JPH0323255A - ムライト系焼結体及びその製造方法 - Google Patents

ムライト系焼結体及びその製造方法

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JPH0323255A
JPH0323255A JP1158737A JP15873789A JPH0323255A JP H0323255 A JPH0323255 A JP H0323255A JP 1158737 A JP1158737 A JP 1158737A JP 15873789 A JP15873789 A JP 15873789A JP H0323255 A JPH0323255 A JP H0323255A
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JP
Japan
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mullite
sintered body
raw material
based sintered
sic
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JP1158737A
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English (en)
Inventor
Atsushi Nishiyama
敦 西山
Takeo Sasaki
佐々木 丈夫
Hiroshi Sasaki
博 佐々木
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はムライト系焼結体及びその製造方法に係り、特
に高温強度等の特性に優れ、しかも安価に提供されるム
ライト系焼結体及びその製造方法に関する. [従来の技術] ムライトはAfL2 03とSiO2からなり、化学組
成は理論的には3Aj220a  2SiO2であり、
その特性としては、耐熱性に優れ、特にクリープ特性が
良好である.また、熱衝撃特性は良好であるが電気的特
性はあまり良くない.ムライトセラミックスはオールド
セラ主ツクスに属し、その研究の歴史は永く、原料とし
ては、アルミナ源としてカオリン、バイヤーアルミナ、
シリカ源として珪石が主に用いられている.。最近では
、天然ムライトを改質することにより、合成ムライト並
の物性を出すことができるようになったが、この研究の
主体はムライト組成中のSi02相の析出及びガラス化
の防止であり、原料の調製や焼結条件などを検討したも
のである. 一方、ファインセラ主ツクス技術を用いた高純度ムライ
トという理論組成の素材もあり、これは金属アルコキシ
ドから理論組成となるように共沈法で製造したものであ
る. しかして、これらの原料を目的に合わせて混合し、焼結
したものがムライト系セラミックス材料といわれ、ムラ
イト系セラミックスはアル主ナセラミックスと同様、高
温強度が比較的大きく、天然原料を用いたものは安価な
素材であることから、炉材、サヤ、セッター材、耐熱材
、構造材等、主に耐火材料として用いられてきた.[発
明が解決しようとするill!!)従来のムライトセラ
ミックスのうち、天然ムライトを改質したものでは、長
期間の使用や高温使用時に、もともと入っているA 1
 2 0 x −SiO2ボンディングが分解し、Si
O=がムライト粒界にガラス相として析出する.このた
め、強度が著しく低下し、連続的な使用や繰り返しの使
用に難があった. アルコシキド法による高純度ムライトは、上記欠点を解
決するために開発されたものであるが、高純度ムライト
は高温強度、耐久性等に大きな改善効果を有するものの
、価格が高いために従来より用いられている耐熱材料等
の工業材料の分野で使用するにはコスト的じ不利であっ
た.本発明は上記従来の問題点を解決し、高温強度等の
特性に優れ、かつ安価に堤供されるムライト系焼結体及
びその製造方法を提供することを目的とする. [課題を解決するための手段] 請求項(1)のムライト系焼結体は、StC及びムライ
トよりなり、SiC含有量がムライトに対して5〜40
重量%であって、ムライト粒径が10〜100μmであ
ることを特徴とする。
請求項(2)のムライト系焼結体の製造方法は、精製粘
土鉱物、バイヤーアルミナ及び珪石よりなる群から選ば
れる少なくとも2 flを主原料として、Ai20s 
/S i 02の組成比がムライト生戒範囲となるよう
に調合し、該調合原料を90%以上が粒径5μm以下と
なるように湿式粉砕した後、粒径50μm以下のStC
を前記調合原料(対して5〜40重量%添加混合し、次
いで、得られた混合物を乾燥、解砕し、その後、有機賀
バインダーを用いて成形し、成形体を1 600℃以上
の温度で1時間以上焼成することを特徴とする. 即ち、本発明は、原料として従来より用いられている安
価な原料を用い、物性改良の手段として、特定のセラミ
ックス粒子を第2相としてムライト結晶内又は粒界面に
分散させることにより高強度化を図り、高純度合成ムラ
イト並の特性を有する材料を提供するものである. 以下に本発明を詳細に説明する. 請求項(1)のムライト系焼結体は、ムライトに対して
5〜40!!量%のSiCを含有するものである,Si
Cの含有量がムライトに対してSIi量%未満では本発
明による強度の改善効果が得られず、40重量%を超え
るとS五〇の量が多くなり過ぎて、ムライト系焼結体と
しての特性が損なわれる.従って、本発明においては,
SiC含有量はムライトに対して5〜40重量%とする
.特に、SiC含有量がムライトに対して10〜30重
量%であると、とりわけ高強度なムライト系焼結体を得
ることができる。
請求項(1)のムライト系焼結体中のムライト結晶は、
粒径が100μmの範囲のものである。
ムライト結晶の粒径が100ttmよりも大きいと得ら
れるムライト系焼結体の曲げ強度が低下し、また10μ
mよりも小さいとSiC粒子をムライト結晶内又は粒界
面に取り込み難くなる。従って、ムライト結晶の粒径は
10〜100μm、好ましくは10〜50μmとする. 一方、ムライト結晶又は粒界面に取り込まれてムライト
系焼結体内に含有されているSiC粒子の粒径が微細過
ぎると表面活性が生じ、SiC自身の表面酸化が起きる
.また、ムライトと均一に混合することが難しい.逆に
SiC粒子の粒径が大き過ぎるとムライト結晶粒界にの
みSiCが存在するようになり、粒界クラック発生の原
因となる.従って、本発明において、SiC粒子の粒径
は50μm以下、特に10μm以下、とりわけ3〜10
μmであることが好ましい。
なお、ムライト系焼結体中のムライトはその組成が理論
組成のA℃2 0 3 / S i O 2 =3/2
(モル比) 即ち71.8/28.2(Il量%)であ
ることが好ましい。ムライト組成のAILz 03が理
論組成よりも多過ぎるとAIL20x中にムライト結晶
が分散した形となり十分な強度が得られない.逆に、ム
ライト組成のSiO2が理論組成よりも多過ぎると、ム
ライト中に!!頗シリカ相がガラス相となって生成し、
十分な高温強度が得られない.従って、ムライト系焼結
体中のムライトは、理論組成Af203/Sj02=3
/2(モル比)にできるだけ近い組成であることが好ま
しい。
このような請求項(1)のムライト系焼結体は請求項(
2)の方法により容易かつ効率的に低コストにて製造す
ることができる. 以下に請求項(2)のムライト系焼結体の製造方法につ
いて説明する。
請求項(2)の方法においては、まず、原料として精製
粘土鉱物、バイヤーアルミナ、又は珪石(シリカ)を用
い、A It 2 0 3/ S i O 2組成比が
ムライト生成範囲、好ましくはAJ22 0il /S
iO2−3/2(モル比)となるように調合する.この
場合、特に原料としては精製カオリンとバイヤーアルミ
ナ、或いは、バイヤーアルミナと珪石を用いるのが好ま
しい。これらの原料はその所要量をボールミル、又はア
トライター等によりアルコール等を用いて90%以上が
粒径5μm以下となるように湿式粉砕する.次に、得ら
れた粉砕物に粒径50μm以下、好ましくは10μm以
下、特に3〜10μmのSiCを該粉砕物に対して5〜
40重量%、好ましくは10〜30重量%添加し、更に
ボールミル等で混合する。
得られた混合物は乾燥、解砕した後、ポリビニルアルコ
ール(PVA)等の有機質バインダーを用いて威形する
.成形は3 0 0 k g f / c rn’以上
での加圧戒形後、1 0 0 0 k g f / c
 rn”以上での静水圧プレス成形による2段成形で行
なうのが好ましい. 得られた成形体はホットプレス又は常圧焼結により焼成
し、ムライト系焼結体を得る。この場合、昇温速度は5
0〜200℃/ h rとするのが好ましく、焼成温度
は1600℃以上、好ましくは1 600〜1650℃
とし、焼成時間は1時間以上、好ましくは1〜3時間と
するのが好ましい。なお、ホットプレスを採用する場合
、圧力は3 0 0 〜6 0 0 k g/crn’
程度とするのが好ましい. 【作用] 一般に、精製カオリン、バイヤーアルミナ又は珪石等の
原料を用いて、これをボールミル等で微粉砕して混合し
ても、原子レベルで理論組成に混合することは不可能で
あり、焼結により拡散させるためには長時間を必要とす
る. これに対して、ムライト組成中に第2相としてSiC粒
子を5〜40重量%添加すると、ボールミル等による粉
砕混合でも、通常の成形、焼成Cより高温強度に優れた
ムライト系焼結体が得られる. このSiC添加による高温強度改善の機構の詳細は明ら
かではないが、ムライト結晶内又は粒界面(取り込まれ
たSiC粒子がムライト中のSi02のガラス相への移
動をブロックしているため、更には、SiC粒子がムラ
イト結晶粒内や結晶粒界へ分散し、ムライト結晶の成長
を抑制しているためと考えられる。
[実施例] 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明する. 実施例1,2、比較例l 精製したカオリナイトに組成がAII.203/S i
 O 2 = 3 / 2 (モル比)となるようにア
ルミナを添加し、ボールミル(Zr02ボール)により
アルコールを用いて48時間湿式粉砕した。なお、この
場合、メディア攪拌型粉砕$jl(アトライター)を用
いると1〜2時間で処理することが可能である.原料を
90%以上が粒径5μm以下となるように粉砕した後、
これにSiC粉末(昭和電工社製:平均粒径5μm)を
第1表に示す量添加し(比較例1は添加せず)、更にボ
ールミルで5時間混合した.これを乾燥、解砕した後、
有機質バインダー(PVA)を5重量%添加して十分に
混練した. 混練物をプレス成形により50mmφX5mmに5 0
 0 k g / c rn”で成形した後、ラバープ
レスにより1500kg/cm’で更に加圧して生形体
を得た.この生形体を焼結してムライト系焼結体を得た
。なお、焼結はホットプレスを用い、昇温速度は150
℃/ h rとし、3 0 0 k g / c m’
にて1600℃で1時間行なった. 得られたムライト系焼結体の諸特性を第1表に示す. 第  1 表 第1表より所定量のSiCを添加したムライト系焼結体
により、常温から1300℃といった高温まで安定して
著しく高い強度が得られることが明らかである. [発明の効果] 以上詳述した通り、本発明のムライト系焼結体は、安価
な原料を用いて低コストに提供されるものであり、しか
も、高温強度、耐久性等の特性に著しく優れる.従って
、本発明のムライト系焼結体は、工業用耐火材料等とし
て、長期にわたり極めて有効に使用することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)SiC及びムライトよりなり、SiC含有量がム
    ライトに対して5〜40重量%であって、ムライト粒径
    が10〜100μmであることを特徴とするムライト系
    焼結体。
  2. (2)精製粘土鉱物、バイヤーアルミナ及び珪石よりな
    る群から選ばれる少なくとも2種を主原料として、Al
    _2O_3/SiO_2の組成比がムライト生成範囲と
    なるように調合し、該調合原料を90%以上が粒径5μ
    m以下となるように湿式粉砕した後、粒径50μm以下
    のSiCを前記調合原料に対して5〜40重量%添加混
    合し、次いで、得られた混合物を乾燥、解砕し、その後
    、有機質バインダーを用いて成形し、成形体を1600
    ℃以上の温度で1時間以上焼成することを特徴とするム
    ライト系焼結体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008196568A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Nok Corp ウォーターポンプ用密封装置

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