JPH0224905B2 - - Google Patents
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- JPH0224905B2 JPH0224905B2 JP57219363A JP21936382A JPH0224905B2 JP H0224905 B2 JPH0224905 B2 JP H0224905B2 JP 57219363 A JP57219363 A JP 57219363A JP 21936382 A JP21936382 A JP 21936382A JP H0224905 B2 JPH0224905 B2 JP H0224905B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は基材をベータアルミナで被覆する方
法に関する。
法に関する。
発明の背景
ベータアルミナ（β−アルミナ）は普通酸化ナ
トリウムのようなアルカリ金属酸化物を含んだア
ルミナ化合物である。ナトリウムイオンは約300
℃において移動度が高くなり、このことがベータ
アルミナを適度な昇温時の固体電解質として有用
なものとなす。β−アルミナは例えばナトリウム
イオウ蓄電池におけるナトリウム膜として使用で
きる。β−アルミナの製品は押出、均圧、及びす
べり鋳造により製造される。β−アルミナの被覆
物はゾルーゲルプロセス又はβ−アルミナの水性
スラリを焼成することにより調製される。しか
し、これらのβ−アルミナ被覆物の調製法は完全
に満足できるものではない。その理由は、ゾルー
ゲルプロセスは非常に薄い被覆の製造についての
み適当であり、スラリプロセスは非常に処理が遅
く、基材を加熱することが必要であり、このこと
が基材によつてはそれを損傷する恐れがあるため
である。プラズマスプレートーチを使用したβ−
アルミナ被覆の形成が試みられたが、得られた被
膜が非導電性であつたため失敗であつた。
トリウムのようなアルカリ金属酸化物を含んだア
ルミナ化合物である。ナトリウムイオンは約300
℃において移動度が高くなり、このことがベータ
アルミナを適度な昇温時の固体電解質として有用
なものとなす。β−アルミナは例えばナトリウム
イオウ蓄電池におけるナトリウム膜として使用で
きる。β−アルミナの製品は押出、均圧、及びす
べり鋳造により製造される。β−アルミナの被覆
物はゾルーゲルプロセス又はβ−アルミナの水性
スラリを焼成することにより調製される。しか
し、これらのβ−アルミナ被覆物の調製法は完全
に満足できるものではない。その理由は、ゾルー
ゲルプロセスは非常に薄い被覆の製造についての
み適当であり、スラリプロセスは非常に処理が遅
く、基材を加熱することが必要であり、このこと
が基材によつてはそれを損傷する恐れがあるため
である。プラズマスプレートーチを使用したβ−
アルミナ被覆の形成が試みられたが、得られた被
膜が非導電性であつたため失敗であつた。
先行技術
米国特許第4225785号はナトリウム蒸気中でα
及びβ−アルミナの混合物をプラズマスプレーす
るプロセスを開示している。
及びβ−アルミナの混合物をプラズマスプレーす
るプロセスを開示している。
米国特許第4082826号はナトリウム塩と混合し
たβ−アルミナからイオン導電性磁器を製造する
方法を開示している。
たβ−アルミナからイオン導電性磁器を製造する
方法を開示している。
発明の要約
従つてこの発明は、β−アルミナ（この明細書
で定義した）とアルカリ金属の炭酸塩との粉末状
混合物を調製し、該粉末状混合物を溶解させるの
に十分な熱源を通して基材上にスプレーすること
を特徴とする、基材にベータアルミナを被覆する
方法に存する。
で定義した）とアルカリ金属の炭酸塩との粉末状
混合物を調製し、該粉末状混合物を溶解させるの
に十分な熱源を通して基材上にスプレーすること
を特徴とする、基材にベータアルミナを被覆する
方法に存する。
発明の記載
本発明者らは導電性を維持しながら基材にβ−
アルミナを被覆する方法を見い出した。β−アル
ミナは好適にはβ−アルミナ中に存在するものと
同じアルカリ金属の炭酸塩と混合し、この混合物
を溶融させ、次いで基材にスプレーする。この発
明方法は従前の方法とは異なり、基材を過度に加
熱することなく基材にすばやく被膜を形成するこ
とができる。この発明による被膜は所望の厚さに
することができ、内部応力がなく、基材への接着
性も優れている。
アルミナを被覆する方法を見い出した。β−アル
ミナは好適にはβ−アルミナ中に存在するものと
同じアルカリ金属の炭酸塩と混合し、この混合物
を溶融させ、次いで基材にスプレーする。この発
明方法は従前の方法とは異なり、基材を過度に加
熱することなく基材にすばやく被膜を形成するこ
とができる。この発明による被膜は所望の厚さに
することができ、内部応力がなく、基材への接着
性も優れている。
この明細書中で“β−アルミナ”の用語は
Al2O380ないし95モルパーセント及びM2O5ない
し20モルパーセント（Ｍはナトリウム、リチウ
ム、カリウム、又はそれらの混合物）の化合物を
意味する。β−アルミナの化学式はnM2O・（１
−ｎ）Al2O3（ｎは0.05ないし0.2）で与えること
ができる。β−アルミナの化学量論式はNa2O・
11Al2O3である。Ｍがリチウム又はカリウムであ
る場合、β−アルミナは当業界で周知な安定剤例
えばMgOを含有させることが必要である。上記
化学式のβ−アルミナでＭがナトリウムであるの
が好適であり、この理由はこの形態のβ−アルミ
ナが最も広範囲に使用されているからである。
Al2O380ないし95モルパーセント及びM2O5ない
し20モルパーセント（Ｍはナトリウム、リチウ
ム、カリウム、又はそれらの混合物）の化合物を
意味する。β−アルミナの化学式はnM2O・（１
−ｎ）Al2O3（ｎは0.05ないし0.2）で与えること
ができる。β−アルミナの化学量論式はNa2O・
11Al2O3である。Ｍがリチウム又はカリウムであ
る場合、β−アルミナは当業界で周知な安定剤例
えばMgOを含有させることが必要である。上記
化学式のβ−アルミナでＭがナトリウムであるの
が好適であり、この理由はこの形態のβ−アルミ
ナが最も広範囲に使用されているからである。
この発明の第１工程において、β−アルミナに
ナトリウム、リチウム、カリウム又はそれらの混
合物の炭酸塩を添加混合する。すなわち添加物は
M2CO3の化学式をもち、Ｍはβ−アルミナ中に
存在するものと同じアルカリ金属が好適である。
β−アルミナ及び炭酸塩の混合物の粒子寸法は約
0.147mm（100メツシユ）以下とすべきであり、こ
の粒子寸法より大きい場合はこの発明の被覆プロ
セスに都合がよくないためである。製造したβ−
アルミナ被膜中に十分に炭酸塩が存在しない場合
はその導電性が十分ではなく、且つ炭酸塩が多過
ぎることは必要ではなくβ−アルミナ被膜を汚染
する。混合物はM2CO3約５ないし約20重量％及
びβ−アルミナ80ないし95重量％からなるべきで
あり、好適にはM2CO3ないし10重量％及びβ−
アルミナ90ないし95重量％である。好適な操作で
は炭酸塩とβ−アルミナとを混合し、できた塊を
粉砕して混合物を篩にかけ、次いで混合物を100
℃にて１時間乾燥し、被覆プロセスの障害となる
水を除去する。
ナトリウム、リチウム、カリウム又はそれらの混
合物の炭酸塩を添加混合する。すなわち添加物は
M2CO3の化学式をもち、Ｍはβ−アルミナ中に
存在するものと同じアルカリ金属が好適である。
β−アルミナ及び炭酸塩の混合物の粒子寸法は約
0.147mm（100メツシユ）以下とすべきであり、こ
の粒子寸法より大きい場合はこの発明の被覆プロ
セスに都合がよくないためである。製造したβ−
アルミナ被膜中に十分に炭酸塩が存在しない場合
はその導電性が十分ではなく、且つ炭酸塩が多過
ぎることは必要ではなくβ−アルミナ被膜を汚染
する。混合物はM2CO3約５ないし約20重量％及
びβ−アルミナ80ないし95重量％からなるべきで
あり、好適にはM2CO3ないし10重量％及びβ−
アルミナ90ないし95重量％である。好適な操作で
は炭酸塩とβ−アルミナとを混合し、できた塊を
粉砕して混合物を篩にかけ、次いで混合物を100
℃にて１時間乾燥し、被覆プロセスの障害となる
水を除去する。
混合物を溶融し基材上にスプレーする種々の方
法、例えば溶射金属吹付ガン又はプラズマスプレ
ートーチにより、混合物を基材上に被覆してもよ
い。プラズマスプレートーチはより効率的であ
り、より速い速度で混合物を推進することにより
基材により良く付着するため好適である。プラズ
マスプレートーチの使用において、アーク温度を
部分的に制御するアンペア数は使用する特定の粉
末により調節する。温度が低過ぎる場合粉末はト
ーチ中で溶解せる、温度が高過ぎる場合被膜は導
電性でなくなる。プラズマスプレートーチのガス
圧及び粉末供給速度は、トーチのアーク中に粉末
の適量が送り込まれるように調節する。仮にトー
チのガス圧が高過ぎた場合粉末はアーク中で溶解
せず、ガス圧が低過ぎた場合粉末はアーク中に供
給されない。粉末供給速度が低過ぎる場合プラズ
マスプレートーチは効率的に作動せず基材を過熱
してしまい、粉末供給速度が高過ぎる場合はトー
チ中で粉末全部が溶融せずトーチが詰まつてしま
う。プラズマスプレートーチ作動時には粉末をア
ーク中に輸送するため、好適にはアルゴンである
キヤリアガスを必要とする。プラズマスプレート
ーチにおいて、粉末の粒子は電気的アークを通過
する噴射キヤリアガスに流入される。この電気ア
ーク通過過程で粒子は溶融し、次いで基材にぶつ
かり付着する。基材は代表的にはアークから約
5.1cmないし約7.6cm（約２ないし約３インチ）離
して配置する。
法、例えば溶射金属吹付ガン又はプラズマスプレ
ートーチにより、混合物を基材上に被覆してもよ
い。プラズマスプレートーチはより効率的であ
り、より速い速度で混合物を推進することにより
基材により良く付着するため好適である。プラズ
マスプレートーチの使用において、アーク温度を
部分的に制御するアンペア数は使用する特定の粉
末により調節する。温度が低過ぎる場合粉末はト
ーチ中で溶解せる、温度が高過ぎる場合被膜は導
電性でなくなる。プラズマスプレートーチのガス
圧及び粉末供給速度は、トーチのアーク中に粉末
の適量が送り込まれるように調節する。仮にトー
チのガス圧が高過ぎた場合粉末はアーク中で溶解
せず、ガス圧が低過ぎた場合粉末はアーク中に供
給されない。粉末供給速度が低過ぎる場合プラズ
マスプレートーチは効率的に作動せず基材を過熱
してしまい、粉末供給速度が高過ぎる場合はトー
チ中で粉末全部が溶融せずトーチが詰まつてしま
う。プラズマスプレートーチ作動時には粉末をア
ーク中に輸送するため、好適にはアルゴンである
キヤリアガスを必要とする。プラズマスプレート
ーチにおいて、粉末の粒子は電気的アークを通過
する噴射キヤリアガスに流入される。この電気ア
ーク通過過程で粒子は溶融し、次いで基材にぶつ
かり付着する。基材は代表的にはアークから約
5.1cmないし約7.6cm（約２ないし約３インチ）離
して配置する。
この発明方法はシリカガラス、金属、及びプラ
スチツクを含んだ任意の組成をもつ被覆用基材が
使用できる。基材はほとんどどのような形状も使
用でき、その表面はどんな粉末スプレーの被覆を
も受け入れる。被膜はほとんどどのような厚さで
もよいが、非常に被膜が厚い場合その内部応力の
ため、被膜に亀裂が入るか又は基材から被膜がは
がれることとなる。被膜の厚さは所望により磨砕
その他の手法によつて均一にすることができる。
被覆された基材は燃料電池、蓄電池、研究室試験
用、及び他の応用に使用できる。
スチツクを含んだ任意の組成をもつ被覆用基材が
使用できる。基材はほとんどどのような形状も使
用でき、その表面はどんな粉末スプレーの被覆を
も受け入れる。被膜はほとんどどのような厚さで
もよいが、非常に被膜が厚い場合その内部応力の
ため、被膜に亀裂が入るか又は基材から被膜がは
がれることとなる。被膜の厚さは所望により磨砕
その他の手法によつて均一にすることができる。
被覆された基材は燃料電池、蓄電池、研究室試験
用、及び他の応用に使用できる。
以下実施例に基づいてこの発明を説明する。
実施例
二種の等級のβ−アルミナ、すなわち粒子寸法
規格0.014mm以上（＋100）が12％、0.074mm以上
（＋200）が69％、及び0.043mm以上（＋325）が87
％である磨砕していない焼成β−アルミナ、及び
特定のメツシユ寸法をもたないが個々の結晶寸法
に近い超磨砕β−アルミナを調製した。炭酸ナト
リウム組成が混合物の８重量％となるように各々
の等級のアルカリと炭酸ナトリウムとを混合し
た。次いでプラズマスプレートーチを550アンペ
ア、アルゴンガス圧4.22Kg／cm2ゲージ圧
（60psig）及び混合物供給速度30で作動させて上
記の混合物を基材上にスプレーした。基材はシリ
カガラス管であり、長さ30.5cm（12インチ）、直
径2.54cm（１インチ）でアーク炎が5.08〜7.62cm
（２〜３インチ）離して配置し、１分間に100回転
の速度で回転させる。最初に炭酸ナトリウムと混
合しなかつた両等級のβ−アルミナも対照として
プラズマスプレーする。炭酸ナトリウムと混合し
ていないβ−アルミナから調製した被膜は、磨砕
していない焼成β−アルミナについては導電性が
全くなく、超磨砕したβ−アルミナについては極
くわずかな導電性しか示さなかつた。炭酸ナトリ
ウムと混合したβ−アルミナから調製した被膜
は、磨砕していない混合物についてはわずかな導
電性を示し、超磨砕した混合物については導電性
の劇的な改良がなされた。被膜の厚さは平均約1/
３ミリメータであつた。被膜はすべて機械的に全
く堅牢であることがわかつた。表面にβ−アルミ
ナ被膜を施したシリカガラスの試験片をダイヤモ
ンドのこ切りにより切断したが、切断部分付近に
β−アルミナ被膜の剥離する傾向はみられなかつ
た。インチ長さの試験片のシリカガラスに偶然亀
裂が入つたが、周囲のβ−アルミナ層は被覆され
たままであつた。
規格0.014mm以上（＋100）が12％、0.074mm以上
（＋200）が69％、及び0.043mm以上（＋325）が87
％である磨砕していない焼成β−アルミナ、及び
特定のメツシユ寸法をもたないが個々の結晶寸法
に近い超磨砕β−アルミナを調製した。炭酸ナト
リウム組成が混合物の８重量％となるように各々
の等級のアルカリと炭酸ナトリウムとを混合し
た。次いでプラズマスプレートーチを550アンペ
ア、アルゴンガス圧4.22Kg／cm2ゲージ圧
（60psig）及び混合物供給速度30で作動させて上
記の混合物を基材上にスプレーした。基材はシリ
カガラス管であり、長さ30.5cm（12インチ）、直
径2.54cm（１インチ）でアーク炎が5.08〜7.62cm
（２〜３インチ）離して配置し、１分間に100回転
の速度で回転させる。最初に炭酸ナトリウムと混
合しなかつた両等級のβ−アルミナも対照として
プラズマスプレーする。炭酸ナトリウムと混合し
ていないβ−アルミナから調製した被膜は、磨砕
していない焼成β−アルミナについては導電性が
全くなく、超磨砕したβ−アルミナについては極
くわずかな導電性しか示さなかつた。炭酸ナトリ
ウムと混合したβ−アルミナから調製した被膜
は、磨砕していない混合物についてはわずかな導
電性を示し、超磨砕した混合物については導電性
の劇的な改良がなされた。被膜の厚さは平均約1/
３ミリメータであつた。被膜はすべて機械的に全
く堅牢であることがわかつた。表面にβ−アルミ
ナ被膜を施したシリカガラスの試験片をダイヤモ
ンドのこ切りにより切断したが、切断部分付近に
β−アルミナ被膜の剥離する傾向はみられなかつ
た。インチ長さの試験片のシリカガラスに偶然亀
裂が入つたが、周囲のβ−アルミナ層は被覆され
たままであつた。
発明の効果
この発明方法によれば導電性を維持しながらβ
−アルミナを基材に被覆することができる。
−アルミナを基材に被覆することができる。
またこの発明方法は従前の方法とは異なり、基
材を過度に加熱することなく基材にすばやく被膜
を形成することができる。
材を過度に加熱することなく基材にすばやく被膜
を形成することができる。
発明の概要
この発明は導電性を維持しながらβ−アルミナ
を基材に被覆する方法である。粉末状混合物はβ
−アルミナ及びアルカリ金属の炭酸塩から調製さ
れる。この混合物はこれを溶融するに十分な熱源
を通して基材上にスプレーされる。混合物の溶
融・スプレーにプラズマスプレートーチが使用で
きる。
を基材に被覆する方法である。粉末状混合物はβ
−アルミナ及びアルカリ金属の炭酸塩から調製さ
れる。この混合物はこれを溶融するに十分な熱源
を通して基材上にスプレーされる。混合物の溶
融・スプレーにプラズマスプレートーチが使用で
きる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ベータアルミナとアルカリ金属の炭酸塩との
粉末状混合物を調製し、該粉末状混合物を溶融さ
せるに十分な熱源を通して基材上にスプレーする
ことを特徴とする、基材にベータアルミナを被覆
する方法。 ２ ベータアルミナがM2O（ＭはNa、Li、Ｋ及
びそれらの混合物）80ないし95モルパーセント及
びAl2O35ないし20モルパーセントの化合物であ
る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 混合物が炭酸塩５ないし20重量％及びベータ
アルミナ80ないし95重量％からなる特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 混合物が炭酸塩５ないし約10重量％及びベー
タアルミナ90ないし95重量パーセントからなる特
許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 混合物の粒子寸法が0.147mm以下である特許
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載
の方法。 ６ 混合物がプラズマスプレートーチにより加熱
される特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れかに記載の方法。 ７ 炭酸塩中のアルカリ金属がベータアルミナ中
のアルカリ金属と同じである特許請求の範囲第１
項ないし第６項のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/331,107 US4395432A (en) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | β-Alumina coating |
| US331107 | 1994-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58109165A JPS58109165A (ja) | 1983-06-29 |
| JPH0224905B2 true JPH0224905B2 (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=23292650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219363A Granted JPS58109165A (ja) | 1981-12-16 | 1982-12-16 | 基材にベ−タアルミナを被覆する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4395432A (ja) |
| JP (1) | JPS58109165A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4686320A (en) * | 1985-12-27 | 1987-08-11 | Ford Motor Company | Electronically and ionically conducting electrodes for thermoelectric generators |
| US5059497A (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-22 | Hughes Aircraft Company | Composite ion-conductive electrolyte member |
| JP2983585B2 (ja) * | 1990-07-19 | 1999-11-29 | 三菱レイヨン株式会社 | Ｃｒｔアルミバック用アンダーコート被膜の形成方法 |
| US5089054A (en) * | 1990-11-28 | 1992-02-18 | Westinghouse Electric Corp. | Flat plate alkali metal thermoelectric converter module |
| US5707752A (en) * | 1995-05-18 | 1998-01-13 | Technology Licensing Associates, Inc. | Ceramic coatings to protect cellulosic products |
| GB9601236D0 (en) * | 1996-01-22 | 1996-03-20 | Atraverda Ltd | Conductive coating |
| US7311961B2 (en) | 2000-10-24 | 2007-12-25 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Method of making coated articles and coated articles made thereby |
| US20030228476A1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-12-11 | Harry Buhay | Methods of changing the visible light transmittance of coated articles and coated articles made thereby |
| US6869644B2 (en) * | 2000-10-24 | 2005-03-22 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Method of making coated articles and coated articles made thereby |
| DE10114698A1 (de) | 2001-03-23 | 2002-09-26 | Heraeus Quarzglas | Bauteil aus Quarzglas sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| US7232615B2 (en) * | 2001-10-22 | 2007-06-19 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Coating stack comprising a layer of barrier coating |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3901733A (en) * | 1974-10-07 | 1975-08-26 | Trw Inc | Thin film solid electrolyte structures and process of making same |
| JPS52140512A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-24 | Ngk Spark Plug Co | Manufacture of high ionnconductive ceramics |
| FR2432717A1 (fr) * | 1978-04-27 | 1980-02-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de plaquettes sensibles pour dosimetres a electrons |
| US4244986A (en) * | 1979-04-24 | 1981-01-13 | Westinghouse Electric Corp. | Method of forming sodium beta-Al2 O3 films and coatings |
-
1981
- 1981-12-16 US US06/331,107 patent/US4395432A/en not_active Expired - Fee Related
-
1982
- 1982-12-16 JP JP57219363A patent/JPS58109165A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58109165A (ja) | 1983-06-29 |
| US4395432A (en) | 1983-07-26 |
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