JPS5815461B2 - コ−デイエライト質の緻密質低膨脹焼結体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高強度の緻密質低膨張焼結体に関するものであ
る。

近年、工業用ないしは家庭用材料としてセラミζり材料
が多用されているが、特に最近においては、その使用条
件が益々酷臀（なり、高性能のセラミクスが要求される
ことが多くなってきている。

就中、セラミクスの耐熱衝撃性を改善することに対する
要求は非常に弱（、この目標に対して多（の努力がなさ
れてきた。

例えばセラミクスを非常に高強度化して熱衝撃によって
発生する熱応力に打ち勝つようにしたり、あるいは材料
を多孔質化することにより熱応力の分散をはかったり、
あるいは亀裂の伝播を阻止したりしてきた。

これらの考え方に基（方法はある程度その効果は得られ
るものの、セラミクスの使用条件の苛酷化に対応できる
には限度があった。

即ち、高強度化はその程度に自ら上限があり、場合によ
っては高強度なるが故に亀裂の伝播を阻止する抵抗性が
弱くなり、従って、ある程度以上の熱衝撃には対応でき
ないし、多孔質化は材料の強度それ自体を低下せしめ、
効果的に使用されうる範囲は極めて局限されたものであ
った。

これに対し、強烈な熱衝撃に直面しても大きな熱応力を
発生せしめないという考え方から低膨張性セラミクスの
採用が大きく注目されてきている。

就中、高温での酸化抵抗性の問題から特に低膨張性酸化
物セラミクスが好適であり、例えば、β−スポジュメン
（Ｌｉ２０・Ａｌ２Ｏ３・４Ｓｉ０２）をはじめとする
リチウム・アルミニウム・シリケートやコーディエライ
ト （２ＭｇＯ・２Ａ１２０３・５Ｓｉ０２）アルミニウム
・チタネート（Ａ１２０３・Ｔｉ０２）等の１群の低膨
張性酸化物セラミクスから要求される仕様を備えたセラ
ミック物品を製造することがなされつつある。

しかしながら、これら低膨張性酸化物セラミクスを用い
る従来の技術は成形性、素地強度等の観点から結合材と
して粘土等の結合材を用いるものが大部分であり、焼成
中の軟化を防ぎ、所望の層状を保つために焼成温度を高
（することができず、従って得られた焼成品は気孔を多
く含むものであり、強度も充分なものではなかった。

本発明は、これらの問題点を解決し、強度の大きい緻密
質低膨張焼結体を提供するものである。

即ち、コーディエライトを形成す暮低膨張性酸化物セラ
ミクスにＹ、Ｌａ、Ｃｅからなる希土類元素を酸化物、
有機塩、無機塩あるいはその他の形で添加することによ
り、比較的低温で焼成しても（即ち、焼成中の軟化、変
形が生じない程度の低温で焼成しても）、気孔の少い、
よく焼き締った緻密な焼成品を得ることを可能ならしめ
たものである。

本発明の骨子は前述の如く、コーディエライト質の低膨
張性酸化物セラミクスにＹ、Ｌａ、Ｃｅからなる希土類
元素ないしはこれらの酸化物、有機塩、無機塩等の化合
物のうち、少くとも１種以上を添加するものであるが、
その添加量は低膨張性酸化物セラミクスと希土類元素な
いしは希土類元素の化合物の合量に対し、酸化物換算で
０．３〜８重量％、好ましくは１〜４重量％がよい。

添加量を上記範囲に制限する理由は、０．３重量％以下
では、比較的低温で焼成した場合でも緻密質にできると
いう本発明の効果が極めて不充分となり、また、８重量
％以上では焼結体の熱膨張率が大きくなり、目的とする
低膨張性が達成されないことによる。

これら希土類元素は元素として加えられてもよいが通常
は酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の形で固
体粉末、溶液、懸濁液、泥漿等として低膨張性酸化物セ
ラミクス原料粉末と均一に混合される。

ここにいう低膨張性酸化物セラミクス原料とは、一般に
は、予め合成して得たコーディエライトからなるセラミ
クス原料が代表的なものであるが、場合によっては、原
料としては低膨張性ではなぐても、焼成中に反応により
低膨張性セラミクでを生成するようなセラミクス原料を
も含ρものである。

添加剤を配合されたバッチは爾後の成形、焼成に適した
形、即ちラバープレス、ホットプレス等に適する水分を
全く含まないドライミックス、機械プレス、振動鋳込、
泥漿鋳込等に適するように水分を添加した坏土ないしは
泥漿という形等、その目的に応じて任意に選ぶことが可
能である。

焼成温度は、緻密質低膨張焼結体の材質、形状により異
なるが、各々に対する通常の焼成温度程度で充分に緻密
化という目的を達成することが可能である。

即ち、コーディエライトの場合は１０００〜１４００℃
程度が好適である。

また、本発明緻密質低膨張焼結体としては、特に本発明
の目的である比較的高耐熱性のもとでの高耐熱衝撃性を
考慮に入れると、主構成相としてコーディエライトが少
くとも過半量存在したものであることが必要であり、即
ち、本願にいう緻密質低膨張性焼結体とは熱膨張係数と
して４×１０−６／℃以下、特には３Ｘ１０−６／℃以
下であるものをいい、特に好ましいものとしては上記し
たコーディエライトを原料の全てとして得られるもので
あるが、本願範囲がその特質を損わない範囲で他の成分
を含んでいることも可能である。

尚、いずれにしても８５％以上がコーディエライトから
なるものであることが望ましい。

以下、実施例に基づいて更に詳しく説明する。

実施例 第１表に示す如き調合物を処理して得られた試料につい
て測定した結果を第２表に示す。

第２表から分る通り、実施例１（比較例）は実施例２．
３などに比べて焼き締りがあま（緻密化が充分進んでい
ない。

実施例４（比較例）は緻密化はかなり進んでいるが、熱
膨張率がかなり大きくなっており、実際の使用に際して
大きな問題となる。

また実施例７（比較例）は焼き締りが充分でなく、強度
も極めて小さいものとなったが、Ｙ２Ｏ３を２％添加し
た実施例８では、これらの点が大巾に改善された。

実施例としては示されていないが、実施例７と同じ調合
物を緻密化するために更に高温、例えば１４２０℃で焼
成したものは確かに緻密にはなったが、変形が大きく実
用面からみて意味のないものとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ Ｙ、ＬａおよびＣｅから選ばれる希土類元素の少な
   くとも１種以上の酸化物を重量％で０．３〜８％含有せ
   しめてなるコーディエライト質の緻密質低膨張焼結体。