JPS6041022B2 - コ−ジエライト系セラミツクスの製造法 - Google Patents
コ−ジエライト系セラミツクスの製造法Info
- Publication number
- JPS6041022B2 JPS6041022B2 JP53006537A JP653778A JPS6041022B2 JP S6041022 B2 JPS6041022 B2 JP S6041022B2 JP 53006537 A JP53006537 A JP 53006537A JP 653778 A JP653778 A JP 653778A JP S6041022 B2 JPS6041022 B2 JP S6041022B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- firing
- fired
- temperature
- fired product
- cordierite ceramics
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- Expired
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱衝撃性に優れたコージェラィト系セラミッ
クスの製造法に関するものである。
クスの製造法に関するものである。
コージェラィト系セラミックスは熱膨張係数が4・さい
ため、耐熱衝撃性が優れていることから耐熱、食器、電
気絶縁用耐熱磁器、化学工業用耐熱磁器に使用されてい
るが、近年はその優れた耐熱衝撃性を利用して自動車排
気ガス浄化用触媒担体としてハニカム形状に成形して利
用されている。コージェラィト系セラミックスの従来の
製造法は、通常のタルク、粘土、アルミナ原料を用いて
コージェラィト組成になるよう配合、混線し、成形、乾
燥したのち、窯炉にて1300〜144000にて焼成
し、この温度で数時間保持した後、50〜150℃/時
間で除冷する製造法、すなわち1300〜1440℃よ
り1100ooまでは1〜7時間で除冷する製造法であ
った。ところが、このようにして製造されたものの熱膨
張係数は、40〜90000の平均熱膨張係数で1.1
5×10‐6/℃であって比較的大きいため、急激な急
熱急冷に耐え得ない欠点があった。
ため、耐熱衝撃性が優れていることから耐熱、食器、電
気絶縁用耐熱磁器、化学工業用耐熱磁器に使用されてい
るが、近年はその優れた耐熱衝撃性を利用して自動車排
気ガス浄化用触媒担体としてハニカム形状に成形して利
用されている。コージェラィト系セラミックスの従来の
製造法は、通常のタルク、粘土、アルミナ原料を用いて
コージェラィト組成になるよう配合、混線し、成形、乾
燥したのち、窯炉にて1300〜144000にて焼成
し、この温度で数時間保持した後、50〜150℃/時
間で除冷する製造法、すなわち1300〜1440℃よ
り1100ooまでは1〜7時間で除冷する製造法であ
った。ところが、このようにして製造されたものの熱膨
張係数は、40〜90000の平均熱膨張係数で1.1
5×10‐6/℃であって比較的大きいため、急激な急
熱急冷に耐え得ない欠点があった。
そのため、コージェラィト系セラミックスで自動車の排
気ガス浄化用ハニカムを製作する場合、小型にすると熱
容量が小さくなり、自動車の始動時に急にハニカムを昇
温させると亀裂を生ずるため、小型にすることが困難で
あった。そのためやむを得ず大型のハニカムを用いてい
るが、大型であると熱容量が大きいため急速にハニカム
自体の温度を上昇させることができず、排気ガス中の有
害成分の除去作用はハニカムの温度が高温のとき有効で
あることから、自動車エンジンの始動時には触媒が有効
に作動せず、したがって始動時に多量の有害物を排出し
、公害を生じていた。本発明の第1発明は、このような
自動車の始動時におこる排気ガス公害を防止するために
なされたものであって、焼成物の化学組成が重量%でS
i0245〜55%、AI20329〜43%、Mg0
10〜18%であり、その他の不純物を含めて合計が1
00%よりなるようにした調合物を混練、成形、乾燥し
てコージヱラィト系セラミックスを製造する方法におい
て、被焼成物を1300qo以上に焼成してコージェラ
ィト結晶を生成させたのち、引き続き1440qo以下
1250つ0を超える範囲の温度により1100qoま
でを4粉ご間以内で、かつ200午C/時を超える冷却
速度で急冷する工程を含ませたコージェラィト系セラミ
ックスの製造法である。
気ガス浄化用ハニカムを製作する場合、小型にすると熱
容量が小さくなり、自動車の始動時に急にハニカムを昇
温させると亀裂を生ずるため、小型にすることが困難で
あった。そのためやむを得ず大型のハニカムを用いてい
るが、大型であると熱容量が大きいため急速にハニカム
自体の温度を上昇させることができず、排気ガス中の有
害成分の除去作用はハニカムの温度が高温のとき有効で
あることから、自動車エンジンの始動時には触媒が有効
に作動せず、したがって始動時に多量の有害物を排出し
、公害を生じていた。本発明の第1発明は、このような
自動車の始動時におこる排気ガス公害を防止するために
なされたものであって、焼成物の化学組成が重量%でS
i0245〜55%、AI20329〜43%、Mg0
10〜18%であり、その他の不純物を含めて合計が1
00%よりなるようにした調合物を混練、成形、乾燥し
てコージヱラィト系セラミックスを製造する方法におい
て、被焼成物を1300qo以上に焼成してコージェラ
ィト結晶を生成させたのち、引き続き1440qo以下
1250つ0を超える範囲の温度により1100qoま
でを4粉ご間以内で、かつ200午C/時を超える冷却
速度で急冷する工程を含ませたコージェラィト系セラミ
ックスの製造法である。
また本発明の第2発明は、第1の発明の方法と同機にし
てコージェラィト結晶を生成させたのち、引続く通常の
冷却速度で徐冷して得られた隣成物を急冷用焼成業に移
し1300oCに再度加熱して焼成物を144000以
下1250午Cを超える範囲の温度より1100qoま
でを45分間以内で、かつ200℃/時を超える冷却速
度で急冷する工程を含ませたコージーェラィト系セラミ
ックスの製造方法である。
てコージェラィト結晶を生成させたのち、引続く通常の
冷却速度で徐冷して得られた隣成物を急冷用焼成業に移
し1300oCに再度加熱して焼成物を144000以
下1250午Cを超える範囲の温度より1100qoま
でを45分間以内で、かつ200℃/時を超える冷却速
度で急冷する工程を含ませたコージーェラィト系セラミ
ックスの製造方法である。
いずれの場合にも焼成物の化学組成は重量%でSi02
46〜53%、AI20333〜42%、Mg011〜
16%であるときはより好し結果を得ることができる。
46〜53%、AI20333〜42%、Mg011〜
16%であるときはより好し結果を得ることができる。
また、この製造法は被焼成物の形状がハニカム状である
ときは、特に有効な結果が得られる。本発明は、焼成物
の化学組成を重量%で Si0245〜55%、AI20329〜43%、Mg
010〜18%、技適組成としてSi0246〜53%
、山20333〜42%、Mg011〜16%となるよ
う滑石、仮暁滑石、マグネサィト、仮燐マグネサィト、
ブルーサィト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム
、酸化マグネシウム等のマグネシア源の少くとも1種と
、水酸化アルミニウム、アルミナ、カオリン、化焼カオ
リンの何れか1種と、無定形シリカとの中から選ばれた
原料を調合計算して混合し、この混合物に必要な助剤を
加え、プラスチック状に変形可能なバッチとし、その可
塑化したバッチを、例えばハニカム状のスリットを有す
る口金より押出し、ハニカム形状に成形し、乾燥する。
ときは、特に有効な結果が得られる。本発明は、焼成物
の化学組成を重量%で Si0245〜55%、AI20329〜43%、Mg
010〜18%、技適組成としてSi0246〜53%
、山20333〜42%、Mg011〜16%となるよ
う滑石、仮暁滑石、マグネサィト、仮燐マグネサィト、
ブルーサィト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム
、酸化マグネシウム等のマグネシア源の少くとも1種と
、水酸化アルミニウム、アルミナ、カオリン、化焼カオ
リンの何れか1種と、無定形シリカとの中から選ばれた
原料を調合計算して混合し、この混合物に必要な助剤を
加え、プラスチック状に変形可能なバッチとし、その可
塑化したバッチを、例えばハニカム状のスリットを有す
る口金より押出し、ハニカム形状に成形し、乾燥する。
ついで130000以上に焼成し、この焼成後に144
0o○以下1250qoを超える範囲1100ooまで
を45分間以内で急冷する。この急袷工程の実施法は種
々あるが、その2例を述べると下記の通りである。第1
例は乾燥物を子熱、焼成し、焼成後、直ちにひき続き1
440qoより1250q0までの間の温度から110
0qoまでを4粉ご間以内で冷却する。
0o○以下1250qoを超える範囲1100ooまで
を45分間以内で急冷する。この急袷工程の実施法は種
々あるが、その2例を述べると下記の通りである。第1
例は乾燥物を子熱、焼成し、焼成後、直ちにひき続き1
440qoより1250q0までの間の温度から110
0qoまでを4粉ご間以内で冷却する。
これにはoーフーハースキルン等で焼成し、外気を送り
込んで冷却することが望ましい。第2例は通常の焼成法
で焼成した製品を急冷のしやすい窯炉に移し、被覆焼成
物自体の温度を1250ooを超え1440qo以下に
再加熱し、この温度から1100qoまでを4粉ご間以
内で急冷して、一度焼成した製品で所定の熱膨咳張係数
が得られなかったものを再焼成によって熱膨張係数を調
節する方法である。
込んで冷却することが望ましい。第2例は通常の焼成法
で焼成した製品を急冷のしやすい窯炉に移し、被覆焼成
物自体の温度を1250ooを超え1440qo以下に
再加熱し、この温度から1100qoまでを4粉ご間以
内で急冷して、一度焼成した製品で所定の熱膨咳張係数
が得られなかったものを再焼成によって熱膨張係数を調
節する方法である。
すなわち、本発明は冷却時間を短くすることにあるため
、焼成炉は自ずと制限を受け、大童生産に支障をきたす
場合があるが、このような場合でも大容量のトンネル窯
、シャトル業等の熱容量が大きく急冷の困難な大規模な
焼成炉(一般に、大規模の焼成炉は温度制限を均一にす
ることは困難である)で従来実施されていた焼成条件で
成形品を焼成しておき、所定の熱膨張が得られなかった
ものを再焼成することにより所定の熱膨張品を得ること
ができ、従ってこの技術は不良品の再生に役立つことと
なる。また、この場合に再焼成炉は、始めの焼成で成形
品は寸法的に収縮しているので炉の容積は小さくてすむ
。これらの冷却における冷却速度は200℃/時を超え
るものであるが、特に500こ0/時間以上の冷却速度
を採用する場合は、製品が熱的に破損する倶れがあるた
め、被加熱物であるハニカム内部の孔中にも空気を吹込
み内外を均一に冷却することが好しく、また、これによ
りハニカム形状製品の熱価彰張率を内外とも均一、かつ
著るしく低膨張化することが可能である。
、焼成炉は自ずと制限を受け、大童生産に支障をきたす
場合があるが、このような場合でも大容量のトンネル窯
、シャトル業等の熱容量が大きく急冷の困難な大規模な
焼成炉(一般に、大規模の焼成炉は温度制限を均一にす
ることは困難である)で従来実施されていた焼成条件で
成形品を焼成しておき、所定の熱膨張が得られなかった
ものを再焼成することにより所定の熱膨張品を得ること
ができ、従ってこの技術は不良品の再生に役立つことと
なる。また、この場合に再焼成炉は、始めの焼成で成形
品は寸法的に収縮しているので炉の容積は小さくてすむ
。これらの冷却における冷却速度は200℃/時を超え
るものであるが、特に500こ0/時間以上の冷却速度
を採用する場合は、製品が熱的に破損する倶れがあるた
め、被加熱物であるハニカム内部の孔中にも空気を吹込
み内外を均一に冷却することが好しく、また、これによ
りハニカム形状製品の熱価彰張率を内外とも均一、かつ
著るしく低膨張化することが可能である。
本発明で用いるコージェラィト系セラミックスの化学組
成および焼成温度は従来のものと変るところはないが、
化学組成範囲を重量%でSj0245〜55%、N20
329〜43%、Mg010〜18%に限定したのは、
この範囲を逸脱した場合は、コージェラィト結晶を多重
に含有するセラミックハニカム体が得られず、したがっ
て熱膨張係数の低いものを得ることができないからであ
る。
成および焼成温度は従来のものと変るところはないが、
化学組成範囲を重量%でSj0245〜55%、N20
329〜43%、Mg010〜18%に限定したのは、
この範囲を逸脱した場合は、コージェラィト結晶を多重
に含有するセラミックハニカム体が得られず、したがっ
て熱膨張係数の低いものを得ることができないからであ
る。
1300午○以上で焼成する理由は、130000以上
に加熱しないと充分な塁のコージェライト結晶が生成し
ないからである。
に加熱しないと充分な塁のコージェライト結晶が生成し
ないからである。
焼成後の急冷開始温度を1250℃を超え1440oo
以下としたのは、1250qoに達しない温度からでは
急冷による熱血鞍張係数の低下の効果が認められず、1
44000を越えるとガラス相の生成が多くなって熱膨
張係数が大きくなるためである。また、焼成物が軟化変
形するためでもある。急冷温度の下限を110000と
したのは、生成したコージェラィト結晶は1100oo
までさえ急冷すれば、それ以下の温度では急冷速度の影
響は小さいからである。144000以下125000
を超える範囲の温度から1100℃まで急冷する時間を
45分間以下としたのは、これ以上の時間を要したので
は、高温で生成したコージェラィト結晶が冷却中にムラ
ィトとスピネルに分解し、熱膨ヒ張係数を低くさせる効
果が事実上認められなくなるためである。
以下としたのは、1250qoに達しない温度からでは
急冷による熱血鞍張係数の低下の効果が認められず、1
44000を越えるとガラス相の生成が多くなって熱膨
張係数が大きくなるためである。また、焼成物が軟化変
形するためでもある。急冷温度の下限を110000と
したのは、生成したコージェラィト結晶は1100oo
までさえ急冷すれば、それ以下の温度では急冷速度の影
響は小さいからである。144000以下125000
を超える範囲の温度から1100℃まで急冷する時間を
45分間以下としたのは、これ以上の時間を要したので
は、高温で生成したコージェラィト結晶が冷却中にムラ
ィトとスピネルに分解し、熱膨ヒ張係数を低くさせる効
果が事実上認められなくなるためである。
つぎに、本発明においては、コージェラィト系セラミッ
クスの原料組成をSi0246〜53%、山20333
〜42%、Mg011〜16%の範囲とすると、得られ
る製品が特に低膨張となり、本発明の急冷工程を経るこ
とによって、40〜90000の平均熱膨張係数の製品
ごとの平均値では0.66×10‐6/℃という極めて
抵膨張係数のものも得られる。
クスの原料組成をSi0246〜53%、山20333
〜42%、Mg011〜16%の範囲とすると、得られ
る製品が特に低膨張となり、本発明の急冷工程を経るこ
とによって、40〜90000の平均熱膨張係数の製品
ごとの平均値では0.66×10‐6/℃という極めて
抵膨張係数のものも得られる。
例えば、自動車排気ガス浄化用の触媒担体ハニカム構造
体に用い、それを小型にすることができ、このため、エ
ンジン始動時に急速にハニカム自体の温度を上昇させる
ことができ、エンジン始動直後に高い浄化機能が得られ
、有害物の排出を防止することに役立つ。実施例 1 重量%で焼成物の化学組成がSi0251.2%、N2
0334.0%、Mg013.6%その他の不純物が1
.2%になるような調合計算を行ない、それに従ってタ
ルク、ジョージアカオリン、アルミナおよび粘土を配合
し、さらに澱粉糊を加えて混練し、ハニカム状に成形し
たのち乾燥し、1370qoで5時間焼成したのちこの
温度から1100q0まで1び分間で冷却した。
体に用い、それを小型にすることができ、このため、エ
ンジン始動時に急速にハニカム自体の温度を上昇させる
ことができ、エンジン始動直後に高い浄化機能が得られ
、有害物の排出を防止することに役立つ。実施例 1 重量%で焼成物の化学組成がSi0251.2%、N2
0334.0%、Mg013.6%その他の不純物が1
.2%になるような調合計算を行ない、それに従ってタ
ルク、ジョージアカオリン、アルミナおよび粘土を配合
し、さらに澱粉糊を加えて混練し、ハニカム状に成形し
たのち乾燥し、1370qoで5時間焼成したのちこの
温度から1100q0まで1び分間で冷却した。
この試験品について熱風諺張係数の測定を行なったとこ
ろ、40〜900午0の平均熱膨張係数で0.85×1
0‐6/℃を得た。一方上記調合物を従釆法によって得
たものの40〜900q0の平均熱膨張係数は1.15
×10‐6/℃であった。実施例 2 実施例1により得られた成形乾燥器を夫々通常の焼成法
により1200qo、1250qo、1300qo、1
350qoおよび1400ooの温度で5時間焼成した
のち、これら温度から1100つ0まで所定時間で冷却
した。
ろ、40〜900午0の平均熱膨張係数で0.85×1
0‐6/℃を得た。一方上記調合物を従釆法によって得
たものの40〜900q0の平均熱膨張係数は1.15
×10‐6/℃であった。実施例 2 実施例1により得られた成形乾燥器を夫々通常の焼成法
により1200qo、1250qo、1300qo、1
350qoおよび1400ooの温度で5時間焼成した
のち、これら温度から1100つ0まで所定時間で冷却
した。
得られた結果を第1図に示す。この図より、冷却に要し
た時間が45分間以下において熱風酸張係数の低下が顕
著となることが認められた。実施例 3 実施例1により得られた成形乾燥器を通常の焼成法によ
り137000で、2.虫時間焼成したのち通常の焼成
法の通り50qo/時間の冷却速度で除冷したところ、
40〜900qoの平均熱膨張係数が1.16×lo‐
6/℃であった。
た時間が45分間以下において熱風酸張係数の低下が顕
著となることが認められた。実施例 3 実施例1により得られた成形乾燥器を通常の焼成法によ
り137000で、2.虫時間焼成したのち通常の焼成
法の通り50qo/時間の冷却速度で除冷したところ、
40〜900qoの平均熱膨張係数が1.16×lo‐
6/℃であった。
これを別の急冷しやすい窯炉に移し、130000に4
時間再加熱して、被加熱物自体の温度を1300ooと
し、ついでこれを1100q0まで5分間冷却したとこ
ろ、40〜900qoの平均熱膨張係数が0.9×10
‐6/℃であった。この物品は耐熱衝撃性が急冷する前
の熱血鞍張係数1.16×10‐6/℃のものより格段
に優れており、また機械的強度も急袷処理前と同調であ
り、急冷処理による腕化は認められなかった。本発明の
製造法は、コージェラィト系セラミックスの化学組成お
よび焼成条件に従来のものと変るところはないが、焼成
後特定の温度より急冷することによって、低熱血鞍張係
数であって、かつ機械的強度の劣化することもない優秀
な特性のセラミックスが得られるものである。
時間再加熱して、被加熱物自体の温度を1300ooと
し、ついでこれを1100q0まで5分間冷却したとこ
ろ、40〜900qoの平均熱膨張係数が0.9×10
‐6/℃であった。この物品は耐熱衝撃性が急冷する前
の熱血鞍張係数1.16×10‐6/℃のものより格段
に優れており、また機械的強度も急袷処理前と同調であ
り、急冷処理による腕化は認められなかった。本発明の
製造法は、コージェラィト系セラミックスの化学組成お
よび焼成条件に従来のものと変るところはないが、焼成
後特定の温度より急冷することによって、低熱血鞍張係
数であって、かつ機械的強度の劣化することもない優秀
な特性のセラミックスが得られるものである。
そして本発明の製造法を、特に、ハニカム構造の自動車
排気ガス浄化用触媒担体として用いると、熱膨張係数が
小さく、耐熱衝撃性が優れたものが得られるため、ハニ
カムを小型化することができる。またハニカム触媒ユニ
ットを小型化できることによって、自動車の始動時にハ
ニカムの温度を速やかに上昇させることができ、自動車
の始動時において従来発生していた多量の有害ガスを減
少させることができ、公害防止に資するところが大であ
って、産業の発達に寄与するところが大きい。
排気ガス浄化用触媒担体として用いると、熱膨張係数が
小さく、耐熱衝撃性が優れたものが得られるため、ハニ
カムを小型化することができる。またハニカム触媒ユニ
ットを小型化できることによって、自動車の始動時にハ
ニカムの温度を速やかに上昇させることができ、自動車
の始動時において従来発生していた多量の有害ガスを減
少させることができ、公害防止に資するところが大であ
って、産業の発達に寄与するところが大きい。
第1図は、本発明の調合物を1300qC以上で焼成後
、各種の急冷開始温度より110000まで急冷却した
場合の被焼成物の40〜90000の平均熱膨張係数を
示す曲線である。 第1図
、各種の急冷開始温度より110000まで急冷却した
場合の被焼成物の40〜90000の平均熱膨張係数を
示す曲線である。 第1図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 焼成物の化学組成が重量でSiO_245〜55%
、Al_2O_329〜43%、MgO10〜18%で
あり、その他の不純物を含めて合計が100%になるよ
うにした調合物を混練、成形、乾燥、焼成してコージエ
ライト系セラミツクスを製造する方法において、被焼成
物を1300℃以上に焼成してコージエライト結晶を生
成させた後、引き続き1440℃以下1250℃を超え
る範囲の温度より1100℃までを45分間以内で、か
つ200℃/時を超える冷却速度で急冷することを特徴
とするコージエライト系セラミツクスの製造法。 2 焼成物の化学組成が重量%でSiO_246〜53
%、Al_2O_333〜42%、MgO11〜16%
である特許請求の範囲第1項記載のコージエライト系セ
ラミツクスの製造法。 3 被焼成物の形状がハニカム状である特許請求の範囲
第1項または第2項記載のコージエライト系セラミツク
スの製造法。 4 焼成物の化学組成が重量でSiO_245〜55%
、Al_2O_329〜43%、MgO10〜18%で
あり、その他の不純物を含めて合計が100%になるよ
うにした調合物を混練、成形、乾燥、焼成してコージエ
ライト系セラミツクスを製造する方法において、被焼成
物を1300℃以上に焼成してコージエライト結晶を生
成させた後、引続く通常の冷却速度で徐冷して得られた
焼成物を急冷用焼成窯に移し再度1300℃以上に加熱
して焼成物を1440℃以下1250℃を超える範囲の
温度より1100℃までを45分間以内で、かつ200
℃/時を超える冷却速度で急冷することを特徴とするコ
ージエライト系セラミツクスの製造法。 5 焼成物の化学組成が重量%で、SiO_246〜5
3%、Al_2O_333〜42%、MgO11〜16
%である特許請求の範囲第4項記載のコージエライト系
セラミツクスの製造法。 6 被焼成物の形状がハニカム状である特許請求の範囲
第4項または第5項記載のコージエライト系セラミツク
スの製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53006537A JPS6041022B2 (ja) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | コ−ジエライト系セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53006537A JPS6041022B2 (ja) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | コ−ジエライト系セラミツクスの製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54100409A JPS54100409A (en) | 1979-08-08 |
JPS6041022B2 true JPS6041022B2 (ja) | 1985-09-13 |
Family
ID=11641088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53006537A Expired JPS6041022B2 (ja) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | コ−ジエライト系セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6041022B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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