JPH0640763A - 高度結晶質品の製造方法 - Google Patents
高度結晶質品の製造方法Info
- Publication number
- JPH0640763A JPH0640763A JP4034620A JP3462092A JPH0640763A JP H0640763 A JPH0640763 A JP H0640763A JP 4034620 A JP4034620 A JP 4034620A JP 3462092 A JP3462092 A JP 3462092A JP H0640763 A JPH0640763 A JP H0640763A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- frit
- containing material
- stoichiometric value
- particle size
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped 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 silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped 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 silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/19—Alkali metal aluminosilicates, e.g. spodumene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ポルサイトが主要結晶相を構成する高度結晶
質品の製造方法において、標準的な製造設備に合った温
度を用いることができる。 【構成】 ポルサイトが主要結晶相を構成する高度結晶
質品の製造方法であって、(a) 略Cs2 O・2SiO2
の化学量論値から略Cs2 O・4SiO2 の化学量論値
の範囲の組成を有するガラス用のバッチを溶融し、(b)
その溶融体をガラスボディに冷却し、(c) 該ガラスボデ
ィをフリットに粉砕し、(d) 適切な量のAl2 O3 含有
材料を前記フリットに混合し、(e) その混合物を、約10
00℃以上で、適切な時間焼成する、各工程を有する。
質品の製造方法において、標準的な製造設備に合った温
度を用いることができる。 【構成】 ポルサイトが主要結晶相を構成する高度結晶
質品の製造方法であって、(a) 略Cs2 O・2SiO2
の化学量論値から略Cs2 O・4SiO2 の化学量論値
の範囲の組成を有するガラス用のバッチを溶融し、(b)
その溶融体をガラスボディに冷却し、(c) 該ガラスボデ
ィをフリットに粉砕し、(d) 適切な量のAl2 O3 含有
材料を前記フリットに混合し、(e) その混合物を、約10
00℃以上で、適切な時間焼成する、各工程を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポルサイトを主要結晶相
として含む高度結晶質品に関する。
として含む高度結晶質品に関する。
【0002】
【従来の技術】高度耐火性セラミック材料は、まさにそ
の性質のため、商業的処理の観点から種々の大変困難な
問題をかかえている。慣例的に、それらの耐火性は、そ
れらの材料を合成しそして有用な形状に加工するため、
極めて高い焼成温度を必要とする。その高温により、そ
れら耐火性の大きい材料から製品を合成しそして造形す
るよう考案された実験室段階でのプロセスは、商業生産
へとスケールアップするにはあまりに不経済であった
り、標準的な製造設備の能力限界を超えた作業条件を必
要としたりする。
の性質のため、商業的処理の観点から種々の大変困難な
問題をかかえている。慣例的に、それらの耐火性は、そ
れらの材料を合成しそして有用な形状に加工するため、
極めて高い焼成温度を必要とする。その高温により、そ
れら耐火性の大きい材料から製品を合成しそして造形す
るよう考案された実験室段階でのプロセスは、商業生産
へとスケールアップするにはあまりに不経済であった
り、標準的な製造設備の能力限界を超えた作業条件を必
要としたりする。
【0003】そのような状況は、鉱物ポルサイトであ
る、組成Cs2 O−Al2 O3 −4SiO2 (略してC
AS4 )を有するセシウム含有准長石に見ることができ
る。ポルサイトは、1900℃を超える融点を示す知られて
いる限りにおいて最も耐火性の大きいシリケートであ
る。ポルサイトは、大きい耐火性に加えて、高温安定
性、低弾性率、比較的小さい線熱膨張率(すなわち0〜
1000℃において約20〜30×10-7/℃)を示し、従って熱
衝撃を受ける用途に適し、水およびアルカリ溶液による
攻撃に良好な耐性を有する。
る、組成Cs2 O−Al2 O3 −4SiO2 (略してC
AS4 )を有するセシウム含有准長石に見ることができ
る。ポルサイトは、1900℃を超える融点を示す知られて
いる限りにおいて最も耐火性の大きいシリケートであ
る。ポルサイトは、大きい耐火性に加えて、高温安定
性、低弾性率、比較的小さい線熱膨張率(すなわち0〜
1000℃において約20〜30×10-7/℃)を示し、従って熱
衝撃を受ける用途に適し、水およびアルカリ溶液による
攻撃に良好な耐性を有する。
【0004】このようにポルサイトをして有用な材料な
らしめている極めて大きい耐火性は、不都合にも、伝統
的なアプローチをもって合成を行なうことを極めて困難
にしている。
らしめている極めて大きい耐火性は、不都合にも、伝統
的なアプローチをもって合成を行なうことを極めて困難
にしている。
【0005】米国特許第3,723,140 号は、ポルサイトが
主要結晶相を構成し、50容量%を超える(通常80容量%
を超える)結晶を有するガラスセラミックボディの調製
を開示している。その先駆体ガラスは、ロジウムるつぼ
中で1850〜2000℃の溶融温度を必要とする。このような
処理条件は、大きなスケールの商業的操業において実行
するのは極めて困難であると考えられる。
主要結晶相を構成し、50容量%を超える(通常80容量%
を超える)結晶を有するガラスセラミックボディの調製
を開示している。その先駆体ガラスは、ロジウムるつぼ
中で1850〜2000℃の溶融温度を必要とする。このような
処理条件は、大きなスケールの商業的操業において実行
するのは極めて困難であると考えられる。
【0006】同様に、ポルサイトを構成する個々の成分
酸化物を互いに焼結することによってポルサイトを調製
することは大変困難であることが示され、ここでも極め
て高い焼成温度を必要とする。
酸化物を互いに焼結することによってポルサイトを調製
することは大変困難であることが示され、ここでも極め
て高い焼成温度を必要とする。
【0007】
【発明の目的】上記に鑑みて、本発明の一般的な目的
は、標準的な製造設備に合った温度を用いるポルサイト
の合成方法を提供することである。
は、標準的な製造設備に合った温度を用いるポルサイト
の合成方法を提供することである。
【0008】また、より高温が利用できるとしても、本
発明のより特定的な目的は、1650℃以下の温度を用いて
ポルサイトのボディを調製する方法を提供することであ
る。
発明のより特定的な目的は、1650℃以下の温度を用いて
ポルサイトのボディを調製する方法を提供することであ
る。
【0009】
【発明の構成】これらの目的が、“反応セラミング(rea
ctive ceraming)”と称する工程により達成できること
を見い出した。反応セラミング工程の基本は、ガラスフ
リットと反応体粉末との間の現場の反応にある。すなわ
ち、この工程は、下記の概略的な式で表わせる。
ctive ceraming)”と称する工程により達成できること
を見い出した。反応セラミング工程の基本は、ガラスフ
リットと反応体粉末との間の現場の反応にある。すなわ
ち、この工程は、下記の概略的な式で表わせる。
【0010】ガラス+反応体→ポルサイト ガラスからのポルサイト結晶の合成は、化学反応と失透
の組合わされた作用(“反応セラミング”のプロセスと
称する)を含む。
の組合わされた作用(“反応セラミング”のプロセスと
称する)を含む。
【0011】ガラスセラミックプロセスを介しての結晶
化ボディの製造は(概略的にガラス→結晶相と示せ
る)、同様に先駆体ガラスを含むが、本発明のプロセス
は、この先駆体ガラスに加えられる組成上の制限の点で
異なる。ガラスセラミックプロセスにおける重点が、慣
例上、ボディ中に形成される結晶の量を最大にすること
にあるため、出発ガラスは所望の最終結晶質品に近いも
のでなければならない。これとは対照的に、反応セラミ
ングにおける出発ガラスは、このガラスが反応スキーム
における原料の1つに過ぎないので、所望の最終製品と
かけ離れた組成であってもよい。結晶濃度の最大化が反
応セラミングの目標であるが、本発明のプロセスが有す
る大きい組成上の柔軟性により、先駆体ガラス組成を選
択する際に、ガラス溶融温度やガラス形成能等を考慮す
る余地がある。このファクターに照らし合わせて、反応
セラミングプロセスがポルサイトの合成を商業的にみて
経済性を有すべく十分に実用的に達成できるようにし得
るかどうかを判定する調査を行った。この調査に課した
1つの任意の制限は、使用温度が1650℃以下となるよう
にすることであった。この温度は標準的設置の限界を示
していると思われる。
化ボディの製造は(概略的にガラス→結晶相と示せ
る)、同様に先駆体ガラスを含むが、本発明のプロセス
は、この先駆体ガラスに加えられる組成上の制限の点で
異なる。ガラスセラミックプロセスにおける重点が、慣
例上、ボディ中に形成される結晶の量を最大にすること
にあるため、出発ガラスは所望の最終結晶質品に近いも
のでなければならない。これとは対照的に、反応セラミ
ングにおける出発ガラスは、このガラスが反応スキーム
における原料の1つに過ぎないので、所望の最終製品と
かけ離れた組成であってもよい。結晶濃度の最大化が反
応セラミングの目標であるが、本発明のプロセスが有す
る大きい組成上の柔軟性により、先駆体ガラス組成を選
択する際に、ガラス溶融温度やガラス形成能等を考慮す
る余地がある。このファクターに照らし合わせて、反応
セラミングプロセスがポルサイトの合成を商業的にみて
経済性を有すべく十分に実用的に達成できるようにし得
るかどうかを判定する調査を行った。この調査に課した
1つの任意の制限は、使用温度が1650℃以下となるよう
にすることであった。この温度は標準的設置の限界を示
していると思われる。
【0012】この調査により、反応セラミング技術は、
1650℃以下の温度で高結晶質ポルサイトボディを製造す
るのに十分使用できることが示された。この方法は、次
のような2つの一般的工程を含む。
1650℃以下の温度で高結晶質ポルサイトボディを製造す
るのに十分使用できることが示された。この方法は、次
のような2つの一般的工程を含む。
【0013】(a) 略Cs2 O・2SiO2 (CS2 )の
化学量論値から略Cs2 O・4SiO2 (CS4 )の化
学量論値の範囲の組成を有するガラスフリットを調製
し、(b) そのガラスフリットを、ポルサイトの化学量論
値に近似した化学量論値を有する最終製品を形成するの
に適した割合でAl2 O3 含有材料と反応させる。
化学量論値から略Cs2 O・4SiO2 (CS4 )の化
学量論値の範囲の組成を有するガラスフリットを調製
し、(b) そのガラスフリットを、ポルサイトの化学量論
値に近似した化学量論値を有する最終製品を形成するの
に適した割合でAl2 O3 含有材料と反応させる。
【0014】このようなガラスは、1650℃を超えない温
度でCs2 O含有材料およびSiO2 含有材料を適当な
割合で溶融することにより調製できる。[これらのガラ
スは周囲環境中で水和に供されるため、少量のAl2 O
3 (約1〜5重量%)が、水和に対するこれらガラスの
耐性を大きく改善するために加えられる。これらのガラ
ス中におけるAl2 O3 溶解度の実際的限度が約5重量
%なので、ガラス中の未溶解Al2 O3 をたとえあって
も極めて低レベルにおさえるために、Al2 O3 の添加
は4重量%を超えないことが好ましい。]ガラスは細か
い粉末(フリット)に粉砕される。
度でCs2 O含有材料およびSiO2 含有材料を適当な
割合で溶融することにより調製できる。[これらのガラ
スは周囲環境中で水和に供されるため、少量のAl2 O
3 (約1〜5重量%)が、水和に対するこれらガラスの
耐性を大きく改善するために加えられる。これらのガラ
ス中におけるAl2 O3 溶解度の実際的限度が約5重量
%なので、ガラス中の未溶解Al2 O3 をたとえあって
も極めて低レベルにおさえるために、Al2 O3 の添加
は4重量%を超えないことが好ましい。]ガラスは細か
い粉末(フリット)に粉砕される。
【0015】このフリットを、脱水カオリン、含シリカ
ボーキサイトおよびアルミナなどのAl2 O3 含有材料
と、1650℃以下の温度(好ましくは1000〜1550℃の範囲
の温度)で反応させる。前記各材料は、細かく分割され
た粉末である。ポルサイト結晶含有ボディは上記のどの
場合からも製造されるが、ポルサイトの収量が最大であ
る点および最終製品の密度が最大である点から、粉末の
アルミナを使用することが好ましい。
ボーキサイトおよびアルミナなどのAl2 O3 含有材料
と、1650℃以下の温度(好ましくは1000〜1550℃の範囲
の温度)で反応させる。前記各材料は、細かく分割され
た粉末である。ポルサイト結晶含有ボディは上記のどの
場合からも製造されるが、ポルサイトの収量が最大であ
る点および最終製品の密度が最大である点から、粉末の
アルミナを使用することが好ましい。
【0016】フリットと脱水カオリンの反応から調製さ
れた物品は、残留ガラスまたは他のアモルファス相をほ
とんど有さずかついくらかの多孔度を示した。フリット
およびカオリンの割合は、化学量論的ポルサイトを生成
するよう設定したが、ポルサイトとCs2 O・Al2 O
3 ・2SiO2 とがX線回折法により結晶質品中に確認
された。おそらく、(Cs2 O・Al2 O3 ・2SiO
2 )の相は、ポルサイト固溶相への先駆体であると思わ
れる。[ポルサイト固溶相の不存在は、それがシリカイ
ンリッチメント(silica enrichment)をまねくものだと
すれば、上記反応の質量バランス(mass balance)を保
つものである。] フリットと含シリカボーキサイトとの反応から調製され
た物品はポルサイトを含んでいたが、多くの残留ガラス
の存在をも示した。
れた物品は、残留ガラスまたは他のアモルファス相をほ
とんど有さずかついくらかの多孔度を示した。フリット
およびカオリンの割合は、化学量論的ポルサイトを生成
するよう設定したが、ポルサイトとCs2 O・Al2 O
3 ・2SiO2 とがX線回折法により結晶質品中に確認
された。おそらく、(Cs2 O・Al2 O3 ・2SiO
2 )の相は、ポルサイト固溶相への先駆体であると思わ
れる。[ポルサイト固溶相の不存在は、それがシリカイ
ンリッチメント(silica enrichment)をまねくものだと
すれば、上記反応の質量バランス(mass balance)を保
つものである。] フリットと含シリカボーキサイトとの反応から調製され
た物品はポルサイトを含んでいたが、多くの残留ガラス
の存在をも示した。
【0017】最も好ましいプロセスは、フリットとアル
ミナとの反応を含む。フリットとアルミナとの間の反応
は表面媒介(surface-mediated)(すなわち、材料の粒度
が反応の動力学上での役割をになう)されるので、フリ
ットの平均粒度は約30ミクロン化であり、約2〜20ミク
ロンの範囲にあることが好ましい。アルミナの平均粒度
はより小さい(10ミクロン未満)ことが好ましい。ポル
サイト結晶化の量を最大にするためには、アルミナの平
均粒度は約2ミクロン未満とする。実験室段階での調査
により、アルミナの粒度を上げるとポルサイト結晶の収
量が減ると共に残留ガラスなどの未結合反応体の量がそ
れに応じて増加することが示された。
ミナとの反応を含む。フリットとアルミナとの間の反応
は表面媒介(surface-mediated)(すなわち、材料の粒度
が反応の動力学上での役割をになう)されるので、フリ
ットの平均粒度は約30ミクロン化であり、約2〜20ミク
ロンの範囲にあることが好ましい。アルミナの平均粒度
はより小さい(10ミクロン未満)ことが好ましい。ポル
サイト結晶化の量を最大にするためには、アルミナの平
均粒度は約2ミクロン未満とする。実験室段階での調査
により、アルミナの粒度を上げるとポルサイト結晶の収
量が減ると共に残留ガラスなどの未結合反応体の量がそ
れに応じて増加することが示された。
【0018】フリットと粉末化Al2 O3 含有材料との
間の反応は有効焼成温度範囲中のより低い温度において
比較的ゆっくりと進み、温度が1000℃を超えるとその反
応速度はかなり大きくなるので、1100℃以上の温度がこ
のプロセスの商業的活用にとってより実用的であると考
えられる。
間の反応は有効焼成温度範囲中のより低い温度において
比較的ゆっくりと進み、温度が1000℃を超えるとその反
応速度はかなり大きくなるので、1100℃以上の温度がこ
のプロセスの商業的活用にとってより実用的であると考
えられる。
【0019】先駆体ガラスがCS2 の化学量論値に近似
して設定される場合、その組成は、酸化物基準の重量%
で表わして、65〜75%のCs2 O、25〜35%のSi
O2 、そして任意に1〜5%のAl2 O3 から実質的に
成る。後者は、ガラスの水和耐性を改良するために加え
られる。そのようなガラスから調製されるフリットは、
粉末化Al2 O3 含有材料と十分に混合される。この
時、前記Al2 O3 含有材料の量は、ポルサイトの化学
量論値に近似した反応生成物を生じるように設定され
る。例えば、粉末化アルミナがAl2 O3 含有材料を構
成する場合、通常それは、約10〜35重量%の量で存在す
る。
して設定される場合、その組成は、酸化物基準の重量%
で表わして、65〜75%のCs2 O、25〜35%のSi
O2 、そして任意に1〜5%のAl2 O3 から実質的に
成る。後者は、ガラスの水和耐性を改良するために加え
られる。そのようなガラスから調製されるフリットは、
粉末化Al2 O3 含有材料と十分に混合される。この
時、前記Al2 O3 含有材料の量は、ポルサイトの化学
量論値に近似した反応生成物を生じるように設定され
る。例えば、粉末化アルミナがAl2 O3 含有材料を構
成する場合、通常それは、約10〜35重量%の量で存在す
る。
【0020】先駆体ガラスがCS4 の化学量論値に近似
するよう設定される場合、その組成は、酸化物基準の重
量%で表わして、50〜60%のCs2 O、40〜50%のSi
O2、そして任意に1〜5%のAl2 O3 から実質的に
成る。Al2 O3 は、ガラスの水和耐性を改良するため
に加えられる。そのようなガラスから調製されたフリッ
トは、粉末化Al2 O3 含有材料と十分に混合される。
ここで、前記Al2 O3 含有材料の量は、ポルサイトの
化学量論値に近似した反応生成物を生じるように設定さ
れる。粉末化アルミナがAl2 O3 含有材料を構成する
場合、それは、約10〜35重量%の量で存在する。
するよう設定される場合、その組成は、酸化物基準の重
量%で表わして、50〜60%のCs2 O、40〜50%のSi
O2、そして任意に1〜5%のAl2 O3 から実質的に
成る。Al2 O3 は、ガラスの水和耐性を改良するため
に加えられる。そのようなガラスから調製されたフリッ
トは、粉末化Al2 O3 含有材料と十分に混合される。
ここで、前記Al2 O3 含有材料の量は、ポルサイトの
化学量論値に近似した反応生成物を生じるように設定さ
れる。粉末化アルミナがAl2 O3 含有材料を構成する
場合、それは、約10〜35重量%の量で存在する。
【0021】実質的にポルサイト結晶から成るボディ
は、ゾル−ゲル反応から合成することもできる。すなわ
ち、Al2 O3 のソースを与えるアルミナ含有ゾルが調
製できる。CS4 の略化学量論値からCS2 の略化学量
論値の範囲の組成を有するガラスフリットがゾルに混合
できる。フリットとゾルの反応後、得られたゲルを乾燥
し、次に粉末化Al2 O3 含有材料を使用した場合と同
じようにして焼成する。
は、ゾル−ゲル反応から合成することもできる。すなわ
ち、Al2 O3 のソースを与えるアルミナ含有ゾルが調
製できる。CS4 の略化学量論値からCS2 の略化学量
論値の範囲の組成を有するガラスフリットがゾルに混合
できる。フリットとゾルの反応後、得られたゲルを乾燥
し、次に粉末化Al2 O3 含有材料を使用した場合と同
じようにして焼成する。
【0022】現状では、本発明の方法の最も好ましい実
施態様では、フリットと反応させるのに粉末化アルミナ
を使用する。
施態様では、フリットと反応させるのに粉末化アルミナ
を使用する。
【0023】上記説明において、先駆体ガラスは実質的
にCs2 O,SiO2 、そして任意にAl2 O3 のみか
ら成るものであったが、アルカリ土類金属酸化物、清澄
剤、SnO2 ,ZrO2 等の補助剤および稀釈剤をガラ
ス組成に少量加えることもできることは理解されよう。
ここで少量とは、低溶融ガラス質相を形成しない、低温
結晶相の生成を生じさせない、そしてその他最終製品の
特性全体に悪影響を与えない量である。
にCs2 O,SiO2 、そして任意にAl2 O3 のみか
ら成るものであったが、アルカリ土類金属酸化物、清澄
剤、SnO2 ,ZrO2 等の補助剤および稀釈剤をガラ
ス組成に少量加えることもできることは理解されよう。
ここで少量とは、低溶融ガラス質相を形成しない、低温
結晶相の生成を生じさせない、そしてその他最終製品の
特性全体に悪影響を与えない量である。
【0024】
【実施例】本発明を以下の実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【0025】下記の表において、ガラスAはCS2 の化
学量論値に近似した組成に4%のAl2 O3 を加えた組
成を有し、ガラスBは、Cs2 OとSiO2 の910 ℃共
有混合物の化学量論値に近似し、3%のAl2 O3 を含
む組成を有し、ガラスCは、CS4 の化学量論値に近似
し、4%のAl2 O3 を含む組成を有する。各組成は酸
化物基準の重量%で表わしてある。ガラスのバッチ成分
は、SiO2 とAl2O3 とCs2 CO3 からなり、C
s2 CO3 はCs2 Oのソースを与えるものである。
学量論値に近似した組成に4%のAl2 O3 を加えた組
成を有し、ガラスBは、Cs2 OとSiO2 の910 ℃共
有混合物の化学量論値に近似し、3%のAl2 O3 を含
む組成を有し、ガラスCは、CS4 の化学量論値に近似
し、4%のAl2 O3 を含む組成を有する。各組成は酸
化物基準の重量%で表わしてある。ガラスのバッチ成分
は、SiO2 とAl2O3 とCs2 CO3 からなり、C
s2 CO3 はCs2 Oのソースを与えるものである。
【0026】均質溶融物を得る助けとするため、これら
バッチ成分を互いにボールミル混練し、プラチナるつぼ
に充填は、このるつぼを約1650℃で運転中の炉に入れ
た。16時間後、十分に流動的となった溶融物を水冷スチ
ールロールを通して流し、ガラスの薄いリボン/フレー
クを形成し、その後それを乾燥ボールミル粉砕して約8
〜10ミクロンの平均粒度を有する粉子とした。
バッチ成分を互いにボールミル混練し、プラチナるつぼ
に充填は、このるつぼを約1650℃で運転中の炉に入れ
た。16時間後、十分に流動的となった溶融物を水冷スチ
ールロールを通して流し、ガラスの薄いリボン/フレー
クを形成し、その後それを乾燥ボールミル粉砕して約8
〜10ミクロンの平均粒度を有する粉子とした。
【0027】
【表1】 ガラスA ガラ スB ガラスC Cs2 O 67.2 57.6 52.8 SiO2 28.8 39.4 43.2 Al2 O3 4.0 3.0 4.0実施例1 ガラスAのフリットを600 ℃で数時間焼成して粉子の表
面から吸着水を除いた後、そのフリットを約1.5 ミクロ
ンの平均粒度を有する粉末化脱水カオリンと十分に混合
した。この時、フリットはこの混合物の約60重量%であ
った。約5重量%の有機バインダープレス助剤(pressin
g aid)をそれに混合し、得られた混合物を室温でプレス
して、約0.5 ″(約1.27cm)の直径と約1″(約2.54c
m)の高さを有する円形ペレットとした。
面から吸着水を除いた後、そのフリットを約1.5 ミクロ
ンの平均粒度を有する粉末化脱水カオリンと十分に混合
した。この時、フリットはこの混合物の約60重量%であ
った。約5重量%の有機バインダープレス助剤(pressin
g aid)をそれに混合し、得られた混合物を室温でプレス
して、約0.5 ″(約1.27cm)の直径と約1″(約2.54c
m)の高さを有する円形ペレットとした。
【0028】得られたペレットを電気炉に入れ、温度を
約300 ℃/時の速度で1250℃あるいは1550℃まで上げ
た。前記各温度において2時間放置した後、炉を約300
℃/時の速度で冷却した。X線回折法により、全ての焼
成ペレット中にアモルファス相はほとんど検出されなか
った。フリットとカオリンの量は化学量論的ポルサイト
を生成すべく設定されたのだが、ポルサイトとCs2 O
・Al2 O3 ・2SiO2 の両方がほぼ同量で形成され
ていた。CS4 とCS2 の割合は、焼成温度によってほ
とんど影響されないようであった。
約300 ℃/時の速度で1250℃あるいは1550℃まで上げ
た。前記各温度において2時間放置した後、炉を約300
℃/時の速度で冷却した。X線回折法により、全ての焼
成ペレット中にアモルファス相はほとんど検出されなか
った。フリットとカオリンの量は化学量論的ポルサイト
を生成すべく設定されたのだが、ポルサイトとCs2 O
・Al2 O3 ・2SiO2 の両方がほぼ同量で形成され
ていた。CS4 とCS2 の割合は、焼成温度によってほ
とんど影響されないようであった。
【0029】実施例2 実施例1と同様にしてガラスBのフリットを焼成した
後、それを約10ミクロンの平均粒度を有する粉末化含シ
リカボーキサイトと十分に混合した。この時フリットは
混合物の約80重量%を構成するものであった。得られた
混合物を円形ペレットにプレスし、実施例1のようにし
て1250℃か1550℃で焼成した。
後、それを約10ミクロンの平均粒度を有する粉末化含シ
リカボーキサイトと十分に混合した。この時フリットは
混合物の約80重量%を構成するものであった。得られた
混合物を円形ペレットにプレスし、実施例1のようにし
て1250℃か1550℃で焼成した。
【0030】X線回折法により、実施例1の場合より多
量の残留ガラスがペレット中に検出された。ボーキサイ
トが比較的粗い粒度であるために、フリットとボーキサ
イトとの間の反応性が低下したのが原因であると考えら
れる。主要結晶相はポルサイトであるが、かなりの量の
Cs2 O・Al2 O3 ・2SiO2 も見られた。実施例
1の場合と同様に、CS4 とCS2 の割合は焼成温度に
よって大きく影響されないようであった。
量の残留ガラスがペレット中に検出された。ボーキサイ
トが比較的粗い粒度であるために、フリットとボーキサ
イトとの間の反応性が低下したのが原因であると考えら
れる。主要結晶相はポルサイトであるが、かなりの量の
Cs2 O・Al2 O3 ・2SiO2 も見られた。実施例
1の場合と同様に、CS4 とCS2 の割合は焼成温度に
よって大きく影響されないようであった。
【0031】実施例3 26重量部のゾルにつき1重量部のAl2 O3 を含むゾル
を公知の方法に従って、アルミニウムイソプロポキシド
(aluminum isopropoxide)をエタノール/硝酸溶液にゆ
っくりと加えることにより調製した。ガラスCのフリッ
トを実施例1および2と同様にして焼成した後、それを
ゆっくりと上記ゾルに加えた。この時、ゾルを約100 ℃
でかくはんしていた。フリットのゾルへの添加は、0.22
重量部のゾルに対して1重量部のフリットとした。数分
後、混合物はゲル化し、それを200 〜250 ℃において空
気雰囲気で運転される乾燥機に入れて残留溶剤をゆっく
りと揮発させた。乾燥機中で数時間、経過させた後、混
合物を600 ℃で運転される炉に移して有機材料の全ての
痕跡を除去した。85重量%のフリットと15重量%の(ゾ
ルからの)Al2 O3 にほぼ相当する得られた乾燥混合
物を200 メッシュスクリーン(74ミクロン)を通すこと
によって粒状化した。実施例1および2と同様にして、
得られた乾燥粉末をプレスしてペレットを得、1550℃で
2時間焼成した。
を公知の方法に従って、アルミニウムイソプロポキシド
(aluminum isopropoxide)をエタノール/硝酸溶液にゆ
っくりと加えることにより調製した。ガラスCのフリッ
トを実施例1および2と同様にして焼成した後、それを
ゆっくりと上記ゾルに加えた。この時、ゾルを約100 ℃
でかくはんしていた。フリットのゾルへの添加は、0.22
重量部のゾルに対して1重量部のフリットとした。数分
後、混合物はゲル化し、それを200 〜250 ℃において空
気雰囲気で運転される乾燥機に入れて残留溶剤をゆっく
りと揮発させた。乾燥機中で数時間、経過させた後、混
合物を600 ℃で運転される炉に移して有機材料の全ての
痕跡を除去した。85重量%のフリットと15重量%の(ゾ
ルからの)Al2 O3 にほぼ相当する得られた乾燥混合
物を200 メッシュスクリーン(74ミクロン)を通すこと
によって粒状化した。実施例1および2と同様にして、
得られた乾燥粉末をプレスしてペレットを得、1550℃で
2時間焼成した。
【0032】X線回折法により、アモルファス相の痕跡
は検出されなかったポルサイトが実質的に存在する唯一
の結晶相を構成した。得られた生成物はいくらかの多孔
度を示した。
は検出されなかったポルサイトが実質的に存在する唯一
の結晶相を構成した。得られた生成物はいくらかの多孔
度を示した。
【0033】実施例4 ガラスCのフリットを600 ℃で数時間焼成して粉子の表
面から吸着水を除去した後、そのフリットを2つのブラ
ンドの粉末化Al2 O3 (すなわちAlcaoから販売
されるA−1000およびA−3000)と十分に混合した。A
−1000Al2 O3 の平均粒度は約0.5 ミクロンであって
約8.9m2 /g の表面積を与えるものであり、A−3000A
l2 O3 の平均粒度は約2.9 ミクロンであって約2.8m2
/g の表面積を与えるものであった。Al2 O3 は混合
物の約15重量%を構成し、この量はポルサイトの化学量
論値に近似した生成物を得るよう設定された。約5重量
%の有機バインダー/プレス助剤を各混合物に加え、そ
れを室温でプレスして実施例1〜3と同様の略寸法を有
するペレットとした。
面から吸着水を除去した後、そのフリットを2つのブラ
ンドの粉末化Al2 O3 (すなわちAlcaoから販売
されるA−1000およびA−3000)と十分に混合した。A
−1000Al2 O3 の平均粒度は約0.5 ミクロンであって
約8.9m2 /g の表面積を与えるものであり、A−3000A
l2 O3 の平均粒度は約2.9 ミクロンであって約2.8m2
/g の表面積を与えるものであった。Al2 O3 は混合
物の約15重量%を構成し、この量はポルサイトの化学量
論値に近似した生成物を得るよう設定された。約5重量
%の有機バインダー/プレス助剤を各混合物に加え、そ
れを室温でプレスして実施例1〜3と同様の略寸法を有
するペレットとした。
【0034】それらのペレットを電気炉に入れ、その温
度を約300 ℃/時の速度で1250℃か1550℃に上げた。約
2時間その温度で放置した後、炉を約300 ℃/時の速度
で冷却した。
度を約300 ℃/時の速度で1250℃か1550℃に上げた。約
2時間その温度で放置した後、炉を約300 ℃/時の速度
で冷却した。
【0035】A−1000Al2 O3 を含むペレットのX線
回折法では、ごく少量ではあるが残留ガラスの存在が見
つかり、ごく少量の未反応α−Al2 O3 を除いて、結
晶化がポルサイトとして確認された。このように、焼成
ペレットは実質的に相純粋ポルサイト(phase-pure poll
ucite)であった。しかしながら、これらのペレットはい
くらかの多孔度を示し、天然ポルサイトの理論的密度の
85%と測定された。
回折法では、ごく少量ではあるが残留ガラスの存在が見
つかり、ごく少量の未反応α−Al2 O3 を除いて、結
晶化がポルサイトとして確認された。このように、焼成
ペレットは実質的に相純粋ポルサイト(phase-pure poll
ucite)であった。しかしながら、これらのペレットはい
くらかの多孔度を示し、天然ポルサイトの理論的密度の
85%と測定された。
【0036】A−3000Al2 O3 を含むペレットのX線
回折法では、A−1000Al2 O3 を含むペレットの場合
より多くの量の未反応α−Al2 O3 粒子およびガラス
が示された。ポルサイト結晶化のレベルはA−1000Al
2 O3 を含むペレットの場合より小さかった。一方、多
孔度は事実上認められず、理論上の密度に極めて近い密
度を有していた。
回折法では、A−1000Al2 O3 を含むペレットの場合
より多くの量の未反応α−Al2 O3 粒子およびガラス
が示された。ポルサイト結晶化のレベルはA−1000Al
2 O3 を含むペレットの場合より小さかった。一方、多
孔度は事実上認められず、理論上の密度に極めて近い密
度を有していた。
【0037】このような微小構造上の相違は、A−3000
Al2 O3 の粒度がより大きく、そのためにフリットと
の反応のための表面積が小さいことに帰因していると考
えられる。Al2 O3 粒子がより粗いとフリットの流れ
がよく大きくなってペレット中の多孔度を下げる。
Al2 O3 の粒度がより大きく、そのためにフリットと
の反応のための表面積が小さいことに帰因していると考
えられる。Al2 O3 粒子がより粗いとフリットの流れ
がよく大きくなってペレット中の多孔度を下げる。
【0038】従って、ポルサイト結晶化のより大きな形
成とより大きな密度とが、A−1000とA−3000のアルミ
ナを組合わせることにより達成できる。
成とより大きな密度とが、A−1000とA−3000のアルミ
ナを組合わせることにより達成できる。
Claims (17)
- 【請求項1】 ポルサイトが主要結晶相を構成する高度
結晶質品の製造方法であって、 (a) 略Cs2 O・2SiO2 の化学量論値から略Cs2
O・4SiO2 の化学量論値の範囲の組成を有するガラ
ス用のバッチを溶融し、 (b) その溶融体をガラスボディに冷却し、 (c) 該ガラスボディをフリットに粉砕し、 (d) ポルサイトの化学量論値に近似した化学量論値を有
する生成物を形成するのに適した割合でAl2 O3 含有
材料を前記フリットに混合し、 (e) その混合物を、約1000℃以上で、前記フリットが前
記Al2 O3 含有材料と反応してポルサイトを主要結晶
相として含む高度結晶質品を形成するのに十分な時間、
焼成する、 各工程から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記ガラスが約1〜5%のAl2 O3 を
含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記フリットの平均粒度が約30ミクロン
以下であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記フリットの平均粒度が約2〜20ミク
ロンの範囲にあることを特徴とする請求項3記載の方
法。 - 【請求項5】 前記Al2 O3 含有材料が粉末の形態で
あることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記Al2 O3 含有材料の平均粒度が約
10ミクロン以下であることを特徴とする請求項5記載の
方法。 - 【請求項7】 前記Al2 O3 含有材料がアルミナであ
ることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 前記焼成の温度が1650℃以下であること
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 前記焼成の温度が約1100℃〜1550℃の範
囲であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 略Cs2 O・2SiO2 の化学量論値
に近似した組成を有する前記ガラスが、酸化物基準の重
量%で表わして65〜75%のCs2 Oと25〜35%のSiO
2 から実質的に成ることを特徴とする請求項1記載の方
法。 - 【請求項11】 前記ガラスが1〜5%のAl2 O3 を
含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 略Cs2 O・4SiO2 の化学量論値
に近似した組成を有する前記ガラスが、酸化物基準の重
量%で表わして50〜60%のCs2 Oと40〜50%のSiO
2 から実質的に成ることを特徴とする請求項1記載の方
法。 - 【請求項13】 前記ガラスが1〜5%のAl2 O3 を
含むことを特徴とする請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記ガラスが略Cs2 O・2SiO2
の化学量論値に近似した組成を有し、前記Al2 O3 含
有材料が、約10〜35重量%の範囲の量で存在するアルミ
ナであることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項15】 前記ガラスが略Cs2 O・4SiO2
の化学量論値に近似した組成を有し、前記Al2 O3 含
有材料が、約10〜35重量%の範囲で存在するアルミナで
あることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項16】 前記Al2 O3 含有材料が、異なった
粒度または表面積の2種類以上のアルミナから成ること
を特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項17】 前記Al2 O3 含有材料がゾルの形態
であることを特徴とする請求項1記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/664,084 US5094677A (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Preparation of pollucite ceramics |
US664084 | 1996-06-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0640763A true JPH0640763A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=24664450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4034620A Withdrawn JPH0640763A (ja) | 1991-03-04 | 1992-02-21 | 高度結晶質品の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5094677A (ja) |
EP (1) | EP0502259B1 (ja) |
JP (1) | JPH0640763A (ja) |
CA (1) | CA2057523A1 (ja) |
DE (1) | DE69102417T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5875407A (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for synthesizing pollucite from chabazite and cesium chloride |
US6423415B1 (en) | 2000-08-31 | 2002-07-23 | Corning Incorporated | Potassium silicate frits for coating metals |
JP2004535909A (ja) * | 2000-11-07 | 2004-12-02 | コーニング インコーポレイテッド | 低cteを持つポルサイトベースのセラミック |
CN102584259B (zh) | 2004-12-30 | 2014-06-18 | 康宁股份有限公司 | 耐火材料 |
KR101664527B1 (ko) | 2010-02-25 | 2016-10-11 | 코닝 인코포레이티드 | 반응성 세라믹화에 의한 제노타임 세라믹 제조방법 |
US10411288B2 (en) | 2011-11-29 | 2019-09-10 | Corning Incorporated | Reactive sintering of ceramic lithium-ion solid electrolytes |
WO2018208785A1 (en) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Corning Incorporated | High temperature sealant and methods thereof |
CN110981205A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-10 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种处理放射性铯污染土壤用微晶玻璃的制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3723140A (en) * | 1971-12-28 | 1973-03-27 | Corning Glass Works | Glass-ceramics containing pollucite |
US3833385A (en) * | 1971-12-28 | 1974-09-03 | Corning Glass Works | Preform core bodies |
US3959172A (en) * | 1973-09-26 | 1976-05-25 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Process for encapsulating radionuclides |
US4994419A (en) * | 1990-09-07 | 1991-02-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Low temperature synthesis of high purity monoclinic celsian using topaz |
-
1991
- 1991-03-04 US US07/664,084 patent/US5094677A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-12 CA CA002057523A patent/CA2057523A1/en not_active Abandoned
- 1991-12-27 DE DE69102417T patent/DE69102417T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-27 EP EP91122253A patent/EP0502259B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-21 JP JP4034620A patent/JPH0640763A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0502259B1 (en) | 1994-06-08 |
DE69102417T2 (de) | 1995-01-26 |
EP0502259A1 (en) | 1992-09-09 |
DE69102417D1 (de) | 1994-07-14 |
US5094677A (en) | 1992-03-10 |
CA2057523A1 (en) | 1992-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5300464A (en) | Nanocrystalline materials | |
US5622551A (en) | Chemically derived leucite | |
US4506021A (en) | 0'-Phase sialon ceramic product and a method of forming dense ceramic product | |
TW414785B (en) | High strength porcelain and method therefor | |
JPH02503190A (ja) | 強化された少量のカルシアを有するコージーライト | |
Sales et al. | Crystallization of sol-gel derived glass ceramic powders in the CaO-MgO-Al 2 O 3-SiO 2 system: Part II Cordierite | |
US4367292A (en) | Method for manufacture of powder composition for cordierite | |
JPH0640763A (ja) | 高度結晶質品の製造方法 | |
JPS62223009A (ja) | α−サイアロン粉末の製法 | |
JPS6156184B2 (ja) | ||
JPS61275163A (ja) | 高温強度が優れたアルミナ・シリカ系セラミツクス焼結体の製造方法 | |
JPS6357383B2 (ja) | ||
JP3082862B2 (ja) | 封着材料 | |
US4774068A (en) | Method for production of mullite of high purity | |
JPS6272556A (ja) | 緻密な多結晶MgAl↓2O↓4スピネルの製造方法 | |
US6039929A (en) | Synthesis of monoclinic celsian | |
JPH05124810A (ja) | ムライト焼結体原料、ムライト焼結体及びその製造方法 | |
JPS61111961A (ja) | 耐水和性高緻密質マグネシア焼結体の製造法 | |
JPS6272554A (ja) | 緻密な多結晶Al↓2O↓3焼結体の製造方法 | |
JPS62265166A (ja) | 高温強度が優れたアルミナ・シリカ系セラミックス焼結体の製造方法 | |
JPS6025384B2 (ja) | 高密度マグネシア焼結体の製造法 | |
JPS61281065A (ja) | 高温強度が優れたアルミナ・シリカ系セラミツクス焼結体の製造方法 | |
JPS59107968A (ja) | ジルコニア磁器の製造方法 | |
David et al. | Synthesis and characterization of cordierite from acetylacetonate/alkoxide precursors | |
JPH0446058A (ja) | アルミナ・シリカ系焼結体及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |