JP3722606B2 - Abrasion-resistant alumina sintered body - Google Patents
Abrasion-resistant alumina sintered body Download PDFInfo
- Publication number
- JP3722606B2 JP3722606B2 JP35830797A JP35830797A JP3722606B2 JP 3722606 B2 JP3722606 B2 JP 3722606B2 JP 35830797 A JP35830797 A JP 35830797A JP 35830797 A JP35830797 A JP 35830797A JP 3722606 B2 JP3722606 B2 JP 3722606B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- alumina
- weight
- alumina sintered
- wear resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミナ含有量が９６〜９７重量％と比較的低純度でありながら優れた耐摩耗性を有するアルミナ焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミナ焼結体は耐熱性、耐食性、絶縁性、機械的強度、ならびに耐摩耗性に優れた材質であることから電子部品材料や産機部品材料、あるいは構造部品材料など各種工業材料として幅広く利用されている。
【０００３】
例えば、産機部品材料として、ブラスト用ノズル、粉砕機用部材、抄紙機用支持部材、固体輸送経路におけるシュートやダクトなどの内張り材、軸受部材、メカニカルシール、糸道、定盤、治工具などに使用されていた。
【０００４】
そして、これらの用途に使用されるアルミナ焼結体は、主成分のアルミナに対し、助剤成分としてＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 のうち１種以上を添加したものや、さらには耐摩耗性を高めるために、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、あるいは希土類からなる酸化物を適宜選択して添加したものも提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭５６−１７９８０号公報には、助剤成分としてＹ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＮｉＯを含有し、ホットプレスにより焼成した耐摩耗性を有するアルミナ焼結体が開示されている。
【０００６】
また、特公平４−１３３１３号公報には、ＴｉＯ2 、ＣｕＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 等の助剤成分を５種類以上含有させた耐摩耗性を有するアルミナ焼結体が開示されている。
【０００７】
さらに、特公昭６２−６０３７号公報には、抄紙機用支持部材として助剤成分にＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 を用いたアルミナ純度９８〜９９．５％の高純度アルミナ焼結体が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする問題点】
ところが、特開昭５６−１７９８０号公報に開示されているアルミナ焼結体は、助剤成分に高価なＹ2 Ｏ3 を添加する必要があり、原料費が高くついてしまうといった問題点や、焼成工程ではホットプレスを用いなければならないことから特殊な焼成装置が必要となるなどの問題点があった。
【０００９】
また、特公平４−１３３１３号公報に開示されているアルミナ焼結体は、５種類以上もの助剤成分を添加しなければならず、原料費が高くつくとともに、これらの助剤成分を均一に調合することが難しく、調合作業が大変であった。 さらに、特公昭６２−６０３７号公報に開示されている高純度アルミナ焼結体は、主原料に高純度のアルミナ粉末が必要となるために非常に高価なものになってしまうばかりか、アルミナ純度が高いことから完全に焼結させるためには１６００℃以上の温度で焼成しなければならず、その結果、アルミナ粒子の成長が促進され、満足のいく耐摩耗性を得ることは難しいものであった。しかも、焼成温度が高くなると、炉壁材やサヤ等の高温による耐久性の低下や消費電力が大きくなるなどの問題点もあった。
【００１０】
そこで、本件出願人は、これらの問題点を解消するために、Ａｌ2 Ｏ3 ９０〜９５重量％に対し、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 の３種類の助剤成分をある範囲内で添加することにより、安価で大気雰囲気中での低温焼成が可能で、かつ耐摩耗性に優れたアルミナ焼結体が得られることを先に提案した（特開平７−２３７９６１号公報）。
【００１１】
しかしながら、ブラスト用ノズルや粉砕機用部材、あるいは固体輸送経路に使用される内張り材など過酷な条件下で使用される用途では、本件出願人が先に提案したアルミナ焼結体でも充分な耐摩耗性を得ることができなかった。
【００１２】
【発明の目的】
本発明の目的は、前述したような過酷な条件下でも優れた耐摩耗性を有するとともに、安価でかつ大気雰囲気中での低温焼成が可能なアルミナ焼結体を提供することにある。
【００１３】
【問題点を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、Ａｌ2 Ｏ3 ９６〜９７重量％に対し、助剤成分としてＳｉＯ2 を０．５〜１．０重量％、ＭｇＯを１．５〜２．０重量％と、Ｂ2 Ｏ3 を０．５〜１．０重量％の範囲でそれぞれ含有させ、ロックウェル硬度が８９ｋｇ／ｍｍ2 以上である耐摩耗性アルミナ焼結体を構成したものである。
【００１４】
即ち、本発明のアルミナ焼結体は、硬度がロックウェル硬度で８９ｋｇ／ｍｍ2 以上を有するとともに、アルミナ含有量が９６〜９７重量％の範囲にあり、かつ助剤成分として主にＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 の３種類を用いることを特徴とする。
【００１５】
アルミナ焼結体の硬度をロックウェル硬度で８９ｋｇ／ｍｍ2 としたのは、硬度がこれより小さくなると充分な耐摩耗性を得ることができず、ブラスト用ノズルや粉砕機用部材などの過酷な条件下で使用される産機部品材料としては使用に耐えないからである。
【００１６】
また、アルミナの含有量を９６〜９７重量％とするのは、９７重量％より多くなると、アルミナ純度が高くなりすぎて焼成温度を下げることができないため、後述する易焼結性のアルミナ粉体を用いたとしてもアルミナ粒子の成長を抑えきれず、耐摩耗性を高めることができないからであり、逆に、９６重量％未満となると、助剤成分の含有量が多くなるために耐摩耗性を高めることができないからである。 さらに、上記アルミナに対して含有させる助剤成分は、ＳｉＯ2 を０．５〜１．０重量％、ＭｇＯを１．５〜２．０重量％と、Ｂ2 Ｏ3 を０．５〜１．０重量％の範囲でそれぞれ含有することが重要である。
【００１７】
これらの助剤成分のうち、ＳｉＯ2 とＭｇＯは焼結体中におけるアルミナ粒子同士の結合力を高める効果を有するとともに、ＭｇＯにおいてはアルミナ粒子の成長を抑制する効果を有するものであり、このＭｇＯの含有量が１．５重量％未満では、アルミナの粒径が大きくなり、アルミナ焼結体の硬度を高めることができず、２．０重量％より多くなると、他の助剤成分が多くなり、特にＳｉＯ2 量が多くなるとアルミナ焼結体の硬度及び耐摩耗性を高めることができない。
【００１８】
また、ＳｉＯ2 の含有量が０．５重量％未満では、焼結性が悪くなるために緻密化することができず、１．０重量％より多くなると、硬度の低いＳｉＯ2 が多くなりすぎるためにアルミナ焼結体の耐摩耗性が低下する。
【００１９】
さらに、Ｂ2 Ｏ3 は本焼成時における焼成温度を下げ、アルミナ粒子の成長を抑制するために含有するもので、この含有量が０．５重量％未満では、焼成温度を下げる効果が小さいために、アルミナ粒径が大きくなり、アルミナ焼結体の硬度を高めることができず、逆に、１．０重量％より多くなると、ホウ酸ガラスの生成量が多くなるためにアルミナ焼結体の硬度が低下する。
【００２０】
また、アルミナ焼結体の耐摩耗性を高めるためには、焼結体中のアルミナ粒径も重要な要素である。即ち、アルミナの平均結晶粒子径が４μｍより大きくなるとアルミナ焼結体の硬度を高めることができず、また、１μｍ未満とすることは製作上難しい。
【００２１】
従って、焼結体中のアルミナの平均結晶粒子径は１〜４μｍとすることが良い。
【００２２】
一方、本発明のアルミナ焼結体を得るには、まず、易焼結性のアルミナ粉体を使用することが必要である。易焼結性のアルミナ粉体とは、アルミナ原料を予め仮焼きして高密度化したアルミナ粉体のことであり、一度焼成してあることから粉体自体の硬度が高く、また、微小径で均一な粒度分布をもったものが得られる。しかも、本焼成時における粒成長を遅くできるとともに、低温での焼成においても高い焼結性を得ることができる。
【００２３】
その為、この易焼結性のアルミナ粉体を用いれば、低い温度で焼成しても緻密質体とすることができ、高硬度をもったアルミナ焼結体を得ることができる。
【００２４】
なお、アルミナ焼結体の耐摩耗性を高めるためには、アルミナの平均結晶粒子径を小さくする必要があり、そのためにもアルミナ粉体は粒径が小さく、かつ均一な粒度分布をもったものが良く、本発明のアルミナ焼結体を得るには平均粒径が１．０μｍ以下でかつ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上のものを用いることが良い。
【００２５】
そして、このアルミナ粉体に対し、助剤成分としてＳｉＯ2 を０．５〜１．０重量％、ＭｇＯを１．５〜２．０重量％、Ｂ2 Ｏ3 を０．５〜１．０重量％の範囲でそれぞれ添加するとともに、有機バインダーを添加してボールミル、アトラクションミル、ピンミル、振動ミル等により混練し、泥漿を製作して押出成形法、射出成形法、鋳込成形法、テープ成形法等のセラミック成形手段により所定の形状に成形するか、あるいは上記泥漿をスプレードライヤーにより造粒して顆粒を製作し、金型プレス、ラバープレス等のセラミック成形法により所定の形状に成形する。そして、得られた成形体を大気雰囲気中にて１４００〜１６００℃の温度にて本焼成することにより、本発明のアルミナ焼結体を得ることができる。
【００２６】
かくして本発明のアルミナ焼結体を用いれば、極めて高い耐摩耗性を有することから、軸受部材、メカニカルシール、ガイド軸、糸道、ワイヤガイド、定盤、治工具、紡糸ノズル、射出成形用ノズル、抄紙機用支持部材、ポンプ、キャプスタン、シュートやダクトなどの内張り材、ブラスト用ノズルなどの耐摩耗性を必要とする様々な用途に用いることができる。また、本発明のアルミナ焼結体は、比較的低純度であり、大気雰囲気中にて低温焼成が可能であることから安価に製造することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアルミナ焼結体によりブラスト用ノズルを製作した具体例を説明する。
【００２８】
図１に示すブラスト用ノズル１は、先端が先細り状をなし、その先端部に噴射孔３を有する円筒体２からなり、このノズル１の噴射孔３から微小粒子を被加工物体（不図示）に対して噴出させることで、複雑形状品を製作するものである。
【００２９】
このブラスト用ノズル１の製作するには、主原料として純度９９．９％で、平均粒子径０．６μｍ、比表面積７ｍ2 ／ｇの易焼結性のアルミナ粉体に、助剤成分としてＳｉＯ2 を０．５重量％、ＭｇＯを１．７５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を０．７５重量％それぞれ添加するとともに、有機バインダーを加えてボールミルにて５０時間均一に混合したあと、スプレードライヤーにて乾燥させることで平均粒径が０．５μｍの顆粒を製作する。そして、この顆粒をゴム型に充填してラバープレス成形によって円筒体を成形し、所定の形状、寸法精度に切削加工を施したあと、１４６０℃の最高温度で約２時間保持して本焼成することにより図１のブラスト用ノズル１が得られる。
【００３０】
また、このブラスト用ノズル１を構成するアルミナ焼結体の組成についてＩＣＰ発光分析装置によって測定したところ、Ａｌ2 Ｏ3 ９７重量％、ＳｉＯ2 ０．５重量％、ＭｇＯ１．７５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０．７５重量％であった。また、ＳＥＭ写真から焼結体中のアルミナ粒子の平均結晶粒子径を測定したところ約２．１μｍであり、さらにアルミナ焼結体のロックウェル硬度をＪＩＳ Ｂ ７７２６により測定したところ、９０．３ｋｇ／ｍｍ2 の硬度を有していた。
【００３１】
そこで、このブラスト用ノズル１を用い、粒度＃４００のＳｉＣ粒子を噴出させて被加工物体の溝入れ加工を行う作業を１日３時間行ったところ、５０日間まで使用することができた。なお、従来のアルミナ焼結体からなるブラスト用ノズルでは３０日間程度で寿命となっていた。
【００３２】
（実験例１）
ここで、助剤成分としてＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 を使用し、Ａｌ2 Ｏ3 含有量を変化させたアルミナ焼結体を製作し、乾式状態における耐摩耗試験を行った。
【００３３】
試験条件としては、図２に示すように多数のビーズ１０をブラスト用ノズル１から噴射して試料となる板状のアルミナ焼結体に一定時間衝突させた時の摩耗量を測定するショットブラスト法にて行った。
【００３４】
ビーズ１０には粒度＃４００のＳｉＣ粒子を用い、試料から８０ｍｍ離れた位置よりブラスト用ノズル１でもって上記ビーズ１０を５ｋｇ／ｍｍ2 の噴出圧にて噴射させ、１分後及び４分後の摩耗量をそれぞれ測定した。
【００３５】
ただし、ここで摩耗量とは単位面積当たりの摩耗量のことであり、その算出方法は数１に示す通りである。
【００３６】
数１ 単位面積当たりの摩耗量＝（減少重量〔ｇ〕／噴射面積〔ｃｍ2 〕）
ただし、噴射面積は１５ｃｍ2 とした。
【００３７】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００３８】
【表１】
この結果、試料Ｃ〜Ｅに見られるように、Ａｌ2 Ｏ3 含有量が９６〜９７重量％の範囲にあれば、他の試料と比べて耐摩耗性を高められることが判る。
【００４０】
なお、試料Ｇ〜ＪのＡｌ2 Ｏ3 含有量が９９重量％以上では、アルミナ含有量が多すぎるために１６００℃未満の温度では焼結させることができず、１７００℃の温度で焼成したものでは緻密化することが難しいために、他の試料と比較して最も大きく摩耗した。
【００４１】
また、試料Ａ，Ｂは、硬度が８９ｋｇ／ｃｍ2 以上であったものの、Ａｌ2 Ｏ3 含有量が９５重量％以下と少なく、また、摩耗し易いＳｉＯ2 の含有量が多いために試料Ｃ〜Ｅと比較して摩耗が大きかった。
【００４２】
これらの結果より、Ａｌ2 Ｏ3 含有量は９６〜９７重量％とすれば良いことが判る。
【００４３】
（実施例２）
次に、Ａｌ2 Ｏ3 含有量を９６〜９７重量％とし、助剤成分であるＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 の含有量をそれぞれ異ならせたアルミナ焼結体を試作し、実験例１と同様の条件にて乾式状態における耐摩耗試験を行った。なお、摩耗量は１分おきに測定し、４分間行った。
【００４４】
結果は表２及び表３にそれぞれ示す通りである。
【００４５】
【表２】
【表３】
この結果、ＳｉＯ2 が０．５〜１．０重量％、ＭｇＯが１．５〜２．０重量％、Ｂ2 Ｏ3 が０．５〜１．０重量％の範囲にあり、硬度が８９ｋｇ／ｃｍ2 以上であれば、耐摩耗性を大幅に高められることが判る。
【００４８】
また、表３の試料Ｎｏ．１４及び２０に見られるように、アルミナ焼結体の組成が上記範囲にあっても焼結体中のアルミナ粒子の平均結晶粒子径が４μｍより大きいと硬度が低下し、耐摩耗性を高められないことが判る。
【００４９】
よって、これらの結果より焼結体中のアルミナ粒子の平均結晶粒子径は１〜４μｍの範囲にあるものが良いことも判る。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、Ａｌ2 Ｏ3 ９６〜９７重量％に対し、助剤成分としてＳｉＯ2 を０．５〜１．０重量％、ＭｇＯを１．５〜２．０重量％、Ｂ2 Ｏ3 を０．５〜１．０重量％の範囲でそれぞれ含有させ、ロックウェル硬度が８９ｋｇ／ｍｍ2 以上である耐摩耗性アルミナ焼結体を構成したことから、比較的低純度のアルミナ焼結体にもかかわらず、高硬度を有し耐摩耗性に優れたアルミナ焼結体とすることができるため、電子部品材料や構造部品材料は勿論のこと、ブラスト用ノズルや粉砕機用部材、あるいは固体輸送経路に使用される内張り材など過酷な条件下で使用される産機部品材料としても好適に用いることができる。しかも、本発明のアルミナ焼結体は、比較的低純度であり、大気雰囲気中にて低温焼成が可能であることから安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアルミナ焼結体により製作したブラスト用ノズルを示す斜視図である。
【図２】耐摩耗試験の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・ブラスト用ノズル ２・・・円筒体 ３・・・噴出孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an alumina sintered body having a relatively low purity with an alumina content of 96 to 97% by weight and having excellent wear resistance.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, sintered alumina is a material with excellent heat resistance, corrosion resistance, insulation, mechanical strength, and wear resistance, so it is widely used as various industrial materials such as electronic component materials, industrial machine component materials, and structural component materials. It's being used.
[0003]
For example, as materials for industrial machinery, blast nozzles, crusher members, paper machine support members, lining materials such as chutes and ducts in solid transport routes, bearing members, mechanical seals, thread paths, surface plates, jigs, etc. Used to.
[0004]
Then, the alumina sintered body used for these applications, compared alumina of the main component, CaO, those obtained by adding MgO, one or more of SiO 2 and the auxiliary component, further enhance the abrasion resistance For this reason, there has also been proposed an oxide selected from an alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, or rare earth oxide as appropriate.
[0005]
For example, JP-A-56-17980 discloses an alumina sintered body containing Y 2 O 3 , MgO, CaO and NiO as auxiliary components and having wear resistance fired by hot pressing. .
[0006]
Japanese Patent Publication No. 4-13313 discloses a sintered alumina having wear resistance in which five or more auxiliary components such as TiO 2 , CuO, Fe 2 O 3 , MnO 2 , ZrO 2 , and SiO 2 are contained. The body is disclosed.
[0007]
Furthermore, Japanese Examined Patent Publication No. 62-6037 discloses a high-purity alumina sintered body having an alumina purity of 98 to 99.5% using MgO and B 2 O 3 as auxiliary components for paper machine support members. Yes.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the alumina sintered body disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-17980 needs to add expensive Y 2 O 3 to the auxiliary component, resulting in a problem that the raw material cost is high, and firing. Since a hot press must be used in the process, there is a problem that a special baking apparatus is required.
[0009]
In addition, the alumina sintered body disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 4-13313 has to add five or more kinds of auxiliary components, which increases the raw material cost and makes these auxiliary components uniform. It was difficult to prepare and the preparation work was difficult. Furthermore, the high-purity alumina sintered body disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 62-6037 is not only very expensive because a high-purity alumina powder is required as a main raw material, but also the purity of alumina. In order to achieve complete sintering, it must be fired at a temperature of 1600 ° C. or higher. As a result, the growth of alumina particles is promoted, and it is difficult to obtain satisfactory wear resistance. It was. In addition, when the firing temperature is increased, there are problems such as a decrease in durability due to high temperatures such as furnace wall materials and sheaths, and an increase in power consumption.
[0010]
Therefore, in order to solve these problems, the applicant of the present invention includes, within a certain range, three kinds of auxiliary components of SiO 2 , MgO, and B 2 O 3 with respect to 90 to 95% by weight of Al 2 O 3. It was previously proposed that an alumina sintered body that is inexpensive, can be fired at a low temperature in the air atmosphere, and is excellent in wear resistance can be obtained by adding it (JP-A-7-237961).
[0011]
However, in applications that are used under harsh conditions such as blast nozzles, pulverizer members, or lining materials used in solid transport routes, the alumina sintered body previously proposed by the applicant has sufficient wear resistance. I could not get sex.
[0012]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide an alumina sintered body that has excellent wear resistance even under severe conditions as described above, and that is inexpensive and can be fired at low temperature in an air atmosphere.
[0013]
[Means for solving problems]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides 0.5 to 1.0% by weight of SiO 2 and 1.5 to 2.0% by weight of MgO as auxiliary components with respect to 96 to 97% by weight of Al 2 O 3. And B 2 O 3 in a range of 0.5 to 1.0% by weight, respectively, and constituting a wear-resistant alumina sintered body having a Rockwell hardness of 89 kg / mm 2 or more.
[0014]
That is, the alumina sintered body of the present invention has a hardness of 89 kg / mm 2 or more in terms of Rockwell hardness, an alumina content in the range of 96 to 97% by weight, and mainly SiO 2 as an auxiliary component. Three types of MgO and B 2 O 3 are used.
[0015]
The reason why the hardness of the alumina sintered body is 89 kg / mm 2 in terms of Rockwell hardness is that if the hardness is lower than this, sufficient wear resistance cannot be obtained, and blast nozzles, pulverizer members and the like are severe. It is because it cannot endure use as an industrial machine part material used under conditions.
[0016]
The alumina content is 96 to 97% by weight. When the content is more than 97% by weight, the alumina purity becomes too high to lower the firing temperature. This is because the growth of the alumina particles cannot be suppressed even when using, and the wear resistance cannot be increased. Conversely, when it is less than 96% by weight, the content of the auxiliary component increases, so that the wear resistance is increased. It is because it cannot raise. In addition, auxiliary components to be contained with respect to the alumina, a SiO 2 0.5 to 1.0 wt%, and 1.5-2.0 wt% of MgO, B 2 O 3 0.5-1 It is important to contain each in the range of 0.0% by weight.
[0017]
Of these auxiliary components, SiO 2 and MgO have the effect of increasing the bonding force between alumina particles in the sintered body, and MgO has the effect of suppressing the growth of alumina particles. If the content of A is less than 1.5% by weight, the particle size of alumina becomes large and the hardness of the alumina sintered body cannot be increased. If it exceeds 2.0% by weight, other auxiliary components increase. Particularly, when the amount of SiO 2 increases, the hardness and wear resistance of the alumina sintered body cannot be increased.
[0018]
Further, if the content of SiO 2 is less than 0.5% by weight, the sinterability is deteriorated so that it cannot be densified, and if it exceeds 1.0% by weight, SiO 2 having a low hardness becomes too much. For this reason, the wear resistance of the alumina sintered body is lowered.
[0019]
Further, B 2 O 3 is contained in order to lower the firing temperature during main firing and suppress the growth of alumina particles. If this content is less than 0.5% by weight, the effect of lowering the firing temperature is small. In addition, the alumina particle size becomes large and the hardness of the alumina sintered body cannot be increased. On the contrary, if the amount exceeds 1.0% by weight, the amount of borate glass generated increases, Hardness decreases.
[0020]
In order to improve the wear resistance of the alumina sintered body, the alumina particle size in the sintered body is also an important factor. That is, when the average crystal particle diameter of alumina is larger than 4 μm, the hardness of the alumina sintered body cannot be increased, and it is difficult to make it less than 1 μm.
[0021]
Therefore, the average crystal particle diameter of alumina in the sintered body is preferably 1 to 4 μm.
[0022]
On the other hand, in order to obtain the alumina sintered body of the present invention, first, it is necessary to use an easily sinterable alumina powder. The easily sinterable alumina powder is an alumina powder obtained by calcining an alumina raw material in advance and densified, and since the powder is fired once, the hardness of the powder itself is high, And having a uniform particle size distribution. Moreover, the grain growth during the main firing can be slowed, and high sinterability can be obtained even at the low temperature firing.
[0023]
Therefore, if this easily sinterable alumina powder is used, a dense body can be obtained even when fired at a low temperature, and an alumina sintered body having high hardness can be obtained.
[0024]
In order to increase the wear resistance of the alumina sintered body, it is necessary to reduce the average crystal particle diameter of alumina. For this reason, the alumina powder has a small particle size and a uniform particle size distribution. In order to obtain the alumina sintered body of the present invention, it is preferable to use one having an average particle diameter of 1.0 μm or less and a specific surface area of 5 m 2 / g or more.
[0025]
And with respect to this alumina powder, 0.5 to 1.0% by weight of SiO 2 , 1.5 to 2.0% by weight of MgO, and 0.5 to 1.0% of B 2 O 3 as auxiliary components. Add each in the range of% by weight, add organic binder, knead by ball mill, attraction mill, pin mill, vibration mill, etc., manufacture slurry, extrusion molding method, injection molding method, casting molding method, tape molding The slurry is molded into a predetermined shape by a ceramic forming means such as a method, or the slurry is granulated with a spray dryer to produce granules, and then formed into a predetermined shape by a ceramic forming method such as a die press or a rubber press. And the alumina sintered compact of this invention can be obtained by carrying out the main baking of the obtained molded object at the temperature of 1400-1600 degreeC in air | atmosphere atmosphere.
[0026]
Thus, if the alumina sintered body of the present invention is used, since it has extremely high wear resistance, bearing members, mechanical seals, guide shafts, yarn paths, wire guides, surface plates, jigs, spinning nozzles, injection molding nozzles It can be used for various applications that require wear resistance, such as paper machine support members, pumps, capstans, lining materials such as chutes and ducts, and blast nozzles. Further, the alumina sintered body of the present invention has a relatively low purity and can be manufactured at low cost because it can be fired at a low temperature in an air atmosphere.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific example in which a blast nozzle is manufactured from the alumina sintered body of the present invention will be described.
[0028]
A blast nozzle 1 shown in FIG. 1 is formed of a
[0029]
The blast nozzle 1 can be manufactured by using a readily sinterable alumina powder having a purity of 99.9% as a main raw material, an average particle diameter of 0.6 μm and a specific surface area of 7 m 2 / g, and an auxiliary component of SiO. 2 is added by 0.5% by weight, MgO is added by 1.75% by weight and B 2 O 3 is added by 0.75% by weight, and an organic binder is added and mixed uniformly in a ball mill for 50 hours. To produce granules having an average particle diameter of 0.5 μm. Then, the granules are filled into a rubber mold, a cylindrical body is formed by rubber press molding, cut into a predetermined shape and dimensional accuracy, and then subjected to main firing at a maximum temperature of 1460 ° C. for about 2 hours. As a result, the blast nozzle 1 of FIG. 1 is obtained.
[0030]
Further, when the composition of the alumina sintered body constituting the blast nozzle 1 was measured by an ICP emission analyzer, Al 2 O 3 97 wt%, SiO 2 0.5 wt%, MgO 1.75 wt%, B 2 The O 3 content was 0.75% by weight. Further, when the average crystal particle diameter of the alumina particles in the sintered body was measured from the SEM photograph, it was about 2.1 μm. Further, when the Rockwell hardness of the alumina sintered body was measured according to JIS B 7726, it was 90.3 kg / It had a hardness of mm 2.
[0031]
Thus, when this blast nozzle 1 was used to perform grooving processing of an object to be machined by ejecting SiC particles having a particle size of # 400, it could be used for up to 50 days. A conventional blast nozzle made of an alumina sintered body has a life of about 30 days.
[0032]
(Experimental example 1)
Here, an alumina sintered body in which SiO 2 , MgO, and B 2 O 3 were used as auxiliary components and the content of Al 2 O 3 was changed was manufactured, and an abrasion resistance test in a dry state was performed.
[0033]
As a test condition, as shown in FIG. 2, a shot blasting method is used to measure the amount of wear when a large number of
[0034]
The
[0035]
Here, the wear amount is the wear amount per unit area, and the calculation method is as shown in Equation 1.
[0036]
Number 1 Wear amount per unit area = (reduced weight [g] / injection area [cm 2 ])
However, the spray area was 15 cm 2 .
[0037]
Each result is as shown in Table 1.
[0038]
[Table 1]
As a result, as seen in Samples C to E, it can be seen that if the Al 2 O 3 content is in the range of 96 to 97% by weight, the wear resistance can be improved as compared with other samples.
[0040]
Samples G to J having an Al 2 O 3 content of 99% by weight or more cannot be sintered at a temperature lower than 1600 ° C. because the alumina content is too high, and fired at a temperature of 1700 ° C. However, since it was difficult to densify, it was most worn out compared to other samples.
[0041]
Samples A and B have a hardness of 89 kg / cm 2 or more, but the Al 2 O 3 content is as low as 95% by weight or less, and the content of SiO 2 that easily wears is high, so that the sample C Abrasion was greater compared to ~ E.
[0042]
From these results, it can be seen that the Al 2 O 3 content may be 96 to 97% by weight.
[0043]
(Example 2)
Next, an alumina sintered body having an Al 2 O 3 content of 96 to 97% by weight and different contents of the auxiliary components, SiO 2 , MgO, and B 2 O 3 , was experimentally produced. A wear resistance test in a dry state was performed under the same conditions as in Example 1. The amount of wear was measured every 1 minute and performed for 4 minutes.
[0044]
The results are as shown in Table 2 and Table 3, respectively.
[0045]
[Table 2]
[Table 3]
As a result, SiO 2 is in the range of 0.5 to 1.0 wt%, MgO is in the range of 1.5 to 2.0 wt%, B 2 O 3 is in the range of 0.5 to 1.0 wt%, and the hardness is 89 kg. It can be seen that the wear resistance can be significantly improved if the ratio is / cm 2 or more.
[0048]
In addition, Sample No. 14 and 20, even when the composition of the alumina sintered body is within the above range, if the average crystal particle diameter of the alumina particles in the sintered body is larger than 4 μm, the hardness is lowered and the wear resistance is improved. It turns out that there is no.
[0049]
Therefore, it can be seen from these results that the average crystal particle diameter of the alumina particles in the sintered body is preferably in the range of 1 to 4 μm.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, 0.5 to 1.0% by weight of SiO 2 and 1.5 to 2.0% by weight of MgO as auxiliary components with respect to 96 to 97% by weight of Al 2 O 3. % And B 2 O 3 in the range of 0.5 to 1.0% by weight, respectively, and comprised a wear-resistant alumina sintered body having a Rockwell hardness of 89 kg / mm 2 or more. Despite the purity of the alumina sintered body, it is possible to obtain an alumina sintered body having high hardness and excellent wear resistance, so that it can be used not only for electronic component materials and structural component materials, but also for blast nozzles and crushing It can also be suitably used as an industrial machine part material used under severe conditions such as a machine member or a lining material used for a solid transportation route. Moreover, the alumina sintered body of the present invention has a relatively low purity and can be manufactured at low cost because it can be fired at low temperature in the atmosphere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a blast nozzle manufactured from an alumina sintered body according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of an abrasion resistance test.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35830797A JP3722606B2 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Abrasion-resistant alumina sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35830797A JP3722606B2 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Abrasion-resistant alumina sintered body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11189457A JPH11189457A (en) | 1999-07-13 |
| JP3722606B2 true JP3722606B2 (en) | 2005-11-30 |
Family
ID=18458626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35830797A Expired - Fee Related JP3722606B2 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Abrasion-resistant alumina sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722606B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103062572A (en) * | 2011-10-18 | 2013-04-24 | 王莹 | Abrasion-resistant rubber pipe and preparation method thereof |
| JP5891110B2 (en) * | 2012-05-31 | 2016-03-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Manufacturing method of alumina core for forming cooling passage of gas turbine blade |
| JP5981306B2 (en) * | 2012-11-02 | 2016-08-31 | 京セラ株式会社 | Alumina sintered body and wear-resistant member using the same |
| JP5614603B1 (en) * | 2013-12-03 | 2014-10-29 | Toto株式会社 | Bonding capillary |
| JP5376413B1 (en) * | 2013-01-25 | 2013-12-25 | Ｔｏｔｏ株式会社 | Bonding capillary |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35830797A patent/JP3722606B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11189457A (en) | 1999-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3722606B2 (en) | Abrasion-resistant alumina sintered body | |
| JP3450045B2 (en) | Wear-resistant alumina sintered body and method for producing the same | |
| JP2004292230A (en) | Wear resistant alumina sintered compact and method of manufacturing the same | |
| JP2000337386A (en) | Ceramic rolling element raw material, its manufacture and rolling element using it | |
| JP2601134B2 (en) | Alumina-chromia-zircon sintered refractory brick | |
| JP2000271807A (en) | Cutting tool and wear resistant material | |
| JP5871126B2 (en) | Alumina zirconia refractory raw material manufacturing method, alumina zirconia refractory raw material and plate refractory | |
| CN106927840B (en) | Thermal shock resistant complex phase ceramic material and preparation of ceramic discharge spout based on same | |
| JP3076682B2 (en) | Alumina-based sintered body and method for producing the same | |
| Davies et al. | Preparation and properties of some alumina-chrome refractories | |
| JP3031192B2 (en) | Sliding nozzle plate refractories | |
| EP0306001B1 (en) | Silicon nitride sintered product | |
| JP2581936B2 (en) | Alumina sintered body and method for producing the same | |
| JP2650049B2 (en) | Ceramic cutting tool and its manufacturing method | |
| AU678679B2 (en) | Refractory brick | |
| JP2000335976A (en) | Silicon nitride-based sintered compact and its production and abrasion-resistant member using the same | |
| JP2000108036A (en) | Nozzle | |
| JPH0867558A (en) | Refractory for molten metal for nozzle or the like | |
| JP3579231B2 (en) | Zirconia / graphite refractories containing boron nitride | |
| JPH07237965A (en) | Ceramics guide member and production thereof | |
| JPH07286166A (en) | Sintered abrasive grain composed of alumina-zirconia and its production | |
| JPH05301775A (en) | Member for pulverizer composed of silicon nitride-based sintered compact | |
| JPH01157466A (en) | Silicon nitride sintered body | |
| Alumina-Zirconia | B. Mondal, AN Virkar, AB Chattopadhyaya and A. Paul Materials Science Centre, IIT, Kharagpur | |
| KR19980054613A (en) | Method for producing magnesia-based porous article |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050829 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050906 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050913 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |