JPH0725662A - Aluminum titanate ceramic powder and production of sintered product therefrom - Google Patents

Aluminum titanate ceramic powder and production of sintered product therefrom

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JPH0725662A
JPH0725662A JP5155212A JP15521293A JPH0725662A JP H0725662 A JPH0725662 A JP H0725662A JP 5155212 A JP5155212 A JP 5155212A JP 15521293 A JP15521293 A JP 15521293A JP H0725662 A JPH0725662 A JP H0725662A
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JP
Japan
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aluminum titanate
sio
weight
sintered body
powder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5155212A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasumasa Fukushima
康雅 福島
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sintered compact improved in mechanical strength and thermal decomposition characteristics without impairing the high melting point and low thermal expansibility inherent therein by molding aluminum titanate ceramic powder containing SiO2 and Al2O3 followed by baking. CONSTITUTION:The aluminum titanate ceramic powder can be obtained by incorporating (A) aluminum titanate with (B) 0.3-5.6wt.% of SiO2 and (C) 0.7-14.4wt.% of Al2O3. The powder is then incorporated, where appropriate, with a deflocculant, dispersant, defoaming agent, binder, sedimentation inhibitor, etc., followed by conducting a mixed molding and then drying and defatting. The resultant molded form is baked in the atmosphere, in a vacuum, reductive atmosphere or inert atmosphere, thus obtaining the other objective ceramic sintered compact 1-20wt.% in mullite content.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック粉末とその
焼結体に関し、特に高融点と低熱膨張性を有すると共
に、更に機械的強度並びに熱分解性にも優れた特性を示
すチタン酸アルミニウム焼結体の製造方法及びその原料
粉末について提案する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic powder and a sintered body thereof, and in particular, an aluminum titanate fired product having a high melting point and a low thermal expansion property, and further having excellent mechanical strength and thermal decomposability. We propose a method for producing a bound body and its raw material powder.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、チタン酸アルミニウム(Al2
TiO5 )焼結体は、融点が高く(1850℃)、優れ
た断熱性と低熱膨張性とを備えるほか、耐熱衝撃性にも
優れたセラミックスの一つであり、例えば自動車用エン
ジンの排気マニホルドや排気ボート材等として使用した
場合に、ハイドロカーボンの排出を効果的に低減するの
に有効に作用するものとして賞用されている。
2. Description of the Related Art Generally, aluminum titanate (Al 2
The TiO 5 ) sintered body has a high melting point (1850 ° C.), is excellent in heat insulation and low in thermal expansion, and is one of the ceramics excellent in thermal shock resistance. For example, it is an exhaust manifold of an automobile engine. When used as an exhaust boat material or the like, it has been praised for its effective action in effectively reducing the emission of hydrocarbons.

【0003】上記のように、チタン酸アルミニウム焼結
体の特性の一つに低熱膨張性が挙げられるが、この低熱
膨張のメカニズムは、チタン酸アルミニウムの持つ特有
の作用、即ち、各結晶方向の熱膨張係数が著しく異なる
ことに起因するものと言われている。即ち、結晶粒界に
入った亀裂によって熱膨張が吸収されるため、見掛け上
熱膨張は小さくなるのである しかしながら、このチタン酸アルミニウム焼結体の機械
的強度については、上述した結晶粒界に入った亀裂のた
めに低いのが普通であり、しかも約1250℃以下でル
チル(TiO2 )とコランダム(Al2 3 )に分解す
ると言う問題点もあった。
As described above, one of the characteristics of the aluminum titanate sintered body is its low thermal expansion property. The mechanism of this low thermal expansion is the peculiar function of aluminum titanate, that is, the direction of each crystal direction. It is said that this is due to a marked difference in the coefficient of thermal expansion. That is, since the thermal expansion is absorbed by the cracks entering the crystal grain boundaries, the thermal expansion apparently becomes small. However, regarding the mechanical strength of this aluminum titanate sintered body, It is usually low due to cracks, and there is also a problem that it decomposes into rutile (TiO 2 ) and corundum (Al 2 O 3 ) below about 1250 ° C.

【0004】従来、チタン酸アルミニウムが抱えるこの
ような問題を克服する技術として、ムライト(3Al2
3 ・2SiO2 )を添加することで、高強度を有し熱
分解に対して安定とするチタン酸アルミニウム焼結体が
従来から知られている(例えば、矢野豊彦、永井伸明、
清原正勝、斎藤勝一、大津賀望、“チタン酸アルミニウ
ム−ムライト複合焼結体の熱的及び機械的性質”、窯業
協会誌、94,970−976(1986))。
Mullite (3Al 2 is a conventional technique for overcoming such problems of aluminum titanate.
An aluminum titanate sintered body which has high strength and is stable against thermal decomposition by adding (O 3 .2SiO 2 ) has been conventionally known (for example, Toyohiko Yano, Nobuaki Nagai,
Kiyohara Masakatsu, Saito Shoichi, Otsuka Nozomu, "Thermal and Mechanical Properties of Aluminum Titanate-Mullite Composite Sinters", Journal of Ceramic Industry, 94, 970-976 (1986)).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ムライトの
粒子形状は針状である。鋳込み成形法を用いる場合、泥
漿中の針状粒子は鋳型面と垂直方向に着肉する傾向にあ
る。このため、チタン酸アルミニウム−ムライトの泥漿
を成形に用いる場合、針状粒子のムライトが着肉面に垂
直に配向してしまうため、その成形体は不均質になって
しまう。不均質な成形体は焼成によって不均一に収縮す
るため、不均質な焼結体となり、目標とする寸法の製品
を得ることができない。
The particle shape of mullite is acicular. When the cast molding method is used, the needle-shaped particles in the sludge tend to incline in the direction perpendicular to the mold surface. Therefore, when the aluminum titanate-mullite sludge is used for molding, the mullite of acicular particles is oriented perpendicularly to the inking surface, resulting in a non-homogeneous molded body. Since a non-homogeneous molded body shrinks non-uniformly by firing, it becomes a non-homogeneous sintered body and a product having a target dimension cannot be obtained.

【0006】そこで、本発明の目的は、上記従来技術が
抱えている解決を必要とする課題を克服できるセラミッ
ク粉末及びその焼結体を開発することにある。即ち、チ
タン酸アルミニウム焼結体の長所である高融点、低熱膨
張性を損なわずに、機械的強度や熱分解特性の改善を同
時に実現し、しかも成形体の不均質を起こさずに簡便に
量産し得る製造技術を確立することにある。
[0006] Therefore, an object of the present invention is to develop a ceramic powder and a sintered body thereof which can overcome the problems which the above-mentioned conventional techniques need to solve. That is, mechanical strength and thermal decomposition characteristics are simultaneously improved without impairing the high melting point and low thermal expansion properties, which are the advantages of the aluminum titanate sintered body, and moreover, mass production is easy without causing heterogeneity of the molded body. To establish a possible manufacturing technology.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を実現するべ
く実験検討した結果、本発明者は、添加物の形状並びに
その添加量の如何が、上記課題解決にあたって重要な役
割を果たしていることを知見し、以下のような本発明を
完成した。即ち、本発明は、SiO2 :0.3重量%以
上5.6重量%以下、Al23:0.7重量%以上1
4.4重量%以下を含有し、残部が主としてチタン酸ア
ルミニウムからなるセラミック粉末を提供する。そし
て、本発明のチタン酸アルミニウムセラミックの焼結体
の製造方法は、上記SiO2 :0.3重量%以上5.6
重量%以下、Al23 :0.7重量%以上14.4重
量%以下を含有し、残部が主としてチタン酸アルミニウ
ムである原料粉末を成形し、その後常法に従って焼成し
て、焼結体が1重量%以上20重量%以下の範囲でムラ
イトを含有し、残部が主としてチタン酸アルミニウムか
らなる焼結体を製造する方法である。また、この場合
に、SiO2 とAl23 のモル比を実質的に2/3又
はそれ以上とすれば好適である。
Means for Solving the Problems As a result of experiments and studies for realizing the above object, the present inventor has found that the shape of the additive and the amount of the additive play an important role in solving the above problem. Based on the findings, the following invention was completed. That is, according to the present invention, SiO 2 is 0.3% by weight or more and 5.6% by weight or less, and Al 2 O 3 is 0.7% by weight or more and 1% by weight.
Provided is a ceramic powder containing less than or equal to 4.4% by weight and the balance mainly consisting of aluminum titanate. The method for producing a sintered body of an aluminum titanate ceramic according to the present invention includes the above-mentioned SiO 2 : 0.3 wt% or more and 5.6.
Wt% or less, Al 2 O 3 : 0.7 wt% or more and 14.4 wt% or less, the rest is mainly aluminum titanate, the raw material powder is molded, and then fired according to a conventional method to obtain a sintered body. Is a method of producing a sintered body containing mullite in the range of 1% by weight or more and 20% by weight or less, and the balance mainly consisting of aluminum titanate. Further, in this case, it is preferable that the molar ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 is substantially 2/3 or more.

【0008】[0008]

【作用】上述したように、本発明にかかるセラミックス
は、セラミック粉末の添加物の形状とその添加量を調整
することによって得られるものである。本発明におい
て、SiO2 及びAl2 3 に着目した理由は、両酸化
物共粒子形状がほぼ球状であるため、鋳込み成形の際の
着肉層での粒子配向がなく、粉末が均一に分散し、従っ
て均質な成形体が得られるためである。また、上記Si
2 及びAl23 を含有するチタン酸アルミニウム粉
末を焼成することによって、SiO2 及びAl2 3
高温において反応し、ムライトに変化する。その結果焼
結体としてチタン酸アルミニウムとムライトの複合セラ
ミックスが得られる。すなわち、チタン酸アルミニウム
焼結体中にムライトを含有することによって、焼結体中
の結晶粒界の亀裂発生を効果的に抑制し、焼結体の機械
的強度を著しく向上させる作用が期待出来る。しかも、
ムライトを含有することにより、チタン酸アルミニウム
焼結体自身の比表面積を減少させて熱分解温度を大幅に
向上させるのに有効に作用し、いわゆる熱分解特性を改
善することが出来る。
As described above, the ceramic according to the present invention
Adjust the shape and amount of ceramic powder additive
It is obtained by doing. The present invention
And SiO2And Al2O3The reason for focusing on is both oxidation
Since the shape of the material particles is almost spherical,
Since there is no particle orientation in the inking layer, the powder is evenly dispersed and
This is because a homogeneous molded body can be obtained. In addition, the above Si
O 2 And Al2 O3 Aluminum titanate powder containing
By firing powder, SiO2And Al2O3Is
Reacts at high temperatures and transforms into mullite. As a result
A composite ceramic of aluminum titanate and mullite as a unit
You get a mix. That is, aluminum titanate
By including mullite in the sintered body,
Effectively suppresses the occurrence of cracks at the grain boundaries of the
It can be expected to have the effect of remarkably improving the mechanical strength. Moreover,
By containing mullite, aluminum titanate
Decrease the specific surface area of the sintered body itself to significantly increase the thermal decomposition temperature
It effectively acts to improve and improves the so-called thermal decomposition characteristics.
You can do good.

【0009】なお、本発明において用いるこのSiO2
及びAl2 3 はその形態を問わない。SiO2 として
は石英、トリジマイト、クリストバライト等の結晶構造
を有するもの、あるいは非晶質のもの、Al23 につ
いては、α−Al2 3 、γ−Al2 3 、η−Al2
3 等の結晶構造を有するもの、あるいは非晶質のもの
である。
The SiO 2 used in the present invention is
The forms of Al 2 O 3 and Al 2 O 3 do not matter. SiO 2 has a crystal structure such as quartz, tridymite, cristobalite, or amorphous, and Al 2 O 3 has α-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , η-Al 2
It has a crystal structure such as O 3 or is amorphous.

【0010】本発明のチタン酸アルミニウムセラミック
粉末は、酸化物に換算した金属元素量の比率が、0.3
重量%以上5.6重量%以下の範囲であるSiO2 と、
0.7重量%以上14.4重量%以下の範囲であるAl
2 3 を含有する。このようなSiO2 及びAl2 3
の添加量は、SiO2 が0.3重量%未満で、Al2
3 が0.7重量%未満、つまりムライトに換算して1重
量%未満の少量では上述した添加の効果を充分発揮し得
ない。一方SiO2 の添加量が5.6重量%を超え、A
2 3 の添加量が14.4重量%を超え、ムライトに
換算して20重量%を超えると、焼結性を損ねて緻密化
を阻害し、さらに、前記結晶粒界の亀裂発生の過剰抑制
のために、チタン酸アルミニウムの長所である低熱膨張
性を損なうことになる。従って、添加するSiO2 及び
Al2 3 の量はSiO2 を0.3重量%以上5.6重
量%以下、Al2 3 を0.7重量%以上14.4重量
%以下とする。すなわち、ムライトに換算して1重量%
以上20重量%以下とする。好ましくは、SiO2 及び
Al2 3 の量はSiO2 を1.4重量%以上4.2重
量%以下、Al2 3 を3.6重量%以上10.8重量
%以下、ムライトに換算して5重量%以上15重量%以
下とする。
The aluminum titanate ceramic powder of the present invention has a ratio of the amount of metal elements converted to oxides of 0.3.
SiO 2 in the range of not less than wt% and not more than 5.6 wt%,
Al in the range of 0.7 wt% to 14.4 wt%
Contains 2 O 3 . Such SiO 2 and Al 2 O 3
The content of SiO 2 is less than 0.3% by weight, and Al 2 O
When 3 is less than 0.7% by weight, that is, in a small amount of less than 1% by weight in terms of mullite, the effect of the above-mentioned addition cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, the addition amount of SiO 2 exceeds 5.6% by weight,
When the amount of l 2 O 3 added exceeds 14.4% by weight and exceeds 20% by weight in terms of mullite, sinterability is impaired and densification is impaired, and further cracking of the crystal grain boundaries occurs. The excessive suppression impairs the low thermal expansion property, which is an advantage of aluminum titanate. Therefore, the amounts of SiO 2 and Al 2 O 3 added are 0.3 wt% to 5.6 wt% of SiO 2 and 0.7 wt% to 14.4 wt% of Al 2 O 3 respectively. That is, 1% by weight converted to mullite
It should be 20% by weight or less. Preferably, the amount of SiO 2 and Al 2 O 3 is 1.4 wt% or more and 4.2 wt% or less of SiO 2 , 3.6 wt% or more and 10.8 wt% or less of Al 2 O 3 , and converted to mullite. To 5% by weight or more and 15% by weight or less.

【0011】チタン酸アルミニウム中にSiO2 が残存
しても、熱膨張係数がほとんど同じ(Al2 TiO5
1〜1×10-6-1、SiO2 :〜1×10-6-1)で
あるため、目標とする低熱膨張材料が得られる。一方、
チタン酸アルミニウム中にAl23 が残存すると、熱
膨張係数の違い(Al2 TiO5 :〜1×10-6-1
Al23 :〜8×10-6-1)から、得られる材料の
熱膨張係数が大きくなってしまう。したがって、チタン
酸アルミニウム中にSiO2 が残存しても特性は劣化は
しないが、Al23 が残存すると特性が害される恐れ
がある。そこでSiO2 とAl23 のモル比は2/3
又はそれ以上とすることが好ましい。
Even if SiO 2 remains in aluminum titanate, the coefficient of thermal expansion is almost the same (Al 2 TiO 5 :
Since it is 1 to 1 × 10 −6 ° C. −1 and SiO 2 is up to 1 × 10 −6 ° C. −1 , a target low thermal expansion material can be obtained. on the other hand,
When Al 2 O 3 remains in aluminum titanate, the difference in thermal expansion coefficient (Al 2 TiO 5 : ˜1 × 10 −6 ° C. −1 ,
Al 2 O 3 : ~ 8 × 10 -6 ° C -1 ), the thermal expansion coefficient of the obtained material becomes large. Therefore, even if SiO 2 remains in the aluminum titanate, the characteristics are not deteriorated, but if Al 2 O 3 remains, the characteristics may be impaired. Therefore, the molar ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 is 2/3
Or more is preferable.

【0012】チタン酸アルミニウム中にSiO2 及びA
23 を均一に混合した粉末を高温(>1400℃)
で焼成すると、原料中のSiO2 が溶融するため、毛管
現象によって各粉末表面はSiO2 の液相で濡れる。し
たがって、粉末状態でSiO 2 とAl23 が粉末中で
近接していなくても、SiO2 とAl23 が成形体中
に均質に分散していれば、SiO2 の液相が粉末を濡ら
すことによって、このSiO2 の液相とAl23 が高
温で反応するため、ムライトが生成する。したがって、
低量のSiO2 の添加でも液相を充分生じるような焼成
条件にすることによって、当量のSiO2 とAl23
の全てをムライトの結晶に反応させることが可能であ
る。
SiO in aluminum titanate2 And A
l2 O3 At high temperature (> 1400 ℃)
When fired at2 Because the capillaries melt
Due to the phenomenon, the surface of each powder is SiO2 Get wet with the liquid phase. Shi
Therefore, SiO in the powder state 2 And Al2 O3 In the powder
SiO even if it is not close2 And Al2 O3 In the molded body
If homogeneously dispersed in2 Liquid phase wets the powder
By doing this SiO2 Liquid phase and Al2 O3 Is high
Since it reacts at a high temperature, mullite is produced. Therefore,
Low amount of SiO2 Calcination to sufficiently generate liquid phase even with addition of
Depending on the conditions, equivalent SiO2 And Al2 O3 
It is possible to react all of the
It

【0013】以上より、原料中にSiO2 とAl23
をムライトとなるように配合し、かつSiO2 の液相が
十分生じるような焼成条件を採用することによって、焼
結体中にはムライト相のみを含有させることが可能とな
る。生成したムライトの結晶はチタン酸アルミニウムの
粒界に針状として存在すると考えられるが、チタン酸ア
ルミニウムにムライトを添加して鋳込み成形した従来の
技術とは異なり、針状粒子のムライトが着肉面に垂直に
配向することはなく、不均質な焼結体となることはな
い。
From the above, SiO 2 and Al 2 O 3 are contained in the raw materials.
It is possible to incorporate only the mullite phase into the sintered body by blending so as to become mullite and by adopting the firing conditions such that the liquid phase of SiO 2 is sufficiently produced. The generated mullite crystals are considered to exist as needles at the grain boundaries of aluminum titanate, but unlike the conventional technology in which mullite was added to aluminum titanate and cast, the mullite of needle-shaped particles was It is not oriented perpendicularly to, and does not become a non-homogeneous sintered body.

【0014】チタン酸アルミニウムにSiO2 及びAl
2 3 のみを添加する他に、チタン酸アルミニウムの機
械的強度、熱分解温度を向上させる物質であれば、Si
2及びAl2 3 に加えて他の物質を添加しても構わ
ない。代表的な添加物としては、チタン、マグネシウ
ム、マンガン、ジルコニウム、鉄等の金属又はその酸化
物、あるいはそれらの複合酸化物、またはそれらとアル
ミニウム、ケイ素の複合酸化物である、MgTi
2 5 、スピネル(MgAl2 4 )、ジルコン(Zr
SiO4 )等である。
SiO 2 and Al on aluminum titanate
In addition to the addition of 2 O 3 only, if it is a substance that improves the mechanical strength and thermal decomposition temperature of aluminum titanate,
Other substances may be added in addition to O 2 and Al 2 O 3 . As a typical additive, a metal such as titanium, magnesium, manganese, zirconium, or iron, or an oxide thereof, a composite oxide thereof, or a composite oxide of them and aluminum or silicon, MgTi.
2 O 5 , spinel (MgAl 2 O 4 ), zircon (Zr
SiO 4 ) and the like.

【0015】次に、本発明のチタン酸アルミニウムを主
原料とする粉末を用いてチタン酸アルミニウム焼結体を
製造する方法について説明する。本発明の粉末を用いた
製造方法は、セラミックスを製造する常法に従って、原
料の調整と原料の混合成形、乾燥、脱脂及び焼成からな
る製造工程を適用することができるが、特に成形工程に
おいて、鋳込み成形法を採用することが望ましい。この
鋳込み成形法を採用する理由は、製品焼結体の微細構造
組織が均質化することに加え、製品の大型化、複雑化、
大量生産化に良く適合するからである。
Next, a method for producing an aluminum titanate sintered body using the powder of the present invention containing aluminum titanate as a main raw material will be described. The production method using the powder of the present invention, according to a conventional method for producing ceramics, it is possible to apply a production process consisting of raw material adjustment and raw material mixing molding, drying, degreasing and firing, but particularly in the molding step, It is desirable to use the casting method. The reason for adopting this casting method is that the microstructure of the product sintered body is homogenized, and the product is enlarged, complicated,
This is because it is well suited for mass production.

【0016】本発明のチタン酸アルミニウム粉末を主原
料とした泥漿作製には、必要に応じて解膠剤、分散剤、
消泡剤、結合剤、沈降防止剤等を補助剤として適宜用い
てもよい。本発明のチタン酸アルミニウムを主原料とし
た粉末を用いた成形体の焼成方法については、一般のセ
ラミックスの焼成方法が用いられる。その雰囲気につい
ては、大気中、真空中(1Pa以下の真空度)、窒素雰
囲気、還元雰囲気(水素等)、不活性雰囲気(アルゴ
ン、ネオン、ヘリウム等)が可能であるが、好ましくは
大気中の焼成である。
In the preparation of sludge containing the aluminum titanate powder of the present invention as a main raw material, a peptizer, a dispersant, and
A defoaming agent, a binder, an anti-settling agent, etc. may be appropriately used as an auxiliary agent. As a firing method for a molded body using the powder of the present invention containing aluminum titanate as a main raw material, a general firing method for ceramics is used. The atmosphere may be air, vacuum (vacuum degree of 1 Pa or less), nitrogen atmosphere, reducing atmosphere (hydrogen, etc.), inert atmosphere (argon, neon, helium, etc.), but preferably in the air. It is firing.

【0017】[0017]

【実施例】この実施例に用いたセラミック粉末及び焼結
体は、次のようにして製造したものである。チタン酸ア
ルミニウム原料粉末(平均粒径0.5μm)と、非晶質
シリカ粉末(平均粒径0.4μm)及びコランダム粉末
(平均粒径0.2μm)とを、表1に示す組成比となる
ように秤量、混合した後、イオン交換水と分散剤を添加
して泥漿を作製した。次いで、この泥漿を消泡剤、結合
剤、沈降防止剤等の補助剤を用いて調整し、所定の鋳型
に鋳込んで100×70×10mmの成形体を作製し
た。その後、常法に従って乾燥、脱脂してから、大気中
で1550℃の温度に昇温して焼成した。
EXAMPLE The ceramic powder and the sintered body used in this example are manufactured as follows. The composition ratios of aluminum titanate raw material powder (average particle size 0.5 μm), amorphous silica powder (average particle size 0.4 μm) and corundum powder (average particle size 0.2 μm) are shown in Table 1. After weighing and mixing as described above, ion-exchanged water and a dispersant were added to prepare a slurry. Next, this slurry was adjusted with an auxiliary agent such as a defoaming agent, a binder, and an anti-settling agent, and cast into a predetermined mold to produce a molded body of 100 × 70 × 10 mm. Then, after drying and degreasing according to a conventional method, the temperature was raised to a temperature of 1550 ° C. in the air and baking was performed.

【0018】得られた各試料について、かさ密度、四点
曲げ強度(JIS−1601に準拠)、熱膨張係数(2
0〜1000℃)、大気中1100℃×100時間保持
後の熱分解率をそれぞれ測定し、その結果を表1に示し
た。また、ムライト(平均粒径0.4μm)を添加した
チタン酸アルミニウム、SiO2 及びAl2 3 と共に
酸化鉄(平均粒径0.5μm)を添加したチタン酸アル
ミニウムも作製し、上記と同様の評価試験を行なった。
For each of the obtained samples, the bulk density, the four-point bending strength (according to JIS-1601), the coefficient of thermal expansion (2
(0 to 1000 ° C.), and the thermal decomposition rate after holding in the air at 1100 ° C. for 100 hours was measured, and the results are shown in Table 1. Further, aluminum titanate to which mullite (average particle size 0.4 μm) was added, and aluminum titanate to which iron oxide (average particle size 0.5 μm) was added together with SiO 2 and Al 2 O 3 were also prepared. An evaluation test was conducted.

【0019】表1より明らかなように、本発明にかかる
焼結体(試料番号1〜5)は、比較例の焼結体(試料番
号7,8)と比較すると、SiO2 及びAl2 3 を所
定量添加することによって低熱膨張性を損なうことなく
機械的強度も高く、かつ熱分解特性も極めて良好である
ことが分かる。また、表1から明らかなように、本発明
焼結体(試料番号3)と、ムライトとして添加した比較
焼結体(試料番号9)と比較しても、低熱膨張性を損な
わずに、機械的強度と熱分解特性とが非常にバランス良
く向上していることが分かる。特に、SiO2 及びAl
2 3 の量はSiO2 を1.4重量%以上4.2重量%
以下、Al2 3 を3.6重量%以上10.8重量%以
下の、ムライトに換算して5重量%以上15重量%以下
の添加量が、低熱膨張性を損なわずに、機械的強度と熱
分解特性とが非常にバランス良く向上していることが分
かる。
[0019] As is apparent from Table 1, the sintered body according to the present invention (Sample No. 1-5), as compared with the sintered body of Comparative Example (Sample No. 7, 8), SiO 2 and Al 2 O It can be seen that by adding a predetermined amount of 3 , the mechanical strength is high without impairing the low thermal expansion property, and the thermal decomposition property is extremely good. Further, as is clear from Table 1, even when the sintered body of the present invention (Sample No. 3) was compared with the comparative sintered body added as mullite (Sample No. 9), the low thermal expansion property was not impaired, and It can be seen that the physical strength and the thermal decomposition characteristics are improved in a very balanced manner. In particular, SiO 2 and Al
The amount of 2 O 3 is 1.4% by weight or more of SiO 2 and 4.2% by weight.
Hereafter, the addition amount of Al 2 O 3 of 3.6% by weight or more and 10.8% by weight or less, or 5% by weight or more and 15% by weight or less in terms of mullite, does not impair the low thermal expansion property and the mechanical strength is reduced. It can be seen that the thermal decomposition characteristics and the thermal decomposition characteristics are improved very well.

【0020】更に、表1から明らかなように、本発明焼
結体(試料番号3)とSiO2 及びAl2 3 と共に酸
化鉄を添加した本発明焼結体(試料番号6)とを比較す
ると、低熱膨張性を損なわずに、更に機械的強度が向上
していることが分かる。なお、標準検量線を用いた粉末
X線回折による試料番号1から9の試料中のムライトの
定量測定を行った結果、焼結体中のムライト含有量は表
1のような結果となり、実施例の焼結体では粉末X線回
折の結果、全ての焼結体でチタン酸アルミニウムとムラ
イトの二相しか確認されなかった。
Further, as is apparent from Table 1, the sintered body of the present invention (Sample No. 3) is compared with the sintered body of the present invention (Sample No. 6) in which iron oxide is added together with SiO 2 and Al 2 O 3. Then, it can be seen that the mechanical strength is further improved without impairing the low thermal expansion property. In addition, as a result of quantitatively measuring mullite in the samples of Sample Nos. 1 to 9 by powder X-ray diffraction using a standard calibration curve, the mullite content in the sintered body was as shown in Table 1. As a result of powder X-ray diffraction, only two phases of aluminum titanate and mullite were confirmed in the sintered body of No.

【0021】表1から明らかなように、焼結体中のムラ
イト含有量は1重量%以上20重量%以下が望ましいこ
とが分かる。
As is apparent from Table 1, it is desirable that the content of mullite in the sintered body is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、チタン酸アルミニ
ウムに対し、所定量のSiO2 及びAl2 3 を含有す
る本発明のセラミック粉末によれば、本来の高融点、低
熱膨張を損なうことなく、機械的強度や熱分解性を向上
させる焼結体を得ることが出来る。また、本発明セラミ
ック粉末を用いた泥漿の鋳込み成形により製品を作製す
ることで、製品中の成分の均質化が図られるため、製品
の均質性、製品歩留りの向上、大量生産性に有利に働
き、それが工業的に簡単な製造技術を確立して、セラミ
ック製品の実用化に大きく貢献する。
As described above, according to the ceramic powder of the present invention containing a predetermined amount of SiO 2 and Al 2 O 3 with respect to aluminum titanate, the original high melting point and low thermal expansion are not impaired. It is possible to obtain a sintered body having improved mechanical strength and thermal decomposability. Further, by producing a product by casting molding of a slurry using the ceramic powder of the present invention, the components in the product are homogenized, so that the product homogeneity, the improvement of the product yield, and the mass productivity work advantageously. , It establishes industrially simple manufacturing technology and greatly contributes to the practical application of ceramic products.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 SiO2 :0.3重量%以上、5.6重
量%以下、Al2 3 :0.7重量%以上、14.4重
量%以下を含有し、残部が主としてチタン酸アルミニウ
ムからなるチタン酸アルミニウムセラミック粉末。
1. SiO2 : 0.3 wt% or more, 5.6 weight
% Or less, Al2 O 3 : 0.7% by weight or more, 14.4 weight
Content of less than or equal to%, the balance being mainly aluminum titanate
Aluminum titanate ceramic powder consisting of aluminum.
【請求項2】 請求項1記載の粉末を焼成し、ムライ
ト:1重量%以上、20重量%以下を含有するセラミッ
ク焼結体を製造することを特徴とするチタン酸アルミニ
ウムセラミック焼結体の製造方法。
2. A method for producing an aluminum titanate ceramic sintered body, which comprises firing the powder according to claim 1 to produce a ceramic sintered body containing 1% by weight or more and 20% by weight or less of mullite. Method.
【請求項3】 含有するSiO2 とAl23 のモル比
が2/3以上の粉末である請求項2記載のチタン酸アル
ミニウムセラミック焼結体の製造方法。
3. The method for producing an aluminum titanate ceramic sintered body according to claim 2, wherein the powder contains SiO 2 and Al 2 O 3 in a molar ratio of 2/3 or more.
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