JPS61101461A

JPS61101461A - 高強度ジルコニア系セラミツクススキツトボタン

Info

Publication number: JPS61101461A
Application number: JP59220616A
Authority: JP
Inventors: 松本　俶博; 孝次津久間; 光生塩見
Original assignee: Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-20

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】（産業上の利用分野〕本発明は、ジルコニア系セラミックスから成るスキット
ボタンに関し、さらに詳しくはジルコニア−アルミナ（
Ｚ　ｒ　０ｒ−Ａ￥１．ジルコニア−スピネル（Ｚｒｏ
ｔ−ＭｇＡ〜ｏ、）又はジルコニア−ムライト（ｚｒｏ
、−３Ａ馬へ・２ＳｉＯ，）からなる高強度ジルコニア
系セラミックスを用いたスキットボタンに関する。

スキットボタンとは製鉄用の鋼材加熱炉において、被加
熱物としての鋼材の重量を支持し、かつ鋼材を移行せし
めるためスキットパイプが用いられスキットパイプのと
ころどころに付けられている円筒状のものを指す。

〔従来技術及び問題点〕

従来このスキットボタン・スキットパイプは金属製であ
り高温から保護するためにパイプ中を水冷しているので
、スキットボタン上を移動する鋼材とこれに接触部分が
温度低下し周囲との温度差に起因するいわゆるスキット
マークが発生する欠点があった。

この問題を解決する手段として、スキットボタンを中空
化し断熱したりスキットボタンとスキットパイプの間に
耐大物を介在せしめて断熱し、スキットパイプの冷却が
スキットボタンに伝わらぬ様にした構造が提示されてい
る。しかし、この構造なり、さらに従来のイツトリア部
分安定化ジルコニアと同様の断熱性、大きな熱膨張係数
を有し、又靭性もあまり低下させずかつ従来品の特性は
有しているというスキットボタンという苛酷な条件に使
用するに最適のセラミックスを見い出し本発明に到達し
た。

〔作用及び効果〕

本発明のジルコニア系セラミックススキットボタンは大
きな熱膨張係数を有することが特徴である。すなわち、
セラミックスを金属に焼バメ、かしめ等の手段で金属と
接合でき、それらを簡単にスキットパイプ溶接等の手段
で取りつけることが可能であり、又高温になっても熱膨
張率の差異が金属と少なく焼パメの効果が持続し、はず
れたりガタが来たりしないことである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の特徴の１つはセラミックスの製造法である。

本発明における焼結体は、１．５〜５モル％の％Ｏａを
含有するジルコニア５０〜９８重量％とアルミナまたは
スピネル５０〜２重量％から成るものである。ジルコニ
ア中の１ｏｓ含量は、１．５モル％以下では、正方晶か
らなる焼結体が得られず、また５モル％以上では、正方
晶が減少し、立方晶が主体となるため、移転による高強
度化が得られず、不適当である。ジルコニアへのアルミ
ナまたはスピネルの添加量が２重量％以下の場合には、
添加による強度上昇効果が得難く、また、５０重量％以
上となると正方晶ジルコニアに起因する強化機構が減少
し、期待したほどの強度が得られない０添加されるアＡ／　ミナまたはスピネルは片方ずつでも
、両方でも何らさしつかえない。

焼結体の３点曲げ強度は、１７００　ＭＰａ以上である
ことが必要である。なぜなら、平均曲げ強度値が１７　
Ｑ　Ｇ　ＭＰ＆を超える焼結体は、これまで公表されて
おらず、著しく高強度であると見なし得るからである。

ここで規定した３点曲げ強度値とは、Ｊ工Ｓ　Ｒ１６０
１−１９８１に基づき幅４關、厚さ３闘、長さ４０藺の
試験体をスパン長さ５０ｍ、りｐスヘッドスピードα５
　關／　ｍＩｎの条件で曲げ破壊したとき得られる強度
の１０体以上の平均値を意味する。

該ジルコニア系焼結体の製造方法は、熱間静水圧プレス
（以下Ｈ工Ｐと略記する）することを特徴としている。

Ｈ工Ｐ処理の方法としては粉末成形体をガラス、金属な
どのカプセル中に真空封入したのち、プレス焼成する方
法とあらかじめ粉末成形体を常圧で予備焼結した後、プ
レス装置によって再焼結する方法の２通りが知られてい
る。本発明からなる焼結体は、どちらの方法によっても
作成することが可能であるが、後者の方法を用いた方が
カプセル封入の操作が不要であり、生産性に於いても有
利である。該Ｈ工Ｐ処理の条件は、圧力５０　ＭＰａ以
上、温度１３００〜１７００℃としなければならない。

Ｈ工Ｐに供する予備焼成体は、９０％以上の相対密夏を
有し、開気孔を含まないものでなければならない。また
、アルミナ又はスピネル又はムライトの比率が２０重量
％以下の場合には、予備焼成温度を１４００℃以下に、
比率が２０重量％以上の場合には１５００℃以下に設定
することが望ましい。この理由は、１４００℃あるいは
１５００°Ｃより高い焼成温度で得られた焼結体は、成
長した大きな開気孔を含むようになり、Ｈ工Ｐ処理によ
る気孔除去が充分果せないからである。従って、１５０
０℃以下の可能な限り低い焼成温度で開気孔のない緻密
な予備焼結体を得ることが、この製造方法を実施する上
で、重要な前提となる。このような予備焼成体を得るに
は、出発物質として、焼結性に勝れた微粉末を用いるこ
とが好ましい方法である。ジルコニア原料として一次粒
子径２００〜４００人の湿式法によって得られた微粉末
を、またアルミナ、スピネル、ムライト原料としては、
湿式法あるいは共沈法によって得られた高純度粉末を用
いることが望ましい。あるいは、ジルコニウムとアルミ
ニウムを含む水溶液から共沈法によって合成した微粉末
を用いることも望ましい方法と考えられる。また、ガラ
ス、金属などのカプセル中にジルコニアとアルミナまた
はスピネルまたはムライトの微粉末を真空封入した後、
Ｈ工Ｐ処理することも可能である。

Ｈ工Ｐ処理の温度、圧力条件については、圧力５０　Ｍ
Ｐａ以下、温度１５００℃以下の条件では期待される高
強度焼結体は、得難い。また、温度１７００℃以上では
、強度を得ることは可能であるが、焼結体粒径が２μｍ
以上に成長することに起因して、２００〜５００℃に長
時間保持した場合に焼結体に亀裂が入るような熱的に不
安定な焼結体となる。従って、実際に、工業的に利用す
る材料としては、適さない。

また本発明方法により得られるジルコニア系焼結体にお
いて、ジルフェアの結晶相は正方晶又は正方晶と立方晶
の混合相を主体としていなければならない。しかしなが
ら他の相として単斜晶が３０重量％以下であれば共存し
ていてもさしつかえない。また、焼結体結晶の平均粒子
径は２μｍ以下である。２μｍ以上の結晶粒子が存在す
ると、熱的に不安定となり、正方晶が単斜晶へ転移しや
すくなり好ましくない。

本発明からなる焼結体のなかで、特に、％Ｏｎを２〜３
モル％含有したジルコニアにアルミナを１０〜３０重量
％添加したＨ工Ｐ処理ジルコニア系焼結体は、２０００
〜２５００ＭＰａに達する極めて高い平均曲げ強度を与
える。この値は、Ｈ工Ｐ処理を施さない焼結体の約２倍
に相当する。このような驚異的な強度上昇は、アルミナ
、窒化ケイ素。

炭化ケイ素などの他の材料ではまったく見い出すことが
できない。すなわち、本発明は、このようＨ工Ｐ処理の
特異な効力と、アルミナまたはスピネルまたはムライト
の添加効果を見い出すことによって、成し遂げられたも
のである。

以上本発明のジルコニア系セラミックススキットボタン
を用いることＫより、高温高強度。

靭性を有するため長期耐久性に優れる、酸化性７ンイ気
でも使用できる、断熱性を有し金属にえいきょうを与え
ず、かつスキットマークができない等の特徴を有し、製
鉄用鋼材加熱炉の搬送手段として極めて効果的であるこ
とを見いだし工業的価値は多大である。

手続補正書昭和６０年３月１５日

Claims

【特許請求の範囲】

１．５〜５モル％のイットリアを含有するジルコニア（
ＺｒＯ＿２）４０〜９８重量％とアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ
＿３）、ＭｇＯ−Ａｌ＿２Ｏ＿３系スピネルまたはＳｉ
Ｏ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿３系ムライト６０〜２重量％とか
らなり、かつ３点曲げ強度が１７００ＭＰａ以上である
ことを特徴とする高強度ジルコニア系セラミックスから
なるスキットボタン。