JPH0345716A - 変性されたアルミナ繊維 - Google Patents
変性されたアルミナ繊維Info
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- JPH0345716A JPH0345716A JP17576089A JP17576089A JPH0345716A JP H0345716 A JPH0345716 A JP H0345716A JP 17576089 A JP17576089 A JP 17576089A JP 17576089 A JP17576089 A JP 17576089A JP H0345716 A JPH0345716 A JP H0345716A
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- Inorganic Fibers (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルミナおよびハフニアを含有し、そして必
要に応じて、他の金属酸化物を含有する、多結晶質セラ
ミック繊維、およびそれらを製造するだめの新規な中間
体に関する。
要に応じて、他の金属酸化物を含有する、多結晶質セラ
ミック繊維、およびそれらを製造するだめの新規な中間
体に関する。
本発明は、要約すれば、次の通りである:ハフニアおよ
び必要に応じてジルコニアおよび第4酸化物を含有する
アルミナ繊維は、焼結すると驚くべきほどの粒子の微細
化を示し、その後、高温への暴露後きわめてすぐれた強
度の保持を示す。
び必要に応じてジルコニアおよび第4酸化物を含有する
アルミナ繊維は、焼結すると驚くべきほどの粒子の微細
化を示し、その後、高温への暴露後きわめてすぐれた強
度の保持を示す。
クララセン(C1aussen)らおよびクリベン(K
riven)ら、アルミナ、ジルコニアおよびハフニア
の系を記載している[それぞれ、セラミックにおける進
歩(Advances in Ceramics) 、
Vol、3、ジルコニアの科学および技術(Scien
ce and Techlol(+gy or Zir
conia) 、ヘラエル(Heuer)およびホップ
ス(Hobbs)編、1981年およびセラミックにお
ける進歩(Advances in Ceramics
) 、Vol。
riven)ら、アルミナ、ジルコニアおよびハフニア
の系を記載している[それぞれ、セラミックにおける進
歩(Advances in Ceramics) 、
Vol、3、ジルコニアの科学および技術(Scien
ce and Techlol(+gy or Zir
conia) 、ヘラエル(Heuer)およびホップ
ス(Hobbs)編、1981年およびセラミックにお
ける進歩(Advances in Ceramics
) 、Vol。
12、ジルコニアの科学および技術(SCiencea
nd Technology of Zirconia
) I I、タラウセンルーレ(C1aussen R
uhle) 8よびヘラエル(Heuer)編、198
4年] 、L、M、Oバト(10pato)らは、アル
ミナ/ハフニアの状態図を記載している[イズベスチア
・アカデミ・ナウク(I zvestiyaAkade
mii Nauk)U S S R、Neorgai
chekia Materialy、 l 977午
2月、pp、1331−1334]。インターナショナ
ル・ハイ・テクノロジ・セラミックス(Int、J、H
ighy Technology Carmics)2
(1986)207 219は、アルミニウム、クロ
ム、ジルコニウムおよびハフニウムの酸化物の系の研究
を報告している。米国特許率4.665,040号は、
多分不純物としてハフニアを含有するアルミナ/ジルコ
ニアを記11.Lテいる。これらの参考文献はアルミナ
/ハフニア系における粒子微細化を認識または教示して
いす、そしてアルミナ/ハフニア繊維を示唆していない
。
nd Technology of Zirconia
) I I、タラウセンルーレ(C1aussen R
uhle) 8よびヘラエル(Heuer)編、198
4年] 、L、M、Oバト(10pato)らは、アル
ミナ/ハフニアの状態図を記載している[イズベスチア
・アカデミ・ナウク(I zvestiyaAkade
mii Nauk)U S S R、Neorgai
chekia Materialy、 l 977午
2月、pp、1331−1334]。インターナショナ
ル・ハイ・テクノロジ・セラミックス(Int、J、H
ighy Technology Carmics)2
(1986)207 219は、アルミニウム、クロ
ム、ジルコニウムおよびハフニウムの酸化物の系の研究
を報告している。米国特許率4.665,040号は、
多分不純物としてハフニアを含有するアルミナ/ジルコ
ニアを記11.Lテいる。これらの参考文献はアルミナ
/ハフニア系における粒子微細化を認識または教示して
いす、そしてアルミナ/ハフニア繊維を示唆していない
。
ある数の参考文献は、セラミック繊維の形成を教示して
いる。これらの参考文献の代表は、次の通りである:米
国特許第4.125,406号、米国特許率3,308
.015号、米国特許率3,992.498号、米国特
許率3,950,478号、米国特許率3,808,0
15号および英国特許第1.360,198号。これら
のいずれもハフニア含有アルミナ繊維を述べていない。
いる。これらの参考文献の代表は、次の通りである:米
国特許第4.125,406号、米国特許率3,308
.015号、米国特許率3,992.498号、米国特
許率3,950,478号、米国特許率3,808,0
15号および英国特許第1.360,198号。これら
のいずれもハフニア含有アルミナ繊維を述べていない。
1件の特許、英国特許第1.264.973号はアルミ
ナ繊維中に含まれる可能性があるものとしてハフニウム
酸化物を列挙している(第1ページ第76行)が、この
ような繊維の教示またはよりすぐれた性質の認識は存在
しない。参考文献のいずれも本発明の酸化物の好ましい
組み合わせまたは繊維を示唆していない。
ナ繊維中に含まれる可能性があるものとしてハフニウム
酸化物を列挙している(第1ページ第76行)が、この
ような繊維の教示またはよりすぐれた性質の認識は存在
しない。参考文献のいずれも本発明の酸化物の好ましい
組み合わせまたは繊維を示唆していない。
一般に、セラミツタは、粉末およびバインダおよび/ま
たは前駆体の混合物を「生の」の形態、例えば、繊維お
よび他の物品に造形することによって成形される。次い
で、これらの「生の」物品を注意して加熱して揮発性物
質を除去し、次いで高温で焼結して多孔性を除去し、そ
して微細構造の密度を高める。しかしながら、この高温
の焼結のプロセスの間、セラミック中の粒子サイズはそ
の温度における時間が増加するとともに増加する。
たは前駆体の混合物を「生の」の形態、例えば、繊維お
よび他の物品に造形することによって成形される。次い
で、これらの「生の」物品を注意して加熱して揮発性物
質を除去し、次いで高温で焼結して多孔性を除去し、そ
して微細構造の密度を高める。しかしながら、この高温
の焼結のプロセスの間、セラミック中の粒子サイズはそ
の温度における時間が増加するとともに増加する。
一般に、時間がより長くなりおよび/または温度がより
高くなるにつれて、粒子の大きさはより大きくなる。本
発明は、焼結の間の粒子の微細化または減少の性質をも
つセラミック繊維を提供する。
高くなるにつれて、粒子の大きさはより大きくなる。本
発明は、焼結の間の粒子の微細化または減少の性質をも
つセラミック繊維を提供する。
これらの繊維は、また、高温への暴露後、きわめてすぐ
れた強度の保持を示す。
れた強度の保持を示す。
本発明は、焼結するとき、粒子サイズを微細化する性質
を有する、多結晶質のセラミック繊維または他の造形物
品に関する。繊維は好ましい。セラミック繊維および造
形物品は、50〜99容量%のアルファ−アルミナ、お
よび1〜50容量%のハフニアからなる。好ましい繊維
は、85〜97容量%アルファ−アルミナ、および3〜
15容量%のハフニアからなる。より好ましい繊維は、
50〜98アルミナ、1〜49容量%のハフニアを含有
し、そして、また、l〜48容量%のジルコニア、およ
びリチウム、カルシウム、マグネシウム、イツトリウム
、またはランタニド系列の金属の酸化物を含有する。第
4酸化物は、合計の体積に基づいて0.002〜12容
量%に等しい量で存在する。好ましい組成物は、75〜
98容量%のアルミナ、2〜25容量%のハフニアおよ
び0〜23容量%のジルコニア、および上の第4酸化物
を含有する。なおより好ましい繊維は、75〜96容量
%のアルミナ、3〜15容量%のハフニアおよび1〜2
2容量%のジルコニアを含有する。なおより好ましい繊
維は、80〜95容量%アルミナ、3h15容量%のハ
フニアおよび2〜17容量%のジルコニアを含有する。
を有する、多結晶質のセラミック繊維または他の造形物
品に関する。繊維は好ましい。セラミック繊維および造
形物品は、50〜99容量%のアルファ−アルミナ、お
よび1〜50容量%のハフニアからなる。好ましい繊維
は、85〜97容量%アルファ−アルミナ、および3〜
15容量%のハフニアからなる。より好ましい繊維は、
50〜98アルミナ、1〜49容量%のハフニアを含有
し、そして、また、l〜48容量%のジルコニア、およ
びリチウム、カルシウム、マグネシウム、イツトリウム
、またはランタニド系列の金属の酸化物を含有する。第
4酸化物は、合計の体積に基づいて0.002〜12容
量%に等しい量で存在する。好ましい組成物は、75〜
98容量%のアルミナ、2〜25容量%のハフニアおよ
び0〜23容量%のジルコニア、および上の第4酸化物
を含有する。なおより好ましい繊維は、75〜96容量
%のアルミナ、3〜15容量%のハフニアおよび1〜2
2容量%のジルコニアを含有する。なおより好ましい繊
維は、80〜95容量%アルミナ、3h15容量%のハ
フニアおよび2〜17容量%のジルコニアを含有する。
好ましい第4酸化物はイツトリアである。
本発明の繊維は、マトリックスがセラミック組成物、金
属、またはプラスチ7りである複合体を強化するために
使用することができる。本発明の範囲内の繊維は、lO
〜125または好ましくは10〜50ミクロンの直径を
有する。
属、またはプラスチ7りである複合体を強化するために
使用することができる。本発明の範囲内の繊維は、lO
〜125または好ましくは10〜50ミクロンの直径を
有する。
本発明の造形物品および繊維は、粒子サイズの微細化、
すなわち、加熱時の粒子サイズの減少を行う。好ましい
加熱温度は1800℃以上であるが、1500または1
700℃を越える温度をまた使用することができる。ジ
ルコニアまたは第4酸化物の存在は、焼結時の粒子サイ
ズの微細化を得るためには要求されない。他のセラミッ
ク材料は、混合物中に、粒子の微細化プロセスの実施ま
たは製造されるセラミック物品の強度から逸脱しないで
、存在することができる。
すなわち、加熱時の粒子サイズの減少を行う。好ましい
加熱温度は1800℃以上であるが、1500または1
700℃を越える温度をまた使用することができる。ジ
ルコニアまたは第4酸化物の存在は、焼結時の粒子サイ
ズの微細化を得るためには要求されない。他のセラミッ
ク材料は、混合物中に、粒子の微細化プロセスの実施ま
たは製造されるセラミック物品の強度から逸脱しないで
、存在することができる。
繊維および造形物品は、この分野においてよく知られて
いるように、組成物の成分の分散液まt;は組成物の成
分の前駆体から形成することができる。
いるように、組成物の成分の分散液まt;は組成物の成
分の前駆体から形成することができる。
本発明の繊維は、樹脂、ポリマー、ガラス、セラミック
、金属などのマトリックスを強化して、構造体、例えば
、複合体、ラミネートなどを得るために有用である。繊
維は連続フィラメント、短・い繊維、それらの組み合わ
せとして使用することができ、および/または強化の目
的で他の繊維と交雑することができる。シート製品(例
えば、紙)を短い繊維から調製することができる。繊維
を被覆して特定の用途のための性能を増強することがで
きる。繊維の予備成形体を溶融金属の圧力、絞りまたは
真空被覆により浸潤することができる。
、金属などのマトリックスを強化して、構造体、例えば
、複合体、ラミネートなどを得るために有用である。繊
維は連続フィラメント、短・い繊維、それらの組み合わ
せとして使用することができ、および/または強化の目
的で他の繊維と交雑することができる。シート製品(例
えば、紙)を短い繊維から調製することができる。繊維
を被覆して特定の用途のための性能を増強することがで
きる。繊維の予備成形体を溶融金属の圧力、絞りまたは
真空被覆により浸潤することができる。
セラミックマトリックスは、適当な前駆体のゾル−ゲル
浸潤により、または蒸着技術により調製することができ
る。これらおよび関連する作業の最終の結果は、「複合
体」と一般に呼ぶ造形物品であろう。物品中のアルミナ
は、アルミナ粒子の分散液からおよび可溶性アルミナ前
駆体から誘導される。アルミナ粒子サイズの分布は、次
の通りであるべきである:1ミクロンより小99%、0
゜5ミクロンより小95%、標準の「セディグラフ(S
edigraph) J測定により決定する。粒状材料
は、種々の既知の技術のいずれによっても分類すること
ができる。このような粒子を調製する1つの方法におい
て、アル7アーアルミナ(Alcoa A16SG)を
水中に15%の固体でpH4,0において分散させ、そ
して槽中で沈降させる。分散の一部を沈降槽の上部から
取り出し、そして使用のために所望の固体レベルに濃縮
する。微細な粒子は好ましいが、より大きいアルミナ粒
子を使用することができ、そしてこのアルミナ分散液は
、また、沈降せずにその商業的形態で使用することがで
きることに注意すべきである。好ましい可溶性アルミナ
前駆体は、塩基性アルミニウム塩類、例えば、アルミニ
ウムクロロハイドレート、塩基性硝酸アルミニウム、お
よび塩基性酢酸アルミニウム(0,33〜0.83の塩
基度を有する)である。
浸潤により、または蒸着技術により調製することができ
る。これらおよび関連する作業の最終の結果は、「複合
体」と一般に呼ぶ造形物品であろう。物品中のアルミナ
は、アルミナ粒子の分散液からおよび可溶性アルミナ前
駆体から誘導される。アルミナ粒子サイズの分布は、次
の通りであるべきである:1ミクロンより小99%、0
゜5ミクロンより小95%、標準の「セディグラフ(S
edigraph) J測定により決定する。粒状材料
は、種々の既知の技術のいずれによっても分類すること
ができる。このような粒子を調製する1つの方法におい
て、アル7アーアルミナ(Alcoa A16SG)を
水中に15%の固体でpH4,0において分散させ、そ
して槽中で沈降させる。分散の一部を沈降槽の上部から
取り出し、そして使用のために所望の固体レベルに濃縮
する。微細な粒子は好ましいが、より大きいアルミナ粒
子を使用することができ、そしてこのアルミナ分散液は
、また、沈降せずにその商業的形態で使用することがで
きることに注意すべきである。好ましい可溶性アルミナ
前駆体は、塩基性アルミニウム塩類、例えば、アルミニ
ウムクロロハイドレート、塩基性硝酸アルミニウム、お
よび塩基性酢酸アルミニウム(0,33〜0.83の塩
基度を有する)である。
アルミニウムクロロハイドレートは最も好ましい。
塩基度はHCIまたは他の化学物質の添加により調節す
ることができる。要求される酸化物の2または3種類の
前駆体を提供する試薬、例えば、アルミニウムージルコ
ニウムクロロハイドレート、アルミニウム−ハフニウム
クロロハイドレート、またはアルミニウムージルコニウ
ム−ハフニウムクロロハイドレートは、また、好ましい
。
ることができる。要求される酸化物の2または3種類の
前駆体を提供する試薬、例えば、アルミニウムージルコ
ニウムクロロハイドレート、アルミニウム−ハフニウム
クロロハイドレート、またはアルミニウムージルコニウ
ム−ハフニウムクロロハイドレートは、また、好ましい
。
ジルコニアの含量は、種々のジルコニウム含有化学材料
、例えば、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム
、およびジルコニア粒子から誘導することができる。ジ
ルコニア粒子は、すでにイツトリウム酸化物および他の
安定剤を添加して、商業的に入手可能である。
、例えば、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム
、およびジルコニア粒子から誘導することができる。ジ
ルコニア粒子は、すでにイツトリウム酸化物および他の
安定剤を添加して、商業的に入手可能である。
ハフニアの前駆体は、酸化二塩化ハフニウム、塩化ハフ
ニウム、および粒状ハフニアを包含し、これらのすべて
は商業的に入手可能である。他の試薬は実験室において
調製することができる。こレラはアルミニウムハフニウ
ムクロロハイドレートおよびアルミニウムハフニウムジ
ルコニウムクロロハイドレートを包含し、これらは次の
ように調製することができる。適当な量の水酸化アルミ
ニウムの水性スラリーを、酸化二塩化ハフニウム(また
はハフニウムおよびジルコニウムの二塩化酸化物の混合
物)の水溶液と、約50〜60℃において約2時間(水
酸化アルミニウムのすべてが反応してしまうまで)反応
させる。次いで、アルミニウムクロロハイトレーi・を
添加し、そしてこの混合物を約80℃に約2時間加熱す
る。アミノ酸、例えば、グリシンを水酸化アルミニウム
のスラリーと反応させてグリシネートを形成した後、二
塩化酸化物と反応させることができる。第4酸化物は種
々のアルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類の化
合物たとえば塩化物および酸化物のいずれとしても混合
することができる。これらはLi2O、MgO,Cab
、Y2O,、ランタニド金属の酸化物およびそれらの混
合物を包含するであろう。これらは0.002〜12容
量%の量で存在することができる。イツトリアは好まし
い。
ニウム、および粒状ハフニアを包含し、これらのすべて
は商業的に入手可能である。他の試薬は実験室において
調製することができる。こレラはアルミニウムハフニウ
ムクロロハイドレートおよびアルミニウムハフニウムジ
ルコニウムクロロハイドレートを包含し、これらは次の
ように調製することができる。適当な量の水酸化アルミ
ニウムの水性スラリーを、酸化二塩化ハフニウム(また
はハフニウムおよびジルコニウムの二塩化酸化物の混合
物)の水溶液と、約50〜60℃において約2時間(水
酸化アルミニウムのすべてが反応してしまうまで)反応
させる。次いで、アルミニウムクロロハイトレーi・を
添加し、そしてこの混合物を約80℃に約2時間加熱す
る。アミノ酸、例えば、グリシンを水酸化アルミニウム
のスラリーと反応させてグリシネートを形成した後、二
塩化酸化物と反応させることができる。第4酸化物は種
々のアルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類の化
合物たとえば塩化物および酸化物のいずれとしても混合
することができる。これらはLi2O、MgO,Cab
、Y2O,、ランタニド金属の酸化物およびそれらの混
合物を包含するであろう。これらは0.002〜12容
量%の量で存在することができる。イツトリアは好まし
い。
材料を配合すぐ種々の方法を用いることができる。一般
の手順は米国特許第3,805,015号に記載されて
いる。こうして、アルミニウム粒子を、適当な量で、ジ
ルコニウム塩、ハフニウム塩、アルミニウムクロロハイ
ドレートおよびイツトリウム塩の溶液と一緒にすること
ができる。他の方法は、イツトリウム酸化物を含有する
ハフニア粒子およびジルコニア粒子のスラリーをアルミ
ナスラリーおよびアルミニウムクロロハイドレートと一
緒にすることを包含する。この混合物を撹拌し、加熱し
、そして十分な時間脱水して、有用な粘度において45
〜65%の固体を得る。加熱し過ぎると、混合物はその
年度を過度に失うので、それは回避すべきである。混合
物を種々の方法で、例えば、ビーカーからスパチュラで
延伸すること、遠心回転、および紡糸口金の孔から押出
すことによって繊維に転化することができる。紡糸口金
を通す押出しのため、400〜1200ポアズの粘度は
有用である。繊維を形成するとき、それらを部分的Jこ
乾燥して、それらをさらにかこうするときの粘着を防止
する。繊維は種々の方法で、例えば、ボビンに巻き付け
るか、あるいはバスケット中に垂らして入れることによ
り、集めることができる。繊維はさらに乾燥し、そして
揮発性物質を400〜1000℃に加熱することによっ
て除去する。本発明の繊維は、乾燥した繊維を高温に焼
結して微細構造体の形成を完結し、そして完全な密度お
よび強度を達成することができる。この焼結は、繊維を
炉または火炎中に配置するか、あるいは米国特許第3,
808,015号(こおけるように炉または火炎を通し
て延伸することによって達成することができる。
の手順は米国特許第3,805,015号に記載されて
いる。こうして、アルミニウム粒子を、適当な量で、ジ
ルコニウム塩、ハフニウム塩、アルミニウムクロロハイ
ドレートおよびイツトリウム塩の溶液と一緒にすること
ができる。他の方法は、イツトリウム酸化物を含有する
ハフニア粒子およびジルコニア粒子のスラリーをアルミ
ナスラリーおよびアルミニウムクロロハイドレートと一
緒にすることを包含する。この混合物を撹拌し、加熱し
、そして十分な時間脱水して、有用な粘度において45
〜65%の固体を得る。加熱し過ぎると、混合物はその
年度を過度に失うので、それは回避すべきである。混合
物を種々の方法で、例えば、ビーカーからスパチュラで
延伸すること、遠心回転、および紡糸口金の孔から押出
すことによって繊維に転化することができる。紡糸口金
を通す押出しのため、400〜1200ポアズの粘度は
有用である。繊維を形成するとき、それらを部分的Jこ
乾燥して、それらをさらにかこうするときの粘着を防止
する。繊維は種々の方法で、例えば、ボビンに巻き付け
るか、あるいはバスケット中に垂らして入れることによ
り、集めることができる。繊維はさらに乾燥し、そして
揮発性物質を400〜1000℃に加熱することによっ
て除去する。本発明の繊維は、乾燥した繊維を高温に焼
結して微細構造体の形成を完結し、そして完全な密度お
よび強度を達成することができる。この焼結は、繊維を
炉または火炎中に配置するか、あるいは米国特許第3,
808,015号(こおけるように炉または火炎を通し
て延伸することによって達成することができる。
1つの方法において、個々の繊維をプロパン/空気のト
ーチの火炎中で1−12秒間保持する。
ーチの火炎中で1−12秒間保持する。
これらの繊維は、所望の性質を失なわないで、より長い
時間保持することができる。この方法により処理された
繊維は白熱となる。焼結における、温度がより高くなり
、そして焼結する物体の直径が小さくなるほど、処理の
時間はより短くなる。
時間保持することができる。この方法により処理された
繊維は白熱となる。焼結における、温度がより高くなり
、そして焼結する物体の直径が小さくなるほど、処理の
時間はより短くなる。
火炎中で焼結するとき、燃料対酸化体の比で表す火炎の
タイプは重要である。また、所望のレベルの粒子の微細
化を有する繊維を提供する、適切な焼結条件を選択する
とき、糸の束中の繊維の数、繊維の直径、および繊維の
組成を考慮しなくてはならない。焼成条件は前述のもの
から多少変化することがあることを理解されるであろう
。
タイプは重要である。また、所望のレベルの粒子の微細
化を有する繊維を提供する、適切な焼結条件を選択する
とき、糸の束中の繊維の数、繊維の直径、および繊維の
組成を考慮しなくてはならない。焼成条件は前述のもの
から多少変化することがあることを理解されるであろう
。
走査電子顕微鏡(SEM)を使用して、繊維の微細構造
を分析することができる。走査電子顕微鏡の走査の2つ
のモードを分析において使用することができる。エネル
ギー分散X線(SEM/EDX)技術を使用して、繊維
内の粒子の元素の組成同定することができ、そして二次
電子映像技術を使用して粒子サイズを繊維の断面および
表面において決定することができる。
を分析することができる。走査電子顕微鏡の走査の2つ
のモードを分析において使用することができる。エネル
ギー分散X線(SEM/EDX)技術を使用して、繊維
内の粒子の元素の組成同定することができ、そして二次
電子映像技術を使用して粒子サイズを繊維の断面および
表面において決定することができる。
粒子サイズを測定するために使用する技術は、走査電子
顕微鏡(SEM)の二次電子検出器を使用して得られる
映像に頼る。繊維を破砕し、そして繊維に金をスパッタ
ー被覆し、そしてそれを計器内に配置することによって
、試料を調製する。
顕微鏡(SEM)の二次電子検出器を使用して得られる
映像に頼る。繊維を破砕し、そして繊維に金をスパッタ
ー被覆し、そしてそれを計器内に配置することによって
、試料を調製する。
計器内にいったん配置すると、信号が試料から発生し、
走査電子顕微鏡計器の二次散乱検出器を調節してそれを
増強する。このようにして、個々の粒子およびそれらの
大きさを明瞭に示す顕微鏡写真を容易に得ることができ
る。
走査電子顕微鏡計器の二次散乱検出器を調節してそれを
増強する。このようにして、個々の粒子およびそれらの
大きさを明瞭に示す顕微鏡写真を容易に得ることができ
る。
必要に応じて、本発明の繊維は、米国特許第3゜837
.891号(Tietz)に示されティるシリカで被覆
して、アルミナ繊維の強度に有益な効果を得ることがで
きる。
.891号(Tietz)に示されティるシリカで被覆
して、アルミナ繊維の強度に有益な効果を得ることがで
きる。
試験の手順および測定
引張り試験
この方法において、単繊維を不規則に選択し、そしてそ
れらの直径を目盛り定めした光学顕微鏡で測定する。使
用するゲージ長さは0.64cm(l/4インチ)であ
る。インストロン引張り試験機は「ネオプレン」で覆わ
れている。インストロン試験機をよく整列させ、そして
フィラメントが試験の間損傷しないように、クランプの
圧力を注意して選択しなくてはならない。ヘッド速度は
0.051cm (0,02インチ)7分である。
れらの直径を目盛り定めした光学顕微鏡で測定する。使
用するゲージ長さは0.64cm(l/4インチ)であ
る。インストロン引張り試験機は「ネオプレン」で覆わ
れている。インストロン試験機をよく整列させ、そして
フィラメントが試験の間損傷しないように、クランプの
圧力を注意して選択しなくてはならない。ヘッド速度は
0.051cm (0,02インチ)7分である。
繊維の断面および表面の映像を使用して、全体の粒子サ
イズを測定する。個々のフィラメントを金でスパッター
被覆して導電性表面を形成し、そしてJEOL JX
A 840走査電子Iil微鏡内に配置する。二次電
子信号の最適化は試料の各々について得られ、そして映
像をポラロイド52型または53型フイルムに記録する
。計器の設定は、10kVの加速電圧、l X I O
−”Am pの電流、70ミクロンの最終開口、タング
ステンのヘヤビンから成るフィラメント、20〜30m
mの有効距離、および約10.000倍の倍率を包含す
る。
イズを測定する。個々のフィラメントを金でスパッター
被覆して導電性表面を形成し、そしてJEOL JX
A 840走査電子Iil微鏡内に配置する。二次電
子信号の最適化は試料の各々について得られ、そして映
像をポラロイド52型または53型フイルムに記録する
。計器の設定は、10kVの加速電圧、l X I O
−”Am pの電流、70ミクロンの最終開口、タング
ステンのヘヤビンから成るフィラメント、20〜30m
mの有効距離、および約10.000倍の倍率を包含す
る。
この技術により作られた映像から、粒子サイズを推定す
ることができる。
ることができる。
実施例1
紡糸混合の調製
56.93%のアルミナをもつアルミナ−水スラリー(
熱重量分析により決定した)の20gを秤量して三首フ
ラスコ中にいれ、そして40℃の水浴中で約2.5日間
ゆっくり撹拌する。pHはフィッシャー・アキュメット
(Fisher Accumet)815MP型で3.
31と測定されt;。バーショー・ケミカルス(Har
shaw Chemicals)から得た7、36gの
酢酸ジルコニル溶液(TGA残留物=28.59%)を
上のスラリーに添加し、そして約5分間よく撹拌した。
熱重量分析により決定した)の20gを秤量して三首フ
ラスコ中にいれ、そして40℃の水浴中で約2.5日間
ゆっくり撹拌する。pHはフィッシャー・アキュメット
(Fisher Accumet)815MP型で3.
31と測定されt;。バーショー・ケミカルス(Har
shaw Chemicals)から得た7、36gの
酢酸ジルコニル溶液(TGA残留物=28.59%)を
上のスラリーに添加し、そして約5分間よく撹拌した。
11.68gの「クロルヒトロール(Chlorhyd
rol)J(Reheis Chemicals。
rol)J(Reheis Chemicals。
Ctrl no、7536、TGA残留物=48.88
%)を添加し、そして約5分間よく撹拌する。この溶液
のpHを測定し、そして2.90であることが分かった
。アルファ(Alfa)から入手した二塩化酸化ハフニ
ウム(HfOCl、)の8.30g(TGA残留物−4
3,35%)を添加し、モしてpHは1.21であると
測定された。アルドリッヒ・ケミカルスからの0.21
gのYCI、・6H20を添加し、そしてよく撹拌した
。この混合物は非常に低い粘度であった。この混合物を
徐々Iこ真空にして水を除去して、混合物を繊維を引く
ために十分な粘性にした。TGAにより測定したスラリ
ーの固形分は、20℃/分の加熱速度で800℃におい
て61.18%であった。数本の長い繊維を紡糸混合物
(spin m1x)から手により引き、次いで25.
4cm(10インチ)のアルミナポートにおいて固化し
、そして低温焼成した。
%)を添加し、そして約5分間よく撹拌する。この溶液
のpHを測定し、そして2.90であることが分かった
。アルファ(Alfa)から入手した二塩化酸化ハフニ
ウム(HfOCl、)の8.30g(TGA残留物−4
3,35%)を添加し、モしてpHは1.21であると
測定された。アルドリッヒ・ケミカルスからの0.21
gのYCI、・6H20を添加し、そしてよく撹拌した
。この混合物は非常に低い粘度であった。この混合物を
徐々Iこ真空にして水を除去して、混合物を繊維を引く
ために十分な粘性にした。TGAにより測定したスラリ
ーの固形分は、20℃/分の加熱速度で800℃におい
て61.18%であった。数本の長い繊維を紡糸混合物
(spin m1x)から手により引き、次いで25.
4cm(10インチ)のアルミナポートにおいて固化し
、そして低温焼成した。
低温焼成(low −firing)
フィラメントを、次に示すように、
段階サイン
ルを使用して低温焼成した:
焼結
繊維を室温にし、次いでベルンゾマチック(Bernz
omat ic)プロパン−空気トーチ内で焼結した。
omat ic)プロパン−空気トーチ内で焼結した。
個々のフィラメントを火炎中に1つのピンセットで時間
を2秒ないし6秒で変化させて保持した。繊維は光高温
計で測定して約1830℃に到達した。次いで、0−6
4cmぐl/4インチ)の長さの焼結した繊維をイン式
1−ロン引張り試験機で試験した。個々の繊維の直径は
、顕微鏡により45倍の対物レンズおよび15倍の接眼
レンズで決定した。フィラメントの強さはこれらの繊維
について直径に強く依存するように思われ、強度は11
.6ミクロンのフィラメントについて約687 kps
iから42.5ミクロンについて約33,5に減少した
。
を2秒ないし6秒で変化させて保持した。繊維は光高温
計で測定して約1830℃に到達した。次いで、0−6
4cmぐl/4インチ)の長さの焼結した繊維をイン式
1−ロン引張り試験機で試験した。個々の繊維の直径は
、顕微鏡により45倍の対物レンズおよび15倍の接眼
レンズで決定した。フィラメントの強さはこれらの繊維
について直径に強く依存するように思われ、強度は11
.6ミクロンのフィラメントについて約687 kps
iから42.5ミクロンについて約33,5に減少した
。
実施例2
紡糸混合調製
33.55gの54.93%のアルミナをもつアルミナ
スラリーを秤量して三首ガラスフラスコに入れ、そして
3000において水浴中でゆっくり撹拌した。このスラ
リーのpHはコーニング(Cornig)pH/イオン
メーター135で4.234であると測定された。14
.72gの酢酸ジルコニル溶液(TGA残留物−28,
59%)を添加し、そしてこの混合物を5分間よく撹拌
した。次いで、この混合物のpHは3.256であると
測定された。35gの脱イオン水をこの混合物に添加し
、そしてこの混合物を5分間よく混合した。次いで、3
1.04gのクロルヒトロール(Ctrl no、75
36)および35gの脱イオン水を添加し、そしてこの
混合物を5分間よく撹拌した。次いで、2.0gの濃H
CI(37,8%)を添加し、そしてこの混合物を5分
間よく撹拌した。14.34gの塩化酸化ハフニウム(
TGA残留物−50゜17%)および0.600gのY
Cl、・6H20(Aldrich Chemical
s)を添加した。pHは2.350であると測定された
。この混合物を一夜30℃において浴で撹拌した。pH
は次の朝2.651であると測定された。この系を真空
にして、約80mQの水を除去した。この混合物を60
0℃に加熱した後、残留物は50.1%であると決定さ
れた。次いで、この混合物を金属の紡糸セル中に注ぎ、
注ぎ0.010cm(0,004インチ)および0.0
08cm(0,003インチ)の直径の紡糸口金を通し
て紡糸した。押し出されたフィラメントを乾燥ゾーンに
おいて95℃で紡糸口金より約20.3cm(8インチ
)下のところで乾燥した。
スラリーを秤量して三首ガラスフラスコに入れ、そして
3000において水浴中でゆっくり撹拌した。このスラ
リーのpHはコーニング(Cornig)pH/イオン
メーター135で4.234であると測定された。14
.72gの酢酸ジルコニル溶液(TGA残留物−28,
59%)を添加し、そしてこの混合物を5分間よく撹拌
した。次いで、この混合物のpHは3.256であると
測定された。35gの脱イオン水をこの混合物に添加し
、そしてこの混合物を5分間よく混合した。次いで、3
1.04gのクロルヒトロール(Ctrl no、75
36)および35gの脱イオン水を添加し、そしてこの
混合物を5分間よく撹拌した。次いで、2.0gの濃H
CI(37,8%)を添加し、そしてこの混合物を5分
間よく撹拌した。14.34gの塩化酸化ハフニウム(
TGA残留物−50゜17%)および0.600gのY
Cl、・6H20(Aldrich Chemical
s)を添加した。pHは2.350であると測定された
。この混合物を一夜30℃において浴で撹拌した。pH
は次の朝2.651であると測定された。この系を真空
にして、約80mQの水を除去した。この混合物を60
0℃に加熱した後、残留物は50.1%であると決定さ
れた。次いで、この混合物を金属の紡糸セル中に注ぎ、
注ぎ0.010cm(0,004インチ)および0.0
08cm(0,003インチ)の直径の紡糸口金を通し
て紡糸した。押し出されたフィラメントを乾燥ゾーンに
おいて95℃で紡糸口金より約20.3cm(8インチ
)下のところで乾燥した。
繊維を実施例1におけるように低温焼結し、次いでベル
ンゾマチクブロバンー空気火炎で3.6.9および12
秒間焼結した。
ンゾマチクブロバンー空気火炎で3.6.9および12
秒間焼結した。
粒子の微細化
直径が約30ミクロンであるこれらのフィラメントは、
第1図および第2図に見られるように、独特の粒子の微
細化現象を示した。多結晶質セラミックにおける、個々
の粒子は、焼結が増加すると、より大きい大きさの成長
した。しかしながら、本発明のセラミックにおいて、粒
子サイズは、添付した繊維の表面および断面の顕微鏡写
真に示すように、焼結時間の増加とともに、減少しI;
。これらのほぼ30ミクロンの繊維の平均0.64cm
(1/4インチ)の強度は、また、粒子サイズが減少す
るにつれて、3秒におけるl 48 kpsiから9秒
における173kpsiに増加した。
第1図および第2図に見られるように、独特の粒子の微
細化現象を示した。多結晶質セラミックにおける、個々
の粒子は、焼結が増加すると、より大きい大きさの成長
した。しかしながら、本発明のセラミックにおいて、粒
子サイズは、添付した繊維の表面および断面の顕微鏡写
真に示すように、焼結時間の増加とともに、減少しI;
。これらのほぼ30ミクロンの繊維の平均0.64cm
(1/4インチ)の強度は、また、粒子サイズが減少す
るにつれて、3秒におけるl 48 kpsiから9秒
における173kpsiに増加した。
【図面の簡単な説明】
図面は、焼結するときの、本発明のハフニア/アルミナ
/ジルコニア/イツトリアのセラミック繊維の粒子サイ
ズの減少を示す。第1図〜第4図は、3.6.9および
12秒の焼結後の繊維の断面を示す。第5図〜第8図は
、3.6.9および12秒の焼結後の繊維の表面を示す
。 「 1G。 「 G。 「1 G。 「 G。 G。 1 G、
/ジルコニア/イツトリアのセラミック繊維の粒子サイ
ズの減少を示す。第1図〜第4図は、3.6.9および
12秒の焼結後の繊維の断面を示す。第5図〜第8図は
、3.6.9および12秒の焼結後の繊維の表面を示す
。 「 1G。 「 G。 「1 G。 「 G。 G。 1 G、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、50〜99容量%のアルファ−アルミナおよび1〜
49容量%のハフニアからなることを特徴とする直径1
0〜125ミクロンの多結晶質セラミック造形物品また
は繊維。 2、85〜97容量%のアルミナおよび3〜15容量%
のハフニアからなる上記第1項記載の繊維。 3、50〜98容量%のアルファ−アルミナ、1〜49
容量%のハフニア、1〜49容量%のジルコニア、およ
びリチウム、カルシウム、マグネシウム、イットリウム
およびランタニド類から成る群より選択される第4酸化
物からなり、前記安定剤は合計体積の0.002〜12
容量%の量で存在する上記第1項記載の造形物品または
繊維。 4、75〜96容量%のアルファ−アルミナ、3〜15
容量%のハフニアおよび1〜22容量%のジルコニアか
らなる上記第3項記載の繊維。 5、80〜95容量%のアルファ−アルミナ、3〜15
容量%のハフニアおよび2〜17容量%のジルコニアか
らなる上記第3項記載の繊維。 6、第4酸化物はイットリアである上記第3〜5項のい
ずれかに記載の繊維。 7、直径は10〜50ミクロンである上記第1〜5項の
いずれかに記載の繊維。 8、組成物を1500℃を越える温度に加熱することか
ら本質的に成ることを特徴とする上記第1〜5項のいず
れかに記載の繊維の粒子サイズを微細化する方法。 9、組成物を1700℃を越える温度に加熱することか
ら本質的に成ることを特徴とする上記第1〜5項のいず
れかに記載の繊維の粒子サイズを微細化する方法。 10、組成物を1800℃を越える温度に加熱すること
から本質的に成ることを特徴とする上記第1〜5項のい
ずれかに記載の繊維の粒子サイズを微細化する方法。 11、第4酸化物はイットリアであり、そして繊維の直
径は10〜50ミクロンであり、前記方法は組成物を1
800℃を越える温度に加熱することから本質的に成る
ことを特徴とする上記第1〜5項のいずれかに記載の繊
維の粒子サイズを微細化する方法。 12、上記第1〜5項のいずれかに記載の繊維を含有す
ることを特徴とする複合物品。 13、上記第3〜5項のいずれかに記載の繊維を含有し
、第4酸化物はイットリアであり、そして繊維の直径は
10〜50ミクロンであることを特徴とする複合物品。 14、アルミニウム−ハフニウム−ジルコニウムクロロ
ハイドレートおよびアルミニウム−ハフニウムクロロハ
イドレートから成る群より選択されることを特徴とする
化合物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17576089A JPH0345716A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 変性されたアルミナ繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17576089A JPH0345716A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 変性されたアルミナ繊維 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0345716A true JPH0345716A (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=16001775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17576089A Pending JPH0345716A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 変性されたアルミナ繊維 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0345716A (ja) |
-
1989
- 1989-07-10 JP JP17576089A patent/JPH0345716A/ja active Pending
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