JPS633949A - 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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- JPS633949A JPS633949A JP61147401A JP14740186A JPS633949A JP S633949 A JPS633949 A JP S633949A JP 61147401 A JP61147401 A JP 61147401A JP 14740186 A JP14740186 A JP 14740186A JP S633949 A JPS633949 A JP S633949A
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- Pending
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Landscapes
- Laminated Bodies (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に関するものである。
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に関するものである。
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、このトレイを、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、このトレイを、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（Ａ１２０３）、ムライト、窒化けい素（ＳｉＮ
）、炭化けい素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（Ａ１２０３）、ムライト、窒化けい素（ＳｉＮ
）、炭化けい素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、著しく熱的に
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。
低いこと（通常Ｏ〜２０％〕に原因して、著しく熱的に
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。
一方、こ扛らの熱衝撃を緩和するために、炉からの出し
入牡なゆっくり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。
入牡なゆっくり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。
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
をコスト安く製造丁べく研究を行なった結果、セラミッ
クス製耐火部材を、気孔率：１０〜３０％の強化層（緻
密質層）と、気孔率：４０〜７０％の耐熱衝撃層（多孔
質層）との交互積層構造を有するもので構成すると、前
記多孔質層によって丁ぐｎ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、また前記緻密
質層を前記多孔質層間に介在させることにより強化さ扛
て、長期に亘る使用においても変形することが著しく抑
制さ扛るようになり、さらにこの耐火部材は、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、何らの困難性なく、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
をコスト安く製造丁べく研究を行なった結果、セラミッ
クス製耐火部材を、気孔率：１０〜３０％の強化層（緻
密質層）と、気孔率：４０〜７０％の耐熱衝撃層（多孔
質層）との交互積層構造を有するもので構成すると、前
記多孔質層によって丁ぐｎ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、また前記緻密
質層を前記多孔質層間に介在させることにより強化さ扛
て、長期に亘る使用においても変形することが著しく抑
制さ扛るようになり、さらにこの耐火部材は、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、何らの困難性なく、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、耐火部材における緻密質層の気孔率を１０〜３０％
と限定したのは、１０％未満の気孔率にすると、緻密質
層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るので望ましくなく、−男気孔
率が３０％を越えると、部材の強度が急激に低下するよ
うになるという理由にもとづくものであり、また多孔質
層の気孔率を４０〜７０％と定めたのは、４０％未満の
気孔率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、−万７０％を越えた気孔率にすると、緻密質層
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
いという理由によるものである。
て、耐火部材における緻密質層の気孔率を１０〜３０％
と限定したのは、１０％未満の気孔率にすると、緻密質
層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るので望ましくなく、−男気孔
率が３０％を越えると、部材の強度が急激に低下するよ
うになるという理由にもとづくものであり、また多孔質
層の気孔率を４０〜７０％と定めたのは、４０％未満の
気孔率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、−万７０％を越えた気孔率にすると、緻密質層
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に
より具体的に説明する。なお、この耐火部材は第１図（
ａ）〜９）の工程図にしたがって製造した。
より具体的に説明する。なお、この耐火部材は第１図（
ａ）〜９）の工程図にしたがって製造した。
Ｔ７ｆｆｉわち、第１図（ａ）に示されるように、平面
寸法が３００ｉ＋ｍＸ３００ｍにして、厚さが５０□の
四角形ＡＪ板の上面中央にＡ１つかみ棒を取り付けたも
のからなる原型を用意し、この原型を同図（ロ）に示さ
れるように、コロイダルシリカ＝５に９と、粒度−３２
５ｍｅｓｈの溶融シリカ粉末：１５Ｋｐとを攪拌混合し
てなるスラリーに浸漬し、ついで同図（ｅ）に示さ扛る
ように前記原型を引き上げ、余分のスラリーを落とすた
めに、つかみ棒を中心に原型を回転させて、緻密質層形
成のためのスラリー層を０、４８ ｗｒ＊の平均層厚で
形成し、引続いて同図（ψに示されるようにスラリー層
が乾かないうちに、粒度−４８ｍｅｓｈの溶融シリカサ
ンドを、−前記スラリー層がついている原型の下面およ
び側面に振りかけて、多孔質層形成のための粉末散布層
を９．３７ｍの平均層厚で形成し、ここで温度＝２２℃
、湿度：５５％、時間＝４時間の条件で乾燥して同図（
ｅ）に示さｎ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、−３２５ｍｅｓｈ ： ８０％、１５
０〜１００ｍｅｓｈ ： ｌ ５％、１００〜４８ｍｅ
ｓｈ ： ５％とし、かつ散布用溶融シリカサンドの粒
度を４８〜２８ｍｅｓｈとする以外は同一の条件で、ス
ラリー層および粉末散布層の形成、並びに乾燥をそれぞ
れ１０回づつ行なって前記原型の下面および側面に９．
５ ｍｍの平均層厚をもった粉末成形素材を形成し、こ
の粉末成形素材を、同図（ｆ）に示されるように原型か
ら引き離した後、焼成炉にて温度： １０００℃、保持
時間：２時間の条件で焼成し、最終的に焼成体の下面、
側面、および上縁部を研摩仕上げすることにより、同図
θ）に示される形状、並びに横：３０（１ｍＸ縦：３０
０ｍＸ高さ：３０ｉ＋ｍＸ深さ：２０ｉＩｌｌＸ厚さニ
アｕ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。
寸法が３００ｉ＋ｍＸ３００ｍにして、厚さが５０□の
四角形ＡＪ板の上面中央にＡ１つかみ棒を取り付けたも
のからなる原型を用意し、この原型を同図（ロ）に示さ
れるように、コロイダルシリカ＝５に９と、粒度−３２
５ｍｅｓｈの溶融シリカ粉末：１５Ｋｐとを攪拌混合し
てなるスラリーに浸漬し、ついで同図（ｅ）に示さ扛る
ように前記原型を引き上げ、余分のスラリーを落とすた
めに、つかみ棒を中心に原型を回転させて、緻密質層形
成のためのスラリー層を０、４８ ｗｒ＊の平均層厚で
形成し、引続いて同図（ψに示されるようにスラリー層
が乾かないうちに、粒度−４８ｍｅｓｈの溶融シリカサ
ンドを、−前記スラリー層がついている原型の下面およ
び側面に振りかけて、多孔質層形成のための粉末散布層
を９．３７ｍの平均層厚で形成し、ここで温度＝２２℃
、湿度：５５％、時間＝４時間の条件で乾燥して同図（
ｅ）に示さｎ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、−３２５ｍｅｓｈ ： ８０％、１５
０〜１００ｍｅｓｈ ： ｌ ５％、１００〜４８ｍｅ
ｓｈ ： ５％とし、かつ散布用溶融シリカサンドの粒
度を４８〜２８ｍｅｓｈとする以外は同一の条件で、ス
ラリー層および粉末散布層の形成、並びに乾燥をそれぞ
れ１０回づつ行なって前記原型の下面および側面に９．
５ ｍｍの平均層厚をもった粉末成形素材を形成し、こ
の粉末成形素材を、同図（ｆ）に示されるように原型か
ら引き離した後、焼成炉にて温度： １０００℃、保持
時間：２時間の条件で焼成し、最終的に焼成体の下面、
側面、および上縁部を研摩仕上げすることにより、同図
θ）に示される形状、並びに横：３０（１ｍＸ縦：３０
０ｍＸ高さ：３０ｉ＋ｍＸ深さ：２０ｉＩｌｌＸ厚さニ
アｕ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、強化
層（緻密質層）の気孔率：１５〜２０％を示し、また耐
熱衝撃層（多孔質層）の気孔率：５０〜６０％を示した
。
層（緻密質層）の気孔率：１５〜２０％を示し、また耐
熱衝撃層（多孔質層）の気孔率：５０〜６０％を示した
。
なお、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空孔面積を
測定し、この空孔面積の全体に対する割合として求めた
。
）をとり、この写真にもとづいて各層ごとの空孔面積を
測定し、この空孔面積の全体に対する割合として求めた
。
ついで、上記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。
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。
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ｎ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９．３２回にてこの割ｎが
原因で使用寿命に至るものであった。
の繰り返し試験後でも割ｎ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９．３２回にてこの割ｎ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（緻密質層）と丁ぐれた耐熱
衝撃性が確保される耐熱衝撃層（多孔質層）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ｎ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
的効果の大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（緻密質層）と丁ぐれた耐熱
衝撃性が確保される耐熱衝撃層（多孔質層）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ｎ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
的効果の大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図も）〜（ｊｙ）は、この発明のセラミックス製耐
火部材の製造態様を示す工程図である。
火部材の製造態様を示す工程図である。
Claims (1)
- 気孔率：１０〜３０％の強化層と、気孔率：４０〜７０
％の耐熱衝撃層との交互積層構造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 |
|---|---|---|---|
| JP61147401A JPS633949A (ja) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | セラミツクス製耐火部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61147401A JPS633949A (ja) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | セラミツクス製耐火部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633949A true JPS633949A (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=15429453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61147401A Pending JPS633949A (ja) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | セラミツクス製耐火部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS633949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8857647B2 (en) | 2008-05-30 | 2014-10-14 | Kohei Nakamura | Connecting structure |
| CN116375484A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-07-04 | 郑州大学 | 一种轻质高强层状耐火材料及其制备方法 |
-
1986
- 1986-06-24 JP JP61147401A patent/JPS633949A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8857647B2 (en) | 2008-05-30 | 2014-10-14 | Kohei Nakamura | Connecting structure |
| US9688446B2 (en) | 2008-05-30 | 2017-06-27 | Kohei Nakamura | Connecting structure |
| CN116375484A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-07-04 | 郑州大学 | 一种轻质高强层状耐火材料及其制备方法 |
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