JPS6256356A - ムライト焼結体の製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はムライト焼結体の製造方法に関し、詳しくはケ
イ酸ナトリウムと水溶性アルミニウムの塩水溶液から得
られる沈澱を脱水乾燥してムライト前駆ケイ酸アルミニ
ウム微粒子を得、該微粒子を加熱処理したムライ１−微
粉原料の成形体を焼成して、耐熱高温構造材料として高
密度でかつ高強度であり常温及び高温での機械的特性に
優れるムライト焼結体を得る製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ ムライトは、アルミナ３分子とシリカ２分子（３Ａ　ｌ
　２０　ｓ・２ＳｉＯｚ）からなる菱面体結晶で高融点
で低熱膨張なセラミックスとして知られている。

ムライトの化学量論的な組成比は、重量比でＡ１□Ｏｓ
　／　Ｓ　ｉ　Ｏｘが７１．８／２８．２であり、この
組成のムライトは、熱的に極めて安定している。そのた
めムライト結晶粒子のみからなる成形体を焼結させ気孔
の無い高密度焼結体を得ることは極めて難しい。

ムライト組成の原料としては、従来工業的には、ボーキ
サイトを主原料とし、高温で熔融合成し、これを粉砕し
た電融ムライト原料、あるいはカオリン、アルミナ等の
原料をムライト組成に配合し、１５００〜１８００℃で
焼結し、これを粉砕した合成ムライト原料がある。とこ
ろがこれらのムライト原料は、一般には耐火物用で、焼
結性に劣り、高温で焼結を行っても、充分な強度を有す
るち密質焼結体を得ることは困難である。そこでムライ
ト磁器としては工業的には、シリマナイト、カオリン、
可塑性粘土、仮焼アルミナ、長石等の原料をボールミル
粉砕混合し、１５００〜１８００℃で焼成しりＡ　Ｉ２
０　ｓ／　Ｓ　ｉｏ　２比が４ｏ／６ｏ〜６ｏ／４゜の
範囲にしたもので、ムライト組成よりシリカが多く含ま
れているのが一般的である。

純粋なムライト組成の焼結体は、新しい手法として、実
験室的にアルミニウムイソプロポキシド及びシリコンテ
トラエトキシドを出発原石とし、Ａ　Ｉ２０　ｎ：　Ｓ
　ｉｏ　２モル比；３：２となるように混合した混合ア
ルコキシド溶液を加水分解して合成したアルミナ−シリ
カ系微粉体を用い、１５００”Ｃでホットプレスする方
法が試みられている。これにより、゛化学量論的にムラ
イト組成にあり、はぼ理論密度の純粋なムライト焼結体
が得られることかに、Ｓ。

Ｍ　ａｚｄｉｙａｓｎｉらにより、Ｊ　、Ａｓ、Ｃｅｒ
ａｍ、Ｓｏｃ、［５５］５４８〜５２（１９７２）に報
告されている。

また神崎らにより、硝酸アルミニウムとケイ酸エチルの
混合溶液を噴Ｍ熱分解して得られる微粉体を１６５０℃
で常圧焼結し、３　、０１　ｇ７０ｍ３の密度のムライ
ト焼結体を得る方法が試みられている（Ｊ。

Ａ＋＊、Ｃｅｒａｓ＋、Ｓｏｃ、６８［１］ｃ　　６〜
ｃ−７（１９８［発明が解決しようとする問題点］ 本来、純粋なムライト焼結体は高融点でかつ低熱ｌｌｊ
張であり、高温圧縮強度が大きく、特に高温時の変形す
なわち耐クリープ特性に優れ、常温から１４００℃とい
う高温まで曲げ強度が変化しないという優れた特性を有
する。しかしながら、前述のように、ムライト組成の電
融ムライト原料や焼結、粉砕による合成ムライト原料は
、焼結性に劣り、充分な強度を有するち密質焼結体を得
ることができない。

また、従来一般にムライト磁器と称されて来たものは、
ムライトの化学量論比よりも５景のシリカを含み、この
余剰のシリカのマトリックスでもってムライト粒子を結
合させるという二相構造を有したものであり、ここにお
けるシリカ分も４０〜６０％含んでいるのが通常であっ
て、マトリックス部分ではＳｉが多く、反対にアルミナ
が殆ど存在しないため、マトリックス部分がシリカで構
成され、それがムライト粒子を結合せしめている状態と
なる。

このように従来のシリカ過剰のムライト磁器では、その
熱的特性はシリカのマトリックス部に大きく支配され、
従って熱間強度、クリープ特性、耐熱温度の低下につな
がっていた。いずれにしても、従来のムライト磁器は過
剰のシリカを用いてシリカマトリックスを形成させ、あ
るいは場合により焼結助剤としてアルカリを添加して高
密度成形体としていたために、その各種特性は必ずしも
満足すべきものではなかった。

また、ノ、ライト組成（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ□０３／Ｓ
ｉＯ□＝７１゜８／２８．２）に近いシリカ分の少ない
ムライト磁器は、ち密質焼結体が得られないことより、
１５％近くの気孔率あるいは吸水率を有しているものが
殆どである。さらに、従来のムライト磁器に使用される
カオリン、粘土、長石等の原料は、均一でなく、焼結中
に各種の配合原料が反応し、ムライトが生成される結果
、組成的に不均一で、焼結体の結晶粒子径も一般に大き
く、常温あるいは高温での高強度は望めない、そのため
、耐熱材料としては、炉材、棚板、匣鉢などに利用され
ているにすぎず、耐熱高温構造材料としての用途は極め
て限定されたものとなっている。

一般にセラミックスの性能を向上させるには、相及び化
学組成が均一で、かつ、焼結性の高い微粉体を準備する
ことが必要であり、セラミックスの付加価値を高めるた
めには、原料粉体がら成形、焼成に至るまでのプロセス
をｆ＆密にコントロールすることが必要不可欠である。

ムライト焼結体の製造方法としては、原料粉体の製造コ
ストが低く、収率が高く化学組成が均一で製品中に不純
物の混入がなく、また、粒径が小さく二次凝集を生じる
ことなく、分散性及び焼結活性に優れた原料粉体を使用
することが要求される。しかしながら、新しい手法であ
る混合アルコキシドの加水分解、あるいは噴Ｎ熱分解法
は、出発原料であるアルコキシドが高価であること、反
応条件の高度に正確な制御が必要であること、さらには
実験室的な少量生産は可能であるが工業的な大量生産に
は適しない等の欠点の−又は二重上を有している。

本発明は、前記のごとき従来のムライト製造方法の問題
点を解決することを目的とするものであって、その主要
な目的は、第１に真のムライト微結晶同志が強固に焼結
した組織を有する高純度で高密度な焼結体を得ることで
あり、第２にムライト本来の優れた特性を引き出し従来
のムライト磁器より格段に高強度な耐熱高温構造材料用
のセラミックスを提供することであり、第３に原料粉体
の製造コストが低く、工業的な大量生産に適したムライ
ト焼結体の型遣方法を提供することである。

１問題点を解決するための手段〕 本発明の第１発明のムライト焼結体のｖＪ逍方法は、ケ
イ酸ナトリウムに水溶性アルミニウム塩を反応させるこ
とによりケイ酸アルミニウムを生成させ、これを分離し
、次に、ケイ酸アルミニウムに、水溶性アルミニウム塩
を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱を形成させ
た後、沈澱物と水洗、脱水、乾燥し、ムライト前駆ケイ
酸アルミニウム微粒子を得、次いで該微粒子を１０００
〜１５００℃で加熱処理し解砕してｔ）られた、主とし
てＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ。

ＯｌとＳｉＯ２から成りＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ　２０　ｙ
　／　ｓ　ｉ　Ｏ２の重量比が、６５　／　３５〜８０
／２０の範囲にあるムライト微粉原料の成形体を１４５
０〜１８００℃の温度範囲で焼成して、主としてムライ
ト相からなり、かつ嵩密度が、３　、１０　ｇ／　ｃｍ
’以上又は２％以下の気孔率の焼結体を製造することを
要旨とする。

また、本発明の第２発明のムライト焼結体の製造方法は
、ケイ酸ナトリウムに水溶性アルミニウム塩を反応させ
ることによりケイ酸アルミニウムを生成させ、これを分
離し、次に、ケイ酸アルミニウムに、水溶性アルミニウ
ム塩を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱を形成
させた後、沈澱物を水洗、脱水し、沈澱物に有機溶媒を
加えた後、加熱蒸留した後、ムライト前駆ケイ酸アルミ
ニウムを含む微粒子を有機溶媒から分離して乾燥し、次
いで該微粒子を１０００〜１５００℃で加熱処理し解砕
して得られた、主としてＡ１□Ｏ１とＳｉｎ、から成り
Ａ　Ｉ２０３／　Ｓ　ｉｏ　、ノｆｉ量比が、６５／３
５〜８０／２０の範囲にあるムライト微粉原料の成形体
を１４５０〜１８００℃の温度範囲で焼成して、土とし
てムライト相からなり、かつ嵩密度が、３．１０ｉ＋／
（！ＴＩ”以上又は２％以下の気孔率の焼結体を製造す
ることを要旨とする。

本発明のムライト前駆ケイ酸アルミニウムの比表面積は
、１００　ｍ”７　ｇ以上４００ｍ”／ｇ以下の範囲と
することができる。また、加熱処理後のムライト微粉原
料の比表面積を、１００ｍ”／ｇ以下５−２７′ｇ以上
の範囲とすることができる。さらに、本発明における焼
成は、真空中あるいは酸素、水素、ヘリウムから運ばれ
た雰囲気中で行うことができる。

［作用］ 本発明のムライト焼結体の製造方法においては、ケイ酸
ナトリウムとアルミニウム塩を出発原料とし、沈澱法に
より得られた焼結活性に優れた高純度ムライト微粉体を
原料として使用する。これにより、ムライトの化学量論
組成の微結晶からなるほぼ理論密度の高密度焼結体を、
１６００℃以下の温度で数時間の焼成で得ることができ
る。さらには、ムライトの化学量論組成付近の任意の組
成について、高密度焼結体を得ることができる。また、
ムライト微結晶が強固に焼結した均一な組織を有するの
で５従来のムライト磁器に比べて、格段に高強度であり
、しかも１４００℃以上の高温まで室温の強度を保持す
ることができる。原料組成をムライトの化学量論組成に
することにより、殆どガラス相を含まない焼結体を得る
ことが可能であり、シリカマトリックスがムライト粒子
を結合せしめている状態の従来のムライト磁器に比べ、
高温でのクリープ特性も一段と優れたものとなる。

本発明のムライト焼結体の製造方法は、ケイ酸ナトリウ
ム及びアルミニウム塩を出発原料とするものであって、
出発原料は安価であり、また工業的にも大量生産が容易
でかつ製造コストも低いという大きな効果をもたらす、
しかも得られるムライト微粉体は、高純度で焼結活性に
優れ、はぼ理論密度の焼結体を得ることができる。また
、本発明のムライト前駆ケイ酸アルミニウム微粒子及び
ムライト微粉体の調製工程においては、ムライト前駆ケ
イ酸アルミニウム微粒子を含む沈澱に有機溶媒を加え、
加熱蒸留により脱水、乾燥を行い、これを加熱処理する
ことで、−次位子の凝集による弊害の無い、焼結活性及
び成形性に優れる高純度ムライト微粉体を効率良く容易
に得ることができる。

本発明では、成形体の焼成において、真空中又は酸素、
水素、Ｈｅから選ばれた雰囲気中で（ｎ成を行なうこと
で、より低温で理論密度のしかも強度に優れるムライト
焼結体を得ることが可能となる。

本発明の方法は通常次のように実施される。すなわち、
高純度ムライト微粉体の調製は、ケイ酸ナトリウムに水
溶性アルミニウム塩例えば硫酸アルミニウム、あるいは
塩化アルミニウムあるいは硝酸アルミニウムなどを反応
させ、ケイ酸ナトリウムを分解し、ケイ酸アルミニウム
を生成させる。

次にナトリウム塩等の不純物を分離して得られたケイ酸
アルミニウムに、例えば塩ｆヒアルミニラム、硝酸アル
ミニウム、硫酸アルミニウム等の水溶性アルミニウム塩
の水溶液をムライトの１ヒ学呈論組成、あるいは任意の
組成になるように混合し、撹はん下これにアンモニア水
を添加する。得られた沈澱は、ろ過、遠心分離等の適当
な方法により母液より分離した後、更に沈澱物中に残留
する溶液並びに沈澱物に１寸着している未反応物及び生
成物（例えば塩化アルミニウムを使用した場合はＮ　Ｈ
。

ＣＩ）、を除去すべく沈澱物の水洗を行なう。こうして
得られた沈澱は、スプレードライ、熱風乾燥、減圧乾燥
、マイクロ波加熱等の適当な方法により勅燥して、ムラ
イト前駆ケイ酸アルミニウム微粉体を得ることができる
。

本発明においては、特に沈澱を分層脱水後、乾燥を行な
う工程において、有機溶媒を用いて蒸留を行なうことが
よい。すなわち、水洗を終えた沈澱物に有機溶剤を加え
、沈澱物を有機溶剤に分散させた状態で蒸留を行なう、
かくして−次粒子の凝集の原因となる沈澱物中の水分子
を除去するとともに、−次粒子を有機溶媒中に出来るだ
け微細に分散させておくことにより、引き続く乾燥及び
加熱処理工程での′ａ集を防止する。

蒸留に使用する有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン
、キシレン、炭素数１０以下のアルコール、安７ａ、香
酸エチルのごとき有機酸エステル等が代表的なものであ
り、これらの１種又は２種以上が使用される。中でも炭
素数３〜１０のアルコールが好ましく、更にブタノール
、ｎ−オクタツール及びイソアミルアルコールがより好
ましいものとして挙げられる。

炭素数３〜１０のアルコール以外の溶媒を使用する場り
には、溶剤を大量に使用する必要があり、粒子の分散が
困難である等の難点かあり、かつ凝集防止の効果及び経
済性が充分でない、尚、沈澱物の分散を促進するなめに
有機溶媒に７ニオン系界面活性剤を少盪加えることを妨
げない。

蒸留は、溶剤の種類、沈澱物中の水分残ｔｆ！ｌ、溶剤
と水との共沸点、蒸留の程度等を勘案して、通常７０℃
から有ｖ１溶剤の沸点までの温度範囲内で行なう。蒸留
後、冷却し、液相中の浮遊物及び沈澱物をろ過、遠心分
離等の手段により液相から分離回収し、常圧又は減圧下
に４０〜９５℃程度で乾燥し、ムラ・イト前駆ケイ酸ア
ルミニウム微粉体を得る。

ムライト前駆ケイ酸アルミニウム微粉体は、１０００〜
１５００℃で数時間加熱処理し、解砕することにより、
本発明の高純度ムライト微粉体を得る。加熱温度が１０
００℃未満ではムライトが生成されず、一方１５００℃
を上回ると、微粉体の粒子が粗大化するので、共に好ま
しくない、かくして得られたムライト微粉体は、凝集二
次粒子を含まず、不純物、沈澱剤、陰イオン等の混入も
殆ど認められない。

このようして得られたムライト微粉体に、ポリビニール
アルコール等の成形助剤を加えて所定の形状に成形し、
１４５０〜１８００℃で数時間焼成することにより、容
易にほぼ理論密度の高密度ムライト焼結体を得ることが
できる。焼成温度が１４５０℃以下では柱状あるいはプ
リズム状のムライト微結晶が互いに絡み合った焼結体組
織が発達しにくく、また１８００℃を上回ると粒子が粗
大化して共に好ましくない、さらに好ましくは、１５０
０〜１７５０℃の範囲で焼成するのがよい。

本発明においては、特に真空中、あるいは酸素、水素、
ヘリウムから運ばれた雰囲気中で焼成を行なうことによ
り、より低温で気孔の殆ど含まれない理論密度焼結体が
得られる。すなわち、窒素、炭酸ガス等は焼結中に気孔
の除去を抑制するのに対し、真空中、酸素、水素、ヘリ
ウム等のガスは焼結を促進するからである。

本発明の焼結においては、ＨＰ法又はＨＩＰ法を用いる
こともできる。すなわち、Ａｒ、Ｎ２等の不活性雰囲気
中で１４００〜１６００℃の温度、２０Ｋｇ／　ｃ　翔
”以上の圧力でホットプレスする。また適切な温度東件
で密度９５％以上の非通気性焼結体を得たのち、熱間静
水圧プレス内にて１００ＯＫ　ｇ／　ａｍ”以上のガス
圧力、１１００℃以上１８００℃以下の温度染件にて、
０．５時間以上の焼結を行えば、はぼ完全にち密化Ｌ、
高性能なち密質ムライト焼結体を得ることができる。

なお本発明においては、　Ｎａ２ＯＨｎＳ　ｉｏ、　　
ｍ）（，０で示されるクイ酸ナトリウムにおいてｎ−０
゜５〜４のいずれの組成のものも使用できる。

また本発明のムライト面駆ケイ酸アルミニウ１１は、１
００ｍ２／ｇ以上４００ｍ”／８以下の範囲の比表面積
とすることが望ましい。１００　ｍ２．、／　８以下で
は活性に劣り、４００ｍ２／ｇ以上では表面活性が大き
すぎるＺも、加熱処理工程られるムライト微粉体が嵩高
くなり、共に好ましくない、また、このムライト前駆ケ
イ酸アルミニウムを１０００〜１５００℃で熱処理して
得られるムラ・イト（紋粉原料は、１００ｍ２／ｇ以下
５ｍ２／ｇ以上の範囲の比に面積が望ましい。ムライト
微粉原料の比表面積は焼結活性の点から、高比表面績で
あることが望ましく、成形性及び成形体の生密度を高く
する点からは低比表面積が望ましいが、両条件を共に満
たすため、この範囲内が望ましい。特に各種の成形手法
を用いる上で、望ましくは５０ｍ２７ｇ以下５ｇ＋’／
ｇ以上が良い。

本発明においては、主としてムライト相からなる焼結体
を得るため、Ａ　Ｉ２０　、／　Ｓ　ｉｏ　２の重量比
が６５／３５〜８０／２０の範囲にあることが必要であ
る。すなわち、Ａ　Ｉ２０３／　Ｓ　ｉｏ　２の重量比
が６５．’３５よりＳｉＯ２が多い場合は、焼結体に含
まれるガラス質が多くなり強度、耐クリープ特性の劣化
につながる。また、８０／２０よりもＡｌ２Ｏ３／Ｓｉ
Ｏ　２０−が多くなると、焼結体に含まれるＡ、！２０
．粒子の割合が多くなり、高温での強度低下につながる
。

また、この組成範囲の焼結体の嵩密度は、３゜１０ｇ／
ｃ＋ｅ３以上あるいは２％以下の気孔率であることが必
要である。このように嵩密度あるいは気孔率を限定した
埋山は、焼結体の嵩密度が３．ＩＱｇ／ａｍ’以下ある
いは２％以上の気孔率を含む場合には、焼結体の機械的
特性が劣ったものとなるからである。

焼結体中にガラス質あるいはアルミナ粒子を含まない実
質的にムライト単相からなる焼結体を得るなめには、Ａ
１□Ｏｓ　／　Ｓ　ｉ　Ｏ２の重量比を７２／２８〜７
６／２４の範囲内にすることが好ましい。

この範囲内の焼結体は、室温及び高温での機械的特性に
優れる。この範囲の焼結体の嵩密度が３゜１０　ｇ／　
ａｍ’以下あるいは２％以上の気孔率である場合は、焼
結体の機械的特性が劣ったものとなる。

このため、３．１０ｇ／ａｍ３以上の嵩密度あるいは２
％以下の気孔率でなければならない。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を詳細に説明し、本発明の効果
を明らかにする。

（実施例１） ＳｉＯｚ／ＮａｚＯのモル比が１であるケイ酸ナトリウ
ム（ＮａｘＯｎＳｉＯｚ）の水溶液に硫酸アルミニウム
（Ａ　Ｉ２（Ｓ　Ｏ４）３）の水溶液を加えてケイ酸ナ
トリウムを分解し、Ａｌ２０−　／　Ｓ　ｉ　Ｏ２のモ
ル比が１／３であるケイ酸アルミニウムの沈澱物を生成
させる。次いで母液から沈澱物を分離し、水洗後、得ら
れる粉末のＡｌ２Ｏｚ／　Ｓ　ｉｏ２の重量比が第１表
の割合になるように、この沈澱物に塩化アルミニウム（
ＡｌＣｌ２）の水溶液を加え撹はん下アンモニア水を滴
下し、沈澱物を形成させた後、この沈澱を母液より分離
した。

得られた沈澱物は、水洗、脱水、乾燥をへて、ムライト
前駆ケイ酸アルミニウム微粒子となる。

この微粒子は、２２０　ｍ”／　ｇの比表面積を有する
。

次いで、該微粒子を大気中１０００〜１４５０℃で２時
間加熱処理し、解砕を加えムライト微粉原料を得る。

このようにして得られたムライト微粉原料の加熱処理温
度と比表面積の関係を第１図に示した。

第１図の曲線より、加熱処理温度が１０００℃では、原
料の比表面積が９０〜Ｌｏｏｍ２７ｇの値を示し、逆に
加熱処理温度が１５００℃では、原料の比表面積は’５
ｍ２７ｇとなる。この結果より、本発明の高純度高強度
の焼結体を得るためには、ムライト微粉原料の加熱処理
温度は、１０００〜１５００℃とすることが望ましいこ
とが確認された。

次に、１２００℃で２時間加熱処理して得られた３２ｍ
２／ｇの比表面積を示すムライト微粉体を２．Ｏｔ。

ｎ　／／ｅ　ｌ　”の圧力で等方的に成型し、１６００
℃の温度で大気中２時間焼成した。得られた焼結体は、
３×４Ｘ４０ｍｍに切断研準加工し、密度、室温及び１
３００℃での抗折強度、並びに焼結体の結晶相を測定し
、その結果を第１表に示した。

なお、各物性の測定方法として、室温の抗折強度はＪＩ
Ｓ規格に従い、３Ｘ４Ｘ４０ｍｍ試料片を用い、スパン
３０ｖａｖ＊、クロスヘッド速度０．５ｍｎ／ｍｉｎの
３点曲げにより１０本の平均値を示した。高温強度は、
１３００℃において、室温と同様に測定と行った。結晶
相は、Ｘ線回折、走査型電子ｍ微鏡（ＳＥＭ）、Ｘ！！
マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用い、ムライト相
、アルミナ相を検出し、ガラス相はＨＦ等の酸で研摩面
をエツチングし、ＳＥＭ観察を行ない検出した。比表面
頂の測定は、ＢＥＴ吸着法により行った。

第１表 第１表の結果より、Ａ　ｌ　ｚ　Ｏ３／　Ｓ　ｉ　Ｏｚ
重量比が６０／４０であってＳ　ｉ　Ｏ２の配合割合の
多い比較例である試料Ｎｏ、１は、ムライト相にガラス
質が多く混入するので、室温強度及び高温強度共に十分
な値が得られない、また、Ａ　＋２０３／　Ｓ　ｉｏ　
２重量比が８５／１５であってＡｌ２Ｏ３の配合割合の
多い比較例である試ｆ１Ｎｏ、７では、アルミナ相が多
くなり、嵩密度及び室温強度は高いものの、１３００℃
における強度は著しく劣化する。しかし、Ａ１□Ｏ，／
ＳｉＯ，重量比が本発明の範囲にある試料Ｎｏ、２〜６
では、Ａ　Ｉ、Ｏｓ／　Ｓ　ｉｏ　ｚ！１ｉｆｔ比が６
７／３３〜７８／２２であって、殆どがムライト相から
なり、嵩密度は３．１１Ｈ／ａｍ’以上のものが得られ
、室温強度は３３〜４５　Ｋ　ｇ／　ｍｍ２．１３００
℃強度は３７〜４３　Ｋ　ｇ／＋＊＋＊”とそれぞれ所
期の結果を示すことが確認された。

（実施例２） 実施例】の方法で得られたＡ　Ｉ２０３／　Ｓ　ｉｏ　
２の重量比が７２／２８のムライト微粉木な、２．０Ｌ
ｏｎ／ａｍ２の圧力で等方向に成形し、＋４００”ｃ、
１５５゜０２１６００℃、１８５０℃、１７００’Ｃ１
２９００’Ｃノ各温度で大気中２時間焼成し、焼結体の
密度及び室温強度について測定し、その結果を第２表に
示した。

第２表 ※は比較例 第２表において、ムライト微粉体の焼成温度が本発明の
範囲外の１４００℃である比較例の試料Ｎｏ。

８では、嵩密度が十分でなく、室温強度も十分な値が得
られない、また、焼成温度が１９００℃である比較例の
試料Ｎｏ、１３では、嵩密度は高いものの焼結体の結晶
粒子が粗大化して十分な室温強度が得られない、これに
対して焼成温度が１５５０〜１７００℃である試料Ｎｏ
、９〜１２では、嵩密度及び室温強度共に所期の結果が
得られることが確認２された。

また、１５５０℃、１６００℃及び１６５０℃で焼成し
た試料Ｎｏ、９．１０、及び１１の焼結体の表面を研窄
し、１５５０℃で１５分間サーマルエツチングした焼結
体表面の電子ｍ＠鏡写真（Ｘ　２５００）を第２図（Ａ
＞、（Ｂ）、（Ｃ）に示した。この写真より、柱状結晶
が互いに絡み合った結晶体組織が発達していることが確
認された。

（実施例３） Ｓ　ｉ　Ｏ２／　Ｎ　１１２０のモル比が３であるケイ
酸ナト’）’Ｆム（ＮａｚＯｎＳｉｏ□）の水溶液に硫
酸アルミニウム＜Ａ　Ｉ２＜Ｓ　Ｏ、）３）の水溶液を
加えて、ケイ酸ナトリウムを分解し、Ａ　Ｉ２０３／　
Ｓ　ｉｏ　２のモル比が１／９であるケイ酸アルミニウ
ムの沈澱物を生成させる６次いで母液から沈澱物を分殖
し、水洗後Ａ　Ｉ２０　ｓ／　ｓ　；ｏ　２ノ重量比が
７４／２６になるようにこの沈澱物に塩ｆヒアルミニウ
ム（Ａ　ＩＣＩ３）の水溶液を加え、撹はん下アンモニ
ア水を滴下し、沈澱物を形成させた後、この沈澱を母液
より分離した。得られた沈澱物は、水洗、脱水を行った
。

脱水終了後の沈澱物に対し、ブタノールとイソアミルア
ルコールを重量比で１＝１に混合した混合アルコールを
沈澱物の重量の４倍暖加ノ、さらに非イオン系界面活性
剤を混合アルコールの１．／１５０の重匿割禽で添加し
て七分に分散させた後、撹はん下に加熱蒸留１１、沸点
が１．００℃となった時点で加熱を止め、冷却し残留物
を得る。次ぎに残留物から遠心分離により、浮遊物及び
沈澱物を回収し、これを９０°Ｃにで乾燥し、ムライト
ｌｉ′ｉｆ駆７’ノｌミニウム微粒子を得た。

この微粒子は、２８０１．・′ｇの比表面積を有１゜て
いるが、該＠粒子を・大気中１３００℃て゛２時間加熱
処理し、解砕を加え、ムライト微粉原料を得る。

このようにして得られたムライト１紋粉原料の比表面積
は２５ｍ２／ｇを示す、このムライト微粉体を２　、　
ＯＬｏｎ７Ｃｍ２の圧力で等方向に成形し、１７７８　
、、／””’　ｃＩｌｌ　’の生温密度を有する成形体
とした。この成形体を酸素中で１５５０℃３時間焼成し
た。このようにして得られた焼結体は、３．１６ｇ／ａ
ｍ’の嵩密度と４５ＫＢ／ｆｉｍ”の室温での曲げ強度
を示した。

本実施例から、有機溶剤を使用し、加熱蒸留、乾燥を行
うことにより、焼結活性に優れし、かも成形性に１・優
りるｊ１ライｌ−微粉原料が得られることが°分かる。

また、酸素中で焼成を行うことで、大気中よりも焼結が
促進され、より低温で理論密度の焼結体を得ることが可
能となり、さらには焼結体の結晶粒子ｊＹを微粒とづる
ことかできるため、より強度に優れたムライｌ−焼結体
３？！！ることができることが１”Ｉ１明した。

〈実施例４） 実施例１の方法で得られたＡ　Ｉ２０３／　Ｓ　ｉｏ　
２の重量比が７２．・′２８の試ｆｉＮｏ、４及び比較
例としてＡ　Ｉ　２０３　／　Ｓ　ｉ　Ｏｔの重量比が
６５．・′３５の嵩密度２．６ｇ、／　、　Ｉｎ３、吸
水率Ｏの市販ムラ、イト磁器く試料Ｎｏ、Ｘ）について
１０００℃、１１５０℃、１３００℃、１４５０℃にお
ける高温強度を測定し、その結果をｆＪＳＢ図において
、縦軸に抗折強度（Ｋｇ／＋ｎｍ２＞、横軸に保持温度
（’Ｃ）として示した。

第３図から明らかなように、本発明例である試ｆｌＮｏ
、４は、抗折強度がＮｏ、Ｘよりも４倍位高く、しかも
常温から１５００’Ｃに至るまで抗折強度が殆ど変化し
ないのに対し、比較例である試料Ｎｏ、Ｘは、１０００
℃以上になると抗折強度の劣化が始まる３これより本発
明のムライト焼結体は、市販のムライト微粉原料に比べ
、室温、高温強度共に格段に優れていることが判るが、
特に高温においての強度低下が全くなく、室温強度を高
温まで保持できる１：とが判る。

（発明の効果） 以上に詳細に説明し、たように、本発明のムライト焼結
体の製造方法によってえちれる４′ｎ、結像は、土とし
てムライト相からなり、ムライｈｆｉ＆結晶同志が強固
に焼結した組織を有する高純度で高密度な焼結体である
。また、ケイ酸ナトリウムを出発原料とする沈澱法によ
る焼結活性に優れた高純度ムライト＠粉体を使用するも
のであり、ムライト微結晶が強固に焼結し均一な！Ｉ織
を有する焼結体であるため、従来のムライト磁器に比べ
て、室温あるいは高温における強度、クリープ特性等の
機械的ｔｙ性に一段と優れる。さらに、本発明のムライ
ト焼結体の製造方法は、原料粉体の製造コストが低く、
工業的な大量生産に適したムライト焼結体の製造方法で
ある６ 本発明によって製造されるムライト焼結体は、その優れ
た機械的特性のために、こう鉢、棚板、特にローラーハ
ースキルンの焼成コロなどを始めとする高温炉用材等の
耐熱用材ｔ１は勿論のこと、鉄鋼用あるいは熱処理用の
送風機のファン、耐摩耗バルブ、高温用バーナー、ディ
ーゼルエンジンやガスタービン等の内燃機関の各部材な
ど耐熱性高温構造品としてｔｒ用であり、その性能の向
」−に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例ＩＧこおけるムライト微粉原料の加熱処
理温度と比表面績の関係を示した図表、第２図（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の方法により焼成した焼結体の
研摩エツチング面の電子π微鏡写真、第３図は実施例４
における高温強度試験の保持温度と抗折強度の関係を示
した図にである。 （保持時間　２時間】 々゛、：：イ： ＪＡ） 第　　ミ！”＆’１ （ミ＼　゛ 第、二［゛〈゛ 手続補正書く方式） 昭和６０年１１月２７日 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　第１９５６１３号２、発明の名称 ムライト焼結体の装造方法 ３、ｈｌｉ正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ｊ主　所　　名古屋市西区則武新町１番３６号氏　名（
名称）（４２９）株式会社ノリタゲカンパニーリミテド
住　所　　名古屋市中区錦二丁目１８番５号５、補正命
令の日付 造を表す」を追加する。 手続補正書（自発） 昭和６１年　２月　７日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 ２、発明の名称 ムライト焼結体の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番３６
号氏　名（名称＞　（４２９）株式会社ノリタケカンパ
ニーリミテド代表者　　代表取締役　倉　１）隆　文４
、代理人 住　所　　名古屋市中区錦二丁目１８番５号６、補正に
より増加する発明の数　　　　　Ｏ特許請求の範囲 （１）ケイ酸すｌ・リウムに水溶性アルミニウム塩を反
応させることによりケイ酸アルミニウムと生成させ、こ
れを分離し、次に、ケイ酸アルミニウムに５水溶性アル
ミニウム塩を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱
を形成させた後、沈′ａ物を水洗、脱水、乾燥し、ムラ
イト前駆ケイ酸アルミニウム微粒子を得、次いで該微粒
子を１０００〜１５００℃で加熱処理し解砕して得られ
た、主としてＡ１□Ｏ１とＳｉ○、から成りＡ　Ｉ２０
　ｙ／　Ｓ　ｉｏ　２の重量比が、６５／３５〜８０／
２０の範囲にあるムライト微粉原料の成形体を１４５０
〜１８００℃の温度範囲で焼成して、主としてムライト
相からなり、かつ嵩密度が、３　、１０　ｇ／　ａｍ’
以上又は２％以下の気孔率の焼結体を製造することを特
徴とするＬｉＬと焼結体の製造方法。 （２）ムライト前駆ケイ酸アルミニウムの比表面積を、
１００ｍ２／ｇ以上４００纏２／ｇ以下の範囲とする特
許請求の範囲第１項記載のムライト焼結体の製造方法。 （３）加熱処ｒ′ＴＩ！ｔｒｔのムライト微粉原ｆ”ｌ
の比表面積を、１００ｍ２／ｇ以下５ｍ’／ｇ以上の範
囲とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のムラ
イト焼結体の製造方法。 （４）焼成は真空中あるいは酸素、水素、ヘリウムから
選ばれた雰囲気中で行う特許請求の範囲第１項、第２項
または第３項記載のムライト焼結体の製造方法。 （５〉ケイ酸ナトリウムに水溶性アルミニウム塩を反応
させることによりケイ酸アルミニウムを生成させ、これ
を分離し、次に、ケイ酸アルミニウムに、水溶性アルミ
ニウム塩を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱を
形成さぜな後、沈澱物を水洗、脱水し、沈澱物に有機溶
媒を加えた後、加熱蒸留した後、ムライト前駆ケイ酸ア
ルミニウムを含む微粒子を有機溶媒から分離して乾燥し
、次いで該微粒子を１０００〜１５００℃で加熱処理し
解砕して得られた、主としてＡ１□ＯユとＳｉｎ、から
成りＡ　ＩｚＯｘ／　Ｓ　ｉ９□の重量比が、６５／３
５〜８０／２０の範囲にあるムライト微粉原料の成形体
を１４５０〜１８００℃の温度範囲で焼成して、主とし
てムライト相からなり、かつ嵩密度が、３．１０ｇ／ａ
ｍ’以上又は２％以下の気孔率の焼結体を製造すること
を特徴とするムライト焼結体の製造方法。 （６）ムライト前駆ケイ酸アルミニウムの比表面積を、
１００ｍ２／ｌｒ以上４００ｍ”／ｇ以下の範囲とする
特許請求の範囲第５項記載のムライト焼結体の製造方法
。 〈７）加熱処理後のムライト微粉原料の比表面積を、１
００ｎ２／ｇ以下５ｍ２／ｇ以上の範囲とする特許請求
の範囲第５項または第６項記載のムライト焼結体の製造
方法。 （８）焼成は真空中あるいは酸素、水素、ヘリウムから
選ばれた雰囲気中で行う特許請求の範囲第５項、第６項
または第７項記載のムライト焼結体の製造方法。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ酸ナトリウムに水溶性アルミニウム塩を反応
   させることによりケイ酸アルミニウムを生成させ、これ
   を分離し、次に、ケイ酸アルミニウムに、水溶性アルミ
   ニウム塩を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱を
   形成させた後、沈澱物を水洗、脱水、乾燥し、ムライト
   前駆ケイ酸アルミニウム微粒子を得、次いで該微粒子を
   １０００〜１５００℃で加熱処理し解砕して得られた、
   主としてＡｌ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ＿２から成りＡｌ＿２
   Ｏ＿３／ＳｉＯ＿２の重量比が、６５／３５〜８０／２
   ０の範囲にあるムライト微粉原料の成形体を１４５０〜
   １８００℃の温度範囲で焼成して、主としてムライト相
   からなり、かつ嵩密度が、３．１０ｇ／ｃｍ＾３以上又
   は２％以下の気孔率の焼結体を製造することを特徴とす
   るム焼結体の製造方法。
2. （２）ムライト前駆ケイ酸アルミニウムの比表面積を、
   １００ｍ＾２／ｇ以上４００ｍ＾２／ｇ以下の範囲とす
   る特許請求の範囲第１項記載のムライト焼結体の製造方
   法。
3. （３）加熱処理後のムライト微粉原料の比表面積を、１
   ００ｍ＾２／ｇ以下５ｍ＾２／ｇ以上の範囲とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のムライト焼結体の
   製造方法。
4. （４）焼成は真空中あるいは酸素、水素、ヘリウムから
   選ばれた雰囲気中で行う特許請求の範囲第１項、第２項
   または第３項記載のムライト焼結体の製造方法。
5. （５）ケイ酸ナトリウムに水溶性アルミニウム塩を反応
   させることによりケイ酸アルミニウムを生成させ、これ
   を分離し、次に、ケイ酸アルミニウムに、水溶性アルミ
   ニウム塩を加えた水溶液にアンモニア水を加え、沈澱を
   形成させた後、沈澱物を水洗、脱水し、沈澱物に有機溶
   媒を加えた後、加熱蒸留した後、ムライト前駆ケイ酸ア
   ルミニウムを含む微粒子を有機溶媒から分離して乾燥し
   、次いで該微粒子を１０００〜１５００℃で加熱処理し
   解砕して得られた、主としてＡｌ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ＿
   ２から成りＡｌ＿２Ｏ＿３、／ＳｉＯ＿２の重量比が、
   ６５／３５〜８０／２０の範囲にあるムライト微粉原料
   の成形体を１４５０〜１８００℃の温度範囲で焼成して
   、主としてムライト相からなり、かつ嵩密度が、３．１
   ０ｇ／ｃｍ＾３以上又は２％以下の気孔率の焼結体を製
   造することを特徴とするムライト焼結体の製造方法。
6. （６）ムライト前駆ケイ酸アルミニウムの比表面積を、
   １００ｍ＾２／ｇ以上４００ｍ＾２／ｇ以下の範囲とす
   る特許請求の範囲第５項記載のムライト焼結体の製造方
   法。
7. （７）加熱処理後のムライト微粉原料の比表面積を、１
   ００ｍ＾２／ｇ以下５ｍ＾２／ｇ以上の範囲とする特許
   請求の範囲第５項または第６項記載のムライト焼結体の
   製造方法。
8. （８）焼成は真空中あるいは酸素、水素、ヘリウムから
   選ばれた雰囲気中で行う特許請求の範囲第５項、第６項
   または第７項記載のムライト焼結体の製造方法。