JPH0812449A - 焼成用治具 - Google Patents

焼成用治具

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JPH0812449A
JPH0812449A JP6170053A JP17005394A JPH0812449A JP H0812449 A JPH0812449 A JP H0812449A JP 6170053 A JP6170053 A JP 6170053A JP 17005394 A JP17005394 A JP 17005394A JP H0812449 A JPH0812449 A JP H0812449A
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JP
Japan
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magnesia
baking
alumina
coating layer
base material
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Pending
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JP6170053A
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English (en)
Inventor
Katsuyoshi Ina
克芳 伊奈
Toshimasa Mano
稔正 真野
Yoshihisa Kawamura
良久 河村
Mikio Shimokata
幹生 下方
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Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Publication date
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    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C04B41/5029Magnesia

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鉛を含有するセラミックスの焼成に際し、反応
することなく、長期に亘って使用可能な焼成用治具を提
供する。 【構成】気孔率40〜80%の球状連通気孔を有するア
ルミナ質基材の表面に厚さ40〜700μm且つ純度9
5%以上のマグネシアの被覆層を有することを特徴とす
る焼成用治具。 【効果】多孔質のアルミナ質基材の表面に純度95%以
上、厚さ40〜700μmのマグネシアの被覆層を形成
することにより、特に鉛を含有する被焼成物に対しても
高温で繰り返し使用可能な焼成用治具を提供することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼成用治具に関する。
【0002】
【従来の技術】鉛を含有する強誘電性セラミックス、例
えばチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ジル
コン酸鉛ランタン、チタン酸鉛ランタン等は、強誘電性
能に優れた機能性セラミックスとして有効であり、各種
電子材料として使用されている。
【0003】これら鉛を含有するセラミックスも他のセ
ラミックスと同様、電気炉等の加熱装置内で1000℃
以上の高温で処理し、焼結させることによって製造され
る。その際、被焼成物と反応しない焼成用治具を選定
し、使用することが肝要である。しかしながら鉛を含有
するセラミックスは他のセラミックス材料に比べ反応性
が高いため焼成用治具の選定には多くの注意を要する。
鉛を含有するセラミックスに対し最も有効な焼成用治具
素材としてマグネシアが知られている。
【0004】マグネシア耐火物としては、煉瓦のような
オールドセラミックスからファインセラミックスに分類
される高純度、高密度のものまである。しかしながら、
これらマグネシアの焼成体は、熱膨張係数が高い(13
×10-6/℃)ため耐熱衝撃性に劣り、その結果、焼成
用治具の寿命が著しく低下したり、焼成スケジュールを
極端に緩やかに設定する必要がある。更に熱効率が低下
したり、軽量化が十分でないため作業性に劣り、ひいて
はその自動化を妨げ、生産性の向上を阻害する。
【0005】このような状況の中、多孔質化することに
より軽量且つ低熱容量を達成したマグネシア質炉材が提
案されている。(例えば特開平4−338178号公
報,特開平4−338179号公報)しかしながら、こ
の発明は、炉材全てをマグネシアで構成しているため、
高価となる。
【0006】
【発明が解決しようとする問題点】本発明者は上記の問
題に鑑み、鋭意研究を続けた結果本発明を完成したもの
であって、その目的とするところは、鉛を含有するセラ
ミックスの焼成に際し、反応することなく、長期に亙っ
て使用可能な焼成用治具を提供することにある。
【0007】
【問題点を解決するための手段】上述の目的は、気孔率
40〜80%の球状連通気孔を有するアルミナ質基材の
表面に厚さ40〜700μm且つ純度95%以上のマグ
ネシアの被覆層を有することを特徴とする焼成用治具に
よって達成される。
【0008】本発明の焼成用治具は、多孔質状のアルミ
ナ質基材表面にマグネシア被覆層を形成させた構造であ
る。マグネシア被覆層を形成することによって被焼成物
との反応をマグネシア単体と同等まで抑制でき、多孔質
基材を用いることにより熱衝撃性、基材とマグネシア被
覆層との剥離を改善できる。
【0009】アルミナ質は、耐熱性、機械的強度及び化
学的安定性等、焼成用治具として必要な物性を最もバラ
ンスよく具備した材料である。又、セラミックス材料と
して最も一般的に使用されているため、安価であり、そ
の供給は安定している。
【0010】本発明のアルミナ質基材は、熱効率、軽量
化、耐熱衝撃性、マグネシア被覆層との付着性の観点か
ら多孔質とする。基材の気孔率は40〜80%の範囲内
である。気孔率が40%未満の場合、連通気孔構造をと
ることが困難となり、その結果、耐熱衝撃性が低下し、
焼成用治具としての寿命が短くなる。又、基材と被覆層
の結合性が低下し、剥離しやすくなる。一方、気孔率が
80%を越える場合、基材自体の強度が低下し、実用に
耐えない。
【0011】基材は球状の連通気孔を有する。球状気孔
とすることによって高気孔率を維持しながら実用に耐え
うる機械的強度を実現できる。又、連通気孔とすること
によって、被焼成物の脱脂を容易にし、又、温度の均一
性及び耐熱衝撃性が更に向上される。
【0012】アルミナ質基材のアルミナ含有量は、好ま
しくは85重量%以上、更に好ましくは95重量%以上
である。残部の成分としてはシリカを主体とするのが好
ましいが、本発明の目的を妨げない範囲でジルコニア、
カルシア、マグネシア等の成分を含有しても良い。シリ
カは特にムライト質として含有させると熱膨張係数を低
下させ、耐熱衝撃性を改善する効果があり好ましい。ア
ルミナの含有量が低すぎる場合、基材の強度、耐熱性が
低下するばかりか、被覆層であるマグネシアと反応し、
その耐久性を減少させる。
【0013】被覆されるマグネシアの純度は95重量%
以上、好ましくは98重量%以上である。純度95重量
%未満の場合、被焼成物、特に問題となっている鉛を含
む被焼成物と焼成用治具間での反応が危惧される。
【0014】被覆の厚みは40〜700μm、好ましく
は100〜400μmの範囲内である。厚みが40μm
未満の場合、被焼成物から気化した(例えば鉛成分を有
する)ガスがマグネシア被覆層を飛び越え、アルミナ質
基材と反応することが危惧される。一方、厚みが700
μmを越える場合、加熱、冷却操作時に加わる熱衝撃に
加え基材とマグネシアの熱膨張係数の差に起因するミス
マッチより被覆層に亀裂や、剥離が発生し易くなる。
【0015】使用されるマグネシアとしては、適度に活
性の乏しいマグネシアが好ましい。具体的には、アーク
放電法等により一旦溶融した後、冷却固化したものを粉
砕することにより得られる、いわゆる電融のマグネシア
を使用するのが好ましい。電融マグネシアを使用する場
合、それ自体焼成収縮が小さいため、焼き付け時に基材
との剥離、或いは亀裂を発生させることなく良好にマグ
ネシア被覆層を形成できる。この場合、基材上のマグネ
シア被覆層は、基材が多孔質であることに起因したアン
カー効果によって強固に付着する。
【0016】本発明の焼成用治具の多孔質のアルミナ質
基材の製造方法の一例を記載する。アルミナ質を主体と
する粉体にポリビニルアルコール、メチルセルロース、
エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カル
ボン酸塩等のバインダーや、ワックスエマルジョン、鉱
物油エマルジョンなどの平滑剤等を添加して、スプレー
ドライヤーや流動層造粒機などの公知の造粒機を用いて
直径10〜600μm、好ましくは50〜100μmの
造粒物の形態とする。この際バインダーの添加量は3〜
5%が好適である。造粒物に例えば、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル、スチレン、エチレン、プロ
ピレン、塩化ビニルなどの重合物の樹脂ビーズを適量の
水とバインダーと共に混合し、再度造粒する。この再造
粒物を乾燥後、整粒して顆粒を得る。尚、樹脂ビーズは
その後の焼成過程で焼却除去され、気孔を形成する。従
って樹脂ビーズの混合量は、得られる基材の気孔率を決
定する重要な因子となる。次いでプレス成形し、必要に
応じて乾燥した後、電気炉あるいはガス炉等を用いて1
200〜1700℃で焼成する。樹脂ビーズ及びバイン
ダーなどの有機物を焼却除去する際、150〜600℃
まで徐々に昇温し、有機物を徐々にガス化し除去するの
が好ましい。このようにしてアルミナ質の基材は製造で
きる。
【0017】次いでアルミナ質基材表面へのマグネシア
被覆層の形成法の一例を記載する。被覆膜形成法には、
例えば、溶射法或いはスラリー塗布後の焼き付け法等に
よって形成される。特に大型の装置を必要とせず簡便に
被覆層を形成できる塗布後の焼き付け法が好ましい。塗
布法としては、スプレー法、フローコーター法、刷毛塗
り法、浸漬法などの公知の方法の何れを用いても良い
が、最も簡便で、均一な膜厚を形成しやすいスプレー法
で実施するのが好ましい。次いで塗布膜乾燥後、電気炉
或いはガス炉を用いて800〜1500℃、好ましく
は、1200〜1400℃で焼き付け、被覆層を形成す
る。但し、被焼成物の焼成温度(使用温度)以上の温度
で焼き付けておくのが良い。尚、焼き付け温度及び焼き
付け時間は被覆膜の特性に大きく影響を及ぼすため十分
注意を払う必要がある。即ち、焼き付けが不十分である
場合、基材とマグネシアとの付着が不十分でとなり、被
焼成物との反応、粉落ち及び寿命低下に繋がる。一方、
焼き付け過剰の場合、被覆層を形成したマグネシアが、
異常粒子成長を起こし、基材との剥離及び亀裂を発生さ
せる場合がある。以下実施例を挙げて本発明を具体的に
説明する。
【0018】
【実施例】
実施例1 市販の易焼結性アルミナ粉体(平均粒子径0.5μm,
アルミナ純度99.9%)100重量部に対し、ポリビ
ニルアルコール3重量部、ワックスエマルジョン2重量
部及びポリカルボン酸系分散剤0.6重量部よりなる水
性スラリーをスプレードライヤーを用いて粒径60μm
の粒状物を作製した。得られた粒状物50重量部と平均
粒子径150μmのアクリルビーズ50重量部を混合物
し、撹拌しつつ、ポリビニルアルコールの5%水溶液1
0重量部を添加し、アルミナ粉体とアクリルビーズの混
合造粒物を得た。この造粒物を乾燥し、次いで平均粒子
径が450〜500μmに整粒し、顆粒状とした。顆粒
を圧力1200kg/cm2 で乾式プレス成形し、12
0×120×6mm3 の板状とした。次いで電気炉を用
いて400℃で5時間脱脂した後、1600℃で1時間
焼成し、100×100×5mm3 の平板状アルミナ質
基材を作製した。得られたアルミナ質基材の気孔率は7
5%であった。
【0019】表1に示す純度を有する、平均粒子径20
μmの電融マグネシアに、水、分散剤、消泡剤、ワック
ス系バインダーを適量添加したスラリーを作製した。得
られたスラリーを上述のアルミナ質基材上にスプレー法
により厚みが200μmとなるようにコーティングし
た。次いで電気炉を用いて1400℃で5時間焼き付け
を行い焼成用治具を作製した。マグネシア被膜の厚み
は、100μmであった。
【0020】種々の純度をもつマグネシアを被覆した焼
成用治具の性能テストを以下に示す方法で実施した。焼
成用治具の上にPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)のペレ
ットを載せ、1時間当たり300℃の昇温速度で120
0℃まで加熱し、1200℃で2時間放置した後、1時
間当たり500℃の冷却速度で室温まで冷却した。この
操作を最大10回まで繰り返した。性能評価は、反応性
と耐久性の2つの項目について実施した。反応性テスト
は、被焼成物と焼成用治具が反応せず、つまり焼成用治
具が被焼成物で着色されることなく使用できた回数を記
録し、耐久性テストは、焼成用治具が割れたり、被覆層
が亀裂せず使用できた回数を記録した。尚、使用できた
回数が5回以上であれば、焼成用治具として使用可能な
範囲であると認められる。
【表1】 表1の結果より、被覆されるマグネシアの純度は95重
量%以上、好ましくは98重量%以上である。
【0021】実施例2 コーティングするマグネシアの純度を98%に固定し、
コーティングする厚みを変化させ、実施例1と同様に焼
成用治具を作製し、性能テストを実施した。結果を表2
に示す
【表2】 表2の結果より、マグネシア被覆層の厚みは、40〜7
00μm、好ましくは100〜400μmの範囲内であ
る。
【0022】実施例3 アルミナ粉体仕込量とアクリルビーズ仕込量を変化さ
せ、各種気孔率を有するアルミナ質基材を作製する以外
は実施例1のNo3と同様に焼成用治具を作製し、その
性能テストを実施した。
【表3】 尚、No13の焼成用治具は、機械的強度が低いため実用
に耐えなかった。表3の結果より、アルミナ質基材の気
孔率は40〜80%の範囲内である。
【0023】実施例4 アルミナ純度の異なる原料を使用する以外は実施例1の
No3と同様に焼成用治具を作製し、その性能テストを
実施した。
【表4】 表4の結果より、アルミナ質基材のアルミナ含有量は、
好ましくは85重量%以上、更に好ましくは95重量%
以上である。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の焼成用治具によれ
ば、多孔質なアルミナ質基材の表面に規定厚みのマグネ
シアの被覆層を形成することにより、特に鉛を含有する
被焼成物に対しても高温で繰り返し使用可能な焼成用治
具を提供することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気孔率40〜80%の球状連通気孔を有
    するアルミナ質基材の表面に厚さ40〜700μm且つ
    純度95%以上のマグネシアの被覆層を有することを特
    徴とする焼成用治具。
JP6170053A 1994-06-28 1994-06-28 焼成用治具 Pending JPH0812449A (ja)

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JP6170053A JPH0812449A (ja) 1994-06-28 1994-06-28 焼成用治具

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100686427B1 (ko) * 2000-08-28 2007-02-23 미노요교 가부시키가이샤 세라믹스 세터 및 그 제조방법
JP2010202472A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd セラミックス焼成体及びその製造方法
JP2020040851A (ja) * 2018-09-07 2020-03-19 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ガラスコーティング液、セラミック製物品の製造方法及びセラミック製物品

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