JPH0394966A - トランスファーチューブ - 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】 本出願は、１９８９年４月１７日またはその頃に出願さ
れたボロム（１３ｏｒｏＩｌ１）らの「トランスファー
チューブ（ＴＲＡＮＳＦＥＲ　ＴＵＢＥ）　Ｊに関する
米国特許出願第（ＲＤ−１９，２６８）号に関連してい
る。

この出願は本発明と同じ譲受人に譲渡されている。

この出願を引用してその開示内容が本明細書中に含まれ
ているものとする。

また、スペック（Ｐａｕｌ　Ｓ．　Ｓｖｅｃ）の米国特
許第４，０２４，３００号、第４，１２８，４３１号お
よび第４，１３１，４７５号、ならびにレダー（１、ｅ
ｄｄｅｒ）らの米国特許第４，２４７，３３３号にも関
連している。これらはすべて本発明と同じ譲受人に譲渡
されている。これらの特許すべてを引用してその開示内
容が本明細書中に含まれているものとする。

本発明は、その外面の壁に直接接合された低密度焼結セ
ラミック酸化物被覆を有する高密度セラミック酸化物管
で構成されるトランスファーチューブの生産に係る。

過去において溶融金属を移送するには、化学的不活性さ
および熱衝撃に対する抵抗性のためにアルミナおよびジ
ルコニアの低密度管が使用されていた。低密度管のひと
つの欠点は、機械的に弱く、バルクな金属の性質に極め
て有害な断片となり、割れて、通過する溶融金属の流れ
の中に入ってくるということである。低密度管が壊れる
こともしばしば起こる。また、低密度管は粗い表面をも
っており、そのため比表面積が極めて高く、酸化物やス
ラグが接着することができ、究極的にはオリフィスを塞
ぎ得る。他方、高密度管は熱衝撃耐性が良くないため有
用でない。

本発明は、好ましくは低密度セラミック酸化物材料で包
まれた外面壁を有する高密度セラミック酸化物管で構成
されている統合トランスファーチューブを提供すること
によって、従来技術の上記欠点を克服する。この低密度
材料は熱伝導率が高密度管の熱伝導率より充分に低く、
高密度管に重大な悪影響を及ぼす熱応力の蓄積を防いで
いる。

また、本発明のトランスファーチューブ中の高密度管は
滑らかな、または実質的に滑らかな表面を与え、それに
よって酸化物やスラグの接着を排除するかまたは大福に
低下させる。

本明細書の一部をなす添付の図面を参照して以下の詳細
な説明を読めば当業者は本発明のさらに充分な理解が得
られるであろう。

簡単にいうと、本発明のトランスファーチューブは中空
の高密度管で構成されており、この高密度管はその外面
の壁のみに直接接合されている単一の連続な低密度シェ
ルを有していて荊記外面のほとんどの部分が露出しない
ようになっており、前記高密度管はその理論密度の少な
くとも約９０％の密度を有する多結晶性セラミック酸化
物から成っており、前記高密度管は、その長さ全体に亘
って伸びていて溶融金属がその中を通過して移送される
のには少なくとも充分な断面積を有する通路を有してお
り、前記シェルの少なくとも約７５重量％は多結晶性セ
ラミック酸化物から戊っており、前記シェルは互いに直
接接合されている複数の連続した層で構成されており、
前記連続した層は少なくとも２つの一次層とこの一次層
の間に配置された少なくとも１つの中間二次層とで構成
されており、前記一次層内のセラミック酸化物粒子は前
記中間二次層内のセラミック酸化物粒子の平均サイズよ
りかなり小さい平均サイズを有しており、前記低密度シ
ェルは密度がその理論密度の約４０％から約８０％まで
の範囲であり、前記低密度シェルは前記高密度管の熱膨
張係数の約±２５％以内の熱膨張係数を有している。

本明細書中の「金属」という用語は金属合金、特に超合
金を含むものとする。

第１図に、高密度セラミック酸化物管２を含有するトラ
ンスファーチューブ１を示す。この高密度管２は、その
上側端部（すなわち溶融金属の人口端）３と、その下側
端部（すなわち溶融金属の出目端）４の両方で開放され
ている。通路５が管２を貫通して伸びており、この具体
例の場合通路５はその長さ全体に亘って同じ円形断面積
をもっている。低密度セラミック酸化物シエル６は高密
度青２の外面の壁７に直接接合されている。シエル６は
一次層８、１０および１２と中間の二次層９および１１
とで構成されている。第１図は、シェル中の層がすべて
同心であり、互いに直接接合されていることを示してい
る。一次層８はまた、高密度管２の外面壁７にも直接接
合されている。

第２図には、高密度セラミック酸化物管２１を含有する
トランスファーチューブ２０を示す。この高密度管２１
は、溶融金属がこの管に入って来る上側端部２２と、溶
融金属がこの管を出て行く下側端部２３の両方で開放さ
れている。通路２４が管２１を貫通して伸びており、こ
の具体例の場合通路２４はその円形断面積が上側端部２
２から下側端部２３に向かって減少している。低密度セ
ラミック酸化物シエル２５は高密度管２１の外面の壁２
６に直接接合されている。この具体例の場合、シエル２
５は一次層２７および２９と中間の二次層２８とで構成
されている。

本発明のトランスファーチューブにおいて、高密度管は
２つの開放端、すなわち入口端と出口端とを有する中空
体である。この管はその長さ全体、すなわち両方の開放
端に亘って伸びる通路をもっている。この通路の断面積
は、少なくとも、溶融金属がその中を通って下方へ通過
していける程度には充分である。この通路の個々の断面
積はこのトランスファーチューブの特定の用途に大いに
左右され、経験的に決定される。通常この通路の断而積
は約０．８〜約５０００ｍｍ２であり、約３〜２ 約１５００ｍｍ　　または約７〜約１０００ｍｍ２であ
ることが多い。この断面積は通路の長さ全体に亘って同
じであることもできるし、変えることもできる。

高密度管およびそれを貫通して伸びる通路は所望のいか
なる形状とすることもできる。たとえば、通路の断面は
円、正方形、卵形、長方形、星形およびこれらの任意の
組合せの形状とすることができる。高密度管の外壁は平
らにすることもできるが曲面が好ましい。たとえば、高
密度管は円筒、直方体または立方体の形態にすることが
できる。

高密度管およびその通路は円筒形とするのが好ましい。

高密度管は、このトランスファーチューブの用途に大い
に左右され経験的に決定される最小の壁厚をもっている
。一般に、高密度管は、少なくとも、溶融金属がこの中
を通過するときトランスファーチューブ中でそのままの
形態を維持するかまたは実質的に維持するのに充分な壁
厚をもっている。通常この高密度管の壁厚は約０．１２
５ｍｍから約６．５ｍｍ未満までの範囲であり、約０．
２５０關から約２叩まで、または約０．７００ｍｍから
約１．５００ｍｍまでの範囲が好ましい。一般に、約６
．５ｍｍより大きい壁厚を有する高密度管では効果が得
られない。

高密度管は、トランスファーチューブの用途に大きく依
存して広く変えることができ経験的に決定されるある長
さをもっている。その長さは、少なくとも、溶融金属が
その中を移送されるのに充分な長さである。その長さは
所望に応じて長くすることができる。通常その長さは約
１５ｍｍから約１０００＋＋＋ｍまでの範囲であり、約
２５ｍｍから約２００關までの範囲が好ましい。たとえ
ば、トランスファーチューブをオリフィスとして使用す
る場合、その長さは通常約２５ｍｍから約１００ｍｍま
での範囲である。

通常高密度管は密度がその理論密度の約９０％．から約
１００％までの範囲であり、約９５％から約１００％ま
での範囲が好ましい。個々の密度は１・ランスフ７−チ
ューブの特定の用途に大いに左右され、経験的に決定さ
れる。この高密度管中の気孔は互いに連絡してないのが
好ましい。

高密度管の平均粒度はトランスファーチューブの特定の
用途に大いに依存して変えられ、経験的に決定される。

高密度管の平均粒度は、特定の使用ｌＨ度で通過する溶
融金属に接触したときに管の破壊・断片化またはひどい
断片化を防ぐために充分小さいことが好ましい。一般に
、高密度管の平均粒度は約５ミクロンから約５０ミクロ
ンまで、または約１０ミクロンから約４０ミクロンまで
、または約２０ミクロンから約３０ミクロンまでの範囲
である。

高密度セラミック酸化物管の化学組成はトランスファー
チューブの特定の用途に大いに左右され経験的に決定さ
れる。高密度管は、この中を通過する溶融材料に対して
化学的に不活性であるかまたは化学的にほぼ不活性であ
る多結晶性セラミック酸化物材料で構成される。特に、
この中を通過する溶融金属に対して明らかに有害な効果
をもっているべきではない。

高密度管は、アルミナ、ベリリア、マグネシア、アルミ
ン酸マグネシウム、ムライト、イ・ントリア、ジルコニ
アおよびこれらの混合物より成る群の中から選択された
セラミック酸化物で構成されるのが好ましい。一般に、
ジルコニアは、通常立方晶構造または立方晶、ｒｌｊ斜
晶および正方晶構造の組合せから成る安定化ジルコニア
として業界で公知である。

高密度管は市販品が入手可能である。また、セラミック
業界で知られているいくつかの通常の技術によって生産
することもできる。好ましい技術では、焼結可能なセラ
ミック酸化物粒子状材料を成形して、高密度化により所
望の高密度管を生成する寸法をもった所望の形態の中空
管とし、気体雰囲気中または部分的威圧下所望の密度に
まで高密度化する温度で焼結する。この焼結可能な材料
の拉度は経験的に決定でき、高密度管中に所望の粒度に
大いに左右される。通常この焼結可能な材料．は５ミク
ロン未満の平均粒度をもっている。また、この焼結可能
な粒子状材料は望まれる特定の高密度管に大いに依存し
てその組成を広く変化させることもできる。たとえば、
セラミック酸化物粉末７１４Ｌ独で構成されていてもよ
いし、あるいはセラミック酸化物粉末と経験的に決定さ
れる充分な瓜の焼結剤との混合物で構成されていてもよ
い。

焼結可能なジルコニア材料は、業界でよく知られている
ように、一般に立方晶構遣、または立方晶、単斜晶およ
び正方晶構造の組合せが生じるように有効な量で安定剤
を含んでいるであろう。特定の例では、平均粒度が約４
ミクロンのアルミナ粉末を成形して管にし、およそ大気
圧のアルゴン中約１７００’Ｃで焼結して本発明の高密
度管を製造することができる。

高密度管は、望まれる特定のトランスファーチューブお
よびその用途に大いに左右され経験的に決定される熱膨
張係数をもっている。通常高密度管の熱膨張係数は約４
　０　Ｘ　１　０’／”Ｃより大きく、約６　５　Ｘ　
１　０−７／”Ｃより大きいことが多く、約９０　Ｘ　
１　０　’／”Ｃであることがさらに多い。

本発明のトランスファーチューブの高密度管は低密度シ
ェルで囲まれている。この低密度シェルは通常熱膨張係
数が高密度管の熱膨張係数の±２５？６以内であり、±
１０％以内または±５％以内が好ましい。低密度シェル
の熱膨張係数は、高密度管の熱膨張係数と同じかまたは
あまり大きく離れてないのが最も好ましい。

低密度シェルの熱伝導率は、高密度管の熱伝導率よりか
なり低いのが常であり、得られるトランスファーチュー
ブの用途に大きく依存する。このシェルの経験的に決定
される熱伝導率は、高密度管の壁の内外で極めて有害な
高い熱勾配が生じるのを防止するように充分低い。一般
に、本発明のシェルは、高密度管が砕けて（またはひど
く砕けて）その断片が通過する金属中へ入るのを防ぐ。

このシェルは、その熱伝導率が低くしかも高密度管に直
接接合されているために、高密度管の壁を挟んだ熱勾配
を物理的に充分低下させ、本発明のトランスファーチュ
ーブを溶融金属の移送に有用なものとする。このシェル
と高密度管との直接接合によって、高密度管の拘束が容
易になると共に、有益な二軸圧縮応力の伝達が容易にな
る。熱勾配は高密度管には極めて有害であるが、低密度
シェルはその弥性率が低く靭性が高いのであまりその影
響を受けない。一般に、シェルの熱伝導率は高密度管の
熱伝導率より約１０〜約９０％低いか、約２０〜約５０
％低い。

低密度シェルは、トランスファーチューブの特定の用途
に大いに左右され経験的に決定されるある密度を有して
いる。一般に所与の化学組成の低密度シェルでは、その
気孔の容積が大きくなると熱伝導率は低下する。低密度
シェルの密度は通常その理論密度の約４０〜約８０％の
範囲であり、約５０〜約７０％、または約６０〜約６５
％の範囲が好ましい。低密度シェル中の気孔は相互に連
結している。

低密度シェルは、互いに直接接合された連続した層から
構成される。このシェルは、少なくとも３つの層、すな
わち少なくとも２つの一次層とその２つの一次層の間に
配置された少なくとも１つの中間二次層とで構成される
。シェル中の層の特定の数はトランスファーチューブの
特定の用途に大きく依存し、経験的に決定される。シェ
ルは多数の中間二次層、すなわち所望によりたくさんの
二次層を含有していてもよいが、各中間二次層は２つの
一次層の間に配置されなければならない。

一般に、シェル中の層はその長さが同じであるか嘲・ またはほとんど同じである。中間の二次層の壁は全然露
出されないかまたはほとんど露出されない。

すなわち、中間の二次層の壁は全部またはほとんどの部
分が一次層によって覆われている。

この低密度シェルの多結晶相の粒度は、所望の個々のシ
ェルに大きく依存して変えることができ、経験的に決定
される。一般に、シェルの一次層の粒子の平均サイズは
中間の二次層の粒子の平均サイズよりかなり小さく、通
常は少なくとも約２０％小さい。

通常このシェルの一次層中の粒子の平均サイズは約１５
〜約５０ミクロンの範囲であり、約２０〜約３７ミクロ
ンの範囲であることが多い。ひとつの態様では一次層中
のアルミナ粒子がほぼプレート状すなわち板状の形態で
ある。

通常シェルの中間二次層中の粒子の平均サイズは約１５
０〜約４３０ミクロンの範囲であり、約２００〜約４０
０ミクロンの範囲であることが多い。ひとつの態様では
、中間の二次層中のアルミナ粒子が非プレート状すなわ
ち非板状の形態である。

焼結したシェル中の層の厚みは望まれる特定のトランス
ファーチューブに大きく依存して変えることができる。

また、ひとつのシェル中の層は互いに厚みが異なってい
てもよい。ひとつの態様では、シェル中の一次層がすべ
てほとんど同じ厚みである。また別のひとつの態様では
、一次層の厚みが約４５５〜約７６５ミクロンの範囲で
ある。

ひとつの態様では、シェル中の中間二次層はすベてほと
んど同じ厚みである。別のひとつの態様では、中間の二
次層の厚みは約５０５〜約８９０ミクロンの範囲である
。

シェルの一次層中の粒子は、実質的に、ほぼひとつの粒
子の厚みだけの層として存７［シていてもよいしそうで
なくてもよい。

焼結したシェルの中間二次層中の粒子は実質的にひとつ
の粒子の厚みの層として存在することが多い。

ひとつの態様では、シェル中の各層の厚みが均一である
かまたはほとんど均一である。

別の態様では、シェル中の１つ以上の層の厚みが均一で
ないか、ほとんど均一であるか、またはそれらの組合せ
である。

本発明のトランスファーチューブの低密度シェルの全体
としての壁厚は、そのトランスファーチューブの個々の
用途に大いに依存して経験的に決定されるある最小の厚
みをもっている。その全体としての最小の壁厚は、溶融
金属がその中を通過するときに高密度管に与える有害な
影響またはかなりのａ害な影響を防止するのに充分なも
のとすべきである。一般に、シェルの全体としての壁厚
は最小で約１關である。この低密度シェルの全壁厚の最
大は所望の程度に大きくすることができる。

一般に、この低密度シェルの全壁厚は約１〜約１００ｍ
ｍ％または約２〜約５０ｍｍ，または約３〜約１０關の
範囲である。

低密度シェルは一体構造である。通常、これは高密度管
の外面の壁を覆って、そのほとんどの部分が露出されな
いようにする。たとえば、所望により、高密度管の一端
または両端を露出したままにしておいて、得られたトラ
ンスファーチューブを必要に応じて特定のデバイスに固
定することができる。低密度シェルが高密度管の外面壁
の全部またはほとんど全部を露出させないでおくのが好
ましい。

低密度シェルはセラミック酸化物材料で構成され、その
密度はトランスファーチューブの個々の用途に大きく依
存して変えることができ経験的に決定される。シェルは
多結晶性セラミック酸化物相および非品質ガラス相で構
成される。ひとつの態様では、シェルが多結晶性セラミ
ック酸化物相で構成される。一般に、多結晶性セラミッ
ク酸化物相は、シェルの約７５〜約１００重量％、また
は約９０〜約９９重量％、または約９３〜約９６重量％
を占める。通常、シェルの各層の５０重量％より多く、
または少なくとも約７５重量％、または少なくとも約９
０重量％が多結晶性セラミック酸化物相から成る。

低密度シェル中の多結晶性セラミック酸化物相は、アル
ミナ、ベリリア、マグネシア、アルミン酸マグネシウム
、ムライト、イ，，トリア、ジルコニアおよびこれらの
混合物より成る群の中から選択されたセラミック酸化物
で構成されるのが好ましい。このジルコニアは、一般に
立方晶組織または立方晶、単斜晶および正方品組織の組
合せから成る安定化ジルコニアである。

理論の約８０％の最大密度を有する連続な多層ンエルが
外面の壁に直接接合されている高密度管からなり、前記
シェルの少なくとも約７５重量％が多結品川で構成され
ているトランスファーチューブを製逍する本発明の方広
は以下のステップからなる。

（ａ）セラミック酸化物からなる高密度多結晶性中空管
を準備するステップ。

この尚密度管は２つの開放端および理論密度の少なくと
も約９０％の密度を有する。

（ｂ）アルカリ性水性スラリーを形成するステップ。

このスラリーは、このスラリーの総容量の約４５〜約６
０容瓜％の範囲の固形分含量を有し、前記固形分含量は
、スラリー形成性サイズのセ号ミック酸化物の粒子、８
００℃より低い温度で熱分解する間体ポリマー、および
コロイドシリカからなっており、前記セラミック酸化物
は前記固形分含量の約９３〜約９６重量％の範囲であり
、前記ポリマーは前記固形分含量の０〜約２重２％の範
囲であり、前記コロイドシリカは前記固形分含量の約３
〜約６重量％の範囲であり、前記スラリーは、約９〜１
２の範囲のｐＨを有し、かつ約２０℃で約２．２〜約２
．７ｇ／ｃｃの範囲の比重と約２０℃でツァーン（Ｚａ
ｈｎ）カップ４番を用いて測定して約９〜約１５秒の範
囲にある粘度とを有する。

（ｃ）前記高密度管の両方の開放端に、約８００℃より
低い温度で熱分解する固体ボリマー材料を詰めるステッ
プ。

（ｄ）こうして詰めた管を前記スラリー中に浸漬するス
テップ。

（ｅ）前記管の外壁のほとんどの部分が露出しないよう
にするために前記管の外面の露出している壁上にスラリ
ーの湿潤コーティングを形成する前記スラリーから前記
管を取出すステップ。

（ｆ）得られた湿潤被覆管を粗いセラミック酸化物粒子
と接触させて、前記外壁のほとんどの部分が露出しない
ようにする前記スラリーの湿潤コーティング上に粗いセ
ラミック酸化物粒子のコーティングを形成するステップ
。

前記粗いセラミック酸化物粒子は前記スラリーの湿潤コ
ーティング上に前記セラミック粒子のコーティングを形
成するサイズであり、前記粗いセラミック酸化物粒子の
平均サイズは前記スラリー中のセラミック酸化物粒子の
平均サイズよりかなり大きく、この粗いセラミック酸化
物粒子によって前記多桔晶相の生成が可能になる。

（ｇ）得られた被覆管を乾燥して、前記シリカ粒子が水
と結合して寸法的に安定なシリカゲル（これがセラミソ
ク酸化物粒子を結合する）を生成できるようにするステ
ップ。

（ｈ）冑られた乾燥被ｍ管を前記スラリー中に浸漬して
前記管を被覆するステップ。

（ｉ）前記粗いセラミック酸化物粒子のコーティングの
ほとんどの部分か露出しないようにするために前記粗い
セラミック酸化物粒子のコーティング」二にスラリーの
湿潤コーティングを形成する前記スラリーから前記被覆
管を取出すステップ。

前記粗いセラミック酸化物粒子はその上に前記スラリー
の湿潤コーティングを形成できるようなサイズである。

（ｊ）得られた被覆管を乾燥して、前記シリカ粒子が水
と結合して寸法的に安定なシリカゲルを生成できるよう
にするステップ。

前記シリカゲルは高温で熱分解してシリカになる。

（ｋ）得られた被覆管を焼成して前記トランスファーチ
ューブを生成させるステップ。

この焼成は、ほとんど悪影響を示すことのない雰囲気ま
たは部分的真空中で実施する。

（１）ステップ（ｋ）の前か後に、前記高密度管の端か
らシェル材料を除去するステップ。

本発明のプロセスを実施する際には、水性でアルカリ性
のスラリーを形成する。これは均一であるかまたはほと
んど均一であるのが好ましく、焼結されたシェルの一次
層を生成するのに有用である。一般に本発明のスラリー
は、そのｐＨ範囲が約９〜約１２、好ましくは約１０〜
約１１、最も好ましくはそのｐＨが約１０であるとき、
安定であるかまたは実質的に安定であり、すなわち、そ
の分散状態を維持する。

一般に、このスラリーを形成するのに使用する成分は業
界で公知であり市販されている。また、このスラリーは
従来の方法で形成することができる。スラリーを形成す
る際に使用する材料は、お互いに、または得られるトラ
ンスファーチューブに対してかなりの有害な影響を与え
るものであってはならない。

一般に、このスラリーの固形分含量はセラミック酸化物
の粒子、ポリマーおよびコロイドシリカからなる。通常
、スラリーの固形分含量は、スラリー全体の容量％で表
わして、約４５〜約６０％の範囲であり、好ましくは約
４９〜約５４％の範囲であり、最も好ましくは約５２％
である。通常セラミック酸化物粒子はスラリーの全固形
分（すなわち固形分含量）の重量で約９３〜約９６％の
範囲であり、約９５％が好ましい。一般に、ポリマー拉
子はスラリーの全固形分（すなわち固形分含量）の雨量
で０〜約２％（すなわち約２％まで）の範囲であり、約
０．５〜約２％の範囲であることか多く、約１％である
のが好ましい。一般に、コロイドシリカ粒子はスラリー
の全固形分（すなわち固形分含量）の重量で約３〜約６
％の範囲であり、約４％であるのが好ましい。固形分含
量の個々の組成は、トランスファーチューブのシェル部
分の第一の層の所望の組成などのような要因に応じて経
験的に決定される。

このスラリーは経験的に決定されるある組合せの比重と
粘度を有しており、これによって、トランスファーチュ
ーブの焼結シェル部分の一次層を形成するのに有用なコ
ーティングの付着が可能になる。通常スラリーの比重は
ほぼ２０℃で約２．２〜約２。７ｇ／ｃｃの範囲であり
、約２．４〜約２．５ｇ／ｃｃの範囲であるのが好まし
い。また、スラリーの粘度はほぼ２０℃でツアーン（Ｚ
ａｈｎ）カップ４番を用いて測定して、通常約９〜約１
５秒の範囲であり、約１０〜約１３秒の範囲であるのが
好ましい。

スラリーを形成するのに使用するセラミック酸◆ 化物粉末は、スラリーコーティングを付着させるのに有
用なスラリーまたはディスパージョン形成性のサイズで
ある。一般に、スラリー中のセラミック酸化物粒子はＵ
．Ｓ．　　シーブメッシュサイズが約−２００メッシュ
であり、約−３２５メッシュであるのが好ましい。スラ
リー中のセラミック酸化物粒子の平均粒度は、通常約１
５〜約５０ミクロンの範四であり、約２０〜約３７ミク
ロンの範ｌ．！１１であることが多い。個々のセラミッ
ク酸化物の拉度は、焼結シェルの一次層の多結晶相に望
まれる特定の平均粒度にある程度依存して経験的に決定
される。ひとつの態様では、スラリー中のアルミナがプ
レート状すなわち板状である。

このスラリーは、付着させるスラリーコーティングの厚
みと付着されたコーティングの所望の均一性とに大きく
依了ｊしてボリマー粒子を含んでいてもよいし含まなく
てもよい。ポリマー粒子が必要であるかどうかおよびそ
の量は経験的に決定することができる。一般にボリマー
粒子はコーティング中の均一性を助長し、実質的に均一
な薄いコーティングを生成するのには通常必要である。

厚いスラリーコーティング、一般に約７００ミクロンよ
り厚いコーティングの場合は、ポリマー粒子は通常必要
ない。

スラリー中のボリマー粒子は固体の有機ポリマ一からな
り、８００℃より低い温度でほぼ完全に熱分解し、５０
℃より高くて５００℃より低い範囲の温度で分解するこ
とが多い。一般に、このポリマーは分解の際に一部は気
化して消失し、一部は元素状炭素として残る。有用なポ
リマーの代表例はブタジエンースチレンコポリマーであ
る。

このボリマー粒子はサブミクロンサイズであり、水に分
散することができるサイズ、すなわちラテックスを形成
するサイズである。ポリマー粒子のサイズは、通常約１
０．０００オングストローム（Ａ）未満であり、約１０
０〜約３０００Ａの範囲、または約２’ＯＯＱＡである
ことが多い。通常スラリーの形戊には、ポリマー粒子の
水性アルカリ性ディスパージョン、すなわちラテックス
を使用する。そのｐＨは約１０であるのが好ましい。

ボリマー粒子がこのラテックスの約４０〜約５５重量％
、または約４８重量％を占めるのが好ましい。そのよう
なラテソクスは市販されている。

スラリーを形成するには、一般に、コロイドシリカの水
性でアルカリ性のディスパージョンを使用する。ンリカ
粒子は、通常このコロイドシリカディスパージョンの重
量の約１０〜約２０％を占め、約１５％であるのが好ま
しい。このシリカ粒子の平均サイズは、通常約１５ミク
ロン未満であり、サブミクロンから約１０ミクロンの範
囲であることが多い。

市販の水性コロイドシリカディスパージョンを使用する
ことができる。これら市販のディスパージョンの固形分
含量は従来の方法で調節することができ、水を加えて所
望のシリカ固形分含量のディスパージョンを生成するこ
とが多い。一般にこの水性コロイドシリカディスパージ
ョンは水酸化ナトリウムなどのような塩埜を加えて形成
するが、好ましくは約１０のｐＨのシリカディスパージ
ョンとする。

本発明のスラリーは従来の方法で、好ましくはほぼ室温
でほぼ大気圧の空気中で成分を互いに掻き混ぜることに
よって製造することができる。ここで室温とは約１５〜
約２５℃の範囲の温度である。ステンレススチールで作
成されていることが多い通常の混合容器を使用すること
ができる。成分は、スラリーの粘度が安定化されるまで
、またはほぼ安定化されるまで混合するべきである。好
ましくは、約９０％のセラミック酸化物粒子を水性コロ
イドシリカディスパージョンとラテックスの混合物に加
え、約２時間互いに混合し、得られた混合物に残りのセ
ラミック酸化物粒子を加える。

その後スラリーが所望の安定な粘度になるまで混合を継
続する。これには約５ｌｌＩｆ間かかることが多い。

一般に、混潤化と所望の均一性のコーティングの付着と
を促進するために湿潤剤をスラリーに添加する。通常の
湿潤剤（好ましくは非イオン性）を使用することができ
る。湿潤剤は経験的に決定された有効量、すなわち所定
の量で使用する。通常スラリー１リットルに対して湿潤
剤約１．２〜約７．２ｍｌで充分である。

また、混合操作中に発泡が過剰に起こるかどうかによっ
て消泡剤をスラリーに添加してもよいししなくてもよい
。良好なスラリー混合条件に従えば発泡は問題とはなら
ない。たとえば、スラリーを一晩ゆっくりと混合するこ
とによって消泡剤の使用を避けることができる。しかし
、通常のｌロ泡剤、たとえばアンチフォーム（Ａｎｔｉ
＋’ｏａｍ）　６　０という商標で販売されているシリ
コーンエマルジョンを使用することができる。消泡剤は
、経験的に決定される有効量、すなわち所定量で使用す
る。

一般に、消泡剤はスラリー全体の重量の約０．００３〜
約０．００８％の範囲である。

湿潤剤および消泡剤はスラリーと混和してほぼ均一に分
配させるのが好ましい。この湿潤剤と泪泡剤はスラリー
に対して有害な影響を及ぼすべきではなく、すなわち、
スラリーの他の戒分と共存し得るものでなくてはならな
い。

攪拌中、スラリーの比重をチェックし、所望の比屯とな
るように調節する。比重が低過ぎるならばセラミック酸
化物粒子を添加して比重を増大することができる。比重
が嵩過ぎるならば、通常コロイドンリカディスパージョ
ンを添加して比重を低下させる。

また、スラリーの粘度も混合中に調節して所望の粘度に
することができる。その調節は、スラリーの比重の調節
に使用したのと同様にしてできる。

好ましい態様では、スラリーのｐＨが約１０．２、比重
が約２０℃で約２、４６ｇ／ｃｃ，そして粘度がツァー
ン（Ｚａｈｎ）　４番カップで測定して約２０℃で約１
１秒である。このスラリーは、平均拉度が約３７ミクロ
ンで−３２５Ｕ．Ｓ．メッシュサイズのセラミック酸化
物（好ましくはアルミナ）約７６〜約７８重量％、ラテ
ックス約２重量％（ただし、ポリマー粒子のサイズは約
２０００オングストロームであり、ポリマー固形分含量
はラテックスの約４８重ユ％である）、および、水性コ
ロイドシリカディスパージョン（ただし、ンリカ粒子は
このコロイドシリカディスパージョンの約１５重足％で
ある）約２０〜約２２重量％をａ和することによって作
成される。

本発明の方法のひとつの態様では、高密度セラミック酸
化物管の外面壁を摩耗させるか粗くしてその壁に対する
第一のスラリーコーティングの接着を助長するかまたは
可能にする。そのような摩耗は高密度管に有害な影響を
与えてはならず、また従来技術のいくつかで実施するこ
とができる。

たとえば、高密度管の外面壁を、好ましくはこの管を構
威しているのと同じセラミック酸化物の粉末を用いて、
歯科用ブラスターによってサンドプラストすることがで
きる。この外面壁の粗面化によって、この壁上に付着す
るスラリーとの機械的なロックが提供され、そのため均
一またはほとんど均一なスラリーコーティングの形成が
助けられる。

次に、高密度管を洗浄して有害な物質をすべて除失する
のが好ましい。このような洗浄は従来法で実施すること
ができる。たとえば、トリクロロエチレンを含有する通
常の蒸気脱脂剤に管を浸すことができる。

高密度管の開放端を両方とも塞いで管の内側がコーティ
ングされるのを防ぐ。一般に、このような栓は、８００
℃未満の温度でほぼ完全に熱分解するｈ−ｔａボリマー
材料から成る。この有機ポリマ一材料は５０℃より・高
くて５００℃より低いｄ度で分解することが多い。通常
、このポリマー材料は分解の際にその一部が揮散し、一
部は元素状炭素として残る。このポリマー材料は約７０
〜約１００℃の範囲の温度で融解する固体のロウが好ま
しく、そうすると融解によって除去することができる。

一般に、この栓は市販されているポリマー材料で形成さ
れる。

本発明のプロセスにひどく有害な影響を与えることのな
い任意の手段を使用してスラリー中への管の浸漬を容易
にすることができる。たとえば、高密度青の一端または
一方の端部にハンドルを取付けることができる。別の態
様では、栓用棒材の一方の端部を高密度管の一方の端部
に嵌めると共に挫用棒材の反対側の端部にフックを挿入
することができる。

一般に、このコーティング手順はほぼ大気圧の空気中室
温で尖施する。すなわち、栓をした管をスラリー中に浸
漬して管に被覆し、そこから引き出して好ましくは均一
またはほとんど均一なスラリーコーティングを生成せし
める。このコーティングにより、管の外壁はまったくま
たはそのほとんどの部分が露出されない。特に、高密度
管の露出された外壁上にスラリーコーティングを設けて
、この露出された外壁の全部またはほとんどの部分が露
出されないでいるようにする。一般に、スラリーから管
を引出す際、手で操作し、通當は水平に保ち、その長手
方向の軸の回りに回転させて余分なスラリーを除く。ス
ラリー中のポリマー粒子は、連続で、好ましくは均一ま
たはほとんど均一なスラリーコーティングを形成するの
に役立つ。

得られた湿潤被覆管を粗いセラミック酸化物粒子と接触
させて、その層またはコーティングを湿ったスラリーコ
ーティング上に付着させて、湿ったコーティングの全部
またはほとんどの部分が露出されないようにする。

この粗いセラミック酸化物粒子は、その層またはコーテ
ィングを湿潤スラリーコーティング上に形成できるよう
なサイズである。この粗いセラミソク酸化物粒子のコー
ティングによって焼結シ工ル中の中間二次層の生成が可
能になる。粗いセラミック酸化物粒子は通常平均粒度が
約１５０〜約４３０ミクロンの範囲であり、約２００〜
約４００ミクロンの範囲であることが多い。この粗いセ
ラミック酸化物粉末のサイズまたは平均サイズは、望ま
れる特定の焼結シェル、すなわち焼結シェル中に望まれ
る特定の中間二次層に大きく依存して変化させることが
でき、経験的に決定される。

粗いセラミック酸化物粒子を付着させるには、いくつか
の従来技術、たとえば手撒き、流体床への浸漬、または
サンドレインマシンへの挿入などによることができる。

通常、粗いセラミック酸化物粒子のほとんど単一の層を
付着させるだけである。

次に、得られた被覆管を乾燥してコーティング中でシリ
カ粒子を水と結合させ、通常室温において剛直で寸法的
に安定な固体であるシリカゲルを形成する。乾燥は、お
よそ大気圧の空気中ほぼ室温で実施するのが好ましい。

乾燥時間は経験的に決定され、約１時間を要することが
多い。この寸法的に安定なシリカゲルはセラミック酸化
物粒子のバインダーとして機能し、そのためさらにスラ
リーを付着させるのに充分な機楓的強度が得られる。

その後、乾燥した被覆管をスラリー中に浸漬し、そこか
ら取出して、粗いセラミック酸化物粒子のコーティング
上に好ましくは均一またはほとんど均一なスラリーコー
ティングを生成せしめ、粗いセラミック酸化物粒子の全
部またはほとんどの部分が露出されないようにする。こ
の粗いセラミック酸化物粒子のコーティング、すなわち
粗いセラミック酸化物粒子のサイズのために、付着した
スラリーに対する機械的ロックが得られ、その結果連続
で好ましくは均一またはほとんど均一なスラリーコーテ
ィングの形成が可能になる。

粗いセラミック酸化物粒子を付着させ、乾燥してシリカ
ゲルバインダーを形成し、そしてこの粗いセラミック酸
化物粒子のコーティング上にスラリーの湿ったコーティ
ングを付着させる工程は望み通りの回数だけ繰返すこと
ができる。最後の粗いセラミック酸化物粒子のコーティ
ング上に最後のスラリーコーティングを付着させたら、
その湿った被覆管を乾燥して寸法的に安定なシリカゲル
バインダーの形成を可能にする。

シェルを形成するセラミック酸化物粒子の組成は、望ま
れる特定の低密度シェルに大きく依存して広い範囲で変
化させることができる。一般に、このシェルを形成する
セラミック酸化物粒子の組或は、本発明のトランスファ
ーチューブ中に多結晶セラミック酸化物相を生成するよ
うなものである。このシェルを形成するセラミック酸化
物粒子は、このシェルの少なくとも約７５重量％、また
は少なくとも約９０重量％、または少なくとも約９３重
量％を占める多結晶相をシェル中に生成せしめるべきで
ある。シェルを形成するセラミック酸化物粒子の組成は
、高密度管の外面の壁に直接接合した所望のシェルを生
成するようなものとするべきである。このシェルを形成
するセラミック酸化物粒子はアルミナであるのが好まし
い。

所望により、高密度管の両端の表面に接着しているすへ
てのコーティング材料を焼成前に除去することができる
。そのような除去はその材料をやすりで削ったり研磨し
て除いたりするような従来の方法で実施することができ
る。栓は焼成中に融解したり鮎分解したりして除くこと
ができるけれども、このＩ＋．１点で従来の方法によっ
て栓のほとんどを除去するのが好ましい。たとえば、コ
ーティング材料をやすりかけて栓から除き、熱いハンダ
付け工具にそれぞれの栓を接触させてそのほとんどを除
去することができる。それぞれの栓の残りは焼成中に除
かれる。

この彼葭管を焼成して、高密度管の外面の壁に直接接合
された所望の焼結シェルを生成させる。

特に焼成は、シリカゲルを脱水し、有機ポリマーをハ分
解すると共に得られる元素状炭素をすべて除き、かつ高
密度管の外面壁に直接接合した本発明の焼桔ンエルが生
成するように実施する。焼成は単一のステップで実施す
ることも、あるいはひとつ以上のステップで実施するこ
ともできる。焼成は、本発明のプロセスまたは得られる
トランスファーチューブにかなりの有害な作用を及ぼす
ことのない雰囲気中で実施する。

一般に、焼或はほぼ大気圧で実施する。しかし、所望で
あれば、焼成は大気圧以下から約０．１トルまでの範囲
とすることができる部分的減圧下で実施することができ
る。最初は、少なくともポリマーの熱分解で得られる元
素状炭素が除去されてそのかなりの量が残らなくなるま
で、焼成雰囲気または部分威圧を酸化性とする。

シリカゲルは、通常約１０００℃までの範囲の高温で熱
分解してシリカになる。一般に、５００℃以下の温度で
はシリカゲルから水が失われ、多くの場合約７００〜約
１０００℃の範囲の焼成温度ではシリカゲルが熱分解し
てシリカになる。

８００℃以下の温度、一般には５０℃以上から５００℃
以下までの範囲の焼成温度で、コーティング中のａ機ポ
リマーは熱分解して多少の元素状炭素を生じ、同じ温度
範囲で有機ポリマー栓材料は融解して消失するか、また
は熱分解していくらかの元素状炭素を生じ得る。有機材
料の熱分解が完了し、得られる元素状炭素が雰囲気ガス
と化合して、流出していくガス（通常は一酸化炭素また
は二酸化炭素）を形成するまで、焼成雰囲気は充分に酸
化性に維持する。こうして、元素状炭素のすべてまたは
ほとんどすべてが除去される。有用な酸化性雰囲気の代
表例は空気、アルゴンやヘリウムなどの希ガスと空気ま
たは酸素との混合物、および天然ガスと空気との混合物
である。通常、コーティングからポリマー粒子が除去さ
れるとシェル形成層中に気孔が増える。

ポリマーの熱分解および得られた元素状炭素の除夫後な
らびにシリカゲルの分解後に得られる試Ｉ４は、一般に
本発明のセラミック酸化物とシリカから成るシェル形戊
材料の多孔質層をもった高密度管から成る。この試料を
次いで焼結して本発四のトランスファーチューブを生成
させる。一般に、本発明のトランスファーチューブを生
成するための焼桔または焼成温度は約１　０　０　０゛
℃から約１９００℃までの範囲であり、約１６００℃か
ら約１８５０℃までの範囲であるのが好ましい。通常焼
結は１時間または２時間未満で完了する。好ましい態様
においては、試料を通常約１０００℃の低い焼結温度で
焼結し、得られるトランスファーチューブをそれより高
い温度、たとえば約１７００℃でさらに焼結または焼成
して、少なくとも１７００℃で寸法的に安定なシェルの
ように所望の特性をもったトランスファーチューブを生
成させるざ本発明のトランスファーチューブを製造する
のに使用する個々の焼成または焼結温度は経験的に決定
され、焼成または焼桔される特定の組成物、焼結された
シェル中に望まれる特定の組或、および使用温度で望ま
れる特定の寸法安定性などの要因に依存する。この焼結
温度で、本発明のシェル形成材料は結合し、通常はいく
らか収縮して焼結シェルを形成する。収縮の個々の量は
、焼結温度と焼結される個々の組成物の両者に大いに左
右され、経験的に決定される。一例を挙げると、およそ
１０００℃で生成したトランスファーチューブの焼結シ
ェルは１０００℃で寸法的に安定であるが、１０００℃
より高い温度ではさらにいくらか収縮することが多い。

一般に、本発明のシェルの形成の際シェル形成材料の収
縮は約１０容エ％未満である。通常収縮は急速に起こり
、長手方向の収縮はあまりない。

元素状炭素の除去後、すなわち元素状炭素を含まない横
込体が生戊したら、焼成または焼結雰囲気は、ｉ：ｊら
れるトランスファーチューブになんらかの有害な影響を
写えることのないいかなる雰囲気とすることもできる。

この焼成または焼結雰囲気は還元性のものでも、または
焼成もしくは焼結される材料に対して実質的に不活性な
ものでもよい。元素状炭素を含まない構逍体に対して有
用な焼或または焼結雰囲気はアルゴン、ヘリウム、空気
、水素およびこれらの混合物である。

使用する特定の焼成または焼結温度および焼成または焼
結雰囲気は、焼結シェルの個々の組成に対して大きな影
響を与えることがあり、経験的に決定される。

一般に、たとえばアルミナの場合、非還元性雰囲気中で
約１０００〜約１７００℃の範囲の温度で焼成または焼
結を実施すると、多結晶性アルミナと非品質相（通常は
アルミノシリヶート）からなる焼結シェルが生威する。

また一般に、焼成または焼結を１７００’Ｃ以上で約１
９００℃までの範囲の塩度の非還元性雰囲気中で実施す
ると、多桔晶性のアルミナ、ムライトおよび非品質のア
ルミノンリケートからなる焼結シ工ルが生成するか、あ
るいは多結晶性のアルミナおよびムライトからなる焼結
シェルが生成する。一般に、温度を」二昇させ、アルミ
ナの粒度を下げると、ムライｌ・の形成が増大する。

一方、還元性の雰囲気中で焼成または焼結を実施すると
、シリカの量が減少するかまたは生威しなくなる。した
がって、多拮晶性セラミック酸化物（たとえばアルミナ
）からなる焼結シェルは還元性雰囲気中で焼成または焼
結を実施することによって製造できる。

得られた焼成または焼結構造体、すなわち本発明のトラ
ンスファーチューブは、これに対してなんらかの有害な
影響を与えることのない速度で冷却する。すなわち、冷
却は、１〜ランスファーチュブの亀裂の発生を防止する
速度で実施すべきである。このトランスファーチューブ
は炉で冷却してもよい。一般には、焼成または焼桔を突
施したのと同じ雰囲気または減圧下で冷却を実施する。

通営、ほぼ室温、すなわち約２０〜約３０℃まで玲却す
る。

高密度管の端、すなわち端面になんらかのシェル利料が
付谷している場合、通常の方法で除去することができる
。ひとつの態＋ｌでは、管の端部を薄く切取ることによ
って除去する。

ひとつの態様において、本発明のトランスファチューブ
の焼結シェルは、多結晶性セラミック酸化物と少なくと
も検出可能な瓜の非晶質ガラス…とからなる。一般に、
非晶質相はシリカ、アルミノンリケート、アルミノケイ
酸ナトリウムおよびこれらの混合物の形態で在在する。

酸腐蝕を含めて金属組織学的に試料を調製した後、ガラ
ス相は光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡によって検出
できる。この態様においては、焼結シェル中のガラス柑
は検出可能な量からシェルの約２５重量０４までの範囲
であることができ、シェルの約１〜約１０市足％、また
は約４〜約７！Ｔ！瓜％の範囲であることか多い。

別の，態様においては、本発明のトランスファーチュー
ブの焼結シェルが、多結晶性アルミナ、たとえば標準的
な光学顕微鏡で検出可能な量以上の多結晶性ムライト、
および少なくとも検出可能な足のガラス相からなる。一
般に、この態様の場合、ムライト…はシェルの約１重量
％から約２５重量％までの範囲であり、約５〜約２０重
量％の範囲であることが多い。また通１Ｓ、ガラス相は
少なくとも検出可能な量で存在し、シェルの少なくとも
約１重量％の量で存在することが多い。

さらに別の態様では、焼結シェルが多結晶性アルミナお
よびムライト相からなっており、ムライト含量は検出可
能な量からシェルの約２５重量％までの範聞である。

本発明のトランスファーチューブは、溶融金属、特に合
金または超合金の移送に有用な一体型である。本発四の
トランスファーチューブは、約５００〜１９００℃未満
、または１０００’Ｃ以上で１９００℃未満、または約
１１００℃〜約１８００℃、または約１３００℃〜約１
６００℃の範囲の瓜度の溶融金属、合金または超合金の
移送に特に有用である。通當、本発明のトランスファー
チュブはその中を通過する溶融金属の温度の約３００℃
以内の温度に予紬する。そうしないと、このトランスフ
ァーチューブの高密度管要素に亀裂が発生することがあ
る。トランスファーチューブの予熱は外部抵抗ヒーター
または誘導ヒーターなどの通常の方法で実施することが
できる。

本発明のトランスファーチューブは、その中を通過する
溶融金属、金１ｉ１合金または超合金になんらのｑ害な
作用も及ぼさない。このチューブは、その中を通過する
溶融金属、金属合金または超合金に対して化学的に不活
性または実質的に化学的に不活性である。

一般に、本発明のトランスファーチューブは使用温度で
寸法的に安定であるかまたは実質的に寸法安定である。

本発明のトランスファーチューブの低密度シェル要素は
このトランスファーチューブの使用温度で収縮しないか
またはいかなる重大な程度にも収縮しないのが好ましい
。

本発明は、溶融金属の移送に有用なトランスファーチュ
ーブの直接製造を可能にする。しかし、所望であれば、
所要の寸法要件に合うようにトランスファーチューブを
従来の方注で機械加工してもよい。

本発明のトランスファーチューブは、特にスチール産業
界でインゴットの鋳込み（キャスティング）に有用であ
る。

以下の実施例で本発明をさらに例示する。以下の実施例
では、特に断わらない限り次の手順に従った。

加工は特に断わらない限りほぼ大気圧、室温で実施した
。ここで、室温とは約１５℃から約２５℃までを意味す
る。

焼成と冷却はすべてほぼ大気圧で行なった。

焼成した試料すなわちトランスファーチューブは炉でお
よそ室温まで伶却した。

４３　準的な技術を使用してトランスファーチューブの
特性を評価した。

実施例１ 市販されている多結晶アルミナの高密度中空円筒管を使
用した。この円筒管の密度は理論密度の約９９％であり
、平均粒度は約２０ミクロンであった。この円筒管内部
はずっと同じ断面積を有する通路となっていた。この円
筒管の内径は約４．８ｍｍ，壁厚は約０．７６ｍｍ、長
さは約３００ｍｎであった。

スラリーを形成するには、−３２５メッシュサイズ（Ｕ
．　　Ｓ．スクリーン）の市販の板状アルミナ（Ａ　Ｉ
　２　０３　）粉末、すなわち平均粒度が約３７ミクロ
ンの粉末を使用した。

ポリマー粒子がラテックスの約４８重量％を占める市販
ラテックス［ダウ・ラテックス（Ｄｏｗ　ＬａｔＯＸ）
４６０］を使用した。このポリマー粒子の粒度は約２０
００オングストロームであり、ブタジエンースチレンコ
ポリマーから成っていた。

コロイドシリカをＳ　ｉＯ　２としてディスパージョン
の３０重量％の瓜で含有し、Ｎ　ａ　２　０をディスパ
ージョンの０．　　７重量％の瓜で含ａする水性でアル
カリ性のコロイドシリカディスパージョン［ナルコーグ
（ＮＡＬＣＯＡＧＲ）１　１　３　０　］を使用した。

この市販ディスパージョンに蒸溜水を加えて、コロイド
シリカがディスパージョンの約１５重量％を占めるディ
スパージョンを作成した。このコロイドシリカの平均粒
度は約８ミクロンであった。

７６重量％の板状アルミナ粉末、２重量％のラテソクス
、および２２重量％のコロイドシリカディスパージョン
［５　１　０２　１．　５重量％］をステンレススチー
ル容器中で混和して、およそ２０℃で比重が２．４６ｇ
／ｃｃでツァーン（Ｚａｈｎ）　４番カップで計１定し
た粘度が１２秒のスラリーを作成した。特に、ラテック
スとコロイドシリカディスパージョンの混合物にアルミ
ナ粉末の約９０％を加え、約２０、１間泥合した後この
冫昆合物に残りのアルミナ粉末を加え、一晩混合を続け
てスラリーとした。

非イオン性湿潤剤と泊泡剤の組合せであってナルコ（Ｎ
ＡＬＣＯ）　６　０　２　０という商標で販売されてい
るポリグリコール肢体物質をスラリー１ガロン当たりｖ
Ｅ　２　０　ｃ　ｃの量でスラリーに添加した。その後
、さらに約１５分間混合を続けた。

このスラリーの固形分含量はスラリー全体の約５２容量
％であった。このスラリー中の固形分は、固形分全体の
重量％として、アルミナが約９５％、ポリマーが約１？
６、シリカが約４％であった。

平均拉度が約２００ミクロンのアルミナ粒子を使用し、
通常の方法により約２０ｐｓｉで高密度管の外面の壁を
サンドプラス１・シて、その表面を少し粗面化した。

次に、この高密度管をトリクロロエチレン蒸気を含む通
常の蒸気脱脂器で脱脂・洗浄した。この時点から後、こ
の高密度管はゴム手袋をして扱った。

この畠密度管の開放端に市販の固体有機ロウ（融点約７
０℃）を詰めてこの管の内部にコーティングが付くのを
防止した。特に、浸漬と乾燥ラ？ク上での乾燥とを容易
にするために、高密度管の一方の端部にハンドル手段を
形成した。この直径が約１９０１で長さが約１．　Ｏ　
Ｏ　ｍＬ１の棒ロウの一端を高密度管の一方の端に卯込
んでその外壁を約９５＋ｎｕに亘って包んだ。この棒ロ
ウの反対側の端には金属製のアイフックを揮人した。

この高密度管を液体フレオン（Ｆｒｅｏｎ）　ＴＦ中に
浸漬することにより通常の方法で洗ってロウの栓を脱脂
した後風乾した。

この高密度管をスラリー中に浸してこの管の露出してい
る外壁全体を被覆した。この彼■管をスラリーから引出
して余分なスラリーを捨て、管の長軸上で回転させて、
露出していた外壁上に実質的に均一なスラリーコーティ
ングを確実に作って外面全体が露出しないように被覆し
た。

この湿ったコーティングに、市販の粗いアルミナ粉末を
サンドレインマシーンによって穏やかに付着させて、こ
の粉末の実質的に均一なコーティングを形成した。すな
わち、湿ったスラリーコーティングの上に実質的に単一
粒子の厚みの層を形成してこのスラリーコーティングが
ほとんど露出しないようにした。この粗いアルミナ粉末
は平均拉度か約２７０ミクロンであって、板状ではなか
った。

１ｇられた被覆管を空気中で約１時間乾燥してシリカゲ
ルを形成した。このシリカゲルはバインダとして機能し
、室温で寸法的に安定なコーティングを生成した。

次に、乾燥した披覆管をスラリー中に浸してｔ■１いア
ルミナ粒子の層を被覆した。この被覆管をスラリーから
引出し、再び余分なスラリーを除き、」二記と同様に操
作して粗いアルミナ粒子の層の上に実質的に均一なスラ
リーコーティングを確実に設けて、粗いアルミナのほと
んどが露出しないようにした。

この湿った被覆管を、再度、平均サイズが約２７０ミク
ロンの粗いアルミナ粉末を含むサンドレインマシーン中
に挿入して、スラリーコーティングの上に粗いアルミナ
粒子の実質的に均一なコーティングを形成して、スラリ
ーコーティングがほとんど露出しないようにした。

得られた被覆管を、次に、再び空気中で約１時間乾燥し
てシリカゲルバインダーを形成させた。

このバインダーは室温で寸法的に安定なコーイングを生
成した。

その後、この手順を五回繰返した。ただし、アルミナ粉
末はさらに粗いものとし、シリカゲルを形成させるため
の乾燥時間は約４５分とした。特に、粗いアルミナの層
の上にスラリーコーティングを付着させ、湿った被覆管
を平均サイズが約４１０ミクロンの粗いアルミナ粉末の
流動床中に浸漬して、粗いアルミナ粉末のコーティング
をスラリーコーティングの上に形成し、得られた被覆管
を風乾して寸法的に安定なシリカゲルバインダーを形成
した。

次に、得られた乾燥被覆管をスラリー中に浸し、それか
ら取出して、粗いアルミナ粉末の層の上にスラリーの実
質的に均一なコーティングを形成させて、アルミナ粉末
層がほとんど露出しないようにし、一晩風乾して寸法的
に安定なシリカゲルバインダーを形戊した。

このようにしていくつかの被覆管を製遣した。

ロウ部分の」二に付着したコーティングすなわちシェル
形成材料を研磨して除き、熱いハンダ付け工具を用いて
ロウの栓のほとんどとハンドルを除去した。

最初の焼成にはガス焼成炉を使用した。この焼戊雰囲気
は天然ガスと約５０容瓜％以上の空気からなる酸化性雰
囲気であった。

被覆管を室温で炉内に入れ、炉独自の加熱速度で１００
０’Ｃに達するまで放置した。これには１１ｌ’ｊ間か
かった。

この管を１時間１０００’Ｃに維持した。次に炉のスイ
ンチを切り、試片を炉内で室温まで放冷した。

得られた焼結被覆管はロウを含んでおらず、元素状炭素
も含まないように見えた。各々の高密度管はその外面壁
に直接接合している多層の焼結シェルを有していた。こ
のシェルは、８つの一次層と７つの中間二次層とが互い
に直接接合された連続の層で構成されていた。この焼結
シェルを形成する際、乾燥コーティングは１０００℃に
暴露中に１％未満の線収縮を示した。シェル内の気孔は
互いにつながっていた。このシェルの厚みは合計で約６
１ＩＩＩ１であった。シェルには迅裂がないように見え
た。

実施例３と４ては、各シエルの外面壁を通常の方注で機
絨加工し、その厚みを約０．５〜０．７５１ＩＩ＋１減
らして窒化ホウ素スリーブに嵌まるようにした。その後
、機械加工した試料はそれぞれダイヤモンド切断砥石で
断面方向に切断して本発明のトランスファーチューブを
いくつか作成した。各トランスファーチューブの長さは
約３８開であった。

得られたトランスファーチューブはいずれも、高密度管
と、その外壁に直接接合してその外壁をまったく露出さ
せないでおく低密度シェルとから成っていた。高密度管
の両端面はシェル材料を含んでいなかった。別の検討に
より、この焼結シェルは多桔晶アルミナ、ムライトおよ
びガラス相から成っていることが知れた。また他の検討
により、この多結晶相の少なくとも約７５重量％はアル
ミナから成っており、シェルの約５重量％はガラス１０
から戊っていると評価された。

この実施例で生成したトランスファーチューブは溶融金
属の移送に有用であろう。

実施例２ 実施例１で作成したトランスファーチューブのいくつか
を焼結して１０００℃より高温で寸法的に安定なものと
した。

特に、トランスファーチューブをモリブデンヒーター付
きの抵抗炉に入れ、約１６００℃のヘリウム雰囲気中で
約１時間焼結した後、炉を室温まで冷却した。

得られたトランスファーチューブのひとつを検査したと
ころ、１６００℃での焼戊の直前のシェル厚に比較して
、シェルは半径方向に約０．５％収縮していたか長手方
向の収縮はほとんどなかった。また、このシェルに亀裂
は見られなかった。

１・ランスファーチューブのひとつを切断して長さ約１
　ｃｍの断面を作成した。これを用いてシェルの密度を
決定したところ約７６％であった。シェル内の気孔は互
いにつながっていた。

この大施例で製造したトランスファーチューブは溶融金
属の移送に有用であろう。

実施例３ 両端が開放されていて内径が１２．８ｍｍ、壁厚が２，
５關の窒化ホウ素支持スリーブを使用した。

丈施例２で製造したトランスファーチューブのひとつを
窒化ホウ素支持体スリーブ中に入れた。

室温でこのトランスファーチューブとスリーブとの間に
は約０．１５ｍｍのギャップがあり、１６００℃でこの
ギャップがゼロになるようにあらかじめ決定されていた
。

１６００℃の溶融したルネ（Ｒｅｎｅ）　９　５をこの
トランスファーチューブ中に約３分間通した。この液体
金属はるつぼに運搬してそこで凝固させてインゴットと
した。

このトランスファーチューブを検査したところ、亮密度
管要素に亀裂が入っていたがこの部品は完全なままであ
った。

実施例４ 実施例２で製造したトランスファーチューブのひとつを
、実施例３に記載のようにして窒化ホウ素支持スリーブ
中に入れた。モリブデンワイヤを巻いたオーブンをこの
アセンブリの回りにおいて、１６００℃の注入温度の３
００℃以内の温度にトランスファーチューブを加熱した
。１６００℃の溶融ルネ（Ｒｅｎｅ）　９　５を加熱し
たチューブに約３分間通した。液体金属をるつぼに入れ
凝固させてインゴットにした。

トランスファーチューブを検査したところ、溶融金属は
このチューブに有害な影響を与えなかったことが示され
た。高密度管要素には亀裂が見られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のトランスファーチューブのひとつの
具体例の断面図である。 第２図は、本発明の別の具体例のトランスファーチュー
ブの断面図である。 ｌ１　２０・・・トランスファーチューブ、２、２１高
密度管、３、４、２２、２３・・・開放端、５、２４・
・・溶融金属通路、６、２５・・・低密度シェル、７、
２６・・・高密度管の外壁、８、１０、１２、２７、２
９・・・一次層、９、１１、２８・・・中間の二次層。

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）理論の約８０％の最大密度を有する連続な多層セ
   ラミック酸化物シェルが外面の壁に直接接合されている
   高密度中空管からなり、前記シェルの少なくとも約７５
   重量％が多結晶相で構成されている、溶融金属の移送に
   有用なトランスファーチューブの製造方法であって、 （ａ）セラミック酸化物からなり、２つの開放端および
   理論密度の少なくとも約９０％の密度を有する高密度多
   結晶性中空管を準備し、 （ｂ）約９〜１２の範囲のｐＨを有し、かつおよそ２０
   ℃で約２．２〜約２．７ｇ／ｃｃの範囲の比重とツァー
   ン（Ｚａｈｎ）カップ４番で測定して約９〜約１５秒の
   範囲にあるおよそ２０℃での粘度とを有するスラリーで
   あって、このスラリーの総容量の約４５〜約６０容量％
   の範囲の固形分含量を有するアルカリ性水性スラリー（
   前記固形分含量は、この固形分含量の約９３〜約９６重
   量％の範囲にあたるスラリー形成性サイズのセラミック
   酸化物粒子、前記固形分含量の０〜約２重量％の範囲に
   あたる８００℃より低い温度で熱分解する固体ポリマー
   、および、前記固形分含量の約３〜約６重量％のコロイ
   ドシリカからなっている）を形成し、 （ｃ）前記高密度管の両方の開放端に、約８００℃より
   低い温度で熱分解する固体ポリマー材料を詰め、 （ｄ）こうして詰めた管を前記スラリー中に浸漬し、 （ｅ）前記管の外面のほとんどの部分が露出しないよう
   にするために、前記管の外面の露出している壁上にスラ
   リーの湿潤コーティングを形成する前記スラリーから前
   記管を回収し、 （ｆ）得られた湿潤被覆管を粗いセラミック酸化物粒子
   と接触させて、前記外面のほとんどの部分が露出しない
   ようにする前記スラリーの湿潤コーティング上に粗いセ
   ラミック酸化物粒子のコーテイングを形成し（前記粗い
   セラミック酸化物粒子は前記スラリーの湿潤コーティン
   グ上に前記セラミック粒子のコーティングを形成するサ
   イズであり、その平均サイズは前記スラリー中のセラミ
   ック酸化物粒子の平均サイズよりかなり大きく、このセ
   ラミック酸化物粒子によって前記多結晶相の生成が可能
   になる）、 （ｇ）得られた被覆管を乾燥して、前記シリカ粒子が水
   と結合して寸法的に安定なシリカゲル（これがセラミッ
   ク酸化物粒子を結合する）を生成できるようにし、 （ｈ）得られた乾燥被覆管を前記スラリー中に浸漬して
   前記管を被覆し、 （ｉ）前記粗いセラミック酸化物粒子のコーティングの
   ほとんどの部分が露出しないようにするために、前記粗
   いセラミック酸化物粒子のコーティング上にスラリーの
   湿潤コーティングを形成する前記スラリーから前記被覆
   管を回収し、 （ｊ）得られた被覆管を乾燥して、前記シリカ粒子が水
   と結合して寸法的に安定なシリカゲル（このシリカゲル
   は高温で熱分解してシリカになる）を生成できるように
   し、 （ｋ）ほとんど悪影響を示すことのない雰囲気または部
   分的真空中で、得られた被覆管を焼成して前記トランス
   ファーチューブを生成させ、 （ｌ）ステップ（ｋ）の前または後に前記高密度管の端
   からシェル材料を除去する ことからなる方法。
2. （２）前記高密度管が、アルミナ、ベリリア、マグネシ
   ア、アルミン酸マグネシウム、ムライト、イットリア、
   ジルコニア、およびこれらの混合物より成る群の中から
   選択されるセラミック酸化物材料で構成されている、請
   求項１記載の方法。
3. （３）前記シェルの多結晶相が、アルミナ、ベリリア、
   マグネシア、アルミン酸マグネシウム、ムライト、イッ
   トリア、ジルコニア、およびこれらの混合物より成る群
   の中から選択されるセラミック酸化物材料で構成されて
   いる、請求項１記載の方法。
4. （４）−３２５メッシュサイズのアルミナ粒子約７６〜
   約７８重量％、ポリマー粒子のアルカリ性水性ディスパ
   ージョン約２重量％（ポリマー粒子はポリマーディスパ
   ージョンの約４８重量％）、およびアルカリ性水性コロ
   イドシリカディスパージョン約２０〜約２２重量％（シ
   リカ粒子はコロイドシリカディスパージョンの約１５重
   量％）を混和することによって、前記スラリーを生成さ
   せる、請求項１記載の方法。
5. （５）前記シェルの少なくとも約９０重量％が多結晶相
   で構成されている、請求項１記載の方法。
6. （６）前記高密度管がアルミナで構成されており、前記
   セラミック酸化物粒子がアルミナからなる、請求項１記
   載の方法。
7. （７）ステップ（ａ）の後ではあるがステップ（ｄ）の
   前に、前記高密度管の外面壁を粗面化する、請求項１記
   載の方法。
8. （８）ポリマー粒子の水性ディスパージョンと水性コロ
   イドシリカディスパージョンを使用してスラリーを形成
   する、請求項１記載の方法。
9. （９）ステップ（ｉ）の後ではあるがステップ（ｊ）の
   前に、ステップ（ｆ）、ステップ（ｇ）およびステップ
   （ｈ）を繰返す、請求項１記載の方法。
10. （１０）連続な低密度シェルが外面の壁のみに直接接合
    されていて前記外面のほとんどの部分が露出しないよう
    になっている中空高密度管で構成されているトランスフ
    ァーチューブであって、前記高密度管がその理論密度の
    少なくとも約９０％の密度を有する多結晶性セラミック
    酸化物から成っており、少なくとも溶融金属がその中を
    移送されるのに充分な断面積を有する通路が前記高密度
    管の長さ全体に亘って伸びており、前記シェルがセラミ
    ック酸化物から成っていてその少なくとも約７５重量％
    が多結晶性であり、前記シェルが互いに直接接合されて
    いる複数の連続した層で構成されており、前記連続した
    層が少なくとも２つの一次層と前記一次層の間に配置さ
    れた少なくとも１つの中間二次層とで構成されており、
    前記一次層内のセラミック酸化物粒子が前記中間二次層
    内のセラミック酸化物粒子の平均サイズよりかなり小さ
    い平均サイズを有しており、前記低密度シェルがその理
    論密度の約４０％から約８０％までの範囲の密度であり
    、前記低密度シェルの熱膨張係数が前記高密度管の熱膨
    張係数の約±２５％以内である、前記トランスファーチ
    ューブ。
11. （１１）前記シェルが２つより多くの前記一次層と複数
    の前記中間二次層を含有している、請求項１０記載のト
    ランスファーチューブ。
12. （１２）前記高密度管が、アルミナ、ベリリア、マグネ
    シア、アルミン酸マグネシウム、ムライト、イットリア
    、ジルコニア、およびこれらの混合物より成る群の中か
    ら選択されるセラミック酸化物材料で構成されている、
    請求項１０記載のトランスファーチューブ。
13. （１３）前記シェルの多結晶相が、アルミナ、ベリリア
    、マグネシア、アルミン酸マグネシウム、ムライト、イ
    ットリア、ジルコニア、およびこれらの混合物より成る
    群の中から選択されるセラミック酸化物材料で構成され
    ている、請求項１０記載のトランスファーチューブ。
14. （１４）前記高密度管がアルミナで構成されており、前
    記シェルの多結晶相がアルミナである、請求項１０記載
    のトランスファーチューブ。
15. （１５）前記シェルが約５０〜約７０％の密度を有して
    いる、請求項１０記載のトランスファーチューブ。
16. （１６）前記高密度管の最小壁厚が約０．１２５ｍｍで
    ある、請求項１０記載のトランスファーチューブ。
17. （１７）前記高密度管がアルミナで構成されており、前
    記シェルがアルミナ、ムライトおよび非晶質ガラス相で
    構成されている、請求項１０記載のトランスファーチュ
    ーブ。
18. （１８）前記高密度管および通路が実質的に円筒形であ
    る、請求項１０記載のトランスファーチューブ。
19. （１９）前記シェルの熱膨張係数が高密度管の熱膨張係
    数と実質的に同じである、請求項１０記載のトランスフ
    ァーチューブ。
20. （２０）連続な低密度セラミック酸化物シェルが外面の
    壁のみに直接接合されていて前記外面のほとんどの部分
    が露出しないようになっている中空高密度管で構成され
    ているトランスファーチューブであって、前記高密度管
    がその理論密度の約９５〜約９９％の範囲の密度を有す
    る多結晶性アルミナから成っており、少なくとも溶融金
    属がその中を移送されるのに充分な断面積を有する通路
    が前記高密度管の長さ全体に亘って伸びており、前記シ
    ェルの少なくとも約８５重量％が多結晶性アルミナから
    成っており、前記シェルが互いに直接接合されている複
    数の連続した層で構成されており、前記連続した層が少
    なくとも２つの一次層と前記一次層の間に配置された少
    なくとも１つの中間二次層とで構成されており、前記一
    次層内のアルミナ粒子が前記中間二次層内のアルミナ粒
    子の平均サイズよりかなり、小さい平均サイズを有して
    おり、前記低密度シェルがその理論密度の約５０％から
    約７０％までの範囲の密度である、前記トランスファー
    チューブ。
21. （２１）前記シェルが前記高密度管の前記外面の壁を完
    全に露出させない、請求項２０記載のトランスファーチ
    ューブ。
22. （２２）前記トランスファーチューブ、前記通路および
    前記シェルが実質的に円筒形である、請求項２０記載の
    トランスファーチューブ。
23. （２３）前記シェルがアルミナおよび少なくとも検出可
    能な量のガラス相で構成されている、請求項２０記載の
    トランスファーチューブ。
24. （２４）前記シェルがアルミナ、少なくとも検出可能な
    量のムライトおよび少なくとも検出可能な量のガラス相
    で構成されている、請求項２０記載のトランスファーチ
    ューブ。
25. （２５）前記シェルがアルミナおよび少なくとも検出可
    能な量のムライトで構成されている、請求項２０記載の
    トランスファーチューブ。
26. （２６）前記シェルがアルミナで構成されている、請求
    項２０記載のトランスファーチューブ。