JPS61281065A - Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body - Google Patents

Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body

Info

Publication number
JPS61281065A
JPS61281065A JP60123127A JP12312785A JPS61281065A JP S61281065 A JPS61281065 A JP S61281065A JP 60123127 A JP60123127 A JP 60123127A JP 12312785 A JP12312785 A JP 12312785A JP S61281065 A JPS61281065 A JP S61281065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
raw material
strength
alumina
powder
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
Application number
JP60123127A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
修三 神崎
田端 英世
修実 阿部
太田 滋俊
山岸 千丈
千秋 御立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokko Chemical Industry Co Ltd
Nihon Cement Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Hokko Chemical Industry Co Ltd
Nihon Cement Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Hokko Chemical Industry Co Ltd, Nihon Cement Co Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP60123127A priority Critical patent/JPS61281065A/en
Priority to DE19863618758 priority patent/DE3618758A1/en
Priority to GB8613829A priority patent/GB2177390B/en
Publication of JPS61281065A publication Critical patent/JPS61281065A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 L泉よ匹皿且史1 本発明は、ムライトを含むアルミナ・シリカ系高強度セ
ラミックス焼結体、特に1300℃までの高温強度が常
温強度よりも低下しない、もしくは常温強度よりもすぐ
れた高強麿アルミナ・シリカ系セラミックス焼結体の製
造方法にPAする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a sintered body of alumina-silica-based high-strength ceramics containing mullite, in particular, whose high-temperature strength up to 1300°C does not drop below the room-temperature strength, or where the room-temperature strength This paper provides a method for producing a high-strength alumina-silica ceramic sintered body that is superior in strength.

i釆豊且I ムライトは3Al2O3およびSiO203 ・2Si
Ozで代表される組成のアルミナ・シリカ系酸化物であ
り、熱膨張係数が酸化物セラミックス中では小さく、密
度も低く、代表的酸化物セラミックスであるアルミナに
比較してB温での耐クリープ特性が優れるなどの特徴が
あり、耐熱性構造材料どしての応用の可能性があるため
、国内外での研究開発が盛んになりつつある。
Mullite is 3Al2O3 and SiO203 ・2Si
It is an alumina-silica-based oxide with a composition represented by 0.2 oz, and has a low thermal expansion coefficient among oxide ceramics and a low density, and has creep resistance at temperature B compared to alumina, a typical oxide ceramic. It has characteristics such as excellent heat resistance and has the potential to be applied as a heat-resistant structural material, so research and development is becoming more active both in Japan and abroad.

従来、このムライト質焼結体の原料を’!13&する方
法としては、 (1)粘土質(カオリン質)原料にアルミナを添加する
方法、 (2)アルミナゾルとシリカゾルを混合、ゲル化して、
加熱する方法、 (3)ケイ酸ンーダとアルミニウム塩を混合し加熱する
方法、 が代表的であるが、(1)は天然原料に起因する不純物
の影響にJ、り焼結体中にガラス相が生成する。
Conventionally, the raw material for this mullite sintered body was '! 13& methods include: (1) adding alumina to clay (kaolin) raw materials; (2) mixing alumina sol and silica sol to form a gel;
(3) A method of mixing and heating silicate powder and aluminum salt. However, (1) is a method of mixing glass phase in the sintered body due to the influence of impurities caused by natural raw materials. is generated.

(2)はゲル化時に強固な仮像を作ることと、アルミナ
ゲルとシリカゲルのゲル化速度の相違から生じる局部的
な組成の不均質を生じることから、焼結性が低下すると
ともに焼結体中にガラス相が生成しやすい。(3)はN
a塩使用のため、焼結体中に液相(ガラス相)が生じや
すい、等の欠点があり、上記いずれの場合も不純物特に
アルカリ土類とりわけNa+の存在により上記ガラス相
の粘性が低下するため、焼結体の強度、特に800℃以
上の高温強度を著しく低下させる欠点があった。
(2) creates a strong virtual image during gelation, and local compositional inhomogeneity occurs due to the difference in gelation speed between alumina gel and silica gel, resulting in a decrease in sinterability and a sintered body. A glass phase is likely to form inside. (3) is N
Due to the use of a-salt, there are disadvantages such as the tendency to form a liquid phase (glass phase) in the sintered body, and in any of the above cases, the viscosity of the glass phase decreases due to the presence of impurities, especially alkaline earths, especially Na+. Therefore, there was a drawback that the strength of the sintered body, especially the high-temperature strength at 800° C. or higher, was significantly lowered.

最近では、上記方法のほかに、 (4)アルコキシドとアルミニウム塩の共沈法、(5)
アルコキシド混合溶液の加水分解法、(6)アルコキシ
ドとアルミニウム塩の噴霧熱分解法、 などが提案されている。
Recently, in addition to the above methods, (4) Co-precipitation method of alkoxide and aluminum salt, (5)
A method of hydrolyzing a mixed solution of alkoxides, (6) a method of spray pyrolysis of alkoxides and aluminum salts, etc. have been proposed.

しかし、通常は、不純物特にNa2OやK2Oの混入に
よる高温強度への影響や、組成化の厳密な制御には配慮
がはられれていない。
However, no consideration is usually given to the influence of impurities, particularly Na2O and K2O, on high-temperature strength and strict control of composition.

わずかに(6)の方法(本発明の出願人によって特許出
願されている)で得られた焼結体の強度が常温から13
00℃までほぼ400MPaの曲げ強度を示しただけで
、一般的に温度の上昇とともに強度低下の傾向があり、
常温強度を超える高温強度は得られていない。
The strength of the sintered body obtained by the method (6) (patent application has been filed by the applicant of the present invention) slightly increased from room temperature to 13
Although it only showed a bending strength of approximately 400 MPa up to 00°C, the strength generally tends to decrease as the temperature rises.
High temperature strength exceeding normal temperature strength has not been obtained.

従来のムライト系セラミックスの高温強度が低い原因と
しては、 (a)不純物特にアルカリ土類がムライト結晶相の粒界
に低融点低粘度のガラス層を形成するため、結果として
焼結体の高温強度が低下する。
The reasons for the low high-temperature strength of conventional mullite-based ceramics are: (a) Impurities, especially alkaline earth elements, form a glass layer with a low melting point and low viscosity at the grain boundaries of the mullite crystal phase, resulting in a decrease in the high-temperature strength of the sintered body. decreases.

(b)ムライトの合成過程において局部的な組成のズレ
が大きい場合、焼結途中で化学組成から推定されるより
以上のガラス相が焼結体中に形成され、強度が低下する
(b) If there is a large local compositional deviation during the mullite synthesis process, more glass phase than estimated from the chemical composition is formed in the sintered body during sintering, resulting in a decrease in strength.

の二点があり、特に原因(a)は、800℃以上の高温
強度を著しく低下させる主因である。
There are two points, and cause (a) in particular is the main cause of a significant decrease in high-temperature strength at 800°C or higher.

1  ゛しよ〜ど  − − 前述のような問題を解決しようとするこの発明の目的は
、酸化物セラミックスの中では共有結合性の強い、つま
りi!1iU時における耐クリープ特性が強く耐熱、耐
Wi撃性のすぐれたムライトを含むアルミナ・シリカ系
原料粉末を合成するに当って、従来の欠点とされる原料
粉末の不均質性を排除した合成粉末を用・いて、常温強
度よりも高温強度が高く、かつ破壊に至るまでの変形程
度を制御可能な、ムライトを含むアルミナ・シリカ系セ
ラミックスを製造する方法を提供することである。この
ような本発明の目的は均質な原料粉末を用いて、アルミ
ナ/シリカ組成比を厳密に制御することと、原料中の不
純物の濃度を所定値以下に低減せしめることによって達
成される。
1. What to do - - The purpose of this invention is to solve the above-mentioned problems by using i!, which has a strong covalent bond among oxide ceramics. A synthetic powder that eliminates the heterogeneity of the raw material powder, which is considered a conventional drawback, when synthesizing an alumina-silica-based raw material powder containing mullite that has strong creep resistance at 1iU and excellent heat resistance and Width impact resistance. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing alumina-silica ceramics containing mullite, which has higher high-temperature strength than room-temperature strength and can control the degree of deformation up to fracture. Such objects of the present invention are achieved by using homogeneous raw material powder, strictly controlling the alumina/silica composition ratio, and reducing the concentration of impurities in the raw material to a predetermined value or less.

1X      するた のS およ =本発明の方法
においては、ムライトを含むアルミナ・シリカ系原料粉
末の!!!!造は、アルミニウム塩と一般式Si  O
(OR>    (n>1゜n  n−12n42 R:アルキル基)のアルコキシドを水溶性溶媒に溶解し
、この溶液を噴霧熱分解する方法、または、アルミニウ
ムアルコキシドとシリコンアルコキシドの非水混合溶液
からの加水分解法等、原料粉末合成の前段階において溶
液状態でSi源とAn源とが混合され、換言すれば原子
(分子)オーダーのレベルで均質に混合されて得られた
混合物から合成される。すなわち、アルミナ系原料とシ
リカ系原料との混合物から加熱によりムライト質粉末が
直接生成する方法を用いるので、極めて均質な組成の原
料粉末が得られ、従来方法のような原料混合物を加熱し
てムライト化させる過程で発生する組成の不均質性の問
題が排除されている。
1X S and = In the method of the present invention, the alumina-silica raw material powder containing mullite! ! ! ! The structure is an aluminum salt and the general formula SiO
(OR>(n>1゜n n-12n42 R: alkyl group) alkoxide is dissolved in a water-soluble solvent and this solution is spray pyrolyzed, or from a non-aqueous mixed solution of aluminum alkoxide and silicon alkoxide. A Si source and an An source are mixed in a solution state in a pre-stage of raw material powder synthesis such as in a hydrolysis method, in other words, synthesis is performed from a mixture obtained by homogeneously mixing at an atomic (molecule) level. In other words, since a method is used in which mullite powder is directly produced by heating a mixture of alumina-based raw materials and silica-based raw materials, raw material powder with an extremely homogeneous composition can be obtained, and unlike conventional methods, mullite can be produced by heating a raw material mixture. The problem of compositional heterogeneity that occurs during the oxidation process is eliminated.

さらに、本発明の方法では、後で述べるB温における不
純物の彰冑を調べた実施例(第3図応カー変位図参照)
から判るように合成粉末中A吏2o3、SiO2以外の
不純物、すなわちFe203 、Ca O,M(I O
,Na20、K2O、Li 20、TiO2などを総量
 テ2500ppmより少なくする必要があり、特にN
a2O及びK2Oの総りを10000011以下、好ま
しくは5001)I)11以下になるように調製される
Furthermore, in the method of the present invention, an example in which the concentration of impurities at temperature B, which will be described later, was investigated (see the curve displacement diagram in Figure 3)
As can be seen from the figure, there are impurities other than A2O3 and SiO2 in the synthetic powder, namely Fe203, CaO, M(IO
, Na20, K2O, Li20, TiO2, etc., the total amount must be less than 2500 ppm, especially N.
The total amount of a2O and K2O is adjusted to be 1,000,0011 or less, preferably 5,001)I)11 or less.

また、上記粉末のA1203 /Si 02組成比の重
量%で、Δ120373〜60%(モル%で61.4〜
46.9%)、5i0237〜40%(モル%で38,
6〜53.1%)の範囲に調整した粉末が用いられる。
In addition, the A1203/Si02 composition ratio of the above powder is Δ120373 to 60% in weight% (61.4 to 61.4 in mole%).
46.9%), 5i0237-40% (38 in mol%,
Powder adjusted to a range of 6 to 53.1%) is used.

これら組成範囲は好ましくは、Al2O3がγ0〜65
重R%、5102が30〜35重量%とするのがよい。
These composition ranges preferably include Al2O3 of γ0 to 65
The weight R%, 5102, is preferably 30 to 35% by weight.

次いで、このようにして得られた粉末は成形後、150
0〜1700℃、好ましくは1600〜1650℃の温
度で、空気中での常圧焼結、もしくは空気中、真空又は
不活性雰囲気中で加圧焼結される。
The powder thus obtained was then molded at 150
Normal pressure sintering in air or pressure sintering in air, vacuum or an inert atmosphere is carried out at a temperature of 0 to 1700°C, preferably 1600 to 1650°C.

上記のような不純物の規制は特に高温強度を得るために
不可欠であり、またA1203 /5iOz組成におい
て上記のように限定する理由はA!L203のm聞割合
が60%から73%までの範囲において常温強度よりも
低下しない1300℃高温強度が得られ、特にΔu20
a65ないし70%の範囲において高い高温強度が得ら
れるためである。
Control of impurities as described above is essential to obtain particularly high temperature strength, and the reason for limiting the A1203/5iOz composition as described above is A! When the m ratio of L203 is in the range from 60% to 73%, a high temperature strength of 1300°C which does not lower than the room temperature strength can be obtained, and especially Δu20
This is because high high temperature strength can be obtained in the range of a65 to 70%.

上記Al2O3含有間が60m聞%よりも少なくなると
、ガラス相の存在渚が相対的に増加し、ムライト粒子同
志の接触点が少なくなり、高温強度はSi0分の増加に
従い順次低下して行くので、上記組成範囲のへ丈203
含有mの下限を60%とした。
When the Al2O3 content becomes less than 60m%, the presence of the glass phase increases relatively, the number of contact points between mullite particles decreases, and the high temperature strength gradually decreases as the Si0 content increases. Hem length 203 in the above composition range
The lower limit of the content m was set to 60%.

従来の方法においては、アルミナ源とシリカ源との混合
物からムライトを含むアルミナ・シリカ系原料を合成す
る段階で、組成の不均質が生じやすく、また不純物特に
Na 20.K2Oが過剰に存在すると、シリカ過剰の
組成ではムライト結晶相の他に存在するSiO2ガラス
相中にNa2O、K2Oが溶は込みSiO2ガラスの粘
性が温度上nとともに低下するために800℃以上の高
温度での焼結体の強度が14端に低くなる傾向があった
In conventional methods, compositional heterogeneity tends to occur at the stage of synthesizing an alumina-silica-based raw material containing mullite from a mixture of an alumina source and a silica source, and impurities, particularly Na20. If K2O is present in excess, Na2O and K2O will dissolve into the SiO2 glass phase that exists in addition to the mullite crystal phase in a composition with excess silica, and the viscosity of the SiO2 glass will decrease with temperature n. There was a tendency for the strength of the sintered body to decrease at the 14th temperature.

本発明者らの知見によれば本発明の方法では、組成の均
質化をはかることと、焼結体中のSiO2ガラス相の存
在間をその組成における最小限に抑制するとともに、不
純物の量、特にNa 20.K2Oの量を出来るだけ少
なく前記のように調製スることにより、SiO2ガラス
相が高温度で低粘性化することを妨げる、云いかえると
高温下で高粘性のガラス相をムライト結晶の粒子境界部
に存在させることで外部からの応力を吸収させ、焼結体
が塑性変形に近い挙動を示すようにすることにより、こ
れまでの常識とは相違して、1300℃までの高温度で
常温強度を超える強度が得られ、より好ましい組成範囲
を選べば常温強度の1.5〜2倍という曲げ強度を右す
る焼結体が得られたのである。
According to the findings of the present inventors, the method of the present invention aims to homogenize the composition, suppress the presence of the SiO2 glass phase in the sintered body to the minimum in the composition, and reduce the amount of impurities. Especially Na 20. By minimizing the amount of K2O and preparing it as described above, the SiO2 glass phase is prevented from becoming low in viscosity at high temperatures. By allowing the sintered body to absorb stress from the outside and exhibit behavior close to plastic deformation, the sintered body exhibits normal-temperature strength at high temperatures up to 1300°C, contrary to conventional wisdom. By selecting a more preferable composition range, a sintered body with a bending strength of 1.5 to 2 times the normal temperature strength was obtained.

x1五ユ 硝酸アルミニウム〔A文(NO3)3 ・91−レ0〕
とオルソケイ酸エチル(Si  (OC2F+5)4)
の混合水溶液をA1203 /Si 02の組成にJ3
いてAl2O3重は割合で60〜78%になるように調
製し、600℃で噴霧熱分解法によりアルミナ・シリカ
系粉末を合成した。この合成粉末を950℃で1rR間
仮焼したのち粉砕し、成形し、1650℃4時間空気中
で常圧焼結して焼結体を作成した。次いでこの焼結体か
ら3 X 4 X 40mの試験片を作成し、常温及び
1300℃における3点曲げ強度を測定した。結果を第
1図に示づ。
x1 Aluminum pentaunitrate [A text (NO3)3 ・91-R0]
and ethyl orthosilicate (Si (OC2F+5)4)
A mixed aqueous solution of J3 to the composition of A1203/Si02
The ratio of Al2O3 was adjusted to 60 to 78%, and an alumina-silica powder was synthesized by a spray pyrolysis method at 600°C. This synthetic powder was calcined at 950°C for 1rR, then pulverized, molded, and sintered at 1650°C in air for 4 hours under normal pressure to produce a sintered body. Next, a 3 x 4 x 40 m test piece was prepared from this sintered body, and its three-point bending strength at room temperature and 1300°C was measured. The results are shown in Figure 1.

第1図において○印は常温曲げ強度を、ム印は1300
℃における曲げ強度を示し、点線はムライト(3Au2
03 ・2Si 02 )(7)化学苗論組成(A!1
203 71.8重ff1%、3 i  0228.2
4 番% )の位置を承りものである。この図かられか
るようにへ吏20373重量%において常温強度と13
00℃高温強度の傾向線が交叉し、八〇20365〜7
0%の範囲で常温強度の1.5〜2.0倍の強度が得ら
れている。
In Figure 1, the ○ mark indicates the bending strength at room temperature, and the mu mark indicates 1300
The dotted line shows the bending strength at °C, and the dotted line is mullite (3Au2
03 ・2Si 02 ) (7) Chemical seedling theory composition (A!1
203 71.8 heavy ff1%, 3 i 0228.2
We accept the position of No. 4%). As can be seen from this figure, the room temperature strength and 13
The trend lines of 00℃ high temperature strength intersect, 8020365-7
In the range of 0%, strength 1.5 to 2.0 times the room temperature strength is obtained.

実J1」2 アルミニウムイソプロポキシド〔A1(OC31−17
)3)とオルソケイ酸エチル(Si  (OC2H5)
4)をAl2O3含@’ Fi 68〜781j a 
% (7) K囲でそれぞれベンピン中に溶解、混合し
た。混合して得られた溶液を、アンモニヤでpl+11
に調整した蒸溜水にて加水分解し、乾燥して粉末を合成
した。この合成粉末を1200℃、1“時間仮焼するこ
とによりムライト化し、粉砕後、2000Kg/ciの
圧力で成形してから、大気圧下で1650℃4時間焼成
して焼結体を作った。焼結体の室温及び1300℃にお
ける3点曲げ強度試験の結果を第2図に示す。図中Δ及
びム印はそれぞれ室温強度および1300℃における高
温強電を承りらのである。試験結果は第1図の場合とほ
ぼ同じ傾向を示した。
Fruit J1”2 Aluminum isopropoxide [A1 (OC31-17
)3) and ethyl orthosilicate (Si (OC2H5)
4) containing Al2O3 @' Fi 68~781j a
% (7) K were each dissolved in bempine and mixed. The solution obtained by mixing was diluted with ammonia at pl+11
The mixture was hydrolyzed with distilled water adjusted to 100% and dried to synthesize a powder. This synthetic powder was calcined at 1200° C. for 1 hour to form mullite, pulverized, molded at a pressure of 2000 kg/ci, and then fired at 1650° C. for 4 hours under atmospheric pressure to produce a sintered body. The results of the three-point bending strength test of the sintered body at room temperature and 1300°C are shown in Figure 2. In the figure, the marks Δ and Mu indicate the strength at room temperature and the high temperature strong electric current at 1300°C, respectively.The test results are shown in Figure 1. It showed almost the same tendency as the case shown in the figure.

以上の第1図及び第2図の試験結果に見られるように、
粉末の合成方法において、原料粉末が均質でかつ、原料
中の不純物量を厳密に制御した合成粉末を用いれば、合
成方法が異っても同じ機械的特性をもった焼結体が得ら
れることが判る。
As seen in the test results in Figures 1 and 2 above,
In the powder synthesis method, if the raw material powder is homogeneous and the amount of impurities in the raw material is strictly controlled, a sintered body with the same mechanical properties can be obtained even if the synthesis method is different. I understand.

裏i■ユ 実施例1の原料を用いA(1203含右吊を70重量%
に調製した試料を実施例1と同じ条件で焼結体を製造し
、その際試料中のアルカリ含有量を変化させた場合、1
300℃における応力−変位の関係を試験した。試験結
果は第3図の通りである。第3図において曲線 は試料
中のNa2O含右壜が500ppmの場合であり、曲線
 は2500ppmのNa2Oが含有されている場合で
ある。この図にみられるように、本発明の方法によって
調製された焼結体では破壊にいたるまでに許容しうる耐
力が優れていることがわかる。
Using the raw materials of Example 1, A (containing 1203 70% by weight)
When a sintered body was produced from the sample prepared in Example 1 under the same conditions as in Example 1, and the alkali content in the sample was changed, 1
The stress-displacement relationship at 300°C was tested. The test results are shown in Figure 3. In FIG. 3, the curve 1 is the case where the Na2O content in the sample is 500 ppm, and the curve 2 is the case where the Na2O content is 2500 ppm. As seen in this figure, it can be seen that the sintered body prepared by the method of the present invention has an excellent yield strength that can be tolerated before breaking.

泣m弧里 以上述べた如く、本発明のアルミナ・シリカ系セラミッ
クス焼結体の製造法では不純物濃度を制御し、かつ均質
に合成した粉末を用いるので極めて均質なムライトを含
むアルミナ・シリカ系セラミックス焼結体が得られると
ともに、従来の常識を破って、1300℃における曲げ
強度が常温における強度より低下せず、そのΔ!L20
3 /Si 02組成範囲を選べば常温強度の1.5〜
2倍にも達する高温強度を有する焼結体を得ることがで
き、本発明の方法は工業的に極めて有用な方法である。
As mentioned above, in the method of manufacturing an alumina-silica ceramic sintered body of the present invention, the impurity concentration is controlled and a homogeneously synthesized powder is used, so that an extremely homogeneous alumina-silica ceramic containing mullite can be produced. In addition to obtaining a sintered body, breaking the conventional wisdom, the bending strength at 1300°C is not lower than the strength at room temperature, and its Δ! L20
3/Si02 If you choose the composition range, the room temperature strength is 1.5~
The method of the present invention is an extremely useful method industrially, as it is possible to obtain a sintered body with a high-temperature strength that is twice as high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、硝酸アルミニウムとオルソケイ酸エチルを種
々のA1203 /Si 02比になるように混合した
溶液から噴霧熱分解して合成した粉末から19られた焼
結体の常温及び1300℃における3点曲げ強度試験結
果である。 第2図はアルミニウムイソプロポキシドとオルソケイ酸
エチルを種々のAl2O:+/SiO2比になるように
混合した溶液を加水分解して合成した粉末から得られた
焼結体の常温及び1300℃における3点曲げ強度試験
結果である。 第3図は第1図に示された試料のへI2O3含有はが7
0重量%の場合、1300℃におけるNa2O含有量の
影響を示す応力−変位図である。 (外8名) Alzθ3*量Z 変  イ立 手続補正書 昭和61年ユ月λ7日 1、事件の表示 昭和60年特許願第123127号 2、発明の名称 高温強度が優れたアルミナ・シリカ系 セラミックス焼結体の製造方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所 名称 (114)工業技術院長等々力 達(外3名) 4、復代理人 住 所  東京都千代田区大手町二丁目2番1号明  
 細   書 1、発明の名称] 高温強度が優れたアルミナ・シリカ系 セラミックス焼結体の製造方法 2、特許請求の範囲] (1)  アルミナ・シリカ系の原料粉末を合成し、こ
の原料粉末を仮焼し、粉砕し、成形し、焼結してアルミ
ナ・シリカ系セラミックス焼結体を製造する方法におい
て: 溶液状態でSi源とΔ更源とを混合して得られる均質な
混合物から原料粉末を合成すること、合成された原料粉
末のAl2O3とSiO2との合量に対するAl2O3
の割合が60〜73垂ffi%の範囲に調整されている
こと並びに前記原料粉末のA 1203 及ヒS i 
02 以外(r)不K”rjlJffiNa 20及び
K2Oを含めて2500ppm未満に調整されているこ
とを特徴とする、高温強度が優れたアルミナ・シリカ系
セラミックス焼結体の製造方法。 (2)前記原料粉末が、溶媒にアルミニウム塩と一般式
5in(OR>    (n≧1.R:n   n−1
2n+2 アルキル基)のシリ」ンアルコキシドを溶解し、青られ
た溶液の噴霧熱分解によって合成される特許請求の範囲
第1項記載の製造り法。 (3)前記原料粉末中の前記不純物としてのNa2O及
ヒKz O(7)mffiカ1000pl)III 以
下ニm整されている特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 (4)前記原料粉末中の前記不純物としてのNa2O及
びK2Oの#8伍が50(lppmjス下に調整されて
いる特許請求の範囲第1項記載の製造り法。 (5)前記原料粉末のAg2O3とSiO2との合昂に
対するAl2O3の割合が65〜lO咀吊%の範囲に調
整されている特許請求の範囲第1項記載の製造り法。 3、発明の詳細な説明] L1上立旦瀘皇屋 本発明は、アルミナ・シリカ系セラミックス焼結体、特
に1300℃までの高温強度が常温強度よりも優れかつ
その強度の絶対値が高い高強度アルミナ・シリカ系セラ
ミックス焼結体の製造方法に関する。 従11え拓 ムライトは3A1203 ・2Sio2で表すレる組成
のアルミナ・シリカ系酸化物であり、熱膨張係数が酸化
物セラミックス中では小さく、密度も低く、代表的酸化
物セラミックスであるアルミナに比較して高温での耐ク
リープ特性が優れるなどの特徴があり、耐熱性構造材料
としての応用の可能性があるため、国内外での研究開発
が盛んになりつつある。 一般に、このムライト系焼結体は原料粉末を仮焼し、粉
砕し、成形し、焼結して得られるが、その原料粉末を合
成する方法としては、 (1)粘土質(カオリン質)原料にアルミナを添加する
方法、 (2)アルミナゾル 化して、加熱する方法、 (3)ケイ酸ソーダとアルミニウム塩を混合し加熱する
方法、 が代表的である。しかし、(1)は天然原料に含有する
不純物の影響により焼結体中にガラス相が多8に生成す
る。(2)はゲル化時に強固な仮搬を作ることと、アル
ミナゲルとシリカゲルのゲル化速度の相違から生じる局
部的な組成の不均質を生じることから、焼結性が低下す
るとともに焼結体中にガラス相が生成しゅすい。(3)
はNa塩を使用するため焼結体中にガラス相が生じやす
いなどの欠点があった。 前記いずれの場合も不純物とりわけNa20。 K2Oの存在により前記ガラス相の粘性が低小するため
、焼結体の強度、特に800℃以上の高温強度を著しく
低下させる欠点があった。 最近では、前記方法のほかに、アルコキシドを利用して
原料粉末を合成する3つの方法、すなわち (4)シリコンアルコキシドとアルミニウム塩の共沈法
、 (5)シリコンアルコキシドとアルミニウムアル〕Vシ
トとの混合溶液の加水分解法、 (6)シリコンアルコキシドとアルミニウム塩の噴霧熱
分解法、 などが提案されている。 しかし、前記の方法においていずれも不純物特に極く微
口のNa20やに2 0の混入には配慮がはられれてい
なかった。 わずかに(6)の方法(特開昭60− 161371 
)においてのみ得られた焼結体の強度が常温から130
0℃までほぼ400M P aの曲げ強度を示している
が、いずれも温度の上昇とともに強度が低下する傾向を
示しており、常温強度を超える高温強度は得られていな
い。 従来のムライト系焼結体の高温強度が低い原因としては
、 (a)不純物特にアルカリ金属酸化物がムライト結晶の
粉界に低融点低粘度のガラスを形成すること (b)ムライトの合成過程において局部的な組成のズレ
が大きい場合、焼結途中で化学組成がら推定されるより
条苗のガラス相が焼結体中に形成されること の二点が挙げられ、特に原因(a)IL、 800℃以
上の高温強度を著しく低下させる主因となってる。 口が “しようとする、】 声 本発明の目的は、従来の欠点とされる原料粉末の不均質
性を排除して常温強度よりも高温強度が高く、かつその
強度の絶対値が高いアルミナ・シリカ系セラミックス焼
結体を製造する方法を提供することにある。このような
本発明の目的は、均質な原料粉末を用いてアルミナとシ
リカとの組成比を調整することと、原料粉末中の不純物
の濃度をppmオーダーという極めて少ない値以下に低
減せしめることによって達成される。 4  を °するための−び。 本発明の方法において、アルミナ・シリカ系原料粉末は
、アルミニウム塩と一般式 %式%: ル基)のシリコンアルコキシドを溶媒に溶解し、この溶
液を噴霧熱分解する方法又はアルミニウムアルコキシド
とシリコンアルコキシドの非水混合溶液からの加水分解
法など、原料粉末を合成する萌段階において溶液状態で
Si源とA1源とが混合され、換言すれば原子〈分子〉
オーダーのレベルで均質に混合された混合物から合成さ
れる。したがって極めて均質な組成の原料粉末が得られ
、従来方法のような原料粉末を加熱してムライト化させ
る過程で発生する組成の不均質性の問題が排除されてい
る。 また、原料粉末のAl2O3とSiO2との合量に対す
るAl2O3の割合を60〜13重伍%(モル%で46
,9〜61.4%)、好ましくは65〜70i 1%の
範囲に調整した原料粉末が用いられる。 さらに、本発明の方法では、後で述べる高温における不
純物の影響を調べた実施例(第3図応カー変位図)から
判るように、原料粉末中A愛2o3、SiO2以外の不
純物、すなわちFe 203 、Ca O,fvlgo
、 Na 20. K20゜Li 20.Ti 02な
どを総量で2500ppmより少なくする必要があり、
特にNa2O及びK2Oの総量を11000pp以下、
好ましくは500ppm以下になるように原料粉末が合
成される。 次いで、このようにして合成された原料粉末は仮焼し、
粉砕し、成形した後、1500〜1700℃、好ましく
は1600〜1650℃の温度で、空気中での常圧焼結
、若しくは空気中、真空又は不活性雰囲気中で加圧焼結
される。 前記のような不純物の規制は特に高温強度を19るため
に不可欠であり、またA1203とSiO2との含量に
対するAJ+203の割合を前記のように限定する理由
はAl2O3の割合が60%〜73重量%までの範囲に
おいて常温強度よりも高い1300℃高温強度が得られ
、へ吏203の割合が65〜70ffi ffi%の範
囲において特に高い高温強度が得られるからである。 前記へ愛203の割合が60重川用よりも少なくなると
、ガラス相が増加し、ムライト粒子同志の接触点が少な
くなり、高温強度が低下するので好ましくない。 従来の方法に43いては、アルミナ源とシリカ源との混
合物からアルミナ・シリカ系の原料粉末を合成する段階
で、組成の不均質が生じやすく、また不純物特にNa 
20.K2Oが過剰に存在すると、シリカ過剰の組成で
はムライト結晶相の他に存在するSiO2ガラス相中に
Na 20. K20が溶は込みSiO2ガラスの粘性
が温度上背とともに低下するために800℃以上の高温
度での焼結体の強度が極端に低くなる傾向があった。 本発明者らの知見によれば本発明の方法では、組成の均
質化をしたことによって、焼結体中のSiO2ガラス相
の吊をその組成にお【ノる最小限に抑制できたことおよ
び不純物のけ、特にNa2O及びK2O(7)総量をp
pI11オータートイウ極めて少ない帛に低減したこと
により、SiO2ガラス相が高温度で低粘性化すること
を妨げる、云いかえると高温下で高粘性のガラス相をム
ライト結晶の粒子境界部に存在させることで外部からの
応力を吸収させ、焼結体が塑性変形に近い挙動を示すよ
うにすることができ、これまでの常識とは相違して、1
300℃までの高温度で常温強度を超える強度が得られ
、より好ましい組成範囲を選べば常温強度の約1.5倍
という曲げ強度を有する焼粘体が得られたのである。 笈施■−ユ 硝酸アルミニウム(Al(NO3)3 ・9し0〕とオ
ルソケイ酸Lチル(St  (OC2H5> 4 )と
を原料粉末中のへ愛203の割合が60〜78重閤%に
なるように調整した混合水溶液を600℃で噴霧熱分解
法によりアルミナ・シリカ系原料粉末を合成した。この
原料粉末を950℃でiri!1間電気炉で仮焼したの
ち粉砕し、成形し、1650℃4時間空気中で常圧焼結
して焼結体を得た3次いでこの焼結体から3 X 4 
X 4o咽の試験片を作製し、常温及び1300℃にお
ける3点曲げ強度を測定した。その結果を第1図に示す
。なお原料粉末中のNa2OおよびK2Oの総量は30
0ppm ′cあった。 第1図にJ3いてO印は常温曲げ強度を、ム印は130
0℃における曲げ強度を示し、点線はムライト(3A1
203 ・2Si 02 )(7)化学同一組成(A更
20371.8岨但%、S i 0228.2重序%)
の位置を示すものである。この図かられかるようにAl
2O3の割合が13重間%において常温強度と1300
℃高温強度の傾向線が交叉し、A1203の割合が65
〜70重β%の範囲で常温強度の約1.5倍の強度が1
4られた。 尖t2 アルミニウムイソプロポキシド (A吏(OC3H7)3 )とオルソケイ酸エチル(S
i  (OC2H5)4 )を原料粉末中のAl2O3
の割合が68〜78重邑%になるようにそれぞれベンゼ
ン中に溶解し、混合した。混合して得られた溶液を、ア
ンモニヤでpH11に調整した蒸溜水にて加水分解し、
乾燥して原料粉末を合成した。この原料粉末を1200
℃、1時間仮焼し、粉砕後、200ONgf / cp
s 2の圧力で成形してから、大気圧下で1650℃4
時間焼結して焼結体を得た。その焼結体から実施例1と
同寸法の試験片を作製し、常温及び1300℃における
3点曲げ強度を測定した。 その結果を第2図に示す。なお原料粉末中のNa2O及
びK2Oの総量は800ppIIlt”あツタ。 第2図において△及びム印はそれぞれ常温強度および1
300℃における高温強度を示すものである。 試験結末は第1図の場合とほぼ同じ傾向を示した。 以上の第1図及び第2図の試験結果に見られるように、
原料粉末の合成方法において、原料粉末が均質でかつ、
原料粉末中の不純物量を厳密に制御することによって、
合成方法が異っても同傾向の物理的特性をもった焼結体
が得られることが判る。 大溝」虹一旦 実施例1で使用したA吏2o3の割合を70重量%に調
製した原料粉末を実施例1と同じ条件で処理し、焼結体
を得た。その際原料粉末中のアルカリ含有量を変化さけ
て、1300℃における応力−変位の関係を試験した。 試験結果は第3図の通りである。第3図において曲線(
r)は原料粉末中のアルカリ吊が5ooppmの場合で
あり、曲線(0)は2500ppmの場合である。この
図にみられるように、本発明の方法によって製造された
焼結体は破壊にいたるまでに許容しうる耐力が優れてい
ることがわかる。 1班五匁I 以上述べた如く、本発明のアルミナ・シリカ系セラミッ
クス焼結体の製造方法では不純物濃度を所定値以下に低
減せしめ、かつ均質に合成した原料粉末を用いるので極
めて均質なアルミナ・シリカ系セラミックス焼結体が得
られるとともに、従来の常識を破って、1300℃にお
ける曲げ強度が常温における強度より高く、そのAl2
O3の割合を選べば常温強度の約1.5倍にも達する高
温強度を有し、かつその強度の絶対値も高い焼結体を得
ることができ、本発明の方法は工業的に極めて有用な方
法である。 4、図面の簡単な説明 第1図は、硝酸アルミニウムとオルソケイ酸エチルを種
々のA1203の割合で混合した溶液を噴霧熱分解して
合成した原料粉末からWIJ造した焼結体の常温及び1
300℃における3点曲げ強度試験結果である。 第2図はアルミニウムイソプロポキシドとオルソケイ酸
エチルを種々のA12(1+の割合で混合した溶液を加
水分解して合成した原料粉末から得られた焼結体の常温
及び1300℃における3点曲げ強度試験結果ひある。 第3図は第1図に示された試料の八ρ203の割合が7
0重量%の場合、1300℃におけるアルカリ含有量の
影響を示す応力−変位図である。
Figure 1 shows three points at room temperature and 1300°C of sintered bodies synthesized from powders synthesized by spray pyrolysis from solutions of aluminum nitrate and ethyl orthosilicate mixed at various A1203/Si02 ratios. These are the bending strength test results. Figure 2 shows sintered bodies obtained from powders synthesized by hydrolyzing solutions of aluminum isopropoxide and ethyl orthosilicate mixed at various Al2O:+/SiO2 ratios at room temperature and 1300°C. These are the results of a point bending strength test. Figure 3 shows the I2O3-containing film 7 of the sample shown in Figure 1.
FIG. 3 is a stress-displacement diagram showing the influence of Na2O content at 1300° C. in the case of 0% by weight. (Other 8 people) Alzθ3 * Amount Z change A Amendment to the procedure dated July 7, 1985 1, Case description 1985 Patent Application No. 123127 2, Name of the invention Alumina-silica ceramics with excellent high-temperature strength Manufacturing method for sintered bodies 3, relationship with the amended case Patent applicant address name (114) Director of the Agency of Industrial Science and Technology Tatsu Todoroki (3 others) 4. Sub-agent address 2-2 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Number 1 Akira
Specification 1, Title of the invention] Method for producing an alumina-silica ceramic sintered body with excellent high-temperature strength 2, Claims] (1) Alumina-silica raw material powder is synthesized, and this raw material powder is temporarily In a method for producing an alumina-silica ceramic sintered body by firing, crushing, molding, and sintering: A raw material powder is obtained from a homogeneous mixture obtained by mixing a Si source and a ΔSilicon source in a solution state. Synthesis, Al2O3 relative to the total amount of Al2O3 and SiO2 in the synthesized raw material powder
The ratio of A 1203 and S i of the raw material powder is adjusted to a range of 60 to 73%
A method for producing an alumina-silica ceramic sintered body with excellent high-temperature strength, characterized in that the content of other than 02 (r) K"rjlJffiNa 20 and K2O is adjusted to less than 2500 ppm. (2) The raw material mentioned above The powder is mixed with aluminum salt in the solvent and the general formula 5in (OR> (n≧1.R:n n-1
2. The method according to claim 1, wherein the silicon alkoxide having a 2n+2 alkyl group is dissolved and the resulting blue solution is subjected to spray pyrolysis. (3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the impurities in the raw material powder include Na2O and KzO(7)mffi 1000 pl) III). (4) The manufacturing method according to claim 1, wherein #8 of Na2O and K2O as the impurities in the raw material powder is adjusted to below 50 (lppmj). (5) The manufacturing method of the raw material powder The manufacturing method according to claim 1, wherein the ratio of Al2O3 to the combination of Ag2O3 and SiO2 is adjusted to a range of 65 to 10%. 3. Detailed description of the invention] The present invention provides a method for producing an alumina-silica ceramic sintered body, particularly a high-strength alumina-silica ceramic sintered body whose high-temperature strength up to 1300°C is superior to room-temperature strength and whose absolute value is high. Concerning this, mullite is an alumina-silica-based oxide with a composition expressed by 3A1203 2Sio2, and has a coefficient of thermal expansion that is small among oxide ceramics and a low density, making it the most suitable for alumina, which is a typical oxide ceramic. Comparatively, it has characteristics such as superior creep resistance at high temperatures, and as it has the potential to be applied as a heat-resistant structural material, research and development is becoming more active both in Japan and abroad. The compact is obtained by calcining, crushing, molding, and sintering the raw material powder, but the methods for synthesizing the raw material powder are: (1) A method of adding alumina to clay (kaolin) raw material. Typical methods are (2) a method of forming alumina sol and heating it, and (3) a method of mixing sodium silicate and aluminum salt and heating. However, (1) is difficult to sinter due to the influence of impurities contained in natural raw materials. Many glass phases are generated in the compact. (2) causes local compositional inhomogeneity due to the creation of strong temporary transport during gelation and the difference in gelation speed between alumina gel and silica gel. Therefore, the sinterability decreases and a glass phase is generated in the sintered body. (3)
Since the method uses Na salt, it has drawbacks such as a tendency to form a glass phase in the sintered body. In all of the above cases, impurities, especially Na20. Since the viscosity of the glass phase decreases due to the presence of K2O, there is a drawback that the strength of the sintered body, especially the high temperature strength at 800° C. or higher, is significantly lowered. Recently, in addition to the above method, three methods have been developed to synthesize raw material powder using alkoxide, namely (4) Co-precipitation method of silicon alkoxide and aluminum salt, (5) Co-precipitation method of silicon alkoxide and aluminum aluminum salt] A method of hydrolyzing a mixed solution, (6) a method of spray pyrolysis of silicon alkoxide and aluminum salt, etc. have been proposed. However, in all of the above methods, no consideration was given to the contamination of impurities, particularly minute amounts of Na20 or Na20. Method (6) (Japanese Patent Application Laid-open No. 161371-1983)
) The strength of the sintered body obtained only at room temperature was 130
Although they exhibit a bending strength of approximately 400 MPa up to 0° C., all of them show a tendency for the strength to decrease as the temperature rises, and high-temperature strength exceeding room-temperature strength has not been obtained. The reasons for the low high-temperature strength of conventional mullite-based sintered bodies are: (a) Impurities, especially alkali metal oxides, form a glass with a low melting point and low viscosity at the powder boundaries of mullite crystals; (b) during the mullite synthesis process. If there is a large local compositional deviation, there are two reasons: a glass phase of the seedlings will be formed in the sintered body during sintering, compared to what is estimated from the chemical composition.In particular, causes (a) IL; This is the main cause of a significant decrease in high temperature strength at temperatures above 800°C. The purpose of the present invention is to eliminate the heterogeneity of the raw material powder, which is considered a drawback of the conventional method, and to produce alumina, which has higher high-temperature strength than room temperature strength and has a high absolute value of strength. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a silica-based ceramic sintered body.The purpose of the present invention is to adjust the composition ratio of alumina and silica using homogeneous raw material powder, and to adjust the composition ratio of alumina and silica in the raw material powder. This is achieved by reducing the concentration of impurities to an extremely small value on the ppm order. %: A method of dissolving silicon alkoxide ((R) group) in a solvent and spraying and pyrolyzing this solution, or a method of hydrolysis from a non-aqueous mixed solution of aluminum alkoxide and silicon alkoxide, etc. The Si source and the A1 source are mixed, in other words, atoms (molecules)
It is synthesized from a homogeneously mixed mixture at an order of magnitude. Therefore, a raw material powder with an extremely homogeneous composition is obtained, and the problem of compositional heterogeneity that occurs in the process of heating the raw material powder to form mullite as in the conventional method is eliminated. In addition, the ratio of Al2O3 to the total amount of Al2O3 and SiO2 in the raw material powder was 60 to 13% by weight (46% by mole).
, 9 to 61.4%), preferably 65 to 70i 1%. Furthermore, in the method of the present invention, impurities other than A203 and SiO2 in the raw material powder, that is, Fe203, are present in the raw material powder, as can be seen from an example in which the influence of impurities at high temperatures was investigated (Fig. 3). , Ca O, fvlgo
, Na 20. K20°Li 20. It is necessary to reduce the total amount of Ti 02 etc. to less than 2500 ppm,
In particular, the total amount of Na2O and K2O is 11,000 pp or less,
The raw material powder is preferably synthesized to have a content of 500 ppm or less. Next, the raw material powder synthesized in this way is calcined,
After crushing and shaping, it is sintered at a temperature of 1500 to 1700°C, preferably 1600 to 1650°C, under normal pressure in air, or under pressure in air, vacuum, or an inert atmosphere. Control of impurities as described above is especially essential for improving high temperature strength, and the reason why the ratio of AJ+203 to the content of A1203 and SiO2 is limited as described above is that the ratio of Al2O3 is 60% to 73% by weight. This is because a high temperature strength of 1300° C. higher than the room temperature strength can be obtained in the range up to 1,300° C., and a particularly high high temperature strength can be obtained when the proportion of the heel 203 is in the range of 65 to 70 ffi ffi%. If the proportion of Heai 203 is lower than that of 60 Shigekawa, the glass phase increases, the number of contact points between mullite particles decreases, and the high temperature strength decreases, which is not preferable. In the conventional method, compositional heterogeneity tends to occur at the stage of synthesizing alumina-silica raw material powder from a mixture of an alumina source and a silica source, and impurities, especially Na, tend to occur.
20. When K2O is present in excess, Na20. Since the viscosity of the K20-filled SiO2 glass decreases with increasing temperature, the strength of the sintered body at high temperatures of 800° C. or higher tends to become extremely low. According to the findings of the present inventors, in the method of the present invention, by homogenizing the composition, the suspension of the SiO2 glass phase in the sintered body can be suppressed to a minimum depending on the composition. Remove impurities, especially the total amount of Na2O and K2O (7)
By reducing pI11 to an extremely small amount, the SiO2 glass phase is prevented from becoming less viscous at high temperatures. It is possible to absorb the stress from
Strength exceeding room temperature strength was obtained at high temperatures up to 300°C, and by selecting a more preferable composition range, a sintered viscous material with bending strength about 1.5 times the room temperature strength was obtained. - Aluminum nitrate (Al(NO3)3 90) and L-thyl orthosilicate (St (OC2H5>4)) are added to the raw material powder so that the proportion of Al203 in the raw material powder is 60 to 78%. Alumina-silica raw material powder was synthesized from the mixed aqueous solution prepared in the above manner at 600°C by spray pyrolysis.This raw material powder was calcined in an electric furnace at 950°C for 1 iri!, then pulverized and molded. A sintered body was obtained by sintering at normal pressure in air for 4 hours at ℃.Then, from this sintered body, 3 x 4
A test piece of X4O was prepared, and its three-point bending strength at room temperature and 1300°C was measured. The results are shown in FIG. The total amount of Na2O and K2O in the raw material powder is 30
There was 0 ppm'c. In Figure 1, for J3, the O mark indicates room temperature bending strength, and the Mu mark indicates 130
The bending strength at 0°C is shown, and the dotted line is mullite (3A1
203 ・2Si 02 ) (7) Chemically identical composition (A addition 20371.8%, Si 0228.2 %)
It shows the position of As you can see from this figure, Al
When the proportion of 2O3 is 13% by weight, the room temperature strength and 1300
The trend lines of ℃ high temperature strength intersect, and the proportion of A1203 is 65.
In the range of ~70 wt β%, the strength is about 1.5 times the room temperature strength.
4. Point t2 Aluminum isopropoxide (A-(OC3H7)3) and ethyl orthosilicate (S
i (OC2H5)4 ) in the raw material powder
They were each dissolved in benzene and mixed so that the ratio of 68 to 78% was obtained. The solution obtained by mixing was hydrolyzed with distilled water adjusted to pH 11 with ammonia,
The raw material powder was synthesized by drying. This raw material powder is 1200
℃, calcined for 1 hour, after grinding, 200ONgf/cp
After molding at a pressure of s2, 1650℃4 under atmospheric pressure.
A sintered body was obtained by sintering for a period of time. A test piece having the same dimensions as in Example 1 was prepared from the sintered body, and the three-point bending strength at room temperature and 1300°C was measured. The results are shown in FIG. The total amount of Na2O and K2O in the raw material powder is 800ppIIlt''.
This shows high temperature strength at 300°C. The test results showed almost the same tendency as in Figure 1. As seen in the test results in Figures 1 and 2 above,
In the raw material powder synthesis method, the raw material powder is homogeneous and
By strictly controlling the amount of impurities in the raw material powder,
It can be seen that sintered bodies with similar physical properties can be obtained even if the synthesis methods are different. The raw material powder used in Example 1, in which the proportion of A-2O3 was adjusted to 70% by weight, was treated under the same conditions as in Example 1 to obtain a sintered body. At that time, the stress-displacement relationship at 1300°C was tested while changing the alkali content in the raw material powder. The test results are shown in Figure 3. In Figure 3, the curve (
Curve r) is for the case where the alkali content in the raw material powder is 5 ooppm, and curve (0) is for the case where the alkali content is 2500 ppm. As seen in this figure, it can be seen that the sintered body manufactured by the method of the present invention has an excellent allowable yield strength before breaking. 1 group 5 momme I As mentioned above, in the method for producing an alumina-silica ceramic sintered body of the present invention, the impurity concentration is reduced to a predetermined value or less, and since homogeneously synthesized raw material powder is used, extremely homogeneous alumina and silica ceramics can be produced. In addition to obtaining a silica-based ceramic sintered body, its Al2
By selecting the proportion of O3, it is possible to obtain a sintered body that has a high-temperature strength that is about 1.5 times the strength at room temperature and has a high absolute value of the strength, and the method of the present invention is extremely useful industrially. This is a great method. 4. Brief explanation of the drawings Figure 1 shows a sintered body manufactured by WIJ from raw material powder synthesized by spray pyrolysis of a solution containing aluminum nitrate and ethyl orthosilicate in various ratios of A1203 at room temperature and 1.
These are the results of a three-point bending strength test at 300°C. Figure 2 shows the three-point bending strength at room temperature and 1300°C of sintered bodies synthesized from raw material powders synthesized by hydrolyzing solutions of aluminum isopropoxide and ethyl orthosilicate mixed in various A12 (1+ ratios). The test results are shown. Figure 3 shows that the ratio of 8ρ203 of the sample shown in Figure 1 is 7.
FIG. 3 is a stress-displacement diagram showing the influence of alkali content at 1300° C. in the case of 0% by weight.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アルミナ・シリカ系の粉末を合成し、この粉末を
仮焼ののち、成形、焼結してアルミナ・シリカ系高強度
セラミックス焼結体を製造する方法において: 溶液状態でSi源とAl源とを混合して得られる均質な
混合物から原料粉末を合成すること、合成された粉末の
Al_2O_3/SiO_2組成において、Al_2O
_3の占める重量割合を73ないし60%の範囲に調整
すること、および上記合成粉末のAl_2O_3および
SiO_2以外の不純物がNa_2O及びK_2Oを含
めて2500ppm未満に調製されていることを特徴と
する、高温強度が優れたアルミナ・シリカ系セラミック
ス焼結体の製造方法。
(1) In a method of synthesizing alumina-silica powder, calcining this powder, shaping and sintering it to produce an alumina-silica high strength ceramic sintered body: Si source and Al in a solution state In the Al_2O_3/SiO_2 composition of the synthesized powder, Al_2O
High-temperature strength, characterized in that the weight ratio occupied by _3 is adjusted to a range of 73 to 60%, and the impurities other than Al_2O_3 and SiO_2 in the synthetic powder are adjusted to less than 2500 ppm, including Na_2O and K_2O. A method for producing an alumina-silica ceramic sintered body with excellent properties.
(2)上記合成粉末が、水溶性溶媒にアルミニウム塩と
一般式Si_nO_n_−_1(OR)_2_n_+_
2(n≧1、R:アルキル基)のアルコキシドを溶解し
、得られた溶液の噴霧熱分解によって合成される、特許
請求の範囲第1項記載の製造方法。
(2) The above synthetic powder is combined with aluminum salt in a water-soluble solvent and the general formula Si_nO_n_-_1(OR)_2_n_+_
2 (n≧1, R: alkyl group), and the method is synthesized by spray pyrolysis of the resulting solution.
(3)上記合成粉末の上記不純物としての Na_2O及びK_2Oの総量が1000ppm以下に
調製されている、特許請求の範囲第1項記載の製造方法
(3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the total amount of Na_2O and K_2O as the impurities in the synthetic powder is adjusted to 1000 ppm or less.
(4)上記合成粉末の上記不純物としての Na_2O及びK_2Oの総量が500ppm以下に調
製されている、特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
(4) The manufacturing method according to claim 1, wherein the total amount of Na_2O and K_2O as the impurities in the synthetic powder is adjusted to 500 ppm or less.
(5)上記合成粉末の組成におけるAl_2O_3の重
合割合が70ないし65%の範囲に調製されている、特
許請求の範囲第1項記載の製造方法。
(5) The manufacturing method according to claim 1, wherein the polymerization ratio of Al_2O_3 in the composition of the synthetic powder is adjusted to a range of 70 to 65%.
JP60123127A 1985-06-06 1985-06-06 Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body Pending JPS61281065A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60123127A JPS61281065A (en) 1985-06-06 1985-06-06 Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body
DE19863618758 DE3618758A1 (en) 1985-06-06 1986-06-04 METHOD FOR PRODUCING SINTERED ALUMINUM-SILICA CERAMICS WITH IMPROVED HIGH-TEMPERATURE RESISTANCE
GB8613829A GB2177390B (en) 1985-06-06 1986-06-05 Process for producing alumina silica sintered ceramics having improved high-temperature strength

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60123127A JPS61281065A (en) 1985-06-06 1985-06-06 Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61281065A true JPS61281065A (en) 1986-12-11

Family

ID=14852847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60123127A Pending JPS61281065A (en) 1985-06-06 1985-06-06 Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS61281065A (en)
DE (1) DE3618758A1 (en)
GB (1) GB2177390B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4228711A1 (en) * 1992-08-28 1994-03-03 Degussa Silicon-aluminum mixed oxide
DE10117776B4 (en) * 2001-04-09 2004-08-26 The Morgan Crucible Co. Plc., Windsor High temperature resistant fine ceramic sintered material
EP2778144A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-17 Keramik Holding AG Laufen Ceramic Material

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199711A (en) * 1982-05-18 1983-11-21 Dainippon Ink & Chem Inc Manufacture of aluminosilicate powder
US4427785A (en) * 1982-05-25 1984-01-24 General Electric Company Optically translucent ceramic

Also Published As

Publication number Publication date
GB2177390A (en) 1987-01-21
DE3618758C2 (en) 1990-02-01
GB2177390B (en) 1989-02-22
GB8613829D0 (en) 1986-07-09
DE3618758A1 (en) 1987-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2776896A (en) Ceramic composition having thermal shock resistance
Hirata et al. Characterization and Sintering Behavior of Alkoxide‐Derived Aluminosilicate Powders
JPS59169981A (en) Ceramic material and manufacture
Sales et al. Crystallization of sol-gel derived glass ceramic powders in the CaO-MgO-Al 2 O 3-SiO 2 system: Part II Cordierite
Dıaz et al. Synthesis of nanocrystalline yttrium disilicate powder by a sol–gel method
JPS62167209A (en) Alpha-sialon powder and its production
JPH04305054A (en) Aluminum titanate structure and production thereof
JPS61275163A (en) Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body
US4687652A (en) Low temperature formation of mullite using silicon alkoxide and aluminum alkoxide
JPS61281065A (en) Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body
US5094677A (en) Preparation of pollucite ceramics
JPH0339967B2 (en)
JP3270839B2 (en) Translucent cordierite sintered body and method for producing the same
JPH0339968B2 (en)
JPH03247557A (en) Production of alumina-silica-based ceramic sintered body excellent in high-temperature strength
JPS6357383B2 (en)
JPS61281013A (en) Production of mullite powder of high purity
US2273871A (en) Double silicates of zirconium and method of making same
JPS62265166A (en) Manufacture of high temperature strength alumina silica baseceramic sintered body
JPS6272556A (en) Manufacture of fine polycrystal mgal2o4 spinel
JPS5879869A (en) Cordierite ceramics and manufacture
JP3247688B2 (en) Manufacturing method of high strength alumina-silica ceramics
KR960006247B1 (en) Process for the preparation of aluminium titanate ceramics
KR940010088B1 (en) Process for producing low expansion glass
JPH064507B2 (en) Method for producing low thermal expansion cordierite