JPS61261264A - 低膨張セラミツクス - Google Patents
低膨張セラミツクスInfo
- Publication number
- JPS61261264A JPS61261264A JP60104757A JP10475785A JPS61261264A JP S61261264 A JPS61261264 A JP S61261264A JP 60104757 A JP60104757 A JP 60104757A JP 10475785 A JP10475785 A JP 10475785A JP S61261264 A JPS61261264 A JP S61261264A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- expansion
- thermal expansion
- low expansion
- coefficient
- expansion ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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〕
本発明は熱膨張率が小さく、高耐火性であり、かつ耐熱
衝撃性に優れた、低膨張セラミックスに関する。
衝撃性に優れた、低膨張セラミックスに関する。
近年工業技術の進歩に伴い、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ
た材料に対するニーズが増加している。
た材料に対するニーズが増加している。
セラミックスの耐熱衝撃性は、材料の熱膨張率。
熱伝導率５強度１弾性率、ポアソン比等の特性に影響さ
れると共に、製品の大きさや形状、さらに加熱・冷却状
態、即ち熱移動速度にも影響される。
れると共に、製品の大きさや形状、さらに加熱・冷却状
態、即ち熱移動速度にも影響される。
耐熱衝撃性に影響するこれらの緒特性の中で、特に熱膨
張係数の寄与率゛が大であり、とりわけ熱移動速度が大
であるときには、熱膨張係数に特に大きく左右されるこ
とが知られており、耐熱性に優れた低膨張材料の開発が
強く望まれている。
張係数の寄与率゛が大であり、とりわけ熱移動速度が大
であるときには、熱膨張係数に特に大きく左右されるこ
とが知られており、耐熱性に優れた低膨張材料の開発が
強く望まれている。
従来低膨張セラミックス材料として、コーディエライト
質、Ｌｉ１ＯＡｌｔｏｓ ５ｉｆｔ質材料等が知られ
ている。特に前者は工業的に有用であって、セラミック
ス・ハニカム等のベース材質として広く実用化されてお
り、数多くの改善改質の提案がなされている。例えば、
当該発明者による特公昭５Ｂ−９７８３号、特公昭５９
−２０６３２号、及び特公昭５９−１９０６９号等があ
る。
質、Ｌｉ１ＯＡｌｔｏｓ ５ｉｆｔ質材料等が知られ
ている。特に前者は工業的に有用であって、セラミック
ス・ハニカム等のベース材質として広く実用化されてお
り、数多くの改善改質の提案がなされている。例えば、
当該発明者による特公昭５Ｂ−９７８３号、特公昭５９
−２０６３２号、及び特公昭５９−１９０６９号等があ
る。
コーディエライトは基本的に２１１ｇ０・２Ａ１．Ｏ。
・５ＳｉＯ□の組成を有し、結晶構造は六員環を形成す
る（Ｓｔ、ＡＩ） −０四面体と、各六員環を結び付け
るＭｇ−０八面体、（Ａ１．Ｓｉ） −〇四面体の三種
類の配位多面体より構成される代表的な環状珪酸塩構造
を有する低膨張セラミックスである。
る（Ｓｔ、ＡＩ） −０四面体と、各六員環を結び付け
るＭｇ−０八面体、（Ａ１．Ｓｉ） −〇四面体の三種
類の配位多面体より構成される代表的な環状珪酸塩構造
を有する低膨張セラミックスである。
ＬｉｇＯ−ＡｌｇＯｓ−５ｔＯ茸質材料はβ−ユクリブ
ト及びβ−スポデエメンが知られ、結晶は綱目構造珪酸
塩である。
ト及びβ−スポデエメンが知られ、結晶は綱目構造珪酸
塩である。
これら珪酸塩質膨張セラミックスの他に結晶の熱膨張異
方性に起因する低膨張セラミックス材料があり、Ａｌｔ
ｏｓ・ＴｉＯ□ｎｇｏ・２ＴｉＯ＊ 。
方性に起因する低膨張セラミックス材料があり、Ａｌｔ
ｏｓ・ＴｉＯ□ｎｇｏ・２ＴｉＯ＊ 。
Ｈｆ ＋、 ｇｉＴｉｏ、 ｔａ Ｏ４が知られている
。
。
前者の珪酸塩質低膨張セラミックスは原料が比較的安価
に入手でき、一般的に広く使用されているが、耐熱性の
点で必ずしも満足されているとはいえない。コーディエ
ライト質ハニカムセラミックスの限界使用温度は１３０
０℃であり、用途が限定されているのが現状である。特
に使用温度の高いレキュペレータには使用できない。Ｌ
ｉｘＯＡＩｇＯｚ−５ｉｎｇ質材料は更に耐熱性に劣り
、硫黄含有ガス等により劣下するという問題がある。
に入手でき、一般的に広く使用されているが、耐熱性の
点で必ずしも満足されているとはいえない。コーディエ
ライト質ハニカムセラミックスの限界使用温度は１３０
０℃であり、用途が限定されているのが現状である。特
に使用温度の高いレキュペレータには使用できない。Ｌ
ｉｘＯＡＩｇＯｚ−５ｉｎｇ質材料は更に耐熱性に劣り
、硫黄含有ガス等により劣下するという問題がある。
後者は構成結晶の熱膨張異方性によ゛り焼結体内に微細
な亀裂が生じ、焼結体の熱膨張係数は構成結晶の各軸方
向の平均の熱膨張係数よりはるかに小さな値を示すもの
である。ＡｂＯｓ・Ｔｉ０ｇ。
な亀裂が生じ、焼結体の熱膨張係数は構成結晶の各軸方
向の平均の熱膨張係数よりはるかに小さな値を示すもの
である。ＡｂＯｓ・Ｔｉ０ｇ。
Ｍｇ０・２ＴｉＯｚの低膨張性はこの熱膨張異方性によ
るものであるが、反面この微細な亀裂はその機械的強度
が低下するという不利な点が生じる。
るものであるが、反面この微細な亀裂はその機械的強度
が低下するという不利な点が生じる。
（問題点を解決するための手段）
本発明は低膨張性材料の熱膨張機構に関する結晶構造的
詳細な考察からなされたものであり、基本的な構成はＺ
ｒ０ｇ、ＴｉＣｈ及び５ｎｏｔの三成分よりなる。
詳細な考察からなされたものであり、基本的な構成はＺ
ｒ０ｇ、ＴｉＣｈ及び５ｎｏｔの三成分よりなる。
本発明における低膨張性はＺｒＴｉＯｓにＳｎＯ，を添
加することによって同結晶構造と原子間力の変更により
得られたものである。
加することによって同結晶構造と原子間力の変更により
得られたものである。
第１図および第２図は、ＺｒＴｉ ＯａおよびそれにＳ
ｎＯ□を添加した場合の結晶格子の熱膨張の変化を示し
たものである。
ｎＯ□を添加した場合の結晶格子の熱膨張の変化を示し
たものである。
ＺｒＴｉ（）ａの結晶格子の熱膨張を示す第１図とＳｎ
Ｏ，を添加したＺｒＴｉ ｏ、 Ｊｎｅ、ｈ Ｏａの結
晶格子の熱膨張を示す第２図と比較して明らかなように
、Ｓｎｕｇの添加によりす、 ｃ軸の熱膨張が小さく
なる。特にｂ軸方向の熱膨張は負の膨張を示す、このた
め、平均熱膨張は非常に小さくなる。
Ｏ，を添加したＺｒＴｉ ｏ、 Ｊｎｅ、ｈ Ｏａの結
晶格子の熱膨張を示す第２図と比較して明らかなように
、Ｓｎｕｇの添加によりす、 ｃ軸の熱膨張が小さく
なる。特にｂ軸方向の熱膨張は負の膨張を示す、このた
め、平均熱膨張は非常に小さくなる。
次にＡｈＯｓまたはＡ１．Ｏ，・Ｔｉ０１の添加による
低膨張化の機構は明確でない点もあるが、ＺｒｘＴｉｙ
ＳｎｍＯ４にＡＩ！０３またはＡｈＯｓ’Ｔｉ１ｔが固
溶、または共存することにより、結晶構造並びに組織に
何等かの改変を生じ、低膨張化されたものと推測される
。
低膨張化の機構は明確でない点もあるが、ＺｒｘＴｉｙ
ＳｎｍＯ４にＡＩ！０３またはＡｈＯｓ’Ｔｉ１ｔが固
溶、または共存することにより、結晶構造並びに組織に
何等かの改変を生じ、低膨張化されたものと推測される
。
この発明に使用する原料は特別に限定されるものではな
く 、ＺｒＯｓ 、Ｔｉ０ｇ 、Ｓｎｏｗ（ＳｎＯ）＋
ＡｂＯｓの酸化物の他に加熱処理により酸化物を生成す
るＺｒ、 Ｔｉ、 Ｓｎ及びＡ１を含有する存機化合物
及び無機化合物等も使用することができる。
く 、ＺｒＯｓ 、Ｔｉ０ｇ 、Ｓｎｏｗ（ＳｎＯ）＋
ＡｂＯｓの酸化物の他に加熱処理により酸化物を生成す
るＺｒ、 Ｔｉ、 Ｓｎ及びＡ１を含有する存機化合物
及び無機化合物等も使用することができる。
以下に具体的な実施例を示す。
実施例ｌ
Ｚｒ０ｔ粉（日本碍子型ＺＲＰ６０６ ） 、 Ｔｉ０
ｚ粉（古河鉱業製顔料ＦＡ８０ ）及びＳｎｏｗ粉（関
東化学型 試薬１級）をｔ：ｏ、４：ｏ、ｓの゛モル比
を構成するように２ｋｇ秤量した。
ｚ粉（古河鉱業製顔料ＦＡ８０ ）及びＳｎｏｗ粉（関
東化学型 試薬１級）をｔ：ｏ、４：ｏ、ｓの゛モル比
を構成するように２ｋｇ秤量した。
この微粉をポットミルを用い２４時間の湿式混合粉砕を
行った。当該混合微粉を乾燥し湿分を除去した後、１０
００ｋｇ／ｃｄの圧力で２０ Ｘ ２０ Ｘ ８０ｍ−
の直方体を形成した。
行った。当該混合微粉を乾燥し湿分を除去した後、１０
００ｋｇ／ｃｄの圧力で２０ Ｘ ２０ Ｘ ８０ｍ−
の直方体を形成した。
当該成形体をＳｉＣ発熱体の電気炉を用い、１５００℃
で３時間の焼成を行い、ＺｒＴｉｏ、 ａｓｎ＊、 Ａ
０４の焼結体を得た。
で３時間の焼成を行い、ＺｒＴｉｏ、 ａｓｎ＊、 Ａ
０４の焼結体を得た。
当該焼結体の熱膨張率の測定結果を第３図に示す。比較
品はＺｒ０ｚとＴｉ０１がモル比の組成のＺｒＴｉ０ａ
焼結体である０発明品の線熱膨張率は８００℃で０．２
８％と期待通りの低膨張焼結体が得られた。
品はＺｒ０ｚとＴｉ０１がモル比の組成のＺｒＴｉ０ａ
焼結体である０発明品の線熱膨張率は８００℃で０．２
８％と期待通りの低膨張焼結体が得られた。
また、発明品を１５３０℃の電気炉に投入し、５時間加
熱した０発明品は亀裂発生が全くなく、また寸法収縮は
０，０５％であり、１５００℃の高温で十分耐用可能な
ことを示した。
熱した０発明品は亀裂発生が全くなく、また寸法収縮は
０，０５％であり、１５００℃の高温で十分耐用可能な
ことを示した。
実施例２
実施例１で調整したＺｒ Ｏｚ ＋ ＴｉＯｚ ＋ Ｓ
ｎ Ｏを混合粉にＡｌｔｏｚ及びＡｌｔｏｚ ・Ｔｔ
Ｏｚ微粉（平均粒径０．３μ、０．５μ）を次表に示す
量添加した。
ｎ Ｏを混合粉にＡｌｔｏｚ及びＡｌｔｏｚ ・Ｔｔ
Ｏｚ微粉（平均粒径０．３μ、０．５μ）を次表に示す
量添加した。
焼結体の製造条件は実施例１と同一である。
添加量：ｓｏｌ
※：２５〜１０００℃
資料番号１．９は第２の発明における比較例＾１８０３
及びＡＩｚＯｚ・Ｔｉ０ｇの添加により膨張係数の低下
刃ｑ忍められる。
及びＡＩｚＯｚ・Ｔｉ０ｇの添加により膨張係数の低下
刃ｑ忍められる。
第１図および第２図はＺｒＴｉ Ｏ，に５ｎＯｔを添加
した場合の結晶格子の熱膨張の変化を示し、第３図は実
施例における本発明のセラミックスと従来のセラミック
スとの線膨張率の差を示す図である。
した場合の結晶格子の熱膨張の変化を示し、第３図は実
施例における本発明のセラミックスと従来のセラミック
スとの線膨張率の差を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＺｒＯ＿２、ＴｉＯ＿２及びＳｎＯ＿２の三成分よ
りなり、その構成がＺｒ＿ｘＴｉ＿ｙＳｎ＿ｚＯ＿４の
化学式で表される化合物であり、式中のｘ、ｙ及びｚは
各々ｘ＝０．６〜１．２、ｙ＝０．３〜１．４、ｚ＝０
．１〜０．８の範囲内にあり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝２の組
成範囲にあることを特徴とする低膨張セラミックス。 ２、ＺｒＯ＿２、ＴｉＯ＿２及びＳｎＯ＿２の三成分よ
りなり、その構成がＺｒ＿ｘＴｉ＿ｙＳｎ＿ｚＯ＿４の
化学式で表される化合物であり、式中のｘ、ｙ及びｚは
各々ｘ＝０．６〜１．２、ｙ＝０．３〜１．４、ｚ＝０
．１〜０．８の範囲内にあり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝２の組
成範囲にある化合物１モルに対してＡｌ＿２Ｏ＿３、Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３・ＴｉＯ＿２の中の１種或いは２種を合量
で０．２〜０．０１モル添加したことを特徴とする低膨
張セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60104757A JPS61261264A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 低膨張セラミツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60104757A JPS61261264A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 低膨張セラミツクス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261264A true JPS61261264A (ja) | 1986-11-19 |
Family
ID=14389358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60104757A Pending JPS61261264A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 低膨張セラミツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61261264A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018534226A (ja) * | 2015-09-28 | 2018-11-22 | コーニング インコーポレイテッド | チタン酸ジルコニウムスズ組成物、それを含むセラミック体、およびそれを製造する方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60176968A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | 日揮株式会社 | ＳｎＯ↓２−ΖｒＯ↓２−ＴｉＯ↓２系誘電体磁器の製造法 |
-
1985
- 1985-05-15 JP JP60104757A patent/JPS61261264A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60176968A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | 日揮株式会社 | ＳｎＯ↓２−ΖｒＯ↓２−ＴｉＯ↓２系誘電体磁器の製造法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018534226A (ja) * | 2015-09-28 | 2018-11-22 | コーニング インコーポレイテッド | チタン酸ジルコニウムスズ組成物、それを含むセラミック体、およびそれを製造する方法 |
| US10882794B2 (en) | 2015-09-28 | 2021-01-05 | Corning Incorporated | Zirconium tin titanate compositions, ceramic bodies comprising same, and methods of manufacturing same |
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