JPH11209170A - 単斜晶セルシアン焼結体およびその製造方法 - Google Patents
単斜晶セルシアン焼結体およびその製造方法Info
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- JPH11209170A JPH11209170A JP10011717A JP1171798A JPH11209170A JP H11209170 A JPH11209170 A JP H11209170A JP 10011717 A JP10011717 A JP 10011717A JP 1171798 A JP1171798 A JP 1171798A JP H11209170 A JPH11209170 A JP H11209170A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱膨張係数が小さくかつ緻密質のセルシアン焼
結体を容易に得る。 【解決手段】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物を含有することを特徴とする単斜晶セルシアン
焼結体。
結体を容易に得る。 【解決手段】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物を含有することを特徴とする単斜晶セルシアン
焼結体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルシアン焼結体
およびその製造方法に関する。
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温耐火物セラミックス材料は、耐火性
という用途から、その材料を合成し、形状化するために
きわめて高い温度を必要とする。よって、上記セラミッ
クス材料を用いた製品を合成するには標準的な装置では
難しく、生産性がよくなかった。このような状況は、鉄
鋼窯用、ガラス窯用などの耐火物によく見られたが、セ
ルシアンについても同様のことがいえる。典型的なセル
シアンはモル比でＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 から
なるアルミノシリケートの酸化物材料である。セルシア
ンは、融点が１８００℃と高く耐火性に優れ、熱膨張係
数が小さい（０℃〜１０００℃の温度範囲で２×１０-6
〜４×１０-6／℃）。よって、セルシアンは熱衝撃にも
強く、高温の過酷な条件での使用に耐えうる材料であ
る。
という用途から、その材料を合成し、形状化するために
きわめて高い温度を必要とする。よって、上記セラミッ
クス材料を用いた製品を合成するには標準的な装置では
難しく、生産性がよくなかった。このような状況は、鉄
鋼窯用、ガラス窯用などの耐火物によく見られたが、セ
ルシアンについても同様のことがいえる。典型的なセル
シアンはモル比でＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 から
なるアルミノシリケートの酸化物材料である。セルシア
ンは、融点が１８００℃と高く耐火性に優れ、熱膨張係
数が小さい（０℃〜１０００℃の温度範囲で２×１０-6
〜４×１０-6／℃）。よって、セルシアンは熱衝撃にも
強く、高温の過酷な条件での使用に耐えうる材料であ
る。
【０００３】また、セルシアンはその高い耐熱性、耐熱
衝撃性に加え、電気絶縁性（誘電率ε＝７．０）に優れ
ており、電気絶縁材料としても好適な材料である。アル
ミナ、ムライト、ホルステライト等の、ＩＣパッケージ
や多層基板として従来使用されている材料は、電気絶縁
性に優れているが一般的に熱膨張係数が大きい（６×１
０-6〜９×１０-6／℃）。このような材料と比較する
と、セルシアンは電気絶縁性と低い熱膨張性を兼ね備え
た高性能な材料である。
衝撃性に加え、電気絶縁性（誘電率ε＝７．０）に優れ
ており、電気絶縁材料としても好適な材料である。アル
ミナ、ムライト、ホルステライト等の、ＩＣパッケージ
や多層基板として従来使用されている材料は、電気絶縁
性に優れているが一般的に熱膨張係数が大きい（６×１
０-6〜９×１０-6／℃）。このような材料と比較する
と、セルシアンは電気絶縁性と低い熱膨張性を兼ね備え
た高性能な材料である。
【０００４】このような優れた物性を有するにもかかわ
らず、セルシアンを用いた製品が実用化されていないの
は、この高い耐熱性ゆえに、合成、溶融しガラス組成物
を得ることが一般的な方法では困難であったこと、また
低い熱膨張を示す単斜晶相析出の制御が困難であったこ
とによる。
らず、セルシアンを用いた製品が実用化されていないの
は、この高い耐熱性ゆえに、合成、溶融しガラス組成物
を得ることが一般的な方法では困難であったこと、また
低い熱膨張を示す単斜晶相析出の制御が困難であったこ
とによる。
【０００５】特開昭４８−４８９９は、単斜晶セルシア
ンが主結晶であるガラスセラミックスの作製方法を開示
している。上記方法においては、単斜晶セルシアンのセ
ラミックスを作製するにあたりＲ2 Ｏ（ただし、ＲはＬ
ｉ、ＮａまたはＫ）で示されるアルカリ金属酸化物を添
加している。この方法によると所望の単斜晶セルシアン
を含む緻密質セラミックスが低温で得られるが、耐火物
として使用する場合の耐熱性は著しく低下する。一方、
上記緻密質セラミックスを電気絶縁用部材として使用す
る場合は、イオン伝導性の高い元素を含有することから
電気絶縁性の劣化が生じやすい。
ンが主結晶であるガラスセラミックスの作製方法を開示
している。上記方法においては、単斜晶セルシアンのセ
ラミックスを作製するにあたりＲ2 Ｏ（ただし、ＲはＬ
ｉ、ＮａまたはＫ）で示されるアルカリ金属酸化物を添
加している。この方法によると所望の単斜晶セルシアン
を含む緻密質セラミックスが低温で得られるが、耐火物
として使用する場合の耐熱性は著しく低下する。一方、
上記緻密質セラミックスを電気絶縁用部材として使用す
る場合は、イオン伝導性の高い元素を含有することから
電気絶縁性の劣化が生じやすい。
【０００６】また、特開昭６２−２５２３４０は、セル
シアンを一部含むガラスセラミックス焼結体の作製方法
を開示している。この方法によると、アルカリ金属酸化
物を使用することなく、低温で電気絶縁性の高い焼結体
を作製できるが、主結晶となるセルシアンの割合の低下
に伴い熱膨張係数が大きくなり、耐熱性を損なう問題が
ある。
シアンを一部含むガラスセラミックス焼結体の作製方法
を開示している。この方法によると、アルカリ金属酸化
物を使用することなく、低温で電気絶縁性の高い焼結体
を作製できるが、主結晶となるセルシアンの割合の低下
に伴い熱膨張係数が大きくなり、耐熱性を損なう問題が
ある。
【０００７】また、Ｃｅｒａｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．Ｐｒ
ｏｃ．，１２（１９９１）ｐ．１２２２−１２３４に
は、バリウムの一部をストロンチウムに置換した単斜晶
セルシアン焼結体を製造する方法が報告されている。し
かし、この方法によるセルシアン焼結体は、バリウムの
一部がストロンチウムに置換されているため、ストロン
チウムを含まないセルシアン焼結体に比べ熱膨張係数が
大きく、強度も低い問題がある。
ｏｃ．，１２（１９９１）ｐ．１２２２−１２３４に
は、バリウムの一部をストロンチウムに置換した単斜晶
セルシアン焼結体を製造する方法が報告されている。し
かし、この方法によるセルシアン焼結体は、バリウムの
一部がストロンチウムに置換されているため、ストロン
チウムを含まないセルシアン焼結体に比べ熱膨張係数が
大きく、強度も低い問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、小さい熱膨
張係数を有し、電気絶縁性の高い単斜晶セルシアン焼結
体およびその製造方法を提供する。
張係数を有し、電気絶縁性の高い単斜晶セルシアン焼結
体およびその製造方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題を
解決すべくなされたものであり、第１の発明は、ジルコ
ニウム、ハフニウム、セリウムおよびタングステンから
なる群から選ばれる１種以上の金属の酸化物を含有する
ことを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体であり、第２
の発明は、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよび
タングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の
酸化物と、セルシアン組成物の粉末とを混合した後、焼
結することを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体の製造
方法であり、第３の発明は、ジルコニウム、ハフニウ
ム、セリウムおよびタングステンからなる群から選ばれ
る１種以上の金属の酸化物を含有するセルシアン組成物
の粉末を焼結することを特徴とする単斜晶セルシアン焼
結体の製造方法である。
解決すべくなされたものであり、第１の発明は、ジルコ
ニウム、ハフニウム、セリウムおよびタングステンから
なる群から選ばれる１種以上の金属の酸化物を含有する
ことを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体であり、第２
の発明は、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよび
タングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の
酸化物と、セルシアン組成物の粉末とを混合した後、焼
結することを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体の製造
方法であり、第３の発明は、ジルコニウム、ハフニウ
ム、セリウムおよびタングステンからなる群から選ばれ
る１種以上の金属の酸化物を含有するセルシアン組成物
の粉末を焼結することを特徴とする単斜晶セルシアン焼
結体の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の単斜晶セルシアン焼結体
は、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよびタング
ステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の酸化物
を含有する。なお、これら金属の酸化物の形態は通常、
ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＣｅＯ2 およびＷＯ2 である。上
記酸化物は、単斜晶相の析出を促進する。上記酸化物を
含有させないで、セルシアン組成物を焼結させた場合
は、緻密な焼結体は得られるが、結晶化後析出する結晶
相が高い熱膨張性を示す六方晶となり、低い熱膨張性を
示す実質的に単斜晶からなるセルシアン焼結体は得られ
ない。
は、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよびタング
ステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の酸化物
を含有する。なお、これら金属の酸化物の形態は通常、
ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＣｅＯ2 およびＷＯ2 である。上
記酸化物は、単斜晶相の析出を促進する。上記酸化物を
含有させないで、セルシアン組成物を焼結させた場合
は、緻密な焼結体は得られるが、結晶化後析出する結晶
相が高い熱膨張性を示す六方晶となり、低い熱膨張性を
示す実質的に単斜晶からなるセルシアン焼結体は得られ
ない。
【００１１】また、ジルコニウム、ハフニウム、セリウ
ムおよびタングステンからなる群から選ばれる１種以上
の金属の酸化物は、セルシアン焼結体の耐熱性、電気絶
縁性をほとんど低下させないので好ましい。アルカリ金
属の酸化物またはアルカリ土類金属の酸化物は、単斜晶
相の析出を促進することはできるが、耐熱性、電気絶縁
性を著しく低下させるため好ましくない。
ムおよびタングステンからなる群から選ばれる１種以上
の金属の酸化物は、セルシアン焼結体の耐熱性、電気絶
縁性をほとんど低下させないので好ましい。アルカリ金
属の酸化物またはアルカリ土類金属の酸化物は、単斜晶
相の析出を促進することはできるが、耐熱性、電気絶縁
性を著しく低下させるため好ましくない。
【００１２】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物の含有量は、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＣｅＯ2 お
よびＷＯ2 として、焼結体中において合量で０．１〜５
重量％、特には０．５〜１．５重量％であるのが好まし
い。上記含有量が０．１重量％未満ではセルシアン組成
物を焼結する段階において、実質的に単斜晶相のみを析
出できず、単斜晶と六方晶の混合相からなる焼結体が生
成する。また５重量％超では単斜晶相のみを析出できる
が、焼結体の熱膨張係数が大きくなり好ましくない。
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物の含有量は、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＣｅＯ2 お
よびＷＯ2 として、焼結体中において合量で０．１〜５
重量％、特には０．５〜１．５重量％であるのが好まし
い。上記含有量が０．１重量％未満ではセルシアン組成
物を焼結する段階において、実質的に単斜晶相のみを析
出できず、単斜晶と六方晶の混合相からなる焼結体が生
成する。また５重量％超では単斜晶相のみを析出できる
が、焼結体の熱膨張係数が大きくなり好ましくない。
【００１３】なお、本発明の単斜晶セルシアン焼結体
は、実質的に単斜晶であればよく、本発明の目的および
効果を損なわない範囲、例えば４×１０-6／℃以下の小
さい熱膨張係数を維持すべく、熱膨張係数を著しく上げ
ない程度（具体的には１０体積％以下、好ましくは１体
積％以下）において、六方晶等の結晶相が含まれていて
もよい。
は、実質的に単斜晶であればよく、本発明の目的および
効果を損なわない範囲、例えば４×１０-6／℃以下の小
さい熱膨張係数を維持すべく、熱膨張係数を著しく上げ
ない程度（具体的には１０体積％以下、好ましくは１体
積％以下）において、六方晶等の結晶相が含まれていて
もよい。
【００１４】本発明による単斜晶セルシアン焼結体を得
るための重要な第１段階は、原料であるセルシアン組成
物の入手であるが、本発明に適したセルシアン組成物は
市販されておらず、合成する必要がある。本発明者ら
は、先に特願平９−２６４２５３においてアーク溶融法
によって工業的に有意な製造法でセルシアン組成物を合
成する手段を提供しており、本目的に対して有効に使用
できることが判明した。すなわち、アーク溶融後、急冷
によって得られたセルシアン組成物を粉砕によって微粉
化し、成形後、所定の焼結条件のもとに焼結することに
よって緻密な焼結体が得られる。
るための重要な第１段階は、原料であるセルシアン組成
物の入手であるが、本発明に適したセルシアン組成物は
市販されておらず、合成する必要がある。本発明者ら
は、先に特願平９−２６４２５３においてアーク溶融法
によって工業的に有意な製造法でセルシアン組成物を合
成する手段を提供しており、本目的に対して有効に使用
できることが判明した。すなわち、アーク溶融後、急冷
によって得られたセルシアン組成物を粉砕によって微粉
化し、成形後、所定の焼結条件のもとに焼結することに
よって緻密な焼結体が得られる。
【００１５】ここで、焼結に用いるセルシアン組成物
は、本質的に非晶質からなるガラスであることが重要で
あり、結晶化したセルシアン組成物を用いて焼結しても
充分に緻密な焼結体は得られない。
は、本質的に非晶質からなるガラスであることが重要で
あり、結晶化したセルシアン組成物を用いて焼結しても
充分に緻密な焼結体は得られない。
【００１６】また、本発明において単斜晶セルシアン焼
結体を得るためには、セルシアン組成物としては、Ｂａ
Ｏ・ｘＡｌ2 Ｏ3 ・ｙＳｉＯ2 （ここでｘは０．５〜
１．２、ｙは１．５〜２．５）で示されるバリウムアル
ミニウムシリケートを用いるのが好ましい。セルシアン
組成物として、ｘまたはｙが上記範囲外であるものを用
いた場合は、目的のセルシアン焼結体以外に、バリウム
シリケートであるＢａＯ・２ＳｉＯ2 、バリウムアルミ
ネートであるＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、アルミノシリケート
であるムライト、または出発原料であるアルミナやシリ
カ等が混合相として得られ、耐熱性や低い熱膨張性を損
なうおそれがあるので好ましくない。
結体を得るためには、セルシアン組成物としては、Ｂａ
Ｏ・ｘＡｌ2 Ｏ3 ・ｙＳｉＯ2 （ここでｘは０．５〜
１．２、ｙは１．５〜２．５）で示されるバリウムアル
ミニウムシリケートを用いるのが好ましい。セルシアン
組成物として、ｘまたはｙが上記範囲外であるものを用
いた場合は、目的のセルシアン焼結体以外に、バリウム
シリケートであるＢａＯ・２ＳｉＯ2 、バリウムアルミ
ネートであるＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、アルミノシリケート
であるムライト、または出発原料であるアルミナやシリ
カ等が混合相として得られ、耐熱性や低い熱膨張性を損
なうおそれがあるので好ましくない。
【００１７】なお、本発明においてセルシアン組成物と
は、焼結により単斜晶セルシアン焼結体を生成しうるも
のをいい、該セルシアン組成物は、ジルコニウム、ハフ
ニウム、セリウムおよびタングステンからなる群から選
ばれる１種以上の金属の酸化物を生成しうる化合物を含
有していてもよい。
は、焼結により単斜晶セルシアン焼結体を生成しうるも
のをいい、該セルシアン組成物は、ジルコニウム、ハフ
ニウム、セリウムおよびタングステンからなる群から選
ばれる１種以上の金属の酸化物を生成しうる化合物を含
有していてもよい。
【００１８】本発明のセルシアン焼結体の製造方法とし
ては、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよびタン
グステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の酸化
物と、セルシアン組成物の粉末とを混合した後、焼結す
る方法が挙げられる。ジルコニウム、ハフニウム、セリ
ウムおよびタングステンからなる群から選ばれる１種以
上の金属の酸化物は、純度が９９．５％以上のものが好
ましい。また、上記酸化物の平均粒径は３μｍ以下、特
には１μｍ以下であるのが好ましい。
ては、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよびタン
グステンからなる群から選ばれる１種以上の金属の酸化
物と、セルシアン組成物の粉末とを混合した後、焼結す
る方法が挙げられる。ジルコニウム、ハフニウム、セリ
ウムおよびタングステンからなる群から選ばれる１種以
上の金属の酸化物は、純度が９９．５％以上のものが好
ましい。また、上記酸化物の平均粒径は３μｍ以下、特
には１μｍ以下であるのが好ましい。
【００１９】また、本発明の別のセルシアン焼結体の製
造方法としては、ジルコニウム、ハフニウム、セリウム
およびタングステンからなる群から選ばれる１種以上の
金属の酸化物を含有するセルシアン組成物の粉末を焼結
する方法が挙げられる。前記酸化物を含有するセルシア
ン組成物は、セルシアン組成物を合成する際に上記酸化
物を添加、混合する方法、または、セルシアン組成物を
合成する際にジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の水酸化物、塩化物、硫化物等、酸化物を生成しうる化
合物を添加、混合する方法等によって得られる。
造方法としては、ジルコニウム、ハフニウム、セリウム
およびタングステンからなる群から選ばれる１種以上の
金属の酸化物を含有するセルシアン組成物の粉末を焼結
する方法が挙げられる。前記酸化物を含有するセルシア
ン組成物は、セルシアン組成物を合成する際に上記酸化
物を添加、混合する方法、または、セルシアン組成物を
合成する際にジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の水酸化物、塩化物、硫化物等、酸化物を生成しうる化
合物を添加、混合する方法等によって得られる。
【００２０】セルシアン組成物の粉末は以下の方法によ
り製造される。非晶質のセルシアンガラス組成物をジョ
ークラッシャ、振動ミルなどの一般的な粗粉砕機により
破砕する。破砕して得られた粉末は１００μｍ以上であ
り、焼結用原料としては粗いため、該粉末をボールミ
ル、遊星ミルなどの微粉砕機によりさらに粉砕する。上
記の方法により得られる粒子の粒径は、大部分が３０μ
ｍ以下であるのが好ましい。また、上記粒子の平均粒径
は１０μｍ以下、特には５μｍ以下にするのが好まし
い。平均粒径が１０μｍ超のものを用いると、上記ガラ
ス組成物が、粘性流動により充分に緻密化する前に結晶
化を開始し、理論密度に対して９５％以上の充分に緻密
な焼結体を得ることが困難となる。
り製造される。非晶質のセルシアンガラス組成物をジョ
ークラッシャ、振動ミルなどの一般的な粗粉砕機により
破砕する。破砕して得られた粉末は１００μｍ以上であ
り、焼結用原料としては粗いため、該粉末をボールミ
ル、遊星ミルなどの微粉砕機によりさらに粉砕する。上
記の方法により得られる粒子の粒径は、大部分が３０μ
ｍ以下であるのが好ましい。また、上記粒子の平均粒径
は１０μｍ以下、特には５μｍ以下にするのが好まし
い。平均粒径が１０μｍ超のものを用いると、上記ガラ
ス組成物が、粘性流動により充分に緻密化する前に結晶
化を開始し、理論密度に対して９５％以上の充分に緻密
な焼結体を得ることが困難となる。
【００２１】成形方法は、一般的な金型成形、射出成形
など従来のセラミックス成形方法で用いられている方法
でよい。また、セルシアン組成物と、ジルコニウム、ハ
フニウム、セリウムおよびタングステンからなる群から
選ばれる１種以上の金属の酸化物の混合粉末に、セラミ
ックス系の分散剤であるトリポリリン酸ナトリウム、コ
ハク酸アンモニウムのような多塩基酸アンモニウム塩を
添加し、さらに結合強化するためのポリビニルアルコー
ル（以下ＰＶＡという）などのバインダを加え、鋳込み
成形することもできる。
など従来のセラミックス成形方法で用いられている方法
でよい。また、セルシアン組成物と、ジルコニウム、ハ
フニウム、セリウムおよびタングステンからなる群から
選ばれる１種以上の金属の酸化物の混合粉末に、セラミ
ックス系の分散剤であるトリポリリン酸ナトリウム、コ
ハク酸アンモニウムのような多塩基酸アンモニウム塩を
添加し、さらに結合強化するためのポリビニルアルコー
ル（以下ＰＶＡという）などのバインダを加え、鋳込み
成形することもできる。
【００２２】本発明における焼結方法としては、充分乾
燥した成形体をガス炉、電気炉などの中に入れ焼結を行
う。昇温速度は常温から焼結温度まで４００℃／ｈ以下
であることが好ましい。本発明による焼結方法の場合、
８００〜１２００℃でガラスの軟化および結晶化が始ま
り緻密化する。４００℃／ｈ超で昇温するとこの過程に
おける焼結体の体積変化により、焼結後、残留応力によ
る多数の亀裂が発生する。より好ましくは結晶化が開始
する８００〜１２００℃の温度範囲で昇温速度を下げ、
１００℃／ｈ以下とするのがよい。
燥した成形体をガス炉、電気炉などの中に入れ焼結を行
う。昇温速度は常温から焼結温度まで４００℃／ｈ以下
であることが好ましい。本発明による焼結方法の場合、
８００〜１２００℃でガラスの軟化および結晶化が始ま
り緻密化する。４００℃／ｈ超で昇温するとこの過程に
おける焼結体の体積変化により、焼結後、残留応力によ
る多数の亀裂が発生する。より好ましくは結晶化が開始
する８００〜１２００℃の温度範囲で昇温速度を下げ、
１００℃／ｈ以下とするのがよい。
【００２３】焼結温度は１２００〜１７００℃とするの
が好ましい。１２００℃未満では焼結体の緻密化および
結晶化が充分に進行せず、良好な焼結体を得ることが難
しい。また、１７００℃超では緻密化終了後、焼結体中
のガラス相内に溶解しているガス成分（例えば炭酸ガ
ス、窒素ガス）が吐き出されて発泡し、密度が低下する
ため好ましくない。そして、ガラス相を少なくした良好
な焼結体を得るには１２００〜１７００℃の温度範囲に
おいて長時間保持するのが好ましい。以上の方法によ
り、従来製造できなかった、密度が理論密度に対して９
５％以上である実質的に単斜晶からなるセルシアン焼結
体を容易に提供できる。
が好ましい。１２００℃未満では焼結体の緻密化および
結晶化が充分に進行せず、良好な焼結体を得ることが難
しい。また、１７００℃超では緻密化終了後、焼結体中
のガラス相内に溶解しているガス成分（例えば炭酸ガ
ス、窒素ガス）が吐き出されて発泡し、密度が低下する
ため好ましくない。そして、ガラス相を少なくした良好
な焼結体を得るには１２００〜１７００℃の温度範囲に
おいて長時間保持するのが好ましい。以上の方法によ
り、従来製造できなかった、密度が理論密度に対して９
５％以上である実質的に単斜晶からなるセルシアン焼結
体を容易に提供できる。
【００２４】
【実施例】「例１」溶融後のガラス組成が、モル比でＢ
ａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２．１である非
晶質のガラスフリットをジョークラッシャにより粗粉砕
し平均粒径が１ｍｍの粉末とした。さらに遊星ミルでア
ルミナボールを用い、粒径が１０μｍ以下であり平均粒
径が３μｍの微粉末とした。この微粉末に平均粒径が
０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 、純度９９．
５重量％以上）微粉末を、両微粉末の合量中１重量％と
なるように添加し、ボールミル混合を行った。その混合
粉末をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し、２００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の圧力で低
温等方圧圧密成形（以下ＣＩＰ成形という）を行い成形
体を得た。
ａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２．１である非
晶質のガラスフリットをジョークラッシャにより粗粉砕
し平均粒径が１ｍｍの粉末とした。さらに遊星ミルでア
ルミナボールを用い、粒径が１０μｍ以下であり平均粒
径が３μｍの微粉末とした。この微粉末に平均粒径が
０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 、純度９９．
５重量％以上）微粉末を、両微粉末の合量中１重量％と
なるように添加し、ボールミル混合を行った。その混合
粉末をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し、２００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の圧力で低
温等方圧圧密成形（以下ＣＩＰ成形という）を行い成形
体を得た。
【００２５】得られた成形体を抵抗加熱式の電気炉に入
れ、空気中で８００℃までは昇温速度３００℃／ｈ、９
００〜１２００℃の温度範囲では８０℃／ｈ、１２００
〜１５００℃の温度範囲では３００℃／ｈで昇温し、１
５００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られたセル
シアン焼結体は相対密度が９５％と高密度であった。ま
た、この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折により結晶相の同
定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相であり、
熱膨張係数は３×１０-6／℃と低膨張であった。また、
得られた焼結体より試験片を切り出し、機械的性質の測
定を行ったところ弾性率は２２０ＧＰａ、曲げ強度は１
９０ＭＰａであった。
れ、空気中で８００℃までは昇温速度３００℃／ｈ、９
００〜１２００℃の温度範囲では８０℃／ｈ、１２００
〜１５００℃の温度範囲では３００℃／ｈで昇温し、１
５００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られたセル
シアン焼結体は相対密度が９５％と高密度であった。ま
た、この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折により結晶相の同
定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相であり、
熱膨張係数は３×１０-6／℃と低膨張であった。また、
得られた焼結体より試験片を切り出し、機械的性質の測
定を行ったところ弾性率は２２０ＧＰａ、曲げ強度は１
９０ＭＰａであった。
【００２６】「例２」溶融後のガラス組成がモル比でＢ
ａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２．１となる原
料粉末中に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 、純度９９．
５重量％以上）を、上記原料粉末と酸化ジルコニウムの
合量中１重量％となるように乾式で混合した。混合した
粉末を溶融、急冷し非晶質のガラスフリットを得た。得
られたガラスフリットの組成はモル比でＢａＯ：Ａｌ2
Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝０．９：１：１．９であり、酸化ジル
コニウム（ＺｒＯ2 ）の含有量は０．７重量％であっ
た。
ａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２．１となる原
料粉末中に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 、純度９９．
５重量％以上）を、上記原料粉末と酸化ジルコニウムの
合量中１重量％となるように乾式で混合した。混合した
粉末を溶融、急冷し非晶質のガラスフリットを得た。得
られたガラスフリットの組成はモル比でＢａＯ：Ａｌ2
Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝０．９：１：１．９であり、酸化ジル
コニウム（ＺｒＯ2 ）の含有量は０．７重量％であっ
た。
【００２７】このガラスフリットをジョークラッシャに
より粗粉砕し平均粒径が１ｍｍの粉末とした。さらに遊
星ミルでアルミナボールを用い、粒径が１５μｍ以下で
あり平均粒径が５μｍの微粉末とした。そのガラス粉末
をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し、２００ｋｇ／ｃｍ2
の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ
成形を行い成形体を得た。
より粗粉砕し平均粒径が１ｍｍの粉末とした。さらに遊
星ミルでアルミナボールを用い、粒径が１５μｍ以下で
あり平均粒径が５μｍの微粉末とした。そのガラス粉末
をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し、２００ｋｇ／ｃｍ2
の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ
成形を行い成形体を得た。
【００２８】得られた成形体を抵抗加熱式の電気炉に入
れ、空気中で９００℃までは昇温速度４００℃／ｈ、９
００〜１２００℃の温度範囲では１００℃／ｈ、１２０
０〜１６００℃の温度範囲では４００℃／ｈで昇温し、
１６００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られたセ
ルシアン焼結体の密度は理論密度に対して９８％と高密
度であった。この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折により結
晶相の同定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相
であり、熱膨張係数は３．２×１０-6／℃と低膨張であ
った。また、得られた焼結体より試験片を切り出し機械
的性質を測定したところ、弾性率は２５０ＧＰａ、曲げ
強度は２１０ＭＰａであった。
れ、空気中で９００℃までは昇温速度４００℃／ｈ、９
００〜１２００℃の温度範囲では１００℃／ｈ、１２０
０〜１６００℃の温度範囲では４００℃／ｈで昇温し、
１６００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られたセ
ルシアン焼結体の密度は理論密度に対して９８％と高密
度であった。この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折により結
晶相の同定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相
であり、熱膨張係数は３．２×１０-6／℃と低膨張であ
った。また、得られた焼結体より試験片を切り出し機械
的性質を測定したところ、弾性率は２５０ＧＰａ、曲げ
強度は２１０ＭＰａであった。
【００２９】「例３」例１で酸化ジルコニウムを用いる
かわりに酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９６％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．１×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２２０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は１９０ＭＰａであった。
かわりに酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９６％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．１×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２２０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は１９０ＭＰａであった。
【００３０】「例４」例１で酸化ジルコニウムを用いる
かわりに酸化セリウム（ＣｅＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９５％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．２×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２１０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は１８０ＭＰａであった。
かわりに酸化セリウム（ＣｅＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９５％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．２×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２１０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は１８０ＭＰａであった。
【００３１】「例５」例１で酸化ジルコニウムを用いる
かわりに酸化タングステン（ＷＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９７％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．５×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２１０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は２００ＭＰａであった。
かわりに酸化タングステン（ＷＯ2 、純度９９．５％以
上）を用いた以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体
を得た。得られたセルシアン焼結体の密度は理論密度に
対して９７％と高密度であった。この焼結体を粉砕し粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、単斜晶セルシア
ンの単一相であり、熱膨張係数は３．５×１０-6／℃と
低膨張であった。また、得られた焼結体より試験片を切
り出し機械的性質を測定したところ、弾性率は２１０Ｇ
Ｐａ、曲げ強度は２００ＭＰａであった。
【００３２】「例６（比較例）」酸化ジルコニウム粉末
を添加せず、８００℃までの昇温速度を３００℃／ｈと
した以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体を得た。
得られた焼結体の密度は理論密度に対して９５％と高密
度であった。しかし、この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折
により同定を行ったところ、六方晶セルシアンの単一相
であり、熱膨張係数は８．２×１０-6／℃と高膨張であ
った。また、得られた焼結体より試験片を切り出し、機
械的性質を測定したところ弾性率は２００ＧＰａ、曲げ
強度は１８０ＭＰａであった。
を添加せず、８００℃までの昇温速度を３００℃／ｈと
した以外は例１と同様にしてセルシアン焼結体を得た。
得られた焼結体の密度は理論密度に対して９５％と高密
度であった。しかし、この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折
により同定を行ったところ、六方晶セルシアンの単一相
であり、熱膨張係数は８．２×１０-6／℃と高膨張であ
った。また、得られた焼結体より試験片を切り出し、機
械的性質を測定したところ弾性率は２００ＧＰａ、曲げ
強度は１８０ＭＰａであった。
【００３３】「例７（比較例）」溶融後の組成がモル比
でＢａＯ：ＳｒＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝０．９：
０．１：１：２となる原料粉末を、溶融、急冷し非晶質
のガラスフリットを得た。得られたガラスフリットの組
成はモル比でＢａＯ：ＳｒＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝
０．８９：０．１１：０．９：２．１であった。このガ
ラスフリットをジョークラッシャにより粗粉砕し平均粒
径が１ｍｍの粉末とし、さらに遊星ミルでアルミナボー
ルを用いて粉砕し、平均粒径が３μｍの微粉末とした。
そのガラス粉末をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し２００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の
圧力ＣＩＰ成形を行った。
でＢａＯ：ＳｒＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝０．９：
０．１：１：２となる原料粉末を、溶融、急冷し非晶質
のガラスフリットを得た。得られたガラスフリットの組
成はモル比でＢａＯ：ＳｒＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝
０．８９：０．１１：０．９：２．１であった。このガ
ラスフリットをジョークラッシャにより粗粉砕し平均粒
径が１ｍｍの粉末とし、さらに遊星ミルでアルミナボー
ルを用いて粉砕し、平均粒径が３μｍの微粉末とした。
そのガラス粉末をＰＶＡ水溶液を添加して造粒し２００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で金型成形後、１．５ｔ／ｃｍ2 の
圧力ＣＩＰ成形を行った。
【００３４】得られた成形体を抵抗加熱式の電気炉に入
れ、空気中で８００℃までは昇温速度３００℃／ｈ、８
００〜１２００℃の温度範囲では１００℃／ｈ、１２０
０〜１６００℃の温度範囲では４００℃／ｈとし、焼結
温度１６００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られ
たセルシアン焼結体の密度は理論密度に対して９８％と
高密度であった。この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折によ
り同定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相であ
ったが、熱膨張係数を測定したところ、５．５×１０-6
／℃と中程度の熱膨張であった。また得られた焼結体よ
り試験片を切り出し、機械的性質の測定を行ったところ
弾性率は１８０ＧＰａ、曲げ強度は１２０ＭＰａと低強
度であった。
れ、空気中で８００℃までは昇温速度３００℃／ｈ、８
００〜１２００℃の温度範囲では１００℃／ｈ、１２０
０〜１６００℃の温度範囲では４００℃／ｈとし、焼結
温度１６００℃で４時間保持し、焼結を行った。得られ
たセルシアン焼結体の密度は理論密度に対して９８％と
高密度であった。この焼結体を粉砕し粉末Ｘ線回折によ
り同定を行ったところ、単斜晶セルシアンの単一相であ
ったが、熱膨張係数を測定したところ、５．５×１０-6
／℃と中程度の熱膨張であった。また得られた焼結体よ
り試験片を切り出し、機械的性質の測定を行ったところ
弾性率は１８０ＧＰａ、曲げ強度は１２０ＭＰａと低強
度であった。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、耐熱性、耐熱衝撃性に
優れ、熱膨張係数が小さく、好ましくは４．０×１０-6
／℃以下の熱膨張係数であり、かつ緻密質のセルシアン
焼結体を容易に製造できる。
優れ、熱膨張係数が小さく、好ましくは４．０×１０-6
／℃以下の熱膨張係数であり、かつ緻密質のセルシアン
焼結体を容易に製造できる。
Claims (7)
- 【請求項１】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物を含有することを特徴とする単斜晶セルシアン
焼結体。 - 【請求項２】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物の含有量が合量で０．１〜５重量％である請求
項１記載の単斜晶セルシアン焼結体。 - 【請求項３】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物と、セルシアン組成物の粉末とを混合した後、
焼結することを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体の製
造方法。 - 【請求項４】ジルコニウム、ハフニウム、セリウムおよ
びタングステンからなる群から選ばれる１種以上の金属
の酸化物を含有するセルシアン組成物の粉末を焼結する
ことを特徴とする単斜晶セルシアン焼結体の製造方法。 - 【請求項５】セルシアン組成物がモル比でＢａＯ・ｘＡ
ｌ2 Ｏ3 ・ｙＳｉＯ2 （ここでｘは０．５〜１．２、ｙ
は１．５〜２．５）で示されるバリウムアルミニウムシ
リケートである請求項３または４記載の単斜晶セルシア
ン焼結体の製造方法。 - 【請求項６】セルシアン組成物が、焼結により単斜晶セ
ルシアン焼結体を生成しうる非晶質のガラスである請求
項３または４記載の単斜晶セルシアン焼結体の製造方
法。 - 【請求項７】１２００〜１７００℃の温度範囲で焼結す
る請求項３、４、５または６記載の単斜晶セルシアン焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10011717A JPH11209170A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 単斜晶セルシアン焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10011717A JPH11209170A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 単斜晶セルシアン焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209170A true JPH11209170A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=11785804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10011717A Pending JPH11209170A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 単斜晶セルシアン焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11209170A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514872A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-12 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ｂｓａｓ粉末 |
-
1998
- 1998-01-23 JP JP10011717A patent/JPH11209170A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514872A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-12 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ｂｓａｓ粉末 |
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