JPH1157353A - アルミニウム溶湯用濾材 - Google Patents
アルミニウム溶湯用濾材Info
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- JPH1157353A JPH1157353A JP22154597A JP22154597A JPH1157353A JP H1157353 A JPH1157353 A JP H1157353A JP 22154597 A JP22154597 A JP 22154597A JP 22154597 A JP22154597 A JP 22154597A JP H1157353 A JPH1157353 A JP H1157353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アルミニウム溶湯と接触しても不純物が溶出し
ないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、
骨材間の結合力が大きいので濾材の強度が高く、長期間
に亘り安定して使用でき、目詰まりを起こしにくいので
通湯量がほぼ一定であり、安定な結晶組織を有するアル
ミニウム溶湯用濾材を提供すること。 【解決手段】アルミナ粒子及びＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピ
ネル結晶粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種の
骨材粒子１００重量部と、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル
結晶粉末６０〜９０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２重量％、
及びＡｌ2 Ｏ3、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群から選
ばれた少なくとも１種の酸化物３０重量％以下からなる
無機質結合材５〜２５重量部との焼結体からなる、アル
ミニウム溶湯用濾材。
ないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、
骨材間の結合力が大きいので濾材の強度が高く、長期間
に亘り安定して使用でき、目詰まりを起こしにくいので
通湯量がほぼ一定であり、安定な結晶組織を有するアル
ミニウム溶湯用濾材を提供すること。 【解決手段】アルミナ粒子及びＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピ
ネル結晶粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種の
骨材粒子１００重量部と、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル
結晶粉末６０〜９０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２重量％、
及びＡｌ2 Ｏ3、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群から選
ばれた少なくとも１種の酸化物３０重量％以下からなる
無機質結合材５〜２５重量部との焼結体からなる、アル
ミニウム溶湯用濾材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム又はア
ルミニウム合金の溶湯（本明細書においては、これらを
総称して、単にアルミニウム溶湯と称する）中に混入し
ている固形不純物（非金属介在物等）を濾別するために
使用されるアルミニウム溶湯用濾材に関する。
ルミニウム合金の溶湯（本明細書においては、これらを
総称して、単にアルミニウム溶湯と称する）中に混入し
ている固形不純物（非金属介在物等）を濾別するために
使用されるアルミニウム溶湯用濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム溶湯中には、通常、固形不
純物、特に非金属介在物が混入しているので、これらの
介在物を含有している溶湯をそのまま鋳造し、圧延し、
例えばディスク材等として製品化すると、その混入した
非金属介在物がピンホール等の不良発生の原因となる。
このような不良発生を防止するために、鋳造に先立って
アルミニウム溶湯を濾過処理して非金属介在物を除去す
ることが一般に行なわれている。この溶湯の濾過に使用
される装置として種々のものが知られており、例えば特
公昭５２−２２３２７号公報に記載されているように、
電融アルミナ等の骨材をＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 等の無機質
結合材により結合させたチューブタイプの濾材が用いら
れている。
純物、特に非金属介在物が混入しているので、これらの
介在物を含有している溶湯をそのまま鋳造し、圧延し、
例えばディスク材等として製品化すると、その混入した
非金属介在物がピンホール等の不良発生の原因となる。
このような不良発生を防止するために、鋳造に先立って
アルミニウム溶湯を濾過処理して非金属介在物を除去す
ることが一般に行なわれている。この溶湯の濾過に使用
される装置として種々のものが知られており、例えば特
公昭５２−２２３２７号公報に記載されているように、
電融アルミナ等の骨材をＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 等の無機質
結合材により結合させたチューブタイプの濾材が用いら
れている。
【０００３】しかしながら、このような従来の濾材を用
いて、コンピュータのハードディスク材等の製造に用い
る高純度アルミニウム溶湯の濾過を行う場合に、或いは
清涼飲料水缶、ビール缶等の缶材の製造に用いるＡｌ−
Ｍｇ合金系溶湯の濾過を行う場合に、無機質結合材中に
含まれているＳｉＯ2 やＣａＯがアルミニウム溶湯中で
還元されて遊離Ｓｉや遊離Ｃａを生じ、アルミニウム溶
湯中に溶出してアルミニウム溶湯が汚染されるという問
題が生じた。また、Ａｌ−Ｍｇ合金系溶湯は活性な性質
であるため、無機質結合材を侵食し、骨材間の結合力を
低下させ、濾材の耐久性を低下させる場合もあり、甚だ
しい場合には使用中にそのような濾材が崩壊することに
なる。
いて、コンピュータのハードディスク材等の製造に用い
る高純度アルミニウム溶湯の濾過を行う場合に、或いは
清涼飲料水缶、ビール缶等の缶材の製造に用いるＡｌ−
Ｍｇ合金系溶湯の濾過を行う場合に、無機質結合材中に
含まれているＳｉＯ2 やＣａＯがアルミニウム溶湯中で
還元されて遊離Ｓｉや遊離Ｃａを生じ、アルミニウム溶
湯中に溶出してアルミニウム溶湯が汚染されるという問
題が生じた。また、Ａｌ−Ｍｇ合金系溶湯は活性な性質
であるため、無機質結合材を侵食し、骨材間の結合力を
低下させ、濾材の耐久性を低下させる場合もあり、甚だ
しい場合には使用中にそのような濾材が崩壊することに
なる。
【０００４】これらのことから、ＳｉＯ2 を含まない無
機質結合材を用いて製造される濾材が、例えば特公平５
−８６４５９号、特公平５−８６４６０号及び特開平２
−３４７３２号の各公報に開示されている。これらの濾
材を用いる場合には遊離Ｓｉの溶出によるアルミニウム
溶湯の二次汚染の問題は発生しない。しかしながら、そ
のような無機質結合材を用いた濾材においては、骨材粒
子間の結合状態が悪いため、濾材の強度が低く、また目
詰まりを起こしやすいので通湯量がばらつく等の問題を
有していた。
機質結合材を用いて製造される濾材が、例えば特公平５
−８６４５９号、特公平５−８６４６０号及び特開平２
−３４７３２号の各公報に開示されている。これらの濾
材を用いる場合には遊離Ｓｉの溶出によるアルミニウム
溶湯の二次汚染の問題は発生しない。しかしながら、そ
のような無機質結合材を用いた濾材においては、骨材粒
子間の結合状態が悪いため、濾材の強度が低く、また目
詰まりを起こしやすいので通湯量がばらつく等の問題を
有していた。
【０００５】それで、遊離Ｓｉの溶出の問題と曲げ強度
等の問題とを解決した濾材が要望されるに至り、それら
を満足するものとして、アルミニウム溶湯との濡れ性を
良くするためにＳｉＯ2 を所定量含有させた無機質結合
材を用い、また無機質結合材中に９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2
Ｏ3 の針状結晶を析出させて得た濾材が特開平５−１３
８３３９号公報に開示されている。
等の問題とを解決した濾材が要望されるに至り、それら
を満足するものとして、アルミニウム溶湯との濡れ性を
良くするためにＳｉＯ2 を所定量含有させた無機質結合
材を用い、また無機質結合材中に９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2
Ｏ3 の針状結晶を析出させて得た濾材が特開平５−１３
８３３９号公報に開示されている。
【０００６】しかしながら、上記の特開平５−１３８３
３９号公報に記載された発明の実施においては、９Ａｌ
2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の針状結晶を得るために無機質結合
材を一旦溶融させた後、特別な冷却手段を付加して結晶
長さを特定範囲に抑える必要があるのみならず、無機質
結合材中にＳｉＯ2 を１５〜２５重量％含有させ、かつ
ＣａＯ等を含有させるものであるため、上記した遊離Ｓ
ｉあるいは遊離Ｃａの溶出を防止する点に関しては必ず
しも満足できるものではない。
３９号公報に記載された発明の実施においては、９Ａｌ
2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の針状結晶を得るために無機質結合
材を一旦溶融させた後、特別な冷却手段を付加して結晶
長さを特定範囲に抑える必要があるのみならず、無機質
結合材中にＳｉＯ2 を１５〜２５重量％含有させ、かつ
ＣａＯ等を含有させるものであるため、上記した遊離Ｓ
ｉあるいは遊離Ｃａの溶出を防止する点に関しては必ず
しも満足できるものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近時におけるディスク
材等のように、僅かな表面欠陥があってもその影響が大
きい各種用途に使用されるアルミニウム溶湯を得るため
には、アルミニウム溶湯から可能な限り細かい非金属介
在物までも除去し、しかも濾過後のアルミニウム溶湯中
に溶出する不純物を可能な限り少なくすることが要求さ
れ、従って、無機質結合材中に含有されるＳｉＯ2 及び
ＣａＯ成分をできる限り少なくし、且つ強度（特に熱間
強度）等の面からも十分に満足し得る濾材を提供するこ
とが要望されている。
材等のように、僅かな表面欠陥があってもその影響が大
きい各種用途に使用されるアルミニウム溶湯を得るため
には、アルミニウム溶湯から可能な限り細かい非金属介
在物までも除去し、しかも濾過後のアルミニウム溶湯中
に溶出する不純物を可能な限り少なくすることが要求さ
れ、従って、無機質結合材中に含有されるＳｉＯ2 及び
ＣａＯ成分をできる限り少なくし、且つ強度（特に熱間
強度）等の面からも十分に満足し得る濾材を提供するこ
とが要望されている。
【０００８】本発明の目的は、上記のような諸問題を克
服したアルミニウム溶湯用濾材を提供すること、即ち、
アルミニウム溶湯と接触させて使用しても、或いはアル
ミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出しな
いのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、ま
た骨材間の結合力が大きいので濾材の強度、特に熱間強
度が高く、長期間に亘り安定して使用でき、また目詰ま
りを起こしにくいので通湯量がほぼ一定であり、しかも
極めて安定な結晶組織を有し、熱間及び常温曲げ強度に
優れているアルミニウム溶湯用濾材を提供することにあ
る。
服したアルミニウム溶湯用濾材を提供すること、即ち、
アルミニウム溶湯と接触させて使用しても、或いはアル
ミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出しな
いのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、ま
た骨材間の結合力が大きいので濾材の強度、特に熱間強
度が高く、長期間に亘り安定して使用でき、また目詰ま
りを起こしにくいので通湯量がほぼ一定であり、しかも
極めて安定な結晶組織を有し、熱間及び常温曲げ強度に
優れているアルミニウム溶湯用濾材を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明等は、上記の目的
を達成するために鋭意検討の結果、アルミナ粒子及びＡ
ｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粒子からなる群から選ば
れた少なくとも１種の骨材粒子を用い、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｍ
ｇＯスピネル結晶粉末と、Ｂ2 Ｏ3 と、Ａｌ2Ｏ3 、Ｍ
ｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群から選ばれた少なくとも１
種の酸化物と、所望によりＳｉＯ2 とからなる無機質結
合材を用いることにより良好な結果が得られることを見
いだし、本発明を完成した。
を達成するために鋭意検討の結果、アルミナ粒子及びＡ
ｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粒子からなる群から選ば
れた少なくとも１種の骨材粒子を用い、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｍ
ｇＯスピネル結晶粉末と、Ｂ2 Ｏ3 と、Ａｌ2Ｏ3 、Ｍ
ｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群から選ばれた少なくとも１
種の酸化物と、所望によりＳｉＯ2 とからなる無機質結
合材を用いることにより良好な結果が得られることを見
いだし、本発明を完成した。
【００１０】即ち、本発明のアルミニウム溶湯用濾材
は、アルミナ粒子及びＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶
粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種の骨材粒子
１００重量部と、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末
６０〜９０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２重量％、ＳｉＯ2
０〜５重量％及びＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 から
なる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物３０重量％
以下からなる無機質結合材５〜２５重量部との焼結体か
らなることを特徴とする。
は、アルミナ粒子及びＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶
粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種の骨材粒子
１００重量部と、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末
６０〜９０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２重量％、ＳｉＯ2
０〜５重量％及びＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 から
なる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物３０重量％
以下からなる無機質結合材５〜２５重量部との焼結体か
らなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム溶湯用濾材
を製造するために骨材粒子として用いるアルミナ粒子と
しては電融アルミナ、焼結アルミナ等を挙げることがで
きる。また、骨材粒子として用いるＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ
スピネル結晶粒子はＡｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯからなり、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：ＭｇＯのモル比が１：１であり、Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＭｇＯの重量比が７：３であり、スピネル型結
晶構造を形成しているものである。
を製造するために骨材粒子として用いるアルミナ粒子と
しては電融アルミナ、焼結アルミナ等を挙げることがで
きる。また、骨材粒子として用いるＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ
スピネル結晶粒子はＡｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯからなり、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：ＭｇＯのモル比が１：１であり、Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＭｇＯの重量比が７：３であり、スピネル型結
晶構造を形成しているものである。
【００１２】本発明のアルミニウム溶湯用濾材を製造す
るために無機質結合材成分として用いるＡｌ2 Ｏ3 ・Ｍ
ｇＯスピネル結晶粉末はＡｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯからな
り、Ａｌ2 Ｏ3 ：ＭｇＯのモル比が１：１であり、Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＭｇＯの重量比が７：３であり、スピネル型結
晶構造を形成しているものである。このような結晶粉末
は極めて安定しており、アルミニウム溶湯による濡れ性
が優れており、また、耐アルミニウム侵食性等にも優れ
ているので、アルミニウム溶湯用濾材の製造に用いる無
機質結合材として好適である。
るために無機質結合材成分として用いるＡｌ2 Ｏ3 ・Ｍ
ｇＯスピネル結晶粉末はＡｌ2 Ｏ3 及びＭｇＯからな
り、Ａｌ2 Ｏ3 ：ＭｇＯのモル比が１：１であり、Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＭｇＯの重量比が７：３であり、スピネル型結
晶構造を形成しているものである。このような結晶粉末
は極めて安定しており、アルミニウム溶湯による濡れ性
が優れており、また、耐アルミニウム侵食性等にも優れ
ているので、アルミニウム溶湯用濾材の製造に用いる無
機質結合材として好適である。
【００１３】しかしながら、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネ
ル結晶粉末の平均粒径が多くの市販品のように数十μｍ
〜数ｍｍである場合には一般的に原料をチューブに成形
する際の生強度が低く、保形性が悪くなる傾向があり、
また焼結性も低下する。良好な焼結性を達成するための
手段としては焼結助材（結合助材）を多量に添加するこ
とが考えられるが、このように助材を多量に添加した場
合には濾材の熱間強度が低下し、アルミニウム溶湯に対
する耐侵食性が劣化する。
ル結晶粉末の平均粒径が多くの市販品のように数十μｍ
〜数ｍｍである場合には一般的に原料をチューブに成形
する際の生強度が低く、保形性が悪くなる傾向があり、
また焼結性も低下する。良好な焼結性を達成するための
手段としては焼結助材（結合助材）を多量に添加するこ
とが考えられるが、このように助材を多量に添加した場
合には濾材の熱間強度が低下し、アルミニウム溶湯に対
する耐侵食性が劣化する。
【００１４】これに対して、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネ
ル結晶粉末の平均粒径を小さくすればするほど焼結性が
よくなり、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは５
μｍ以下になるように粉砕すると、アルミニウム溶湯用
濾材の製造に用いる無機質結合材として一層好適なもの
となる。なお、その粉砕方法はいかなる方法であってよ
く、例えば、ボールミルのような乾式粉砕であって、ま
たビーズミルのような湿式粉砕であってもよく、何れの
方法を用いても同様の効果が達成される。しかしなが
ら、結晶粉末の平均粒径を小さくすれば小さくするほど
コスト高になる。このコスト高を抑える手段としては適
度に粉砕した結晶粉末を用い且つ結合助材粉末を併用す
ることが考えられる。
ル結晶粉末の平均粒径を小さくすればするほど焼結性が
よくなり、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは５
μｍ以下になるように粉砕すると、アルミニウム溶湯用
濾材の製造に用いる無機質結合材として一層好適なもの
となる。なお、その粉砕方法はいかなる方法であってよ
く、例えば、ボールミルのような乾式粉砕であって、ま
たビーズミルのような湿式粉砕であってもよく、何れの
方法を用いても同様の効果が達成される。しかしなが
ら、結晶粉末の平均粒径を小さくすれば小さくするほど
コスト高になる。このコスト高を抑える手段としては適
度に粉砕した結晶粉末を用い且つ結合助材粉末を併用す
ることが考えられる。
【００１５】本発明のアルミニウム溶湯用濾材を製造す
るために骨材粒子と無機質結合材とを混合し、焼成して
濾材を形成する際には、その焼成中の無機質結合材の流
動性や適当な粘性により通気孔を確保する必要があり、
そのためには無機質結合材中に少量の非晶質ガラス成分
を添加する必要がある。本発明のアルミニウム溶湯用濾
材の製造において、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉
末と共に無機質結合材として用いる非晶質ガラス成分は
Ｂ2 Ｏ3 単独であっても、或いは、Ｂ2 Ｏ3 及びＳｉＯ
2 の両方であってもよい。Ｂ2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 の両方
を含む場合には、無機質結合材と骨材粒子との混合物を
焼成して得られる焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分
的に結合する非晶質ガラス相がＢ 2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 を
含み、Ｂ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 のモル比が０．３以上となる
ような配合比とすることが好ましい。この比が０．３以
上の場合には、溶湯中のＡｌ原子とＳｉ原子との置換反
応が抑制され、耐食性に優れた濾材となる。逆に、この
比が０．３未満となると、即ちＢ2 Ｏ3 の量に比較して
ＳｉＯ2 の量が多くなると、アルミニウム溶湯に対する
耐食性が低下し、ＳｉＯ2 の溶出も問題となる傾向があ
る。
るために骨材粒子と無機質結合材とを混合し、焼成して
濾材を形成する際には、その焼成中の無機質結合材の流
動性や適当な粘性により通気孔を確保する必要があり、
そのためには無機質結合材中に少量の非晶質ガラス成分
を添加する必要がある。本発明のアルミニウム溶湯用濾
材の製造において、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉
末と共に無機質結合材として用いる非晶質ガラス成分は
Ｂ2 Ｏ3 単独であっても、或いは、Ｂ2 Ｏ3 及びＳｉＯ
2 の両方であってもよい。Ｂ2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 の両方
を含む場合には、無機質結合材と骨材粒子との混合物を
焼成して得られる焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分
的に結合する非晶質ガラス相がＢ 2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 を
含み、Ｂ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 のモル比が０．３以上となる
ような配合比とすることが好ましい。この比が０．３以
上の場合には、溶湯中のＡｌ原子とＳｉ原子との置換反
応が抑制され、耐食性に優れた濾材となる。逆に、この
比が０．３未満となると、即ちＢ2 Ｏ3 の量に比較して
ＳｉＯ2 の量が多くなると、アルミニウム溶湯に対する
耐食性が低下し、ＳｉＯ2 の溶出も問題となる傾向があ
る。
【００１６】Ｂ2 Ｏ3 源としてホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3・２Ｂ2 Ｏ3 又は２
Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ）、ホウ酸マグネシウム（ＭｇＯ
・Ｂ 2 Ｏ3 、２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 、３ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3
等）等から選ばれた少なくとも１種を用いることができ
るが、ホウ酸よりも融点が高いホウ酸アルミニウムを用
いることにより、Ｂ2 Ｏ3 の蒸発が抑制され、また、高
温まで適度の流動性が確保されるので、骨材粒子間の無
機質結合材が均一に分布し、強度が改善され、アルミニ
ウム溶湯に対する耐食性が良好になる。
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3・２Ｂ2 Ｏ3 又は２
Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ）、ホウ酸マグネシウム（ＭｇＯ
・Ｂ 2 Ｏ3 、２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 、３ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3
等）等から選ばれた少なくとも１種を用いることができ
るが、ホウ酸よりも融点が高いホウ酸アルミニウムを用
いることにより、Ｂ2 Ｏ3 の蒸発が抑制され、また、高
温まで適度の流動性が確保されるので、骨材粒子間の無
機質結合材が均一に分布し、強度が改善され、アルミニ
ウム溶湯に対する耐食性が良好になる。
【００１７】本発明のアルミニウム溶湯用濾材の製造に
おいて、無機質結合材としてＡｌ2Ｏ3 ・ＭｇＯスピネ
ル結晶粉末と共にＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 から
なる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物を用いる。
これらの酸化物は骨材粒子と無機質結合材との焼結の際
にＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末の焼結を促進
し、強度を向上させる作用を持っている。この酸化物の
添加効果が達成されるためにはそれらの酸化物を合計で
５重量％以上配合する必要がある。また、酸化物の添加
量が多くなるとその増加に応じてＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯス
ピネル結晶粉末等の他の成分の量が減少することになる
ので、酸化物の添加量を合計で３０重量％以下とする。
なお、これらの酸化物として、又は酸化物の一成分とし
てＭｇＯ又はＴｉＯ2 を用いる場合には、ＭｇＯ及びＴ
ｉＯ2 はそれぞれ１０重量％以下の量で用いることが好
ましい。
おいて、無機質結合材としてＡｌ2Ｏ3 ・ＭｇＯスピネ
ル結晶粉末と共にＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 から
なる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物を用いる。
これらの酸化物は骨材粒子と無機質結合材との焼結の際
にＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末の焼結を促進
し、強度を向上させる作用を持っている。この酸化物の
添加効果が達成されるためにはそれらの酸化物を合計で
５重量％以上配合する必要がある。また、酸化物の添加
量が多くなるとその増加に応じてＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯス
ピネル結晶粉末等の他の成分の量が減少することになる
ので、酸化物の添加量を合計で３０重量％以下とする。
なお、これらの酸化物として、又は酸化物の一成分とし
てＭｇＯ又はＴｉＯ2 を用いる場合には、ＭｇＯ及びＴ
ｉＯ2 はそれぞれ１０重量％以下の量で用いることが好
ましい。
【００１８】無機質結合材の各成分の配合比について
は、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末６０〜９０重
量％、好ましくは７０〜８５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２
重量％、好ましくは６〜１０重量％、ＳｉＯ2 ０〜５重
量％及びＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の酸化物（合計で）３０重量
％以下、好ましくは５〜２７重量％となるようにする。
非晶質ガラス成分（Ｂ2Ｏ3 及びＳｉＯ2 ）をこの範囲
内の配合比で用いることにより、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯス
ピネル結晶の粒界にこれらの非晶質ガラス相が形成され
ることが抑制され、結合助材として有効に作用し、Ａｌ
2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末の焼結性を高めること
ができ、従って、濾材の熱間強度は向上し、また、アル
ミニウム溶湯に侵食され易い非晶質粒界相が少ないこと
により耐食性が向上する。しかしながら、非晶質ガラス
成分の配合量が１５重量％を越えると、添加したこれら
の非晶質ガラス成分が局部的に大きくガラス化して偏在
し、耐アルミニウム侵食性を劣化させてしまうことにな
る。本発明においては、無機質結合材がその他の種々の
物質、例えば、スピネル結晶を粉砕する際のＺｒＯ2 あ
るいは焼結に際しての焼結助材、有機溶剤であるデキス
トリン等を含有していてもよいことは勿論である。
は、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末６０〜９０重
量％、好ましくは７０〜８５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２
重量％、好ましくは６〜１０重量％、ＳｉＯ2 ０〜５重
量％及びＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の酸化物（合計で）３０重量
％以下、好ましくは５〜２７重量％となるようにする。
非晶質ガラス成分（Ｂ2Ｏ3 及びＳｉＯ2 ）をこの範囲
内の配合比で用いることにより、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯス
ピネル結晶の粒界にこれらの非晶質ガラス相が形成され
ることが抑制され、結合助材として有効に作用し、Ａｌ
2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粉末の焼結性を高めること
ができ、従って、濾材の熱間強度は向上し、また、アル
ミニウム溶湯に侵食され易い非晶質粒界相が少ないこと
により耐食性が向上する。しかしながら、非晶質ガラス
成分の配合量が１５重量％を越えると、添加したこれら
の非晶質ガラス成分が局部的に大きくガラス化して偏在
し、耐アルミニウム侵食性を劣化させてしまうことにな
る。本発明においては、無機質結合材がその他の種々の
物質、例えば、スピネル結晶を粉砕する際のＺｒＯ2 あ
るいは焼結に際しての焼結助材、有機溶剤であるデキス
トリン等を含有していてもよいことは勿論である。
【００１９】本発明のアルミニウム溶湯用濾材は、上記
の無機質結合材と骨材粒子との焼結体からなる。その製
造法としては無機質結合材粉末原料と骨材粒子とを混合
し、所定の形状に成形し、次いで焼成してもよいし、或
いは無機質結合材粉末原料をスラリー状などにして骨材
粒子表面にコーティングし、次いで成形し、焼成しても
よい。上記の無機質結合材と骨材粒子との配合比につい
ては、上記の無機質結合材５〜２５重量部、好ましくは
１０〜２０重量部と、アルミナ骨材粒子１００重量部と
からなるようにする。無機質結合材の量が５重量部未満
の場合には骨材粒子の結合が不十分になり、骨材粒子が
濾材から脱離する可能性があり、また２５重量部を超え
ると濾材の気孔が狭くなり、目詰まりを起こし易くなる
傾向がある。
の無機質結合材と骨材粒子との焼結体からなる。その製
造法としては無機質結合材粉末原料と骨材粒子とを混合
し、所定の形状に成形し、次いで焼成してもよいし、或
いは無機質結合材粉末原料をスラリー状などにして骨材
粒子表面にコーティングし、次いで成形し、焼成しても
よい。上記の無機質結合材と骨材粒子との配合比につい
ては、上記の無機質結合材５〜２５重量部、好ましくは
１０〜２０重量部と、アルミナ骨材粒子１００重量部と
からなるようにする。無機質結合材の量が５重量部未満
の場合には骨材粒子の結合が不十分になり、骨材粒子が
濾材から脱離する可能性があり、また２５重量部を超え
ると濾材の気孔が狭くなり、目詰まりを起こし易くなる
傾向がある。
【００２０】
【実施例】以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明
を詳細に説明する。 実施例１〜１０及び比較例１〜２ 骨材粒子として電融アルミナ（平均粒径８５０μｍ）又
はＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粒子（モル比１：
１、重量比７：３、平均粒径８５０μｍ）を表１に示す
量（重量部）で用い、無機質結合材としてＡｌ2 Ｏ3 ・
ＭｇＯスピネル結晶粒子（モル比１：１、重量比７：
３、平均粒径４．５μｍ）、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＴｉＯ2 をそれぞれ表１に示す量（重
量部）で用い、これらの配合物をそれぞれ混練し、加圧
成形し、乾燥し、次いで電気炉中で１４３０℃で１２時
間焼成してそれぞれ外径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高
さ８５０ｍｍのパイプ状成形体を得た。実施例１〜１０
及び比較例１〜２の各パイプ状成形体の特性を以下に示
す試験方法で調べた。
を詳細に説明する。 実施例１〜１０及び比較例１〜２ 骨材粒子として電融アルミナ（平均粒径８５０μｍ）又
はＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル結晶粒子（モル比１：
１、重量比７：３、平均粒径８５０μｍ）を表１に示す
量（重量部）で用い、無機質結合材としてＡｌ2 Ｏ3 ・
ＭｇＯスピネル結晶粒子（モル比１：１、重量比７：
３、平均粒径４．５μｍ）、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＴｉＯ2 をそれぞれ表１に示す量（重
量部）で用い、これらの配合物をそれぞれ混練し、加圧
成形し、乾燥し、次いで電気炉中で１４３０℃で１２時
間焼成してそれぞれ外径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高
さ８５０ｍｍのパイプ状成形体を得た。実施例１〜１０
及び比較例１〜２の各パイプ状成形体の特性を以下に示
す試験方法で調べた。
【００２１】《曲げ強さ》上記の各々のパイプ状成形体
から１００ｍｍ×２０ｍｍ×１８ｍｍの直方体状試験体
を切り出した。この直方体状試験体について、２点支持
１点荷重方式で支持スパン８０ｍｍで室温曲げ強さ試験
を実施した。熱間曲げ試験は各々の直方体状試験体を雰
囲気温度設定用電気炉中で８００℃に２０分間保持した
後、該雰囲気温度設定用電気炉中で、２点支持１点荷重
方式で支持スパン８０ｍｍで実施した。それらの試験結
果は表１に示す通りであった。
から１００ｍｍ×２０ｍｍ×１８ｍｍの直方体状試験体
を切り出した。この直方体状試験体について、２点支持
１点荷重方式で支持スパン８０ｍｍで室温曲げ強さ試験
を実施した。熱間曲げ試験は各々の直方体状試験体を雰
囲気温度設定用電気炉中で８００℃に２０分間保持した
後、該雰囲気温度設定用電気炉中で、２点支持１点荷重
方式で支持スパン８０ｍｍで実施した。それらの試験結
果は表１に示す通りであった。
【００２２】《成分溶出量》７４０℃の高純度（９９．
９９％以上）アルミニウム溶湯１０重量部中に上記の各
々のパイプ状成形体１重量部を浸漬し、溶湯の温度を７
４０℃に維持しながら７２時間の間、パイプ状成形体内
部の減圧と加圧とを繰り返しながら、アルミニウム溶湯
をパイプ状成形体の外部から内部へ、及び内部から外部
へ交互に通過させ、その後、アルミニウム溶湯をサンプ
リングし、アルミニウム溶湯中のＳｉ、Ｂ及びＭｇ量を
測定し、浸漬前のアルミニウム溶湯中のＳｉ、Ｂ及びＭ
ｇ量と比較した。その差（すなわち、増加分）をＳｉ、
Ｂ及びＭｇについての成分溶出量とした。それらの測定
結果は表１に示す通りであった。
９９％以上）アルミニウム溶湯１０重量部中に上記の各
々のパイプ状成形体１重量部を浸漬し、溶湯の温度を７
４０℃に維持しながら７２時間の間、パイプ状成形体内
部の減圧と加圧とを繰り返しながら、アルミニウム溶湯
をパイプ状成形体の外部から内部へ、及び内部から外部
へ交互に通過させ、その後、アルミニウム溶湯をサンプ
リングし、アルミニウム溶湯中のＳｉ、Ｂ及びＭｇ量を
測定し、浸漬前のアルミニウム溶湯中のＳｉ、Ｂ及びＭ
ｇ量と比較した。その差（すなわち、増加分）をＳｉ、
Ｂ及びＭｇについての成分溶出量とした。それらの測定
結果は表１に示す通りであった。
【００２３】《アルミニウム浸透性》上記の各々のパイ
プ状成形体に対するアルミニウム溶湯の浸透性を次のよ
うにして評価した。上記の各々のパイプ状成形体から外
径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ６５ｍｍのパイプ状
試験体（両端は封止してある）を作製し、このパイプ状
試験体をアルミニウム溶湯保持用炉中に立てて予熱し、
そこへ７４０℃の高純度（９９．９９％以上）アルミニ
ウム溶湯をほぼ７０ｃｍの高さまで注湯し、７４０℃で
２４時間保持した。その後、各々の試験体を取り出し、
冷却した後、縦方向（炉中に立てた状態で垂直方向）に
切断し、アルミニウムが浸透している高さ（Ａ）を測定
した。アルミニウム溶湯の湯面高さ（Ｒ）とこのアルミ
ニウム浸透高さ（Ａ）との差（Ｒ−Ａ）をアルミニウム
含浸所要高さ（Ｈ）とした。この評価法の概要は図１に
示す通りである。即ち、アルミニウム含浸所要高さ
（Ｈ）が低いほどアルミニウムの浸透性に優れているこ
とになる。それらの測定結果は表１に示す通りであっ
た。
プ状成形体に対するアルミニウム溶湯の浸透性を次のよ
うにして評価した。上記の各々のパイプ状成形体から外
径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ６５ｍｍのパイプ状
試験体（両端は封止してある）を作製し、このパイプ状
試験体をアルミニウム溶湯保持用炉中に立てて予熱し、
そこへ７４０℃の高純度（９９．９９％以上）アルミニ
ウム溶湯をほぼ７０ｃｍの高さまで注湯し、７４０℃で
２４時間保持した。その後、各々の試験体を取り出し、
冷却した後、縦方向（炉中に立てた状態で垂直方向）に
切断し、アルミニウムが浸透している高さ（Ａ）を測定
した。アルミニウム溶湯の湯面高さ（Ｒ）とこのアルミ
ニウム浸透高さ（Ａ）との差（Ｒ−Ａ）をアルミニウム
含浸所要高さ（Ｈ）とした。この評価法の概要は図１に
示す通りである。即ち、アルミニウム含浸所要高さ
（Ｈ）が低いほどアルミニウムの浸透性に優れているこ
とになる。それらの測定結果は表１に示す通りであっ
た。
【００２４】《総合評価》上記の曲げ強さの試験結果、
成分溶出量の測定結果、及びアルミニウム浸透性の測定
結果の全てが好ましい値を示す場合を◎とし、それらの
結果の何れかがボーダーラインの値を示し、他は好まし
い値を示す場合を○とし、それらの結果の１つでも好ま
しくない値を示す場合を×とした。しかし、比較例２の
場合のように、アルミニウム浸透性の測定結果が悪い
が、熱間曲げ強さの試験結果が優れており、成分溶出量
の測定結果がボーダーラインの値を示している場合には
実用用途があるので△とした。
成分溶出量の測定結果、及びアルミニウム浸透性の測定
結果の全てが好ましい値を示す場合を◎とし、それらの
結果の何れかがボーダーラインの値を示し、他は好まし
い値を示す場合を○とし、それらの結果の１つでも好ま
しくない値を示す場合を×とした。しかし、比較例２の
場合のように、アルミニウム浸透性の測定結果が悪い
が、熱間曲げ強さの試験結果が優れており、成分溶出量
の測定結果がボーダーラインの値を示している場合には
実用用途があるので△とした。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１のデータからも明かなように、本発明
に係る実施例１〜１０においては、アルミニウム溶湯用
濾材の室温曲げ強さ、熱間曲げ強さ（８００℃）、アル
ミニウム溶湯に対する耐食性（成分溶出量）、及びアル
ミニウムの通湯性（アルミニウム浸透性）の点で優れて
おり、実用性の高いものである。
に係る実施例１〜１０においては、アルミニウム溶湯用
濾材の室温曲げ強さ、熱間曲げ強さ（８００℃）、アル
ミニウム溶湯に対する耐食性（成分溶出量）、及びアル
ミニウムの通湯性（アルミニウム浸透性）の点で優れて
おり、実用性の高いものである。
【００２７】
【発明の効果】本発明のアルミニウム溶湯用濾材は、ア
ルミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出し
ないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、
極めて安定な結晶組織を有しており、室温曲げ強さ、熱
間曲げ強さ（８００℃）、アルミニウム溶湯に対する耐
食性（成分溶出量）、及びアルミニウムの通湯性（アル
ミニウム浸透性）に優れたものである。
ルミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出し
ないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、
極めて安定な結晶組織を有しており、室温曲げ強さ、熱
間曲げ強さ（８００℃）、アルミニウム溶湯に対する耐
食性（成分溶出量）、及びアルミニウムの通湯性（アル
ミニウム浸透性）に優れたものである。
【図１】アルミニウム浸透性の評価法を説明する概略図
である。
である。
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】《アルミニウム浸透性》上記の各々のパイ
プ状成形体に対するアルミニウム溶湯の浸透性を次のよ
うにして評価した。上記の各々のパイプ状成形体から外
径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ６５ｃｍのパイプ状
試験体（両端は封止してある）を作製し、このパイプ状
試験体をアルミニウム溶湯保持用炉中に立てて予熱し、
そこへ７４０℃の高純度（９９．９９％以上）アルミニ
ウム溶湯をほぼ７０ｃｍの高さまで注湯し、７４０℃で
２４時間保持した。その後、各々の試験体を取り出し、
冷却した後、縦方向（炉中に立てた状態で垂直方向）に
切断し、アルミニウムが浸透している高さ（Ａ）を測定
した。アルミニウム溶湯の湯面高さ（Ｒ）とこのアルミ
ニウム浸透高さ（Ａ）との差（Ｒ−Ａ）をアルミニウム
含浸所要高さ（Ｈ）とした。この評価法の概要は図１に
示す通りである。即ち、アルミニウム含浸所要高さ
（Ｈ）が低いほどアルミニウムの浸透性に優れているこ
とになる。それらの測定結果は表１に示す通りであっ
た。
プ状成形体に対するアルミニウム溶湯の浸透性を次のよ
うにして評価した。上記の各々のパイプ状成形体から外
径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ６５ｃｍのパイプ状
試験体（両端は封止してある）を作製し、このパイプ状
試験体をアルミニウム溶湯保持用炉中に立てて予熱し、
そこへ７４０℃の高純度（９９．９９％以上）アルミニ
ウム溶湯をほぼ７０ｃｍの高さまで注湯し、７４０℃で
２４時間保持した。その後、各々の試験体を取り出し、
冷却した後、縦方向（炉中に立てた状態で垂直方向）に
切断し、アルミニウムが浸透している高さ（Ａ）を測定
した。アルミニウム溶湯の湯面高さ（Ｒ）とこのアルミ
ニウム浸透高さ（Ａ）との差（Ｒ−Ａ）をアルミニウム
含浸所要高さ（Ｈ）とした。この評価法の概要は図１に
示す通りである。即ち、アルミニウム含浸所要高さ
（Ｈ）が低いほどアルミニウムの浸透性に優れているこ
とになる。それらの測定結果は表１に示す通りであっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 甲斐 由紀夫 千葉県習志野市藤崎４−２−36 三井金属 鉱業株式会社習志野工場内 (72)発明者 菊地 淳 千葉県習志野市藤崎４−２−36 三井金属 鉱業株式会社習志野工場内 (72)発明者 白石 幸久 千葉県習志野市藤崎４−２−36 三井金属 鉱業株式会社習志野工場内 (72)発明者 柿本 和伸 千葉県習志野市藤崎４−２−36 三井金属 鉱業株式会社習志野工場内
Claims (4)
- 【請求項１】アルミナ粒子及びＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピ
ネル結晶粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種の
骨材粒子１００重量部と、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピネル
結晶粉末６０〜９０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１２重量％、
及びＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＴｉＯ2 からなる群から選
ばれた少なくとも１種の酸化物３０重量％以下からなる
無機質結合材５〜２５重量部との焼結体からなることを
特徴とするアルミニウム溶湯用濾材。 - 【請求項２】無機質結合材が５重量％以下のＳｉＯ2 を
追加含有するものであることを特徴とする請求項１記載
のアルミニウム溶湯用濾材。 - 【請求項３】Ｂ2 Ｏ3 源としてホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3・２Ｂ2 Ｏ3 又は２
Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 ）及びホウ酸マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ・Ｂ2 Ｏ3 、２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 、３ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ
3 等）からなる群から選ばれた少なくとも１種を用いる
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアルミニウム溶
湯用濾材。 - 【請求項４】無機質結合材中のＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯスピ
ネル結晶粉末の平均粒径が３０μｍ以下であることを特
徴とする請求項１、２又は３記載のアルミニウム溶湯用
濾材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22154597A JP3709451B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | アルミニウム溶湯用濾材 |
| KR1019980033235A KR19990023636A (ko) | 1997-08-18 | 1998-08-17 | 금속 용탕용 여재 |
| US09/135,528 US5998322A (en) | 1997-08-18 | 1998-08-18 | Filter medium for molten metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22154597A JP3709451B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | アルミニウム溶湯用濾材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1157353A true JPH1157353A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3709451B2 JP3709451B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=16768408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22154597A Expired - Fee Related JP3709451B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | アルミニウム溶湯用濾材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3709451B2 (ja) |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP22154597A patent/JP3709451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3709451B2 (ja) | 2005-10-26 |
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