【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
この発明は、溶融金属鋳造用のフイルタや面発
熱体などに使用される三次元網状の構造を有する
セラミツクフオームの製造方法に関するものであ
る。
従来の技術
セラミツクフオームは、溶融金属鋳造用のフイ
ルタや燃焼バーナ素子用の面発熱体として使用さ
れる。
この種のセラミツクフオームは、通常使用時に
予熱などが施されない。このため、加熱および冷
却のくり返しによる破損を防ぐために、耐スポー
リング性が要求される。
発明が解決しようとする問題点
従来のセラミツクフオームを1300℃以下の温度
で使用する場合は、コージライト質など低膨張性
材質が適用できたが、1300℃以上では、くり返し
のスポーリングテストに耐え得る材質が要求され
る。従来は、このくり返しのスポーリングテスト
に耐え得る材質がなく、その開発が望まれてい
た。
発明の目的
この発明は、原料の種類を選定し、その配合割
合を調整することにより、耐スポーリング性に優
れたセラミツクフオームの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
したがつて、この目的を達成するために、この
発明の要旨とするところは、三次元網状の構造を
有するセラミツクフオームの製造方法において、
原料のセラミツク材質が平均粒径５〜0.5μのAl2
O370〜95重量％と、平均粒径５〜0.5μのZrO2５
〜30重量％からなることを特徴とするセラミツク
フオームの製造方法にある。
実施例
セラミツク原料は、Al2O3−ZrO2系を用い、70
〜95重量％のAl2O3および５〜30重量％のZrO2の
配合とする。
Al2O3は、粒度が10μ〜0.1μに分布し、平均粒
径が5μ〜0.5μである。またZrO2は、粒度が10μ〜
0.1μに分布し、平均粒径が5μ〜0.5μである。
配合された原料は、水、バインダー（たとえば
PVA）およびボール（たとえばセラミツクボー
ル）とともにボールミルに入れて混合し、粘度が
２〜15ポイズになるように調合される。このよう
にしてセラミツク成形用スリツプが調合される。
基材フオームである三次元網状の構造を有する軟
質ウレタンフオームを基体としてこの軟質ウレタ
ンフオームに前述のごとく調合したセラミツク成
形用スリツプを複数回付着させ、しかも付着のた
びにセラミツク成形用スリツプを乾燥固化させ
る。
この点をさらに詳細に述べれば、軟質ウレタン
フオームに粘度が２〜15ポイズのセラミツク成形
用スリツプを付着させ、第一層を形成する。その
際、空孔に目詰りを起こさないように、余剰スリ
ツプを除去し、50〜100℃で乾燥固化させる。
同様に第一層のまわりに、同一又は別異（粘度
が２〜15ポイズ）のセラミツク成形用スリツプを
付着させ、第二層を形成する。この際、空孔が目
詰りを起こさないように、余剰のスリツプを除去
し乾燥して固化させる。
さらに、第二層のまわりに粘度が２〜15ポイズ
のセラミツク成形用スリツプを付着し、第三層を
形成する。この際にも、目詰りを起こさないよう
に余剰のスリツプを除去し、50〜100℃で乾燥し
て固化させる。
このように、軟質ウレタンフオームに対して複
数回（たとえば２〜３回程度）くり返してセラミ
ツク成形用スリツプを付着させ、乾燥固化させる
ことにより、空孔が目詰りを起さずに、格子が太
く形成される。
その後、1500℃以上の高温で焼成すると、セラ
ミツクフオームは磁器化し、軟質ウレタンフオー
ムは炭化して焼去される。
このようにして得られたAl2O3−ZrO2系のセラ
ミツクフオームの特性の一例を表−１（後掲）に
示す。
表−１から明らかなように、かさ比重は0.4〜
2.0に設定され、圧縮強さは50〜100Kgf／ｃm2、
曲げ強さは10〜35Kgf／ｃm2の範囲にあり、全体
として高強度である。
ここで、この発明の方法により製造されたセラ
ミツクフオームのスポーリングテスト結果の一例
を表−２（後掲）により説明する。
このスポーリングテストは、1400℃の高温から
水冷するサイクルをくり返すテストであり、温度
変化によるセラミツクフオームの破損しやすさの
程度を調べている。
表−２でいう破損回数とは、セラミツクフオー
ムが破損するまでのスポーリングサイクル回数を
いい、値が大きいほど耐スポーリング性が優れて
いる。
たとえばAl2O399重量％の場合、１サイクルあ
るいは２サイクル毎に破損した。またAl2O390重
量％、ZrO2（平均粒径44μ）10重量％の配合割合
の場合は、２〜３サイクルで破損した。
一方、Al2O380重量％、ZrO220重量％の配合割
合で、ZrO2の平均粒径が44μである場合は、２〜
３サイクルで破損した。
ところが、Al2O390重量％とZrO210重量％の配
合割合で、ZrO2の平均粒径が5μの場合は、かさ
比重が0.3の時に５サイクルで一部破損し、かさ
比重1.0の時には10サイクル経ても破損しなかつ
た。また、Al2O380重量％、ZrO220重量％の配合
割合で、ZrO2の平均粒径が5μの場合は、かさ比
重0.3の時に５サイクル経て一部破損したが、か
さ比重1.0の時には10サイクル経ても破損しなか
つた。
表−２からも明らかなように、熱的スポーリン
グに耐えるセラミツクフオームフイルタは、その
原料の種類、配合割合および粒度などを調整する
ことにより耐スポーリング性を向上できる。
なお、Al2O3の割合が70重量％未満、あるいは
95重量％より大きいか、ZrO2の割合が５重量％
未満、あるいは30重量％より大きいと、耐スポー
リング特性が低下してしまう。
発明の効果
以上説明したことから明らかなように、本発明
によれば、とくに表２に示されているように、原
料の種類、配合割合および粒度を所定の値に限定
したことにより、耐スポーリング性が極めて向上
したセラミツクフオームが製造できる。したがつ
て、このようなセラミツクフオームを使用する
と、それ自体の予熱を行わない溶融金属鋳造用フ
イルタとして用いても寿命が格段に長くなつた。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD This invention relates to a method of manufacturing a ceramic foam having a three-dimensional network structure used in filters for molten metal casting, surface heating elements, and the like. BACKGROUND OF THE INVENTION Ceramic foams are used as filters for molten metal casting and as surface heating elements for combustion burner elements. This type of ceramic foam is not preheated during normal use. Therefore, spalling resistance is required to prevent damage due to repeated heating and cooling. Problems to be Solved by the Invention When conventional ceramic foam is used at temperatures below 1300°C, low-expansion materials such as cordierite can be used, but at temperatures above 1300°C, it cannot withstand repeated spalling tests. The material obtained is required. Until now, there has been no material that can withstand this repeated spalling test, and the development of one has been desired. Purpose of the Invention An object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic foam with excellent spalling resistance by selecting the types of raw materials and adjusting their blending ratio. Therefore, in order to achieve this object, the gist of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic foam having a three-dimensional network structure.
The raw ceramic material is Al 2 with an average particle size of 5 to 0.5μ.
70-95% by weight of O 3 and 5 ZrO 2 with an average particle size of 5-0.5μ
A method for producing a ceramic foam characterized by comprising ~30% by weight. Example Ceramic raw material is Al 2 O 3 -ZrO 2 system, 70
The formulation is ~95% by weight Al2O3 and 5-30% by weight ZrO2 . Al2O3 has a particle size distribution of 10μ to 0.1μ , and an average particle size of 5μ to 0.5μ. In addition, ZrO 2 has a particle size of 10μ~
The average particle size is 5μ to 0.5μ. The blended raw materials include water, binder (e.g.
PVA) and balls (e.g. ceramic balls) are mixed in a ball mill to give a viscosity of 2 to 15 poise. In this way, a slip for ceramic molding is prepared.
Using a soft urethane foam having a three-dimensional network structure as a base material foam, a slip for ceramic molding prepared as described above is attached to the soft urethane foam multiple times, and each time the slip for ceramic molding is dried and solidified. let To describe this point in more detail, a ceramic molding slip having a viscosity of 2 to 15 poise is adhered to the soft urethane foam to form the first layer. At this time, excess slip is removed to avoid clogging the pores, and the material is dried and solidified at 50 to 100°C. Similarly, a ceramic molding slip of the same or different (viscosity 2 to 15 poise) is applied around the first layer to form the second layer. At this time, excess slip is removed and dried to solidify so as not to clog the pores. Furthermore, a ceramic molding slip having a viscosity of 2 to 15 poise is adhered around the second layer to form a third layer. At this time, excess slip is removed to prevent clogging, and the slip is dried and solidified at 50 to 100°C. In this way, by repeatedly attaching the ceramic molding slip to the soft urethane foam multiple times (for example, about 2 to 3 times) and drying and solidifying it, the lattice can be thickened without clogging the pores. It is formed. Thereafter, when fired at a high temperature of 1500°C or higher, the ceramic foam becomes porcelain, and the soft urethane foam is carbonized and burned away. An example of the characteristics of the Al 2 O 3 --ZrO 2 ceramic foam thus obtained is shown in Table 1 (described later). As is clear from Table 1, the bulk specific gravity is from 0.4 to
2.0, the compressive strength is 50-100Kgf/ cm2 ,
The bending strength is in the range of 10 to 35 Kgf/cm 2 and the overall strength is high. Here, an example of the spalling test results of the ceramic foam manufactured by the method of the present invention will be explained with reference to Table 2 (described later). This spalling test is a test in which the ceramic foam is repeatedly cycled from a high temperature of 1,400℃ to water cooling, and examines the degree to which the ceramic foam is susceptible to damage due to temperature changes. The number of failures in Table 2 refers to the number of spalling cycles until the ceramic foam breaks, and the larger the value, the better the spalling resistance. For example, in the case of 99% by weight Al 2 O 3 , failure occurred every cycle or every two cycles. In addition, in the case of a blending ratio of 90% by weight of Al 2 O 3 and 10% by weight of ZrO 2 (average particle size 44 μm), it broke after 2 to 3 cycles. On the other hand, when the blending ratio is 80% by weight of Al 2 O 3 and 20% by weight of ZrO 2 and the average particle size of ZrO 2 is 44μ,
It broke after 3 cycles. However, if the blending ratio is 90% by weight of Al 2 O 3 and 10% by weight of ZrO 2 and the average particle size of ZrO 2 is 5μ, some part of the particles will break after 5 cycles when the bulk specific gravity is 0.3, and the particles will break when the bulk specific gravity is 1.0. In some cases, even after 10 cycles, no damage occurred. In addition, when the blending ratio is 80% by weight of Al 2 O 3 and 20% by weight of ZrO 2 and the average particle size of ZrO 2 is 5μ, some parts were broken after 5 cycles when the bulk specific gravity was 0.3, but when the bulk specific gravity was 1.0, In some cases, even after 10 cycles, no damage occurred. As is clear from Table 2, the spalling resistance of ceramic foam filters that can withstand thermal spalling can be improved by adjusting the type, blending ratio, particle size, etc. of the raw materials. In addition, the proportion of Al 2 O 3 is less than 70% by weight, or
Greater than 95% by weight or the proportion of ZrO2 is 5% by weight
If the content is less than 30% by weight, the spalling resistance will be reduced. Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the present invention, as shown in Table 2, the type of raw materials, blending ratio, and particle size are limited to predetermined values. Ceramic foam with extremely improved poling properties can be produced. Therefore, when such a ceramic foam is used as a filter for casting molten metal without preheating itself, the service life is significantly increased.
【表】【table】
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