JPH0469102B2 - - Google Patents
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- JPH0469102B2 JPH0469102B2 JP61056385A JP5638586A JPH0469102B2 JP H0469102 B2 JPH0469102 B2 JP H0469102B2 JP 61056385 A JP61056385 A JP 61056385A JP 5638586 A JP5638586 A JP 5638586A JP H0469102 B2 JPH0469102 B2 JP H0469102B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明はリン酸ジルコニウムカリウム（KZr2
（PO4）3）及びリン酸ジルコニウムクリウム−ジ
ルコン（KZr2（PO4）3−ZrSiO4）系複合体を主成
分とする耐熱衝撃性セラミツクスの製法に関す
る。 NaZr2（PO4）3型構造の化合物のうちKZr2
（PO4）3結晶が最も低熱膨張であることは本発明
者の発表論文（J.American Ceramic
Society1986年、第69巻第１頁〜第６頁によつて
知られている。 しかしながら、KZr2（PO4）3単味の粉末成型体
は焼結しても緻密化は発現しない。 従つて焼結促進剤の添加が必要とされるが、リ
ン酸ジルコニウムカリウムは、その構成元素であ
るＫ、Zn及びＰのいずれもが他のいくつかと元
素と置換可能であることに加えて一般にカリウム
成分は焼結剤の作用に影響を与えるものであるか
ら焼結剤の選択及び焼結条件を見出すことが重要
である。 本発明者等は理論的に最も有望であると考えら
れるアメリカ金属酸化物の他、アルカリ土類酸化
物、属及び属元素の酸化物及び遷移金属酸化
物の21種について種々の焼結条件下で実験し、
ZnO、MgO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、
NiO、Nb2O5、TiO2が有効であることを確認し
た。 本発明は、多結晶性のKZr2（PO4）3からなる高
強度、低熱膨張の耐熱衝撃性セラミツクスを製造
することを目的とするものである。 本発明は、粒径1μｍ以下のリン酸ジルコニウ
ムカリウムの粉末に対し焼結促進剤としてZnO、
MgO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、NiO、
Nb2O5又はTiO2の微粉末を0.3〜10.0重量％添加
して混合し、所定形状に成型して温度1000℃〜
1600℃、４時間以内で焼成することによつて高強
度、高耐熱衝撃性セラミツクスを製造するもので
ある。 また、原料をKZr2（PO4）3／ZrSiO4の重量比で
９／１〜５／５とすることによつて熱膨張係数が
約０〜２×10-6／℃までの範囲で任意に調整でき
るセラミツクスを得るものである。 本発明は焼結体のマイクロクラツク発生の臨界
粒径は4μｍであるから焼結体の平均粒径が4μｍ
以下に維持することが必要であつて原料粉末粒径
は1μｍ以下とすることが必要であり、焼結時間
は粒成長をさけるため約４時間以下好ましくは２
時間以下とする。 本発明において原料とするKZr2（PO4）3は、ジ
ルコニア、リン酸二水素アンモニウム及び炭酸カ
リウムをK2O・4ZrO2・3P2O5組成比で混合し、
段階的に加熱して最終的に1400℃で４時間焼成し
てから1μｍ以下の粉末としたものである。 焼結剤の添加量は0.3重量％から焼結効果が現
れるが、最も効果的な量は２重量％以上５重量％
である。 なお、10重量％以上添加すると熱膨張係数の上
昇の他、強度や弾性率の低下が顕著になり好まし
くない。 また、焼成温度はKZr2（PO4）3結晶の熱膨張異
方性が比較的大きいこと、粒成長は焼結促進剤の
リン酸塩の融点以上で著しくなること等を考慮し
て1000℃〜1600℃の範囲内で選定するものとす
る。 実施例 １ 1μｍ以下のジルコニアとリン酸二水素アンモ
ニウムと炭酸カリウムをK2O・4ZrO2・3P2O5組
成比でボールミルで混合し、200℃、900℃と段階
的に加熱して、最終的に1400℃で４時間焼成して
KZr2（PO4）3を得た。 得られたKZr2（PO4）3をボールミルで1μｍ以下
の微粉とし、焼結体原料粉末とした。この原料と
前記各酸化物の焼結促進剤微粉末を表の割合で充
分混合した。 混合粉末を加圧成形してテストピースの形と
し、この成形体を夫々表の温度、時間で焼成して
試料をえた。またこれら焼結体の試料の諸特性を
測定して表に示した。 表から明らかなようにKZr2（PO4）3へ添加剤を
0.3重量％加えた時から効果が認められ、特に2.0
〜5.0％を用いた時にその効果が大きかつた。10
％を超えて添加した場合には、焼成体の物性に悪
影響が現れた。 実施例 ２ 実施例１においては焼結促進剤をMgOとし、
これとKZr2（PO4）3及びZrSiO4の各粉末を表の割
合で混合した。この成型体を夫々表の条件で焼成
した。得られた製品の諸特性は表の如くであつ
た。 （効果） 本発明による焼結体は熱膨張係数が極めて小さ
いものであり、曲げ強度も焼成条件によつて1000
〜2000Kg／cm2のものが得られる。更に1300℃から
の水中投下急冷試験後もその強度は維持されてお
り優れた耐熱衝撃性を有する。尚、本発明セラミ
ツクスは高温加熱によつて徐々に分解してZrO2
を生成するので使用温度は120℃以下が望ましい。
（PO4）3）及びリン酸ジルコニウムクリウム−ジ
ルコン（KZr2（PO4）3−ZrSiO4）系複合体を主成
分とする耐熱衝撃性セラミツクスの製法に関す
る。 NaZr2（PO4）3型構造の化合物のうちKZr2
（PO4）3結晶が最も低熱膨張であることは本発明
者の発表論文（J.American Ceramic
Society1986年、第69巻第１頁〜第６頁によつて
知られている。 しかしながら、KZr2（PO4）3単味の粉末成型体
は焼結しても緻密化は発現しない。 従つて焼結促進剤の添加が必要とされるが、リ
ン酸ジルコニウムカリウムは、その構成元素であ
るＫ、Zn及びＰのいずれもが他のいくつかと元
素と置換可能であることに加えて一般にカリウム
成分は焼結剤の作用に影響を与えるものであるか
ら焼結剤の選択及び焼結条件を見出すことが重要
である。 本発明者等は理論的に最も有望であると考えら
れるアメリカ金属酸化物の他、アルカリ土類酸化
物、属及び属元素の酸化物及び遷移金属酸化
物の21種について種々の焼結条件下で実験し、
ZnO、MgO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、
NiO、Nb2O5、TiO2が有効であることを確認し
た。 本発明は、多結晶性のKZr2（PO4）3からなる高
強度、低熱膨張の耐熱衝撃性セラミツクスを製造
することを目的とするものである。 本発明は、粒径1μｍ以下のリン酸ジルコニウ
ムカリウムの粉末に対し焼結促進剤としてZnO、
MgO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、NiO、
Nb2O5又はTiO2の微粉末を0.3〜10.0重量％添加
して混合し、所定形状に成型して温度1000℃〜
1600℃、４時間以内で焼成することによつて高強
度、高耐熱衝撃性セラミツクスを製造するもので
ある。 また、原料をKZr2（PO4）3／ZrSiO4の重量比で
９／１〜５／５とすることによつて熱膨張係数が
約０〜２×10-6／℃までの範囲で任意に調整でき
るセラミツクスを得るものである。 本発明は焼結体のマイクロクラツク発生の臨界
粒径は4μｍであるから焼結体の平均粒径が4μｍ
以下に維持することが必要であつて原料粉末粒径
は1μｍ以下とすることが必要であり、焼結時間
は粒成長をさけるため約４時間以下好ましくは２
時間以下とする。 本発明において原料とするKZr2（PO4）3は、ジ
ルコニア、リン酸二水素アンモニウム及び炭酸カ
リウムをK2O・4ZrO2・3P2O5組成比で混合し、
段階的に加熱して最終的に1400℃で４時間焼成し
てから1μｍ以下の粉末としたものである。 焼結剤の添加量は0.3重量％から焼結効果が現
れるが、最も効果的な量は２重量％以上５重量％
である。 なお、10重量％以上添加すると熱膨張係数の上
昇の他、強度や弾性率の低下が顕著になり好まし
くない。 また、焼成温度はKZr2（PO4）3結晶の熱膨張異
方性が比較的大きいこと、粒成長は焼結促進剤の
リン酸塩の融点以上で著しくなること等を考慮し
て1000℃〜1600℃の範囲内で選定するものとす
る。 実施例 １ 1μｍ以下のジルコニアとリン酸二水素アンモ
ニウムと炭酸カリウムをK2O・4ZrO2・3P2O5組
成比でボールミルで混合し、200℃、900℃と段階
的に加熱して、最終的に1400℃で４時間焼成して
KZr2（PO4）3を得た。 得られたKZr2（PO4）3をボールミルで1μｍ以下
の微粉とし、焼結体原料粉末とした。この原料と
前記各酸化物の焼結促進剤微粉末を表の割合で充
分混合した。 混合粉末を加圧成形してテストピースの形と
し、この成形体を夫々表の温度、時間で焼成して
試料をえた。またこれら焼結体の試料の諸特性を
測定して表に示した。 表から明らかなようにKZr2（PO4）3へ添加剤を
0.3重量％加えた時から効果が認められ、特に2.0
〜5.0％を用いた時にその効果が大きかつた。10
％を超えて添加した場合には、焼成体の物性に悪
影響が現れた。 実施例 ２ 実施例１においては焼結促進剤をMgOとし、
これとKZr2（PO4）3及びZrSiO4の各粉末を表の割
合で混合した。この成型体を夫々表の条件で焼成
した。得られた製品の諸特性は表の如くであつ
た。 （効果） 本発明による焼結体は熱膨張係数が極めて小さ
いものであり、曲げ強度も焼成条件によつて1000
〜2000Kg／cm2のものが得られる。更に1300℃から
の水中投下急冷試験後もその強度は維持されてお
り優れた耐熱衝撃性を有する。尚、本発明セラミ
ツクスは高温加熱によつて徐々に分解してZrO2
を生成するので使用温度は120℃以下が望ましい。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 粒径1μｍ以下としたリン酸ジルコニウムカ
リウムの粉末に焼結促進剤としてZnO、MgO、
Cr2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、NiO、Nb2O5又
はTiO2の微粉末を0.3〜10.0重量％添加混合して
成型後焼結温度1000℃〜1600℃、焼結時間４時間
以下として焼成することを特徴とする耐熱衝撃性
セラミツクスの製造法。 ２ 粒径1μｍ以下としたジルコンとリン酸ジル
コニウムカリウムを重量比で１：９〜５：５の範
囲で混合し、この混合原料に対して焼結促進剤と
してZnO、MgO、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、
Co2O3、NiO、Nb2O5又はTiO2の微粉末を0.3〜
10.0重量％添加混合して成型後焼結温度1000℃〜
1600℃、焼結時間４時間以下として焼結すること
を特徴とするリン酸ジルコニウムカリウム−ジル
コン系複合体による耐熱衝撃性セラミツクスの製
造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056385A JPS62216954A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 耐熱衝撃性リン酸ジルコニウムカリウムセラミツクスの製造法 |
| US07/024,631 US4751206A (en) | 1985-03-22 | 1987-03-11 | Low thermal expansion ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056385A JPS62216954A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 耐熱衝撃性リン酸ジルコニウムカリウムセラミツクスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62216954A JPS62216954A (ja) | 1987-09-24 |
| JPH0469102B2 true JPH0469102B2 (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=13025780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61056385A Granted JPS62216954A (ja) | 1985-03-22 | 1986-03-14 | 耐熱衝撃性リン酸ジルコニウムカリウムセラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62216954A (ja) |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP61056385A patent/JPS62216954A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| .J.AMERICAN CERAMIC SOCIETY=1986 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62216954A (ja) | 1987-09-24 |
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