JPS6374977A

JPS6374977A - セラミツクス複合体

Info

Publication number: JPS6374977A
Application number: JP61219266A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　丈夫; 啓介森田; 博佐々木
Original assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-05

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】［産業上の利用分野コ本発明は、セラミックス複合体に関する。更に、詳しく
は、熱衝ｌに強く、アルミナファイバー添加量を変える
ことにより密度の変えられる焼成用ヒラミックス複合体
に関する。

［従来の技術］各種のルツボや、高温で使用される成形すＹ材などの焼
成用材料は、従来、マグネシア、アルミナ、コージェラ
イト等のセラミックス製であったが、高純度な金属の溶
融や電子部品用ヒラミ・７クス焼成用材料の分野におい
ては、非常な高温にさらされること、そして、急激な温
度変化、特殊な雰囲気にさらされることなど、厳しい条
件下で使用されることが多い。このような場合、従来の
焼成用材料では、熱衝撃に弱く、また、特殊な雰囲気ガ
スに対して構造体として９強度を失うことが多く、多く
の欠点があり、適するものでなかった。特に、最近、電
子・機器の発展、高度化が進んでいるために、きらに、
益々高純度のものが求められる情勢下では、更に厳格に
コンタミネーションの生じなく、厳しい条件でも焼成用
材料の性状の変化のない高級な材料が望まれている。

また、ルツボ等には、高温焼成、高温使用の要請があり
、使用条件も益々厳しくなっている。

従って、高温安定性が求められ、温度変化に伴う膨張、
性状変化に耐える。比較的に安価な材料が求められてい
る。

ＺｒＯ，焼結体は、緻密質で高温の融点を有し、高温耐
蝕性があるので、モノリシックで良好な焼成用材料であ
り、焼成サヤ材、ルツボ用材料として、利用されてきた
。然し乍ら、ＺｒＯ□焼結体は、温度変化で相変態が生
じ、亀裂が生じやすいので、熱衝撃に弱く、焼成中に熱
ショックで割れ、クラックが生じ易く、厳しい条件下で
は使用できないものであった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、以−ヒの厳しい要件に合致する各種の焼成用
サヤ材及びルツボなどの用途の複合セラミックス体を提
供することを、目的とする。また９本発明は、高温での
クラック発生のない、耐熱性のすぐれた複合セラミック
ス体及びその製法を提供することを目的とする。更に９
本発明は。

高温焼成用に用いられる電子材料製造のためのルツボに
使用できる複合セラミックス材料を提供することを目的
とする。また９本発明は１強度の向上された高温耐性の
焼成用サヤ材、ルツボなどの製造が可能な複合セラミッ
クス材料及び゛その製法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、ＺｒＯ，の微粉末スラリー中にアルミナファ
イバーを２〜２５重量％分散せしめ、バインダーを適当
量添加し、適当な粘性の分散混合物とし、それを適当な
形状に成形し、焼成し、製造したことを特徴とする焼成
用セラミックス複合体である。また１本発明は、ＺｒＯ
＊の微粉末スラリー中にアルミナファイバーを２〜２５
重量％分散せしめ、バインダーを適当量添加し、適当な
粘性の分散混合物とし、それを適当な形状に成形し、焼
成することを特徴とする焼成用セラミックス複合体の製
法である。

本発明は、アルミナファイバーを添加された。

ＺｒＯ，微粉の焼結体のコンポジット系材料を。

焼成用材料に利用するものであり、熱衝撃クラック発生
を防止できるルツボ用、焼成サヤ体用の適切な材料が得
られたものである。

アルミナファイバーを液中に十分に分散し、スラリーと
し９次に、ジルコニア粉末を液にスラリー分散し９分散
剤、無機或いは有機質のバインダーを適量加え、十分に
分散せしめる。この２つのスラリーを、ジルコニアとア
ルミナファイバーの重量比で１００対２〜２５０割合で
混合する。この混合スラリーを適当な粘度の分散混合物
番こし。

スリップキャスティング又は金型ブレス、押出成型、或
いは吸引プレス成形などで適当な形状に脱水成形し、こ
の成形体を１３００〜１８００℃で焼成する。

このアルミナファイバーを液に分散させるときに９分散
剤を使用することもできる。

本発明のセラミックス複合体は、アルミナファイバーの
添加量を変えること、或いは成形方法を適宜に選択する
ことにより、製造きれるセラミックス複合体の密度など
性状を変えることのできるものである。アルミナファイ
バーの添加量を増やすほど密度は小さくなる。

また、更に使用するアルミナファイバーのアスペクト比
を変えることにより、製造セラミックス複合体の性状が
変わるものである。即ち、アスペクト比の大きいファイ
バーを添加することにより、製造されたセラミックス複
合体の密度が小さくでき、その結果、熱容量の小きいセ
ラミックス体を製造することができる。

本発明のセラミックス複合体は、アルミナファイバー添
加のコンポジット（ハイブリット）系のものであり、そ
のために熱衝撃に強い焼成用材料となることができた。

アルミナファイバーがマトリックスジルコニアを引っ張
る働きをするために、歪みエネルギーが吸収されて、ク
ラック発生を柔らげる効果を有するものとなる。即ち、
更にアルミナファイバーにより１強度が改善され、高い
強度を持つ焼成用セラミックス複合体となるものである
。このマトリックスジルコニアは、高温安定性が高く、
化学的安定性も高いが、比重６．０で熱容量が大きいも
のである。

然し乍ら１本発明のセラミックス複合体では。

添加アルミナファイバーの添加量により、製造されるセ
ラミックス複合体の密度をある心変制御。

変更することができるものである。従って。

ＺｒＯ＊の高い耐蝕性と靭性を有し、軽量で、上記のよ
うに高強度の焼成用材料を提供するものである。

従って９本発明によるジルコニアをマトリックスとし、
アルミナファイバーを補強材とするセラミックス複合体
は、高い熱衝撃抵抗性を有し、耐スポール性が大きいも
のであり、且つ、軽量にできる焼成用材料を提供するも
のである。

本発明によるジルコニアをマトリックスとし。

アルミナファイバーを補強材とするセラミックス複合体
では、ジルフニテとアルミナファイバーとの重量比を１
００対２〜２５重量部が好適である。アルミナファイバ
ーの添加量が２重量部以下であると、複合体の強度が十
分でなく、熱衝撃耐性も、高温にさらされた場合に十分
でない、また、アルミナファイバー添加量が２５重量部
以上になると、ポーリング、クランピングなどの取り扱
い上下都合な問題が生じる恐れがある。従って、アルミ
ナファイバー添加量の範囲は一１２〜２５重四％とじた
。

本発明により得られるセラミックス複合体は。

多形体であり、成形時に、任意の形状に成形できるため
に、任意の形状の焼成用のセッタ一体、サヤ体、ルツボ
材などが容易に得られるものである。任意の形状の焼成
用セラミックス複合体が得られる。

本発明に従い１本発明セラミックス複合体は。

マトリックスのＺｒＯ，とアルミナファイバーが反応し
ない焼成温度範囲で焼成することが好適である。アルミ
ナファイバーが焼成中に熱的に劣化しないためである。

また、マトリックスのジルコニアが、アルミナファイバ
ーと反応し、相互に溶融し、アルミナファイバーが機械
的に強度が保てなくなるか、或いは熱的に劣化されるの
で、それを防止できる方法で焼成しなければならない、
そのための焼成温度範囲として、１３００℃〜１８００
°Ｃが好適である。

原料の微粉末のＺｒＯ，は、できるだけ細かい微粉が好
適であり、焼結性が向上できるものである。微粉末原料
は通常のセラミックス微粒子製造技術で２例えば、金属
アルコキシドを出発原料とするゾル−ゲル法でも容易に
製造できる。

使用できるアルミナファイバーは、市販のアルミナファ
イバーを用いることができる０例えば。

す７　イル（Ｓａｆｆｉｌ）アルミナ繊ａｌｌｉ（ＩＣ
Ｉ製）は、十分使用できる。また、その使用できるアス
ペクト比範囲は、１０〜１００００のものが好適であり
。

求められる焼成用材料の性状に従い、アスペクト比を選
定することができる。

特に曲げ強度の非常に改善された積層体を製造する場合
は、アルミナファイバーとして、３〜５０ｍｍの長繊維
チョツプドストランドを用いることが好適である。

アルミナファイバーの添加量の範囲は、２〜２５重量％
であり、適宜、所望の性状に従い９選択することが好適
である。

本発明により得られるセラミックス複合体は。

焼成用セッタ一体、焼成用サヤ体、溶融ルツボ。

各種ガラス用のルツボ、一般金属溶融用ルツボ。

電子セラミックス焼成用のルツボ或いは耐火物サヤ等に
好適である。

次に９本発明のセラミックス複合体の製造方法について
説明するが９本発明は９次の実施例に限定されるもので
はない。

［実施例］実施例！Ｚ　ｒ　Ｏ＊の微粉末の原料を水に１分散剤、バインダ
ー（例えばＰＶＡ）と共によく分散せしめる０次に、ア
ルミナファイバーを水中に分散剤とともに分散せしめる
。この２つのスラリーを混合して２表に示ｒ重量割合の
混合スラリーを得、このスラリーを吸引脱水で成形した
後、？を気炉で。

約１６５０°Ｃで約３時間焼成した。

この焼結セラミックス複合体の密度及び破壊強度を測定
した。その結果を、第１表に示す。

Ｚ　ｒ　Ｏ＊単一成分モノリシック体の結果と比べて、
破壊強度が向上された。

第１表各成分は重量部で示す。

実施例２アルミナファイバーの長ｍ維チョツプドストランド１５
ｍｍを、２次元に配向し、積層し、そこにジルコニアス
ラリー（ジルコニア粉末に分散剤、バインダーを加え、
スラリーとしたもの）を適用し、ジルコニア板状セラミ
ックス積層物を作った。ジルコニアとアルミナファイバ
ーの重量比は、１００対１０重量部である。この積層物
を１６５０°Ｃで３時間焼成した。物性を測定したとこ
ろ、密度３　、２ｇ７ｃｍ”で１曲げ強度は４０ｋｇ／
龍１であった。

以上のようにアルミナファイバー長ｍ維チョップランド
３〜５０ｍｍを２次元に配向し、積層して、ジルコニア
スラリーを適用し、積層物を形成し、或いは、その積層
物をさらにプレスするなどして、より強固な積層体を作
る。或いは、その積層体を、積層後に、さらに、波板状
にすることもできる。このようにして作製した積層体を
、焼成温度１３００〜１８００℃で焼成する。

このように製造したセラミックス複合体は、ジルコニア
の上記のような特性を有すと同時に、且つ、軽量で、高
い曲げ強度を有する。特に、繊維方向の曲げ強度の改善
されたセラミックス複合体が提供された。

［発明の効果］本発明のセラミックス複合体は、上記のような構造と製
造方法により、第１に、従来の焼成用材料と比べて、非
常にすぐれた耐熱衝撃性を持つ焼成用セッタ材、サヤ材
、ルツボ材が提供されたこと、第２に、熱容量や密度を
、アルミナファイバーの添加量を変えることにより、性
状例えば密度を調整できるセラミックス複合体を提供で
きたこと、第３に、従って、ファイバー添加量及びファ
イバー配向性を調整することにより、製造セラミ／クズ
複合体の曲げ強度を大きく改善した。熱損失を少なくで
き、また、焼成品に熱的な不均一の生じない焼成用サヤ
体、ルツボ材などに利用できるセラミックス複合体材料
を提供できたこと。

第４に９強度の向上した。化学的、熱的に安定したサヤ
体、ルツボなどの製造が可能になったことなどの技術的
効果が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＺｒＯ＿２の微粉末スラリー中にアルミナファイ
バーを２〜２５重量％分散せしめ、バインダーを適当量
添加し、適当な粘性の分散混合物とし、それを適当な形
状に成形し、焼成し、製造したことを特徴とする焼成用
セラミックス複合体。
（２）ＺｒＯ＿２の微粉末スラリー中にアルミナファイ
バーを２〜２５重量％分散せしめ、バインダーを適当量
添加し、適当な粘性の分散混合物とし、それを適当な形
状に成形し、焼成することを特徴とする焼成用セラミッ
クス複合体の製法。