JPS6121961A - ガラス被覆セラミツク粒子 - Google Patents
ガラス被覆セラミツク粒子Info
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- JPS6121961A JPS6121961A JP60093977A JP9397785A JPS6121961A JP S6121961 A JPS6121961 A JP S6121961A JP 60093977 A JP60093977 A JP 60093977A JP 9397785 A JP9397785 A JP 9397785A JP S6121961 A JPS6121961 A JP S6121961A
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- Japan
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- glass
- weight
- ceramic
- alumina
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- Compositions Of Oxide Ceramics (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)
本発明は、ガラス被覆セラミック粒子およびその製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
セラミックスの使用が増加して、セラミックスの電気特
性および耐熱性を維持すると同時に、与えられた負荷条
イ41下てその破断傾向を減少させる技術の研究をもた
らしている。
性および耐熱性を維持すると同時に、与えられた負荷条
イ41下てその破断傾向を減少させる技術の研究をもた
らしている。
(従来の技術)
多くのセラミックス物品、好ましくはアルミナセフζツ
クスの物品製造用の従来の好適な技術の1つに堀粱鋳込
み成形法’ (slip casting>がある。
クスの物品製造用の従来の好適な技術の1つに堀粱鋳込
み成形法’ (slip casting>がある。
この方法でレオロジー的に安定な懸濁液を得るためには
粒子径が幅広く分布することが必要である。
粒子径が幅広く分布することが必要である。
これは単相懸濁液中で粒子径分布および凝集剤要求性能
を制御することにより簡単に得られる。しかしながら、
製品の特性を変化させるために第2粒子相が加えられる
ことがある。しかしながら、不幸なことに、そのような
第2相を加えると、表面電荷効果、溶解性の相違および
粒子径分布の変化が、レオロジー的に不安定なスリップ
(泥漿)となる。懸濁液の成分に勝るために懸濁液の複
雑性が増加する。レオロジー的に安定な系においてもこ
れらの競合する効果は均質混合の助けとはならない。反
対に、凝集、細孔分布および物質の特性を固有に減少す
る分離した第2および第3相の範囲を含有する最終セラ
ミック微細構造の増大を生ずる。
を制御することにより簡単に得られる。しかしながら、
製品の特性を変化させるために第2粒子相が加えられる
ことがある。しかしながら、不幸なことに、そのような
第2相を加えると、表面電荷効果、溶解性の相違および
粒子径分布の変化が、レオロジー的に不安定なスリップ
(泥漿)となる。懸濁液の成分に勝るために懸濁液の複
雑性が増加する。レオロジー的に安定な系においてもこ
れらの競合する効果は均質混合の助けとはならない。反
対に、凝集、細孔分布および物質の特性を固有に減少す
る分離した第2および第3相の範囲を含有する最終セラ
ミック微細構造の増大を生ずる。
第967年12月26日に発行されたニドワード ジエ
イ、スモーク(Edward J、 Smoke)お
よびニコラス エイチ、スナイダー(Nicholas
H。
イ、スモーク(Edward J、 Smoke)お
よびニコラス エイチ、スナイダー(Nicholas
H。
5nyder>による[高性能セラミックスを得るため
の原料物質の前反応技術(Prereacting R
aw Material Technique for
Attaining High Quality C
eramics) Jと称する米国特許第3,360,
203号には、むしろ微粒子および微細粒子分布を利用
する方法により、物質中のホイトを粉砕除去し、真密度
100%に近い高品質アルミナセラミック物質の新規製
造方法が記載されている。この方法において各粒子は本
質的に同一組成であり、粉砕により混合されその後バッ
チに調製された時に操作が行なわれ、いかなる組成上の
不連続性も充分に分散される。この先行技術においても
組成の範囲内が二相あるいはそれ以上を形成しないタル
クおよびクレーのような鉱物を添加できる。
の原料物質の前反応技術(Prereacting R
aw Material Technique for
Attaining High Quality C
eramics) Jと称する米国特許第3,360,
203号には、むしろ微粒子および微細粒子分布を利用
する方法により、物質中のホイトを粉砕除去し、真密度
100%に近い高品質アルミナセラミック物質の新規製
造方法が記載されている。この方法において各粒子は本
質的に同一組成であり、粉砕により混合されその後バッ
チに調製された時に操作が行なわれ、いかなる組成上の
不連続性も充分に分散される。この先行技術においても
組成の範囲内が二相あるいはそれ以上を形成しないタル
クおよびクレーのような鉱物を添加できる。
(発明が解決しようとする問題点)
ガラス及びセラミック混合物の鋳込み成形による製造方
法は既知であり、例えばマイヤ(Meyer )に与え
られた米国特許第3.706.582@に記載されてい
る。しかしながら、このタイプの製品では、ガラス相が
粒子の境界に位置している。
法は既知であり、例えばマイヤ(Meyer )に与え
られた米国特許第3.706.582@に記載されてい
る。しかしながら、このタイプの製品では、ガラス相が
粒子の境界に位置している。
このためガラス相に沿ヴて亀裂生長反応が発生する。し
たがって、材料の強度を増加づるためには、ガラスの低
温接着特性を維持しながら同時に強固な内部セラミック
粒子結合を得ることが好ましい。
たがって、材料の強度を増加づるためには、ガラスの低
温接着特性を維持しながら同時に強固な内部セラミック
粒子結合を得ることが好ましい。
(問題点を解決するための手段)
本発明の目的は、組成物中の大部分の粒子のセラミック
部分を均質組成のガラスで部分的に被覆してなるガラス
およびセラミックの複合粒子から成る新規な材料を提供
することである。大部分の粒子はセラミック部分が少な
くともガラスで覆われているが、それによりすべてが覆
われることはない。本発明の新規材料は水溶性スラリー
中に均質混合物が懸濁しているセラミックスおよびガラ
スフリットを乾式混合し、その後篩にかけ、あらかじめ
決められた範囲の大きざの粒子、好ましくは約5〜15
メツシユの粒子を得て成形される。
部分を均質組成のガラスで部分的に被覆してなるガラス
およびセラミックの複合粒子から成る新規な材料を提供
することである。大部分の粒子はセラミック部分が少な
くともガラスで覆われているが、それによりすべてが覆
われることはない。本発明の新規材料は水溶性スラリー
中に均質混合物が懸濁しているセラミックスおよびガラ
スフリットを乾式混合し、その後篩にかけ、あらかじめ
決められた範囲の大きざの粒子、好ましくは約5〜15
メツシユの粒子を得て成形される。
これらの粒子を乾燥し、約925℃〜約1600℃の温
度に昇温し、それより若干低温度でソーク(soak)
L/、室温に冷却する。ガラス(もちろんガラス中に
溶解した若干のアルミナで)被覆されたセラミックの凝
集から成る粒子を粒子径を小さくし、好ましくは連続し
てジョークラッシャーおよびボールミルで水を使って、
約5〜10ミクロンの微細粒子の懸濁液を得、その後篩
にかけ、乾燥する。これらの−粒子はガラスおよびセラ
ミック表面を暴露し、ガラス/ガラス、セラミック/セ
ラミックおよびセラミック/ガラス結合を形成する。
度に昇温し、それより若干低温度でソーク(soak)
L/、室温に冷却する。ガラス(もちろんガラス中に
溶解した若干のアルミナで)被覆されたセラミックの凝
集から成る粒子を粒子径を小さくし、好ましくは連続し
てジョークラッシャーおよびボールミルで水を使って、
約5〜10ミクロンの微細粒子の懸濁液を得、その後篩
にかけ、乾燥する。これらの−粒子はガラスおよびセラ
ミック表面を暴露し、ガラス/ガラス、セラミック/セ
ラミックおよびセラミック/ガラス結合を形成する。
その後、順次鋳込み成形し焼成する。その焼成温度は約
950〜約1500℃1好ましくは約1120〜約14
00℃である。このようにして得られた製品は従来の方
法で得られた製品よりも曲げ強度が大きい。
950〜約1500℃1好ましくは約1120〜約14
00℃である。このようにして得られた製品は従来の方
法で得られた製品よりも曲げ強度が大きい。
本発明の目的は第2相粒子を微細アルミナ粒子に追加す
ることを含む新規複合セラミックス材料およびその製造
方法を提供することである。米国特許第3.360,2
03号には、前反応方法の改良及び変更が示されており
、第2相ガラス粒子をアルミナあるいは他のセラミック
ス物質に加えて、優れた特性を有する複合材料を泥漿鋳
込み成形法および他のセラミックス成形法により成形す
ることができる。
ることを含む新規複合セラミックス材料およびその製造
方法を提供することである。米国特許第3.360,2
03号には、前反応方法の改良及び変更が示されており
、第2相ガラス粒子をアルミナあるいは他のセラミック
ス物質に加えて、優れた特性を有する複合材料を泥漿鋳
込み成形法および他のセラミックス成形法により成形す
ることができる。
(実施例)
本発明の分野を含むセラミックスには約500〜200
0℃の範囲で固体である結晶構造を有する無機非金属物
質の全てが含まれる。さらに、ここで使用される「ガラ
ス」なる言葉には、固体であって、少なくとも500〜
2000℃の温度範囲において本質的に流動特性を有し
ない非結晶無機物質をも広く含んでいる。当業者には、
数多くの物質が前述の両分野に属することが理解される
であろう。
0℃の範囲で固体である結晶構造を有する無機非金属物
質の全てが含まれる。さらに、ここで使用される「ガラ
ス」なる言葉には、固体であって、少なくとも500〜
2000℃の温度範囲において本質的に流動特性を有し
ない非結晶無機物質をも広く含んでいる。当業者には、
数多くの物質が前述の両分野に属することが理解される
であろう。
最も一般的に使用されるセラミックスには幾つかの形態
のアルミナが含まれる。本発明のためにはセラミックか
化学的に純粋である必要はない。
のアルミナが含まれる。本発明のためにはセラミックか
化学的に純粋である必要はない。
セラミック当業者にとって、物質の一般的な純度規格品
はここで適応可能である。純粋なアルミナは入手容易で
あり、その特性の化学的測定が簡単であるために本記述
例は純アルミナで実施した。
はここで適応可能である。純粋なアルミナは入手容易で
あり、その特性の化学的測定が簡単であるために本記述
例は純アルミナで実施した。
しかしながら、この純度は決して本発明を限定するもの
とは考えるべきではない。通常のいがなるセラミック物
質も使用可能である。
とは考えるべきではない。通常のいがなるセラミック物
質も使用可能である。
同様に、ガラス類に関し、当業者は利用できるガラスの
組成物および種々のガラス組成物に関連する特性を充分
に知っている。本発明の目的は、本発明を好適なる最終
製品の特性を与えるガラスとともに有効に使用すること
である。特に、使用されるガラスには、溶融シリカ類、
ホウケイ酸塩類、ソーダライムシリカ、ゲルマニウムガ
ラス類、鉛ガラス類、ハロゲン化物ガラス類が含まれる
。
組成物および種々のガラス組成物に関連する特性を充分
に知っている。本発明の目的は、本発明を好適なる最終
製品の特性を与えるガラスとともに有効に使用すること
である。特に、使用されるガラスには、溶融シリカ類、
ホウケイ酸塩類、ソーダライムシリカ、ゲルマニウムガ
ラス類、鉛ガラス類、ハロゲン化物ガラス類が含まれる
。
この明細は総括的であるがこれに限定するものではない
。実際には科学的測定の行ないやすさのために本発明の
明m古に示す実施例では、シリカを約45〜100重量
%、好ましくは約70重量%含むシリカを基礎とするガ
ラス類を使用して実施した。同様に、ホウ素酸化物を約
5.5〜約25重量%、カルシウム酸化物を約5〜約゛
25重量%、ナトリウム酸化物を約3.5〜約25重量
%含有する。さらに、当業者にはそれが最終結果の状態
と合致し、本発明で使用されるガラスは0〜100重量
%のシリカを含むことが明らかになるであろう。そのガ
ラスの熱膨張計数は約4.75〜13、75X 10’
cm−1である。しかしながら、便利さの観点から、
本発明においては幅広い範囲の軟化点のガラスを使用す
ることか可能であるが、実際には1000℃以下の遷移
温度を有するガラスを用いた。このことは混合物のセラ
ミック成分のその温度より低温でガラスが軟化し、流動
することを保証する。
。実際には科学的測定の行ないやすさのために本発明の
明m古に示す実施例では、シリカを約45〜100重量
%、好ましくは約70重量%含むシリカを基礎とするガ
ラス類を使用して実施した。同様に、ホウ素酸化物を約
5.5〜約25重量%、カルシウム酸化物を約5〜約゛
25重量%、ナトリウム酸化物を約3.5〜約25重量
%含有する。さらに、当業者にはそれが最終結果の状態
と合致し、本発明で使用されるガラスは0〜100重量
%のシリカを含むことが明らかになるであろう。そのガ
ラスの熱膨張計数は約4.75〜13、75X 10’
cm−1である。しかしながら、便利さの観点から、
本発明においては幅広い範囲の軟化点のガラスを使用す
ることか可能であるが、実際には1000℃以下の遷移
温度を有するガラスを用いた。このことは混合物のセラ
ミック成分のその温度より低温でガラスが軟化し、流動
することを保証する。
本発明の好適なる実施態様において、各種の量のアルミ
ナおよびガラスフリット粉から成るアルミナ組成物を最
初300℃以上で、しかもガラスの軟化点より低い温度
で3時間以1乾燥した。これらの粉体を一組のシェルミ
キサー中で0.5〜2時間、好ましくは1時間乾燥混合
し、混合組成物とした。95〜50重量%のアルミナと
残部がガラスフリットである混合組成物が好ましい。さ
らに好ましくはアルミナが75〜95重四%、ざらに好
ましくは80〜90重量%である。Al2O3あるいは
イ也のセラミックとガラスフリットとの比率は特に臨界
的ではないが、使用した範囲を示す。所望の焼成温度お
よび所望の得られる特性に応じてこの比率を深長に変更
できることに注目すべきである。この物質を乾式混合し
た後、直ちにミュラー(Muller)“あるいは他の
タイプの混合器中で約1〜約5重量%、好ましくは約3
重量%の保水剤を含む約10〜約30重量%、好ましく
は約20重酸%の水と湿式混合し、篩用に適する湿式混
合物を形成した。
ナおよびガラスフリット粉から成るアルミナ組成物を最
初300℃以上で、しかもガラスの軟化点より低い温度
で3時間以1乾燥した。これらの粉体を一組のシェルミ
キサー中で0.5〜2時間、好ましくは1時間乾燥混合
し、混合組成物とした。95〜50重量%のアルミナと
残部がガラスフリットである混合組成物が好ましい。さ
らに好ましくはアルミナが75〜95重四%、ざらに好
ましくは80〜90重量%である。Al2O3あるいは
イ也のセラミックとガラスフリットとの比率は特に臨界
的ではないが、使用した範囲を示す。所望の焼成温度お
よび所望の得られる特性に応じてこの比率を深長に変更
できることに注目すべきである。この物質を乾式混合し
た後、直ちにミュラー(Muller)“あるいは他の
タイプの混合器中で約1〜約5重量%、好ましくは約3
重量%の保水剤を含む約10〜約30重量%、好ましく
は約20重酸%の水と湿式混合し、篩用に適する湿式混
合物を形成した。
保水剤としてはアルギン酸ナトリウムがある。
この湿式混合物を篩分けし、6〜12メツシユの粒子を
得た。上記混合物中に水がさらに追加されると、はぼ6
〜12メツシユの大きざの小さなロッド中に押出すこと
ができることか判った。その後、これらの粒子をアルミ
ナあるいはサガー(Sagger>に集め、乾燥した。
得た。上記混合物中に水がさらに追加されると、はぼ6
〜12メツシユの大きざの小さなロッド中に押出すこと
ができることか判った。その後、これらの粒子をアルミ
ナあるいはサガー(Sagger>に集め、乾燥した。
凝集したアルミナあるいは他のセラミック/ガラス粒子
を入れたサガーを電気炉あるいは他の炉中へ投入し、1
00〜500℃/時間、好ましくは約300℃/時間の
昇温速度で、組成により変化するが約925〜約160
0℃のソーキング温度に昇温した。ソーキング温度は泥
漿鋳込み成形法によって成形された最終製品を焼成する
温度より約100℃低く、好ましくは約900〜約15
oo’cである。。最終製品を焼成する温度は、最終焼
成温度と称される。好適なる実施例において最終焼成温
度と組成物に添加したガラスの割合で表わされる組成と
の関係を第A表に示す。
を入れたサガーを電気炉あるいは他の炉中へ投入し、1
00〜500℃/時間、好ましくは約300℃/時間の
昇温速度で、組成により変化するが約925〜約160
0℃のソーキング温度に昇温した。ソーキング温度は泥
漿鋳込み成形法によって成形された最終製品を焼成する
温度より約100℃低く、好ましくは約900〜約15
oo’cである。。最終製品を焼成する温度は、最終焼
成温度と称される。好適なる実施例において最終焼成温
度と組成物に添加したガラスの割合で表わされる組成と
の関係を第A表に示す。
11)!j袈
20 15.25
30 ’i20.0
それらをソーキング温度で2時間保持した。炉を500
℃/時間の降温速度で冷却して室温とした。
℃/時間の降温速度で冷却して室温とした。
粒子物質を冷却すると直ちに炉から取り出した。
前反応、前焼成ソーキングで行なわれる温度よりさらに
低温度でガラスフリットは軟化するので、アルミナとガ
ラスの粒子が一緒に結合しやすい。
低温度でガラスフリットは軟化するので、アルミナとガ
ラスの粒子が一緒に結合しやすい。
この物質をジョークラツシv−−(jaw crush
er )で粉砕して6〜12メツシユの物質とした。
er )で粉砕して6〜12メツシユの物質とした。
アルミナあるいは他のセラミック/ガラス組成物を泥漿
鋳込み成形法で使用するためには、6〜12メツシユの
粒子をさらに小さくして平均5〜10ミクロンの粒子に
しなければならない。この粒子径の減少はホールミルに
よって達成された。
鋳込み成形法で使用するためには、6〜12メツシユの
粒子をさらに小さくして平均5〜10ミクロンの粒子に
しなければならない。この粒子径の減少はホールミルに
よって達成された。
容量3ガロン(11,4リツトル)以下の高アルミナペ
ブルミル(pebble m1ll )を使用した。粉
砕体は3種類の大きざの異なる96%アルミナへプルか
ら成る。ミル挿入品は1.5インチ(3゜81Cm)ボ
ールが60容量%、1インチ(2,54Cm)ボールが
25容量%そして0.5インチ(1,27cm)ボール
が15容量%から成る。ミル中に粉砕体を容量の172
〜578挿入した。アルミナ/ガラス組成物を3カロン
(11,4リツトル)ミルに、78重量%の固形分を含
む水溶性の固形分と水の容積の1750Cm3に基づい
て加えた。分散剤としてはへキサメタリン酸ナトリウム
、ピロリン酸四ナトリウムのような物質を使用すること
が好ましい。
ブルミル(pebble m1ll )を使用した。粉
砕体は3種類の大きざの異なる96%アルミナへプルか
ら成る。ミル挿入品は1.5インチ(3゜81Cm)ボ
ールが60容量%、1インチ(2,54Cm)ボールが
25容量%そして0.5インチ(1,27cm)ボール
が15容量%から成る。ミル中に粉砕体を容量の172
〜578挿入した。アルミナ/ガラス組成物を3カロン
(11,4リツトル)ミルに、78重量%の固形分を含
む水溶性の固形分と水の容積の1750Cm3に基づい
て加えた。分散剤としてはへキサメタリン酸ナトリウム
、ピロリン酸四ナトリウムのような物質を使用すること
が好ましい。
粉砕時間は存在するガラスの割合に依存するが36〜4
8時間、あるいは、325メツシユ以下の部分が少なく
とも76重量%固形分で示される懸濁液の比重となるま
でであった。
8時間、あるいは、325メツシユ以下の部分が少なく
とも76重量%固形分で示される懸濁液の比重となるま
でであった。
得られた懸濁液を325メツシユのステンレススチール
製篩で篩い、乾燥し、泥漿鋳込み成形するまで貯蔵した
。得られた前反応セラミック組成物質は十分に均一であ
り、レオロジー的に単一物質、すなわち、単一表面電荷
のように動く。水中で各種のガラス類が溶解することか
ら発生するフロキュレーション問題はアルミナがガラス
中にとりこまれると、減少し、および/あるいは除かれ
る。前反応アルミナあるいは他のセラミックは複合体よ
り粒子径分布を制御せずに均質物質を形成する。第1焼
成工程においてアルミナとガラスの反応は本質的に完全
に行なわれるので、第2焼成工程ではガラスをさらに親
密にアルミナ粒子にふらせ、ざらに均一な物質とする。
製篩で篩い、乾燥し、泥漿鋳込み成形するまで貯蔵した
。得られた前反応セラミック組成物質は十分に均一であ
り、レオロジー的に単一物質、すなわち、単一表面電荷
のように動く。水中で各種のガラス類が溶解することか
ら発生するフロキュレーション問題はアルミナがガラス
中にとりこまれると、減少し、および/あるいは除かれ
る。前反応アルミナあるいは他のセラミックは複合体よ
り粒子径分布を制御せずに均質物質を形成する。第1焼
成工程においてアルミナとガラスの反応は本質的に完全
に行なわれるので、第2焼成工程ではガラスをさらに親
密にアルミナ粒子にふらせ、ざらに均一な物質とする。
本発明により1種若しくはそれ以上の原料物質より1種
あるいはそれ以上のガラスをとり込むことは非常に均質
な組成物を産出することに結びつく。高温でガラスがア
ルミナ粒子にふれるときに、緻密かつ完全な反応が可能
である。しかしながら、制御パラメータは限界的である
か、それが確立されると直ちに得られる物質は高い再現
性を示す。
あるいはそれ以上のガラスをとり込むことは非常に均質
な組成物を産出することに結びつく。高温でガラスがア
ルミナ粒子にふれるときに、緻密かつ完全な反応が可能
である。しかしながら、制御パラメータは限界的である
か、それが確立されると直ちに得られる物質は高い再現
性を示す。
これらの高性能物質は電気部品、セラミックシール、セ
ラミックエンジン部品からセラミック繊維のようなマク
ロからミクロにわたるセラミックコンポジセットに適用
される。ガラス相の反応性の増加は低温におけるアルミ
ニウム金属結合に十分に役に立つ。
ラミックエンジン部品からセラミック繊維のようなマク
ロからミクロにわたるセラミックコンポジセットに適用
される。ガラス相の反応性の増加は低温におけるアルミ
ニウム金属結合に十分に役に立つ。
実施例1
アルミナ/ガラスコンポジットの前反応前反応工程にお
いて1.95重量%〜50重量%のAl2O3および各
種ガラスフリットの体、系内な割合から成るアルミナ/
ガラス組成物を炉中で300℃で3時間乾燥した。これ
らの物質の特性を下記の第1,2および第3表に示す。
いて1.95重量%〜50重量%のAl2O3および各
種ガラスフリットの体、系内な割合から成るアルミナ/
ガラス組成物を炉中で300℃で3時間乾燥した。これ
らの物質の特性を下記の第1,2および第3表に示す。
これらの粉体を室温に冷却し、−組のシェルミキサー(
shelf m1xer >で1時間乾式混合を行なっ
た。これらの物質を十分に乾式混合した後、ミュラータ
イプ(muller type >ミキサー中で30分
間、アルギン酸ナトリウムの20重量%の水溶液と湿式
混合した。
shelf m1xer >で1時間乾式混合を行なっ
た。これらの物質を十分に乾式混合した後、ミュラータ
イプ(muller type >ミキサー中で30分
間、アルギン酸ナトリウムの20重量%の水溶液と湿式
混合した。
この混合物を篩にかけて2〜12メツシユの粒子を得た
。これらの粒子をアルミナケガ−中で乾燥し、その後、
容積12ft3 (339,89)の底面負荷移動回
転炉で焼成した。炉温を約300℃/時間の速度で昇温
し、最終焼成温度より約1oo’c低い温度で2時間保
持した。第4表には各種アルミナ/ガラスコンポジット
に使用したソーキング前反応温度を示す。500℃/時
間の速度で炉を冷却した。前反応した物質をサガーから
取り出し、ポリエチレン製二重袋に貯蔵した。ガラスフ
リットは前反応工程で処理される温度より低温−’r−
十分に軟化するので、時々、アルミナ/ガラス粒子が大
きな凝集体を形成していることを児い出した。凝集粒子
体をジョークラッシャーで粉砕し、6〜18メツシユの
物質を得た。
。これらの粒子をアルミナケガ−中で乾燥し、その後、
容積12ft3 (339,89)の底面負荷移動回
転炉で焼成した。炉温を約300℃/時間の速度で昇温
し、最終焼成温度より約1oo’c低い温度で2時間保
持した。第4表には各種アルミナ/ガラスコンポジット
に使用したソーキング前反応温度を示す。500℃/時
間の速度で炉を冷却した。前反応した物質をサガーから
取り出し、ポリエチレン製二重袋に貯蔵した。ガラスフ
リットは前反応工程で処理される温度より低温−’r−
十分に軟化するので、時々、アルミナ/ガラス粒子が大
きな凝集体を形成していることを児い出した。凝集粒子
体をジョークラッシャーで粉砕し、6〜18メツシユの
物質を得た。
物質の粒子径を平均粒子径5〜10μmに減少する必要
かあった。ボールミルでこの粒子径を小さくした。この
ためボールミルに容量3カロン(11,40>のルーマ
ート(Lumard )高アルミナペブルミル(peb
ble m1ll )を使用した。粉砕体は3種類の大
きざの異なる96%アルミナペブルから成る。ミル挿入
品は1.5インチ(3,81cm、)ボールが60容量
%、1インチ(2,54cn+)ホールか25容量%そ
して0.5インチ(1゜27Cm)ホールが15容量%
から成る。ミル中に゛粉砕体を容量の172〜5/8挿
入した。
かあった。ボールミルでこの粒子径を小さくした。この
ためボールミルに容量3カロン(11,40>のルーマ
ート(Lumard )高アルミナペブルミル(peb
ble m1ll )を使用した。粉砕体は3種類の大
きざの異なる96%アルミナペブルから成る。ミル挿入
品は1.5インチ(3,81cm、)ボールが60容量
%、1インチ(2,54cn+)ホールか25容量%そ
して0.5インチ(1゜27Cm)ホールが15容量%
から成る。ミル中に゛粉砕体を容量の172〜5/8挿
入した。
アルミナ/ガラス組成物を容量3カロン(11゜=l)
のミルへ水溶液に対して固形分が78重量%の比率に基
づいて加えた。分散剤として約0゜02重量%のピロリ
ン酸四ナトリウムを加えた(固形分に対して)。
のミルへ水溶液に対して固形分が78重量%の比率に基
づいて加えた。分散剤として約0゜02重量%のピロリ
ン酸四ナトリウムを加えた(固形分に対して)。
含まれるガラスの割合によって変化するが72〜76時
間粉砕した。得られた懸濁液を325メツシュステンレ
ススチール製篩でふるい、貯蔵した。
間粉砕した。得られた懸濁液を325メツシュステンレ
ススチール製篩でふるい、貯蔵した。
第1表
A−163G アルミナの公称化学分析物質名
重量(%) △1203 99.5+ Na2O0,08 SlOz O,03 Fe203 0.01 (以下余白) 〜口〜へ 第3表 アルミナおよび5種類のガラスの熱膨張温度範囲 熱
膨脹係数 TG 貴買名 (℃) (10−8/”C)(
℃)ガラスA 100−400 4.75
440ガラスB 100−500 7.
96 565ガラスC100−5009,6055
0ガラスD 100−500 9.75
495ガラスE 100−500 13
.75 525アルミナ 100−900
9.10 −第4表 前反応ソーキング温度 コンポジット中のアルミナ 温 度78重拒%の懸
濁液を得た。1%のピロリン酸四ナトリウム溶液を使用
して見掛は粘度を150〜18゛Oセンチポイズに調整
した。鋳込みする泥漿量を20メツシユの篩を通過させ
て前工程の間に発生した泡を除いた。
重量(%) △1203 99.5+ Na2O0,08 SlOz O,03 Fe203 0.01 (以下余白) 〜口〜へ 第3表 アルミナおよび5種類のガラスの熱膨張温度範囲 熱
膨脹係数 TG 貴買名 (℃) (10−8/”C)(
℃)ガラスA 100−400 4.75
440ガラスB 100−500 7.
96 565ガラスC100−5009,6055
0ガラスD 100−500 9.75
495ガラスE 100−500 13
.75 525アルミナ 100−900
9.10 −第4表 前反応ソーキング温度 コンポジット中のアルミナ 温 度78重拒%の懸
濁液を得た。1%のピロリン酸四ナトリウム溶液を使用
して見掛は粘度を150〜18゛Oセンチポイズに調整
した。鋳込みする泥漿量を20メツシユの篩を通過させ
て前工程の間に発生した泡を除いた。
泥漿鋳込み工程
アルミナ/ガラス懸濁液をレオロジー的に調整し、直ち
に、第一8および9図に示すように加圧鋳込み系を組み
立てた。組み立てにはプラスターバットをあらかじめ湿
らせ、平等にボルトを締め、最後を系を加圧試験するこ
とを含んでいる。もしリークか明らかに検出できなかっ
たならば、アルミナ/ガラス懸濁液を二つのスリップ口
より注入した。続いて、人口を穴の開いた真鍮性の栓で
覆い、空気入口から加圧した。30Ωb/in2 (
pSi > (2,1kMcm2 )の圧力の純N2
と称されるガスを研究の全てに使用した。成形組成およ
び条件によって変わるが30〜60分間鋳込み成形した
。 鋳込み成形が終わると直ちに加圧を解放し、スリッ
プ入口から成形キャビティを取り出した。
に、第一8および9図に示すように加圧鋳込み系を組み
立てた。組み立てにはプラスターバットをあらかじめ湿
らせ、平等にボルトを締め、最後を系を加圧試験するこ
とを含んでいる。もしリークか明らかに検出できなかっ
たならば、アルミナ/ガラス懸濁液を二つのスリップ口
より注入した。続いて、人口を穴の開いた真鍮性の栓で
覆い、空気入口から加圧した。30Ωb/in2 (
pSi > (2,1kMcm2 )の圧力の純N2
と称されるガスを研究の全てに使用した。成形組成およ
び条件によって変わるが30〜60分間鋳込み成形した
。 鋳込み成形が終わると直ちに加圧を解放し、スリッ
プ入口から成形キャビティを取り出した。
上板と保持ボルトを取り外し、プラスターバットおよび
スチール保持構造体を分解し、成形体をセットする。例
えば、成形体は成形体の縮みのためスチール保持構造体
から容易に分離できた。プラスターバットから簡単に剥
離できるまでその成形体タイルを乾燥した。
スチール保持構造体を分解し、成形体をセットする。例
えば、成形体は成形体の縮みのためスチール保持構造体
から容易に分離できた。プラスターバットから簡単に剥
離できるまでその成形体タイルを乾燥した。
アルミナおよびガラスの安定な懸濁液を得る方法を次に
示す。アルミナ75重辺%水性懸濁液とガラスフリン1
〜フ5手m%水性懸濁液を別々に調製した。アルミナを
希釈HCQ溶液で懸濁し、ガラスフリットをダーバンナ
ンバー/ (DarVan No。
示す。アルミナ75重辺%水性懸濁液とガラスフリン1
〜フ5手m%水性懸濁液を別々に調製した。アルミナを
希釈HCQ溶液で懸濁し、ガラスフリットをダーバンナ
ンバー/ (DarVan No。
7)で懸濁した。懸濁後直ちに、各物質を30分間高ぜ
ん断ミキザーで混合し、その後1時間熟成した。各懸濁
液のpHを鑑祝し、4〜5の間に保った。アルミナおよ
びガラス懸濁液を一緒に加え、30分間聞易した。必要
により、ダーバンナンバ−7(Darvan No、
7>を加えてスリップ粘度を150〜200センチポ2
イズに調整した。鋳込み成形前にコンポジットスリップ
を篩いにかけて325メツシユ以下とした。
ん断ミキザーで混合し、その後1時間熟成した。各懸濁
液のpHを鑑祝し、4〜5の間に保った。アルミナおよ
びガラス懸濁液を一緒に加え、30分間聞易した。必要
により、ダーバンナンバ−7(Darvan No、
7>を加えてスリップ粘度を150〜200センチポ2
イズに調整した。鋳込み成形前にコンポジットスリップ
を篩いにかけて325メツシユ以下とした。
成形法の関数としての]ンポジット曲げ強さ95重量%
から70重最%のアルミナ/ガラスCコンポジットの曲
げ強さを測定した。第6表には乾式加圧、前反応しない
泥漿鋳込みおよび前反応コンポジットの曲げ強度を示す
。第5表には方法間における統計上の差を示す。前に見
たようにアルミナ割合の面から2つの強いドメインがあ
った。明白ではないが95〜75重量%のアルミナの第
1ドメインは第2のすなわちより少ない割合のアルミナ
のドメインとは異なる。95%アルミナコンポジットに
おいて、乾式加圧および前反応しない泥漿鋳込双成形コ
ンポジットの最大曲げ強度はそれぞれ2550気圧[3
7Kpsi (255MPa)]および4350気圧
[63Kpsi (435MPa>]の値であった。
から70重最%のアルミナ/ガラスCコンポジットの曲
げ強さを測定した。第6表には乾式加圧、前反応しない
泥漿鋳込みおよび前反応コンポジットの曲げ強度を示す
。第5表には方法間における統計上の差を示す。前に見
たようにアルミナ割合の面から2つの強いドメインがあ
った。明白ではないが95〜75重量%のアルミナの第
1ドメインは第2のすなわちより少ない割合のアルミナ
のドメインとは異なる。95%アルミナコンポジットに
おいて、乾式加圧および前反応しない泥漿鋳込双成形コ
ンポジットの最大曲げ強度はそれぞれ2550気圧[3
7Kpsi (255MPa)]および4350気圧
[63Kpsi (435MPa>]の値であった。
前反応した物質の曲げ強度と比較すると二つの増加は、
乾式加圧コンポジットにおいても同様に観察された。
乾式加圧コンポジットにおいても同様に観察された。
アルミナ含量に関係する曲げ強度を第5表および第5図
に示す。
に示す。
上記方法に従って他のコンポジットの曲げ強度を測定し
た。その結果を第6表に、そして第7図に示す。
た。その結果を第6表に、そして第7図に示す。
(以下余白)
第5表
第6表
第1図は、セラミックおよびガラスフリットを乾式混合
し乾式加圧成形することから成る従来の製造法のフロー
チャートである。 第2図は、アルミナおよびガラスフリットを泥漿鋳込み
成形(Slit) Casting)することを示す従
来技術の他のフローチャートである。 第3図は、本発明方法による前反応した複合体の形成法
および泥漿鋳込み成形法を示すフローチャートである。 第4図は泥漿鋳込み成形後のアルミナおよびガラス複合
材料の熟成温度をアルミナの重量%を変化させて示すグ
ラフである。 第5図は第1,2および3図の方法で焼成されたアルミ
ナ−ガラス複合体の曲げ強度を示すグラフである。 第6図は従来技術のある材料の曲げ強度を明るい陰影で
、本発明による前反応材料の曲げ強゛度を黒い陰影で示
す棒グラフである。 第7図は本発明方法で調製されたアルミナ−ガラス複合
体の曲げ強度を示す図である。 第8図は本発明で使用される泥漿鋳込み成形組成物用の
実験用加圧鋳込み成形系の代表的な側面図である。 第9図は第8図の装置用の鋼鉄製保持構造を示す斜視図
である。 1・・・空気供給、 2・・・スリップ入口、3・
・・ボルト、 4・・・上板、 5・・・ガスケット、
6・・・スチール枠、 7・・・プラスターバット、
8・・・底板、 9・・・調節ホルト。 特許出願人 ルートガース・ザ ステートユニウ
アシティ 代理人 弁理士 村瀬 −*=2゜ ト エ 55 さ 竜 FIG、 4 ioo 90 80 70
60 507 WAf (*t’) FIG、 5 γ1Vミj−(’l!t%ン FIG、 7 7 ルE−j(會4に%ン
し乾式加圧成形することから成る従来の製造法のフロー
チャートである。 第2図は、アルミナおよびガラスフリットを泥漿鋳込み
成形(Slit) Casting)することを示す従
来技術の他のフローチャートである。 第3図は、本発明方法による前反応した複合体の形成法
および泥漿鋳込み成形法を示すフローチャートである。 第4図は泥漿鋳込み成形後のアルミナおよびガラス複合
材料の熟成温度をアルミナの重量%を変化させて示すグ
ラフである。 第5図は第1,2および3図の方法で焼成されたアルミ
ナ−ガラス複合体の曲げ強度を示すグラフである。 第6図は従来技術のある材料の曲げ強度を明るい陰影で
、本発明による前反応材料の曲げ強゛度を黒い陰影で示
す棒グラフである。 第7図は本発明方法で調製されたアルミナ−ガラス複合
体の曲げ強度を示す図である。 第8図は本発明で使用される泥漿鋳込み成形組成物用の
実験用加圧鋳込み成形系の代表的な側面図である。 第9図は第8図の装置用の鋼鉄製保持構造を示す斜視図
である。 1・・・空気供給、 2・・・スリップ入口、3・
・・ボルト、 4・・・上板、 5・・・ガスケット、
6・・・スチール枠、 7・・・プラスターバット、
8・・・底板、 9・・・調節ホルト。 特許出願人 ルートガース・ザ ステートユニウ
アシティ 代理人 弁理士 村瀬 −*=2゜ ト エ 55 さ 竜 FIG、 4 ioo 90 80 70
60 507 WAf (*t’) FIG、 5 γ1Vミj−(’l!t%ン FIG、 7 7 ルE−j(會4に%ン
Claims (15)
- (1)組成物中の大部分の粒子のセラミック部分を均質
組成のガラスで部分的に被覆してなるガラスおよびセラ
ミックスから成る複合粒子材料。 - (2)ガラス成分が少なくとも45重量%のシリカから
成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の材
料。 - (3)セラミックが組成物の50〜95重量%を占める
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の材料。 - (4)セラミックが組成物の75〜95重量%を占める
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の材料。 - (5)セラミックが組成物の80〜90重量%を占める
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の材料。 - (6)セラミック材料がアルミナであることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項に記載の材料。 - (7)ガラスが約4.75×100^−^6〜13.7
5×10^−^6cm^−^1の熱膨脹係数を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の材料。 - (8)ガラス組成物が約45〜約100重量%のシリカ
、約5.5〜約25重量%のホウ素酸化物、約5〜約2
5重量%のカルシウム酸化物および約3.5〜約25重
量%のナトリウム酸化物から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第2項に記載の材料。 - (9)特許請求の範囲第2項に記載の材料を泥漿鋳込み
成形し、約950〜約1500℃の温度で熟成すること
から得られる生成物。 - (10)熟成温度が約1120〜約1400℃であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第9項の記載によって得
られる生成物。 - (11)(a)セラミックおよびガラスフリットを乾式
混合し、 (b)該混合物の水性スラリーを調製し、 (c)該混合物を篩にかけ約5〜15メッシュの粒子を
得て、 (d)該粒子を回収かつ乾燥し、 (e)該粒子を約900〜約1500℃の温度でソーク
し、 (f)粒子を冷却し、かつ粒径を約5〜約10ミクロン
に減少させることを特徴とする組成物中の大部分の粒子
のセラミック部分を均質組成のガラスで部分的に被覆し
てなるガラスおよびセラミックスから成る複合粒子材料
の製造方法。 - (12)ジョークラッシャーで粉砕し、ついで水/分散
剤媒体中でボールミルで粉砕する連続工程で粉砕し、粒
子径を減少させることを特徴とする特許請求の範囲第1
1項に記載の方法。 - (13)セラミックがアルミナであることを特徴とする
特許請求の範囲第11項に記載の方法。 - (14)ガラスフリットのガラスが少なくとも45重量
%のシリカから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
11項に記載の方法。 - (15)ガラス組成物が約45〜約100重量%のシリ
カ、約5.5〜約25重量%のホウ素酸化物、約5〜約
25重量%のカルシウム酸化物および約3.5〜約25
重量%のナトリウム酸化物から成ることを特徴とする特
許請求の範囲第11項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60629984A | 1984-05-02 | 1984-05-02 | |
US606299 | 1984-05-02 | ||
US705225 | 1991-05-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6121961A true JPS6121961A (ja) | 1986-01-30 |
Family
ID=24427405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60093977A Pending JPS6121961A (ja) | 1984-05-02 | 1985-05-02 | ガラス被覆セラミツク粒子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6121961A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH035353A (ja) * | 1989-05-12 | 1991-01-11 | Bayer Ag | 改善された処理特性を有する原料物質混合物、その製造法及びその使用 |
JP2001342074A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Kyocera Corp | 複合粒子 |
JP2013248630A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Hitachi Ltd | ガスタービン翼の冷却通路形成用アルミナ中子 |
US9863826B2 (en) | 2012-11-29 | 2018-01-09 | Beijing Institute Of Technology | Sensor device and residual stress detection system employing same |
-
1985
- 1985-05-02 JP JP60093977A patent/JPS6121961A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH035353A (ja) * | 1989-05-12 | 1991-01-11 | Bayer Ag | 改善された処理特性を有する原料物質混合物、その製造法及びその使用 |
JP2001342074A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Kyocera Corp | 複合粒子 |
JP2013248630A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Hitachi Ltd | ガスタービン翼の冷却通路形成用アルミナ中子 |
US9863826B2 (en) | 2012-11-29 | 2018-01-09 | Beijing Institute Of Technology | Sensor device and residual stress detection system employing same |
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