JPH0822778B2 - 軽量ジルコニア質焼成用道具材 - Google Patents

軽量ジルコニア質焼成用道具材

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JPH0822778B2
JPH0822778B2 JP4212417A JP21241792A JPH0822778B2 JP H0822778 B2 JPH0822778 B2 JP H0822778B2 JP 4212417 A JP4212417 A JP 4212417A JP 21241792 A JP21241792 A JP 21241792A JP H0822778 B2 JPH0822778 B2 JP H0822778B2
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Japan
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zirconia
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lightweight
lime
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JP4212417A
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勝廣 若杉
啓介 上森
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子セラミックを焼成
する際に使用する軽量ジルコニア質焼成用道具材に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】電子セラミックの焼成は、その特性に応
じて各種の道具材を使用して行われている。なかでも、
電気特性を発現させるために各種の低温溶融添加物を加
えている。その反応防止にはジルコニアセッターが使用
されている。電子セラミックの焼成用道具材のなかで、
ジルコニア質は耐反応性に優れており、比較的熱膨張係
数も低いため色々な分野で使用されている。しかし、そ
の使用において廃棄原因となるものは、熱伝導率が低い
ために温度変化の繰り返しによる亀裂の発生、亀裂の成
長、割れというパターンよるものが多い。従って、その
耐用向上にはセッターの小型化、スリット設置による亀
裂の成長の抑制という方法が採られてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐ス
ポーリング性、耐クリープ性を改善し、耐用度を更に向
上させ、軽量で大型形状の匣鉢、棚板と使用範囲を広め
た軽量ジルコニア質焼成用道具材を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る軽量
ジルコニア質焼成道具材は、ライム安定化ジルコニア3
0〜90重量部、未安定ジルコニア10〜70重量部
で、ライム安定化ジルコニア及び未安定化ジルコニアの
合量100重量部に対してびMgO、Y23などからな
る群から選択されるジルコニア安定化材を外掛で0.5
〜10重量部よりなり、かつ見掛気孔率が25〜50%
の範囲内にあることを特徴とするものである。
【0005】また、本発明に係る軽量ジルコニア質焼成
道具材は、ライム安定化ジルコニア30〜90重量部、
未安定ジルコニア10〜70重量部、ジルコニア中空粒
及び/またはジルコニアファイバー50重量部以下で、
ライム安定化ジルコニア未安定ジルコニア、及びジ
コニア中空粒及び/またはジルコニアファイバーの合量
100重量部に対してMgO、Y23などからなる群か
ら選択されるジルコニア安定化材を外掛で0.5〜10
重量部含有してなり、かつ見掛気孔率が25〜50%の
範囲内にあることを特徴とするものである。
【0006】なお、本発明に係る軽量ジルコニア質焼成
道具材は、軽量化材としてポリエチレンビーズ、ホット
メルト型接着剤、クルミ殻粉砕品、モモ種子粉砕品を上
記配合物のジルコニア安定化剤を除く100重量部に対
して1〜20重量部含有するものであってもよい。
【0007】
【作用】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材の第一
の特徴は、ライム安定化ジルコニアと未安定ジルコニア
を配合し、1700℃以上で焼成すると、ライム安定化
ジルコニア粒表面が解離してマイクロクラックを生成す
ることにあり、それによって熱衝撃による割れに対する
抵抗性を高めた点にある。
【0008】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材に
使用するライム安定化ジルコニアは安定化度が50〜1
00%のものを使用することが好ましい。ライム安定化
ジルコニアは14〜48メッシュの粒と350メッシュ
を通る微粉を併用する。なお、ライム安定化ジルコニア
粒は骨材として作用するもので、このような粒度ギャッ
プのある粒度構成にすることにより、得られる軽量ジル
コニア質焼成用道具材を多孔質化することができる。
【0009】ライム安定化ジルコニアの添加・配合量は
30〜90重量%の範囲内である。添加・配合量が90
重量%を超えると強度劣化し、30重量%未満である
と、ライム安定化ジルコニアの粒表面に解離によるマイ
クロクラックの生成が少なく、熱衝撃によるスポーリン
グ性が低下する。
【0010】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材に
使用する未安定化ジルコニアは、ZrO2含量95%以
上で、350メッシュを通る微粉であれば特に限定され
るものではなく、例えば天然に存在するバッテレアイト
(baddeleyite)等を使用することができる。
【0011】未安定ジルコニアの添加・配合量は、10
〜70重量部の範囲内である。添加・配合量が10重量
部未満では、未安定ジルコニアの添加効果がなく、ま
た、70重量部を超えると、ジルコニア安定化材を添加
しても焼成亀裂が発生する場合があるために好ましくな
い。
【0012】安定化ジルコニアはY23、MgO、Ca
Oの安定化品がある。未安定ジルコニアを添加して焼成
すると、CaO安定化ジルコニアが、粒表面で一番解離
し易く、粒の表面にマイクロクラックを生成する。しか
し、未安定ジルコニアを安定化するためにはCaOより
安定化度の高いジルコニア安定化材を添加する必要があ
る。ジルコニア安定化材としてはMgO、Y23等が使
用できる。ジルコニア安定化材の添加・配合量は、ライ
ム安定化ジルコニア及び未安定化ジルコニアの合量に対
して0.5〜10重量部の範囲内である。
【0013】上述のようなライム安定化ジルコニア、未
安定ジルコニア及びジルコニア安定化材よりなる配合物
に、バインダーを添加し、所定の形状に成形し、焼成す
ることにより請求項1に記載する軽量ジルコニア質焼成
用道具材を得ることができる。
【0014】バインダーとしては、ジルコニアゾル、ジ
ルコニウム化合物水溶液などの焼成することによりジル
コニアへ変化するもの、例えば酢酸ジルコニル、硝酸ジ
ルコニルなどまたは焼成時に消失して気孔となるもの;
合成高分子、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシドなどを使用することができる。ここで、焼成
によりジルコニルへ変化するバインダーの添加・配合量
は5〜10重量部程度であり、このものは20MPa以
下の圧力で成形する棚板などの比較的均一な締まりを必
要とする軽量ジルコニア質焼成用道具材を製造する際に
使用することが好ましい。また、合成高分子バインダー
の添加・配合量は2〜5重量%程度であり、このものは
70MPa以下の圧力で匣鉢などを成形する場合に適す
る。
【0015】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材
は、所定の形状に成形された成形体を1700℃以上の
温度で大気焼成することにより得られる。
【0016】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材
は、焼成後の見掛気孔率が25〜50%の範囲内にあ
る。ここで、見掛気孔率が25%未満では軽量化の効果
がなく、耐スポーリング性も低くなるために好ましくな
い。また、50%を超えると熱伝導率が低く、熱衝撃性
も低下するために好ましくない。
【0017】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材の
第二の特徴は、ジルコニア中空粒及び/またはジルコニ
アファイバーを適宜50重量部以下の量で添加・配合す
ることにより、得られる道具材の比重を更に小さくしつ
つ、曲げ強度と耐クリープ性を向上させることにある。
なお、ジルコニア中空粒及び/またはジルコニアファイ
バー添加・配合量が50重量%を超えると、成形時にス
プリングバックの原因となり、ラミが発生するために好
ましくない。ジルコニアファイバーとしては直径3〜1
5μm程度、長さ0.1〜30mm程度のものを使用す
ることができる。また、ジルコニアファイバーの安定化
材としてはY23、MgO、CaO及び未安定品を必要
により使用できる。
【0018】ジルコニア中空粒の安定化材としてはY2
3、MgO、CaO及び未安定品を必要により使用で
きる。ジルコニア中空粒は骨材として使用するために1
4〜48メッシュの粒を使用することが望ましい。
【0019】本発明の軽量ジルコニア質焼成用道具材の
第三の特徴は、粒径35〜100メッシュのポリエチレ
ンビーズ、ホットメルト型接着剤粒、クルミ殻粉砕品、
モモ種子粉砕品を添加して更に軽量化することにある。
【0020】また、ポリエチレンビーズ、ホットメルト
型接着材粒などの有機球やクルミ殻粉砕品、モモ種子粉
砕品などの軽量化材は、粒径35〜100メッシュのも
のを使用する。これらの添加・配合量は軽量化材の比重
により異なるが、5〜20重量部の範囲内である。添加
・配合量が20重量部を超えると成形時のスプリングバ
ックによるラミが発生するために好ましくない。
【0021】なお、ジルコニアファイバー及び/または
ジルコニア中空粒やその他の軽量化材を添加・配合して
なる本発明の軽量化ジルコニア質焼成用道具材は、上述
と同様に用途等に応じて適したバインダーを配合し、成
形、焼成することにより得ることができる。
【0022】本発明の軽量化ジルコニア質焼成用道具材
は、使用温度域全体の異常膨張、収縮を抑制すると同時
に上記のごとくライム安定化ジルコニア原料の粒表面を
解離させることにより、適量のマイクロクラックを生成
させ、低弾性組織にして耐熱衝撃性を向上させ、更に軽
量化材を使用することにより、更に軽く、大型形状の匣
鉢、棚板としての焼成用道具材としての使用を可能にす
ることにある。
【0023】
【実施例】実施例 下記の表1ないし3に記載する各種配合物(重量部)を成
形し、1700℃で3時間大気焼成した。得られた試料
の諸特性を表1ないし3に併記する。
【0024】実施例No.1〜6はライム安定化ジルコ
ニア、イットリア安定化ジルコニアファイバーの比率を
変えたものである。ジルコニアファイバーの配合比が増
えると耐用回数が増し、ジルコニアファイバーの効果が
でている。耐スポーリング性を維持するためにはジルコ
ニアファイバーの配合比が少ない場合、気孔率を高める
ことが好ましい。また、実施例No.6の1700℃焼
成後の組織を示す顕微鏡写真を図1に示す。図1からラ
イム安定化ジルコニア粒の粒表面に微細なマイクロクラ
ックが発生していることがわかる。
【0025】
【表1】
【0026】ジルコニアファイバーとして、イットリア
安定化品の他にライム安定化品を使うこともできる。更
に、軽量化材としてホットメルト型接着剤、ももの種子
を使用すれば更に軽量化することが可能である。
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【発明の効果】本発明の軽量化ジルコニア質焼成用道具
材により下記のような結果が得られた: ライム安定化ジルコニアと未安定ジルコニアを組み合
わせ、焼成することにより、ライム安定化ジルコニア粒
の表面に解離によるマイクロクラックを生成させること
により耐熱衝撃抵抗性が向上した; ジルコニアファイバー及び/またはジルコニア中空粒
により耐クリープ性が向上し、焼成時に焼失するポリエ
チレンビーズ、ホットメルト型接着剤粒、もも種子の粉
砕品などの軽量化材を使用すると重量を更に軽量化で
き、大型化した匣鉢、棚板としての使用を可能にした。 これらのことにより、本発明の軽量化ジルコニア質焼成
用道具材は、従来のジルコニア質焼成用道具材に比較し
て適用範囲が増し、高い耐用性を有する焼成用道具材を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例No.6の1700℃焼成後の組織を示
す顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F27D 3/12 S

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ライム安定化ジルコニア30〜90重量
    部、未安定ジルコニア10〜70重量部で、ライム安定
    化ジルコニア及び未安定ジルコニアの合量100重量部
    に対してMgO、Y23から選択されるジルコニア安定
    化材を外掛で0.5〜10重量部含有してなり、かつ見
    掛気孔率が25〜50%の範囲内にあることを特徴とす
    る軽量ジルコニア質焼成道具材。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の軽量ジルコニア質焼成道
    具材が軽量化材として、ポリエチレンビーズ、ホットメ
    ルト型接着剤、クルミ殻粉砕品、モモ種子粉砕品を
    イム安定化ジルコニア及び未安定ジルコニアの合量10
    0重量部に対して1〜20重量部含有することを特徴と
    する軽量ジルコニア質焼成道具材。
  3. 【請求項3】 ライム安定化ジルコニア30〜90重量
    部、未安定ジルコニア10〜70重量部、ジルコニア中
    空粒及び/またはジルコニアファイバー50重量部以下
    で、ライム安定化ジルコニア、未安定ジルコニア、及び
    ジルコニア中空粒及び/またはジルコニアファイバーの
    合量100重量部に対してMgO、Y23から選択され
    るジルコニア安定化材を外掛で0.5〜10重量部含有
    してなり、かつ見掛気孔率が25〜50%の範囲内にあ
    ることを特徴とする軽量ジルコニア質焼成道具材。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の軽量ジルコニア質焼成道
    具材が軽量化材として、ポリエチレンビーズ、ホットメ
    ルト型接着剤、クルミ殻粉砕品、モモ種子粉砕品を、ラ
    イム安定化ジルコニア、未安定ジルコニア、及びジルコ
    ニア中空粒及び/またはジルコニアファイバーの合量1
    00重量部に対して1〜20重量部含有することを特徴
    とする軽量ジルコニア質焼成道具材。
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US8278231B2 (en) * 2008-11-24 2012-10-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Heat stable formed ceramic, apparatus and method of using the same
CN104959587A (zh) * 2015-07-15 2015-10-07 郑州振东科技有限公司 提高钢包透气砖热震及透气性能的方法
CN115947597B (zh) * 2022-09-30 2023-08-04 武汉科技大学 一种微闭孔轻量氧化锆耐火材料及其制备方法

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