JPH0543660B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種セラミツクス製品の焼成補助具
すなわちセラミツクス系電子部品（たとえばセラ
ミツクコンデンサ、圧電素子、ICパツケージ）、
セラミツクス系摺動材料等を製造するに当り焼成
工程で被焼成物を支持させるために使用する厘
鉢、敷台等、ならびに該焼成補助具として好適な
耐火物に関するものである。 〔従来の技術〕 上述のセラミツクス焼成補助具は、使用条件に
応じた耐熱性と機械的強度を備えていなければな
らないが、一方では、炉の使用時において該焼成
補助具が消費する熱エネルギーを少なくすると共
に昇温と冷却に要する時間を短くし、それにより
エネルギーコストの低減と生産性の向上をはかる
ため、なるべく軽量で断熱性の良いものでなけれ
ばならない。さらに、焼成補助具は、この道具特
有の課題として、焼成するセラミツクスと反応し
ない表面を有する耐火物であることが必要とされ
る。すなわち、焼成補助具と被焼成物とがそれら
の接触部分において反応してしまうと、融着、組
成変化による性能劣化などの不都合を生じるの
で、焼成補助具は焼成条件において被焼成物とい
かなる反応も生じない耐火物からなることが望ま
しい。また、被焼成物の表面性状を悪化させるこ
とのないよう、表面はなるべく平滑であることが
望まれる。これらの要請は、近年需要の多い小型
精密電子部品焼成用の焼成補助具については特に
強いものとなつている。 耐火性粉末と耐熱性無機質繊維との混合物を無
機質結合剤を用いて成形して製造される軽量耐火
物（特開昭63−206367号、特開昭59−88378号な
ど）は、軽量で断熱性に優れ、強度も電子部品の
ような軽量被焼成物の支持には十分なものである
が、表面の平滑性、反応性など、表面性状におい
てやや不満足のものであつた。また、多孔質で通
気性があるため、使用中に高温の腐食性ガスが内
部まで浸透すると劣化を起こし易いという欠点が
ある。 セラミツクス焼成補助具用軽量耐火物の表面性
状の改良に関するものとしては、特開昭62−
216974号や特開昭62−283885号の発明があり、耐
火物表面にジルコニアコーテイングやアルミナコ
ーテイングを施して表面を改質している。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の表面コーテイングは、ジルコニアや
アルミナの粉末にバインダーを加え、噴霧または
はけ塗りなどの方法でコーテイングを施した後、
乾燥、焼成を行なつてセラミツクス化させるもの
であるが、このような方法で形成されるコーテイ
ング層には次のような欠点があつた。すなわち、
コーテイング層があまり緻密でなく、そのため被
焼成物との反応防止効果が十分でない。また、コ
ーテイング層と基材との密着が十分でなく、使用
中、熱膨張の相違によりコーテイング層が剥離し
たり亀裂を生じたりする。 本発明の目的は、上述のような欠点のないコー
テイングを施されたセラミツクス焼成補助具およ
び該補助に好適な軽量耐火物を提供することにあ
る。 〔課題を解決するための手段〕 本発明が提供するセラミツクス焼成補助具は、
耐熱性無機質繊維を含有する耐熱性非炭素質軽量
成形体の表面にプラズマ溶射にるセラミツクコー
テイングを施してなるものである。 このセラミツクス焼成補助具のための耐火物の
中でも特に優れた特性のものは、本発明者らによ
る特願昭62−307453号の発明の成形体すなわち長
さが2000μｍ以下の高アルミナ質短繊維または該
短繊維とアルミナ質耐火性粉末との混合物がアル
ミナ質結合剤により相互に結合されてなり且つ遊
離のシリカを含まない嵩密度0.5〜2.0ｇ／cm³の多
孔質軽量成形体を基材とし、その表面にプラズマ
溶射によるセラミツクコーテイングを施してなる
ものである。 本発明の焼成補助具および耐火物において、プ
ラズマ溶射コーテイング層は、好ましくはアルミ
ナ、ジルコニア、マグネシア、チタニア等の酸化
物系セラミツクスからなる厚さ約50〜300μｍの
層として形成されている。コーテイング層の厚さ
が50μｍ未満のものは、コーテイングの耐久性が
不十分であり、また、300μｍを超えてあまりに
厚すぎるものは、コーテイング層の剥離を起こし
易い。このコーテイング層は、耐火物の全表面に
形成されている必要はなく、前述の理由による表
面改質が必要な部分に形成されていればよい。 本発明の焼成補助もしくは耐火物を製造するに
は、まず無機繊維を含有する非炭素質軽量成形体
を任意の方法により製造する。これに使用する耐
熱性無機繊維としては、アルミノシリケート質繊
維、多結晶アルミナ繊維、多結晶ムライト繊維な
どが好ましい。無機繊維を適量の耐火性粉末（た
とえばアルミナ、アルミナシリカ、ジルコニア、
マグネシア、チタニア等）および無機結合剤（た
とえばシリカゾル、アルミナゾル）とよく混合
し、最終的に嵩密度0.5〜2.0ｇ／cm³の成形体が得
られるような条件で成形する。次いで約1000〜
1600℃で焼成し、軽量成形体を得る。 前述の、長さが2000μｍ以下の高アルミナ質短
繊維からなる成形体を基材として用いる場合は、
これを次の製法により製造する。主原料である
2000μｍ以下の多結晶質アルミナ質短繊維は、多
結晶質アルミナ質繊維を湿式または乾式の適当な
粉砕機等を用いて切断することにより調整する。
なお、繊維長があまり小さいと、低比重でしかも
強度や耐久性にすぐれている製品を得ることは難
しくなるので、約20μｍを下限とすることが望ま
しい。特に好ましい繊維長は約50〜500μｍ、平
均約200μｍである。繊維の太さは特に制限され
るものではないが、約１〜5μｍの範囲にあるこ
とが望ましい。これに、必要ならば焼成アルミナ
粉末、電融アルミナ粉末、水酸化アルミニウムな
どの、高純度アルミナ粉末を配合する。アルミナ
質長繊維を長さ１〜40mmに切断したものを少量配
合してもよい。過剰量の使用は製品を緻密にし、
断熱性および耐久性の悪いものにする。成形用の
結合剤もアルミナ質結合剤を用いることが望まし
く、適当なものにはコロイダルアルミナ、アルミ
スラツジ（アルマイト処理で生成する水酸化アル
ミニウムゲル）、硫酸アルミニウムにアルカリを
作用させて得られる水酸化アルミニウムゲルなど
がある。この結合剤の使用量（Al₂O₃換算量）
は、アルミナ繊維および耐火性粉末の混合物に対
して２〜30重量％とすることが望ましく、過剰量
の使用は耐火性粉末の過剰使用との弊害がある。
成形後は焼成は、1400〜1800℃で、遊離のシリカ
が実質的に認められなくなるまで行い、結合剤を
硬化させる。この過程で、アルミナ質短繊維は、
その中に少量（通常１〜５重量％程度）含まれて
いるシリカが周囲のアルミナと反応してムライト
化するが、残りのアルミナ部分はコランダムの状
態で安定化し、繊維状形態に実質的な変化を起こ
すことなく製品中に残る。 得られた軽量成形体の表面のうち、被焼成物と
接触する部分を機械的に研磨してなるべく平滑に
した後、そこにプラズマ溶射コーテイングを施
す。すなわち、アルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、チタニア等の微粉末を、プラズマ溶射の常法
に従つて、膜厚約50〜300μｍの均一に溶射膜が
形成されるように溶射する。 〔作用・効果〕 本発明によるセラミツクス焼成補助具および耐
火物はセラミツクス焼成にあたり被焼成物の支持
具として使われた場合、プラズマ溶射による緻密
かつ強固に付着した表面コーテイング膜が被焼成
物との反応を防ぎ、また被焼成物などから発生す
る腐食性ガスが基材中に浸透するのを防ぐ。した
がつて、従来のこの種軽量耐火物からなるものよ
りも被焼成物を変質させにくく、焼成補助具自身
も劣化を起こしにくい。 特に、微細化したアルミナ繊維からなる軽量成
形体を基材とするものは、該基材が反応性や揮発
性を有する遊離のシリカを実質的に含まないこと
により、従来のシリカ含有アルミナ質軽量耐火物
からなるものよりも使用可能範囲が広く、しかも
すぐれた高温耐久性を示す。そして、微細に切断
されたアルミナ質繊維を主成分とする特殊な構成
により切削加工が容易であつて、プラズマ溶射前
の研磨により容易に平滑度の高い表面を与えるか
ら、プラズマ溶射コーテイング層も平滑度と緻密
さの点で優れたものになるという利点がある。 〔実施例〕 以下、実施例および比較例を示して本発明を説
明する。 実施例１、比較例１ 多結晶アルミナ繊維（パルパーで処理して繊維
長を約50〜500μｍにしたもの）70重量部とアル
ミナ粉末30重量部を水中に投入して混合し、さら
にアルミナゾル５部を添加して撹拌したのち、吸
引脱水プレス成形した。得られた成形体を熱風で
乾燥後、1500℃で３時間焼成して、嵩密度0.9
ｇ／cm³の板状軽量耐火物を得た。この耐火物の表
面を研磨し、そこにジルコニアのプラズマ溶射コ
ーテイング（厚み150μｍ）を施して、本発明の
耐火物を得た。 比較のため、上記製造法におけるジルコニアの
プラズマ溶射コーテイングに代えて結合剤を添加
したジルコニア粉末のスプレーコーテイングを行
い、乾燥後、1500℃で焼成して、厚み150μｍの
ジルコニアコーテイングを有する耐火物を製造し
た。 上記２種類の耐火物を、チタン酸バリウム系セ
ラミツクコンデンサ生ワークの焼成補助具として
使用した（焼成温度1350℃）。被焼成物の付着は
なく、実施例品は50回の使用後も外観に異常を認
めなかつたが、比較例品は、10回目に反りが生
じ、25回目に割れが発生した。その間の曲げ強度
〔Kgｆ／cm²〕の変化は下記のとおりであつた。

【表】 実施例２、比較例２ 多結晶アルミナ繊維30重量部とアルミナ粉末70
重量部とを水中に投入して混合し、さらにシリカ
ゾル15部を添加して撹拌したのち、吸引脱水プレ
ス成形した。得られた成形体を、熱風で乾燥後、
1600℃で３時間焼成して、嵩密度1.2ｇ／cm³の板
状軽量耐火物を得た。この耐火物の表面を研磨
し、そこにアルミナのプラズマ溶射コーテイング
（厚み100μｍ）を施して、本発明の焼成補助具を
得た。 比較のため、上記製造法におけるアルミナのプ
ラズマ溶射コーテイングに代えて結合剤を添加し
たアルミナ粉末のスプレーコーテイングを行い、
乾燥後、1500℃で焼成して、厚み100μｍのアル
ミナコーテイングを有する焼成補助具を製造し
た。 上記２種類の焼成補助具を、アルミナ系ICパ
ツケージ生ワークの焼成補助具として使用した
（焼成温度1400℃）。実施例品は、被焼成物の付着
はなく、50回の使用後も外観に異常を認めなかつ
たが、比較例品は最初からワークの付着を起こ
し、以後の使用は不可能であつた。その間の曲げ
強度〔Kgｆ／cm²〕の変化は下記のとおりであつ
た。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐熱性無機質繊維を含有する耐熱性非炭素質
   軽量成形体の表面にプラズマ溶射によるセラミツ
   クコーテイングを施してなるセラミツクス焼成補
   助具。 ２ 長さが2000μｍ以下の高アルミナ質短繊維ま
   たは該短繊維とアルミナ質耐火性粉末との混合物
   がアルミナ質結合剤により相互に結合されてなり
   且つ遊離のシリカを含まない嵩密度0.5〜2.0ｇ／
   cm³の多孔質成形体の表面にプラズマ溶射によるセ
   ラミツクコーテイングを施してなるセラミツクス
   焼成用耐火物。