JPH0316983A - セラミックス製断熱部材及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス製断熱部材及びその製造方法Info
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Landscapes
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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、セラミックスエンジン等の構造部材として好
適な高強度低熱伝導率のセラミックス製断熱部材及びそ
の製造方法に関する。
適な高強度低熱伝導率のセラミックス製断熱部材及びそ
の製造方法に関する。
（従来の技術）
従来の構造部材として使用されるセラミックス製断熱部
材としてはジルコニアの焼結体が用いられている。ジル
コニアは熱伝導率が０．００７ｃ ａ Ｉｌ／ ｃ ｍ
− ｓ ｅ ｃ − ”Ｃてあるため断熱性を有して
おり、また機械的強度にも優れている。
材としてはジルコニアの焼結体が用いられている。ジル
コニアは熱伝導率が０．００７ｃ ａ Ｉｌ／ ｃ ｍ
− ｓ ｅ ｃ − ”Ｃてあるため断熱性を有して
おり、また機械的強度にも優れている。
方、断熱材を多孔質状に形成し内部に気孔を多数含有さ
せることにより、該断熱材の熱伝導率が減少することが
知られている。
せることにより、該断熱材の熱伝導率が減少することが
知られている。
（発明が解決しようとする課題）
このような従来のジルコニアからなる断熱部材を多孔質
化すると熱伝導率は減少するものの、機械的強度が低下
し構造部材として使用できなくなるという問題がある。
化すると熱伝導率は減少するものの、機械的強度が低下
し構造部材として使用できなくなるという問題がある。
また、多孔質化により部材の気密性が損なわれ、例えば
エンジンのシリンダのように気密性が要求される場所に
は使用できないという問題がある。
エンジンのシリンダのように気密性が要求される場所に
は使用できないという問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、多孔質状
でありながら機械的強度か低下せず、かつ気密性に優れ
たセラミックス製断熱部材及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。
でありながら機械的強度か低下せず、かつ気密性に優れ
たセラミックス製断熱部材及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。
（課題を解決するための手段）
ジルコニアにマグネシアと窒化硼素とを添加し焼結して
断熱部材の基体を作成する。マグネシアを添加すること
によりジルコニアを部分安定化し、部材内部に正方晶ジ
ルコニアの微細結晶を分散させ基体の機械的強度、特に
破壊靭性を向上させる。また、窒化硼素を添加し焼結時
に基体内部に形成される気孔を微細化し均一に分散させ
ることにより強度の偏りを防止し応力の集中を解消して
ｍ械的強度を向上させる。更に部材表面の孔部をＣＶＤ
法あるいはイオンブレーティング法により形成される窒
化珪素あるいは炭化珪素により密封することにより部材
の気密性を向上させる。
断熱部材の基体を作成する。マグネシアを添加すること
によりジルコニアを部分安定化し、部材内部に正方晶ジ
ルコニアの微細結晶を分散させ基体の機械的強度、特に
破壊靭性を向上させる。また、窒化硼素を添加し焼結時
に基体内部に形成される気孔を微細化し均一に分散させ
ることにより強度の偏りを防止し応力の集中を解消して
ｍ械的強度を向上させる。更に部材表面の孔部をＣＶＤ
法あるいはイオンブレーティング法により形成される窒
化珪素あるいは炭化珪素により密封することにより部材
の気密性を向上させる。
（作用）
本発明のセラミックス製断熱部材及びその製造方法では
、基体を構成するジルコニアがマグネシアにより部分安
定化されているので、外部からの応力が作用すると基体
内部に分散している正方晶ジルコニアが応力誘起変態に
より単斜晶ジルコニアに相転移し、該相転移の際に外部
からの応力エネルギを吸収するため破壊靭性が向上する
。また、該相転移は体積膨張を伴なうため基体内部に圧
縮応力を発生させ、破壊の原因となるクラックの成長を
有効に抑制する。一方、窒化硼素の添加により基体内部
の気孔が微細化し均一に分散するので応力の集中に偏り
が無く、よって機械的強度が向上する。更に、該基体表
面の孔部な窒化珪素あるいは炭化珪素により密封するの
で気密性が向上する。
、基体を構成するジルコニアがマグネシアにより部分安
定化されているので、外部からの応力が作用すると基体
内部に分散している正方晶ジルコニアが応力誘起変態に
より単斜晶ジルコニアに相転移し、該相転移の際に外部
からの応力エネルギを吸収するため破壊靭性が向上する
。また、該相転移は体積膨張を伴なうため基体内部に圧
縮応力を発生させ、破壊の原因となるクラックの成長を
有効に抑制する。一方、窒化硼素の添加により基体内部
の気孔が微細化し均一に分散するので応力の集中に偏り
が無く、よって機械的強度が向上する。更に、該基体表
面の孔部な窒化珪素あるいは炭化珪素により密封するの
で気密性が向上する。
（実施例）
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
ジルコニア粉末とマグネシア粉末３ｗｔ％との混合粉末
をボールくルで粉砕混合分散後、焼結炉内にて加熱し１
２００℃の状態で１時間保持し仮焼成を行なう。該仮焼
成後にポールミルにて粉砕し再び粉末状にする。そして
、該粉末に窒化硼素粉末１ ０ｗｔ％を添加し再びボー
ルミルにて混合分散する。該分散後に、バインダとして
ポリビニルアルコールＩｗｔ％を加え混練した後、泥漿
鋳込みを行ない乾燥させ仮成型体を作製する。次に、該
仮成型体を焼結炉内に配置し、１７００℃で２時間焼成
した後、毎分１０’Ｃの速度で１４００℃まで冷却し、
続いて毎分３℃の速度で１１００℃まで冷却する。そし
て、一旦室温まで炉冷した後、再び加熱し１０８０℃の
状態を８時間保持した後炉冷して多孔質状の基体を作成
する。
をボールくルで粉砕混合分散後、焼結炉内にて加熱し１
２００℃の状態で１時間保持し仮焼成を行なう。該仮焼
成後にポールミルにて粉砕し再び粉末状にする。そして
、該粉末に窒化硼素粉末１ ０ｗｔ％を添加し再びボー
ルミルにて混合分散する。該分散後に、バインダとして
ポリビニルアルコールＩｗｔ％を加え混練した後、泥漿
鋳込みを行ない乾燥させ仮成型体を作製する。次に、該
仮成型体を焼結炉内に配置し、１７００℃で２時間焼成
した後、毎分１０’Ｃの速度で１４００℃まで冷却し、
続いて毎分３℃の速度で１１００℃まで冷却する。そし
て、一旦室温まで炉冷した後、再び加熱し１０８０℃の
状態を８時間保持した後炉冷して多孔質状の基体を作成
する。
該基体をＣＶＤ反応炉内に配置し１０５０℃に加熱して
四塩化珪素とアンモニアのガスを３：４のモル比で該Ｃ
ＶＤ反応炉内に導入し１０分間保持して基体表面に層厚
１０μｍの窒化珪素からなるコーティング層を被着させ
ることにより断熱部材Ａを作成する。
四塩化珪素とアンモニアのガスを３：４のモル比で該Ｃ
ＶＤ反応炉内に導入し１０分間保持して基体表面に層厚
１０μｍの窒化珪素からなるコーティング層を被着させ
ることにより断熱部材Ａを作成する。
該断熱部材Ａとの比較のためジルコニア粉末のみを圧縮
整形した後焼結し、緻密な組織の比較部材Ｂを作成する
。断熱部材Ａと比較部材Ｂとの熱伝導率及び曲げ強度の
比較結果を表１に示す。
整形した後焼結し、緻密な組織の比較部材Ｂを作成する
。断熱部材Ａと比較部材Ｂとの熱伝導率及び曲げ強度の
比較結果を表１に示す。
表 １
表１に示すごとく、本願発明による断熱部材Ａの熱伝導
率は比較部材Ｂの熱伝導率に対して極めて小であり、断
熱性に優れている。また、曲げ強度は比較部材Ｂより若
干劣るものの６００ＭＰａであり構造部材として充分の
強度を有している。
率は比較部材Ｂの熱伝導率に対して極めて小であり、断
熱性に優れている。また、曲げ強度は比較部材Ｂより若
干劣るものの６００ＭＰａであり構造部材として充分の
強度を有している。
そして、表面に被着したＣＶＤ一窒化珪素は緻＠な組織
となっており気密性も充分に有している。
となっており気密性も充分に有している。
尚、断熱部材ＡのＣＶＤ一窒化珪素被着前の表面を電子
顕微鏡で観察した結果、孔径平均０． ５μｍの均一
に分散した微孔が観察され、断熱部材Ａ内に強度の偏り
が発生しないことが確認された。
顕微鏡で観察した結果、孔径平均０． ５μｍの均一
に分散した微孔が観察され、断熱部材Ａ内に強度の偏り
が発生しないことが確認された。
上記実施例においては窒化硼素の添加量を１０％とした
が、断熱材の使用目的により要求される断熱性及び強度
に応じて変化させることは可能である。また、断熱部材
Ａの表面に窒化珪素を被着した実施例を示したが炭化珪
素を被着してもよい。
が、断熱材の使用目的により要求される断熱性及び強度
に応じて変化させることは可能である。また、断熱部材
Ａの表面に窒化珪素を被着した実施例を示したが炭化珪
素を被着してもよい。
以上、本願のセラミックス製断熱部材及びその製造方法
について詳細に説明したが、本発明の精神から逸れない
かぎりで、種々の異なる実施例は容易に構成できるから
、本発明は前記特許請求の範囲において記載した限定以
外、特定の実施例に制約されるものではない。
について詳細に説明したが、本発明の精神から逸れない
かぎりで、種々の異なる実施例は容易に構成できるから
、本発明は前記特許請求の範囲において記載した限定以
外、特定の実施例に制約されるものではない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、ジルコニアを多
孔質化することにより低熱伝導率とすると共に、マグネ
シアによる部分安定化によって機械的強度が低下せず、
かつ、表面に窒化珪素あるいは炭化珪素を被着させ表面
孔部を密封することにより気密性に優れたセラミックス
製断熱部材及びその製造方法を提供できる。
孔質化することにより低熱伝導率とすると共に、マグネ
シアによる部分安定化によって機械的強度が低下せず、
かつ、表面に窒化珪素あるいは炭化珪素を被着させ表面
孔部を密封することにより気密性に優れたセラミックス
製断熱部材及びその製造方法を提供できる。
Claims (8)
- （１）多孔質状の部分安定化ジルコニアからなる基体と
、該基体表面上に１１００℃以下の状態で被着されるセ
ラミックスからなり該基体表面の孔部を密封する密封層
からなることを特徴とするセラミックス製断熱部材。 - （２）上記部分安定化ジルコニアはマグネシアにて部分
安定化されていることを特徴とする請求項（１）記載の
セラミックス製断熱部材。 - （３）上記部分安定化ジルコニアは微孔形成剤として窒
化硼素を含有することを特徴とする請求項（１）記載の
セラミックス製断熱部材。 - （４）上記密封層を構成するセラミックスは窒化珪素も
しくは炭化珪素であることを特徴とする請求項（１）記
載のセラミックス製断熱部材。 - （５）ジルコニアの粉末、部分安定化剤としての第１の
セラミックスの粉末及び微孔形成剤としての第２のセラ
ミックスの粉末の混合物からなる仮成型体を作成するス
テップと、該仮成型体を焼結炉内にて加熱しジルコニア
が立方晶ジルコニアに相転移する温度以上で仮成型体を
焼結し基体を作成するステップと、該焼結後に基体を冷
却し基体内部に正方晶ジルコニアの微細結晶を分散析出
させ基体に含有されるジルコニアを部分安定化するステ
ップと、該部分安定化された基体表面に基体内部の正方
晶ジルコニアが立方晶ジルコニアへ相転移する温度より
低温度の状態で第３のセラミックスを被着させ基体表面
の孔部を密封するステップとを有することを特徴とする
セラミックス製断熱部材の製造方法。 - （６）上記第１のセラミックスはマグネシアであること
を特徴とする請求項（５）記載のセラミックス製断熱部
材の製造方法。 - （７）上記第２のセラミックスは窒化硼素であることを
特徴とする請求項（５）記載のセラミックス製断熱部材
の製造方法。 - （８）上記第３のセラミックスは窒化珪素あるいは炭化
珪素であることを特徴とする請求項（５）記載のセラミ
ックス製断熱部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151236A JP2543408B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | セラミックス製断熱部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151236A JP2543408B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | セラミックス製断熱部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316983A true JPH0316983A (ja) | 1991-01-24 |
| JP2543408B2 JP2543408B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=15514227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151236A Expired - Lifetime JP2543408B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | セラミックス製断熱部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543408B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04364882A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Matsushita Electric Works Ltd | ヘアカッターの刃の製造方法 |
| WO2015080065A1 (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本碍子株式会社 | 多孔質材料及び断熱膜 |
| CN109265130A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-25 | 中集绿建环保科技有限公司 | 一种利用花岗岩尾矿制备的花岗岩板及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141472A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-14 | 三井造船株式会社 | 多孔質セラミツク部材の表面緻密化方法 |
| JPS61158883A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆膜付きジルコニア基焼結体 |
| JPS61222975A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-03 | 三井造船株式会社 | 多孔質体の表面緻密化法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151236A patent/JP2543408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS61158883A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆膜付きジルコニア基焼結体 |
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| WO2015080065A1 (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本碍子株式会社 | 多孔質材料及び断熱膜 |
| US10315961B2 (en) | 2013-11-26 | 2019-06-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Porous material and heat insulating film |
| CN109265130A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-25 | 中集绿建环保科技有限公司 | 一种利用花岗岩尾矿制备的花岗岩板及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2543408B2 (ja) | 1996-10-16 |
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