JPS6241756A - 低膨脹性耐熱材料の製法 - Google Patents

低膨脹性耐熱材料の製法

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JPS6241756A
JPS6241756A JP60179663A JP17966385A JPS6241756A JP S6241756 A JPS6241756 A JP S6241756A JP 60179663 A JP60179663 A JP 60179663A JP 17966385 A JP17966385 A JP 17966385A JP S6241756 A JPS6241756 A JP S6241756A
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JP
Japan
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mol
sintered body
temperature
heat
resistant material
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Pending
Application number
JP60179663A
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English (en)
Inventor
池田 泰彦
村上 忠禧
清 高田
加藤 和晴
岡橋 和郎
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.)
Ryoden Kasei Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Ryoden Kasei Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は低膨張性および耐熱性に優れた材料の製法に関
する。さらに詳しくは熱W11!性が必要とされる耐熱
絶縁部品、たとえば急熱急冷の雰囲気下で使用される抵
抗器用絶縁枠、ヒータープレート、端子ボックスなどに
利用できるとともに、成形体を加熱後、焼結体とし、こ
れを粉砕した粉末は低融点がラスなどの熱膨張を調節す
る低膨張フィラーとしても用いることができる低膨張性
および耐熱性に優れた耐熱材料に関する。
[従来の技術1 従来から耐熱性お上り低膨張性に優れた材料として石英
ガラス(Sin□)、ウィレマイト(Zn2SiO,)
、コープイライト(3MgO・2^1203・5Si0
2)、ノルコン(ZrSiO4)などが用いられている
が、これらのものは常温から400℃までの平均熱膨張
係数が0.5〜4、 I X 10−’だCである。石
英ガラスは1600℃以上の加熱溶融に上り製造され、
ウィレマイト、コープイライトは1400℃近辺で合成
される。またノルコンは天然のものがそのままの状態で
利用されているばあいが多い。
このような材料を用いた合成品をうるためには、通常1
400 ”C以上の高温で加熱する必要がある。
[発明が解決しようとする問題点1 本発明は従来の合成品を製造する加熱温度よりもさらに
低い温度でしかも低膨張性にすぐれた耐熱材料をうるた
めになされたものである。
[問題を解決するための手段】 本発明は酸化亜鉛粉末、シリカ粉末およびホウ酸粉末か
らなる成形材料を金型に充填し、温度1.60〜200
℃、圧力30〜300kg7cm2で成形してえられた
成形体を温度900〜1100℃で加熱することにより
焼結体をうることを特徴とする低膨脹性耐熱材料の製法
に関する。
[実施例1 本発明において、原料として酸化亜鉛粉末、シリカ粉末
、ホウ酸粉末が用いられる。
前記酸化亜鉛粉末は低膨張性を付与するための成分であ
るが平均粒径が10μl以下で一般に市販されているも
のを用いることができるが、このほか水酸化亜鉛、炭酸
亜鉛などを加熱して酸化亜鉛としたものを用いることが
できる。平均粒径は10μ贋をこえるとwt密な燃結体
をうろことができないため、好ましくない。
前記シリカ粉末は、低膨張性を付与するための成分であ
るが平均粒径が44μX以下の通常市販されているシリ
カ粉末を用いることができる。平均粒径は44μlより
も大きくなると緻密な焼結体をうろことが困難となるた
め好ましくない。
前記ホウ酸粉末は、平均粒径が44μ履以下の正ホウ酸
粉末を用いる。平均粒径は44μ屑をこえると緻密な焼
結体をうろことが困難となるため、好ましくない。
上記の原料を混合することにより成形材料がえられるが
、成形材料の組成がZnO10〜92モル%、5102
 2〜56モル%、またB20. 6〜34モル%とな
るように調合して用いる。
前記ZnOは10モル%未満のと! SiO2、B20
.の占める比率が大きくなり、焼結体の強度が劣り、ま
た92モル%をこえても焼結体の強度が劣り、膨張率が
大きくなるので好ましくない。
前記Sin、は2モル%未満だと膨張率が大きくなり、
また56モル%をこえると焼結体の強度が劣るので好ま
しくない。
前記B20.は6モル%未満のばあい成形時均−な成形
体かえられにくく、また34モル%をこえると、正ホウ
酸の熱変化物が流動しやすくなり、成形材料が金型から
流出しやす(、均一な組成を有した成形体をうろことが
困難となるので好ましくない。
つぎにえられた成形材料をボールミル、m潰機などの混
合機を用いて均一に調合したのち、金型に充填し、加熱
温度160〜200℃、圧力30〜300kg7cm2
で約1時間保持することにより焼結体かえられる。該加
熱温度は160°C未満のとき正ホウ酸の熱変化にとも
なう溶融が遅く、しかも均一な成形体をうろことができ
ず、また200°Cをこえると短時間に溶融するので好
ましくない。また圧力は、30kg7cm2未満のばあ
い均一な成形体かえられにくく、また30(Hg/ex
”をこえたばあいでも均一な成形体がえられるが、高圧
力であるので成形設備費が高価となるので好ましくない
、虫たこのばあいえられた焼結体は2ZnO ・3B2
01 ・nH20(nは3〜8.5の整数を示す)など
の含水ホウ酸亜鉛が生成しているものと考えられている
つぎにえられた成形体を900〜1100’C″c3〜
15時間焼結することにより磁器化した高密度の焼結体
がえられる。
前記焼結温度は900℃よりも低いぼあい高密度の焼結
体かえられないため強度に優れたものとはならない、ま
た1 100 ’Cをこえると焼結体が膨れ、ソリ、割
れなどを生じやすく形状維持が困難となるので好ましく
ない。
また焼結時間は、成形体の寸法、形状などによって若干
かわるが、3〜15時間で所望のm密な焼結体かえられ
る。
ところでZnO−820,j%のばあい成形時に酸化亜
鉛とホウ酸が反応し、2ZnO ・3B20s ・n1
120(qは3〜8.5)が生成されると考えられるが
、温度が450℃まででは2ZnQ・3B、0.なる非
晶体が形成される。
また温度が600−700℃になるとZnO ・2Bz
Osあるいは4ZnO・3B20.が晶出するがさらに
温度が900〜1000℃となるとえられた結晶は溶融
する。これはZnO−B2O5,v+ノ1r7yNt’
アQ、本発明f) : ト% znO−Si(h−Bz
O1系の3成分系のばあいは、その反応形態は複雑であ
り、これらの反応形態を明確にした資料はあまりないの
が現状である。
またえられた耐熱材料の組成をX#i[回折、熱分折な
どで分析しているが同定までにはいたっていない。
つぎに本発明の製法を実施例にもとづいてさらに詳述に
説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるも
のではない。
実施例1 酸化亜鉛粉末(平均粒径0,8μ肩、堺化学工!!!(
株)製)100.OOg、シリカ粉末(平均粒径30μ
m、 ?!!気化学工g(株)製)60,00.、正ホ
ウ酸粉末(平均粒径15μ度、石津製薬(株)!J )
40.00gを調合し、ボールミルで24時間混合して
成形材料を調製した。
えられた成形材料の組成はZnO48.18モル%、5
in239.15モル%、B、0.12.68モル%で
あった。
この成形材料を高さ50z履、幅125zz、長さ12
5凝履の寸法の金型に充模し、180℃に加熱された熱
盤間に挿入し、加圧力200Ag/c+t2で60分間
加熱加圧成形した。
つぎに熱外を冷却し、金型が100℃以下になってから
除圧し、金型から成形体をとりだした。
成形体を常温から450″Cまで3℃/ll1nの昇温
速度で、つぎに450℃から980℃までは10°C/
winの昇温速度で加熱し、さらに980℃で3時間保
持した。
つぎに徐冷して、200℃以下になってから焼結体をと
りだした。えられた焼結体は厚さが約5ziのもので磁
器化していた。
この焼結体から原厚さのままで、幅ZOzx%長さ10
0■となるようにダイヤモンドカッターで切断し、曲げ
強さの測定用試料とした。また焼結体を幅5xxQ長さ
50zzに切断加工したものを熱膨張率の測定用試料と
した。
曲げ強さの測定方法は通常行なわれている方法で行ない
、また熱膨張率は25°Cから400℃まで3’C/+
*inの昇温速度で測定し、そのときの平均熱膨張率を
求めた。その測定結果を第1表に示す。
実施例2 酸化亜鉛粉末179.34g、シリカ粉末2.88g、
正ホウ酸17.78gを実施例1と同様にして調合、混
合して成形材料を調製した。
えられた成形材料の組成はZnO92,00モル%、S
in、 2.00モル%、B、0. 6.0’0モル%
であった。
この成形材料を高さ50璽x、 [125zz、長さ1
251履の金型に充填し、200℃に加熱された熱盤間
に挿入し、加圧力300Ay/cm2で60分間加熱加
圧成形した。
つぎに熱外を冷却し、金型が100℃以下になって除圧
し、金型から成形体をとりだした。
成形体を常温から450°Cまで3℃/winの昇温速
度で、つぎに450’Cから1100℃まで10’C/
winの昇温速度で加熱し、さらに1100℃で3時間
保持した。
つぎに徐冷して200°C以下になってから焼結体をと
りだした。えられた焼結体は厚さが約4.5Iのもので
磁器化していた。
つぎに実施例1と同様にして曲げ強さと膨張率を測定し
た。その結果を第1表に示す。
実施例3 酸化亜鉛粉末19.42g、シリカ粉末80.28g、
正ホウ酸100.30gを実施例1と同様にして調合、
混合し成形材料を調製した。えられた成形材料の組成は
ZnO1.0モル%、5i0256モル%、BzOz 
34モル%であった。成形材料を高さ5011幅125
zi、長さ125zzの金型に充填し、160°Cに加
熱された熱盤間に挿入し、加圧力30kg/cR”で6
0分間加熱加圧成形した。
つぎに熱外を冷却し、金型が100℃以下になって除圧
し、金型から成形体をとりだした。
成形体を常温から450 ’Cまで3℃/minの昇温
速度で、つぎに450℃から900℃まで10℃/l1
linの昇温速度で加熱し、さらに900℃で3時間保
持した。
つぎに徐冷して200℃以下になってから焼結体をとり
だした。えられた焼結体は厚さが約5.5zzのもので
磁器化していた。
つぎに実施例1と同様にしてえられた焼結体の曲げ強さ
お上り熱膨張率を測定した。その結果を第1表に示す。
比較例1 酸化亜鉛粉末160gと正ホウ酸40.を実施例1と同
様にして調合、混合して成形材料を調製した。
えられた成形材料の組成はZnO85,88モル%、B
20.14.12モル%で5iO7が存在しない組成で
あった・ 以下実施例1と同様にして焼結体を作製し、えられた焼
結体の曲げ強さと熱膨張率を測定した。
その結果を第1表に示す。
比較例2 シリカ粉末160gと正ホウ酸40gを実施例1と同様
にして調合、混合して成形材料を調製した。えられた成
形材料の組成は5i0289.17モル%、B20z1
0.83モル%で、ZnOが存在しない組成であった。
以下実施例1と同様にして焼結体を作製し、曲げ強さす
5よび熱膨張率を測定した。その結果を第1表に示す。
[以下余晶1 第1表の結果から本発明の耐熱材料は5iO=が含まれ
ていない比較例1に比べて膨張率が小さく、またZnO
が含まれていない比較例2に比べて高い曲げ強さを示す
[発明の効果1 本発明の方法によりえられた耐熱材料は、160〜20
0’Cと比較的低温で加圧することにより成形体をうろ
ことができる。さらに900〜1100’Cで磁器化し
て高密度の焼結体となるので耐圧力370kg7cm”
以上の強度、熱膨張係数2.68X 10−’/’C以
下の耐熱材料が容易に製造され、しかも原料コストが安
価であり、したがって製品コストが安価となる。また本
発明の方法によりえられた耐熱材料は不燃性であり、抵
抗器用絶縁枠、ヒータープレート、端子ボックスなど急
熱急冷の雰囲気で使用する部品に好適に用いることがで
きる。
また焼結体を微粉末化したものは、封着用がラスの低膨
張フィラーとしても利用できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化亜鉛粉末、シリカ粉末およびホウ酸粉末から
    なる成形材料を金型に充填し、温度160〜200℃、
    圧力30〜300kg/cm^2で成形してえられた成
    形体を温度900〜1100℃で加熱し焼結体をうるこ
    とを特徴とする低膨脹性耐熱材料の製法。
  2. (2)低膨脹性耐熱材料の組成がZnO10〜92モル
    %、SiO_22〜56モル%、B_2O_36〜34
    モル%である特許請求の範囲第1項記載の製法。
JP60179663A 1985-08-13 1985-08-13 低膨脹性耐熱材料の製法 Pending JPS6241756A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5550768B1 (ja) * 2012-07-03 2014-07-16 Jx日鉱日石金属株式会社 焼結体及びアモルファス膜

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5550768B1 (ja) * 2012-07-03 2014-07-16 Jx日鉱日石金属株式会社 焼結体及びアモルファス膜
JP2014141392A (ja) * 2012-07-03 2014-08-07 Jx Nippon Mining & Metals Corp 焼結体及びアモルファス膜
JP2014141386A (ja) * 2012-07-03 2014-08-07 Jx Nippon Mining & Metals Corp 焼結体及びアモルファス膜
JP2014166950A (ja) * 2012-07-03 2014-09-11 Jx Nippon Mining & Metals Corp 焼結体及びアモルファス膜

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