JPH0558748A - アルミナ・ジルコニア質焼成用道具材 - Google Patents
アルミナ・ジルコニア質焼成用道具材Info
- Publication number
- JPH0558748A JPH0558748A JP3217196A JP21719691A JPH0558748A JP H0558748 A JPH0558748 A JP H0558748A JP 3217196 A JP3217196 A JP 3217196A JP 21719691 A JP21719691 A JP 21719691A JP H0558748 A JPH0558748 A JP H0558748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alumina
- zirconia
- magnesia
- stabilized zirconia
- tool material
- Prior art date
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、アルミナ質のセラミックを
焼成する際に使用する焼成用道具材の緻密化に際して熱
衝撃に弱くなる欠点を解決することにある。 【構成】 本発明に係るアルミナ・ジルコニア質焼成用
道具材は、α−アルミナ６０〜９５重量％及びマグネシ
ア安定化ジルコニア５〜４０重量％からなることを特徴
とする。
焼成する際に使用する焼成用道具材の緻密化に際して熱
衝撃に弱くなる欠点を解決することにある。 【構成】 本発明に係るアルミナ・ジルコニア質焼成用
道具材は、α−アルミナ６０〜９５重量％及びマグネシ
ア安定化ジルコニア５〜４０重量％からなることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックを焼成する際
に使用するアルミナ・ジルコニア質焼成用道具材に関す
るものである。
に使用するアルミナ・ジルコニア質焼成用道具材に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】成形したセラミックの焼成は、ほとんど
の場合道具材を使用して行われる。道具材の材質は焼成
条件や被焼成物(製品)により様々であるが、例を挙げる
と、比較的温度の高い条件下ではアルミナ質が使用さ
れ、また、製品を載せる台として両者間の反応を防止す
るためにはジルコニア質が使用されることが多い。
の場合道具材を使用して行われる。道具材の材質は焼成
条件や被焼成物(製品)により様々であるが、例を挙げる
と、比較的温度の高い条件下ではアルミナ質が使用さ
れ、また、製品を載せる台として両者間の反応を防止す
るためにはジルコニア質が使用されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】様々な材質のなかで、
アルミナ質は耐火性が高く、耐反応性についても比較的
優れているため、色々な分野で使用されている。しか
し、軟化変形を防止したり、耐反応性を向上していく目
的で組織を緻密化していくと、熱衝撃に対して弱くな
り、割れ易くなるため、繰り返しの使用において短命と
なる。
アルミナ質は耐火性が高く、耐反応性についても比較的
優れているため、色々な分野で使用されている。しか
し、軟化変形を防止したり、耐反応性を向上していく目
的で組織を緻密化していくと、熱衝撃に対して弱くな
り、割れ易くなるため、繰り返しの使用において短命と
なる。
【０００４】従って、本発明の目的は、アルミナ質の緻
密化に際して熱衝撃に弱くなる欠点を解決することにあ
る。
密化に際して熱衝撃に弱くなる欠点を解決することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】耐熱衝撃性を向上する手
段としては、熱膨張率を下げる、弾性率を下げる、熱伝
導率を上げるなどの手法が一般的である。本発明は、主
に弾性率を下げることで耐熱衝撃性を向上さしめた。す
なわち、アルミナ質の中に膨張率の異なるマグネシア安
定化ジルコニアを添加することにより組織的に緩い結合
部分を意図的に生ぜしめ、熱衝撃により発生する亀裂発
生エネルギーを吸収し、その伝播を抑制するものであ
る。
段としては、熱膨張率を下げる、弾性率を下げる、熱伝
導率を上げるなどの手法が一般的である。本発明は、主
に弾性率を下げることで耐熱衝撃性を向上さしめた。す
なわち、アルミナ質の中に膨張率の異なるマグネシア安
定化ジルコニアを添加することにより組織的に緩い結合
部分を意図的に生ぜしめ、熱衝撃により発生する亀裂発
生エネルギーを吸収し、その伝播を抑制するものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明に係るアルミナ・ジルコ
ニア質焼成用道具材はα−アルミナ６０〜９５重量％及
びマグネシア安定化ジルコニア５〜４０重量％からなる
ことを特徴とする。
ニア質焼成用道具材はα−アルミナ６０〜９５重量％及
びマグネシア安定化ジルコニア５〜４０重量％からなる
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】α−アルミナ(以下、アルミナと記載する)は２
０００℃以上の融点を有し、高い耐クリープ性及び耐化
学反応性を有する中性耐火物である。こうした特徴を充
分発揮させる為には高い密度が要求されるが、一般的に
緻密化に伴ってアルミナの耐熱衝撃性は低下する。これ
は熱衝撃によって発生する亀裂が緻密組織であるが故に
伝播し易いためである。
０００℃以上の融点を有し、高い耐クリープ性及び耐化
学反応性を有する中性耐火物である。こうした特徴を充
分発揮させる為には高い密度が要求されるが、一般的に
緻密化に伴ってアルミナの耐熱衝撃性は低下する。これ
は熱衝撃によって発生する亀裂が緻密組織であるが故に
伝播し易いためである。
【０００８】高い密度及び強度を有し、かつ熱衝撃に強
い材質を得るために、本発明はアルミナにジルコニアそ
れもマグネシア安定化ジルコニアを添加したものであ
る。
い材質を得るために、本発明はアルミナにジルコニアそ
れもマグネシア安定化ジルコニアを添加したものであ
る。
【０００９】マグネシア安定化ジルコニアを使用する理
由は、第１にジルコニア源としてであるが、ジルコニア
は融点が２８５０℃と非常に高く、化学安定性が高く、
マグネシアで安定化してもその融点は２６００℃を保持
し、なお高い熱的安定性をもっている。マグネシア安定
化ジルコニアの配合量は５〜４０重量％が適当で、該配
合量が５重量％未満であると添加効果が発現しない。ま
た、４０重量％を超えると材質がアルミナの領域から離
れてくるし、比重が重くなって取り扱い上不便であり、
また、コストも上昇する。
由は、第１にジルコニア源としてであるが、ジルコニア
は融点が２８５０℃と非常に高く、化学安定性が高く、
マグネシアで安定化してもその融点は２６００℃を保持
し、なお高い熱的安定性をもっている。マグネシア安定
化ジルコニアの配合量は５〜４０重量％が適当で、該配
合量が５重量％未満であると添加効果が発現しない。ま
た、４０重量％を超えると材質がアルミナの領域から離
れてくるし、比重が重くなって取り扱い上不便であり、
また、コストも上昇する。
【００１０】第２の理由はマグネシア安定化ジルコニア
の熱膨張特性である。未安定化のジルコニアは低温にお
いては単斜晶系であり、８００℃までの熱膨張係数は８
×１０-6／ｄｅｇで、８００〜１２００℃においては高
温型の正方晶系に結晶転移する際の異常線変化がある。
一方、安定化ジルコニアは、この異常線変化を防止する
ためにカルシア、マグネシア、イットリアなどを添加し
たもので、熱膨張係数は安定化度で異なるが、１.０〜
１.２×１０-7／ｄｅｇでほぼ直線的な膨張となる。こ
れに対してアルミナは膨張係数が８×１０-6で、結晶転
移はない。アルミナと安定化ジルコニア間の膨張係数の
差が製品の組織において熱衝撃緩和部分を形成する。
の熱膨張特性である。未安定化のジルコニアは低温にお
いては単斜晶系であり、８００℃までの熱膨張係数は８
×１０-6／ｄｅｇで、８００〜１２００℃においては高
温型の正方晶系に結晶転移する際の異常線変化がある。
一方、安定化ジルコニアは、この異常線変化を防止する
ためにカルシア、マグネシア、イットリアなどを添加し
たもので、熱膨張係数は安定化度で異なるが、１.０〜
１.２×１０-7／ｄｅｇでほぼ直線的な膨張となる。こ
れに対してアルミナは膨張係数が８×１０-6で、結晶転
移はない。アルミナと安定化ジルコニア間の膨張係数の
差が製品の組織において熱衝撃緩和部分を形成する。
【００１１】第３の理由は安定化剤とアルミナの反応で
ある。製品の製造過程及び製品の使用時における加熱に
より添加したジルコニアと母材であるアルミナと接触に
よる反応が起こる。アルミナは安定化ジルコニア中の解
離した安定化剤と反応生成物を造るが、マグネシアとの
場合はスピネル(ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)を形成する。スピネ
ルは融点が２１３５℃、最も低いところでも１８５０℃
であり比較的高い。これに対してカルシア(ＣａＯ)安定
化ジルコニアの場合、カルシアはアルミナと５ＣａＯ・
３Ａｌ2Ｏ3(融点１４５５℃)という低い融点の反応物を
形成するので熱間の強度においてマグネシアより劣る。
一方、イットリア(Ｙ2Ｏ3)安定化ジルコニアのごとく、
非常に安定で解離しにくいものは粒の接触部の反応が起
こりにくいことから、粒子間の結合が強固にならない。
ある。製品の製造過程及び製品の使用時における加熱に
より添加したジルコニアと母材であるアルミナと接触に
よる反応が起こる。アルミナは安定化ジルコニア中の解
離した安定化剤と反応生成物を造るが、マグネシアとの
場合はスピネル(ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)を形成する。スピネ
ルは融点が２１３５℃、最も低いところでも１８５０℃
であり比較的高い。これに対してカルシア(ＣａＯ)安定
化ジルコニアの場合、カルシアはアルミナと５ＣａＯ・
３Ａｌ2Ｏ3(融点１４５５℃)という低い融点の反応物を
形成するので熱間の強度においてマグネシアより劣る。
一方、イットリア(Ｙ2Ｏ3)安定化ジルコニアのごとく、
非常に安定で解離しにくいものは粒の接触部の反応が起
こりにくいことから、粒子間の結合が強固にならない。
【００１２】以上のような理由から、マグネシアによる
ジルコニアの安定化度は４０〜１００％が好ましく、４
０％よりも低いと前述の第２、第３の効果が発揮されな
い。
ジルコニアの安定化度は４０〜１００％が好ましく、４
０％よりも低いと前述の第２、第３の効果が発揮されな
い。
【００１３】マグネシア安定化ジルコニアの粒度は微粉
で添加する方がアルミナと効率良く結合する点で優れて
いるが、熱応力の緩衝体としては粒で使用した方が良
く、一長一短である。目的に応じて粒度分布を設定する
が、通常、粒径はアルミナ原料の粒度範囲内のものを使
用する。
で添加する方がアルミナと効率良く結合する点で優れて
いるが、熱応力の緩衝体としては粒で使用した方が良
く、一長一短である。目的に応じて粒度分布を設定する
が、通常、粒径はアルミナ原料の粒度範囲内のものを使
用する。
【００１４】アルミナについては一般的なα−アルミナ
であれば電融品でも、焼結品でもどちらでも良い。ま
た、軽量化のためにアルミナの中空球原料を３０重量％
未満使うこともできる。しかし、中空球原料が３０重量
％以上になると充分な強度が得られなくなる。
であれば電融品でも、焼結品でもどちらでも良い。ま
た、軽量化のためにアルミナの中空球原料を３０重量％
未満使うこともできる。しかし、中空球原料が３０重量
％以上になると充分な強度が得られなくなる。
【００１５】本発明のアルミナ・ジルコニア質焼成用道
具材の製造方法は、一般的な一軸式の機械成形法を基本
とするが、それ以外の例えば泥漿鋳込み成形も可能であ
る。機械成形法を使用する場合には、ミックスマーラ
ー、アイリッヒなどの混練機で練り込むが、その際、成
形圧力、製品形状に応じてバインダーとしてＰＶＣ、Ｃ
ＭＣ、アルギン酸ソーダなどの水溶液を２〜５％適宜添
加する。
具材の製造方法は、一般的な一軸式の機械成形法を基本
とするが、それ以外の例えば泥漿鋳込み成形も可能であ
る。機械成形法を使用する場合には、ミックスマーラ
ー、アイリッヒなどの混練機で練り込むが、その際、成
形圧力、製品形状に応じてバインダーとしてＰＶＣ、Ｃ
ＭＣ、アルギン酸ソーダなどの水溶液を２〜５％適宜添
加する。
【００１６】機械成形は加圧力５０〜２００ＭＰａで行
い、成形後８０〜１２０℃で乾燥する。焼成は通常の焼
成炉の大気雰囲気で行い、最高温度は１５００〜１７０
０℃が適当である。
い、成形後８０〜１２０℃で乾燥する。焼成は通常の焼
成炉の大気雰囲気で行い、最高温度は１５００〜１７０
０℃が適当である。
【００１７】
実施例 下記の表１に記載する各配合物を８００ｋｇ／ｃｍ2の
圧力にて成形し、大気雰囲気中１６００℃で２時間焼成
した。
圧力にて成形し、大気雰囲気中１６００℃で２時間焼成
した。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１中、比較例Ｅ、Ｆはアルミナ質であ
り、比較例Ａ〜Ｃは８０％カルシア安定化ジルコニア、
比較例Ｄは８０％イットリア安定化ジルコニアを添加し
た例である。比較例Ｇ、Ｈはそれぞれジルコニアが本発
明範囲より少ない場合と、多い場合の例である。
り、比較例Ａ〜Ｃは８０％カルシア安定化ジルコニア、
比較例Ｄは８０％イットリア安定化ジルコニアを添加し
た例である。比較例Ｇ、Ｈはそれぞれジルコニアが本発
明範囲より少ない場合と、多い場合の例である。
【００２０】これらの配合は製品としてチタン酸バリウ
ム系のキャパシターの焼成に比較試用されたが、本発明
による８０％マグネシア安定化ジルコニアを添加した実
施例１〜６は耐熱衝撃性が向上し、また、耐反応性も良
くなったことから、他の材質に比べて耐用が大幅に向上
した。実施例５、６はアルミナ粒に中空球原料を使用し
て軽量化を図ったものである。強度及び耐軟化性が低下
したが、耐熱衝撃性は最も高かった。
ム系のキャパシターの焼成に比較試用されたが、本発明
による８０％マグネシア安定化ジルコニアを添加した実
施例１〜６は耐熱衝撃性が向上し、また、耐反応性も良
くなったことから、他の材質に比べて耐用が大幅に向上
した。実施例５、６はアルミナ粒に中空球原料を使用し
て軽量化を図ったものである。強度及び耐軟化性が低下
したが、耐熱衝撃性は最も高かった。
【００２１】
【発明の効果】アルミナへのマグネシア安定化ジルコニ
アの添加は次の結果をもたらせた： マグネシア安定化ジルコニアはアルミナ組織内におい
て応力の緩衝体となり、耐熱衝撃抵抗性を向上する； マグネシア安定化ジルコニア表面のマグネシアは加熱
により解離し、アルミナと反応してスピネルを形成す
る。この反応によってジルコニアとアルミナの結合力を
高め、ジルコニア添加による強度の低下を抑制した。こ
の結合は熱間でも安定した強さを発揮することから軟化
変形に対して強くなる； これらのことにより本発明による道具材は従来のアル
ミナ質に比べて高い耐用を得ることができた。
アの添加は次の結果をもたらせた： マグネシア安定化ジルコニアはアルミナ組織内におい
て応力の緩衝体となり、耐熱衝撃抵抗性を向上する； マグネシア安定化ジルコニア表面のマグネシアは加熱
により解離し、アルミナと反応してスピネルを形成す
る。この反応によってジルコニアとアルミナの結合力を
高め、ジルコニア添加による強度の低下を抑制した。こ
の結合は熱間でも安定した強さを発揮することから軟化
変形に対して強くなる； これらのことにより本発明による道具材は従来のアル
ミナ質に比べて高い耐用を得ることができた。
Claims (1)
- 【請求項１】 α−アルミナ６０〜９５重量％及びマグ
ネシア安定化ジルコニア５〜４０重量％からなることを
特徴とするアルミナ・ジルコニア質焼成用道具材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217196A JPH0558748A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | アルミナ・ジルコニア質焼成用道具材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217196A JPH0558748A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | アルミナ・ジルコニア質焼成用道具材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558748A true JPH0558748A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16700368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3217196A Pending JPH0558748A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | アルミナ・ジルコニア質焼成用道具材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0558748A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01244762A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Hoya Corp | 眼内レンズ |
| EP0825158A2 (en) * | 1996-08-20 | 1998-02-25 | Eastman Kodak Company | Core shell structured articles based on alumina ceramics and having spinel surfaces |
| EP2168935A1 (de) * | 2008-09-29 | 2010-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Materialzusammensetzung zur Herstellung eines Feuerfestwerkstoffes sowie ihre Verwendung und Feuerfestformkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP3217196A patent/JPH0558748A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01244762A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Hoya Corp | 眼内レンズ |
| JPH0761357B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1995-07-05 | ホーヤ株式会社 | 眼内レンズ |
| EP0825158A2 (en) * | 1996-08-20 | 1998-02-25 | Eastman Kodak Company | Core shell structured articles based on alumina ceramics and having spinel surfaces |
| EP0825158A3 (en) * | 1996-08-20 | 1998-09-23 | Eastman Kodak Company | Core shell structured articles based on alumina ceramics and having spinel surfaces |
| EP2168935A1 (de) * | 2008-09-29 | 2010-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Materialzusammensetzung zur Herstellung eines Feuerfestwerkstoffes sowie ihre Verwendung und Feuerfestformkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| WO2010034529A1 (de) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Materialzusammensetzung zur herstellung eines feuerfestwerkstoffes sowie ihre verwendung und feuerfestformkörper sowie verfahren zu seiner herstellung |
| US8609019B2 (en) | 2008-09-29 | 2013-12-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Material composition for producing a fireproof material and the use thereof, and fireproof molded body and method for the production thereof |
| CN104003696A (zh) * | 2008-09-29 | 2014-08-27 | 西门子公司 | 制造耐火材料的材料成分及其使用和耐火成型件及其制造方法 |
| US9108886B2 (en) | 2008-09-29 | 2015-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Material composition for producing a fireproof material and the use thereof, and fireproof molded body and method for the production thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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