煅燒用承燒板的制作方法
【專利摘要】提供可以抑制因與被煅燒體的成分移動引起的變質、或因所述成分移動引起的結晶結構變化的煅燒用承燒板。本發明的煅燒用承燒板是將硅線石晶粒與莫來石晶粒混在一起而構成，且作為其他微量成分包括：氧化鋯0.01質量%～2質量%、氧化鐵（III）0.1質量%～3質量%、二氧化鈦0.1質量%～3質量%、氧化鈣0.1質量%～3質量%，在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有1個～20個所述氧化鋯的5μm～30μm的粗粒。
【專利說明】煅燒用承燒板
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及煅燒用承燒板。
【背景技術】
[0002]堇青石(2Mg0.2A1A.5Si02)由于熱膨脹系數非常小，因此可以用作構成柴油顆粒過濾器(Diesel Particulate Filter, DPF)的蜂窩結構體等耐熱沖擊性陶瓷。
[0003]堇青石制陶瓷制品是將在通過煅燒成為堇青石的陶瓷原料(以下為堇青石化原料)中添加加工助劑與分散劑進行了混練的混合物成形，將成形體進行干燥及煅燒而制造。
[0004]所述煅燒是將干燥后的成形體排列于煅燒用的承燒板(以下稱為煅燒用承燒板)上并置于煅燒爐內，在特定溫度下保持特定時間而進行。
[0005]現有的煅燒用承燒板通常由堇青石(2Mg0.2Α1203 AS12)-莫來石(3A1203 *2Si02)質或氧化鋁(Al2O3)質構成，但是近年來煅燒溫度的高溫化取得進展，由于在高溫條件下的反復使用，而存在以下問題:在煅燒用承燒板上產生翹曲變形、或附著、龜裂、表面粗糙等，從而容易在作為被煅燒物的陶瓷制品上產生變形、破損、反應不良。并且，若將現有的煅燒用承燒板置于SiC制擱板而使用，則有在SiC表面所生成的S12與煅燒用承燒板反應,而容易在煅燒用承燒板上產生翹曲的問題。
[0006]作為解決所述問題的技術，本 申請人:揭示:由將硅線石晶粒與莫來石晶粒混在一起燒結的陶瓷復合材料構成煅燒用承燒板的技術(專利文獻I)。
[0007]但是，若例如在1350°C~1550°C的高溫條件下使用專利文獻I記載的煅燒用承燒板、特別是使堇青石化原料成形而得成形體作為被煅燒體用于煅燒，則存在以下問題:源自堇青石化原料的Mg、或在堇青石化原料中作為微量元素而含有的Fe發生氣化，與煅燒用承燒板之間產生成分移動，從而容易在煅燒用承燒板及被煅燒體兩者上產生變色等變質。而且存在以下問題:由于所述成分移動，因而進行煅燒用承燒板的莫來石(3A1203.2Si02)化時，隨著所述結晶結構變化，而容易在煅燒用承燒板上產生翹曲變形、或龜裂、表面粗糙等。
[0008][現有技術文獻]
[0009][專利文獻]
[0010][專利文獻I]日本專利特開2008-44814號公報
【發明內容】
[0011]發明要解決的問題
[0012]本發明的目的是解決所述的問題，并提供煅燒用承燒板，其將使堇青石化原料成形而得的成形體作為被煅燒體，在1350°C~1550°C的高溫條件下進行煅燒的情況下，可以抑制因與被煅燒體之間的成分移動引起的變質、或因所述成分移動引起的結晶結構變化。
[0013]解決問題的手段
[0014]為了解決所述課題而完成的本發明的煅燒用承燒板，是具有莫來石晶粒與硅線石晶粒相結合的結晶結構，其特征在于:作為其他微量成分包括:氧化鋯(ZrO2)0.01質量％~2質量％、氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質量％~3質量％、二氧化鈦(T12) 0.1質量％~3質量％、氧化鈣(CaO)0.1質量％~3質量％，在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有I個~20個所述氧化錯的5 μ m~30 μ m的粗粒。
[0015]權利要求2記載的發明為下述權利要求1的煅燒用承燒板，其特征在于:以質量比計，硅線石(Al2S15)與莫來石(3Al203 *2Si02)的含有比率為硅線石/莫來石=1/5~5/1。
[0016]權利要求3記載的發明為下述權利要求1或2的煅燒用承燒板，其特征在于:載置有被煅燒體的被煅燒體載置面的表面粗糙度為RalO μ m以下。
[0017]權利要求4記載的發明為下述權利要求1或2的煅燒用承燒板，其特征在于:具有5MPa~10MPa的常溫彎曲強度。
[0018]權利要求5記載的發明為下述權利要求1或2的煅燒用承燒板，其特征在于:氣孔率為5%~50%。
[0019]權利要求6記載的發明為下述權利要求1或2的煅燒用承燒板，其特征在于:在1350°C~1550°C的溫度條件下的煅燒收縮率為10%以下。
[0020]發明的效果
[0021]在專利文獻1記載的由將硅線石晶粒與莫來石晶粒混在一起而燒結的陶瓷復合材料構成的煅燒用承燒板中，特別是在將使堇青石化原料成形而得的成形體作為被煅燒體時，存在以下問題:在1350°C~1550°C的高溫條件下，源自堇青石化原料的Mg、或在堇青石化原料中作為微量元素而含有的Fe發生氣化，與煅燒用承燒板之間引起成分移動，因該成分移動而產生變質、或結晶結構的莫來石化，相對于此，在本發明中，在使硅線石晶粒與莫來石晶粒混在一起而構成的煅燒用承燒板中，作為其他微量成分包括:氧化鋯(ZrO2) 0.01質量％~2質量％、氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質量％~3質量％、二氧化鈦(T12) 0.1質量％~3質量％、氧化鈣(CaO)0.1質量％~3質量％,在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中，分散有I個~20個所述氧化錯的5 μ m~30 μ m的粗粒,通過所述的構成，可以抑制因所述的成分移動引起的變質或結晶結構的莫來石化。由此，可以抑制所述結晶結構變化所伴隨的在煅燒用承燒板上的翹曲變形、或龜裂、表面粗糙，并可以謀求煅燒用承燒板的長壽命化。
[0022]本發明的機制并未明了，但通過設為所述構成而可以預期:在1350°C~1550°C的溫度條件下，能量穩定，即便是在源自堇青石化原料的成分氣化而共存時，也具有莫來石化難以進行的結構。
[0023]另外，若將包含通常的堇青石-莫來石質或氧化鋁質的煅燒用承燒板載置于SiC制爐材料上而使用，則存在SiC表面上所生成的S12與煅燒用承燒板反應，而容易在煅燒用承燒板上產生翹曲的問題，但包含所述構成的本發明的煅燒用承燒板由于與S12的反應性也低，因此也可以同時消除因與S12的反應引起的翹曲。
【具體實施方式】
[0024]以下，示出本發明的優選的實施方案。
[0025]本實施方案的煅燒用承燒板是將作為主成分的硅線石(Al2S15)晶粒與莫來石(3A1A.2Si02)晶粒混在一起而構成的煅燒用承燒板，作為其他微量成分包括:氧化鋯(ZrO2)0.01質量%~2質量%、氧化鐵(IID(Fe2O3)0.1質量%~3質量%、二氧化鈦(T12)0.1質量％~3質量％、氧化鈣(CaO) 0.1質量％~3質量％。
[0026]原料是使用:作為天然礦物的硅線石(20質量％~40質量％)、氧化鋁(O質量％~20質量％)、高嶺土(O質量％~30質量％)、粘土(20質量％~40質量％)、以及作為微量成分的Zr原料。在硅線石中，作為微量元素含有Fe、T1、Ca。高嶺土若在高于約1200°C的溫度下煅燒，則會轉變為莫來石。另外，在硅線石(Al2S15)中，雖然存在具有同質多晶關系的紅柱石(andalusite)或藍晶石(kyanite),但利用這些結晶結構無法獲得本發明的效果。
[0027]本實施方案的煅燒用承燒板是以各比例稱量這些原料，在其摻和物中添加水進行混合，而制備漿料。并且，將所述漿料通過篩，接著，將這些漿料進行脫水并將經干燥的物質粉碎后，進行水分調整而準備生坯。可以利用油壓壓制成形將所述生坯進行成形，并在1200°C以上、1550°C以下、理想為1450°C進行煅燒而形成。若煅燒溫度為1200°C以下，則高嶺土及粘土向莫來石的轉變會不充分。并且燒結不足，而強度降低。若煅燒溫度為1550°C以上，則硅線石會轉變為莫來石，而導致硅線石晶粒減少。另外，燒結會變得過度，而耐開裂性降低。
[0028]在如此獲得的煅燒用承燒板中，在莫來石晶粒與硅線石晶粒結合而成的結晶結構中，作為微量成分包括:氧化鋯(ZrO2)0.01質量％~2質量％、氧化鐵(III) (Fe2O3)0.1質量％~3質量％、二氧化鈦(T12) 0.1質量％~3質量％、氧化鈣(CaO) 0.1質量％~3質量％。另外，作為其他微量成分可以包括:MgO、K2O, Na2O等。
[0029]其中，在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中，氧化錯(ZrO2)以5 μ m~30 μ m的粗粒的形態分散有I個~20個。粒徑的調整可以與現有技術相同，通過調整所述的粉碎時間而進行。在本實施方案中，為了將氧化鋯的粒徑設為所述范圍，而進行24小時左右的粉碎。
[0030]另外，在本實施方案的煅燒用承燒板中，也可以含有所述粒徑以外的氧化鋯，但特別是通過在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中，分散有I個~20個的5 μ m~30 μ m的粗粒的氧化鋯，并使煅燒用承燒板具有所述構成，則在1350°C~1550°C的溫度條件下，即便是源自堇青石化原料的成分發生氣化而共存時，也可以抑制莫來石化的進行。其詳細的機制并未明了，但可預期:所述構成的煅燒用承燒板形成能量穩定性高，且莫來石化難以進行的結構。
[0031]從成形性、或避免與被煅燒體的附著的觀點來看，硅線石(Al2S15)與莫來石(3A1A.2Si02)的含有比率以質量比計優選為1/5~5/1。
[0032]微量成分中，在氧化鐵(III)及二氧化鈦及氧化鈣的含量小于0.1質量％或超過3質量％時，會發生煅燒用承燒板與被煅燒體的附著而不優選。
[0033]煅燒用承燒板的表面粗糙度Ra (算術平均粗糙度JIS B0601:2001)理想地為10 μ m以下(基準長度為2.5mm)。若相對于被煅燒體、特別是煅燒收縮大的被煅燒體，表面粗糙度(Ra)為ΙΟμπι以上，則由于被煅燒體在煅燒收縮時的摩擦阻力而容易在被煅燒體上產生損傷等而不優選。
[0034]理想為以煅燒用承燒板的彎曲強度為5MPa~150MPa的方式形成煅燒用承燒板。在彎曲強度為5MPa以下時，會因操作而破損，從而無法獲得其功能。另外，在彎曲強度為150MPa以上時，耐開裂性變差而不優選。
[0035]理想為以煅燒用承燒板的氣孔率為5%~50%的方式形成煅燒用承燒板。若氣孔率為5%以下，則吸收由煅燒物或擱板產生的玻璃狀物質的容量變少，因而氣孔會在短時間內飽和而產生附著等，因此不優選。另一方面，若氣孔率為50%以上，則吸收容量增加，但作為結構體的強度降低，因此不優選。
[0036]煅燒用承燒板的煅燒收縮率理想為在1350°C~1550°C的溫度條件下為10%以下。若煅燒收縮率為10%以上，則與被煅燒體的煅燒收縮率的差變大，而容易在被煅燒體上產生變形，因此不優選。
[0037]煅燒用承燒板的被煅燒體裝載面優選自邊緣部至中央保持Imm左右的隆起。由此可以減小煅燒用承燒板與被煅燒體血接觸面積，并且即便是在存在煅燒用承燒板與被煅燒體的組成差的情況下，也可以難以產生附著。
[0038][實施例]
[0039]對具有下述(表1)所示的“微量成分含有率及礦物組成以及質量比率”、且具有下述(表1)所示的“氣孔率及常溫彎曲強度以及表面粗糙度”的各煅燒用承燒板，評價耐開裂性、翹曲、龜裂、與被煅燒物的附著、與爐材料的附著、被煅燒物的變色、被煅燒物的變形、煅燒用承燒板的變色、接通爐后的表面粗糙度，并將結果表示于(表1)右欄。
[0040]另外，各試樣的礦物組成是根據X射線衍射的積分強度比而求出。X射線衍射是使用X射線衍射裝置(RINT-1100、理學股份有限公司制造)，進行將Cu-Kd作為射線源的粉末X射線衍射，求出所得的X射線衍射圖案的2 Θ (衍射角)的峰值位置處(23.2°、41.0° )的積分強度比。23.2°相當于硅線石，41.0°相當于莫來石。
[0041]氣孔率是依據JIS R2205:1992耐火磚的表觀氣孔率、吸水率、比重的測定方法進
行測定。
[0042]常溫彎曲強度是切出測定樣品，通過JIS的4點彎曲強度試驗方法(JIS R1601)進行測定。
[0043]關于耐開裂性，是將在200mmX8mm的基材上裝載150mmX5mm的氧化錯質煅燒夾具而成的構件放入小型電爐中，以每次50°C的方式從350°C升溫至1000°C，在最高溫度下保持I小時后，觀察在常溫中放置時的龜裂的有無。表1中，◎:表示至800°C為止未產生龜裂，O:表示在700°C~小于800°C時未產生龜裂，Δ:表示在600°C~小于700°C時未產生龜裂，X:表示在小于600°C時產生龜裂。
[0044]關于耐開裂性以外的(翅曲、龜裂、與被煅燒物的附著、與爐材料的附著、被煅燒物的變色、被煅燒物的變形、煅燒用承燒板的變色、接通爐后的表面粗糙度)，是在SiC質擱板上載置10mmXSmm的基材，接著裝載堇青石質陶瓷作為被煅燒物，觀察反復實施利用小型電爐以升溫速度200°C /hr、在1400°C下保持3小時后，自然冷卻至室溫的循環時的狀態。在表1中，◎:表示至接通爐30次為止未產生，O:表示在接通爐20次前產生，Δ:表示在接通爐10次前產生，X:表示在接通爐3次前產生。
【權利要求】
1.煅燒用承燒板，其具有莫來石晶粒與硅線石晶粒相結合的結晶結構，其特征在于: 作為其他微量成分包括: 氧化錯(ZrO2) 0.01質量％~2質量％、 氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質量％~3質量％、 二氧化鈦(T12) 0.1質量％~3質量％、 氧化鈣(CaO) 0.1質量％~3質量％, 在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有I個~20個所述氧化錯的5 μ m~30 μ m的粗粒。
2.根據權利要求1所述的煅燒用承燒板，其特征在于:以質量比計，硅線石(八125105)與莫來石(3A1203.2Si02)的含有比率為硅線石/莫來石=1/5~5/1。
3.根據權利要求1或2所述的煅燒用承燒板，其特征在于:用于載置被煅燒體的被煅燒體載置面的表面粗糙度為RalO μ m以下。
4.根據權利要求1或2所述的煅燒用承燒板，其特征在于:具有5MPa~10MPa的常溫彎曲強度。
5.根據權利要求1或2所述的煅燒用承燒板，其特征在于:其氣孔率為5%~50%。
6.根據權利要求1或2所述的煅燒用承燒板，其特征在于:1350°C~1550°C的溫度條件下的其煅燒收縮率為10%以下。
【文檔編號】C04B35/66GK104030694SQ201410069123
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2013年3月6日
【發明者】古宮山常夫, 中西泰久, 森賢司 申請人:日本礙子株式會社, Ngk阿德列克株式會社