JPS62278235A - 多孔構造セラミツク材料に基く液体金属用フイルタ、その作製方法並びに非常に高い融点を有する液体金属或いは合金のろ過の為のその使用 - Google Patents

多孔構造セラミツク材料に基く液体金属用フイルタ、その作製方法並びに非常に高い融点を有する液体金属或いは合金のろ過の為のその使用

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JPS62278235A JP62061419A JP6141987A JPS62278235A JP S62278235 A JPS62278235 A JP S62278235A JP 62061419 A JP62061419 A JP 62061419A JP 6141987 A JP6141987 A JP 6141987A JP S62278235 A JPS62278235 A JP S62278235A
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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】 本発明は、胞状或いはハニカム状（即ち多孔構造型）セ
ラミック材料を基とする液体金属用フィルタ、その作製
方法並びに鋼、鋳鉄及び耐火金属合金のような非常に高
い融点を有する液体金属或いは合金のろ過へのその使用
に関する。
従来技術 ジルコニア或いはアルミナをベースとする多孔構造セラ
ミック材料製フィルタを非常に高い融点を有する液体金
属或いは合金のろ過目的に使用することは知られている
。
こうしたフィルタは、コスト負担が過度に大きくそして
熱的な脆さをしばしば呈するという欠点を有する。
自動車業界において、ディスク或いはフオームの形態を
した、ツージ−ライト或いは多孔コージーライトームラ
イト混合物製の、低コストのフィルタを便用することが
知られている。しかし、こうしたフィルタの使用温度は
約１５００°Ｃに制限され、これは、これらフィルタが
約１６５０°Ｃの温度を必要とする溶鋼のろ過向けに使
用できないことを意味する。
発明の概要 本発明者は、価格において競合性がありそして液体金属
による謡れ及び非常に高い温度での耐熱衝撃性に関して
良好な性質を具備する多孔構造セラミック材料に基づく
新規なフィルタを見出した。
こうした特性は、本フィルタを１８００°Ｃ近辺の温度
での使用に好適なものとする。
本発明に従えば、５０〜８０％の開放表面多孔度を有す
る多孔構造セラミック材料に基く液体金属用フィルタが
提供され、これはそのセラミック材料が、１０〜２０％
Ｓ２Ｏ３，５０〜６０％ＡＩ、Ｏ，及び２０〜４０％Ｚ
　ｒ　Ｏｘ　（％は３橿の酸化物の縁取ｔに基いての重
量ｔ％により表わされる）から形成され、その場合Ａｌ
、Ｏ，とＳ２Ｏ３とがムライト３ＡＩ、Ｏ，・２ＳｉＯ
，として会合し、そしてジルコニアとムライトの合計が
セラミック材料の重量の少くとも９０％を構成すること
を特徴とする。
フィルタは、１Ｏ−２０１５０−６（１／２０−４０　
ＯＳ　ｉｏ２／ＡＩｔＯ１／Ｚｒ０１　）重量比に従っ
てｏｓｕｏ別々Ｏ酸化物Ｓ　１０．　、ＡＩ、０１及び
ＺｒＱ。
の混合物、或いは６０−８０／２０−４０のムライト／
ジルコニア重量比に従うムライトとジルコニアの混合物
或いは好ましくは４５〜５５重量％のケイ酸ジルコニウ
ム（好ｔ　Ｌ　＜は５０±１％）と４５〜５５重量％の
アルミナ（好ましくは５０±１％）を含有する、ＳＩＯ
，、Ａｌ２Ｏ３及びＺｒ０１の混合物の先駆物質組成物
のいずｔしかを調製し、前記混合物或いは先駆組成物を
５０〜８０％の開放表面多孔度をＭする胞状（，１１ｙ
６ｏ１ａｒ　）或いはハニカム状構造をそこに付与する
べく成形し、その態様で生成された多孔構造材料を所望
のフィルタ形態と為し、その前或いは後に１６５ａ〜１
７５０°Ｃの温度において焼成（ベーキング）−焼結操
作を施すことによりに！造される。
発明の詳細な説明 出発物質が先駆物質組成物である場合には、該組成物の
酸化物Ｓ　ｉｏｌ　、Ａｌｌ　０３．２Ｓ　ｉ０２・３
　Ａ　ｌ、　ｏ。
及びＺｒＯ，の混合物への完全な或いは部分的な化学変
換は焼結操作の過程でもたらされる。
出発組成物、即ちＳ　Ｉ　ＯＨ＋Ａ　＋、　ｏ、　＋　
Ｚ　ｒ　０２混合物、ムライト−ジルコニア混合物或い
は該混合物の先駆物質組成物は一般に１〜５μｍのオー
ダの粒の形態にある。
成形操作は、所望されるハニカム構造成いは胞状構造に
依存して周知の方法を使用して実施される。
即ち、もしフオームの作製と係るのなら、大半の従来方
法は、出発混合物の水！ｖ！浅体（スリップ）をｍ製し
く乾燥固形分は５０〜８０％のオーダ、一般に６５％に
近い）、そこに充分なる表面多孔度のオーブンセルを有
する有機スポンジを浸漬し、加熱することなく乾燥し、
セして後１６５０〜１７５０℃のオーダの温度で焼成す
ることから成る。その後、得られた生成物はフィルタの
所望形態に切断される。
多辺形状の多孔構造を有するフィルタの作製に係る場合
には、既知の押出プロセス特に水及び押出加工用添加剤
を酸化物混合物或いはその先駆組成物に加えたものから
一定厚さの壁を有するハニカム構造体を製造する技術と
関係する米国特許第４９０飄７４３、瓜９１９．３８４
号等に記載されている方法を使用することが可能である
。
水は、出発材料が酸化物の混合物である場合には酸化物
の重量に対して８〜１２恵！１１％の割合でまた出発材
料が先駆物質組成物である場合には１０〜１５％の割合
で使用される。
従来からの押出加工用添加剤のうち、％Ｊえは次のもの
が使用できる： Ｏ有機ゲルのような可塑剤或いはポリビニルアルコール
、カルボキシメチルセルロースその他の型式のサイズ（
のり剤）（これらは酸化物の重量Ｋ対して０〜３％の比
率で使用される）Ｏグリース、ワックス、オイル等の潤
滑剤（これらは酸化物の重量に対して０〜１５％の比率
で使用される） 成形操作後、生成された未焼成材料はそこから遊離の水
を除去する為６０〜９０゛Ｃのオーダの温度において乾
燥され、フィルタ用に必要な形状及び寸法に切断されぞ
して後焼結セラミック材料を与えるのに充分の温度にお
いて充分の期間焼成される。
焼成及び焼結操作は好ましくは、１６５０〜１７５０°
Ｃの温度において実施され、その温度に１５分〜２時間
置かれる。
こうして、次の特性を有する材料製フィルタを製造する
ことが可能である： ０２０〜１０１００（の範囲で＆５Ｘ１０→／℃よシ小
さな線膨張係数； Ｏ０〜５０％の開口多孔度 ｏ　２．６〜五８のオーダのみかけ密度こうした特性は
、非常に高い融点を持つ液体金属或いは合金のろ過、特
に約１６５０℃更には１８００℃までさえもの温度で注
がれる鋼のような金属或いは合金のろ過にフィルタを特
に適合ならしめる。
フィルタは、例えば方形板、円板等の形態にある胞状セ
ラミック材料製の、従来からのフィルタ形態にある。そ
の寸法は、単位時間当シろ過されるべき金属或いは合金
の盪及びフィルタが納置されるフィルタボックスの各社
に依存する。フィルタの厚さは一般に５〜１５　ｍｍの
オーダにある。
フィルタが多角形状の多孔構造を有する時、フィルタは
単位１１１７７！”　当り５５〜５０通路を含むことが
できそして１〜ｓ　ｍｍの側辺を持つ方形断面全とシう
る。
本発明に従うフィルタによる液体金ＨＩ４或いは合金の
ろ過は、既知方法を使用して実施される。本フィルタは
、粗い不純物を機械的に、そして非金属介在物（酸化物
、炭化物、窒化物、ハロゲン化物等）をたとえ介在物の
寸法がフィルタ孔の寸法よシ小すつても、フィルタのセ
ル系内での吸着により物理的に保留することを可能なら
しめる。
実施例１ ３α５重ｆｉ％のジルコニア５ＣＣＡ４　　（Ｍａｇｎ
ｅｓｉｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｇ、Ｂ、製）、１７Ｍ
Ｈｉｔ％の５ｉ０２及び５２重鼠％のＡｌ、Ｏｎの混合
物を調製した。このうちｓ　ｉ　ｏｆとＡＩ、Ｏ，は電
融ムライトの形で提供された（　Ｃａｄｗｏｏｄｓ　Ｒ
ｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓ　Ｇ、Ｂ、製　等級１５０）。
この混合物に、２μｍのオーダの平均直径の粒子が得ら
れるまでボール型粉砕器（、、Ｊンいは振動式粉砕器）
において粉砕操作を施し次。
次のものから成る押出用組成物を調製した：（イ）上述
したように調製し念ままの混合物粒子７９．６ＭＩｊｋ
％： （ロ）　　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｎｙ　Ｇｅｒｌａｎｄに
より市販されるｔｅｃｈｎｌｃａｌ　ｖａｓｅｌｉｎｅ
　９１０　９．６重量％；（ハ）　Ｒｈｏｍｅ　−Ｐｏ
ｕｌｅｎｃ社により市販されるぎりビニルアルコール　
Ｒｈｏｄｏｖｉｏｌ　ＰＳ　１２５　１２重世％；及び に）　　水　　９．６ＮＲ％ 混合物はセラミック業界で従来から用いられてきたミキ
サ（例えばニーダ−捜式の混錬機、ｚ形腕を備えるミキ
サ或いは粉砕石を有する混合機）においてペーストと為
された。
こうして生成されたペーストは、ハニカム構造を生成す
る為の押出ダイを備えた、押出機或いはスクリュー型の
ブレスくよって約２００　ｂａｒの圧力下で５α／秒の
速度において押出された。押出ダイは一様に離１間され
た相互連結放出スロットを備え、出口において一側辺５
１　ｍｍの方形状の格子を形成しそして１５　ｍｍの側
辺を有しそしてＱ、　３４　ｍｍで離間される方形開口
群を有した。
生成した一様な構造体は９０°Ｃの温度で乾燥された。
乾燥植造体は、収縮せしめられた後、４９　ｍｍの一側
を有する方形の底面と１１ｍｒｎの高さを有する直方体
の形に切断されそして後ガスオーブン中で１７００“Ｃ
において２時間焼成された。
得られたフィルタは次の性質及び特性を有した；材料の
化学的性質 一鉱物としての組成：Ｚｒ０１　　：３０％ムライトニ
ア０％ 一化学組成　　　　：　Ｚｒ０１　＋　Ｈｆ０１不純物
Ｈｆ０ｔ：５重５％ Ａｌ２Ｏ，：５２％ ８１０、　　　７１７％ 他の酸化物　　　：Ｑ、５％ −みかけ密度　　　：五２３ 一開口多孔度　　　・１５％ −２０〜１０００“Ｃ範囲 での線膨張係数　：　６１０４　／℃フィルタ特性 一寸法　　　　　　　　：　４４．５ｘ４４．５（ｙｒ
ｍｘｍｒｎ）−厚さ　　　　　　　　　：１０ｍｍ −壁厚　　　　　　　　：α３ｍｍ −導通孔の流れ断面積　：　ｔ３Ｘｔ３（ｍｍｘｍｍ）
−フィルタの流れ断面積　　：１４ｃｍ”一単位（ｍ”
尚りの導通孔の数：３９ −開放光面多孔度　　　：６６％ 上記性質及び特性は、ディーゼルエンジン用のシリンダ
ヘッドの製造用に使用される球状黒鉛鋳鉄のろ過目的に
フィルタが使用されることを可能ならしめた。
例２ 次の成分から成る組成物を調製した： （イ）　３＆３１ｉｆｉ％のケイ酸ジルコニウム（ジル
コン） （ｏ）　　５Ｂ、５７１Ｌｉｊｋ％のアルミナ（ハ）　
８．１重ｆｆｉ％のｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｖａｓｅｌｉ
ｎｅ　９１０に）　　１４重１１％のぎりビニルアルコ
ールＲｈｏｄｏｖＩｏｌ　Ｆ　”３１２５（転）　１五
９′Ｍ量嘱の水　４ この組成物に、例１で記載したようなペースト調製、乾
燥、切断及び焼成−焼結操作を施した。
得られたフィルタは、例１で製造されたものと同じ性質
及び特性を有した。
例３ 次の取分から成る組成物全調製した： （イ）　３重５重蓋部のジルコニア５ＣＣＡ４６：Ｉ）
１７．５重量部のＳｉ　Ｏ！　（Ｎｅｍｏｕｒｓ砂を２
μに粉砕）　　　　゛ （ハ）　５２重量部のアルミナＡ１５（アルコア）これ
に次の成分を添１０したニ ー　　１２．１重量部のＴｅｃｈｎｉｃａｌ　ｖａｓｅ
ｌｉｎｅ　９１０・　ｔＳ重Ｚ部のゴリビニルアルコー
ル肋ｏｄｏｖｌｏｌＰＳ　　　１２５ ・　１２．５重量部の水 この組成物に例１で記載したペーストＮ、１ｄ、乾燥、
切断及び焼成−焼結操作を施した。
得られたフィルタは例１のフィルタと同等の性質及び特
性を有した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）５０〜８０％の開放表面多孔度を有する多孔構造セ
    ラミック材料に基く液体金属用フィルタであつて、該セ
    ラミック材料が、１０〜２０％ＳｉＯ＿２、５０〜６０
    ％Ａｌ＿２Ｏ＿３及び２０〜４０％ＺｒＯ＿２（％は３
    種の酸化物の総重量に基いての重量％により表わされる
    ）から形成され、その場合Ａｌ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ＿２
    とがムライト３Ａｌ＿２Ｏ＿３・２ＳｉＯ＿２として会
    合し、 そしてジルコニアとムライトの合計重量がセラミック材
    料の重量の少くとも９０％を構成することを特徴とする
    液体金属用フィルタ。 ２）１０−２０／５０−６０／２０−４０のＳｉＯ＿２
    ／Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＺｒＯ＿２重量比に従う３種の酸化
    物ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３及びＺｒＯ＿２の混合物
    、６０−８０／２０−４０のムライト／ジルコニア重量
    比に従うムライトとジルコニアとの混合物或いは４５−
    ５５重量％ケイ酸ジルコニウム及び４５−５５重量％ア
    ルミナを含有するＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３及びＺｒ
    Ｏ＿２をの混合物の先駆物質組成物いずれかを調製し、 前記混合物或いは先駆物質組成物を成形して５０〜８０
    ％の開放表面多孔度を持つ多孔構造を付与し、そして 生成多孔構造材料をフィルタ用の所望の形態に賦形し、
    その後或いはその前に１６５０〜１７５０℃の温度で焼
    成−焼結する ことを特徴とする液体金属フィルタ製造方法。 ３）先駆物質組成物が５０±１重量％アルミナ及び５０
    ±１重量％ケイ酸ジルコニウムを含む特許請求の範囲第
    ２項記載の方法。 ４）成形操作が多孔構造体用押出装置により実施される
    特許請求の範囲第２項或いは３項記載の方法。 ５）押出装置がハニカム構造体を生成する為の装置であ
    る特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６）多孔構造材料をフィルタ用の所望の形態に賦形する
    操作が焼成−焼結操作前に切断することにより実施され
    る特許請求の範囲第４項或いは５項記載の方法。 ７）成形操作が酸化物混合物或いはムライトとジルコニ
    アとの混合物或いは該混合物の先駆物質組成物をオープ
    ンセルを有する有機スポンジに含浸せしめることにより
    実施され、そして多孔構造材料を所望の形態に賦形する
    操作が焼成−焼結操作後に切断することによりもたらさ
    れる特許請求の範囲第２項或いは３項記載の方法。
JP62061419A 1986-03-19 1987-03-18 多孔構造セラミツク材料に基く液体金属用フイルタ、その作製方法並びに非常に高い融点を有する液体金属或いは合金のろ過の為のその使用 Granted JPS62278235A (ja)

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FR8603888A FR2599990B1 (fr) 1986-03-19 1986-03-19 Filtre pour metaux liquides a base de materiau ceramique alveolaire, son procede de preparation et son application a la filtration de metaux ou d'alliages liquides de tres haut point de fusion

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