JPH03177383A - ジルコニア質コート層を有する耐火物 - 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、匣鉢、棚板、セッター等の耐火物に関する。

（従来の技術） 窯炉内に入れられる従来の匣鉢は、その表面にセラミッ
クコンデンサ、フェライト等の被焼成体を載せて高温に
晒されるもので、この被焼成体に接触する匣鉢の表面に
例えばジルコニア質コート層が形成されている。

匣鉢の表面にジルコニア質コート層を形成する施工方法
はスプレー掛け、プレスコーティング等が用いられる。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の耐火物表面に形成されるジルコニア質
コート層の粒子構造は、第７図に示すようにジルコニア
質の微粉１が１００％のもの、第８図に示すように微粉
１と骨材２のほかに中間粒３を含んだもの、第９図に示
すように微粉１と骨材２のほかに比較的大きな空隙５を
有するものがあり、このような従来のジルコニア質コー
ト層は、いずれも空隙率が３０％以下と低くジルコニア
質コート層６．７．８の割れや剥離が起こりやすく、更
にはジルコニア質コート層６．７．８の各表面６ａ、７
ａ、８ａに微粉１が多量に存在するためこの微粉１と被
焼成体の接触面で反応が起きやすく被焼成体の表層を変
質させやすいという問題がある。

例えば耐火物表面に形成されるジルコニア質コート層の
空隙率が低過ぎると、加熱冷却による膨張収縮を吸収し
きれず、ひび割れや剥離を生じやすい。また、ジルコニ
ア質コート層の表面に微粉が多量に存在すると、被焼成
体との接触面積が増大し被焼成体と反応しやすく被焼成
体の品質を劣化させる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、耐火物の表層に形成されるジルコニア質コート
層の空隙率を大きくして加熱冷却に伴う膨張収縮の際の
応力を緩和し、割れ、亀裂、剥離等を防止するとともに
、被焼成体との接触面積を小さくし、被焼成体との反応
を起こりにくくするようにした構造をもつジルコニア質
コート層を有する耐火物を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明のジルコニア質コート層を有する耐
火物は、耐火物の表層に形成されるジルコニア質コート
層が、粗粒からなる９２〜７５　ｗｔ％の骨材と、微粒
からなる８〜２５ｗｔ％の結合微粉とからなり、前記骨
材同志が接触するとともに該接触部の周囲に前記結合微
粉が固着し、これらの骨材および結合微粉によって囲ま
れる空隙が形成されることを特徴とする。

前記耐火物は、例えばアルミナ・ムライトや炭化珪素の
匣鉢、棚板等の窯道具があげられるが、耐火物の種類、
材質等は限られるれるものでない。

前記骨材は、２００メツシユ〜７０メツシユの粒度の比
較的粗いジルコニア原料を用いるのが望ましい。２００
メツシユより細かい粒度であると、骨材自体の収縮が現
われてひび割れや剥離が生じるためであり、７０メツシ
ユより粗いとこの粗い粒子が表面に突出しコート表面の
凹凸が大きくなり被焼成体に傷をつけやすくなるからで
ある。骨材の配合割合は９２〜７５ｗｔ％の範囲にする
のが望ましい。骨材が９２ｗｔ％を超えると、その９少
なくなる結合微粉により骨材を結合させる力が弱くなる
からであり、骨材が７５ｗｔ％未膚になると、その分微
粒からなる結合微粉の量が多くなって空隙率が低くなり
ジルコニア質コート層のひび割れが起こりやすく被焼成
体との反応も起こりやすくなるからである。

前記結合微粉は、１５００メツシユより細かい粒度のジ
ルコニア原料を用いるのが望ましい。１５００メツシユ
よりも粗い結合微粉を用いると、骨材を結合させる力が
弱くなり空隙率および空隙の大きさも小さくなるからで
ある。

（作用） 本発明によるジルコニア質コート層によると、例えば第
１図に示す模式図ように、ジルコニア質コート層１０中
の骨材１１は骨材１１同志が接触することにより支えら
れ、かつ骨材１１同志の接触部に結合微粉１２が多く集
まってその一部が骨材粒子と焼結一体化することにより
骨材１１を結合させ、骨材１１と結合微粉１２とで囲ま
れる空隙１３が形成される構造となる。このため、強度
が高く、亀裂、剥離等が発生しにくく耐久性が良好であ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明すること
にする。

筬扶舅ユ 試験例１は、アルミナ・ムライト系匣鉢の表面に形成す
るジルコニア質コート層の骨材と結合微粉との粒度を変
化させた原料を用いて試験した。

このジルコニア質耐火物の製造方法については、ジルコ
ニア質からなる骨材８０ｗｔ％とジルコニア質からなる
結合微粉２０ｗｔ％の４Ｐ、ｆｆ１５ｋｇに有機バイン
ダ２０ｇを加え、さらに水２．０ｋｇを添加しスラリー
状にし、撹拌し調合した。　このスラリー状原料をアル
ミナ・ムライト系匣鉢の表面に流し込み、その後常温で
放置し、１２０°Ｃで１時間保持し乾燥した。その後１
４００℃で５時間保持し焼成した。

焼成して得られた匣鉢について、特性を評価するため１
４００℃の窯炉内に５時間保持し、その後冷却する操作
を１０回繰り返した。得られた匣鉢のジルコニア質コー
ト層について、それぞれ評価した。その結果は第１表に
示すとおりである。

（以下、余白。） 第１表中、「ボロツキ」とは個々の骨材が剥離する現象
をいう。ここに「ポロツキ大」はその現象が顕著に発生
するものをいい、「ポロツキ小」はその現象が低度に発
生するものをいう。

なお、第１表中、骨材の粒度４０〜１００メツシユの間
のもので結合微粉の粒度が１５００メツシュ以上から８
０００メツシュ以上のものについて匣鉢の評価は良好で
あったが、この場合ジルコニア質コート層の表面が粗す
ぎ被焼成体に傷が発生するので製品としては不良であっ
た。

第１表の結果より、骨材の粒度が７０〜２００メツシユ
かつ結合微粉の粒度が１５００〜８０００メツシユのも
のが、ボロツキ、ひび割れ、剥離を生じず、適正な匣鉢
であることが判明した。

筬狡皿ユ 試験例２は、アルミナ・ムライト系匣鉢の表面に形成す
るジルコニア質コート層の骨材と結合微粉の組成を変え
て試験した。

骨材の粒度は７０〜２００メツシユのものを用い、結合
微粉の粒度は３００メツシュ以上のものを用いた。これ
らの骨材と結合微粉を調合したものを施工し、１４００
℃で焼き付けした後、１４００℃の窯炉内に５時間保持
し、その後冷却し、この操作を１０回繰り返した。その
結果得られた匣鉢の評価は第２表に示すとおりである。

（以下、余白。） 第２表の結果から、結合微粉量が８〜２５ｗｔ％の時ボ
ロツキもひび割れおよび剥離も無く良好な匣鉢であるこ
とが判明した。

設塞益１ 次に、前記試験例１および試験例２の結果、ボロツキが
発生せずひび割れおよび剥離が発生しなかった匣鉢につ
いて、そのジルコニア質コート層の微構造について断面
をとって観察したところ、次のようなジルコニア質コー
ト層の構造をとることが解った。

本発明の実施例では、第１図に示すように、骨材１１同
志が接触する接触部の周囲に結合微粉１２が多く集まり
、その一部が骨材粒子と焼結一体化することにより骨材
１１同志を互いに接触部で支持しあい、結合微粉１２が
その接触部に集まって骨材１１同志の結合を補強する構
成をとることが解った。この場合、骨材１１あるいは結
合微粉１２で囲まれる比較的大きな空隙１３が多数観察
され、この空隙率については測定の結果３５％以上を占
めることが判明した。

本発明の実施例を第３図〜第５図に示す比較例１〜３と
比較して説明すると次のとおりである。

比較例１は、第３図に示すように、骨材ｌの周囲をほと
んどすべて結合微粉１２が充填された状態の構造をとる
。この場合、ジルコニア質コート層表面で被焼成体との
接触部において接触面積が相対的に大きいので被焼成体
との反応が起こりやすく、加熱冷却に伴うひび割れや剥
離が生じやすい。

比較例２は、第４図に示すように、骨材１１同志が互い
に接触し、その周囲に結合微粉１２が充填された構造を
とる。この場合も、比較例１と同様にジルコニア質コー
ト層の表面における被焼成体との接触面積が大きくなり
反応が促進されやすく剥離が生じやすい。

比較例３は、第５図に示すように、骨材１１同志が接触
して互いに支持するとともに、骨材１１の周囲に形成さ
れた空隙部分に結合微粉の固まり１２ａが入り込む構造
をとる。この場合は、骨相１１同志の結合力が比較的弱
いためボロツキが住じやすく、匣鉢の耐久性が劣る。

これに対し、本発明の実施例は、第６図に示すように、
骨材１１同志が接触し互いに支えられるとともに、その
接触部に結合微粉１２ｂが多く集まってその一部が骨材
粒子と焼結一体化することにより骨材１１同志の結合力
を強めており、その他の部分には比較的大きな空隙１３
を有している。

この場合は、第２図（Ｂ）に示すように、ジルコニア質
コート層１０の表面において、第２図（Ａ）に示すコー
ト層全部が結合微粉１２の場合に比べ、被焼成体１６と
の接触面積が比較的小さいことから、ジルコニア質と被
焼成体との反応が起こりにくく、被焼成体１６の損傷、
変質等が避けられる。また、空隙１３が形成され比較的
大きな空隙率を有していることから、加熱冷却つまり焼
結による膨張収縮を緩和し、ひび割れや剥離を防止する
ので、匣鉢のジルコニア質コート層の耐久性が向上され
ている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のジルコニア質コ−ト層を
有する耐火物によれば、隣り合う骨材同志が接触して支
持されているとともに、骨材同志の接触部に結合微粉が
多く集められかつこれらの骨材および結合微粉によって
空隙が形成される構成をとることから、高強度をそなえ
かつ熱収縮に伴う応力、ひび割れ、亀裂、剥離等を発生
しにくく耐久寿命が長くなるとともに、ジルコニア質コ
ート層表面の接触面積を小さくするため、被焼成体との
反応を起こりに＜＜シ被焼成体の損傷、変質の発生を防
止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるジルコニア質コート層を
表わす模式図、第２図は被焼成体を載せたときのジルコ
ニア質コート層を表わす模式図、第３図は比較例１のジ
ルコニア質コート層を表わす模式図、第４図は比較例２
のジルコニア質コート層を表わす模式図、第５図は比較
例３のジルコニア質コート層を表わす模式図、第６図は
本発明の実施例のジルコニア質コート層を表わす模式図
、第７図、第８図および第９図はそれぞれ従来例のジル
コニア質コート層を表わす模式断面図である。 　０ １ ２ ３ ジルコニア質コート層、 骨材、 結合微粉、 空隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジルコニア質コート層を有する耐火物であって、 前記ジルコニア質コート層は、粗粒からなる９２〜７５
   ｗｔ％の骨材と、微粒からなる８〜２５ｗｔ％の結合微
   粉とからなり、 前記骨材同志が接触するとともに該接触部の周囲に前記
   結合微粉が固着し、これらの骨材および結合微粉によっ
   て囲まれる空隙が形成されることを特徴とするジルコニ
   ア質コート層を有する耐火物。