JPS63236643A - セラミツクス製耐火部材 - Google Patents
セラミツクス製耐火部材Info
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- JPS63236643A JPS63236643A JP7076087A JP7076087A JPS63236643A JP S63236643 A JPS63236643 A JP S63236643A JP 7076087 A JP7076087 A JP 7076087A JP 7076087 A JP7076087 A JP 7076087A JP S63236643 A JPS63236643 A JP S63236643A
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Links
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
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。
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〕
この発明は、高強度と、すぐれた耐熱衝撃性を有し、特
に太陽電池素子や切削工具などを製造するに際して、焼
成用あるいは焼結用トレイなどとして使用するのに適し
たセラミックス製耐火部材（二関するものである。
に太陽電池素子や切削工具などを製造するに際して、焼
成用あるいは焼結用トレイなどとして使用するのに適し
たセラミックス製耐火部材（二関するものである。
一般に、例えば太陽電池素子の製造に際しては、粉末成
形素材を、数個ないし数１００個の単位でトレイ上に乗
せ、このトレイな、連続焼成炉内をメツシュベルトやキ
ルンで移動して焼成する工程がとられている。
形素材を、数個ないし数１００個の単位でトレイ上に乗
せ、このトレイな、連続焼成炉内をメツシュベルトやキ
ルンで移動して焼成する工程がとられている。
このトレイとしては、粉末成形素材と直接接触するので
、これと反応せず、かつ酸化性雰囲気や、Ｎ２．Ｈ２，
さらにＣ１２などを含有する雰囲気とも反応しないアル
ミナ（ＡＪＪ ２０３ ） 、ムライト、窒化けい素（
Ｓ ＋ ３Ｎ４ ）、炭化けい素（ＳｉＣ）などのセラ
ミックで製造されている。
、これと反応せず、かつ酸化性雰囲気や、Ｎ２．Ｈ２，
さらにＣ１２などを含有する雰囲気とも反応しないアル
ミナ（ＡＪＪ ２０３ ） 、ムライト、窒化けい素（
Ｓ ＋ ３Ｎ４ ）、炭化けい素（ＳｉＣ）などのセラ
ミックで製造されている。
しかし、これらのセラミックス製耐火部材は、気孔率が
低いこと（通常Ｏ〜２０％）に原因して。
低いこと（通常Ｏ〜２０％）に原因して。
著しく熱的（−脆く、炉からの出し入れの際の急激な熱
変化で割れが発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至
るのが現状である。
変化で割れが発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至
るのが現状である。
一方、これらの熱衝撃を緩和するために、炉からの出し
入れをゆつくシ行なうことも考えられるが、この場合に
は生産性の著しい低下を招き、実用的でなく、さらに気
孔率を上げて熱衝撃性を向上させることも考えられるが
、この場合には強度が低下し、使用中に変形し易くなる
ばかりでなく。
入れをゆつくシ行なうことも考えられるが、この場合に
は生産性の著しい低下を招き、実用的でなく、さらに気
孔率を上げて熱衝撃性を向上させることも考えられるが
、この場合には強度が低下し、使用中に変形し易くなる
ばかりでなく。
このような多孔質のセラミックス製耐火部材を寸法精度
良く製造することは、大きな収縮を伴なうことから技術
的に困難であり、かつコスト高となるのを避けることが
できないものである。
良く製造することは、大きな収縮を伴なうことから技術
的に困難であり、かつコスト高となるのを避けることが
できないものである。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高強度
とすぐれた耐熱衝撃性を有するセラミックス製耐火部材
をコスト安く製造すべく研究を行なった結果、平均粒径
が２０〜８０μｍの細粒耐火物で構成された強化層と、
同１００〜１０００１１ｍの粗粒耐火物で構成された耐
熱衝撃層との交互積層構造を耐熱衝撃層によってすぐれ
た耐熱衝撃性が確保されて、連続焼成炉などへの装入あ
るいは取シ出しに際しての急激な熱変化に対しても割れ
発゛生がなくなり、また前記細粒耐火物の強化層を前記
耐熱衝撃層間に介在させることにより強化されて、長期
に亘る使用においても変形することが著しく抑制される
ようになり、さらにこのセラミックス製耐火部材は、精
密鋳造プロセスにおいて採用されているセラミックスシ
ェル鋳型の造型法を改良した方法を用いて製造すること
ができるので、何らの困雌性なく、かつコスト安く、量
産することが可能であるという知見を得たのである。
とすぐれた耐熱衝撃性を有するセラミックス製耐火部材
をコスト安く製造すべく研究を行なった結果、平均粒径
が２０〜８０μｍの細粒耐火物で構成された強化層と、
同１００〜１０００１１ｍの粗粒耐火物で構成された耐
熱衝撃層との交互積層構造を耐熱衝撃層によってすぐれ
た耐熱衝撃性が確保されて、連続焼成炉などへの装入あ
るいは取シ出しに際しての急激な熱変化に対しても割れ
発゛生がなくなり、また前記細粒耐火物の強化層を前記
耐熱衝撃層間に介在させることにより強化されて、長期
に亘る使用においても変形することが著しく抑制される
ようになり、さらにこのセラミックス製耐火部材は、精
密鋳造プロセスにおいて採用されているセラミックスシ
ェル鋳型の造型法を改良した方法を用いて製造すること
ができるので、何らの困雌性なく、かつコスト安く、量
産することが可能であるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、平均粒径が２０〜８０μｍの細粒耐火物で構成され
た強化層と、同１００〜１０００μｍの粗粒耐火物で構
成された耐熱衝撃層との交互積層構造を有し、かつ２５
〜６０％の全体気孔率？有するセラミックス製耐火部材
に特徴を有するものである。
て、平均粒径が２０〜８０μｍの細粒耐火物で構成され
た強化層と、同１００〜１０００μｍの粗粒耐火物で構
成された耐熱衝撃層との交互積層構造を有し、かつ２５
〜６０％の全体気孔率？有するセラミックス製耐火部材
に特徴を有するものである。
なお、この発明のセラミックス製耐火部材において１強
化層を構成する細粒耐火物の平均粒径？２０〜８０μｍ
と限定したのは、その平均粒径が２０μｍ未満のより一
段の細粒になると、強化１自体に割れが発生し、これが
起点となって割れが部材全体に伝播するようになり、一
方その平均粒径が８０／Ｊｒｒｌ越えると１部材の強度
が急激に低下するよう゛になるという理由からであり、
また耐熱衝撃層を構成する粗粒耐火物の平均粒径を１０
０〜１０００μｍと定めたのは、その平均粒径が１００
１１ｍ未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を確保するこ
とができず、一方その平均粒径が１０００ｐｍを越える
と、強化層の存在によっても所望の高強度を確保するこ
とができないという理由にもとづ（ものであシ、さらに
耐火部材全体の気孔率を２５〜６０％と定めたのは、そ
の気孔率が２５％未満では、所望のすぐれた耐熱衝撃性
を確保することができず、一方その気孔率が６０％を越
えると所望の高強度を確保することができなくなるとい
う理由によるものである。
化層を構成する細粒耐火物の平均粒径？２０〜８０μｍ
と限定したのは、その平均粒径が２０μｍ未満のより一
段の細粒になると、強化１自体に割れが発生し、これが
起点となって割れが部材全体に伝播するようになり、一
方その平均粒径が８０／Ｊｒｒｌ越えると１部材の強度
が急激に低下するよう゛になるという理由からであり、
また耐熱衝撃層を構成する粗粒耐火物の平均粒径を１０
０〜１０００μｍと定めたのは、その平均粒径が１００
１１ｍ未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を確保するこ
とができず、一方その平均粒径が１０００ｐｍを越える
と、強化層の存在によっても所望の高強度を確保するこ
とができないという理由にもとづ（ものであシ、さらに
耐火部材全体の気孔率を２５〜６０％と定めたのは、そ
の気孔率が２５％未満では、所望のすぐれた耐熱衝撃性
を確保することができず、一方その気孔率が６０％を越
えると所望の高強度を確保することができなくなるとい
う理由によるものである。
つぎに、この発明のセラミックス製耐火部材を実施例（
ユよシ具体的に説明する。
ユよシ具体的に説明する。
まず、いずれも概略断面図で示される＄１図（ａｌ〜（
ｆ）および斜視図で示される同図（ｇ）の工程図におい
て、第１図（ａ）に示されるように、いずれもＡｌ槽に
して、平面寸法が３３０ｍＸ３３０ｎ＋ｍｌで厚さが５
咽の定盤１の一方側面中央部に、底面寸法が３００醒Ｘ
３００ｍｍで高さが１５耶の模型２を取付け、さらに前
記定盤１には、高さ＝３０−の枠体３を取付け、一方前
記定盤１の他方側面中央部には、つかみ棒４を取付ける
ことにより形成した原型Ａを用意し、この原型Ａを、枠
体３の外側面にスラリー付着防止用セロハンテープ５？
：添着した状態で、同図（ｂ）に示されるように、コロ
イダルシリカ：５ＫＬｌと、粒度−３２５メツシユの溶
融シリカ粉末：１５Ｋｇとを攪拌混合してなるスラリー
Ｂに浸漬し、ついで同図（Ｃ）に示されるように前記原
型Ａを引き上げ、余分のスラリーを落とすために、つか
み棒４を中心に原型Ａを回転させて、強化層形成のため
のスラリ一層りを０．４８ ｍｍの平均層厚で形成し、
引続いて同図（ｄ）に示されるようにスラリ一層りが乾
かないうちに、粒度−４８メツシユの溶融シリカサンド
Ｃｔ１前記スラリ一層がついている原型内面に振シかけ
て、耐熱衝撃層形成のための粉末散布層ｉを０．３７
ｍの平均層厚で形成し、ここで温度＝２２℃、湿度＝５
５％、時間：４時間の条件で乾燥して同図（ｅｌに示さ
れる状態とした後、スラリー用溶融シリカ粉末の粒度分
布を、−３２５メツシュ＝８′０％、１５０〜１００メ
ツシュ＝１５％、１００〜４８メツシユ＝５％とし、か
つ散布用溶融シリカチントＣの粒度を４８〜２８メツシ
ユとする以外は同一の条件で、前記のスラリー浸漬、粉
末散布、および乾燥をそれぞれ９回づつ交互に行なって
前記原型Ａのキャピテイ内に粉末成形素材Ｓを形成し、
この粉末成形素材Ｓを、同図（ｆ）に示されるように、
−２０℃（通常−５〜−３０℃）の冷凍庫の中に１０時
間（通常２〜２０時間）保持して原型Ａ７十分に収縮さ
せた状態で原型から引き離した後（この場合、離型間を
原型キャビテイ面に予め塗布しておけば、この冷凍離型
な行なわなくてもよい場合があるが、この冷凍離型によ
れば作業性が著しく向上するばかりでなく、粉末成型素
材に欠損などの発生がなくなる）、焼成炉にて温度：
１０００℃、保持時間：２時間の条件で焼成することに
より、同図（ｇ）に示される形状、並びに横：３３０ｍ
ｍＸ縦＝３３０剛Ｘ高さ：３０ＩＩＩＩＩ＋×深さ：１
５ｍｍＸ厚さ：１５層の寸法をもった耐火部材としての
本発明セラミックス製トレイを製造した。
ｆ）および斜視図で示される同図（ｇ）の工程図におい
て、第１図（ａ）に示されるように、いずれもＡｌ槽に
して、平面寸法が３３０ｍＸ３３０ｎ＋ｍｌで厚さが５
咽の定盤１の一方側面中央部に、底面寸法が３００醒Ｘ
３００ｍｍで高さが１５耶の模型２を取付け、さらに前
記定盤１には、高さ＝３０−の枠体３を取付け、一方前
記定盤１の他方側面中央部には、つかみ棒４を取付ける
ことにより形成した原型Ａを用意し、この原型Ａを、枠
体３の外側面にスラリー付着防止用セロハンテープ５？
：添着した状態で、同図（ｂ）に示されるように、コロ
イダルシリカ：５ＫＬｌと、粒度−３２５メツシユの溶
融シリカ粉末：１５Ｋｇとを攪拌混合してなるスラリー
Ｂに浸漬し、ついで同図（Ｃ）に示されるように前記原
型Ａを引き上げ、余分のスラリーを落とすために、つか
み棒４を中心に原型Ａを回転させて、強化層形成のため
のスラリ一層りを０．４８ ｍｍの平均層厚で形成し、
引続いて同図（ｄ）に示されるようにスラリ一層りが乾
かないうちに、粒度−４８メツシユの溶融シリカサンド
Ｃｔ１前記スラリ一層がついている原型内面に振シかけ
て、耐熱衝撃層形成のための粉末散布層ｉを０．３７
ｍの平均層厚で形成し、ここで温度＝２２℃、湿度＝５
５％、時間：４時間の条件で乾燥して同図（ｅｌに示さ
れる状態とした後、スラリー用溶融シリカ粉末の粒度分
布を、−３２５メツシュ＝８′０％、１５０〜１００メ
ツシュ＝１５％、１００〜４８メツシユ＝５％とし、か
つ散布用溶融シリカチントＣの粒度を４８〜２８メツシ
ユとする以外は同一の条件で、前記のスラリー浸漬、粉
末散布、および乾燥をそれぞれ９回づつ交互に行なって
前記原型Ａのキャピテイ内に粉末成形素材Ｓを形成し、
この粉末成形素材Ｓを、同図（ｆ）に示されるように、
−２０℃（通常−５〜−３０℃）の冷凍庫の中に１０時
間（通常２〜２０時間）保持して原型Ａ７十分に収縮さ
せた状態で原型から引き離した後（この場合、離型間を
原型キャビテイ面に予め塗布しておけば、この冷凍離型
な行なわなくてもよい場合があるが、この冷凍離型によ
れば作業性が著しく向上するばかりでなく、粉末成型素
材に欠損などの発生がなくなる）、焼成炉にて温度：
１０００℃、保持時間：２時間の条件で焼成することに
より、同図（ｇ）に示される形状、並びに横：３３０ｍ
ｍＸ縦＝３３０剛Ｘ高さ：３０ＩＩＩＩＩ＋×深さ：１
５ｍｍＸ厚さ：１５層の寸法をもった耐火部材としての
本発明セラミックス製トレイを製造した。
この結果得られた本発明セラミックス製トレイは、最内
層の強化層を構成する細粒耐火物の平均粒径が４１．６
μｍで、その外側の耐熱衝撃層を構成する粗粒耐火物の
平均粒径が２０７／ｌＩｍを示し、さらにこれ以外の強
化層の平均粒径は５８．６μｍ、耐熱衝撃層の平均粒径
は４６０μｍ’４示し、これら強化層と耐熱衝撃層との
交互積層構造を有し、かつ４３．５％の全体気孔率を示
すものであった。
層の強化層を構成する細粒耐火物の平均粒径が４１．６
μｍで、その外側の耐熱衝撃層を構成する粗粒耐火物の
平均粒径が２０７／ｌＩｍを示し、さらにこれ以外の強
化層の平均粒径は５８．６μｍ、耐熱衝撃層の平均粒径
は４６０μｍ’４示し、これら強化層と耐熱衝撃層との
交互積層構造を有し、かつ４３．５％の全体気孔率を示
すものであった。
なお、平均粒径および気孔率は、トレイの任意断面の拡
大写真（１５倍）をとり、この写真にもとづいて各層ご
との粒径および空孔面積を測定することによシ求めたも
のであシ、気孔率は空孔面積の全体に占める割合？算出
して求めた。
大写真（１５倍）をとり、この写真にもとづいて各層ご
との粒径および空孔面積を測定することによシ求めたも
のであシ、気孔率は空孔面積の全体に占める割合？算出
して求めた。
ついで、この本発明セラミックス製トレイと、市販の同
一寸法を有するアルミナ製トレイについて、８００℃に
２時間加熱保持後、放冷（大気中冷却）を１サイクルと
する熱衝撃試験を行ない、使用寿命に至るまでの回数を
測定した。
一寸法を有するアルミナ製トレイについて、８００℃に
２時間加熱保持後、放冷（大気中冷却）を１サイクルと
する熱衝撃試験を行ない、使用寿命に至るまでの回数を
測定した。
この結果、本発明セラミックス製トレイは、１００回の
繰り返し試験後でも割れの発生は見られず、かつ変形も
ほとんど皆無で、引続いての長期に亘る使用が可能であ
ることを示しているのに対して、市販のアルミナ製トレ
イは、２０回で中央部に割れが発生し、この割れは試験
を行なうにしたがって拡がり、３２回にてこの割れが原
因で使用寿命に至るものであった。
繰り返し試験後でも割れの発生は見られず、かつ変形も
ほとんど皆無で、引続いての長期に亘る使用が可能であ
ることを示しているのに対して、市販のアルミナ製トレ
イは、２０回で中央部に割れが発生し、この割れは試験
を行なうにしたがって拡がり、３２回にてこの割れが原
因で使用寿命に至るものであった。
上述のように、この発明のセラミックス製耐火部材は、
高強度が確保される強化層とすぐれた耐熱衝撃性が確保
される耐熱衝撃層との交互積層構造をもつので、例えば
連続焼成炉のトレイなどの熱衝撃の著しい苛酷な条件下
で使用しても割れや変形の発生がなく、著しく長期に亘
っての使用を可能とし、経済的効果の犬なるものである
など工業上有用な特性をもつのである。
高強度が確保される強化層とすぐれた耐熱衝撃性が確保
される耐熱衝撃層との交互積層構造をもつので、例えば
連続焼成炉のトレイなどの熱衝撃の著しい苛酷な条件下
で使用しても割れや変形の発生がなく、著しく長期に亘
っての使用を可能とし、経済的効果の犬なるものである
など工業上有用な特性をもつのである。
第１図（ａ）〜（ｇｌはこの発明のセラミックス製耐火
部材の製造工程を例示する図で、同図（１）〜Ｉｆ）が
概略断面図、同図（ｇｌが斜視図である。 １・・・定盤、 ２・・・模型。 ３・・・枠体、 ４・・・つかみ棒、５・・
・セロハンテープ、Ａ・・・原型、Ｂ・・・スラリー、
Ｃ・・・溶融シリカサンド、ｈ・・・スラリ一
層、 ｉ・・・粉末散布層、Ｓ・・・粉末成形素材
。
部材の製造工程を例示する図で、同図（１）〜Ｉｆ）が
概略断面図、同図（ｇｌが斜視図である。 １・・・定盤、 ２・・・模型。 ３・・・枠体、 ４・・・つかみ棒、５・・
・セロハンテープ、Ａ・・・原型、Ｂ・・・スラリー、
Ｃ・・・溶融シリカサンド、ｈ・・・スラリ一
層、 ｉ・・・粉末散布層、Ｓ・・・粉末成形素材
。
Claims (1)
- 平均粒径が２０〜８０μｍの細粒耐火物で構成された強
化層と、同１００〜１０００μｍの粗粒耐火物で構成さ
れた耐熱衝撃層との交互積層構造を有し、かつ２５〜６
０％の全体気孔率を有することを特徴とするセラミック
ス製耐火部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7076087A JPS63236643A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | セラミツクス製耐火部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7076087A JPS63236643A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | セラミツクス製耐火部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236643A true JPS63236643A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13440785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7076087A Pending JPS63236643A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | セラミツクス製耐火部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63236643A (ja) |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP7076087A patent/JPS63236643A/ja active Pending
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