JPS6283358A - Manufacture of high purity mgo sintered body - Google Patents

Manufacture of high purity mgo sintered body

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JPS6283358A
JPS6283358A JP60224485A JP22448585A JPS6283358A JP S6283358 A JPS6283358 A JP S6283358A JP 60224485 A JP60224485 A JP 60224485A JP 22448585 A JP22448585 A JP 22448585A JP S6283358 A JPS6283358 A JP S6283358A
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JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
mgo
temperature
purity
raw material
Prior art date
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Pending
Application number
JP60224485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
歌野 赳
博 佐々木
深津 泰雄
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.)
Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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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。
(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】 [産業上の利用分野] 本発明は高純度MgO焼結体の製造方法に係り、詳しく
は、高純度のウラン、トリウム等の溶解用ルツボ、鉄や
合金の真空溶解用ルツボ、高周波炉による金属溶解用ル
ツボ、電子セラミックス焼成用ルツボ又は耐火物サヤ等
の基材として好適な、高純度MgO焼結体の製造方法に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a high-purity MgO sintered body, and more specifically, a crucible for melting high-purity uranium, thorium, etc., and a vacuum melting method for iron and alloys. The present invention relates to a method for producing a high-purity MgO sintered body suitable as a base material for a commercial crucible, a crucible for metal melting in a high-frequency furnace, a crucible for firing electronic ceramics, a refractory sheath, etc.

[従来の技術] 一般に、セラミックスの焼結とは、加熱により相接する
粒子が接近し、全体が収縮して焼き固まる現象をいう、
この焼結の駆動力は、粒子集合体の総表面積を小さくす
ることによって、系の表面自由エネルギーを最小にしよ
うとする力である。
[Prior Art] In general, sintering of ceramics is a phenomenon in which adjoining particles are brought close to each other by heating, the whole shrinks, and is baked and hardened.
The driving force for this sintering is a force that attempts to minimize the surface free energy of the system by reducing the total surface area of the particle aggregate.

このように、焼結は固体の表面エネルギーを原動力とし
、固体内の物質の移動によっておこる現象であることか
ら、緻密、微細で均一な組織を有し、安定な性能を有す
る焼結体を得るためには、原料の調整方法が根本的で重
要な問題点とされ、まず、原料粉末を十分に細かく粉砕
すること、その他、焼結助剤、焼成条件を選定すること
などによって、粒子内における物質移動を助長する方策
が検討されている。
In this way, sintering is a phenomenon that is driven by the surface energy of a solid and is caused by the movement of substances within the solid, so it is possible to obtain a sintered body that has a dense, fine, and uniform structure and has stable performance. In order to achieve this, the method of preparing the raw material is considered to be a fundamental and important issue. First, the raw material powder must be sufficiently finely ground, and the sintering aids and firing conditions must be selected to improve the internal structure of the particles. Measures to promote mass transfer are being considered.

例えば、高純度MgO焼結体の製造において。For example, in the production of high-purity MgO sintered bodies.

原料を細かく粉砕する方法としては、鋼製ボールミル等
を用いて粉砕する方法がある。しかるに、この方法は不
純物除去のため、後に酸処理、水洗い等の処理を必要と
するという問題があるため、最近ではジンターコルンド
賀のボットミルで粉砕している。この場合、原料は、そ
の粉末の粒度が大部分は100gm以下で、そのうち相
当の部分が10gm以下であるように粉砕される。
As a method of finely pulverizing the raw material, there is a method of pulverizing the raw material using a steel ball mill or the like. However, this method has a problem in that it requires subsequent treatments such as acid treatment and water washing to remove impurities, so recently it has been pulverized using a bot mill in Sinterkolund. In this case, the raw material is ground so that the particle size of the powder is mostly less than 100 gm, with a significant portion of it being less than 10 gm.

このようにして調整されたMgO原料粉末を焼成するに
あたっては、焼結温度を低下させ、あるいは結晶の成長
を抑制するために微量ないし少量の焼結助剤が加えられ
る。MgO焼成にあたっては、SiO2、ZrO2、C
aO等が焼結助剤として添加混合される。しかして、こ
の混合物は可塑性がないことから、通常、有機質バイン
ダーを1〜2重量%添加混合し、ラバープレス、押出成
形等の方法で成形し、1300〜2O00℃で焼成し、
焼結体を得ている。
When sintering the MgO raw material powder prepared in this manner, a trace or small amount of sintering aid is added to lower the sintering temperature or to suppress crystal growth. For MgO firing, SiO2, ZrO2, C
AO etc. are added and mixed as a sintering aid. However, since this mixture has no plasticity, it is usually mixed with 1 to 2% by weight of an organic binder, molded by a method such as rubber press or extrusion, and baked at 1300 to 2000°C.
A sintered body is obtained.

[発明が解決しようとする問題点] このように、焼結助剤としてS i O2。[Problem to be solved by the invention] Thus, SiO2 as a sintering aid.

ZrO2,CaO等を添加混合して焼成する従来の方法
によれば、比較的容易にMgO焼結体を得ることが可能
となる。しかるに、このような従来法により得られたM
gO焼結体は、緻密性において十分満足し得るものとは
いえず、このため、ルツボやサヤの基材として用いた場
合、焼結助剤のS i 02 、Z ro2.CaO等
が、内部に収容されたウラン、トリウム等の高純度の金
属溶融物や電子セラミックス等の被焼成物にコンタミネ
ーションを起こすという問題が生じる。更に、従来法に
よるMgO焼結体はサーマルショックに対しては強くな
い等の欠点があった。
According to the conventional method of adding and mixing ZrO2, CaO, etc. and firing, it is possible to obtain an MgO sintered body relatively easily. However, M obtained by such a conventional method
The gO sintered body cannot be said to be fully satisfactory in terms of density, and therefore, when used as a base material for a crucible or sheath, the sintering aids S i 02 , Z ro2 . A problem arises in that CaO and the like contaminate the high-purity molten metals such as uranium and thorium contained therein and the objects to be fired such as electronic ceramics. Furthermore, the MgO sintered body produced by the conventional method has drawbacks such as not being strong against thermal shock.

L問題点を解決するための手段] 本発明者らは上記従来法の問題点を解決するべく種々検
討を重ねた結果、アルコキシド法で生成されるA見2O
3を超微粒子焼結助剤として添加混合することによって
、低温でしかも短時間で極めて緻密なMgO焼結体を製
造することができることを見出し、本発明を完成させた
Means for Solving the Problems with L] The present inventors have made various studies to solve the problems of the above-mentioned conventional method, and as a result, the present inventors have found that
The present inventors have discovered that an extremely dense MgO sintered body can be produced at low temperatures and in a short time by adding and mixing No. 3 as an ultrafine sintering aid, thereby completing the present invention.

即ち、本発明は、高純度MgO原料に焼結助剤として超
微粒子アルコキシドA l 2O3を添加混合し、更に
バインダーを添加混合し、得られた混合物を成形した後
焼成する。
That is, in the present invention, ultrafine particle alkoxide A l 2 O3 is added and mixed as a sintering aid to a high-purity MgO raw material, a binder is further added and mixed, and the resulting mixture is shaped and then fired.

なお1本発明においてアルコキシドA l 2O3とは
アルコキシド法により得られたAl2O3を指す。また
、%はすべで重に%を示す。
Note that in the present invention, alkoxide A l 2O3 refers to Al2O3 obtained by an alkoxide method. In addition, all percentages refer to percentages.

以下に本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明において、MgO原料としては、高純度MgOを
用いる。高純度MgO原料としては、純度99.0%以
上の高純度品が好ましい。
In the present invention, high purity MgO is used as the MgO raw material. As the high-purity MgO raw material, a high-purity product with a purity of 99.0% or more is preferable.

このような高純度MgO原料の一つとして、アルコキシ
ド法により得られたMgOが挙げられる。これは、原料
のMgアルコキシド溶液を、常法により加水分解して得
られるものであるが、この場合、原料のMgアルコキシ
ドとしてはMg(7)メトキシド、エトキシド、イソプ
ロポキシド、ブトキシド等が用いられる。使用するアル
コキシドは不純物含有量の低いものが好ましい。
One example of such high-purity MgO raw materials is MgO obtained by an alkoxide method. This is obtained by hydrolyzing a raw material Mg alkoxide solution using a conventional method. In this case, Mg(7) methoxide, ethoxide, isopropoxide, butoxide, etc. are used as the raw material Mg alkoxide. . The alkoxide used preferably has a low impurity content.

本発明において、MgO原料は、平均粒径が44Bm以
下程度、とりわけ10gm以下程度の粉末が好ましい。
In the present invention, the MgO raw material is preferably a powder with an average particle size of about 44 Bm or less, especially about 10 gm or less.

また、本発明において、焼結助剤として用いるMi微粒
子アルコキシドA l 2O3としては、AfLのアル
コキシドを加水分解して得られた粉末を必要に応じて粉
砕、仮焼したものが用いられる。この超微粒子アルコキ
シドAJ12O3の平均粒径は100Aであることが好
ましい。
Further, in the present invention, as the Mi fine particle alkoxide A 1 2 O 3 used as a sintering aid, a powder obtained by hydrolyzing AfL alkoxide is pulverized and calcined as necessary. The average particle diameter of this ultrafine alkoxide AJ12O3 is preferably 100A.

また、原料混合物に可塑性を付与するために添加される
バインダーとしては、通常用いられる有機質バインダー
が使用される。有機賀バインダーとしではメチルセルロ
ーズ等が挙げられる。
Further, as the binder added to impart plasticity to the raw material mixture, a commonly used organic binder is used. Examples of the organic binder include methylcellulose.

本発明においては、まずMgO原料に上記A !;L2
O3焼結、助剤を湿式又は乾式で添加混合する。A!;
L2O3焼結助剤の添加量は、MgO原料に対して0.
005〜1.0%とするのが好ましい。A l 2O’
3焼結助剤を添加混合した後、又はA I:L2O3焼
結助剤と共に、バインダーを添加混合する。バインダー
の添加量は、MgO原料に対して1.0〜5.0%とす
るのが好ましい。
In the present invention, first, the above A! is added to the MgO raw material. ;L2
Add and mix O3 sintering and auxiliary agents wet or dry. A! ;
The amount of the L2O3 sintering aid added is 0.0% relative to the MgO raw material.
It is preferable to set it as 0.005 to 1.0%. A l 2O'
After adding and mixing the 3 sintering aid, or together with the A I:L2O3 sintering aid, the binder is added and mixed. The amount of binder added is preferably 1.0 to 5.0% based on the MgO raw material.

得られた混合物は加圧成形法等の成形法により成形する
が、加圧成形の場合、成形圧力は500〜2O00Kg
/crn”程度が好適である。
The obtained mixture is molded by a molding method such as pressure molding, but in the case of pressure molding, the molding pressure is 500 to 2000 kg.
/crn” is preferable.

この成形体は、次いで、好ましくは真空又は水素雰囲気
中で焼成する。この焼成は、まず常温から、400〜6
00℃の間の所定温度(例えば500℃)までlOO〜
250℃/ h r ’t’昇温し、該所定温度から1
500−1900℃の間の最終焼成温度まで250〜b した後、該最終焼成温度に2〜5時間保持するものが好
ましい。
This molded body is then preferably fired in a vacuum or in a hydrogen atmosphere. This firing starts from room temperature to 400~600℃.
lOO to a predetermined temperature between 00°C (e.g. 500°C)
250℃/hr 't' temperature increase from the predetermined temperature to 1
Preferably, the final calcination temperature is 250 to 500° C. and then maintained at the final calcination temperature for 2 to 5 hours.

このような本発明の方法により得られるMgO焼結体は
、極めて緻密で強度に優れたものとなる。
The MgO sintered body obtained by the method of the present invention is extremely dense and has excellent strength.

[作用] 一般に、アルコキシド法により得られる粉末は、粒径が
小さく、表面が活性でしかも高純度である。
[Function] Generally, the powder obtained by the alkoxide method has a small particle size, an active surface, and high purity.

このため、本発明により、高純度のMgO原料に、アル
コキシド法により得られた超微粒子A l 2O3を添
加混合することによって、MgO原料粉末の粒子間に超
微粒子粉末のA交2O3が均一に拡散分布されるように
なるため、低い焼成温度で均一かつ緻密な焼結体を得る
ことが可能となる。
Therefore, according to the present invention, by adding and mixing ultrafine particles A l 2O3 obtained by the alkoxide method to a high purity MgO raw material, the A l 2O3 of the ultrafine particle powder is uniformly diffused between the particles of the MgO raw material powder. Since the particles are distributed, it becomes possible to obtain a uniform and dense sintered body at a low firing temperature.

この超微粒子アルコキシドAl2O3は、12O0℃程
度の温度でMgO粉末粒子間に拡散し始め、約1500
℃で完全に固溶する。従って、本発明によれば、添加し
たアルコキシドA l 2O3が残存することなく、M
gO粒子はスピネルポンドされて強固に結合し、得られ
る焼結体は緻密で強度も大きいため、耐コンタミネーシ
ョン性、耐サーマルショック性に優れたものとなる。
This ultrafine alkoxide Al2O3 begins to diffuse between MgO powder particles at a temperature of about 1200°C, and at a temperature of about 1500°C.
Complete solid solution at ℃. Therefore, according to the present invention, M
The gO particles are strongly bonded by spinel pounding, and the resulting sintered body is dense and strong, resulting in excellent contamination resistance and thermal shock resistance.

[実施例] 以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。
[Examples] The present invention will be explained in more detail by examples below.
The present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof.

実施例1 純度99.0%の高純度MgOを、ジンターコルンド質
のボットミルで、粒径10JLm以下まで粉砕して得ら
れた原料粒子に、粒径io〜100A、純度99.99
%の超高純度、超微粒子アルコキシドA l 2O3を
0.4%添加混合し、更に有機質バインダーとしてメチ
ルセルローズ1%及び水2%を添加混合した。
Example 1 High-purity MgO with a purity of 99.0% was ground to a particle size of 10 JLm or less using a Sinterkold type bot mill, and the obtained raw material particles had a particle size of io~100A and a purity of 99.99.
% of ultra-high purity, ultra-fine particle alkoxide Al 2 O 3 was added in an amount of 0.4%, and further, 1% of methyl cellulose and 2% of water as an organic binder were added and mixed.

得られた混合物をラバープレス法により、成形 6圧力
1500Kg/crn’で成形した。次いで、成形物を
常温より500℃まで2O0℃/ h r−で昇温し、
500−1500℃まで300℃/ h r テ昇温し
、更に1700℃まで昇温しで3時間保持することによ
り焼成し、MgO焼結体を得た。“このMgO焼結体の
各種物性を測定し、市販のMgO焼結品と比較したとこ
ろ、下記表1の通りであった。
The obtained mixture was molded by a rubber press method at a molding pressure of 1500 kg/crn'. Next, the temperature of the molded product was raised from room temperature to 500°C at a rate of 200°C/hr-,
The temperature was raised to 500-1500°C at a rate of 300°C/hr, and the temperature was further raised to 1700°C and held for 3 hours to obtain an MgO sintered body. “Various physical properties of this MgO sintered body were measured and compared with commercially available MgO sintered products, and the results were as shown in Table 1 below.

表  1 表1から、本発明により、極めて緻密で高強度なMgO
焼結体が短時間で容易に得られることが明らかである。
Table 1 From Table 1, the present invention shows that extremely dense and high strength MgO
It is clear that a sintered body can be easily obtained in a short time.

[発明の効果] 以−L詳−述した通り、本発明の高純度MgO焼結体の
製造方法は、高純度のMgO原料に、アルコキシド法に
より得られたA l 2O3超微粒子及びバインダーを
添加混合し、得られた混合物を成形、焼成するものであ
って、A L;L2O3超微粒子が焼結助剤として良好
に作用するため、低温焼成で短時間に極めて緻密で高純
度な焼結体を得ることができる。従って、得られたMg
O焼結体はサーマルショックに対して耐久性が高く、し
かも、Al2O3焼結助剤は、焼成工程において完全に
固溶するため、これが焼結体中に残存することはないこ
とから、ルツボ、サヤ等の基材とした場合の被焼成物、
溶融物に対する耐コンタミネーション性にも優れたもの
となる。
[Effects of the Invention] As described in detail below, the method for producing a high-purity MgO sintered body of the present invention includes adding A l 2 O 3 ultrafine particles obtained by an alkoxide method and a binder to a high-purity MgO raw material. The resulting mixture is molded and fired, and because the A L; can be obtained. Therefore, the obtained Mg
The O sintered body has high durability against thermal shock, and since the Al2O3 sintering aid is completely dissolved in the sintering process, it does not remain in the sintered body, so the crucible, Object to be fired when used as a base material such as pods,
It also has excellent contamination resistance against melted materials.

本発明により製造される高純度MgO焼結体は、高純度
なウラン、トリウムの溶解用ルツボ、鉄や合金の真空溶
解用ルツボ、高周波炉による金属溶解用ルツボ、電子セ
ラミックス焼成用ルツボ又は耐火物サヤ等の基材として
、工業的に極めて有用である。
The high-purity MgO sintered body manufactured by the present invention can be used as a crucible for melting high-purity uranium or thorium, a crucible for vacuum melting of iron or alloys, a crucible for melting metals in a high-frequency furnace, a crucible for firing electronic ceramics, or a refractory. It is extremely useful industrially as a base material for pods, etc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高純度MgO原料に焼結助剤として超微粒子アル
コキシドAl_2O_3を添加混合し、更にバインダー
を添加混合し、得られた混合物を成形した後焼成するこ
とを特徴とする高純度MgO焼結体の製造方法。
(1) A high-purity MgO sintered body characterized by adding and mixing ultrafine particle alkoxide Al_2O_3 as a sintering aid to a high-purity MgO raw material, further adding and mixing a binder, shaping the resulting mixture, and then firing it. manufacturing method.
(2)超微粒子アルコキシドAl_2O_3の平均粒径
は10〜1000Åであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の高純度MgO焼結体の製造方法。
(2) The method for producing a high-purity MgO sintered body according to claim 1, wherein the average particle diameter of the ultrafine alkoxide Al_2O_3 is 10 to 1000 Å.
(3)MgO原料に対する超微粒子アルコキシドAl_
2O_3の添加混合割合が0.005〜1.0重量%で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
に記載の高純度MgO焼結体の製造方法。
(3) Ultrafine alkoxide Al_ for MgO raw material
The method for producing a high-purity MgO sintered body according to claim 1 or 2, wherein the addition and mixing ratio of 2O_3 is 0.005 to 1.0% by weight.
(4)焼成は、常温から、400〜600℃の間の所定
温度まで100〜250℃/hrで昇温し、該所定温度
から1500〜1900℃の間の最終焼成温度まで25
0〜350℃/hrで昇温した後、該最終焼成温度に2
〜5時間保持するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の高純
度MgO焼結体の製造方法。
(4) Firing is performed by raising the temperature from room temperature to a predetermined temperature between 400 and 600°C at a rate of 100 to 250°C/hr, and from the predetermined temperature to a final firing temperature of between 1500 and 1900°C.
After increasing the temperature at 0 to 350°C/hr, the final firing temperature is increased by 2
The method for manufacturing a high-purity MgO sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the sintered body is maintained for 5 hours.
JP60224485A 1985-10-08 1985-10-08 Manufacture of high purity mgo sintered body Pending JPS6283358A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950068A (en) * 1982-09-13 1984-03-22 科学技術庁無機材質研究所長 Manufacture of high minuteness magnesia sintered body

Patent Citations (1)

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JPS5950068A (en) * 1982-09-13 1984-03-22 科学技術庁無機材質研究所長 Manufacture of high minuteness magnesia sintered body

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