JPH03242371A - 鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法 - Google Patents
鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法Info
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- JPH03242371A JPH03242371A JP2040028A JP4002890A JPH03242371A JP H03242371 A JPH03242371 A JP H03242371A JP 2040028 A JP2040028 A JP 2040028A JP 4002890 A JP4002890 A JP 4002890A JP H03242371 A JPH03242371 A JP H03242371A
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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）
本発明はエンジンの排気ボートライナー、エギゾースト
マニホールドライナー等に使用される鋳ぐるみ用セラミ
ック材の製造方法に関するものである。
マニホールドライナー等に使用される鋳ぐるみ用セラミ
ック材の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
上記の目的に使用されるセラミック材としては、鋳ぐる
み工程における溶融金属の収縮による大きな圧縮応力を
緩和できるように低ヤング率の材料を用いることが好ま
しく、本発明者等はチタン酸アルミニウムを主成分とす
る鋳ぐるみ用セラミック材料について特開昭６２−７０
１１３号、特願昭６３−２３３３９１号等として出願済
みである。これらの材料はチタン酸アルミニウムの結晶
を６５容量％以上含有し、その結晶の平均粒径が１０μ
ｍ以上であり、かつヤング率が５０〜２０００ ｋｇ
ｆ ／ ｍ ”、圧縮強度が５〜４０ ｋｇ ｆ ／
ｔｍ ２、気孔率が５〜３５％のものであり、その製造
方法はＡ１．０．成分が９６．２重量％以下で平均粒径
が３μｍ以上のＡｌｔｏｓ源原料を成形、焼成する方法
である。しかしヤング率が上記した５〜２０００ｋｇｆ
／ｍ＋ａ２の範囲内であっても、鋳ぐるむ形状によって
はセラミック材にクラックが発生することがあるため、
更に研究を重ねた結果、良好な鋳ぐるみ性を得るために
はヤング率ではなく、実破断歪を８Ｘ１０−３以上とす
ることが有効であることを見出し、特願平１−３８９０
０号として提案したところである。
み工程における溶融金属の収縮による大きな圧縮応力を
緩和できるように低ヤング率の材料を用いることが好ま
しく、本発明者等はチタン酸アルミニウムを主成分とす
る鋳ぐるみ用セラミック材料について特開昭６２−７０
１１３号、特願昭６３−２３３３９１号等として出願済
みである。これらの材料はチタン酸アルミニウムの結晶
を６５容量％以上含有し、その結晶の平均粒径が１０μ
ｍ以上であり、かつヤング率が５０〜２０００ ｋｇ
ｆ ／ ｍ ”、圧縮強度が５〜４０ ｋｇ ｆ ／
ｔｍ ２、気孔率が５〜３５％のものであり、その製造
方法はＡ１．０．成分が９６．２重量％以下で平均粒径
が３μｍ以上のＡｌｔｏｓ源原料を成形、焼成する方法
である。しかしヤング率が上記した５〜２０００ｋｇｆ
／ｍ＋ａ２の範囲内であっても、鋳ぐるむ形状によって
はセラミック材にクラックが発生することがあるため、
更に研究を重ねた結果、良好な鋳ぐるみ性を得るために
はヤング率ではなく、実破断歪を８Ｘ１０−３以上とす
ることが有効であることを見出し、特願平１−３８９０
０号として提案したところである。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上記したような大きい実破断歪を持つチタン
酸アルミニウムを主成分とする鋳ぐるみ用セラミック材
の製造方法を確立するためになされたものである。
酸アルミニウムを主成分とする鋳ぐるみ用セラミック材
の製造方法を確立するためになされたものである。
（課題を解決するだめの手段）
本発明者等は上記の課題を達成するために研究した結果
、例えばＦｅｚＯｚを添加する等の方法によりチタン酸
アルミニウム結晶の平均アスペクト比を１．５以上とす
れば、鋳ぐるみ用セラミック材の実破断歪を増加できる
ことを知った。更にそのようなセラミック材を得るため
には、Ｆｅｚｅｓの添加の有無にかかわらず、その成形
原料となる粉体のアスペクト比を１．５以上としておく
ことが好ましいことを知った。
、例えばＦｅｚＯｚを添加する等の方法によりチタン酸
アルミニウム結晶の平均アスペクト比を１．５以上とす
れば、鋳ぐるみ用セラミック材の実破断歪を増加できる
ことを知った。更にそのようなセラミック材を得るため
には、Ｆｅｚｅｓの添加の有無にかかわらず、その成形
原料となる粉体のアスペクト比を１．５以上としておく
ことが好ましいことを知った。
本発明は上記した知見に基づいて完成されたものであっ
て、第１の発明はチタン酸アルミニウムの結晶を６５容
量％以上含有し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上と
した鋳ぐるみ用セラミック材を製造するにあたり、平均
アスペクト比が１．５以上で平均粒径が３μｍ以上のＡ
ｌｚ０３源原料と、ＴｉＪ源原料とを所定組成に混合し
た後、成形、焼成することを特徴とするものである。
て、第１の発明はチタン酸アルミニウムの結晶を６５容
量％以上含有し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上と
した鋳ぐるみ用セラミック材を製造するにあたり、平均
アスペクト比が１．５以上で平均粒径が３μｍ以上のＡ
ｌｚ０３源原料と、ＴｉＪ源原料とを所定組成に混合し
た後、成形、焼成することを特徴とするものである。
また第２の発明は、チタン酸アルミニウムの結晶を６５
容量％以上含有し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上
とした鋳ぐるみ用セラミック材を製造するにあたり、平
均アスペクト比が１．５以上で平均粒径が５μｍ以上の
チタン酸アルミニウム原料粉末粒子を成形、焼成するこ
とを特徴とするものである。
容量％以上含有し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上
とした鋳ぐるみ用セラミック材を製造するにあたり、平
均アスペクト比が１．５以上で平均粒径が５μｍ以上の
チタン酸アルミニウム原料粉末粒子を成形、焼成するこ
とを特徴とするものである。
上記のように、本発明においてはチタン酸アルミニウム
の結晶を６５容量％以上含有し、かつその平均粒径を１
０μｍ以上とした鋳ぐるみ用セラミック材料が製造され
る。これらの条件は実破断歪を８Ｘ１０−’以上とした
鋳ぐるみ時にクランクの発生のおそれのない材料を得る
ために設定されたものである。なお本明細書にいう実破
断歪とは、次式によって定義される無次元量である。
の結晶を６５容量％以上含有し、かつその平均粒径を１
０μｍ以上とした鋳ぐるみ用セラミック材料が製造され
る。これらの条件は実破断歪を８Ｘ１０−’以上とした
鋳ぐるみ時にクランクの発生のおそれのない材料を得る
ために設定されたものである。なお本明細書にいう実破
断歪とは、次式によって定義される無次元量である。
実破断歪−４点曲げ抗折強度／４点曲げ抗折強度測定の
際に試料が破断に至るまでのた わみ量から求めたヤング率 第１の発明においては、Ａ１□Ｏ８源原料とＴｉ（ｈ源
原料とを反応させてチタン酸アルミニウムの結晶を生成
させるのであるが、このときチタン酸アルミニウムの結
晶はＡ１□０３源原料粒子の形状を保ったまま成長する
こと、このためにＡＩＺＯｊ源原料の平均アスペクト比
によってチタン酸アルミニウムの結晶の平均アスペクト
比を決定できることが判明した。この新たな知見に基づ
き、第１の発明においては平均アスペクト比を１．５以
上としたＡＩｚＯｓ源原料が用いられる。な ＴｉＯと
じ は（二Ａ支５− ＡｌｚＯｉ源原料の生原料径が小さすぎると目的とする
１０μｍ以上の平均粒径を持つチタン酸アルミニウムの
結晶が得られないため、３μｍ以上の平均粒径を持つ＾
１２０３源原料が用いられる。Ａｌｔ（ｈ源原料の調製
方法としては、粗粒のアルミナを圧縮粉砕型の粉砕機で
粉砕する方法や、繊維状の粒子又はその粉砕物を用いる
方法を採ることができる。なお粗粒アルミナの純度は９
６％以下であるとチタン酸アルミニウムの結晶成長を促
す効果があるために好ましい結果が得られる。
際に試料が破断に至るまでのた わみ量から求めたヤング率 第１の発明においては、Ａ１□Ｏ８源原料とＴｉ（ｈ源
原料とを反応させてチタン酸アルミニウムの結晶を生成
させるのであるが、このときチタン酸アルミニウムの結
晶はＡ１□０３源原料粒子の形状を保ったまま成長する
こと、このためにＡＩＺＯｊ源原料の平均アスペクト比
によってチタン酸アルミニウムの結晶の平均アスペクト
比を決定できることが判明した。この新たな知見に基づ
き、第１の発明においては平均アスペクト比を１．５以
上としたＡＩｚＯｓ源原料が用いられる。な ＴｉＯと
じ は（二Ａ支５− ＡｌｚＯｉ源原料の生原料径が小さすぎると目的とする
１０μｍ以上の平均粒径を持つチタン酸アルミニウムの
結晶が得られないため、３μｍ以上の平均粒径を持つ＾
１２０３源原料が用いられる。Ａｌｔ（ｈ源原料の調製
方法としては、粗粒のアルミナを圧縮粉砕型の粉砕機で
粉砕する方法や、繊維状の粒子又はその粉砕物を用いる
方法を採ることができる。なお粗粒アルミナの純度は９
６％以下であるとチタン酸アルミニウムの結晶成長を促
す効果があるために好ましい結果が得られる。
このようなＡｌｚＯａ源原料はＴｉＯ２源原料と４０〜
５５重量％：３５〜５５重量％の比率で混合されるが、
この中にＰｅ２０３ 、Ｓｉｎｇ、ＭｇＯ、希土類元素
酸化物等をＯ〜１０％重量％の範囲内で混入してもよい
。ここでＦｅｚＯ３、ＳｉＯ□、ＭｇＯはチタン酸アル
ミニウムの分解を抑制する効果がある。但しこれらと希
土類元素酸化物との総計が１０重量％を越えるとチタン
酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上とすることがで
きなくなり、実破断歪が８Ｘ１０−’より低くなる。し
かしＭｇＯはチタン酸アルミニウムの結晶のアスペクト
比を低下させる作用を持つため、混合量は２重量％以下
とすることが好ましい。
５５重量％：３５〜５５重量％の比率で混合されるが、
この中にＰｅ２０３ 、Ｓｉｎｇ、ＭｇＯ、希土類元素
酸化物等をＯ〜１０％重量％の範囲内で混入してもよい
。ここでＦｅｚＯ３、ＳｉＯ□、ＭｇＯはチタン酸アル
ミニウムの分解を抑制する効果がある。但しこれらと希
土類元素酸化物との総計が１０重量％を越えるとチタン
酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上とすることがで
きなくなり、実破断歪が８Ｘ１０−’より低くなる。し
かしＭｇＯはチタン酸アルミニウムの結晶のアスペクト
比を低下させる作用を持つため、混合量は２重量％以下
とすることが好ましい。
Ｃｅ０１、ＤＶＪｚ 、Ｌａｚｙ、のような希土類元素
酸化物は材料の冷熱耐久性向上に効果があるため、必要
に応じて０．０５〜０．２重量％程度添加される。しか
し０．０５重量％以下ではその効果が不十分であり、０
．２重量％を越えると材料の実破断歪を低下させるおそ
れがある。
酸化物は材料の冷熱耐久性向上に効果があるため、必要
に応じて０．０５〜０．２重量％程度添加される。しか
し０．０５重量％以下ではその効果が不十分であり、０
．２重量％を越えると材料の実破断歪を低下させるおそ
れがある。
このような原料の混合物は所定形状に成形され、例えば
１４５０〜１６５０°Ｃ程度で焼成される。この焼成に
よりＡ１□０．源原料の形状を保ったままチタン酸アル
ミニウムの結晶が成長し、平均アスペクト比が１．５以
上で実破断歪が８Ｘ１０−”以上の鋳ぐるみ用セラミッ
ク材を得ることができる。なお焼成温度が１４５０°Ｃ
未満ではチタン酸アルミニウムの結晶の成長が不十分で
あり、１６５０°Ｃを越えるとチタン酸アルミニウムの
結晶どうしの結合が強化され、いずれの場合にも８Ｘ１
０−”以上の実破断歪が得られなくなるおそれがある。
１４５０〜１６５０°Ｃ程度で焼成される。この焼成に
よりＡ１□０．源原料の形状を保ったままチタン酸アル
ミニウムの結晶が成長し、平均アスペクト比が１．５以
上で実破断歪が８Ｘ１０−”以上の鋳ぐるみ用セラミッ
ク材を得ることができる。なお焼成温度が１４５０°Ｃ
未満ではチタン酸アルミニウムの結晶の成長が不十分で
あり、１６５０°Ｃを越えるとチタン酸アルミニウムの
結晶どうしの結合が強化され、いずれの場合にも８Ｘ１
０−”以上の実破断歪が得られなくなるおそれがある。
第２の発明においては、チタン酸アルミニウム原料粉末
粒子の焼成によって目的とする鋳ぐるみ用セラミック材
を得るのであるが、このときチタン酸アルミニウム原料
粉末粒子の平均アスペクト比を１．５以上としておく。
粒子の焼成によって目的とする鋳ぐるみ用セラミック材
を得るのであるが、このときチタン酸アルミニウム原料
粉末粒子の平均アスペクト比を１．５以上としておく。
その理由は第１の発明におけると同様にチタン酸アルミ
ニウムの結晶のアスペクト比を１．５以上とするためで
ある。また第２の発明においてはチタン酸アルミニウム
原料粉末の平均粒径を５μｍ以上としておく。これによ
って平均粒径が１０μｍ以上のチタン酸アルミニウムの
結晶が得られる。
ニウムの結晶のアスペクト比を１．５以上とするためで
ある。また第２の発明においてはチタン酸アルミニウム
原料粉末の平均粒径を５μｍ以上としておく。これによ
って平均粒径が１０μｍ以上のチタン酸アルミニウムの
結晶が得られる。
第２の発明のチタン酸アルミニウム原料粉末ヲ調製する
には、例えば純度９６％以下、平均粒径３μｍ以上の＾
Ｉ２０．源原料とＴｉＯ□源原料とＦｅ、Ｏ，源原料と
を、ＡｈＯｉ／Ｔｉ０ｚモル比が０．８〜１．０ 、Ｆ
ｅｚＯ３が０．５〜５．０モル％となるように混合し、
１４５０〜１６００°Ｃで仮焼し、粉砕または解砕する
方法を採ることができる。ＡＩ！Ｏｒ／Ｔｉ０Ｚのモル
比は特に限定されるものではないが、仮焼後の粉砕また
は解砕を行い易くするためには０．８〜１．０とするこ
とが好ましい。Ｆｅ、Ｏ，はチタン酸アルミニウムの結
晶のアスペクト比を増加させる効果があるが、添加量が
０．５〜５．０モル％の範囲を外れるとアスペクト比を
１．５以上とすることが困難となる。更に仮焼温度が１
４５０〜１６００’Ｃの範囲を外れても、チタン酸アル
ミニウムの結晶のアスペクト比を１．５以上とすること
は困難となる。
には、例えば純度９６％以下、平均粒径３μｍ以上の＾
Ｉ２０．源原料とＴｉＯ□源原料とＦｅ、Ｏ，源原料と
を、ＡｈＯｉ／Ｔｉ０ｚモル比が０．８〜１．０ 、Ｆ
ｅｚＯ３が０．５〜５．０モル％となるように混合し、
１４５０〜１６００°Ｃで仮焼し、粉砕または解砕する
方法を採ることができる。ＡＩ！Ｏｒ／Ｔｉ０Ｚのモル
比は特に限定されるものではないが、仮焼後の粉砕また
は解砕を行い易くするためには０．８〜１．０とするこ
とが好ましい。Ｆｅ、Ｏ，はチタン酸アルミニウムの結
晶のアスペクト比を増加させる効果があるが、添加量が
０．５〜５．０モル％の範囲を外れるとアスペクト比を
１．５以上とすることが困難となる。更に仮焼温度が１
４５０〜１６００’Ｃの範囲を外れても、チタン酸アル
ミニウムの結晶のアスペクト比を１．５以上とすること
は困難となる。
上記したように第１及び第２の発明によれば、平均アス
ペクト比が１．５以上であり、平均粒径が１０μｍ以上
のチタン酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上含有し
た鋳ぐるみ用セラミック材を得ることができる。ここで
チタン酸アルミニウムの結晶の平均アスペクト比と実破
断歪との関係は第１図のグラフに示すとおりであり、本
発明によれば実破断歪が８Ｘ１０−’以上のセラミック
材が得られることが分かる。
ペクト比が１．５以上であり、平均粒径が１０μｍ以上
のチタン酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上含有し
た鋳ぐるみ用セラミック材を得ることができる。ここで
チタン酸アルミニウムの結晶の平均アスペクト比と実破
断歪との関係は第１図のグラフに示すとおりであり、本
発明によれば実破断歪が８Ｘ１０−’以上のセラミック
材が得られることが分かる。
（実施例）
第１表の阻１〜隘４に示される平均粒径と平均アスペク
ト比を持つＡｈＯｘ源原料とＴｉＯ□源原料とを混合し
、第２図及び第３図に示されるような単一の排気口（１
）と二つのポート（２）とを持つテストピースを成形し
た。これを１６００°Ｃで焼成したうえで得られたセラ
ミック体のチタン酸アルミニウム（表中ではＡＴと略記
した）の平均アスペクト比、その平均粒径を測定すると
ともに実破断歪を実測した。さらにこのテストピースを
溶融アルミニウムにより鋳ぐるみ、冷却後にクランクの
発生の有無を観察した。この結果、Ｎα１〜Ｎα２とし
て示す第１の発明の実施例においてはクラックの発生は
なかったが、Ｎ１１Ｌ３〜階４として示す比較例におい
てはクラックの発生が認められた。
ト比を持つＡｈＯｘ源原料とＴｉＯ□源原料とを混合し
、第２図及び第３図に示されるような単一の排気口（１
）と二つのポート（２）とを持つテストピースを成形し
た。これを１６００°Ｃで焼成したうえで得られたセラ
ミック体のチタン酸アルミニウム（表中ではＡＴと略記
した）の平均アスペクト比、その平均粒径を測定すると
ともに実破断歪を実測した。さらにこのテストピースを
溶融アルミニウムにより鋳ぐるみ、冷却後にクランクの
発生の有無を観察した。この結果、Ｎα１〜Ｎα２とし
て示す第１の発明の実施例においてはクラックの発生は
なかったが、Ｎ１１Ｌ３〜階４として示す比較例におい
てはクラックの発生が認められた。
また第２表の随５〜Ｎ［１９に示されるチタン酸アルミ
ニウム原料粉末を用いて、同様にテストピースを作製し
、その各特性値を測定した。この結果、随５〜Ｎα７と
して示す第２の発明の実施例のものは鋳ぐるみの際にも
クランクの発生がなかったが、距８〜ｌ！１１９の比較
例のものはクラックの発生が認められた。
ニウム原料粉末を用いて、同様にテストピースを作製し
、その各特性値を測定した。この結果、随５〜Ｎα７と
して示す第２の発明の実施例のものは鋳ぐるみの際にも
クランクの発生がなかったが、距８〜ｌ！１１９の比較
例のものはクラックの発生が認められた。
第１表
第２表
へＴ：チタン酸アルミニウム
ＡＴ結晶量はいずれも６５容量％以上であった。
へＴ：チタン酸アルミニウム
＾Ｔ結晶量はいずれも６５容量％以上であった。
（発明の効果）
以上に説明したように、本願第１及び第２の発明によれ
ば、原料粉末のアスペクト比を調製することによって鋳
ぐるみの際にクランクを発生するおそれのない８Ｘ１０
−３以上の実破断歪を持つ鋳ぐるみ用セラミック材を確
実に製造することができる。よって本発明は従来の問題
点を一掃した鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法として
、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
ば、原料粉末のアスペクト比を調製することによって鋳
ぐるみの際にクランクを発生するおそれのない８Ｘ１０
−３以上の実破断歪を持つ鋳ぐるみ用セラミック材を確
実に製造することができる。よって本発明は従来の問題
点を一掃した鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法として
、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
第１図はチタン酸アルミニウムの結晶の平均アスペクト
比と実破断歪との関係を示すグラフ、第２図は実施例の
テストピースの正面図、第３図はその中央縦断面図であ
る。
比と実破断歪との関係を示すグラフ、第２図は実施例の
テストピースの正面図、第３図はその中央縦断面図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、チタン酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上含有
し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上とした鋳ぐるみ
用セラミック材を製造するにあたり、平均アスペクト比
が１．５以上で平均粒径が３μｍ以上のＡｌ＿２Ｏ＿３
源原料と、ＴｉＯ＿２源原料とを所定組成に混合した後
、成形、焼成することを特徴とする鋳ぐるみ用セラミッ
ク材の製造方法。 ２、チタン酸アルミニウムの結晶を６５容量％以上含有
し、その結晶の平均粒径を１０μｍ以上とした鋳ぐるみ
用セラミック材を製造するにあたり、平均アスペクト比
が１．５以上で平均粒径が５μｍ以上のチタン酸アルミ
ニウム原料粉末粒子を成形、焼成することを特徴とする
鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040028A JPH03242371A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040028A JPH03242371A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242371A true JPH03242371A (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=12569455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040028A Pending JPH03242371A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 鋳ぐるみ用セラミック材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03242371A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010116290A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Otsuka Chem Co Ltd | 柱状チタン酸アルミニウム及びその製造方法 |
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| JPS63139047A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | 旭硝子株式会社 | セラミツクス焼成体 |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2040028A patent/JPH03242371A/ja active Pending
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