JPH0274559A - 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末 - Google Patents

易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末

Info

Publication number
JPH0274559A
JPH0274559A JP63224477A JP22447788A JPH0274559A JP H0274559 A JPH0274559 A JP H0274559A JP 63224477 A JP63224477 A JP 63224477A JP 22447788 A JP22447788 A JP 22447788A JP H0274559 A JPH0274559 A JP H0274559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystalline
mullite
zro2
zirconia
composite powder
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.)
Pending
Application number
JP63224477A
Other languages
English (en)
Inventor
Jii Emu Yuu Isumaeru Emu
エム・ジー・エム・ユー・イスマエル
Zenjiro Nakai
中井 善治郎
Hiroshi Shiga
志賀 弘
Hideo Tsunatori
綱取 秀夫
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.)
Chichibu Cement Co Ltd
Original Assignee
Chichibu Cement Co Ltd
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 Chichibu Cement Co Ltd filed Critical Chichibu Cement Co Ltd
Priority to JP63224477A priority Critical patent/JPH0274559A/ja
Publication of JPH0274559A publication Critical patent/JPH0274559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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、特に微細で、焼結性に優れ、高強度、高靭性
の焼結体が得られるムライト・ジルコニア複合粉末に関
するものである。
【発明の背景】
ムライトは3^12o、・2SiOzの化学組成を有す
るケイ酸アルミニウムであり、化学工業磁器、耐火物中
に含まれる結晶相として知られていたが、その高純度焼
結体は高温強度、耐クリープ抵抗性、低熱膨張率等の熱
的・機械的特性に優れ、高温構造材用セラミックスとし
ての応用が進みつつある。 しかしながら、ムライトは窒化ケイ素(Si=N<)、
炭化ケイ素(SiC)、部分安定化ジルコニア(psz
)等の構造材料用セラミックスに比較して、室温におけ
る抗折強度、破壊靭性が低く、これらの機械的特性の改
善が望まれている。 そして、これらの機械的特性の改善方法として、ウィス
カー(ひげ状単結晶)やジルコニア(ZrO□)微粒子
をセラミックスマトリックス中に分散強化する方法が提
案されている。 これらの提案のうち前者の方法は、ウィスカーによる補
強効果が大きい特徴を有しているものの、その均一分散
が難しく、かつ、ウィスカー白木高価な材料である為、
実用化の域に達するには多くの問題が未解決のまま残さ
れている。 これに対して、ジルコニアの添加によりムライトの焼結
性や機械的特性が向上することの報告がN  C1au
sSen and J、 Jahn(J、 of Lh
eAmericanCeram、 Soc、 Vol、
63.No、3−4,228〜229)によってなされ
て以来、ムライト・ジルコニア系複合セラミックスの研
究が盛んに行なわれて′きている。 そして、このような研究開発によって、天然産のジルコ
ン(ZrSiO+)とアルミナを、あるいはムライトと
ジルコニアをtf的に混合焼成することによりムライト
・ジルコニア系複合セラミックスを得る技術が提案され
てきた。 しかし、これらの方法では、原料の均一混合や微粉砕に
長時間を要する為、混合粉砕工程による不純物混入は避
けられず、又、高温焼成時に多大なエネルギーを消費す
る為、高品質のムライト・ジルコニア複合粉末の工業的
製法としては適当でない。 さらに、これらの製造方法では正方晶ジルコニア(t−
ZrL)が粉砕により単斜晶ジルコニア(m−ZrO□
)に転移してしまい、すなわち正方晶比率が30%まで
低減してしまうことが判り、これでは強度や靭性の向上
効果が得られないといった問題のあることも判ってきた
【発明の開示】
本発明の目的は、焼結性に優れ、高強度、高靭性の焼結
体が得られるムライト・ジルコニア複合粉末を提供する
ことにある。 上記の目的は、結晶性のδ−^!20.と、結晶性のし
ZrO,と、アモルファスシリカとの複合物からなる易
焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末によって達成され
る。 尚、上記の易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末にお
いて、結晶性のδ−^1zOdOOモルに対して結晶性
のt−Zr0□が約94モル以下であり、この結晶性の
δ−Al2O3と結晶性のL−Zr02の合計Jl10
0体積部に対してアモルファスシリカが約24体積部以
上、そして好ましくは約62体積部以下であるものが望
ましく、又、結晶性のδ−^120.はその径が約10
0ns以下、より好ましくは約20〜50n−であり、
そして結晶性のt−ZrO2はその径が約5On−以下
、より好ましくは約10〜20nmであるものが望まし
く、又、この複合粉末はその比表面積が約20〜55m
”7gであるものが望ましく、又、この複合粉末の凝集
物の凝集粒径は約1〜1.3μであるものが望ましく、
又、m−ZrO2が複合粉末中にt−Zr02100モ
ルに対して150モル以下含有されていても良い。 そして、これは、概略的には、ベーマイトゾルとシリカ
ゾルとの混合物にジルコニアゾルを加えてゲル化させ、
その後約1150〜1250℃で仮焼することによって
、微細で、焼結性に優れ、高強度、高靭性の焼結体とな
るムライト・ジルコニア複合粉末が得られる。 尚、この製造方法において、ベーマイトゾルとシリカゾ
ルの^1/Siのモル比は約1.5〜2.87であるこ
とが望ましく、又、ジルコニアゾルの添加量がZrO2
換算で約30体積%以下であることが望ましい。 ところで、本発明者らは、ゾル−ゲル法によるジルコニ
ア均一分散ムライト質微粉末の製造方法(特開昭62−
202813)を提案していたが、その後鋭意研究を重
ねた結果、すなわち上記の発明は、概略的には、ベーマ
イトゾルとシリカゾルの^l/S+のモル比を1.5〜
2.87とした混合物にジルコニアゾルをZr0=換算
で30体積%以下加えてゲル化させ、乾燥、粉砕したも
のを約1150〜1250℃で仮焼することによって、
易焼結性のムライト・ジルコニア複合粉末を製造できた
ことに基づいて達成されたものである。 ここで、ベーマイトゾルとしては反応活性の高いベーマ
イトゾルを使用することが好ましく、これはガンマ−ア
ルミナ(γ−^1,0.)やベーマイト(^ff100
)1)の水分散液を80℃以上に加熱しながら、硝酸、
塩酸等の無機酸や酢酸、ギ酸等の有機酸を適旦加えて、
解膠することによって得られる。 シリカゾルとしては、シリカ微粒子、例えば湿式法で製
造されるホワイトカーボンや屹式法のヒユームドシリカ
を水中に分散させたコロイド水溶液が好ましい。 ジルコニアゾルは、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジル
コニウム等のジルコニウム塩の水溶液に、それに含まれ
る塩酸、硝酸を中和させる目的で尿素やヘキサメチレン
テトラミンを加えることによって得られる。 そして、まず、前記のベーマイトゾルとシリカゾルを^
1 /’ S iのモル比をムライトの理論組成及びア
ルミナとの固溶体を形成する1、5〜2.87の範囲内
に調製する。尚、この範囲外での組成では、最終的に遊
離のシリカやアルミナが生成し、焼結体特性に悪影響を
及ぼすので好ましくない。 次に、上記の混合物にジルコニアゾルを加えてゲル化さ
せる。 このZr0z添加量は30体積%以下、好ましくは約1
0〜20体積%であることが望ましい、尚、30体積%
を越える場合は、焼結体にした時の機械的強度が低下す
るので好ましくない。 そして、このゲルを乾燥、粉砕した後約1150〜12
50℃の温度で大気中焼成し、焼成復水スラリーを使っ
た温式法により約1〜2μに微粉砕した。 ここで焼成温度を特に約1150〜1250℃に限定し
ているが、1150℃未満の低すぎる場合では粉末中に
γ−^120.相が残存し、これが湿式粉砕の際に水和
物となって固い多花性の凝集粒子を形成し、その後の微
粉化を困難にし、かつ、得られる粉末も多孔質の粗雑な
構造をとった粒子から構成される為、焼結時の緻密化を
著しく阻害してしまう、つまり、1150℃以上の温度
で焼成することによって、複合粉末中にはγ−^1fO
3相が実質的に含まれない好ましいものが得られるよう
になる。 逆に、1250℃を越える高い温度では結晶質ムライト
が生成するが、それに伴う粉末の比表面積及び活性度が
低下する為、緻密化の進行が妨げられる。 焼成温度を限定したもう一つの理由は、複合粉末中のジ
ルコニア結晶の粒径に関する点にある。 このジルコニア粒子径は@細かつ均一になることが原料
特性として望ましい、ところで、約1250℃以下の温
度での焼成では、正方晶ジルコニアがおよそ10〜Zo
neの範囲にあって好ましいものであるが、この温度を
越えると急激にその大きさが増大し、これが粉末の活性
度及びジルコニアの正方晶比率の低下につながったから
である。
【実施例】
市販のベーマイトを80℃以上の熱硝酸水溶液に分散さ
せアルミナゾルを作った。これにシリカゾルを^l/S
iのモル比でムライト理論組成の1.5になるように加
え、高速ブレングーにより撹拌混合した。 これにオキシ塩化ジルコニウム(ZrOCL・811.
0>の加水分解によって得たジルコニアゾルをZrL換
算で15体積%になる量加え、ゲル化剤としてヘキサメ
チレンテトラミンを用いてへZ2J−SiOr−ZrO
z混合ゲルを作った。 このゲルを100℃で乾燥した決、アルミナ製ボールミ
ルを用いて粉砕し、電気炉に入れ、大気中で1200℃
で1時間焼成した。 この焼成粉末を水スラリーとして、アトリツシゴンミル
を用いて平均粒子径が約1μになるまで粉砕する。 これを乾燥した後150メツシユのふるいで整粒し、2
ton/eg*”の圧力で静水圧成形し、電気炉を用い
て大気中にて1580℃〜1650℃で3時間焼結した
。 上記の焼成粉末(粉砕前)のX線回折図及び電子I11
@鏡写真を、それぞれ第1図及び第2図に示す。 検出されるX線回折ピークより、粉砕前の複合粉末の結
晶相はδ−^bu3及びt−Zr0tのみである。 尚、粉砕後における複合粉末にあっては、t−Zr0z
の50モル%がn−Zr0zに転移しているにすぎない
。 電子顕微鏡写真は、焼成粉末が50nm以下のδ−^t
!t03(その平均径25nm)とt−ZrL(その平
均径13nm)の均一複合粉末であることを示している
。 又、複合粉末における結晶性のδ−^120.と結晶性
のt−ZrO2との割合はモル比で約100対39であ
り、この結晶性のδ−^120.と結晶性のt−ZrO
2の合計量100体積部に対してアモルファスシリカは
約48体禮部であった。 又、この粉末の比表面積(H2ガス吸着、B、E、T。 法)は約51m’/gであった。 粉砕後の粉末を用いて得られた焼結体密度の焼結温度に
対する変化を第3図に示すが、1610℃以上の焼結に
より理論密度の約99%以上という高密度焼結体を製造
することができた。 尚、第2図の写真に見られるような微細な一次粒子は、
非常に大きな活性度(これを熱力学的には自由エネルギ
ーと呼ぶ)を持っており、その為比較的低温でも高密度
化が可能である。 次に、複合粉末及び焼結体の緒特性を表にして示す。
【比較例1】 実施例と同じ条件で製造した^ezOs−SiO□−Z
rOi混合ゲルを、乾燥、粉砕後、電気炉に入れ大気中
にて900℃で1時間焼成した。 この焼成粉末を実施例と同じ粉砕、成形条件で処理し、
焼結体を製造した。 その焼結体密度の温度に対する変化を第3図に示す。 この粉末の場合、その焼成温度が低い為γ−^l、0.
相が含まれていて、これが水スラリーでの湿式粉砕の際
γ−^120.水和物を形成し、固い多孔性の粒子とな
ってしまい、実施例に見られるような高密度の焼結体は
得られなかった。
【比較例2】 実施例と同じ条件で製造した^LOs−S!0z−Zr
L混合ゲルを、乾燥、粉砕後、電気炉に入れ大気中にて
1300℃で1時間焼成した。 この焼成粉末を実施例と同じ粉砕、成形条件で処理し、
焼結体を製造した。 その焼結体密度の温度に対する変化を第3図に示す。 この粉末の場合、焼成中にムライトの結晶化が起きる為
、実施例の粉末に比較して活性度の低下が生ずる。その
為、1610℃以下の低い焼結温度では緻密化が進まな
い。 尚、1620℃以上の高温度では緻密化が可能であるが
、実施例の焼結体に比較すると劣っている。
【図面の簡単な説明】
第1図は1200℃での焼成粉末のX線回折図を示すも
のであり、第2図は1200℃での焼成粉末の透過型電
子顕微鏡写真を示すものであり、第3図は900℃、1
200℃、1300℃での焼成粉末を用いて製造した焼
結体の焼結温度による密度変化を示すグラフである。 手  続  補  正 書 昭和63年12月云日

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結晶性のδ−Al_2O_3と、結晶性のt−Z
    rO_2と、アモルファスシリカとの複合物からなるこ
    とを特徴とする易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、結晶性のδ−Al_2O
    _3100モルに対して結晶性のt−ZrO_2が約9
    4モル以下であり、この結晶性のδ−Al_2O_3と
    結晶性のt−ZrO_2の合計量100体積部に対して
    アモルファスシリカが約24体積部以上であるもの。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、結晶性のδ−Al_2O
    _3はその径が約100nm以下であり、結晶性のt−
    ZrO_2はその径が約50nm以下であるもの。
  4. (4)特許請求の範囲第1項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、この複合粉末はその比表
    面積が約20〜55m^2/gであるもの。
  5. (5)特許請求の範囲第1項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、この複合粉末の凝集物の
    凝集粒径が約1〜1.3μであるもの。
  6. (6)特許請求の範囲第1項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、さらにm−ZrO_2が
    複合粉末中に含有されてなるもの。
  7. (7)特許請求の範囲第6項記載の易焼結性ムライト・
    ジルコニア複合粉末において、m−ZrO_2はt−Z
    rO_2100モルに対して約150モル以下であるも
    の。
JP63224477A 1988-09-09 1988-09-09 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末 Pending JPH0274559A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63224477A JPH0274559A (ja) 1988-09-09 1988-09-09 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63224477A JPH0274559A (ja) 1988-09-09 1988-09-09 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0274559A true JPH0274559A (ja) 1990-03-14

Family

ID=16814408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63224477A Pending JPH0274559A (ja) 1988-09-09 1988-09-09 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0274559A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8503538B2 (en) 2004-01-28 2013-08-06 Nec Corporation Method, apparatus, system, and program for content encoding, content distribution, and content reception

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8503538B2 (en) 2004-01-28 2013-08-06 Nec Corporation Method, apparatus, system, and program for content encoding, content distribution, and content reception

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5114891A (en) Sintered material based on aluminum oxide
Vasylkiv et al. Low‐temperature processing and mechanical properties of zirconia and zirconia–alumina nanoceramics
JPH07277814A (ja) アルミナ基セラミックス焼結体
JP2010508231A (ja) 耐熱材料製造用配合物
JPS6125677B2 (ja)
JP4153080B2 (ja) 窒化硼素含有複合セラミックス焼結体の製造方法及び同焼結体
US5439851A (en) Process for coating ceramic powder with alumina by sol-gel process and improved densification
JPH0553751B2 (ja)
JP2533336B2 (ja) 部分安定化された酸化ジルコニウムからなる焼結成形体およびその製造法
JP2744938B2 (ja) 多孔質高強度低熱伝導窒化ケイ素質セラミックス及びその製造方法
JPH0339967B2 (ja)
JPH0274559A (ja) 易焼結性ムライト・ジルコニア複合粉末
JP3013372B2 (ja) ジルコン焼結体及びその製造方法
Trubitsyn et al. Research in the area of preparing activated alumina. Part 1. Methods for preparing reactive alumina
JPH06219828A (ja) ムライト・炭化珪素複合セラミックスの製造方法
JPS62202813A (ja) ジルコニア均一分散ムライト質微粉末の製造方法
JPH0274560A (ja) 高強度・高靭性ムライト−ジルコニア複合セラミックス及びその製造方法
JPS62275067A (ja) 窒化珪素焼結体の製造法
JP2000159570A (ja) 緻密なコーディエライト焼結体の製造方法
JP6502495B2 (ja) 制御されたサイズ分布を有するセラミック粉末
JPH09268085A (ja) 炭化珪素質多孔体の製造方法
JPH0497942A (ja) ムライト・ジルコニア複合セラミックスの製造方法
JPH0380153A (ja) ジルコニア系セラミックスの製造方法
JP2985519B2 (ja) 粒子分散型ZrO2系セラミックス材料及びその製造方法
JPH0987009A (ja) アルミナ−ムライト複合焼結体及びその製造方法