JPS5920632B2 - 低熱膨脹セラミツク製品およびその製造法 - Google Patents
低熱膨脹セラミツク製品およびその製造法Info
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- JPS5920632B2 JPS5920632B2 JP55121202A JP12120280A JPS5920632B2 JP S5920632 B2 JPS5920632 B2 JP S5920632B2 JP 55121202 A JP55121202 A JP 55121202A JP 12120280 A JP12120280 A JP 12120280A JP S5920632 B2 JPS5920632 B2 JP S5920632B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱性、耐熱衝撃性に優れた低熱膨張セラミッ
ク製品およびその製造法に関するものであり、詳しくは
高い融点と低い熱膨張係数を有する複数のセラミック部
片相互間を、熱膨張係数の小さい特定の結晶化ガラスで
接合することにより一体構造とした低熱膨張セラミック
製品およびその製造法に関するものである。
ク製品およびその製造法に関するものであり、詳しくは
高い融点と低い熱膨張係数を有する複数のセラミック部
片相互間を、熱膨張係数の小さい特定の結晶化ガラスで
接合することにより一体構造とした低熱膨張セラミック
製品およびその製造法に関するものである。
近年、工業技術の進歩に伴ない、耐熱性、耐熱衝撃性に
優れた材料への要求が急激に高まってきている。
優れた材料への要求が急激に高まってきている。
特にＭｇＯ＊１２ｏ３５ｔ０２系材料（コージェライト
）、Ｍｇ ＯＡ １３２０３ Ｔ ｔ Ｏ□系材料等
の耐熱性に優れ、低い熱膨張係数を有するセラミック材
料は、自動車用、産業用等の熱交換体、ターボチャージ
ャー用ロータなどのエンジン部品等への応用が注目され
ている。
）、Ｍｇ ＯＡ １３２０３ Ｔ ｔ Ｏ□系材料等
の耐熱性に優れ、低い熱膨張係数を有するセラミック材
料は、自動車用、産業用等の熱交換体、ターボチャージ
ャー用ロータなどのエンジン部品等への応用が注目され
ている。
例えば自動車用ガスタービンの熱交換体を例にとれば、
コージェライト材料を用いた薄壁から成るセル構造部片
を作製し、この複数個を接合させることにより、直径５
０ｃｍ以上もの大きな寸法を有する気体が流通するセル
構造体を作成し、さらにこのセル構造体を保持する肉厚
のバルク構造のハブ部又はリム部を一体に接合して一体
構造の熱交換体を形成するものである。
コージェライト材料を用いた薄壁から成るセル構造部片
を作製し、この複数個を接合させることにより、直径５
０ｃｍ以上もの大きな寸法を有する気体が流通するセル
構造体を作成し、さらにこのセル構造体を保持する肉厚
のバルク構造のハブ部又はリム部を一体に接合して一体
構造の熱交換体を形成するものである。
しかしながら、肉厚の異なるセル構造部片とバルク構造
部片とを一体的に強固に、しかも気密に接合することは
極めて困難であった。
部片とを一体的に強固に、しかも気密に接合することは
極めて困難であった。
すなわち従来、低熱膨張材料の薄壁から成るセル構造部
片と、肉厚のバルク構造部片を一体Ｏこ接合する方法と
しては、焼成前の成形体の接合部に、成形体と同材質の
ペーストを塗布して、成形体の焼成と同時に接合一体化
したり、あるいは各成形体をあらかじめ焼成してセラミ
ック部片を形成し、そのセラミック部片の接合部に同材
質のペーストを塗布して加熱接合する方法が一般に用い
られている。
片と、肉厚のバルク構造部片を一体Ｏこ接合する方法と
しては、焼成前の成形体の接合部に、成形体と同材質の
ペーストを塗布して、成形体の焼成と同時に接合一体化
したり、あるいは各成形体をあらかじめ焼成してセラミ
ック部片を形成し、そのセラミック部片の接合部に同材
質のペーストを塗布して加熱接合する方法が一般に用い
られている。
しかしながら前者の方法では、肉厚の異なる成形体の焼
成収縮が異なるため、接合部において空隙、クラック、
気孔等の欠陥が生じやすく、また後者の場合も接合時、
セラミック部片はほとんど収縮しないのに対して接合ペ
ースト部には焼成収縮が起るため接合部に空隙、クラッ
ク、気孔等が生じやすいという欠点があった。
成収縮が異なるため、接合部において空隙、クラック、
気孔等の欠陥が生じやすく、また後者の場合も接合時、
セラミック部片はほとんど収縮しないのに対して接合ペ
ースト部には焼成収縮が起るため接合部に空隙、クラッ
ク、気孔等が生じやすいという欠点があった。
従って耐熱性に優れ、低熱膨張のセラミック材料から成
る特に肉厚の異なるセラミック部片相互間を一体的に強
固に接合させたセラミック製品およびその製造法の開発
が強く望まれていた。
る特に肉厚の異なるセラミック部片相互間を一体的に強
固に接合させたセラミック製品およびその製造法の開発
が強く望まれていた。
本発明に従来のこれらの欠点を解決するためになされた
ものであり°特に肉厚の異なるセラミック部片相互間を
特定の組成より成る結晶化ガラスで一体的に強固に接合
した低熱膨張セラミック製品およびその製造法であって
、複数のセラミック部片相互間を重量係でＭｇ０１０〜
２０重量係、Ａ１２０３２０〜４０％、ＳｉＯ□４０〜
６０％、Ｂａ００．１〜３％、Ｚｒ０２０．０１〜１
％より主として成る結晶化ガラスで接合して一体構造と
した４０〜８００°Ｃの温度範囲内における熱膨張係数
が２．５ Ｘ １０−６／℃以下である低熱膨張セラミ
ック製品および４０〜８００℃における熱膨張係数が２
．５ Ｘ １０．−６／’Ｃ以下の複数のセラミック部
片の接合面にＭ、０１０〜２０係、Ａ１２０３２０〜４
０％、５ｉＯ２４０〜６０％、Ｂａ００．１〜３’％、
ＺｒＯ２０，０１〜１％より主として成る結晶化処理後
の熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において、
２．５ Ｘ １０＝７Ｃ以下のガラス粉末を塗布し、１
５５０°Ｃ以下の温度で焼成するとともに結晶化処理を
行なうことにより、複数のセラミック部片相互間を一体
構造に接合する低熱膨張セラミック製品の製造法である
。
ものであり°特に肉厚の異なるセラミック部片相互間を
特定の組成より成る結晶化ガラスで一体的に強固に接合
した低熱膨張セラミック製品およびその製造法であって
、複数のセラミック部片相互間を重量係でＭｇ０１０〜
２０重量係、Ａ１２０３２０〜４０％、ＳｉＯ□４０〜
６０％、Ｂａ００．１〜３％、Ｚｒ０２０．０１〜１
％より主として成る結晶化ガラスで接合して一体構造と
した４０〜８００°Ｃの温度範囲内における熱膨張係数
が２．５ Ｘ １０−６／℃以下である低熱膨張セラミ
ック製品および４０〜８００℃における熱膨張係数が２
．５ Ｘ １０．−６／’Ｃ以下の複数のセラミック部
片の接合面にＭ、０１０〜２０係、Ａ１２０３２０〜４
０％、５ｉＯ２４０〜６０％、Ｂａ００．１〜３’％、
ＺｒＯ２０，０１〜１％より主として成る結晶化処理後
の熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において、
２．５ Ｘ １０＝７Ｃ以下のガラス粉末を塗布し、１
５５０°Ｃ以下の温度で焼成するとともに結晶化処理を
行なうことにより、複数のセラミック部片相互間を一体
構造に接合する低熱膨張セラミック製品の製造法である
。
本発明をさらに詳しく説明すると耐熱性に優れ、熱膨張
率の小さいセラミック部片用材料として、例えば４０〜
８００°Ｃにおける熱膨張係数が２．５ＸＩ Ｏ−６／
’Ｃ以下のＭ ０−Ａ１２０３−８ｉＯ□系材料（コー
ジェライト）あるいはＭ ０−Ａ１２０３−ＴｉＯ２系
材料などを用いて、押し出し成形等通常のセラミック成
形法などにより好ましくは薄壁から成る例えばハニカム
形状のセル構造部片と筒状又は角状等の肉厚バルク構造
部片をおのおの別々に成形し熱交換体等所定の形状に加
工した後、焼成し、これらセラミック部片の接合部に組
成がＭ、０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０係、５
ｉＯ２４０〜６０％、Ｂａ００．１〜．３％、Ｚｒ０２
０．０１〜１チ等より主として成る結晶化処理後の熱膨
張係数が、４０〜８００℃の温度範囲内において２．５
Ｘ １０−６／°Ｃ以下のガラス粉末を塗布し、１５
５０℃以下の温度で焼成するとともに結晶化処理を行な
うことにより、複数のセラミック部ケ相互間を一体構造
に接合した低熱膨張セラミック製品およびその製造法で
ある。
率の小さいセラミック部片用材料として、例えば４０〜
８００°Ｃにおける熱膨張係数が２．５ＸＩ Ｏ−６／
’Ｃ以下のＭ ０−Ａ１２０３−８ｉＯ□系材料（コー
ジェライト）あるいはＭ ０−Ａ１２０３−ＴｉＯ２系
材料などを用いて、押し出し成形等通常のセラミック成
形法などにより好ましくは薄壁から成る例えばハニカム
形状のセル構造部片と筒状又は角状等の肉厚バルク構造
部片をおのおの別々に成形し熱交換体等所定の形状に加
工した後、焼成し、これらセラミック部片の接合部に組
成がＭ、０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０係、５
ｉＯ２４０〜６０％、Ｂａ００．１〜．３％、Ｚｒ０２
０．０１〜１チ等より主として成る結晶化処理後の熱膨
張係数が、４０〜８００℃の温度範囲内において２．５
Ｘ １０−６／°Ｃ以下のガラス粉末を塗布し、１５
５０℃以下の温度で焼成するとともに結晶化処理を行な
うことにより、複数のセラミック部ケ相互間を一体構造
に接合した低熱膨張セラミック製品およびその製造法で
ある。
そして、本発明において最も重要なことは、複数個のセ
ラミック部片相互間を接合する接合剤として前述のとお
りＭ０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０係、５ｉ０
２４０−６０％、Ｂ ａｏ ０．１〜３％、ＺｒＯ□０
．０１〜１％より主としてなる結晶化ガラスを用いるこ
とであり、その結果、結晶化後の熱膨張係数がセラミッ
ク部片の熱膨張係数とほぼ同等の４０〜８００℃の温度
範囲内において２．５ Ｘ １ ｏ−６７’ｃ以下の極
めて小さい熱膨張係数となるためガラスの溶融により強
固に接合すると共に、焼成収縮もほとんどなく、従って
空隙やクラックの心配が全くなく、また接合後はガラス
の結晶化処理により、セラミック部片とほぼ同等の低い
熱膨張係数を有しているため、耐熱性、耐熱衝撃性に優
れた一体構造の低熱膨張セラミック製品を得ることがで
きるものである。
ラミック部片相互間を接合する接合剤として前述のとお
りＭ０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０係、５ｉ０
２４０−６０％、Ｂ ａｏ ０．１〜３％、ＺｒＯ□０
．０１〜１％より主としてなる結晶化ガラスを用いるこ
とであり、その結果、結晶化後の熱膨張係数がセラミッ
ク部片の熱膨張係数とほぼ同等の４０〜８００℃の温度
範囲内において２．５ Ｘ １ ｏ−６７’ｃ以下の極
めて小さい熱膨張係数となるためガラスの溶融により強
固に接合すると共に、焼成収縮もほとんどなく、従って
空隙やクラックの心配が全くなく、また接合後はガラス
の結晶化処理により、セラミック部片とほぼ同等の低い
熱膨張係数を有しているため、耐熱性、耐熱衝撃性に優
れた一体構造の低熱膨張セラミック製品を得ることがで
きるものである。
なお、接合材として用いる結晶化ガラスは前述のとおり
組成がＭ、０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０％、
ＳｉＯ□４０〜６０係、ＢａＯＯ，１〜３％、ＺｒＯ□
０．０１〜１係より主として成り、結晶化処理によって
熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において２．
５ Ｘ １０−６／’Ｃ以下であることが必須条件であ
るが、組成がこれらの範囲をはずれた場合、均質なガラ
ス化が起らないか、又はガラス化させた後結晶化させた
場合でも、４０〜８００°Ｃの温度範囲ζこおける熱膨
張係数が２５×１０−６／°Ｃよりも大きくなる等の理
由により接合部にクラック、気孔等が生じて強固な接合
が得られないか又は接合部の耐熱衝撃性が低下する等の
欠点があるためである。
組成がＭ、０１０〜２０％、Ａ１２０３２０〜４０％、
ＳｉＯ□４０〜６０係、ＢａＯＯ，１〜３％、ＺｒＯ□
０．０１〜１係より主として成り、結晶化処理によって
熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において２．
５ Ｘ １０−６／’Ｃ以下であることが必須条件であ
るが、組成がこれらの範囲をはずれた場合、均質なガラ
ス化が起らないか、又はガラス化させた後結晶化させた
場合でも、４０〜８００°Ｃの温度範囲ζこおける熱膨
張係数が２５×１０−６／°Ｃよりも大きくなる等の理
由により接合部にクラック、気孔等が生じて強固な接合
が得られないか又は接合部の耐熱衝撃性が低下する等の
欠点があるためである。
しかし熱膨張係数がこの値よりも大きくならない範囲で
、不純物の混入は許容されるものであり例えばＣａＯ、
Ｔ Ａ０２ 、 Ｆｅ２０３ 、に２０ 、 Ｎａ２０
。
、不純物の混入は許容されるものであり例えばＣａＯ、
Ｔ Ａ０２ 、 Ｆｅ２０３ 、に２０ 、 Ｎａ２０
。
ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３，ＣｕＯ等の成分を合計で１０％以
内含んでもよい。
内含んでもよい。
なお、必須成分であるＢａＯ。ＺｒＯ２の効果は、結晶
化の核生成に有効であり、低熱膨張の微粒結晶を析出さ
せるために必要である。
化の核生成に有効であり、低熱膨張の微粒結晶を析出さ
せるために必要である。
また接合材としては、結晶化ガラス単味で用いるのが好
ましいが、４０〜８００℃における熱膨張係数が２．５
Ｘ １０−６／’Ｃ以下のセラミック部片材料を１〜
３０００μの粒度に粉砕し骨材として結晶化ガラスに２
０〜６０％配合して用いることもできる。
ましいが、４０〜８００℃における熱膨張係数が２．５
Ｘ １０−６／’Ｃ以下のセラミック部片材料を１〜
３０００μの粒度に粉砕し骨材として結晶化ガラスに２
０〜６０％配合して用いることもできる。
また、耐熱性に優れ、４０〜８００℃における熱膨張係
数が２．５ Ｘ １０−６７Ｃ以下のセラミック部片材
料としてはＭ ＯＡ４０３ ５ｔ０２を主成分とするコ
ージェライト材料およびＭｇＯ−Ａ１２０３Ｔｉ０２又
はＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｔ１０２−Ｆ ｅ ２０ｓ又はＭ、
０−Ａ１２０３−Ｔｉ０２−８ｉ０２−Ｆｅ２０３を主
成分とする材料が好ましい。
数が２．５ Ｘ １０−６７Ｃ以下のセラミック部片材
料としてはＭ ＯＡ４０３ ５ｔ０２を主成分とするコ
ージェライト材料およびＭｇＯ−Ａ１２０３Ｔｉ０２又
はＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｔ１０２−Ｆ ｅ ２０ｓ又はＭ、
０−Ａ１２０３−Ｔｉ０２−８ｉ０２−Ｆｅ２０３を主
成分とする材料が好ましい。
これらの材料は、いずれも融点が１４００℃以上と高く
、しかも熱膨張係数が極めて小さいため、耐熱性、耐熱
衝撃性に優れている。
、しかも熱膨張係数が極めて小さいため、耐熱性、耐熱
衝撃性に優れている。
なお、これらの材料中には、いずれも耐熱性、耐熱衝撃
性を損わない程度の不純成分の混入は許容されるもので
あり、例えばＭ、０−ＡＡ２０３−８１０２系の場合は
ＺｒＯ□、Ｂ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ３，ＢａＯ１ＣａＯ，Ｆｅ
２ｏ３．Ｔｉｅ２ｔＭｏ０３ 、Ｎａ２Ｏ，に２０等の
成分を合計で１０係以下、またＭ、０−Ａ１２０３−Ｔ
ｉＯ２系、ＭｇＯＡ１２０３−Ｔ８０２−Ｆｅ２０３系
、ＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｔｔ０２ ５ｔ０２−Ｆｅ２０３系
の場合も、主成分以外の成分を１０％以下含有してもか
まわない。
性を損わない程度の不純成分の混入は許容されるもので
あり、例えばＭ、０−ＡＡ２０３−８１０２系の場合は
ＺｒＯ□、Ｂ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ３，ＢａＯ１ＣａＯ，Ｆｅ
２ｏ３．Ｔｉｅ２ｔＭｏ０３ 、Ｎａ２Ｏ，に２０等の
成分を合計で１０係以下、またＭ、０−Ａ１２０３−Ｔ
ｉＯ２系、ＭｇＯＡ１２０３−Ｔ８０２−Ｆｅ２０３系
、ＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｔｔ０２ ５ｔ０２−Ｆｅ２０３系
の場合も、主成分以外の成分を１０％以下含有してもか
まわない。
なお、本発明において接合される低熱膨張セラミック部
片の中、薄壁から成るセル構造部片とは。
片の中、薄壁から成るセル構造部片とは。
例えば蓄熱式熱交換体、伝熱式熱交換体またはターボチ
ャージャー用ローターにおける気体の流通部分を構成す
る部片であって、例えば三角形、四角形、六角形、円形
あるいはそれらの組合せなど任意の幾可学的断面形状を
有し、一端から他端へ伸びる多数の開口孔を形成する厚
さ約２１ｎｒＩＬ以下の薄壁から成る構造部片をいう。
ャージャー用ローターにおける気体の流通部分を構成す
る部片であって、例えば三角形、四角形、六角形、円形
あるいはそれらの組合せなど任意の幾可学的断面形状を
有し、一端から他端へ伸びる多数の開口孔を形成する厚
さ約２１ｎｒＩＬ以下の薄壁から成る構造部片をいう。
また、肉厚のバルク構造部片とは、セル構造部片の薄壁
厚さの約３倍以上の肉厚を有する構造部片のことで、例
えば蓄熱式熱交換体のバブ部又はリム部、伝熱式熱交換
体のシール用フランジ部、ターボチャージャー用ロータ
ーの中心に位置する支持部等をいう。
厚さの約３倍以上の肉厚を有する構造部片のことで、例
えば蓄熱式熱交換体のバブ部又はリム部、伝熱式熱交換
体のシール用フランジ部、ターボチャージャー用ロータ
ーの中心に位置する支持部等をいう。
また、本発明による結晶化ガラスより主としてなる接合
材を用いれば、蓄熱式熱交換体や伝熱式熱交換体の外周
部に塗布して薄壁強化層を形成したり、蓄熱式熱交換体
のセルに充填して気体の不流通部分を形成したりするこ
ともできる。
材を用いれば、蓄熱式熱交換体や伝熱式熱交換体の外周
部に塗布して薄壁強化層を形成したり、蓄熱式熱交換体
のセルに充填して気体の不流通部分を形成したりするこ
ともできる。
さらに、結晶化ガラスの焼成および結晶化処理工程は、
ガラス粉末の組成、粒度等により条件は異なるが、１５
５０°Ｃを越える温度での加熱は、ガラスが溶解して粘
性が下り、溶は流れて強固な接合ができないため、１５
５０℃以下で行うことが好ましい。
ガラス粉末の組成、粒度等により条件は異なるが、１５
５０°Ｃを越える温度での加熱は、ガラスが溶解して粘
性が下り、溶は流れて強固な接合ができないため、１５
５０℃以下で行うことが好ましい。
また、これらの加熱処理工程は、ガラスの溶融接合後、
改めて結晶化処理してもよく、又一度の焼成工程により
、特に結晶化処理することなくガラスの溶融および結晶
化を同時に行ってもよい。
改めて結晶化処理してもよく、又一度の焼成工程により
、特に結晶化処理することなくガラスの溶融および結晶
化を同時に行ってもよい。
以下に、本発明を具体的な実施例によって説明する。
実施例 １
コージェライト質原料を押し出し成形法によりピッチ１
．４ｍｍ、壁厚０．１２ｍｍの三角形のセル形状のセラ
ミック、セグメントに成形した後、１４００℃で５時間
、焼成して１３０Ｘ１８０Ｘ７０朋のマトリックス、セ
グメントを３５個作成し、マトリックスセグメントを接
合後一体構造の回転蓄熱式熱交換体となるように外周部
を一部加工した。
．４ｍｍ、壁厚０．１２ｍｍの三角形のセル形状のセラ
ミック、セグメントに成形した後、１４００℃で５時間
、焼成して１３０Ｘ１８０Ｘ７０朋のマトリックス、セ
グメントを３５個作成し、マトリックスセグメントを接
合後一体構造の回転蓄熱式熱交換体となるように外周部
を一部加工した。
これとは別に、該熱交換体の中心部に、かん合するよう
に半径方向の肉厚約２ｃｒｒＬから成るバブ部をセル構
造と同一のコージェライト質材料で作成し、１４００°
Ｃで５時間焼成した。
に半径方向の肉厚約２ｃｒｒＬから成るバブ部をセル構
造と同一のコージェライト質材料で作成し、１４００°
Ｃで５時間焼成した。
こうして得られたマトリックスセグメントと中心部Ｃバ
ブ部を一体構造に組合せおのおの接合部にＭ、０１４％
、Ａ１２０３３２％、５ｉＯ２５２％、Ｂａ０１．５％
、Ｚｒ０２０．３％、およびＦｅ２ｏ３．ＴｉＯ２，Ｃ
ａｂ。
ブ部を一体構造に組合せおのおの接合部にＭ、０１４％
、Ａ１２０３３２％、５ｉＯ２５２％、Ｂａ０１．５％
、Ｚｒ０２０．３％、およびＦｅ２ｏ３．ＴｉＯ２，Ｃ
ａｂ。
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２０ 、 ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３を合計で０
．２％含有する、結晶化後の熱膨張係数が４０〜８００
°Ｃの温度範囲内において１．８ Ｘ １０−６／’Ｃ
であるガラス粉末を塗布した後、１４００°Ｃで３時間
焼成し、部品相互を接合した後、結晶化処理として１１
５０℃で１時間保持した。
．２％含有する、結晶化後の熱膨張係数が４０〜８００
°Ｃの温度範囲内において１．８ Ｘ １０−６／’Ｃ
であるガラス粉末を塗布した後、１４００°Ｃで３時間
焼成し、部品相互を接合した後、結晶化処理として１１
５０℃で１時間保持した。
得られた熱交換体のセル構造部片であるマトリックス・
セグメントとマトリックス・セグメントおよびマトリッ
クス・セグメントとバブ部の接合部とも空隙や切れ、気
孔などの欠点も全くなくまた、この熱交換体を一定温度
に保持された電気炉中に挿入し、３０分間保持した後、
室内に取り出し、空冷する熱衝撃試験を行なったところ
７００℃の温度差でマトリックス・セグメント部分より
クラックが発生したが接合部においては全くクラックの
発生は認められなかった。
セグメントとマトリックス・セグメントおよびマトリッ
クス・セグメントとバブ部の接合部とも空隙や切れ、気
孔などの欠点も全くなくまた、この熱交換体を一定温度
に保持された電気炉中に挿入し、３０分間保持した後、
室内に取り出し、空冷する熱衝撃試験を行なったところ
７００℃の温度差でマトリックス・セグメント部分より
クラックが発生したが接合部においては全くクラックの
発生は認められなかった。
実施例 ２
化学組成が重量係で４．５％Ｍ、０．３７５係Ａｌ２Ｏ
３，５０，５係ＴｉＯ□、２．０係ＳｉＯ２，５，５係
Ｆｅ２Ｏ３となるように選ばれた化合物よりなるバッチ
を押し出し成形法により、ピッチ６龍、壁厚１ｉｍの正
方形のセル形状をしたセラミック・セグメントを成形し
た後、１５００℃で３時間焼成することにより２００Ｘ
２００Ｘ２００龍のマトリックス・セグメントを２５個
作成した。
３，５０，５係ＴｉＯ□、２．０係ＳｉＯ２，５，５係
Ｆｅ２Ｏ３となるように選ばれた化合物よりなるバッチ
を押し出し成形法により、ピッチ６龍、壁厚１ｉｍの正
方形のセル形状をしたセラミック・セグメントを成形し
た後、１５００℃で３時間焼成することにより２００Ｘ
２００Ｘ２００龍のマトリックス・セグメントを２５個
作成した。
これらのマ） ＩＪラックスセグメントを接合後、一体
構造の回転蓄熱式熱交換体となるように外周部を９５０
１ｎ１ｒＬφの加工を行った。
構造の回転蓄熱式熱交換体となるように外周部を９５０
１ｎ１ｒＬφの加工を行った。
これとは別に該熱交換体の外周部にかん合するように半
径方向の肉厚的２５ｍｍから成るリム部をセル構造と同
一のＭｇＯ−Ａ１２０３−ＴｉＯ２−８ｉＯ□−Ｆｅ２
０３系の素地で作成し、１５００℃で３時間焼成した。
径方向の肉厚的２５ｍｍから成るリム部をセル構造と同
一のＭｇＯ−Ａ１２０３−ＴｉＯ２−８ｉＯ□−Ｆｅ２
０３系の素地で作成し、１５００℃で３時間焼成した。
これらのセラミック・セグメントとリム部の４０〜８０
０℃の温度範囲の熱膨張係数は１．２ Ｘ １０−６／
’Ｃを有していた。
０℃の温度範囲の熱膨張係数は１．２ Ｘ １０−６／
’Ｃを有していた。
こうして得られたマトリックス・セグメントと外周部の
リム部を一体構造に組合せ、接合部にＭｇ０１２％、Ａ
１２０３３５係、５ｉＯ２４９％、ＢａＯ２，５％、Ｚ
ｒ０２０．５％、その他Ｆ ｅ２ ｏ３− Ｔ ｔ ０
２ 、 ＣａＯ、に２０ 、 Ｎａ２０ 、 Ｂ２’０
３等の成分を合計で１０係含有し、結晶化処理したあと
の熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において１
．３ Ｘ １０−６／’Ｃであるガラス粉末を塗布した
後、１４５０℃で３時間焼成し、部品相互を接合した後
３００℃で０．５時間、８００℃で１時間、１２００℃
で１時間結晶化処理を行ない、マトリックス部とリム補
強部が一体化した１０００ｍｍφＸ２００ｍｍＨの工業
用廃熱回収用の回転蓄熱式熱交換体を得た。
リム部を一体構造に組合せ、接合部にＭｇ０１２％、Ａ
１２０３３５係、５ｉＯ２４９％、ＢａＯ２，５％、Ｚ
ｒ０２０．５％、その他Ｆ ｅ２ ｏ３− Ｔ ｔ ０
２ 、 ＣａＯ、に２０ 、 Ｎａ２０ 、 Ｂ２’０
３等の成分を合計で１０係含有し、結晶化処理したあと
の熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において１
．３ Ｘ １０−６／’Ｃであるガラス粉末を塗布した
後、１４５０℃で３時間焼成し、部品相互を接合した後
３００℃で０．５時間、８００℃で１時間、１２００℃
で１時間結晶化処理を行ない、マトリックス部とリム補
強部が一体化した１０００ｍｍφＸ２００ｍｍＨの工業
用廃熱回収用の回転蓄熱式熱交換体を得た。
得られた熱交換体のセル構造部片であるマトリックス構
造体とバルク構造部片であるリム部の接合部は、空隙や
気孔、クラックなどの欠点が全くなく強固に一体化して
いた。
造体とバルク構造部片であるリム部の接合部は、空隙や
気孔、クラックなどの欠点が全くなく強固に一体化して
いた。
実施例 ３
実施例１と同様な材質および方法により、マトリックス
・セグメントとバブをそれぞれ作成し１４３０℃で５時
間焼成して焼成体を得た。
・セグメントとバブをそれぞれ作成し１４３０℃で５時
間焼成して焼成体を得た。
得られたマトリックス・セグメントとバブとの焼成体を
おのおのの接合部に第１表に示す化学組成および熱膨張
係数のガラス粉末を塗布した後一体構造に組合せて１４
３０℃で３時間焼成し、部品相互を接合し、後、１１５
０℃で１時間保持して結晶化を行った。
おのおのの接合部に第１表に示す化学組成および熱膨張
係数のガラス粉末を塗布した後一体構造に組合せて１４
３０℃で３時間焼成し、部品相互を接合し、後、１１５
０℃で１時間保持して結晶化を行った。
その結果を第１表に示すとおり本発明に規定するガラス
粉末を用いたものはいずれも接合部にクラックが全く発
生しなかったのに対し、本発明に規定する以外のガラス
粉末を用いた場合は、いずれも接合部にクラックが発生
した。
粉末を用いたものはいずれも接合部にクラックが全く発
生しなかったのに対し、本発明に規定する以外のガラス
粉末を用いた場合は、いずれも接合部にクラックが発生
した。
＊αは結晶化後４０〜８００℃の温度範囲で測定された
熱膨張係数を示す。
熱膨張係数を示す。
以上述べたように、本発明の複数のセラミック部片を、
特定組成の結晶化ガラスで接合して一体構造とした低熱
膨張セラミック製品は、特に肉厚の異なるセラミック部
片相互間の接合に特に顕著な効果の認められるものであ
り、接合部に空隙、クラック、気孔等の欠点がなく、し
かも低熱膨張の一体構造体であるので耐熱性、耐熱衝撃
性に特に優し、ガスタービンエンジン、スターリングエ
ンジン、産業用等の回転蓄熱式熱交換体、伝熱式熱交換
体、またターボチャージャー用ローター等として産業上
極めて有用なものである。
特定組成の結晶化ガラスで接合して一体構造とした低熱
膨張セラミック製品は、特に肉厚の異なるセラミック部
片相互間の接合に特に顕著な効果の認められるものであ
り、接合部に空隙、クラック、気孔等の欠点がなく、し
かも低熱膨張の一体構造体であるので耐熱性、耐熱衝撃
性に特に優し、ガスタービンエンジン、スターリングエ
ンジン、産業用等の回転蓄熱式熱交換体、伝熱式熱交換
体、またターボチャージャー用ローター等として産業上
極めて有用なものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数のセラミック部片相互間を、Ｍ、０１０〜２０
重量係、Ａ１２０３２０〜４０重量係、８ｉ０□４０〜
６０重量係、Ｂａ００．１〜３重量係、ＺｒＯ□０．０
１〜１重量％より主として成る結晶化ガラスで接合して
一体構造とした、４０〜８００℃の温度範囲内における
熱膨張係数が２．５ Ｘ １０−６．／。 Ｃ以下であるときを特徴とする低熱膨張セラミック製品
。 ２ 複数のセラミック部片の一部か肉厚のバルク構造部
片より成り、残りが薄壁のセル構造部片より成る特許請
求の範囲第１項記載の低熱膨張セラミック製品。 ３ ４０〜８００℃における熱膨張係数が２５×１０−
６／℃以下の複数のセラミック部片相互間の接合面にＭ
ｇ０１０〜２０重量係、Ａ１２０３２０〜４０重量係、
５ｉ０２４０〜６０％、Ｂａ００．１〜３重量係、Ｚｒ
Ｏ□０．０１〜１重量％より主として成り、結晶化処理
後の熱膨張係数が４０〜８００℃の温度範囲内において
２．５ Ｘ １０−６／℃以下のガラス粉末を塗布し、
１５５０℃以下の温度で焼成して結晶化処理を行なうこ
とにより複数のセラミック部片相互間を一体構造に接合
することを特徴とする低熱膨張セラミック製品の製造法
。 ４ 複数のセラミック部片の一部が肉厚のバルク構造部
片より成り、残りが薄壁のセル構造部片より成る特許請
求の範囲第３項記載の低熱膨張セラミック製品の製造法
。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55121202A JPS5920632B2 (ja) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | 低熱膨脹セラミツク製品およびその製造法 |
| US06/298,110 US4451516A (en) | 1980-09-03 | 1981-08-31 | Low thermal expansion ceramic article |
| DE3134739A DE3134739C2 (de) | 1980-09-03 | 1981-09-02 | Zusammengesetzter Keramikartikel mit niedriger Wärmeausdehnung und Verfahren zur Herstellung desselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55121202A JPS5920632B2 (ja) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | 低熱膨脹セラミツク製品およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5747777A JPS5747777A (en) | 1982-03-18 |
| JPS5920632B2 true JPS5920632B2 (ja) | 1984-05-14 |
Family
ID=14805385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55121202A Expired JPS5920632B2 (ja) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | 低熱膨脹セラミツク製品およびその製造法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4451516A (ja) |
| JP (1) | JPS5920632B2 (ja) |
| DE (1) | DE3134739C2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3501330C1 (de) * | 1985-01-17 | 1986-01-23 | Kraftanlagen Ag, 6900 Heidelberg | Traegermatrix zur Aufnahme von katalytisch wirkenden Verbindungen und Verfahren zur Herstellung der Traegermatrix |
| US4722916A (en) * | 1985-05-14 | 1988-02-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Low expansion ceramics and method of producing the same |
| JPS62128976A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-06-11 | ブ−フタル・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフトウング | 大きなフオ−マツトのセラミツクタイル |
| US4764486A (en) * | 1986-01-23 | 1988-08-16 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Sintered glass-powder product |
| US4745092A (en) * | 1987-04-27 | 1988-05-17 | The Dow Chemical Company | Strengthened cordierite having minor amounts of calcia |
| US5200241A (en) * | 1989-05-18 | 1993-04-06 | General Electric Company | Metal-ceramic structure with intermediate high temperature reaction barrier layer |
| US5209525A (en) * | 1990-03-28 | 1993-05-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Bonded ceramic structure |
| JPH09262484A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Ngk Insulators Ltd | 高耐熱衝撃性セラミックハニカム触媒 |
| CZ2000200A3 (cs) * | 1997-08-11 | 2001-11-14 | Colorobbia Italia S. P. A. | Sklokeramické materiály, způsob jejich přípravy a uľití |
| US6430966B1 (en) * | 1999-07-30 | 2002-08-13 | Battelle Memorial Institute | Glass-ceramic material and method of making |
| ES2254207T3 (es) * | 1999-07-30 | 2006-06-16 | Battelle Memorial Institute | Material de union vitroceramico y procedimiento de union. |
| DE10216879B4 (de) * | 2002-04-17 | 2004-05-06 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co.Kg | Verwendung eines Magnesiazirkoniasteins |
| US8143180B2 (en) * | 2007-11-30 | 2012-03-27 | Corning Incorporated | Honeycomb cement with ceramic-forming crystallizable glass and method therefor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3849097A (en) * | 1970-10-07 | 1974-11-19 | Corning Glass Works | Method for continuously hot forming strong laminated bodies |
| US3885977A (en) * | 1973-11-05 | 1975-05-27 | Corning Glass Works | Anisotropic cordierite monolith |
| US4063955A (en) * | 1975-10-03 | 1977-12-20 | Gte Sylvania Incorporated | Low thermal expansion ceramics of cordierite solid solution and method for producing same |
| JPS5441409A (en) * | 1977-09-08 | 1979-04-02 | Seiko Epson Corp | Step motor for electonic watch |
| US4225354A (en) * | 1979-01-04 | 1980-09-30 | Ford Motor Company | Crystalline additive for magnesium alumina silicate |
-
1980
- 1980-09-03 JP JP55121202A patent/JPS5920632B2/ja not_active Expired
-
1981
- 1981-08-31 US US06/298,110 patent/US4451516A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-09-02 DE DE3134739A patent/DE3134739C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4451516A (en) | 1984-05-29 |
| DE3134739A1 (de) | 1982-04-01 |
| JPS5747777A (en) | 1982-03-18 |
| DE3134739C2 (de) | 1984-04-12 |
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