JPH064510B2 - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH064510B2 JPH064510B2 JP62129873A JP12987387A JPH064510B2 JP H064510 B2 JPH064510 B2 JP H064510B2 JP 62129873 A JP62129873 A JP 62129873A JP 12987387 A JP12987387 A JP 12987387A JP H064510 B2 JPH064510 B2 JP H064510B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は低膨脹セラミックスおよびその製造方法に関す
るもので、更にくわしくは、耐熱衝撃性、耐熱性に優れ
たリン酸ジルコニル・ジルコン系低膨脹セラミックスお
よびその製造方法に関するものである。
るもので、更にくわしくは、耐熱衝撃性、耐熱性に優れ
たリン酸ジルコニル・ジルコン系低膨脹セラミックスお
よびその製造方法に関するものである。
（従来の技術） 近年工業技術の進歩に伴い、耐熱性、耐衝撃性に優れた
材料の要求が増加している。セラミックスの耐熱衝撃性
は、材料の熱膨脹率、熱伝導率、強度、弾性率、ポアソ
ン比等の特性に影響されると共に、製品の大きさや形
状、さらに加熱、冷却状態即ち熱移動速度にも影響され
る。
材料の要求が増加している。セラミックスの耐熱衝撃性
は、材料の熱膨脹率、熱伝導率、強度、弾性率、ポアソ
ン比等の特性に影響されると共に、製品の大きさや形
状、さらに加熱、冷却状態即ち熱移動速度にも影響され
る。
耐熱衝撃性に影響するこれらの諸因子のうち特に熱膨脹
係数の寄与率が大であり、とりわけ、熱移動速度が大で
あるときには熱膨脹係数のみに大きく左右されることが
知られており、耐熱衝撃性に優れた低膨脹材料の開発が
強く望まれている。
係数の寄与率が大であり、とりわけ、熱移動速度が大で
あるときには熱膨脹係数のみに大きく左右されることが
知られており、耐熱衝撃性に優れた低膨脹材料の開発が
強く望まれている。
（発明が解決しようとする問題点） 従来、40℃から800℃の間の熱膨脹係数が、５〜20×10
-7 (1/℃)程度の比較的低膨脹なセラミック材料として
コージェライト（MAS）、リチウム・アルミニウム・シ
リケート（LAS）等があるが、その融点は前者が1450
℃、後者が1423℃と低く例えば自動車用触媒浄化装置の
触媒担体に用いるセラミックスハニカムの場合、触媒の
浄化効率を高めるために触媒コンバーターの装着位置を
従来のアンダーベッドからエンジン近傍に変更するか、
または燃費向上、出力向上を目的としてターボチャージ
ャーを装着する等の設計変更により、排気ガス温度が従
来より上昇し、それに伴ない触媒床温度も100〜200℃上
昇するため、融点が高いコージェライト質ハニカム担体
でも溶融による目詰りが起る可能性があることがわか
り、コージェライト同等以上の耐熱衝撃性をもち耐熱性
が優れた低膨脹材料の開発が強く望まれていた。
-7 (1/℃)程度の比較的低膨脹なセラミック材料として
コージェライト（MAS）、リチウム・アルミニウム・シ
リケート（LAS）等があるが、その融点は前者が1450
℃、後者が1423℃と低く例えば自動車用触媒浄化装置の
触媒担体に用いるセラミックスハニカムの場合、触媒の
浄化効率を高めるために触媒コンバーターの装着位置を
従来のアンダーベッドからエンジン近傍に変更するか、
または燃費向上、出力向上を目的としてターボチャージ
ャーを装着する等の設計変更により、排気ガス温度が従
来より上昇し、それに伴ない触媒床温度も100〜200℃上
昇するため、融点が高いコージェライト質ハニカム担体
でも溶融による目詰りが起る可能性があることがわか
り、コージェライト同等以上の耐熱衝撃性をもち耐熱性
が優れた低膨脹材料の開発が強く望まれていた。
また比較的低熱膨脹で、耐熱性の高いセラミックスとし
ては、ムライト（3Al2O3・2SiO2、熱膨脹係数：53×10-7
／℃、融点：1750℃）、ジルコン（ZrO2・SiO2、熱膨脹
係数：42×10-7／℃、融点：1720℃）しかなく、共に熱
膨脹係数が高く、耐熱衝撃性が低い欠点を有している。
ては、ムライト（3Al2O3・2SiO2、熱膨脹係数：53×10-7
／℃、融点：1750℃）、ジルコン（ZrO2・SiO2、熱膨脹
係数：42×10-7／℃、融点：1720℃）しかなく、共に熱
膨脹係数が高く、耐熱衝撃性が低い欠点を有している。
さらに、リン酸ジルコニルを主成分とする低膨脹セラミ
ックスの公知例としては、特公昭61-12867号公報に示さ
れるSiO2／Nb2O5：１〜８モル比混合物を２〜10モル％
とAl2O3を１〜６モル％含む高強度燐酸ジルコニル焼結
体や、特開昭60-21853号公報に示されるリン酸マグネシ
ウムを焼結助剤として0.5〜６重量％含有するリン酸ジ
ルコニウム低膨脹磁器、特開昭61-219753号公報に示さ
れる焼結促進剤としてのZnO，MgO，Bi2O3，MnO2，Co
2O3，NiO，TiO2，CeO2，Nb2O5またはTa2O5の組と、粒成
長抑制剤としてのSiO2または珪酸塩との組との、各組か
ら１種以上合計２種以上の0.3〜10重量％、各組0.1重量
％以上を添加する低熱膨脹性リン酸ジルコニルセラミッ
クスの製造法さらには名古屋工業大学窯業技術研究施設
年報９P. 23〜30（1982）に示される、MgO，MnO2，Fe2O
3，ZnO等の添加剤を２重量％含有するリン酸ジルコニウ
ムセラミックスがあるが、いずれもジルコンを主たる第
二相として含有せず、その焼結機構が低融点の液相を生
成することによる液相焼結のため耐熱性に難があり、上
述した要望を満たすことができなかった。
ックスの公知例としては、特公昭61-12867号公報に示さ
れるSiO2／Nb2O5：１〜８モル比混合物を２〜10モル％
とAl2O3を１〜６モル％含む高強度燐酸ジルコニル焼結
体や、特開昭60-21853号公報に示されるリン酸マグネシ
ウムを焼結助剤として0.5〜６重量％含有するリン酸ジ
ルコニウム低膨脹磁器、特開昭61-219753号公報に示さ
れる焼結促進剤としてのZnO，MgO，Bi2O3，MnO2，Co
2O3，NiO，TiO2，CeO2，Nb2O5またはTa2O5の組と、粒成
長抑制剤としてのSiO2または珪酸塩との組との、各組か
ら１種以上合計２種以上の0.3〜10重量％、各組0.1重量
％以上を添加する低熱膨脹性リン酸ジルコニルセラミッ
クスの製造法さらには名古屋工業大学窯業技術研究施設
年報９P. 23〜30（1982）に示される、MgO，MnO2，Fe2O
3，ZnO等の添加剤を２重量％含有するリン酸ジルコニウ
ムセラミックスがあるが、いずれもジルコンを主たる第
二相として含有せず、その焼結機構が低融点の液相を生
成することによる液相焼結のため耐熱性に難があり、上
述した要望を満たすことができなかった。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、高い耐熱性
と低い熱膨脹係数を有するリン酸ジルコニル・ジルコン
複合焼結体およびその製造方法を提供しようとするもの
である。
と低い熱膨脹係数を有するリン酸ジルコニル・ジルコン
複合焼結体およびその製造方法を提供しようとするもの
である。
（問題点を解決するための手段） 本発明の耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼
結体は、化学組成がZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O517.4
〜37.1重量％、SiO2 1.6〜19.0重量％、残部MgO及びAl2
O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下であり主
たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二結晶相として
ジルコンを含み、室温から1400℃までの熱膨脹係数が30
×10-7／℃以下、融点が1600℃以上であることを特徴と
するものである。
結体は、化学組成がZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O517.4
〜37.1重量％、SiO2 1.6〜19.0重量％、残部MgO及びAl2
O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下であり主
たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二結晶相として
ジルコンを含み、室温から1400℃までの熱膨脹係数が30
×10-7／℃以下、融点が1600℃以上であることを特徴と
するものである。
また、本発明のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体
の製造方法は、リン酸ジルコニル((ZrO)2P2O7)にジルコ
ン(ZrSiO4)を５〜50重量％添加したバッチ混合物100部
にコージェライト（２MgO・２Al2O3５SiO2）を0.1〜５
部添加混合して焼結することにより、主たる結晶相がリ
ン酸ジルコニル、第二結晶相としてジルコンを含み、室
温から1400℃までの熱膨脹係数が30×10-7／℃以下、融
点が1600℃以上のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結
体を得ることを特徴とするものである。
の製造方法は、リン酸ジルコニル((ZrO)2P2O7)にジルコ
ン(ZrSiO4)を５〜50重量％添加したバッチ混合物100部
にコージェライト（２MgO・２Al2O3５SiO2）を0.1〜５
部添加混合して焼結することにより、主たる結晶相がリ
ン酸ジルコニル、第二結晶相としてジルコンを含み、室
温から1400℃までの熱膨脹係数が30×10-7／℃以下、融
点が1600℃以上のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結
体を得ることを特徴とするものである。
（作 用） 上述した構成において、耐熱性が高く比較的低膨脹であ
るジルコン(ZrSiO4)を低膨脹セラミックスであるリン酸
ジルコニル((ZrO)2P2O7)に共存させ複合体としたもの
で、40〜1400℃までの熱膨脹係数が30×10-7／℃以下
で、融点が1600℃以上であり、耐熱性と耐熱衝撃性に優
れたセラミックスを得ることができる。
るジルコン(ZrSiO4)を低膨脹セラミックスであるリン酸
ジルコニル((ZrO)2P2O7)に共存させ複合体としたもの
で、40〜1400℃までの熱膨脹係数が30×10-7／℃以下
で、融点が1600℃以上であり、耐熱性と耐熱衝撃性に優
れたセラミックスを得ることができる。
リン酸ジルコニルに共存させるジルコンは、リン酸ジル
コニルの難焼結性を補って、焼結を促進する。またリン
酸ジルコニルはアルカリ・アルカリ土類金属酸化物と低
融点の液相を生じ易いため、これら不純物が共存すると
異常粒成長を起して低強度の焼結体となったり、高温で
の軟化変形を起すことがあるが、ジルコンを共存させる
ことによりこのような異常粒成長や高温での軟化変形を
抑制できる。ジルコンを共存させた焼結体に於いて、Mg
O，Al2O3およびSiO2をさらに添加することにより、耐熱
性を低下させることなく、開気孔率を低減させ即を向上
させることができる。
コニルの難焼結性を補って、焼結を促進する。またリン
酸ジルコニルはアルカリ・アルカリ土類金属酸化物と低
融点の液相を生じ易いため、これら不純物が共存すると
異常粒成長を起して低強度の焼結体となったり、高温で
の軟化変形を起すことがあるが、ジルコンを共存させる
ことによりこのような異常粒成長や高温での軟化変形を
抑制できる。ジルコンを共存させた焼結体に於いて、Mg
O，Al2O3およびSiO2をさらに添加することにより、耐熱
性を低下させることなく、開気孔率を低減させ即を向上
させることができる。
本発明の製造法において、リン酸ジルコニルにジルコン
を５〜50重量％添加すると限定する理由は、ジルコンが
５重量％未満であると所定の強度を得ることができない
とともに、50重量％を超えると熱膨脹係数が大になるた
めで、５〜35重量％の範囲がより好ましい。MgO，Al2O3
およびSiO2をコージェライト化合物にて添加する理由
は、コージェライト相は、融点が比較的高く安定である
ため、これら化合物を単独で添加した場合に起る焼結体
中の異常粒成長を抑制することができるためである。
を５〜50重量％添加すると限定する理由は、ジルコンが
５重量％未満であると所定の強度を得ることができない
とともに、50重量％を超えると熱膨脹係数が大になるた
めで、５〜35重量％の範囲がより好ましい。MgO，Al2O3
およびSiO2をコージェライト化合物にて添加する理由
は、コージェライト相は、融点が比較的高く安定である
ため、これら化合物を単独で添加した場合に起る焼結体
中の異常粒成長を抑制することができるためである。
本発明の耐熱低膨脹セラミックスに含まれるMgOを除く
アルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量は、0.5重量
％以下であることが耐熱性を改善できるため好ましい。
そのため、用いる原料としては、焼結体中のアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物量を限定するためにアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物の含量がそれぞれ0.5重量％以
下である、リン酸ジルコニル原料、ジルコン原料及びMg
Oを除くアルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量が１
重量％以下あるコージェライト原料が好ましい。
アルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量は、0.5重量
％以下であることが耐熱性を改善できるため好ましい。
そのため、用いる原料としては、焼結体中のアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物量を限定するためにアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物の含量がそれぞれ0.5重量％以
下である、リン酸ジルコニル原料、ジルコン原料及びMg
Oを除くアルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量が１
重量％以下あるコージェライト原料が好ましい。
リン酸ジルコニル原料のZrO2／P2O5モル比は1.80〜2.00
であることが好ましい。このようなモル比に限定したリ
ン酸ジルコニル原料を用いることにより、焼結体中のm-
ZrO2の析出を抑制することができ、焼結体の熱膨脹係数
を小さくでき、さらに析出したm-ZrO2の相変態による異
常膨脹収縮を抑制できる。析出したm-ZrO2の異常膨脹収
縮は、約1000℃の温度で可逆的に起るため、熱サイクル
下での使用時に焼結体に損傷を与え、低強度化、マイク
ロクラックの生長による寸法変化を起し実用上非常に有
害である。
であることが好ましい。このようなモル比に限定したリ
ン酸ジルコニル原料を用いることにより、焼結体中のm-
ZrO2の析出を抑制することができ、焼結体の熱膨脹係数
を小さくでき、さらに析出したm-ZrO2の相変態による異
常膨脹収縮を抑制できる。析出したm-ZrO2の異常膨脹収
縮は、約1000℃の温度で可逆的に起るため、熱サイクル
下での使用時に焼結体に損傷を与え、低強度化、マイク
ロクラックの生長による寸法変化を起し実用上非常に有
害である。
（実施例） 以下本発明の実施例について説明する。
第１表に記載する調合割合に従って予め粒度調整され
た、リン酸ジリコニル、ジルコン、マグネシア、ムライ
ト、リン酸アルミニウム、アルミナ、スピネル、カオリ
ン、コージェライトを混合した。リン酸ジリコニルの粒
度調整には、直径約５mmのZrO2焼結体玉石を充填した振
動ミル、ポットミルまたはアトライターを使用した。Zr
O2焼結体玉石はMgOで安定化されたものとY2O3で安定化
されたものを使用した。使用した玉石の化学組成を第２
表に示す。また用いた原料の化学分析値を第３表に示
す。
た、リン酸ジリコニル、ジルコン、マグネシア、ムライ
ト、リン酸アルミニウム、アルミナ、スピネル、カオリ
ン、コージェライトを混合した。リン酸ジリコニルの粒
度調整には、直径約５mmのZrO2焼結体玉石を充填した振
動ミル、ポットミルまたはアトライターを使用した。Zr
O2焼結体玉石はMgOで安定化されたものとY2O3で安定化
されたものを使用した。使用した玉石の化学組成を第２
表に示す。また用いた原料の化学分析値を第３表に示
す。
第１表に示す調合物の混合物100重量部に10％PVA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100kg/cm2の圧力でプレス成形後、２ton/cm2の圧力
にてラバープレスを行ない乾燥させた。この成形体を乾
燥後、大気中電気炉にて第１表に示す条件にて焼成し
た。昇温速度は５℃/h〜1,700℃/hであった。焼成後、
この焼結体をJIS R1601（1981）に示される３×４×40m
mの抗折試験片に加工し、40〜1400℃までの熱膨脹係
数、４点曲強度、自重軟化量、開気孔率、融点を測定し
た。熱膨脹係数の測定には、高純度アルミナ焼結体を用
いた押棒示差式熱膨脹計を使用した。測定温度範囲は40
〜1400℃である。４点曲強度はJIS R 1602に示される方
法に従って測定した。自重軟化量は、第７図に示される
30mmの巾の支えの間に、前記３×４×40mmの抗折試験片
を置き大気中にて1300℃×５ｈの熱処理を行ないその時
の自重変形量Δｘを測定することにより次式にて求め
た。
を５重量部添加して充分に混合し、25×80×６mmの金型
にて100kg/cm2の圧力でプレス成形後、２ton/cm2の圧力
にてラバープレスを行ない乾燥させた。この成形体を乾
燥後、大気中電気炉にて第１表に示す条件にて焼成し
た。昇温速度は５℃/h〜1,700℃/hであった。焼成後、
この焼結体をJIS R1601（1981）に示される３×４×40m
mの抗折試験片に加工し、40〜1400℃までの熱膨脹係
数、４点曲強度、自重軟化量、開気孔率、融点を測定し
た。熱膨脹係数の測定には、高純度アルミナ焼結体を用
いた押棒示差式熱膨脹計を使用した。測定温度範囲は40
〜1400℃である。４点曲強度はJIS R 1602に示される方
法に従って測定した。自重軟化量は、第７図に示される
30mmの巾の支えの間に、前記３×４×40mmの抗折試験片
を置き大気中にて1300℃×５ｈの熱処理を行ないその時
の自重変形量Δｘを測定することにより次式にて求め
た。
自重軟化率＝Δｘ／ｌ×100(%) 開気孔率はアルキメデス法により測定した。融点は、３
×４×５mmの形状に切出した焼結体を1650℃の電気炉中
にて10分間熱処理し、溶融するかどうかを目視にて判断
した。また焼結体の結晶相量は、ジルコン(ZrSiO4)の(1
01)面反射ピーク及びリン酸ジルコニル＊（β(ZrO)2P2O
7）の(002)面反射ピーク値を用いて定量した。その他の
異種結晶相については、その有無のみをＸ線回析図形に
より同定した。
×４×５mmの形状に切出した焼結体を1650℃の電気炉中
にて10分間熱処理し、溶融するかどうかを目視にて判断
した。また焼結体の結晶相量は、ジルコン(ZrSiO4)の(1
01)面反射ピーク及びリン酸ジルコニル＊（β(ZrO)2P2O
7）の(002)面反射ピーク値を用いて定量した。その他の
異種結晶相については、その有無のみをＸ線回析図形に
より同定した。
＊Communication of the American Ceramic Society,C-
80(1984) 第１表に示す実施例１〜９、比較例10〜23の結果より、
ZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O517.4〜37.1重量％、SiO2
1.6〜19.0重量％、残部MgO及びAl2O3からなりMgOとAl2O
3の合量が2.5重量％以下の範囲で主たる結晶相としてリ
ン酸ジルコニル、第二結晶相としてジルコンを含む場合
に、本発明の目的である室温から1400℃までの熱膨脹係
数が30×10-7／℃以下、融点が1600℃以上の焼結体が得
られた。またそのような焼結体はリン酸ジルコニルにジ
ルコンを５〜50重量％添加したバッチ混合物100部にコ
ージェライトを0.1〜５部加えた調合割合の混合物を第
１表に示す焼成条件にて焼結させた時に得られた。第１
図にジルコン添加量と熱膨脹係数の関係を、第２図にジ
ルコン添加量と４点曲強度の関係を示す。
80(1984) 第１表に示す実施例１〜９、比較例10〜23の結果より、
ZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O517.4〜37.1重量％、SiO2
1.6〜19.0重量％、残部MgO及びAl2O3からなりMgOとAl2O
3の合量が2.5重量％以下の範囲で主たる結晶相としてリ
ン酸ジルコニル、第二結晶相としてジルコンを含む場合
に、本発明の目的である室温から1400℃までの熱膨脹係
数が30×10-7／℃以下、融点が1600℃以上の焼結体が得
られた。またそのような焼結体はリン酸ジルコニルにジ
ルコンを５〜50重量％添加したバッチ混合物100部にコ
ージェライトを0.1〜５部加えた調合割合の混合物を第
１表に示す焼成条件にて焼結させた時に得られた。第１
図にジルコン添加量と熱膨脹係数の関係を、第２図にジ
ルコン添加量と４点曲強度の関係を示す。
さらに、焼結体中のMgOを除くアルカリ・アルカリ土類
金属酸化物の合量が0.5重量％を超えるかまたはMgOとAl
2O3の合量が2.5重量％を超えると1300℃での自重軟化率
が増大し、耐熱性が低下することが、リン酸ジルコニル
・ジルコン複合焼結体の1300℃における自重軟化率とMg
Oを除くアルカリ・アルカリ土類酸化物合量との関係を
示す第３図、自重軟化率と、MgOとAl2O3の合量との関係
を示す第４図より明らかである。このような焼結体を得
るためには、リン酸ジルコニル及びジルコン原料に含ま
れるアルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量が0.5重
量％以下コージェライト原料中のMgOを除くアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物の含量が１重量％以下であるこ
とが必要である。
金属酸化物の合量が0.5重量％を超えるかまたはMgOとAl
2O3の合量が2.5重量％を超えると1300℃での自重軟化率
が増大し、耐熱性が低下することが、リン酸ジルコニル
・ジルコン複合焼結体の1300℃における自重軟化率とMg
Oを除くアルカリ・アルカリ土類酸化物合量との関係を
示す第３図、自重軟化率と、MgOとAl2O3の合量との関係
を示す第４図より明らかである。このような焼結体を得
るためには、リン酸ジルコニル及びジルコン原料に含ま
れるアルカリ・アルカリ土類金属酸化物の合量が0.5重
量％以下コージェライト原料中のMgOを除くアルカリ・
アルカリ土類金属酸化物の含量が１重量％以下であるこ
とが必要である。
また、リン酸ジルコニル原料のZrO2とP2O5のモル比を1.
80〜2.00の範囲に制御することも重要で、この値が2.00
を超えると単斜晶のZrO2が析出し焼結体の熱膨脹係数を
増大させたり、単斜晶ZrO2の正方晶への相変態による急
激な収縮や、正方晶から単斜晶へ相変態による急激な膨
脹のために焼結体に重大なダメージを与えるため、実用
上使用できない。また、この値が1.80より小である場合
には(ZrO)2P2O7相の充分でないため、焼結体の熱膨脹係
数が増大し、低膨脹材料として使用できない。第５図に
ZrO2／P2O5モル比と熱膨脹係数との関係を示す。
80〜2.00の範囲に制御することも重要で、この値が2.00
を超えると単斜晶のZrO2が析出し焼結体の熱膨脹係数を
増大させたり、単斜晶ZrO2の正方晶への相変態による急
激な収縮や、正方晶から単斜晶へ相変態による急激な膨
脹のために焼結体に重大なダメージを与えるため、実用
上使用できない。また、この値が1.80より小である場合
には(ZrO)2P2O7相の充分でないため、焼結体の熱膨脹係
数が増大し、低膨脹材料として使用できない。第５図に
ZrO2／P2O5モル比と熱膨脹係数との関係を示す。
第６図に実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼
結体のＸ線回折図形を示す。結晶相の主成分がリン酸ジ
ルコニル、第二結晶相がジルコンであることが分る。
結体のＸ線回折図形を示す。結晶相の主成分がリン酸ジ
ルコニル、第二結晶相がジルコンであることが分る。
第７図は実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼
結体の熱膨脹曲線で室温から1400℃まで、軟化を起して
いない様子が分る。
結体の熱膨脹曲線で室温から1400℃まで、軟化を起して
いない様子が分る。
（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体お
よびその製造法によれば、ZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O
517.4〜37.1重量％、SiO2 1.6〜19.0重量％、残部MgO及
びAl2O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下の化
学組成で、主たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二
結晶相としてジルコンを含ませることにより、室温から
1400℃までの温度範囲で30×10-7／℃以下の低膨脹性
と、1600℃以上の融点を有する耐熱低膨脹セラミックス
を得ることができる。
の耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体お
よびその製造法によれば、ZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O
517.4〜37.1重量％、SiO2 1.6〜19.0重量％、残部MgO及
びAl2O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下の化
学組成で、主たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二
結晶相としてジルコンを含ませることにより、室温から
1400℃までの温度範囲で30×10-7／℃以下の低膨脹性
と、1600℃以上の融点を有する耐熱低膨脹セラミックス
を得ることができる。
そのためその応用範囲は耐熱衝撃性の要求される低膨脹
材料として広く、例えば押出成形等によりハニカム構造
体に成形した場合には回転蓄熱式セラミック熱交換体
や、伝熱式熱交換体、さらに、泥漿鋳込成形法やプレス
成形法、射出成形法等により成形されるセラミックター
ボチャージャーローター用ハウジングまたはエンジンマ
ニホールド内の断熱材等、充分な実用性を備えている。
材料として広く、例えば押出成形等によりハニカム構造
体に成形した場合には回転蓄熱式セラミック熱交換体
や、伝熱式熱交換体、さらに、泥漿鋳込成形法やプレス
成形法、射出成形法等により成形されるセラミックター
ボチャージャーローター用ハウジングまたはエンジンマ
ニホールド内の断熱材等、充分な実用性を備えている。
第１図、はリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の熱
膨脹係数のジルコン添加量依存性を示す図、 第２図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の４
点曲強度のジルコン添加量依存性を示す図、 第３図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の13
00℃における自重軟化率と、MgOを除くアルカリ・アル
カリ土類金属酸化物合量との関係を示す図、 第４図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の13
00℃における自重軟化率と、コージェライト添加量との
関係を示す図、 第５図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の製
造に用いるリン酸ジルコニル原料のZrO2／P2O5モル比と
リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の熱膨脹係数の
関係を示す図、 第６図は、実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体のＸ線回折図形を示す図、 第７図は、実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体の熱膨脹曲線を示す図、 第８図は自重軟化率の測定方法を示す図である。
膨脹係数のジルコン添加量依存性を示す図、 第２図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の４
点曲強度のジルコン添加量依存性を示す図、 第３図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の13
00℃における自重軟化率と、MgOを除くアルカリ・アル
カリ土類金属酸化物合量との関係を示す図、 第４図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の13
00℃における自重軟化率と、コージェライト添加量との
関係を示す図、 第５図は、リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の製
造に用いるリン酸ジルコニル原料のZrO2／P2O5モル比と
リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の熱膨脹係数の
関係を示す図、 第６図は、実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体のＸ線回折図形を示す図、 第７図は、実施例３のリン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体の熱膨脹曲線を示す図、 第８図は自重軟化率の測定方法を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項１】化学組成がZrO2 58.2〜65.3重量％、P2O51
7.4〜37.1重量％、SiO2 1.6〜19.0重量％、残部MgO及び
Al2O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下であ
り、主たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二結晶相
としてジルコンを含み、室温から1400℃までの熱膨脹係
数が30×10-7／℃以下、融点が1600℃以上であることを
特徴とする耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体。 - 【請求項２】化学組成がZrO2 58.2〜64.7重量％、P2O52
2.5〜37.1重量％、SiO2 1.6〜14.1重量％、残部MgO及び
Al2O3からなりMgOとAl2O3の合量が2.5重量％以下であ
り、主たる結晶相としてリン酸ジルコニル、第二結晶相
としてジルコンを含み、室温から1400℃までの熱膨脹係
数が20×10-7／℃以下である特許請求の範囲第１項記載
の耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体。 - 【請求項３】MgOを除く、アルカリ・アルカリ土類金属
酸化物の合量が0.5重量％以下である特許請求の範囲第
１項記載の耐熱低膨脹リン酸ジルコニル・ジルコン複合
焼結体。 - 【請求項４】リン酸ジルコニル((ZrO)2P2O7)にジルコン
(ZrSiO4)を５〜50重量％添加したバッチ混合物100部に
コージェライト（２MgO・２Al2O3５SiO2）を0.1〜５部
添加混合して焼結することにより、主たる結晶相がリン
酸ジルコニル、第二結晶相としてジルコンを含み、室温
から1400℃までの熱膨脹係数が30×10-7／℃以下、融点
が1600℃以上のリン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体
を得ることを特徴とするリン酸ジルコニル・ジルコン複
合焼結体の製造方法。 - 【請求項５】ジリコンの添加量が５〜35重量％であり、
室温から1400℃までの熱膨脹係数が20×10-7／℃以下で
ある特許請求の範囲第４項記載のリン酸ジルコニル・ジ
ルコン複合焼結体の製造方法。 - 【請求項６】アルカリ・アルカリ土類金属酸化物の含量
がそれぞれ0.5重量％以下であるリン酸ジルコニルおよ
びジルコン原料、MgOを除くアルカリ・アルカリ土類金
属酸化物の含量が１重量％以下であるコージェライト原
料を用いる特許請求の範囲第４項記載のリン酸ジルコニ
ル・ジルコン複合焼結体の製造方法。 - 【請求項７】リン酸ジルコニル原料のZrO2／P2O5モル比
が1.80〜2.00の値である特許請求の範囲第４項記載のリ
ン酸ジルコニル・ジルコン複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62129873A JPH064510B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 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 |
| US07/094,743 US4883781A (en) | 1986-09-13 | 1987-09-09 | Heat resisting low expansion zirconyl phosphate-zircon composite |
| DE8787308063T DE3778102D1 (de) | 1986-09-13 | 1987-09-11 | Waermebestaendige zirkonylphosphat-zirkoniumsilikat-verbundkoerper mit niedriger ausdehnung und verfahren zu ihrer herstellung. |
| EP87308063A EP0260893B1 (en) | 1986-09-13 | 1987-09-11 | Heat resisting low expansion zirconyl phosphate-zircon composite bodies and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62129873A JPH064510B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63297268A JPS63297268A (ja) | 1988-12-05 |
| JPH064510B2 true JPH064510B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15020418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62129873A Expired - Lifetime JPH064510B2 (ja) | 1986-09-13 | 1987-05-28 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064510B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-28 JP JP62129873A patent/JPH064510B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63297268A (ja) | 1988-12-05 |
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