JPS5957952A - セラミツクス成形体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 するものである。

内燃機関の燃焼室，排気系等の高温となる場所に使用さ
れる部材に，断熱特性を向上させ。

熱効率を良くする目的で，セラミックス成形体を全縮溶
湯によって鋳ぐるんだ製品が使用されている。こうした
鋳包み用成形体は鋳造時或いは使用，時に次の（イ）及
び（口）の性質が要求される。

イ）一定の可撓性を有し，金属溶湯鋳込時の熱衝撃性に
耐えて鋳物或いは，セラミックス成形体に割れを生じな
いこと。

口）使用時に，振動や冷熱サイクル等の衝撃に対して優
れ，剛久性が良好なこと。

本発明者等は，これらの要求を満たすために種々の実験
を行なった結果，珪酸ソーダが粘結剤として有効である
ことを明らかにした。以下ジルコン粉末を骨材とした場
合の従来法の一例について示す。先づ，ジルコン粉末１
００重量部と，モル比２０の珪酸ソーダ１０重量部とを
配合して混練物を得た。この混線物を，金型に充填し５
０φ×５０Ｌ肉厚５　ｍｍの円筒形とした。

次いで，混練物にａｏ２ガスを吹き込み硬化させた後，
脱型し，−＋２００℃Ｘｌｌｌｒ焼成することによりセ
ラミックスパイプを得た。このセラミックスパイプは，
焼成時に珪酸ソーダの発泡現象により，内部に多数の細
かい気泡を有しており，このためセラミックスの圧縮強
さは８ｋｇ／一，弾性限界歪は１、４％と，弾性限界歪
が太きくなるという特徴を持っている。鋳込試験の結果
でも、鋳込時の熱衝撃性に耐えて、鋳物或いはセラミ、
クスに割れを生じなかった。しかしながら、この従来方
法では、混練物が粉体であ゛るだめ、　ｆｆｉ単な形状
のものしか成形できず、排気管の様な複ゼｔなものには
ｊ〜用できない欠点があった。

本発明は前記した従来方法の欠点を解消し。

複雑な形状のセラミックス成形体の加工に好適なセラミ
ックス成形体の製造法を提供する事を目的とする。その
ため本発明のセラミ、クス成形体の製造法は面１大物粉
末と、粘結液と、Ｆｅ−８ｉ、　Ｃａ　Ｓ　ｉ、　Ａｌ
ｉ、　Ｚｎ及びＡｌｉ４Ｃ３のうち少なくとも１種の粉
末とを包含してなるスリップを、所望の型に注入して固
化させた後、焼成することをその要旨とする。

ｆ・−ｉ　、ここで粘結液とは水力ラスのように、粘結
剤入シの液体を言う。粘結剤には１例えは珪酸ソーダ、
珪ジルフッ酸ンーダ及びアルミン酸ンーダ並びにそれら
の混合物などが有る。また。

粘結液の溶媒としての液体は、アルコールのように各種
ソーダと反応を起こす液体を除く含水の液体を指すが、
コスト、化学的安定性、取り扱い易さの点で水が最も好
寸しい。粘結液はスリップを作るだめの最も重要な添加
物である。

粘結剤の種類にもよるが、焼成時の発泡が良好で可撓性
、焼成後の耐圧強度を更に良好とするだめには、１ｌｊ
Ｉ大物粉末１００重量部に対して粘結剤か５〜２０車毎
部の範囲で添加される小がより好寸しい。

また、粘結液を作る溶媒としての液体の届は溶媒の種類
、粉末の種類９粒度、粘結剤の配合量によって異なるた
め、単純に限定できない。

本発明の実施例では溶媒として水を用いているが、スリ
ップの粘度が好址しくかつ均一な成形体を得るという点
では、面１大物粉末１００重Ｉｉ部に対して粘結液の量
が２０〜１００重量部の範囲が好寸しい。

耐火物粉末とはセラミックス成形体の主成分となるべき
酸化物、窒化物、炭化物等の粉末を指す。本実施例では
、主にアルミナ及びジルコンについて検討し、良好な結
果が得られる事を示したが、この他に炭化珪素、窒化珪
素、ジルコニア、アルミノ珪酸塩、フ４ルステライト。

／ マグネノア等についても同様の性状が得られる。

本発明では、粘結剤を硬化させるだめ、Ｆｅ−８ｉ、　
Ｃ１１８＋、　Ａ（Ｊ、　Ｚｎ及びＡｌ４Ｃ３のうち少
なくとも１種の粉末を硬化剤として配合する。硬化剤の
適正な配合量は、粘結剤の配合量により影響される。本
発明では、配合量の範囲を特に限定しないがスリップの
粘度、十分な反応性の点から１〜４０重量部である事が
好ましい。尚、ここで反応とは次のような加水分解をと
もなう硬化反応である。例として、珪酸ソーダに珪素粉
末を配合した場合の反応を次に示す。

Ｎａ２０−ｎ８ｉ０２−１−　ｍｓｉ　　＋２＋ｎＨ２
Ｏ２Ｎａ２０−ｍ５ｉ０２＋ｎ８　ｉ０２　＋　２ｍ１
１２ 以上の各旧材を混合攪拌してスリップ化する。

配合順序は特に限定しないが１作業性の面から次に示す
順序が良好である。先ず溶媒としての液体に粘結剤を配
合して均一な粘結液とした後。

これに面１人物粉末を徐々に加えながら攪拌してスラリ
ーとする。最後に硬化剤を加えてスリップ化する。

固化までの成形工程は、スリップを石膏型等の吸水性の
ある型に注入する事により、その脱液現象（液体が水の
場合は脱水現象）を利用して固化させる。この脱水現象
により反応が活発化し均一に硬化させる事ができる。こ
の型内にパラフィンワックス製の中子がよく用いられる
。

一般に硬化完了後中子を含んだままスリップ硬化物を型
より取り出し乾燥する。乾燥は加熱焼成時の変形を少な
くする事を目的とし、液体が水の場合２００℃程度の低
温加熱保持をすることにより残留水分を除いて行われる
が、場合によっては乾燥工程が省略される事もある。尚
。

パラフィンワックス中子は乾燥によって溶出する。一般
にパラフィンワックス等の溶出性中子を有する場合、１
７６℃で６〜７　ｋｇ　／　ｃｎｌの蒸気圧のオートク
レーブ内に５〜１０分間保持して行われる事が多い。才
だ、溶出性中子を用いない場合は、乾燥工程そのものが
省略される事も／ あるが一般には１５０℃の乾燥炉内に１時間程度保持し
て行われる事が多い。焼成は乾燥後に行なう。焼成温度
は特に限定しないが、可撓性及び成形性の点で９００〜
１４００℃の範囲が望丑しく通常９００℃で１時間以上
焼成する事が多い。まず、固化した成形体を室温から徐
々に４温（１００℃／Ｉｌｒ程度）する。その段階で残
留水分や未反応金属（粘結剤）が徐々に揮発し成形体は
膨張していく。９００℃近くの温度になると揮発が完了
し、膨張した成形体が徐々に収縮する。収縮の度合は、
温度が高い程１時間が長い程、大きくなるが１時間程度
捷での収縮量が最も大きく、その後は僅かに変化するだ
けである。尚、収縮が十分な程、高強度の成形体が得ら
れる。

以下に実施例を用いて１本発明の製造法によるセラミッ
クス成形体の機械的性質についてのべる。

（実施例１） ジルコン粉末１００重量部に珪酸ソーダ１０Ｍ量部、水
１５重量部＋　　Ｆ　ｏ　Ｓ　１８重量部を加えてスリ
ップ化した。この成形体は、＋２００’（：Ｘ　Ｉ　Ｉ
ｌｒ焼成焼成灰縮強さ８．５ｋｇ／−弾性限界歪１３％
のセラミックスパイプ成形体となり、成形性表面安定性
にもすぐれる。

（実施例２） アルミナ粉末１００重量部に、珪酸ソーター８重量部、
珪ジルコン酸ソーダ３重量部、水１５重量部、Ａｇ１重
量部を加えてスリップ化した。

この成形体は、実施例１と同じ（１２００”（：　Ｘ１
１（ｒ焼成後、圧縮強さ１　ｋｇ　／　ｍ％　、弾性限
界歪０７％のセラミ、クスパイプ成形体となり、成形性
。

表面安定性にすぐれる。

（実施例８） アルミナ粉末１００重量部に珪酸ソーダ４重量部、水゛
２０重量部、　　ＣａＳｉ　１重量部を加えてスリップ
化した。この成形体の焼成後の圧縮強さは０．３　ｋｇ
　／−以下２弾性限界歪２１％のセラミックスパイプ成
形体となり１表面安定性にもすぐれる。

（実施例４） ジルコン粉末１００重量部に珪酸ソーダを含む水カラス
２７重量部、Ｆｅ−８ｉ７重量部を加えてスリップ化し
た。この成形体の焼成後の圧縮強さは０．８　ｋｇ　／
　ｍｆｆ１以下１弾性限界歪２３％のセラミックスパイ
プ成形体となり、成形性にもすぐれる。

これらの実施例】乃至４で得られたセラミックスパイプ
をｔ１４型に組み込み、その周囲を鋳鉄で鋳ぐるんた。

その結果鋳込時の熱衝撃性に耐えて、鋳物及びセラミッ
クスパイプ成形体に割れを生じない事が確認された。ま
た、いずれの場合も、排気管等の複雑な成形体に適用で
きた。

上述のとおり１本発明によれは混線物がスリップ化して
いるため複雑な形状のセラミックス成形体を製造する事
ができ１寸だ、焼成工程により粘結剤を発泡させるため
一定の可撓性を有し、又金属溶湯鋳込等の熱衝撃を受け
ても割れを生じない。更に、内部に気泡を有するため。

断熱性に優れ、冷熱ザイクル等の衝撃に対する耐久性が
良好である。そのため１本発明は一般の複雑形状のセラ
ミックス成形体はもとより。

鋳包み用セラミックス成形体の製造法としても好適であ
る。

氏収人　↓Ｖ　冊　　Ｊ１メ・。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 剛大物粉末と、粘結液と＋　ｓＦａ　８　ｉｔ　Ｏａ　
   ８　ｉ　＋　Ａ　１ｔＺｎ及びＡ（Ｊａ　０３のうち少
   くとも月種の粉末とを包含してなるスリップを、所望の
   型に注入して固化させた後、焼成することを特徴とする
   セラミックス成形体の製造法。