JPH0639322B2 - リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法 - Google Patents

リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法

Info

Publication number
JPH0639322B2
JPH0639322B2 JP2004329A JP432990A JPH0639322B2 JP H0639322 B2 JPH0639322 B2 JP H0639322B2 JP 2004329 A JP2004329 A JP 2004329A JP 432990 A JP432990 A JP 432990A JP H0639322 B2 JPH0639322 B2 JP H0639322B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
sintered body
high temperature
phosphate
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004329A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03208807A (ja
Inventor
玄章 大橋
啓治 松廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2004329A priority Critical patent/JPH0639322B2/ja
Priority to US07/627,412 priority patent/US5128288A/en
Priority to EP90313841A priority patent/EP0437067B1/en
Priority to DE69015344T priority patent/DE69015344T2/de
Publication of JPH03208807A publication Critical patent/JPH03208807A/ja
Publication of JPH0639322B2 publication Critical patent/JPH0639322B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/45Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐熱性のリン酸塩化合物と焼結体及びその製
造法に関し、さらに詳しくは、極めて低膨張性に優れ、
かつ耐熱衝撃性に優れ、寸法変化が1%以下であるリン
酸塩化合物と焼結体及びその製造法に関する。
[従来の技術] 近年、工業技術の進歩に伴ない、耐熱性、低膨張性に優
れた材料の要請が高まっている。
このような要請の中、リン酸ジルコニル〔(ZrO)2P2O7
が耐熱性且つ低膨張性に優れた材料として有望であるこ
とが分かってきた。
また、特定組成のアルカリ土類金属のリン酸塩化合物が
低膨張性を有するものとして提案されている。(Communi
cations of the American Ceramic Society,70[10]C-23
2〜C-236(1987)及びUSP4801566号明細書参照) [発明が解決しようとする課題] しかしながら、リン酸ジルコニル等のリン酸塩化合物
は、低膨張性に優れているという利点を有するものの、
1200℃以上の高温においては熱分解を起こし、リン
(P)分が蒸発することが指摘されている。例えば、14
00℃で100時間熱処理した場合には、リン酸ジルコニル
は19%、リン酸ジルコニウムナトリウムは36%もの重量
減を示す、という問題がある。
また、特定組成のアルカリ土類金属のリン酸塩化合物
は、例えば100℃から1260℃間の昇降温による熱サイク
ル劣化試験によって焼結体の寸法が増加するとか、また
は低強度化し、場合によっては焼結体が折れるといった
問題をもつことがわかってきた。
[課題を解決するための手段] そこで、本発明者は、上記従来技術の問題点を解決する
ため種々検討したところ、Rcの対称性を有する結晶
構造をもつ高温型のRZr4P6O24(Rは一種以上の周期率
表IIa族の陽イオン)組成のリン酸塩化合物が熱膨張も
熱収縮もしない低膨張性を示し、しかもこの高温型のRZ
r4P6O24組成のリン酸塩化合物が、RZr4P6O24焼結体を相
転移温度以上の温度に保持した後急冷することによりが
得られることを見出し、本発明の完成に至ったのであ
る。
即ち、本発明によれば、RZr4P6O24(Rは一種以上の周
期率表IIa族の陽イオン)組成をもち、室温〜1400℃に
おける平均熱膨張係数が-10〜+10×10-7/℃であり、か
つ室温でRcの対称性を有する高温型結晶構造をもつ
ことを特徴とするリン酸塩化合物、および、このリン酸
塩化合物を一種以上主結晶相として有することを特徴と
する耐熱性のリン酸塩焼結体、が提供される。
さらに本発明によれば、出発原料を混合、成形し、1400
〜1700℃の温度にて焼成してRZr4P6O24(Rは一種以上
の周期率表IIa族の陽イオン)組成の焼結体を得、次い
でこの焼結体を高温型と低温型の相転移温度(例えば、
SrZr4P6O24は約1200℃、BaZr4P6O24は約900℃)以上の
高温に保持した後、急冷することを特徴とするリン酸塩
焼結体の製造法、が提供される。
本発明は、高温型RZr4P6O24(Rは一種以上の周期率表I
Ia族の陽イオン)が安定な温度、即ち、高温相⇔低温
型の相転移温度以上の温度に保持した後、これを急冷す
ることにより、熱力学的には低温相が安定である温度下
に高温相を存在させるものである。
高温相の残存量は、主として、急冷条件(冷却速度、冷
却温度、焼結体の大きさ、形状等)や熱処理温度によっ
て影響され、冷却速度が速い(熱処理温度が高い、冷却
温度が低い、水中急冷、油中急冷する等)ほど、残存量
は多くなる。高温相の残存量が多いほど焼結体は低膨張
となるが、これは高温型RZr4P6O24がほとんど膨張も収
縮もしない極低膨張性を示すからである。
本発明のリン酸塩化合物は、基本的にRZr4P6O24(Rは
一種以上の周期率表IIa族の陽イオン)の組成を有し、
室温でRcの対称性を有する高温型結晶構造をもつも
のである。この高温型結晶構造は、International Tabl
es For X-Ray Crystallography VolI,p275(Edited by
N.F.M.Henry and K.Lonsdale)(Published by The Kynoc
h Press,Birmingham,England,1969)において示されるR
cの対称性を有する結晶構造である。
Rは周期律表のIIa族に属する陽イオンであるが、バリ
ウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)のうち
の一種以上から構成されることが好ましい。
本発明のリン酸塩化合物および焼結体は、室温〜1400℃
における平均熱膨張係数が-10〜+10×10-7/℃という、
極めて低い熱膨張性を有するもので、耐熱衝撃性に優れ
るものである。従って、このような特性を有する本発明
の焼結体は、自動車排ガス浄化触媒担体、熱交換体、
触媒燃焼用担体等のセラミックハニカム構造体、ター
ボチャージャー、GTエンジン等のハウジングやガスダ
クト、排気ポートライナー等の断熱部材、等の如き、
耐熱性および高温における熱安定性を要求される材料と
して特に好適に使用される。
次に、本発明に係るリン酸塩焼結体の製造方法において
は、出発原料を混合、成形、焼成後、この焼結体を高温
型⇔低温型の相転移温度以上の高温に保持した後、急冷
することが特徴である。
この方法により、熱力学的には低温型のRZr4P6O24が安
定である温度下に高温型のRZr4P6O24を存在させること
ができたものである。
また、出発原料としては、(ZrO)2P2O7、ZrP2O7、ROおよび
/またはRのリン酸塩からなるバッチ混合物を用いるこ
とが好ましい。上記の化合物は夫々安定な化合物であ
り、成形・焼成過程で不均一が生じ難く、高温で焼成可
能である。一方、出発原料のP2O5源を従来用いられてい
るリン酸に求めた場合、リン酸は液体であるため、混合
過程で不均一になり、前記したように局所的にリン濃度
の高い部分を形成し、仮焼工程で低融点の化合物を生じ
る。
なお、出発原料成分であるROとしては、焼成中にRO、即
ち、酸化物に転換する水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の安
定化合物から選択して使用することも可能である。
尚、出発原料の平均粒径は、通常50μm以下、好ましく
は10μm以下のものを用いる。
本発明焼結体の焼成条件としては、焼成温度が1400〜17
00℃、焼成時間が1〜24時間、好ましくは2〜10時間で
ある。焼成温度を1400〜1700℃の範囲とすることによ
り、原料粉末が充分焼結し、本発明の焼結体を得ること
ができる。また、焼成時間が1時間未満の場合、焼結が
不充分であり、24時間を超えると、異常粒成長による低
強度化が起きるとともに、リン分蒸発による異相の析出
が起きる。
次に、焼成によって得られた焼結体を、高温型⇔低温型
の相転移温度以上の高温に保持する(熱処理工程)。こ
の熱処理工程により、焼結体組成を高温型のRZr4P6O24
とする。次いでこの焼結体を急冷するが、この急冷工程
により、高温型のRZr4P6O24が低温型に相転移せず、常
温においても高温型RyZr4P6O24組成のリン酸塩焼結体が
得られる。
本発明では、上記した熱処理工程と急冷工程の条件によ
り、高温型RyZr4P6O24の残存量が影響される。すなわ
ち、冷却速度が速いほど、残存量が多くなる。冷却速度
は通常400℃/min以上、好ましくは1000℃/min以上と
し、水中急冷、油中急冷、ガス急冷などの各方法により
焼結体の急冷操作が行われる。
[実施例] 以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明が
これらの実施例に限定されないことは明らかであろう。
(実施例1〜9、比較例10〜13) 第2表に示す直径約5mmφのジルコニア玉石を充填した
振動ミルで予め粒度調整した出発原料(第3表に化学分
析値を示す)を、第1表に記載した割合で調合した。な
お、本実施例では振動ミルによって粉砕して粒度調整を
行なったが、ポットミル、アトライター等を使用するこ
ともできる。
次いで、上記の調合物について、水中にて湿式混合を行
い、乾燥器で乾燥した後、乳鉢で解砕した。
この混合物100重量部に10%PVA(ポリビニルアルコ
ール)水溶液を5重量部添加して充分に混合し、25×80
×6mmの金型にて300kg/cm2の圧力でプレス成形後、2
トン/cm2の圧力にてラバープレスを行い、乾燥器で乾
燥させた。この成形体を、大気中で電気炉にて第1表に
示す条件で焼成した。昇温速度は5〜1000℃/hr、降温
速度は実施例7を除いて5〜1000℃/hrとした。(尚、
実施例7のみは焼成後そのまま急冷した。) 次に、この焼結体をJIS R1601(1981)に示される3
×4×40mmの試験片に加工し、大気中にて電気炉にて第
1表に示す条件で熱処理を行った。なお、その昇温速度
は5〜1000℃/hrで行い、更に第1表に示す条件で冷却
を行った。
次いで、上記熱処理後、試験片について、開気孔率(ア
ルキメデス法)、4点曲げ強度(JIS R1601(198
1))、熱膨張係数及び融点を測定した。熱膨張係数の測
定には、高純度アルミナ焼結体を用いた押棒示差式熱膨
張計を使用し、40→1400℃の熱膨張率を測定し、係数は
熱膨張率(40→1400℃)/1360から算出した。又、融点
は3×4×5mm角に加工した焼結体を電気炉内に保持
し、10℃/minの速度で1700℃まで昇温し、溶けない
ことを目視で確認した。これらの結果を第1表に示す。
また、焼結体結晶相における高温相量、低温相量の関係
は下記の如くであり、第1表にそれらの比率を示す。
(高温相量/低温相量比) 低温相量=(試料のI(101)+I(003)/(低温相のみのI(1
01)+I(003))×100% 高温相量=100−低温相量(%) (I(101):101面による回折強度、2θ=11.1°) (I(003):003面により回折強度、2θ=12.4°) 第1表に示す実施例1〜9、比較例10〜13の結果よ
り明らかなように、リン酸塩焼結体を高温型⇔低温型の
相転移温度以上の高温に保持した後、急冷することによ
って、低膨張性を示すリン酸塩焼結体を得ることができ
た。
また、第1図にBaZr4(PO4)6結晶相の低温型(21℃、807
℃)、高温型(1000℃、1203℃)の粉末X線回折図形
を、第2図にBaZr4(PO4)6結晶格子の熱膨張曲線を示
す。なお、第2図中、a軸、c軸とは、BaZr4(PO4)6
晶格子を六方晶系として示した場合の方位を表す。
第3図は実施例1で得られた焼結体の40→1400℃までの
熱膨張曲線であり、極めて小さい熱膨張率を示すことが
わかる。第4図は実施例1で得られた焼結体の室温での
粉末X線回折図形を示す。一方、第5図は比較例10お
よび13で得られた焼結体の40→1400℃までの熱膨張曲
線であり、高温になるにつれて熱膨張率が上昇している
ことがわかる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のリン酸塩化合物と焼結体
及びその製造法によれば、RZr4P6O24(Rは一種以上の
周期率表IIa族の陽イオン)組成の焼結体を高温型と低
温型の相転移温度以上の高温に保持した後急冷すること
により、室温〜1400℃における平均熱膨張係数が-10〜+
10×10-7/℃であり、室温でRcの対称性を有する高
温型結晶構造をもつ耐熱性で低膨張性のリン酸塩化合物
と焼結体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図にBaZr4(PO4)6結晶相の低温型(21℃、807℃)お
よび高温型(1000℃、1203℃)の粉末X線回折図形、第
2図にBaZr4(PO4)6結晶格子の熱膨張曲線、第3図は実
施例1で得られた焼結体の40→1400℃までの熱膨張曲
線、第4図は実施例1で得られた焼結体の室温での粉末
X線回折図形、第5図は比較例10および13で得られ
た焼結体の40→1400℃までの熱膨張曲線を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】RZr4P6O24(Rは一種以上の周期率表IIa
    族の陽イオン)組成をもち、室温〜1400℃における平均
    熱膨張係数が-10〜+10×10-7/℃であり、かつ室温でR
    cの対称性を有する高温型結晶構造をもつことを特徴
    とするリン酸塩化合物。
  2. 【請求項2】請求項1のリン酸塩化合物を一種以上主結
    晶相として有することを特徴とする耐熱性のリン酸塩焼
    結体。
  3. 【請求項3】出発原料を混合、成形し、1400〜1700℃の
    温度にて焼成してRZr4P6O24(Rは一種以上の周期率表I
    Ia族の陽イオン)組成の焼結体を得、次いでこの焼結
    体を高温型と低温型の相転移温度以上の高温に保持した
    後、急冷することを特徴とするリン酸塩焼結体の製造
    法。
JP2004329A 1990-01-11 1990-01-11 リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法 Expired - Lifetime JPH0639322B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004329A JPH0639322B2 (ja) 1990-01-11 1990-01-11 リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法
US07/627,412 US5128288A (en) 1990-01-11 1990-12-14 Phosphate compounds, sintered bodies thereof and manufacture of the sintered bodies
EP90313841A EP0437067B1 (en) 1990-01-11 1990-12-18 Phosphate compounds, sintered bodies thereof and manufacture of the sintered bodies
DE69015344T DE69015344T2 (de) 1990-01-11 1990-12-18 Phosphatzusammensetzungen, gesinterter Körper davon und Herstellung dieses gesinterten Körpers.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004329A JPH0639322B2 (ja) 1990-01-11 1990-01-11 リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03208807A JPH03208807A (ja) 1991-09-12
JPH0639322B2 true JPH0639322B2 (ja) 1994-05-25

Family

ID=11581408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004329A Expired - Lifetime JPH0639322B2 (ja) 1990-01-11 1990-01-11 リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5128288A (ja)
EP (1) EP0437067B1 (ja)
JP (1) JPH0639322B2 (ja)
DE (1) DE69015344T2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268199A (en) * 1993-04-02 1993-12-07 The Center Of Innovative Technology Alkali corrosion resistant coatings and ceramic foams having superfine open cell structure and method of processing
JP2003511331A (ja) 1999-10-05 2003-03-25 コーニング インコーポレイテッド 耐火性nzp型構造体並びにその作成及び使用方法
AU7858800A (en) 1999-10-05 2001-05-10 Corning Incorporated Method of making phosphate-based ceramic filters
US20070221132A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 General Electric Company Composition, coating, coated article, and method
US20080141938A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 General Electric Company Processing apparatus, coated article and method
US9869188B2 (en) 2014-12-12 2018-01-16 General Electric Company Articles for high temperature service and method for making
CN116328711A (zh) * 2023-01-13 2023-06-27 嘉兴高正新材料科技股份有限公司 一种无机吸附材料及其制备方法和用途

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751206A (en) * 1985-03-22 1988-06-14 Iwao Yamai Low thermal expansion ceramic material
US4883781A (en) * 1986-09-13 1989-11-28 Ngk Insulators, Ltd. Heat resisting low expansion zirconyl phosphate-zircon composite
US4801566A (en) * 1987-03-13 1989-01-31 Pennsylvania State University Low expansion ceramic
JPS63307147A (ja) * 1987-06-05 1988-12-14 Ngk Insulators Ltd リン酸ジルコニル焼結体およびその製造方法
US4968648A (en) * 1987-08-29 1990-11-06 Ngk Insulators, Ltd. Heat-resisting phosphate based compound sintered bodies and production thereof
US4925816A (en) * 1987-08-29 1990-05-15 Ngk Insulators, Ltd. Novel solid solution, heat-resistant sintered body and method of producing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY=1987 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE69015344D1 (de) 1995-02-02
EP0437067A3 (en) 1992-04-08
DE69015344T2 (de) 1995-06-29
JPH03208807A (ja) 1991-09-12
EP0437067B1 (en) 1994-12-21
US5128288A (en) 1992-07-07
EP0437067A2 (en) 1991-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7071135B2 (en) Ceramic body based on aluminum titanate and including a glass phase
CA1059160A (en) Method of preparing crack-free monolithic polycrystalline cordierite substrates
KR20070012365A (ko) 티탄산 알루미늄 마그네슘 결정 구조물 및 그 제조방법
CN108530057A (zh) 溶胶-凝胶法制备应用于储能的形貌可控CaTiO3陶瓷的方法
EP0306242B1 (en) Heat-resistant materials and method of producing them
JPH0639322B2 (ja) リン酸塩化合物と焼結体及びその製造法
EP0260893B1 (en) Heat resisting low expansion zirconyl phosphate-zircon composite bodies and process for producing the same
JPH0717440B2 (ja) 耐熱性リン酸塩焼結体およびその製造法
CA1192918A (en) Casting slip made from spinel and spinel refractories
EP1702904B1 (en) New method for the production of NZP ceramic bodies having high porosity and high flexural strength
EP0294115A2 (en) Zirconyl phosphate sintered bodies and production thereof
JP2500809B2 (ja) 耐熱性リン酸塩化合物焼結体及びその製造方法
JPH0615421B2 (ja) ムライト焼結体の製造方法
US6686305B1 (en) Methods of making low thermal expansion calcium aluminate articles
JPH0547498B2 (ja)
KR910009890B1 (ko) 신규한 고용상, 내열성 소결체 및 그 제조방법
JPS63297269A (ja) 耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体およびその製造方法
Kenawy et al. Synthesis of (xMgO-yAl 2 O 3-5SiO 2) Ceramic via the Sol-Gel Technique in Air and under Nitrogen Gas Flow
JPH0397651A (ja) 耐熱性リン酸塩―ジルコン複合体及びその製造方法
JPH0520385B2 (ja)
JP3012027B2 (ja) リン酸系焼結体およびその製造方法
CN114906865A (zh) 一种制备MgAl2O4尖晶石的方法及MgAl2O4尖晶石
JPH11240748A (ja) 酸化物セラミックスの製造方法
Mullite-Zirconia et al. 3800 AVEIRO PORTUGAL
JPH02172861A (ja) 耐熱衝撃性セラミックス構造体の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080525

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 16