JPH04280859A - 高強度マグネシア焼結体及びその製造方法 - Google Patents
高強度マグネシア焼結体及びその製造方法Info
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- JPH04280859A JPH04280859A JP3125701A JP12570191A JPH04280859A JP H04280859 A JPH04280859 A JP H04280859A JP 3125701 A JP3125701 A JP 3125701A JP 12570191 A JP12570191 A JP 12570191A JP H04280859 A JPH04280859 A JP H04280859A
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Landscapes
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は機械的性質に優れ、特に
高温における強度低下の少ない高強度マグネシア焼結体
及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は
、高純度、高融点金属の溶融用、ＰＺＴセラミックス、
β−アルミナセラミックス等の電子及び導電性セラミッ
クスの焼結用、更にはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系等の超伝導
セラミックスの溶融用として優れた性能を有する高強度
マグネシア焼結体及びその製造方法に関する。
高温における強度低下の少ない高強度マグネシア焼結体
及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は
、高純度、高融点金属の溶融用、ＰＺＴセラミックス、
β−アルミナセラミックス等の電子及び導電性セラミッ
クスの焼結用、更にはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系等の超伝導
セラミックスの溶融用として優れた性能を有する高強度
マグネシア焼結体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】マグネシアは融点が２８０
０℃と高く、アルカリ金属、酸化鉛、塩基性スラグ等に
対する耐蝕性に優れているため、ルツボや耐火レンガ等
の高温耐蝕材料として使用されている。しかし、マグネ
シアは機械的強度、破壊靭性、耐熱衝撃性に劣るため、
昇温、降温の繰り返しにより、クラックが発生したり、
スポーリングを起こしたりするなど実用上の問題があっ
た。これらの問題を改善する方法として、マグネシウム
塩の熱分解により微細で焼結性の優れたマグネシアを調
製し、これを焼結して緻密な焼結体を作る方法がある。 しかし、この方法によって得られる焼結体は、丸みを帯
びた粒子からなるため、焼結の際に粒成長が進み、強度
が低下するという問題があった。
０℃と高く、アルカリ金属、酸化鉛、塩基性スラグ等に
対する耐蝕性に優れているため、ルツボや耐火レンガ等
の高温耐蝕材料として使用されている。しかし、マグネ
シアは機械的強度、破壊靭性、耐熱衝撃性に劣るため、
昇温、降温の繰り返しにより、クラックが発生したり、
スポーリングを起こしたりするなど実用上の問題があっ
た。これらの問題を改善する方法として、マグネシウム
塩の熱分解により微細で焼結性の優れたマグネシアを調
製し、これを焼結して緻密な焼結体を作る方法がある。 しかし、この方法によって得られる焼結体は、丸みを帯
びた粒子からなるため、焼結の際に粒成長が進み、強度
が低下するという問題があった。
【０００３】
【問題点を解決するための手段】本発明の目的は、室温
及び高温での機械的性質を改善したマグネシア焼結体及
びその製造方法を提供することにある。本発明者等は、
マグネシア焼結体の粒子径と気孔の関係について鋭意検
討した結果、微細なマグネシア粒子の粒界に、丸みを帯
びた形状の微細な気孔が分散して存在している微構造を
有するマグネシア焼結体が、上記目的を達成できること
を見出した。
及び高温での機械的性質を改善したマグネシア焼結体及
びその製造方法を提供することにある。本発明者等は、
マグネシア焼結体の粒子径と気孔の関係について鋭意検
討した結果、微細なマグネシア粒子の粒界に、丸みを帯
びた形状の微細な気孔が分散して存在している微構造を
有するマグネシア焼結体が、上記目的を達成できること
を見出した。
【０００４】即ち、本発明は、平均粒径１〜４μｍのマ
グネシア粒子の粒界に、平均粒径１μｍ以下の丸みを帯
びた気孔が存在している微構造を有し、気孔率が２〜６
％である高強度マグネシア焼結体に関する。焼結体の機
械的強度は粒径及び気孔径が小さいほど向上するが、本
発明のマグネシア焼結体はマグネシアの平均粒径が１〜
４μｍであり、気孔径が１μｍ以下と小さいため、優れ
た機械的強度を発現する。さらに、丸みを帯びた形状の
気孔が分散して存在しているため、応力集中によるクラ
ックの発生が無く、特に高温での機械的強度の低下が少
ない。
グネシア粒子の粒界に、平均粒径１μｍ以下の丸みを帯
びた気孔が存在している微構造を有し、気孔率が２〜６
％である高強度マグネシア焼結体に関する。焼結体の機
械的強度は粒径及び気孔径が小さいほど向上するが、本
発明のマグネシア焼結体はマグネシアの平均粒径が１〜
４μｍであり、気孔径が１μｍ以下と小さいため、優れ
た機械的強度を発現する。さらに、丸みを帯びた形状の
気孔が分散して存在しているため、応力集中によるクラ
ックの発生が無く、特に高温での機械的強度の低下が少
ない。
【０００５】本発明の高強度マグネシア焼結体は、粒径
０．１〜１．０μｍの立方体状の一次粒子を３０〜８０
重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の等軸状の一次
粒子からなる純度９９．９％以上のマグネシア粉末に、
ＺｒＯ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末を３００〜１０００ｐｐ
ｍ添加し、得られた混合粉末を成形し、成形体を１４０
０℃以上で焼結することによって得られる。上記マグネ
シア粉末は、特開平１−２８２１４６号公報に記載の方
法に従って調製することが好ましい。前記公報によれば
、マグネシウム蒸気をノズルから酸素含有雰囲気中に噴
出し、長さ１０ｃｍ以上の層流拡散火炎を形成させ、該
火炎中でマグネシウム蒸気を酸化させることにより、粒
径０．１〜１．０μｍの立方体状の一次粒子を３０〜８
０重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の等軸状の一
次粒子からなる純度９９．９％以上のマグネシア微粉末
が得られる。前記公報の記載は本発明の一部として参照
される。
０．１〜１．０μｍの立方体状の一次粒子を３０〜８０
重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の等軸状の一次
粒子からなる純度９９．９％以上のマグネシア粉末に、
ＺｒＯ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末を３００〜１０００ｐｐ
ｍ添加し、得られた混合粉末を成形し、成形体を１４０
０℃以上で焼結することによって得られる。上記マグネ
シア粉末は、特開平１−２８２１４６号公報に記載の方
法に従って調製することが好ましい。前記公報によれば
、マグネシウム蒸気をノズルから酸素含有雰囲気中に噴
出し、長さ１０ｃｍ以上の層流拡散火炎を形成させ、該
火炎中でマグネシウム蒸気を酸化させることにより、粒
径０．１〜１．０μｍの立方体状の一次粒子を３０〜８
０重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の等軸状の一
次粒子からなる純度９９．９％以上のマグネシア微粉末
が得られる。前記公報の記載は本発明の一部として参照
される。
【０００６】本発明においては、マグネシア粉末にＺｒ
Ｏ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末を添加する。ＺｒＯ２粉末又
はＹ２Ｏ３粉末の添加量は、マグネシア粉末に対して３
００〜１０００ｐｐｍである。添加量が３００ｐｐｍ未
満であると、焼結体中の気孔の形状が立方体状になり、
応力の集中による強度の低下が起こる。マグネシア粉末
及びＺｒＯ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末との混合粉末から成
形体を調製する方法については特に制限はなく、ラバー
プレス成形、鋳込み成形、射出成形Ｃ押出成形などを適
宜採用することができる。
Ｏ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末を添加する。ＺｒＯ２粉末又
はＹ２Ｏ３粉末の添加量は、マグネシア粉末に対して３
００〜１０００ｐｐｍである。添加量が３００ｐｐｍ未
満であると、焼結体中の気孔の形状が立方体状になり、
応力の集中による強度の低下が起こる。マグネシア粉末
及びＺｒＯ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末との混合粉末から成
形体を調製する方法については特に制限はなく、ラバー
プレス成形、鋳込み成形、射出成形Ｃ押出成形などを適
宜採用することができる。
【０００７】次に、成形体を１４００℃以上の温度で焼
結することによって、本発明のマグネシア焼結体が得ら
れる。焼結は、気孔率が２〜６％、好ましくは２〜４％
の範囲となるように行う。上記成形体を焼結させると、
立方体状のマグネシア粒子がその形状をある程度保った
ままで緻密化が進むため、マグネシアの粒成長が抑制さ
れる。さらに、気孔率が２〜６％の範囲で焼結を終了さ
せることにより、平均粒径１μｍ以下の丸みを帯びた気
孔がマグネシア粒子の粒界に分散して存在している微構
造となる。気孔率が２％未満まで焼結を行うと、粒界の
気孔が減少するため、粒成長が進み、強度が低下する。 また、気孔率が６％を超えると、焼結体の有効体積が少
なくなり、強度が低下する。
結することによって、本発明のマグネシア焼結体が得ら
れる。焼結は、気孔率が２〜６％、好ましくは２〜４％
の範囲となるように行う。上記成形体を焼結させると、
立方体状のマグネシア粒子がその形状をある程度保った
ままで緻密化が進むため、マグネシアの粒成長が抑制さ
れる。さらに、気孔率が２〜６％の範囲で焼結を終了さ
せることにより、平均粒径１μｍ以下の丸みを帯びた気
孔がマグネシア粒子の粒界に分散して存在している微構
造となる。気孔率が２％未満まで焼結を行うと、粒界の
気孔が減少するため、粒成長が進み、強度が低下する。 また、気孔率が６％を超えると、焼結体の有効体積が少
なくなり、強度が低下する。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を示す。以
下において、焼結体の嵩密度はアルキメデス法によって
測定し、理論密度に対する百分率で示した。焼結体の粒
径は鏡面研磨した焼結体をサーマルエッチングした後、
走査型電子顕微鏡観察によりｆｅｒｅｔ径を測定して求
めた。焼結体の曲げ強度はＪＩＳ Ｒ １６０１に
従い、３点曲げ試験を行い測定した。
下において、焼結体の嵩密度はアルキメデス法によって
測定し、理論密度に対する百分率で示した。焼結体の粒
径は鏡面研磨した焼結体をサーマルエッチングした後、
走査型電子顕微鏡観察によりｆｅｒｅｔ径を測定して求
めた。焼結体の曲げ強度はＪＩＳ Ｒ １６０１に
従い、３点曲げ試験を行い測定した。
【０００９】実施例１〜３及び比較例１〜２純度９９．
９８％であり、粒径０．１〜１．０μｍの立方休状の一
次粒子を５０重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の
等軸状の一次粒子からなるマグネシア粉末に、純度９９
．９５％、平均粒径０．１μｍの粒状ジルコニア粉末を
７００ｐｐｍ添加し、エタノール溶媒を用いて２４時間
ボールミルにより混合した後、エタノールを除去して、
粉末混合物を得た。粉末混合物５０ｇを８０×５４ｍｍ
の金型に充填し、１５０ｋｇ／ｃｍ２で一軸加圧成形し
た後に、１５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でラバープレスし
て成形体を得た。次に、この成形体を電気炉に入れ、第
１表に記載の条件で焼結して、高強度マグネシア焼結体
を製造した。得られたマグネシア焼結体の特性を第１表
に示す。
９８％であり、粒径０．１〜１．０μｍの立方休状の一
次粒子を５０重量％含み、残部が粒径０．１μｍ以下の
等軸状の一次粒子からなるマグネシア粉末に、純度９９
．９５％、平均粒径０．１μｍの粒状ジルコニア粉末を
７００ｐｐｍ添加し、エタノール溶媒を用いて２４時間
ボールミルにより混合した後、エタノールを除去して、
粉末混合物を得た。粉末混合物５０ｇを８０×５４ｍｍ
の金型に充填し、１５０ｋｇ／ｃｍ２で一軸加圧成形し
た後に、１５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でラバープレスし
て成形体を得た。次に、この成形体を電気炉に入れ、第
１表に記載の条件で焼結して、高強度マグネシア焼結体
を製造した。得られたマグネシア焼結体の特性を第１表
に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】本発明のマグネシア焼結体は、機械的性
質に優れ、特に高温における強度低下が少ない。本発明
のマグネシア焼結体は、高純度、高融点金属の溶融用、
ＰＺＴセラミックス、β−アルミナセラミックス等の電
子及び導電性セラミックスの焼結用、更にはＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ系等の超伝導セラミックスの溶融用として好適
に用いられる。
質に優れ、特に高温における強度低下が少ない。本発明
のマグネシア焼結体は、高純度、高融点金属の溶融用、
ＰＺＴセラミックス、β−アルミナセラミックス等の電
子及び導電性セラミックスの焼結用、更にはＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ系等の超伝導セラミックスの溶融用として好適
に用いられる。
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径１〜４μｍのマグネシア粒子
の粒界に、平均粒径１μｍ以下の丸みを帯びた気孔が存
在している微構造を有し、気孔率が２〜６％である高強
度マグネシア焼結体。 - 【請求項２】 粒径０．１〜１．０μｍの立方体状の
一次粒子を３０〜８０重量％含み、残部が粒径０．１μ
ｍ以下の等軸状の一次粒子からなる純度９９．９％以上
のマグネシア粉末に、ＺｒＯ２粉末又はＹ２Ｏ３粉末を
３００〜１０００ｐｐｍ添加し、得られた混合粉末を成
形し、成形体を１４００℃以上で焼結することを特徴と
する請求項１の高強度マグネシア焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125701A JP2961389B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 高強度マグネシア焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125701A JP2961389B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 高強度マグネシア焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280859A true JPH04280859A (ja) | 1992-10-06 |
| JP2961389B2 JP2961389B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14916581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3125701A Expired - Lifetime JP2961389B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 高強度マグネシア焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961389B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3125701A patent/JP2961389B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2961389B2 (ja) | 1999-10-12 |
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