池が知られている。この電池は、溶融金属ナトリ
ウムをアノード(陰極)とする−方、溶融硫黄をカソー
ド(陽極)とすると共に、それら両者を、Na”イオン
に対して選択的な透過性を有する固体電解質で隔離した
構造とされている。そして、かかる固体電解質としては
、−Cにβ−アルミナセラミックスが用いられ、それは
、特開昭54−85332号公報や特公昭62−439
50号公報等に示されるように、一端を閉じたチューブ
状の形状とされている。
(Background technology) Sodium-based batteries have traditionally been used as a type of power storage battery.
Sulfur batteries are known. This battery uses molten metal sodium as the anode (cathode) and molten sulfur as the cathode (anode), and separates them with a solid electrolyte that is selectively permeable to Na'' ions. As such a solid electrolyte, β-alumina ceramics is used for -C, and it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 54-85332 and Japanese Patent Publication No. 62-439.
As shown in Japanese Patent No. 50, etc., it has a tube-like shape with one end closed.

ところで、この固体電解質としてのβ−アルミナセラミ
ックスにあっては、その品質の良否が電池の特性、寿命
を左右するとされ、先ず、両極活物質の浸透、短絡を防
止する上において、3.20g/cm3以上の高焼結密
度(理論密度−3,26g/cm’ )とすることが必
要であることに加えて、その表面に欠陥のないことが劣
化を避ける上において有効とされているが、特に表面か
ら内部に向って延びる細長い−・アー状のクラック等の
クラック類が、その先端部において電流(Na’ イオ
ン流)の集中を惹起して、β−アルミナセラミックスの
厚さ方向に伸長し、終には、それを破壊に至らしめる事
実が明らかとなった。即ち、このクラック先端部におり
る電流集中の結果、かかる先端部には多量の金属Naが
析出するようになるのであり、そしてその析出した金属
Naがクラックの割れ目に沿って移動する時、クランク
壁面との摩擦で内圧が働き、クラックを広げようとする
力(ポアズイユ圧)が作用する結果、クラックは厚さ方
向に伸長していくようになるのである。
By the way, the quality of β-alumina ceramics used as a solid electrolyte is said to affect the characteristics and life of the battery.First of all, in order to prevent penetration of the bipolar active material and short circuit, 3.20g/ In addition to the need for a high sintered density of cm3 or higher (theoretical density -3.26 g/cm'), it is said that having no defects on the surface is effective in avoiding deterioration. In particular, cracks such as elongated arc-shaped cracks that extend inward from the surface cause concentration of current (Na' ion flow) at their tips and extend in the thickness direction of β-alumina ceramics. In the end, the facts that led to its destruction became clear. In other words, as a result of the current concentration at the tip of the crack, a large amount of metallic Na is deposited at the tip, and when the precipitated metallic Na moves along the crack, the crankshaft Internal pressure acts due to friction with the wall surface, and a force (Poiseuille pressure) that tries to widen the crack acts, causing the crack to extend in the thickness direction.

なお、かかるβ−アルミナセラミックスの表面に存在す
る欠陥部たる−、アー状クラック等のクランクは、β−
アルミナセラミックスの焼成中後期、或いはその焼成後
に、サーマルショックや機械的ショック等の何等かの外
力の作用によって、表面から生成するものであり、その
長さ(1)とその横断面の最大径(D)との比で表わさ
れるアスペクト比(ff/D)が10〜100程度のも
のであって、そのような細長いクラックの先端部に上記
した如き電流集中が惹起され易いのである。
Note that cracks such as arc-shaped cracks, which are defects existing on the surface of β-alumina ceramics, are caused by β-alumina ceramics.
It is generated from the surface of alumina ceramics during the middle to late stages of firing or after firing due to the action of some external force such as thermal shock or mechanical shock, and its length (1) and the maximum diameter of its cross section ( The aspect ratio (ff/D) expressed as the ratio to D) is about 10 to 100, and the above-mentioned current concentration is likely to occur at the tip of such an elongated crack.

而して、この表面欠陥たるヘアー状クラック等のクラッ
クは、β−アルミナセラミックス(焼結体)の焼結密度
を高めるだけでは充分に解消され得なかったのであり、
また従来から、そのような表面に局在するクラックの如
き欠陥を解消して、それに基づくところの電流集中を回
避し、その劣化寿命を改善する方策については、何等の
提案も為されていないのである。
Therefore, cracks such as hair-like cracks, which are surface defects, could not be sufficiently eliminated simply by increasing the sintering density of β-alumina ceramics (sintered body).
Furthermore, no proposals have been made to date on measures to eliminate defects such as cracks localized on the surface, avoid current concentration based on them, and improve the deterioration life. be.

(解決課頭) ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところは
、β−アルミナセラミックスの表面に局在するヘアー状
クラック等の欠陥を効果的に減少させるに有効な手法を
提供することにあり、またそのような表面欠陥の)成牛
によって、電流集中を回避して、その劣化寿命を改善し
ようとすることにある。
(Top of Solution Section) The present invention was made against the background of the above, and the problem to be solved is hair-like cracks localized on the surface of β-alumina ceramics. The objective is to provide an effective method to effectively reduce the defects of such surface defects, and also to avoid current concentration due to the growth of such surface defects and improve its deterioration life.

(解決手段) そして、本発明は、かかる課題解決のために、β−アル
ミナ焼結体の表面に存在するヘアー状クラックなどの欠
陥部に、減圧及び/又は加圧作用にて、該焼結体と同組
成のβ−アルミナを与える成分を含有する溶液若しくは
スラリーを含浸せしめた後、熱処理を行なうことにより
、かかるヘアー状クランクなどの欠陥部内にβ−アルミ
ナを残留させて、−・アー状クシツクの消失を図るよう
にしたことを、その要旨とするものである。
(Solution Means) In order to solve this problem, the present invention applies a reduced pressure and/or pressurizing action to defects such as hair-like cracks existing on the surface of a β-alumina sintered body. After impregnating with a solution or slurry containing a component that provides β-alumina with the same composition as the body, heat treatment is performed to leave β-alumina in the hair-like crank and other defects, resulting in -. The gist of this is to try to eliminate kushitsuku.

要するに、本発明では、β−アルミナセラミックス(焼
結体)が、それと同組成のβ−アルミナを与える成分を
含む溶液若しくはスラリー中に浸漬せしめられ、そして
その表面に局在するヘアー状クラック等の欠陥部に、か
かる溶液若しくはスラリーが侵入せしめられた後、熱処
理を施すことにより、かかる侵入した溶液若しくはスラ
リーよりβ−アルミナを残留させて、ヘアー状クランク
等の欠陥部内に沈積せしめ、その空間が埋められるよう
にして、その消失が図られることとなるのである。
In short, in the present invention, β-alumina ceramics (sintered body) is immersed in a solution or slurry containing components that give β-alumina of the same composition, and hair-like cracks etc. localized on the surface of the After the solution or slurry has entered the defective part, heat treatment is performed to cause β-alumina to remain from the solution or slurry that has entered the defective part, and to deposit it in the defective part such as a hair-like crank, thereby filling the space. By burying it, its disappearance will be achieved.

ところで、かくの如き本発明手法に従って表面欠陥の減
少せしめられるβ−アルミナセラミックスは、よく知ら
れているように、−fllQに、下表にて示される9口
き化学組成を有するものであって、通常、このような化
学組成を与えるように、原料としてのAp、zo3.L
 1zcO3(MgO)、及びN a 、CO3が均一
に配合せしめられた後、仮焼、粉砕され、そして一端を
閉じたチューブ形状(袋管形状)の如き所望の形状に、
2.5〜7.Ot/ cm 2程度の圧力を用いる冷間
静水圧(CIP)手法等を採用して成形され、その後、
そのような成形体を1500°C程度以上の温度で焼成
することにより、製造されるものである。
By the way, as is well known, the β-alumina ceramic whose surface defects are reduced according to the method of the present invention has a chemical composition of -fllQ as shown in the table below. , usually Ap, zo3. L
After 1zcO3 (MgO), Na, and CO3 are uniformly blended, it is calcined and pulverized into a desired shape such as a tube shape (bag tube shape) with one end closed.
2.5-7. It is molded using a cold isostatic pressure (CIP) method using a pressure of about Ot/cm2, and then
It is manufactured by firing such a molded body at a temperature of about 1500°C or higher.

そして、このようにしてIJられるβ−アルミナセラミ
ックスは、一般に、3.20 g 7cm”以上の高密
度の焼結体とされているのであるが、前述のように、そ
の表面にはへアー状クランク等の欠陥部が局在している
ところから、そのような欠陥部を消失させるべく、次の
ような処置が施されるのである。
The β-alumina ceramics subjected to IJ in this way are generally considered to be a high-density sintered body of 3.20 g 7 cm or more, but as mentioned above, the surface has hair-like structures. Since defective parts such as cranks are localized, the following measures are taken to eliminate such defective parts.

すなわち、かかるβ−アルミナセラミックスの表面欠陥
を埋めるべく、β−アルミナセラミックスは、焼成後に
おいて、当該β−アルミナセラミックスと実質的に同じ
化学組成を有して残留する成分を含む溶液若しくはスラ
リー中に浸漬せしめられるのである。
That is, in order to fill in the surface defects of the β-alumina ceramics, the β-alumina ceramics are mixed into a solution or slurry containing components that have substantially the same chemical composition as the β-alumina ceramics and remain after firing. They are forced to immerse themselves.

なお、かかる浸漬溶液としては、例えば、溶質としてβ
−アルミナ成分を与える無機塩類、アルコキシド類、そ
の他焼成により酸化物として残留する成分を含む、水、
アルコール頻、ベンゼン。
Note that such an immersion solution may contain, for example, β as a solute.
- Water containing inorganic salts that provide alumina components, alkoxides, and other components that remain as oxides after calcination;
Alcohol frequently, benzene.

トルエン、その他焼成により揮発する液体を溶媒とする
溶液があり、またそのような溶媒を用いない溶質自体の
液体、例えばアルコキシドの液体のみからなる溶液も使
用可能である。また、β−アルミナセラミックス自体の
粉砕物或いは前記溶質成分の微細な粉砕物を用い、それ
を前記溶媒中に微細に分散せしめてなるスラリーも使用
可能である。そのような粉砕物は、表面欠陥内に侵入出
来る程度に充分に微粒とされておれば、必ずしも溶媒中
に溶解せしめられている必要はないのである。
There are solutions that use toluene or other liquids that volatilize during calcination as a solvent, and it is also possible to use solutions that do not use such solvents and are made only of the liquid of the solute itself, such as a liquid of an alkoxide. It is also possible to use a slurry made by using a pulverized product of β-alumina ceramic itself or a finely pulverized product of the solute component and finely dispersing it in the solvent. Such a pulverized material does not necessarily need to be dissolved in a solvent as long as it is sufficiently finely divided to be able to penetrate into surface defects.

ところで、クランクの如き表面欠陥を上記の如き溶液若
しくはスラリーにて与えられるβ−アルミナで埋め、ク
ランクの消失を図ることを考えると、かかる溶液若しく
はスラリーは、焼成後の残留成分が多い程望ましいこと
は明らかである。従って、溶液を用いる場合においては
、その溶質濃度が高い方がよく、またスラリーであれば
、そこに分散せしめられている粉砕物の量が多い程望ま
しい。また、溶質分子自体に含まれる揮発成分乃至は消
失成分、例えばN O! −、CH3COO−等にあっ
ても、その割合が少ないもの程、表面欠陥を埋める効果
は高められるのである。
By the way, considering that surface defects such as cranks are to be filled with β-alumina provided in the above-mentioned solution or slurry to eliminate the cranks, it is desirable that such a solution or slurry has as much residual component as possible after firing. is clear. Therefore, when using a solution, the higher the solute concentration is, the better, and when using a slurry, the larger the amount of pulverized material dispersed therein, the more desirable. In addition, volatile components or disappearing components contained in the solute molecules themselves, such as NO! -, CH3COO-, etc., the smaller the proportion, the more effective it is to fill in surface defects.

そして、かくの如き所定の成分を含む溶液若しくはスラ
リーに、表面欠陥が除去されるべき目的とするβ−アル
ミナセラミックスが浸漬されることとなるが、単に、浸
漬したままの状態では、表面欠陥内に溶液若しくはスラ
リーが侵入して、それが充分に含浸、充満せしめられ得
るものではないところから、本発明では、減圧及び/又
は加圧作用を利用して、かかる溶液若しくはスラリーの
有効な含浸を図るようにしたのである。即ち、β−アル
ミナセラミックスの表面欠陥中にはガス成分が存在し、
これが溶液若しくはスラリーの侵入を阻害するものであ
るところから、かかる表面欠陥中のガス成分を除去する
ために、減圧作用を利用したり、或いは加圧作用を利用
して、溶液若しくはスラリーを押し込むようにするので
ある。より具体的には、(a)β−アルミナセラミック
ス及び溶液/スラリーを大気圧以下に減圧した後、大気
圧に戻す手法や、(b)β−アルミナセラミックス及び
溶液/スラリーを大気圧以下に減圧した後、加圧し、更
にその後大気圧に戻す手法等が、採用されることとなる
Then, the target β-alumina ceramic from which surface defects are to be removed is immersed in a solution or slurry containing such predetermined components. Since the solution or slurry cannot be sufficiently impregnated and filled when the solution or slurry enters, the present invention makes use of reduced pressure and/or pressurization to effectively impregnate the solution or slurry. This is what I tried to do. That is, gas components exist in the surface defects of β-alumina ceramics,
Since this hinders the penetration of the solution or slurry, in order to remove the gas components in such surface defects, it is recommended to use a depressurizing effect or pressurizing effect to push the solution or slurry. It is to make it. More specifically, (a) a method of reducing the pressure of β-alumina ceramics and solution/slurry to below atmospheric pressure and then returning it to atmospheric pressure, and (b) a method of reducing the pressure of β-alumina ceramics and solution/slurry to below atmospheric pressure. After that, a method is adopted in which the pressure is increased and then the pressure is returned to atmospheric pressure.

次いで、このようにして所定成分を含む溶液若しくはス
ラリーが含浸せしめられたβ−アルミナセラミックスは
、熱処理に付され、それによって含浸溶液若しくはスラ
リーから、β−アルミナが、ヘアー状クラック等の表面
欠陥内に沈積されて、そのような表面欠陥が埋められる
こととなるのである。なお、かかる熱処理は、溶液若し
くはスラリー中に含有されるβ−アルミナ付与成分の種
類に応じて、適宜の温度下において行なわれるものであ
るが、一般には、酸化性雰囲気中において1000〜1
600°C程度の温度下において実施される。
Next, the β-alumina ceramic impregnated with a solution or slurry containing predetermined components in this manner is subjected to heat treatment, whereby β-alumina is absorbed from the impregnating solution or slurry into surface defects such as hair-like cracks. These surface defects will be filled in by depositing on the surface. Note that such heat treatment is carried out at an appropriate temperature depending on the type of β-alumina imparting component contained in the solution or slurry, but is generally carried out at a temperature of 1000 to 1 in an oxidizing atmosphere.
It is carried out at a temperature of about 600°C.

そして、この酸化性雰囲気中における熱処理によって、
含浸溶液若しくはスラリー中に存在するβ−アルミナ付
与成分が酸化され、目的とするβ−アルミナを性成して
、表面欠陥を埋めるのである。尤も、β−アルミナ付与
成分として、β−アルミナセラミックス自体の粉砕物を
用いた場合にあっては、そのような酸化は不要であり、
かかる粉砕物がそのまま熱処理によってクラック内に焼
結せしめられることとなる。
Then, by heat treatment in this oxidizing atmosphere,
The β-alumina-providing components present in the impregnating solution or slurry are oxidized to form the desired β-alumina and fill in surface defects. However, such oxidation is not necessary when pulverized β-alumina ceramics itself is used as the β-alumina imparting component.
The pulverized material is directly sintered into the crack by heat treatment.

このようにして、β−アルミナセラミックスの表面欠陥
が、同材質のβ−アルミナ成分によって埋められ、以て
その消失が図られるのであるが、上記の如き所定成分を
含む溶液若しくはスラリー〇含浸と熱処理の一回の操作
では、かかる表面欠陥が充分に埋められ得ない場合にあ
っては、そのような操作が、所要回数、適宜に繰り返さ
れることは、言うまでもないところである。
In this way, the surface defects of β-alumina ceramics are filled with the β-alumina component of the same material, and their disappearance is attempted. It goes without saying that if such surface defects cannot be sufficiently filled in by a single operation, such operations may be repeated as many times as necessary.

(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受・けるも
のでないことは、言うまでもないところである。
(Examples) Below, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited in any way by the description of such examples. It goes without saying that this is not acceptable.

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。
In addition to the following examples and the above-mentioned specific description, the present invention includes various changes, modifications, and changes based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements and the like may be made.

実施例 1 酸化物としての重量組成比がLizO:0.75゜Na
zO: 8.85.ALO*  : 90.40である
β−アルミナセラミックス固体電解質袋管を、原料とし
てA120z 、L 1zcOa及びNa2CO。
Example 1 The weight composition ratio as an oxide is LizO: 0.75°Na
zO: 8.85. ALO*: A β-alumina ceramic solid electrolyte bag tube with a value of 90.40 was used as raw materials, A120z, L1zcOa and Na2CO.

を用いて、CrP成形手法にて成形された成形体を焼成
することによって得た。なお、かかる袋管は、外径が1
5 +nmφ、内径が13mmφ、長さが200111
111のものであり、またその高密度は3.22 g/
 cm 3であって、理論密度の3.26 g 7cm
”の99%を有するものであった。
It was obtained by firing a molded body formed by a CrP molding method. In addition, such a bag tube has an outer diameter of 1
5 +nmφ, inner diameter is 13mmφ, length is 200111
111, and its high density is 3.22 g/
cm 3 and the theoretical density of 3.26 g 7 cm
” was 99%.

一方、熱処理後における酸化物としての重量比が上記の
β−アルミナセラミックス袋管と同一となるように、メ
トキシリチウム(LiOCHz)。
On the other hand, methoxylithium (LiOCHz) was used so that the weight ratio as an oxide after heat treatment was the same as that of the β-alumina ceramic bag tube.

メトキシナトリウム(N a OCH:l )及びトリ
エトキシアルミニウム(AI!、(OC,H5)3 :
lを、それぞれ秤量し、内容積が5iのステンレス製減
圧容器に収容した無水イソプロピルアルコール溶媒中に
、それら溶質の沈澱が生成するまで充分に溶解せしめた
Methoxysodium (N a OCH:l ) and triethoxyaluminum (AI!, (OC,H5)3:
1 of each solute was weighed and sufficiently dissolved in anhydrous isopropyl alcohol solvent contained in a stainless steel vacuum container with an internal volume of 5I until a precipitate of the solute was formed.

次いで、かくして得られた溶液中に、前記βアルミナセ
ラミックス袋管を浸漬し、その後ステンレス容器内を、
真空ポンプによって、真空度:l Torr、時間:1
0分間の条件下に減圧せしめ、更にその後、常圧に戻す
ことにより、上記溶液をβ−アルミナ袋管に充分に含浸
させた。
Next, the β-alumina ceramic bag tube was immersed in the solution obtained in this way, and then the inside of the stainless steel container was
By vacuum pump, vacuum degree: l Torr, time: 1
The β-alumina bag tube was sufficiently impregnated with the above solution by reducing the pressure for 0 minutes and then returning to normal pressure.

かかる含浸操作の後、ステンレス容器からβ−アルミナ
袋管を取り出し、そして該袋管に溶液が付着したままの
状態で、室温下に約30分間放置して、概略乾燥せしめ
、その後120°Cの乾燥皿中で1時間完全に乾燥させ
、溶媒である無水イソプロピルアルコールをゆっくり蒸
発させた。その後、β−アルミナ袋管を大気雰囲気の電
気炉中で1300°CX1時間熱処理した。そして、以
上の操作を2度繰り返した。
After this impregnation operation, the β-alumina bag tube was taken out from the stainless steel container, and with the solution still attached to the bag tube, it was left at room temperature for about 30 minutes to roughly dry, and then heated at 120°C. It was completely dried in a drying dish for 1 hour to slowly evaporate the solvent, anhydrous isopropyl alcohol. Thereafter, the β-alumina bag tube was heat treated at 1300° C. for 1 hour in an electric furnace in an air atmosphere. Then, the above operation was repeated twice.

かくして得られた焼成β−アルミナ袋管について、通常
の水溶性蛍光浸透探傷(ザイグロ)試験によって、その
表面の欠陥密度を調べたところ、欠陥部分で紫外線によ
り蛍光を発するインジケーションの密度は単位平方セン
ナメートルあたり平均1個以下であった。これに対して
、前記の溶液付着−熱処理を施さなかったβ−アルミナ
袋管のインジケーションは、単位平方センナメートルあ
たり平均20個であり、上記の如き本発明手法に従って
所定の溶液を付着した後、熱処理を行なうことによって
、β−アルミナ袋管の表面欠陥が著しく減少せしめられ
得ることが判った。
When the defect density on the surface of the thus obtained calcined β-alumina bag tube was investigated by a conventional water-soluble fluorescent penetrant test (Zygro) test, it was found that the density of indications that fluoresce under ultraviolet rays at defective areas was approximately equal to the unit square. The average number was less than 1 piece per senna meter. On the other hand, the indications for the β-alumina bag tubes that were not subjected to the solution adhesion and heat treatment were 20 on average per square centimeter, and after adhering the prescribed solution according to the method of the present invention as described above, It has been found that the surface defects of β-alumina bag tubes can be significantly reduced by heat treatment.

実施例 2 熱処理後における酸化物としての重量組成比が、MgO
:2.27.NazO:8.73.AfzOl :89
、 OOとなるように、塩化マグネシウム(MgC12
)、水酸化ナトリウム(Nail()及び塩化アルミニ
ウム(/lcf、)を、それぞれ秤量し、そして内容積
が5尼のプラスチック製減圧容器内に収容した蒸溜水中
に、それら溶質の沈澱が生成するまで溶解せしめた。な
お、沈澱の生成を出来るだけ防ぐため、溶液中に塩酸を
加えて、弱酸性とした。
Example 2 The weight composition ratio of the oxide after heat treatment is MgO
:2.27. NazO: 8.73. AfzOl :89
, OO, magnesium chloride (MgC12
), sodium hydroxide (Nail ()) and aluminum chloride (/lcf, ) were weighed, and placed in distilled water stored in a plastic vacuum container with an internal volume of 5 μm until a precipitate of these solutes was formed. In order to prevent the formation of precipitates as much as possible, hydrochloric acid was added to the solution to make it weakly acidic.

次いで、上記溶液中に、酸化物としての重ffHJl成
比が同一のβ−アルミナセラミックス固体電解質袋管を
浸漬せしめ、そして、減圧容器内を、真空ポンプによっ
て、真空度: l Torr、時間=10分間の条件下
に減圧し、更にその後、常圧に戻すことにより、上記溶
液をβ−アルミナ袋管に充分に含浸させた。
Next, a β-alumina ceramic solid electrolyte bag tube having the same oxide weight ffHJl composition ratio was immersed in the above solution, and the inside of the reduced pressure container was heated to a vacuum degree of 1 Torr for a time of 10 using a vacuum pump. The β-alumina bag tube was sufficiently impregnated with the solution by reducing the pressure for a few minutes and then returning to normal pressure.

そして、かかる含浸処理の後、プラスチック製減圧容器
からβ−アルミナ袋管を取り出し、更に該袋管に溶液が
付着したままの状態において、120°Cの乾燥器中で
1時間完全に乾燥させ、溶媒の水を蒸発させた。その後
、かかるβ−アルミナ袋管に対して、大気雰囲気の電気
炉中で1300°C×2時間の熱処理を施した。そして
、以上の操作を2度繰り返した。
After the impregnation treatment, the β-alumina bag tube is taken out from the plastic vacuum container, and with the solution still attached to the bag tube, it is completely dried in a dryer at 120°C for 1 hour. The solvent water was evaporated. Thereafter, the β-alumina bag tube was heat-treated at 1300° C. for 2 hours in an electric furnace in an atmospheric atmosphere. Then, the above operation was repeated twice.

かくして得られた焼成β−アルミナ袋管について、通常
のザイグロ試験によって、その表面の欠陥密度を調べた
ところ、欠陥部分で紫外線により蛍光を発するインジケ
ーションの密度は、単位平方センチメートルあたり平均
2個以下であった。
When the defect density on the surface of the thus obtained calcined β-alumina bag tube was investigated by a normal Zygro test, it was found that the density of indicators that fluoresce under ultraviolet rays at defective areas was less than 2 on average per unit square centimeter. there were.

この結果、上記の如き溶液の含浸処理及び熱処理の繰り
返しによって、β−アルミナ袋管の表面に存在する表面
欠陥が著しく減少せしめられ得ることが判った。
As a result, it was found that by repeating the solution impregnation treatment and heat treatment as described above, surface defects existing on the surface of the β-alumina bag tube could be significantly reduced.

実施例 3 酸化物としての重量組成比がL izo : 0.75
゜Na、O: 8.85.Af203 : 90.40
であるβ−アルミナセラミックスを、ロールクラッシャ
ーを用いて、乾式で、1 mm以下に粗粉砕した。次い
で、この粗粉砕物を目開き:149μmのふるいを通過
させ、その通過させた粉砕物200gと蒸溜水40gを
アトライター粉砕機に投入して、スラリーの中心粒径が
1μm以下になるまで微粉砕した。なお、得られたスラ
リーの粒径はセディグラフによって測定した。
Example 3 Weight composition ratio as oxide is Lizo: 0.75
°Na, O: 8.85. Af203: 90.40
The β-alumina ceramics was dry-pulverized to a size of 1 mm or less using a roll crusher. Next, the coarsely ground material was passed through a sieve with an opening of 149 μm, and 200 g of the passed ground material and 40 g of distilled water were put into an attritor pulverizer, and finely milled until the center particle size of the slurry became 1 μm or less. Shattered. Note that the particle size of the obtained slurry was measured using a Sedigraph.

次いで、かくして得られたスラリーを、ステンレス製減
圧容器中に移し、そしてそのスラリー中に酸化物組成比
が同一のβ−アルミナセラミックス固体電解質袋管を浸
漬せしめ、更にかかるステンレス容器内を、真空ポンプ
によって、真空度:l Torr、時間:30分間の条
件下に減圧し、その後常圧に戻すことにより、上記スラ
リー中のβアルミナ微粒子をβ−アルミナ袋管に充分に
含浸させた。
Next, the slurry thus obtained was transferred to a stainless steel vacuum container, and a β-alumina ceramic solid electrolyte bag tube having the same oxide composition ratio was immersed in the slurry, and the inside of the stainless steel container was then moved using a vacuum pump. The β-alumina bag tube was sufficiently impregnated with the β-alumina fine particles in the slurry by reducing the pressure under the conditions of vacuum degree: 1 Torr and time: 30 minutes, and then returning to normal pressure.

かかる含浸処理の後、ステンレス容器からβアルミナ袋
管を取り出し、そして当該袋管にスラリーが付着したま
まの状態で室温下に放置して、概略乾燥させ、その後1
20 ’Cの乾燥器中で1時間完全に乾燥させた。更に
その後、かかるβ−アルミナ袋管を大気雰囲気の電気炉
中で、1300°C×1時間の間、熱処理した。また、
以上の操作を3度繰り返した。
After this impregnation treatment, the β-alumina bag tube was taken out from the stainless steel container, and left with the slurry attached to the bag tube at room temperature to approximately dry it, and then 1
Completely dried in an oven at 20'C for 1 hour. Thereafter, the β-alumina bag tube was heat-treated at 1300° C. for 1 hour in an electric furnace in an atmospheric atmosphere. Also,
The above operation was repeated three times.

その結果、かかる熱処理の施されたβ−アルミナ袋管に
ついて、その表面の欠陥密度を通常のザイグロ試験によ
って調べたところ、欠陥部分で紫外線により蛍光を発す
るインジケーションの密度は、単位平方センチメートル
あたり平均3個以下であった。従って、上記の如きβ−
アルミナ微粒子のスラリーを、β−アルミナ袋管に充分
に含浸させた後、熱処理を施すことによっても、かかる
β−アルミナ袋管の表面欠陥が著しく減少せしめられ得
ることが判った。
As a result, when the defect density on the surface of β-alumina bag tubes subjected to such heat treatment was investigated by a normal Zygro test, it was found that the density of indicators that emit fluorescence due to ultraviolet rays at defective areas was on average 3 per unit square centimeter. It was less than one. Therefore, β-
It has been found that the surface defects of the β-alumina bag tube can be significantly reduced by sufficiently impregnating the β-alumina bag tube with a slurry of fine alumina particles and then subjecting the tube to heat treatment.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明に従えば、β−
アルミナセラミックスを、そのようなβアルミナセラミ
ックスを与える成分を含む溶液若しくはスラリーに浸漬
処理して、充分に含浸せしめた後、熱処理を施すことに
よって、かかるβアルミナセラミックスの表面に局在す
る、実質的な表面欠陥が消失させられ、特に局部電流集
中を生じ易いヘアー状クラックが有効に解消せしめられ
ることとなるところから、例えばナトリウム硫黄電池に
おける固体電解質として有利に用いられることとなり、
それによって、電流集中を回避し、以てβ−アルミナセ
ラミックスの劣化寿命を効果的に改善せしめ得たのであ
り、そこに、本発明の大きな工業的意義が存するのであ
る。
(Effect of the invention) As is clear from the above explanation, according to the present invention, β-
By immersing alumina ceramics in a solution or slurry containing components that provide such β-alumina ceramics, sufficiently impregnating it, and then heat-treating it, the substantial amount localized on the surface of such β-alumina ceramics is It can be advantageously used as a solid electrolyte in sodium-sulfur batteries, for example, because it eliminates surface defects and effectively eliminates hair-like cracks that tend to cause local current concentration.
Thereby, it was possible to avoid current concentration and thereby effectively improve the deterioration life of β-alumina ceramics, and this is where the great industrial significance of the present invention lies.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] β−アルミナ焼結体の表面に存在するヘアー状クラック
などの欠陥部に、減圧及び/又は加圧作用にて、該焼結
体と同組成のβ−アルミナを与える成分を含有する溶液
若しくはスラリーを含浸せしめた後、熱処理を行なうこ
とにより、かかるヘアー状クラックなどの欠陥部内にβ
−アルミナを残留させて、ヘアー状クラックの消失を図
るようにしたことを特徴とするβ−アルミナセラミック
スの表面欠陥減少方法。
A solution or slurry containing a component that provides β-alumina with the same composition as the sintered body by applying reduced pressure and/or pressure to defects such as hair-like cracks existing on the surface of the β-alumina sintered body. After impregnating with β, heat treatment is performed to form β in defects such as hair-like cracks.
- A method for reducing surface defects in β-alumina ceramics, characterized in that alumina remains to eliminate hair-like cracks.
JP63161951A 1988-06-29 1988-06-29 Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic Granted JPH0214891A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63161951A JPH0214891A (en) 1988-06-29 1988-06-29 Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63161951A JPH0214891A (en) 1988-06-29 1988-06-29 Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0214891A true JPH0214891A (en) 1990-01-18
JPH0536390B2 JPH0536390B2 (en) 1993-05-28

Family

ID=15745153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63161951A Granted JPH0214891A (en) 1988-06-29 1988-06-29 Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0214891A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03265557A (en) * 1990-03-15 1991-11-26 Matsushita Electric Works Ltd Production of poreless ceramic substrate
JPH0495669U (en) * 1991-01-22 1992-08-19

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03265557A (en) * 1990-03-15 1991-11-26 Matsushita Electric Works Ltd Production of poreless ceramic substrate
JPH0495669U (en) * 1991-01-22 1992-08-19

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0536390B2 (en) 1993-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4735666A (en) Method of producing ceramics
CN109336592B (en) Zirconia ceramic bone implantation prosthesis and preparation method thereof
Baumgartner Fast firing and conventional sintering of lead zirconate titanate ceramic
CN110451982A (en) A kind of preparation method for the coat of silicon carbide of saggar and the saggar
CN110105057A (en) Ceramic arm and preparation method thereof, vacuum suction machinery hand and wafer conveying device
JPH0214891A (en) Reduction of surface defect of beta-alumina ceramic
JP4560199B2 (en) Ceramic heat treatment material with excellent thermal shock resistance
JP4507148B2 (en) Heat treatment member made of mullite sintered body
US3287143A (en) Gas-tight refractory article and method of making same
JP2012076940A (en) SiC TOOL MATERIAL FOR FIRING
JP4546609B2 (en) Ceramic heat treatment material with excellent thermal shock resistance
Guha et al. Microstructural Inhomogeneity in Sintered Pb (Mg1/3Nb2/3) O3‐PbTiO3 Based Dielectrics
Hodge Microstructure Development in Mullite‐Cordierite Ceramics
US4418327A (en) Arc limiting refractory resistive element
Harbach et al. Homogeneous functional ceramic components through electrophoretic deposition from stable colloidal suspensions—II. Beta-alumina and concepts for industrial production
JP3737917B2 (en) Thermal shock-resistant alumina sintered body and heat treatment member comprising the same
Kenner et al. Mechanical properties of calcia stabilized zirconia following in vivo and in vitro aging
JP2863285B2 (en) Alumina container and method for producing the same
ITATANI et al. Sinterability of Magnesium Oxide Powder with Magnesium Phosphate Addition Prepared by Coprecipitation Technique (Part 3) Physical and Mechanical Properties of Sintered Compact
CN1199909C (en) Microwave ceramics of Sr-Bi-Nd-Ti oxides and their manufacture by gel injection
CN112410638B (en) Zirconium oxide-based metal composite ceramic and preparation method thereof, zirconium oxide biological ceramic prosthesis and application thereof
JP2723317B2 (en) β-alumina composite sintered body
JPS54106896A (en) Manufacture of lead titanate piezo-electric ceramics
JPS6253472B2 (en)
Saeed et al. Study the Effect of Adding Copper Oxide to Zirconia