TW490450B - Calcining tool material and method of fabricating thereof - Google Patents

Description

4^~490450 發明背景 1 ·發明範圍 本發明有關-種鍛燒工具之材料，其係用於粉末冶金產 品或功能性陶瓷之鍛燒。 2 ·相關技藝描述 用於粉末冶金產品或功能性陶瓷之鍛燒之鍛燒工具材料 目前-般係塗上一層具有低反應性之致密薄膜，以抑制鍛 燒工具材料中之成份與欲鍛燒之材料反應，或欲锻燒之材 料中所3之成伤被鍛燒工具材料吸收，而使欲鍛燒之材料 受損。至於該薄㈣用之材料，廣泛使用具有低反應性之 二氧化锆。因成本及耐用性之考量，锻燒工具材料之基材 普遍使用以氧化鋁-二氧化矽爲底質之材料。 前述於該鍛燒工具材料表面上形成塗層之方法之實例包 括種方法，其包括形成基材，視情況鍛燒該基材，於該 基材表面上鑄造或喷塗淤漿塗料，及鍛燒該塗料、一種方 法，其包括使用黏著劑將塗料固定於前述基材上、及一種 方法，其包括於烘烤下藉火焰噴塗法於基材上形成塗層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 此等万法中特別期待火焰噴塗法，因其可形成致密塗層 。重複使用時，即使是藉火焰噴塗法於表層形成塗層之鍛 壤工具材料，塗層仍會剝離，而無法達到所期望之鍛燒。 藉火焰喷塗法於鍛燒工具材料表面所形成之致密^層的 剥離主要係因基材與火焰噴塗層間之熱膨脹係數差異，或 因摻入經安定化或部分安定化之二氧化锆造成塗安定 而使塗層具有殘留膨脹。目前已有數種對策，針對因鍛燒 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）~ --- 490450 A7 B7 五、發明説明（2 ) 工具材料之基材與其上層塗層間之熱膨脹係數差異所導致 之塗層剝離。然而對於因二氧化锆之不安定化所造成之殘 留膨脹而致之塗層剥離仍無有效對策。 JP-B - 3-77 65 2(“JP_b ”於本發明中意指“經審理之曰本 專利公告）&供一種將C a Ο含量由4至3 1重量百分比之經 安定化之二氧化錐，火焰噴塗於以氧化鋁-二氧化矽爲底質 之基材上的方法，基材之八丨2…含量及二氧化锆之安定劑 含量控制在使二氧化锆之熱膨脹係數幾乎與以氧化鋁-二氧 化矽爲底質之基材相等。然而，就熱膨脹係數及與欲鍛燒 材料之反應性而言，以氧化鋁-二氧化矽爲底質之基材之 CaO含量最高約4至5重量百分比。因此經安定化之二氧化 锆的C a Ο含量難以再提高。此外，經火焰喷塗有具該簡單 組成之經安定化二氧化锆塗層之鍛燒工具材料若經多次使 用’塗層常因一乳化锆邵分之殘留膨脹而剥離。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — 另一項先前技藝JP-B-4-5 86提供一種將Ca〇含量由4至 15重量百分比之經安定化二氧化锆火焰噴塗於以氧化鋁爲 底質之基材上，使CaO含量由以氧化鋁爲底質之基材的表 面向塗層表面降低。詳言之，接近基材之塗層具有較高之 CaO含量，以具有與基材一般高之熱膨脹係數。相對地， 接近表面之塗層具有較低之Ca0含量，以具有較低之熱膨 脹係數。根據此項提議，火焰噴塗係於多層中分批進行， 而增加成本。此外，此等薄層各形成單一經安定化二氧化 锆火焰噴塗層。因此，該鍛燒工具材料之缺點爲當多次使 用時，塗層因二氧化鉻部分之殘留膨脹而剥離。 ___— - 5 - 本紙張尺度國家標準（CNS ) A4規格（21GX297公釐) -—-- A7 五、發明説明（3 ) JP-B-4-2 1 330提供一種氧化鋁之火焰喷塗層，其係介於 以氧化鋁爲底質之基材與二氧化锆火焰噴塗層之間，用以 降低基材與二氧化鍺層間之熱膨脹係數差異。詳言之，於 1000 C下心熱膨脹係數依經安定化之二氧化锆、部分安定 化 < 一氧化錘、氧化鋁及以氧化鋁爲底質之基材之順序降 低。因此，嚐試藉著於基材與二氧化鍺之火焰喷塗層之間 才疋供氧化鋁層，以減少基材與氧化鋁層間之熱膨脹係數差 〃、Λ矣而，此頁挺峨亦需要兩種或多種火培噴塗步驟，故 增加成本。此項提議之另一項缺點係塗層若由經安定化或 邵分安定化惑二氧化锆形成，則如同Jp_B_4_58^^地因殘 留膨服而剝離。 經滴部中央標準局員工消費合作社印製 ---------------0 — I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •Ik. JP-A-5-178673 (“JP-A”於本發明中意指“未經審理之 公開日本專利公告”)提供一種如同）1>_；8_4_2133〇之氧化鋁 火噴塗層，其係介於以氧化鋁-二氧化矽爲底質之基材與 未經安足化之二氧化鍺火焰噴塗層之間。然而此項提議亦 增加成本。此項提議之另一項缺點爲該塗層若單獨由未經 安走化之一氧化锆形成，則易於使用期間因重複加熱過程 由未經安足化之二氧化锆之變形特性產生異常之膨脹及收 縮，致使結構大幅減弱。因此所提議之鍛燒工具材料迅速 摩損。 發明簡述 本發明 < 目的係提供一種鍛燒工具材料，其具有高剥離 強度及大幅改吾之耐受性，即使是充作鍛燒工具材料而重 複加熱及冷卻時亦然。 ________- 6 - 本紙張尺度適用中i國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）*~~

根據本發明，提供一種鍛燒工具材料，其包含未經安定 化又二氧化锆及經安定化或部分安定化之二氧化锆，以接 和物形式摻入位於鍛燒工具材料之基材表面上之二氧化錐 火培嗜塗層中。於前述锻燒工具材料中，即使於锻燒工具 才料开/式下重複加熱及冷卻，仍特別可吸收經安定化二氧 化I之殘留膨脹，使火焰噴塗層之剝離減至最少，而大幅 改善鐵燒工具材料之耐用性。 本發明鍛燒工具材料之第一層面係一種材料，其包括 ^〇3含量不低於65重量百分比之以氧化銘_二氧化梦爲底 質之基材及經火㈣塗之二氧化錯塗層，該塗層係由未瘦 安疋化之二氧化锆及經安定化或部分安定化之二氧化鈐之 摻和物所形成，而位於以氧化銘氧切爲底質之基材表 面上。 -------‘0 ―丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明锻燒工具材科之第二層面係根據第—層面之材料 ’其中該經安定化或部分安定化之二氧化鍺係使用Ca0進 行安定化而製得。 本發明鍛燒工具材料之第三層面係根據第―層面之材料 ’其中該經安定化或部分安定化之二氧化锆係使用γ203進 行安定化而製得。 .本發明鍛燒工具材料之第四層面係根據第__層面之材料 ’其中該經安定化或部分安定化之二氧化鍺係使用 CaO及 Y2〇3進行安定化而製得。 本發明锻燒工具材料之第五層面係根據第—層面之材料 ’其中該經安定化或部分安定化之二氧化锆係使用以 _ -7- r 11 I— I-- •ί ί · 本紙張尺度適财關家標Η) X 297公釐7 490450 A7 B7 五、發明説明（5 ) 進行安定化而製得。 本發明鍛燒工具材料之第六層面係根據第一層面之材料 ，其中該經安定化或部分安定化之二氧化锆係使用Ca(OH)2 進行安定化而製得。 本發明鍛燒工具材料之第七層面係根據第一層面之材料 ，其中該經火焰喷塗之二氧化銓塗層包含5-50重量百分比 之未經安定化之二氧化锆。 本發明鍛燒工具材料之第八層面係根據第一層面之材料 ，其中該經火焰噴塗之二氧化锆塗層包含1 〇 - 3 0重量百分 比之未經安定化之二氧化锆。 本發明鍛燒工具材料之第九層面係根據第一層面之材料 ，其中該經火焰噴塗之二氧化锆塗層具有200-1000微米之 厚度。 本發明製造鍛燒工具材料之方法之第十層面係一種方法 ，其包括以下步驟： 藉著混合未經安定化之二氧化錘及經安定化或部分安定 化之二氧化錘而製備混合物材料；及 經濟部中央標準局員工消費合作社印t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將所摻和之混合物火焰噴塗於A1203含量不低於65重量 百分比而以氧化鋁-二氧化矽爲底質之基材的表面上，以於 其上層形成由未經安定化之二氧化锆及經安定化或部分安 定化之二氧化結所製得之火焰噴塗層。 本發明製造鍛燒工具材料之方法之第十一層面係根據本 發明第十層面之方法，其中製備混合物材料之步驟包括預 先混合未經安定化之二氧化錘及經安定化或部分安定化之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）

五、發明説明（6 )

二氧化鍺；及 將混合物材料造粒；及 使經造粒之材料進行火焰噴塗以形成火焰噴 、土 EI〈贡驟。 4=造鍛燒工具材料之方法之第十二層面係根據本 知月罘十層面之方法，其中製備混合物材料之+ 人土 ν •囉包括混 η禾、、坚安足化之二氧化鍺及充作安定劑之碳酸鈣之步囅。 本發明製造鍛燒工具材料之方法之第十三層面：據本 發明弟十層面之方法，其中製備混合物材料之步驟包括混 &未經安足化之二氧化結及充作安定劑之氧化釔之步囅。 本發明製造锻燒工具材料之方法之第十四層面係^ 據本 發明第十層面之方法，其中製備混合物材料之步驟包括混 合未經安足化（二氧化锆及充作安定劑之碳酸鈣及氧化釔 本發明製造鍛燒 , 料狀料之第十五層μ根據本 毛明弟十二層面之万法’其中未經安定化之二氧化锆 於碳酸鈣之重量比係由92: 8至96:4。 層面係根據本 一氧化锆相對 本發明製造鍛燒工具材料之方法之第十六 發明第十二層面之方法’其中未經安定化之 於氧化釔之重量比係由9 0 ·· 1 〇至9 6 :4。 .本發明製造锻燒工具材料之方法之第十七層面係 發明第十層面之方法’其中製備混合物材料之步驟包括、π 合未經安定化之二氧化锆與直徑爲70_130微米之經安& Ζ 或部分安定化之二氧化锆之步碟。 & 本發明製造鍛燒工具材料之方法之第+ 心罘十八層面係根據本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格 A7 _________B7 五、發明説明（7 ) ~~ 發明第十層面之方法，其中製備混合物材料之步驟包括將 混合物材料造粒使其直徑爲7〇-13〇微米之步驟。 、換言之，本發明係將彼此摻和之經安定化部分及未經安 定化部分掺入位在鍛燒工具材料基材上之二氧化锆火焰噴 塗層中，使其可在鍛燒工具材料重複加熱及冷卻時吸收經 女疋化二氧化錐之殘留膨脹。於火焰噴塗層中，經安定化 邵分並未均勻分散於未經安定化部分之周圍，經安定化部 分與未經安定化部分係彼此錯轉和。前述本發明將詳細 説明於下文。 習用於基材表面上具有火焰喷塗層之鍛燒工具材料係將 單層或多層經安定化二氧化鍺、部分安定化之二氧化錐及 未經安足化之三氧化錘中之任一種火焰t塗於基材表面上 而形成。然而，本發明鍛燒工具材料之塗層於二氧化錐火 焰噴塗層之結構中包括摻和形式之經安定化部分及未纟^安 定化部分，即使如同鍛燒工具材料般地重複加熱及冷卻， 仍可吸收經安定化二氧化锆之殘留膨脹，使火焰噴塗層之 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ------------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 鮮· 剝離減至最少，而大幅改善鍛燒工具材料之耐用性。本發 明者視此爲下列事實所致。 又 經安疋化之二氧化鍺或部分安定化之二氧化锆的缺點爲 當重複使用或自該材料鍛燒潤溼組件而進行加熱時，其脱 安足化，即變成不安定而顯示體積膨脹，造成結構之殘留 膨脹。此外，未經安定化之二氧化錐的缺點爲進行加熱過 程時’即二氧化錐之變形特性所造成之異常膨脹及收縮， 其鍵結強度變弱，而使結構減弱。因此，所提供之鍛燒工 (〇^)八4規格（210/297公釐） 490450 Α7 Β7 五 、發明説明（8 --------~- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 具材料迅速損壞。 然而，前述本發明锻燒工具材料之火培喷塗層之結構在 該火焰噴塗層冷卻時，於經技化二氧化锆部分與未經安 疋化二氧化錘部分之混合物中，未經安定化二氧化锆具有 於未經安定化：氧化_分附近產生細紋之特性。根據推 測，該細紋之存在可於鍛燒工具材料使用期間當經安定化 二氧化锆加熱而產生不安定化時，吸收體積膨脹，而防止 塗層剝離。 此外，僅使用經安定化二氧化锆或部分經安定化二氧化 錐之習用火焰噴塗層具有致密結構，顯示高熱膨脹係數， 因而降低耐熱衝擊性，於火焰噴塗層使用期間產生裂紋。 而且，火焰喷塗層與以氧化鋁_二氧化矽爲底質之基材間之 熱膨脹係數差異造成火焰噴塗層剝離或基材龜裂。此情況 使基材進一步翹曲。相對地，根據本發明，未經安定化之 一氧化結之細紋的產生防止形成之火焰噴塗層太致密。所 製足火焰喷塗層之熱膨脹係數低，減少火焰喷塗層剝離及 基材翹曲之情況。 附圖簡述 圖1爲掃描式電子顯微相片（SEM)，説明本發明鍛燒工具 材料具體實例之基材及火焰噴塗層； 圖2爲如同圖i之剖面之掃描式電子顯微相片（Sem)，説 明本發明鍛燒工具材料具體實例中，結於火焰噴塗層中之 濃度分佈；且 圖3爲如同圖！之剖面之掃描式電子顯微相片（SEM)，説明 -11 Μ氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐

t發月务燒工具材寺斗具體實例中，t作二氧化錐安定化成 岛之之氧化釔（丫2〇3)之釔元素於火焰噴塗層中之分佈。 較佳具體實例描述 ，發明鍛燒工具材料之基材係一種A1203含量不低於65 重量百分比而以氧化鋁-二氧化矽爲底質之材料。充作該基 材之主成份之a1203因具有高耐熱強度、高耐熱性且對欲 叙燒之材料之負面影響極小，故極受期待。基材中八丨2… 含f需不低於65重量百分比。若基材中Al2〇3含量低於“ 重量百分比，而si〇2含量相對於A12〇3較高，則降低基材 之耐彎曲性，使其無法用爲鍛燒工具材料。此外，在實際 應用時，自基材產生之s i 〇氣體量增加，可能對欲鍛燒材 料之性質產生某些負面影響。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 於本發明中，於前述基材表面上形成二氧化錯火焰噴塗 層，其具有包括摻和形式之未經安定化之二氧化錐部分及 經安足化或邵分安定化之二氧化鍺部分之結構。詳言之， 於前述基材表面上形成二氧化锆火焰喷塗層，其具有摻和 形式之未經安定化之二氧化鍺部分及經安定化之二氧化锆 邵分之火焰喷塗層，或具有摻和形式之未經安定化之二氧 化鍺部分及部分經安定化之二氧化锆部分之火焰噴塗層。 -構成火焰噴塗層之經安定化或部分安定化之二氧化锆係 使用CaO(氧化鈣）及/或氧化釔使二氧化錘安定化而得到。 此情況下，安定劑相對於未經安定劑化之二氧化锆之重量 比，未、纟JL 士走化之一乳化誥相對於氧化舞及未經安定化之 二氧化锆相對於氧化釔之比例各以9 2 : §至9 6 :4及9 0 : 1 〇至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

、發明説明（10 ) 96:4爲佳。而可使用氧化鈣及氧化釔之組合物充作安定劑。 請 先 閱 讀 背 I 事 項 再 填 寫 本 頁 前述二氧化鍅火焰噴塗層係藉一種方法形成，其包括混 ^充作起始物質之粉末形式未經安定化之二氧化锆及經安 =化或部分經安定化之=氧化#，隨後將該混合物火絡噴 塗於基材上。此方法中，起始物質之粒徑以7〇至13〇微米 爲佳。或者，欲火焰噴塗之起始物質可藉著將細粉狀起始 物質混合物造粒，以得到7〇至13〇微米之粒徑而製備。 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 此外，構成前述二氧化锆火焰噴塗層之經安定化二氧化 锆部分可藉著同時將未經安定化之二氧化鍺及充作安定劑 之氧化鈣及/或氧化釔一起火焰喷塗於基材表面上，使部分 二氧化锆材料因火焰喷塗所產生之熱而安定化或部分安定 化而形成。碳酸鈣係所期望，因其可充作二氧化鍺固體溶 液士足劑用之C a Ο來源且不昂貴。除此等安定劑之外，亦 可使用C a (Ο Η)2及乙酸鈣。若使用該等安定劑，則用量如 同根據CaO計算之碳酸鈣。另一種代用方法可包括混合未 經士足化之一氧化錘與前述C a 〇來源，諸如碳酸_及或氧 化釔，將混合物造粒，之後使經造粒之材料進行火焰噴塗 。此情況下，至於安定劑相對於未經安定化之二氧化锆之 重里比未、纟工去足化之一乳化錐相對於氧化舞及未經安定 化之一氧化鍺相對於氧化紀之比例各爲9 2 : 8至9 6 :4及 90:10 至 96:4 較佳。 所製備之鍛燒工具材料中，就安定化及耐用性而言，火 焰噴塗層中未經安定化之二氧化锆之比例以5至5 〇重量百分 比爲佳’尤其是10至30重量百分比。火焰噴塗可藉任何一 13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 490450 A7 —一_________Β7五、發明説明（11 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 般方法進行。火焰噴塗層可於基材之整體表面上形成。或 者’可於基材之部分表面上形成，包括放置欲鍛燒材料之 區域。火焰噴塗層厚度以200至1，〇〇〇微米爲佳。若火焰嘴 塗層厚度低於200微米，則形成之安定化效果及耐用性不足 。相對地，若火焰噴塗層厚度超過L000微米，則該火焰喷 塗層經常無法防止剥離。 [實施例] (實施例1-8;對照例1-3) 如表1所列，未經安定化之二氧化锆、藉著使用4重量百 为比C a Ο使二氧化錘部分安定化所得之部分安定化二氧化 錘與藉著使用6重量百分比CaO使二氧化鍺安定化所得之經 安定化二氧化鍺之粉狀混合物火焰噴塗於一基材上，該基 材包含65重量百分比之八丨2〇3及餘量之“〇2。結果，得到 在215x215x8毫米大小基材之一側面上具有厚〇·3毫米之 二氧化锆火焰噴塗層之鍛燒工具材料。個別地，將藉著使 則述起始物質造粒所得之粒狀物質火焰喷塗於前述基材上 ，以得到鍛燒工具材料。前一種情況所用之混合粉末粒徑 爲70至130微米。後一種情況所用之粒狀材料係將平均粒 徑5微米之粉末造粒成平均粒徑7〇至13〇微米之粒子而得到。 .所製備之鍛燒工具材料各於電爐中3〇(rc ，4〇〇。〇之間 進行加熱循環，以測定火焰噴塗層之剝離及磨損狀況，及 基材之龜裂及翹曲。此外，此等鍛燒工具材料實際用於 l’4〇〇°C下鍛燒陶竞電容器，以檢測其耐用性。結果列於表 1中。表1亦列出個別單獨使用未經安定化之二氧化錯、部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 公釐___j~ ------ ' ! I I I I 1141 I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 蹲. 4- - —II = = | · Γ --1 >'. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、 發明説明（ 12 刀女足化之二氧化錐及經安定化之二氧化錘充作塗層之對 照例實驗結果。 圖1顯π本發明具體實例之鍛燒工具材料之掃描式電子顯 微相片（SEM)。此試樣包括摻加量爲4%之安定劑γ2〇3。 圖1中，底下部分説明基材部分，而上面則説明二氧化錘之 火焰噴塗層部分。由此SEM中發現二氧化锆之火焰噴塗層 具許多直線細紋。圖2爲説明二氧化錘火焰噴塗層部分中二 氧化锆濃度分佈之掃描式電子顯微相片（SEM)。於圖2中， 白色部分説明元素濃度高之部分，而黑色部分説明锆濃度 低之部分。圖3爲充作一種二氧化錘安定化成份之釔元素相 對於氧化釔（Y2〇3)之分佈之掃描式電子顯微相片（SEM)。 存有紀之白色部分説明以釔安定化之部分，而黑色部分説 明未、纟k 士走化之二氧化锆。註明形成摻和未經安定化之二 氧化錯及經安定化及/或部分安定化之二氧化錯之塗層。

木紙張尺度顧巾國® ( CNS ) MW^2\OX29lS -------、—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T f * t^n ^ϋϋ ϋϋ 490450 A7 B7 五、發明説明（I3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 镞 η W 婵 ^ 者 > :冲冲> 5 ^ Π" ^ ^ ?{ ^ ^ 1 \ 11 jm 1 1 二 p p CT ^ (X (X ^擒獠 b|Q 窆 μ Μ· 〇〇 w 襻 ^ P P P 龄 U) to to U\ U) 00 U) o V〇 H—^ Ο 〇 U) Ο 〇 VO ι—^ ο ο q U) ο ο 命 U)喊 -P^ m 遊. 00 避 U) P P P P to 00 to o U) U) K> U\ ν〇 ι—^ ο ο <ϊ U) ο ο Ό Η-λ ο ο <1 U) ο ο U\ 00 Ϊ - )23¾ 微 蘀 綠 U> ο ο — 窆to » U) W 薛 1—^ 1—^ ο ο lifilK On 1— ο ο U) m n n I m n n 1— - I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鮮· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 五、發明説明（14 ) 經濟、部中央榡準局員工消費合作社印製 種類：火培噴塗層中之二氧化鍺種類 Unstab.zirco:未經安定化之二氧化錘，Ca〇含量〇% Pa^Zirco:部分安定化之二氧化锆，ea〇含量4% Stab.Zirco:經安定化之二氧化锆，Ca〇含量 剝離次數：於電爐試驗中所產生之剝離次數 龜裂及翹曲：基材於電爐試驗中所產生之龜裂及翹曲 操作次數：實際使用時所容許之操作次數 如實施例1至8所示，本發明試樣在塗層剝離及龜裂和基 材翹曲之前可承受於電爐試驗中多次使用。此外，此等試 樣於實際使用時可承受多次操作。因此，發現此等試樣可 充作所期望之鍛燒工具材料。相對地，對照例之試樣於電 爐4驗中提供不期望之結果。因此，此等試樣實際使用所 承受之操作次數當然較少。 (對照例4-6) 於與實施例1相同之基材上提供Ca〇含量3〇重量百分比 而經安定化之二氧化鍺含量100重量百分比之塗層所得之試 樣（對照例4 )、包括於前述基材上提供氧化鋁火焰噴塗層， Ik之於该氧化铭火焰喷塗層上提供Ca〇含量爲4重量百分比 之部分安定化之二氧化錘層之方法所得之試樣（對照例5)、 及包括於前述基材上提供Ca0含量爲15重量百分比之經安 足化二氧化锆層，於前述基材上提供CaO去量爲8重量百分 比之經安定化二氧化錯層，於該經安定化二氧化錐層提供 CaO含量爲4重量百分比之部分安定化之二氧化锆層之方法 所仔之试樣（貫施例6)各進行如實施例1所述之試驗。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2I0X297公釐） -------·—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,11 t I— m n ti

• ! ! I I He —fn I· -I- 五 、發明説明（ 15 A7 B7 詳言之，此等鍛燒工具材料各於3〇〇。(：及1，4〇〇。(：之間於 電爐中進行加熱循環，以檢測火焰噴塗層之剝離及磨損和 基材之龜裂及翹曲狀況。此外，此等鍛燒工具材料實際用 於1，400°C下鍛燒陶瓷電容器，以檢測其耐用性。結果列於 表2 〇 經安定化之二氧化锆 ，CaO含量 30% 雙火焰噴塗層★3 梯度CaO 縮濃火焰喷塗層兔4 &電爐試驗中f 剝離次數 於€爐試驗中f 基材龜裂及翹》曲 際使用之容言f 操作次數 100 100 對照例6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 ★ 3氧化鋁火焰噴塗層係於基材上形成，厚ο . i 5亳米。隨 後於為氧化銘火培喷塗層上形成C a Ο含量4重量百分比之二 氧化錘火焰噴塗層，厚〇.15毫米。 ★ 4將充作起始物質而Ca〇含量1 5重量百分比之二氧化 錘火焰噴塗於基材上，厚0 · 1毫米。隨後於該火培噴塗層上 火焰噴塗CaO含量8重量百分比之二氧化锆厚〇·ι亳米。隨 後於該火焰噴塗層上火焰喷塗CaO含量4重量百分比之二氧 化錘厚0.1毫米。火焰噴塗層總厚度爲〇·3亳米。 於對照例5及6中，基材易龜裂及翹曲，未述及對照例4。 ——_______ 一 18 _ 本紙張尺度適用f 準(CNS) Α4規格（2iGX 297公釐一) - 490450 A7 B7 五、發明説明（16 因此，此等試樣皆非鍛燒工具材料所期望。 (實施例9-16;對照例7-9) 平均粒徑100微米而純度99.2%之未經安定化二氧化锆 及粒徑45微米而純度99·8%之安定劑（碳酸鈣或氧化釔）根 據表3所列之調配物混合或造粒。此等起始物質各火焰噴塗 於包含85重量百分比Al2〇3及餘量Si〇2之基材上。結果， 得到在215x2 15x8毫米大小之基材侧面上形成ο」毫米厚 之二氧化锆火焰噴塗層之鍛燒工具材料。 所製備之鍛燒工具材料各如同實施例i般地於電爐中，於 300 C及1，400°C間進行加熱循環，以檢測其火焰噴塗層之 剝離及磨損情況及基材之龜裂及翹曲。此外，此等鍛燒工 具材料於1，40(TC下實際用於鍛燒陶資電容器以檢測其耐用 性、。結果列於表3中。表3亦列出包含Ca〇含量4重量百分 比之崢刀安疋化二氧化锆塗層之鍛燒工具材料（對照例8)及 G 口 CaO含ι6重量百分比之經安定化二氧化锆塗層之鍛燒 工具材料(對照例9)與包含未經安定化二氧化锆之鍛燒工且 材料（對照m)對照之實驗結果。 +n、 ---9-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 鮮· 經濟部中央標準局員工消費合作社印t 本紙張尺度適财 -19 Α4規格（210x297公釐） 490450 A7 B7 五、發明説明（l7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

镞 η 塗 Μ： W 拎 η C/3 hrt ^ p n p 叫⑺ ^ p ^ ^ O g n n N u> U 勹叫 K-· ^ O 〇 ^ O 〇 . · 〇 Π3Γ 潋 Μι 〇 〇〇 W 逄00 避 to 銎^ 龄 P u> σ\ U) to 私 ο U) G\ v〇 00 s VQ o o v〇 §03 ^命 °蚧 3¾. Os 3¾. t〇 W 逄00 罄° P U) Lh LO o U) Ό U) U> G\ \n 00 s 〇\ v〇 〇 〇 )ns^ 窆to 遵. U) W 微 彝 鲰 lirrlli Π3ρ C\ H-^ o o o o 1-»> o o <1 〇〇 淘 VO --------樣—I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____ B7 五、發明説明（18 ) -~~ 種類：火焰喷塗層中之二氧化锆種類 Unstab.zirco:未經安定化之二氧化錐，Ca〇含量〇% Part.Zirco:邵分安定化之二氧化锆，Ca〇含量 Stab.Zirco:經安定化之二氧化鍺，Ca0含量6% 剝離次數：於電爐試驗中所產生之剥離次數 龜裂及翹曲：基材於電爐試驗中所產生之龜裂及翹曲 操作次數：實際使用時所容許之操作次數 如實施例9至16所示，本發明試樣在塗層剥離及龜裂和基 材翹曲之前可承受於電爐試驗中多次使用。此外，此等試 樣於實際使用時可承受多次操作。因此，發現此等試樣可 充作所期望之鍛燒工具材料。相對地，對照例之試樣於電 爐試驗中提供不期望之結果。因此，此等試樣實際使用所 承受之操作次數當然較少。 (實施例17-18;對照例10-19) 平均粒徑1 0 0微米而純度9 9 · 2 %之未經安定化二氧化锆 及粒徑45微米而純度99.8 %之安定劑（碳酸鈣或氧化釔）根 據表4所列之調配物混合或造粒。此等起始物質各火焰噴塗 於包含85重量百分比Al2〇3及餘量Si02之基材上。結果， 得到在2 1 5 x2 1 5 x8毫米大小之基材側面上形成〇 ·3毫米厚 之二氧化錐火焰噴塗層之鍛燒工具材料。 所製備之锻燒工具材料各如同實施例1般地於電爐中，於 3 0 0 C及1，4 0 0 C間進行加熱循環，以檢測其火焰噴塗層之 剝離及磨損情況及基材之龜裂及翹曲。此外，此等鍛燒工 具材料於1，4 0 0 C下實際用於鍛燒陶瓷電容器以檢測其耐用 _____:____- 21 -___ 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) Α4規格（210X 297公釐) ' ---- ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 490450 A7 B7 五、發明説明（^ ) 性。結果列於表4中。 表4亦列出具有包含未經及不同量之碳酸鈣及/或氧化4乙 安定劑之塗層之鍛燒工具材料之對照例之實驗結果。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 490450 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 A7 B7 五、發明説明（2〇) 操作次數 龜裂及麵曲 剝離次數 1 Unsta .zirco CaC03 Y2〇3 塗層種類 5 1 105 剝離剝離 U) ^ ^ S ^ s 實施例 17 18 3 3 3 5 1 8 3 3 3 1 1 5 1 8 剝離良好良好良好良好良好良好 無 無 中度 無 無 中度中度 to ο to to to U\ to to <1 to -2 VO ^ s — 00 U) <1 to ^ ^ -to ^ 〇〇 00 00 ^ to 00 O ^ 00 對照例 10 11 12 13 14 15 16 — 28 35 1 5 剝離 無 無中度 t—A On to to o -5 - s — 00 U) <1 對照例 7 8 9 1»4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 訂 -J1 n IJ. · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） Μ B7 五、發明説明（21 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 種類：火焰喷塗層中之二氧化錐種類 實施例1 7、1 8 ··混合方法 Unstab.zirco:未經安定化之二氧化錐，Ca〇含量〇% Part.Zirco··部分安定化之二氧化锆，Ca〇含量4% Stab.Zirco:經安定化之二氧化鍺，Ca〇含量6% 剥離次數：於電爐試驗中所產生之剥離次數 龜裂及翹曲：基材於電爐試驗中所產生之龜裂及翹曲 操作次數：實際使用時所容許之操作次數 如表4所不，若碳酸鈣及/或氧化釔含量太高或太低，則 形成之鍛燒工具材料於電爐剝離試驗中產生較差之結果， 而於實際應用時之耐用性較差。 如前文所述，本發明鍛燒工具材料之基材表面上具有牢 固之一氧化锆火焰噴塗層。該塗層包含摻和形式之未經安 定化二氧化锆及經安定化或部分安定化之二氧化锆。因此 ，當該火焰喷塗層冷卻時，未經安定化之二氧化锆部分周 圍產生許多未經安定化之二氧化錐之細紋特性，以於鍛燒 工具材料實際應用期間，在經安定化之二氧化錐於加熱期 間脱士足化時吸收體積膨脹。因此，本發明鍛燒工具材料 义火焰噴塗層較不易剥離，而可具有大幅改善之耐用性。 J! (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 24 Μ氏張尺度適用中關家標準（CNS ^4規格（21()χ29_ }

Claims (1)

1. 種叙燒工具材料，其包括Al2〇3含量不低於65重量百 刀比之以氧化鋁-二氧化矽爲底質之基材及經火焰喷塗之 —氧化锆塗層，該塗層係由未經安定化之二氧化錶及經 安定化或部分安定化之二氧化锆之摻和物所形成，而位 毛以氧化銘·二氧化碎爲底質之基材表面上。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經安定 化或郅分安定化之二氧化結係使用CaO進行安定化而製 得。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經安定 化或部分安定化之二氧化锆係使用Y2〇3進行安定化而製 得。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經安定 化或部分安定化之二氧化結係使用CaO及Υ2〇3進行安定 化而製得。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經安定 化或部分安定化之二氧化锆係使用得自CaC03之CaO進 行安定化而製得。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經安定 化或部分安定化之二氧化锆係使用得自Ca(OH)2iCaO 進行安定化而製得。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經火焰 賣Ί之--氧化結塗層包含5 - 5 0重量百分比之未經安定化 之二氧化锆。 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經火焰 -25 - 490450 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 噴塗之二氧化锆塗層包含10-30重量百分比之未經安定化 之二氧化锆。 9. 根據申請專利範圍第1項之鍛燒工具材料，其中該經火焰 噴塗之二氧化鉻塗層具有200- 1000微米之厚度。 10. —種製造鍛燒工具材料之方法，其包括以下步驟： 藉著混合未經安定化之二氧化锆及經安定化或部分安 定化之二氧化锆而製備混合物材料；及 將所摻和之混合物火焰噴塗於Al2 03含量不低於6 5重 量百分比而以氧化鋁-二氧化矽爲底質之基材的表面上， 以於其上層形成由未經安定化之二氧化锆及經安定化或 部分安定化之二氧化锆所製得之火焰噴塗層。 11. 根據申請專利範圍第10項之製造鍛燒工具材料之方法， 其中製備混合物材料之步驟包括預先混合未經安定化之 二氧化锆及經安定化或部分安定化之二氧化锆；及 將混合物材料造粒；及 使經造粒之材料進行火焰噴塗以形成火焰噴塗層之步 驟。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12. 根據申請專利範圍第10項之製造鍛燒工具材料之方法， 其中製備混合物材料之步驟包括混合未經安定化之二氧 化锆及充作安定劑之碳酸鈣之步驟。 13. 根據申請專利範圍第10項之製造鍛燒工具材料之方法， 其中製備混合物材料之步驟包括混合未經安，定化之二氧 化錶及充作安定劑之氧化釔之步驟。 14. 根據申請專利範圍第10項之製造鍛燒工具材料之方法， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 490450 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 其中製備混合物材料之步驟包括混合未經安定化之二氧 化锆及充作安定劑之碳酸鈣及氧化釔之步驟。 K根據申請專利範圍第12項之製造鍛燒工具材料之方法， /、中未經安定化之二氧化锆相對於碳酸鈣之重量比係由 92:8 至 96:4。 16.根據中請專利第13項之製造锻燒工具材料之方法， 其中未經安定化之二氧化锆相對於氧化釔之重量比係由 90:1〇至96:4 〇 根據巾請專利範園第丨㈣之製_以具材料之方法， 其中製備混合物材料之步.驟包括混合未經安定化之二氧 ^匕I與直徑爲7 0 - 1 3 0微米之經安定化或部分安定化之二 氧化鍺之步驟。 18.根據中請專利範圍第1G項之製造鍛μ具材料之方法， 其中製備混合物材料之步，驟包括將混合物材料造粒使其 直徑爲70- 1 30微米之步驟。 ’、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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