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(dòng)引起的變質(zhì)、或因所述成分移動(dòng)引起的結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化的煅燒用承燒板。本發(fā)明的煅燒用承燒板是將硅線石晶粒與莫來(lái)石晶粒混在一起而構(gòu)成，且作為其他微量成分包括：氧化鋯0.01質(zhì)量%～2質(zhì)量%、氧化鐵（III）0.1質(zhì)量%～3質(zhì)量%、二氧化鈦0.1質(zhì)量%～3質(zhì)量%、氧化鈣0.1質(zhì)量%～3質(zhì)量%，在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有1個(gè)～20個(gè)所述氧化鋯的5μm～30μm的粗粒。
【專利說(shuō)明】煅燒用承燒板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及煅燒用承燒板。
【背景技術(shù)】
[0002]堇青石(2Mg0.2A1A.5Si02)由于熱膨脹系數(shù)非常小，因此可以用作構(gòu)成柴油顆粒過(guò)濾器(Diesel Particulate Filter, DPF)的蜂窩結(jié)構(gòu)體等耐熱沖擊性陶瓷。
[0003]堇青石制陶瓷制品是將在通過(guò)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(jìn)行了混練的混合物成形，將成形體進(jìn)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(nèi)，在特定溫度下保持特定時(shí)間而進(jìn)行。
[0005]現(xiàn)有的煅燒用承燒板通常由堇青石(2Mg0.2Α1203 AS12)-莫來(lái)石(3A1203 *2Si02)質(zhì)或氧化鋁(Al2O3)質(zhì)構(gòu)成，但是近年來(lái)煅燒溫度的高溫化取得進(jìn)展，由于在高溫條件下的反復(fù)使用，而存在以下問(wèn)題:在煅燒用承燒板上產(chǎn)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(chǎn)生變形、破損、反應(yīng)不良。并且，若將現(xiàn)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(yīng),而容易在煅燒用承燒板上產(chǎn)生翹曲的問(wèn)題。
[0006]作為解決所述問(wèn)題的技術(shù)，本 申請(qǐng)人:揭示:由將硅線石晶粒與莫來(lái)石晶粒混在一起燒結(jié)的陶瓷復(fù)合材料構(gòu)成煅燒用承燒板的技術(shù)(專利文獻(xiàn)I)。
[0007]但是，若例如在1350°C~1550°C的高溫條件下使用專利文獻(xiàn)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(wèn)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(fā)生氣化，與煅燒用承燒板之間產(chǎn)生成分移動(dòng)，從而容易在煅燒用承燒板及被煅燒體兩者上產(chǎn)生變色等變質(zhì)。而且存在以下問(wèn)題:由于所述成分移動(dòng)，因而進(jìn)行煅燒用承燒板的莫來(lái)石(3A1203.2Si02)化時(shí)，隨著所述結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化，而容易在煅燒用承燒板上產(chǎn)生翹曲變形、或龜裂、表面粗糙等。
[0008][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)]
[0010][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開(kāi)2008-44814號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0012]本發(fā)明的目的是解決所述的問(wèn)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(jìn)行煅燒的情況下，可以抑制因與被煅燒體之間的成分移動(dòng)引起的變質(zhì)、或因所述成分移動(dòng)引起的結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化。
[0013]解決問(wèn)題的手段
[0014]為了解決所述課題而完成的本發(fā)明的煅燒用承燒板，是具有莫來(lái)石晶粒與硅線石晶粒相結(jié)合的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其特征在于:作為其他微量成分包括:氧化鋯(ZrO2)0.01質(zhì)量％~2質(zhì)量％、氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、二氧化鈦(T12) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、氧化鈣(CaO)0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％，在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有I個(gè)~20個(gè)所述氧化錯(cuò)的5 μ m~30 μ m的粗粒。
[0015]權(quán)利要求2記載的發(fā)明為下述權(quán)利要求1的煅燒用承燒板，其特征在于:以質(zhì)量比計(jì)，硅線石(Al2S15)與莫來(lái)石(3Al203 *2Si02)的含有比率為硅線石/莫來(lái)石=1/5~5/1。
[0016]權(quán)利要求3記載的發(fā)明為下述權(quán)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(quán)利要求4記載的發(fā)明為下述權(quán)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(qiáng)度。
[0018]權(quán)利要求5記載的發(fā)明為下述權(quán)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(quán)利要求6記載的發(fā)明為下述權(quán)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(fā)明的效果
[0021]在專利文獻(xiàn)1記載的由將硅線石晶粒與莫來(lái)石晶?；煸谝黄鸲鵁Y(jié)的陶瓷復(fù)合材料構(gòu)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(shí)，存在以下問(wèn)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(fā)生氣化，與煅燒用承燒板之間引起成分移動(dòng)，因該成分移動(dòng)而產(chǎn)生變質(zhì)、或結(jié)晶結(jié)構(gòu)的莫來(lái)石化，相對(duì)于此，在本發(fā)明中，在使硅線石晶粒與莫來(lái)石晶?；煸谝黄鸲鴺?gòu)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(zhì)量％~2質(zhì)量％、氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、二氧化鈦(T12) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、氧化鈣(CaO)0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％,在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中，分散有I個(gè)~20個(gè)所述氧化錯(cuò)的5 μ m~30 μ m的粗粒,通過(guò)所述的構(gòu)成，可以抑制因所述的成分移動(dòng)引起的變質(zhì)或結(jié)晶結(jié)構(gòu)的莫來(lái)石化。由此，可以抑制所述結(jié)晶結(jié)構(gòu)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(zhǎng)壽命化。
[0022]本發(fā)明的機(jī)制并未明了，但通過(guò)設(shè)為所述構(gòu)成而可以預(yù)期:在1350°C~1550°C的溫度條件下，能量穩(wěn)定，即便是在源自堇青石化原料的成分氣化而共存時(shí)，也具有莫來(lái)石化難以進(jìn)行的結(jié)構(gòu)。
[0023]另外，若將包含通常的堇青石-莫來(lái)石質(zhì)或氧化鋁質(zhì)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(yīng)，而容易在煅燒用承燒板上產(chǎn)生翹曲的問(wèn)題，但包含所述構(gòu)成的本發(fā)明的煅燒用承燒板由于與S12的反應(yīng)性也低，因此也可以同時(shí)消除因與S12的反應(yīng)引起的翹曲。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，示出本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案。
[0025]本實(shí)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(lái)石(3A1A.2Si02)晶?；煸谝黄鸲鴺?gòu)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(zhì)量%~2質(zhì)量%、氧化鐵(IID(Fe2O3)0.1質(zhì)量%~3質(zhì)量%、二氧化鈦(T12)0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、氧化鈣(CaO) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％。
[0026]原料是使用:作為天然礦物的硅線石(20質(zhì)量％~40質(zhì)量％)、氧化鋁(O質(zhì)量％~20質(zhì)量％)、高嶺土(O質(zhì)量％~30質(zhì)量％)、粘土(20質(zhì)量％~40質(zhì)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(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石。另外，在硅線石(Al2S15)中，雖然存在具有同質(zhì)多晶關(guān)系的紅柱石(andalusite)或藍(lán)晶石(kyanite),但利用這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)無(wú)法獲得本發(fā)明的效果。
[0027]本實(shí)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(jìn)行混合，而制備漿料。并且，將所述漿料通過(guò)篩，接著，將這些漿料進(jìn)行脫水并將經(jīng)干燥的物質(zhì)粉碎后，進(jìn)行水分調(diào)整而準(zhǔn)備生坯?？梢岳糜蛪簤褐瞥尚螌⑺錾鬟M(jìn)行成形，并在1200°C以上、1550°C以下、理想為1450°C進(jìn)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(lái)石的轉(zhuǎn)變會(huì)不充分。并且燒結(jié)不足，而強(qiáng)度降低。若煅燒溫度為1550°C以上，則硅線石會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石，而導(dǎo)致硅線石晶粒減少。另外，燒結(jié)會(huì)變得過(guò)度，而耐開(kāi)裂性降低。
[0028]在如此獲得的煅燒用承燒板中，在莫來(lái)石晶粒與硅線石晶粒結(jié)合而成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，作為微量成分包括:氧化鋯(ZrO2)0.01質(zhì)量％~2質(zhì)量％、氧化鐵(III) (Fe2O3)0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、二氧化鈦(T12) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、氧化鈣(CaO) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)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(cuò)(ZrO2)以5 μ m~30 μ m的粗粒的形態(tài)分散有I個(gè)~20個(gè)。粒徑的調(diào)整可以與現(xiàn)有技術(shù)相同，通過(guò)調(diào)整所述的粉碎時(shí)間而進(jìn)行。在本實(shí)施方案中，為了將氧化鋯的粒徑設(shè)為所述范圍，而進(jìn)行24小時(shí)左右的粉碎。
[0030]另外，在本實(shí)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(guò)在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中，分散有I個(gè)~20個(gè)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(gòu)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(fā)生氣化而共存時(shí)，也可以抑制莫來(lái)石化的進(jìn)行。其詳細(xì)的機(jī)制并未明了，但可預(yù)期:所述構(gòu)成的煅燒用承燒板形成能量穩(wěn)定性高，且莫來(lái)石化難以進(jìn)行的結(jié)構(gòu)。
[0031]從成形性、或避免與被煅燒體的附著的觀點(diǎn)來(lái)看，硅線石(Al2S15)與莫來(lái)石(3A1A.2Si02)的含有比率以質(zhì)量比計(jì)優(yōu)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(zhì)量％或超過(guò)3質(zhì)量％時(shí)，會(huì)發(fā)生煅燒用承燒板與被煅燒體的附著而不優(yōu)選。
[0033]煅燒用承燒板的表面粗糙度Ra (算術(shù)平均粗糙度JIS B0601:2001)理想地為10 μ m以下(基準(zhǔn)長(zhǎng)度為2.5mm)。若相對(duì)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(shí)的摩擦阻力而容易在被煅燒體上產(chǎn)生損傷等而不優(yōu)選。
[0034]理想為以煅燒用承燒板的彎曲強(qiáng)度為5MPa~150MPa的方式形成煅燒用承燒板。在彎曲強(qiáng)度為5MPa以下時(shí)，會(huì)因操作而破損，從而無(wú)法獲得其功能。另外，在彎曲強(qiáng)度為150MPa以上時(shí)，耐開(kāi)裂性變差而不優(yōu)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(chǎn)生的玻璃狀物質(zhì)的容量變少，因而氣孔會(huì)在短時(shí)間內(nèi)飽和而產(chǎn)生附著等，因此不優(yōu)選。另一方面，若氣孔率為50%以上，則吸收容量增加，但作為結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度降低，因此不優(yōu)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(chǎn)生變形，因此不優(yōu)選。
[0037]煅燒用承燒板的被煅燒體裝載面優(yōu)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(chǎn)生附著。
[0038][實(shí)施例]
[0039]對(duì)具有下述(表1)所示的“微量成分含有率及礦物組成以及質(zhì)量比率”、且具有下述(表1)所示的“氣孔率及常溫彎曲強(qiáng)度以及表面粗糙度”的各煅燒用承燒板，評(píng)價(jià)耐開(kāi)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(jié)果表示于(表1)右欄。
[0040]另外，各試樣的礦物組成是根據(jù)X射線衍射的積分強(qiáng)度比而求出。X射線衍射是使用X射線衍射裝置(RINT-1100、理學(xué)股份有限公司制造)，進(jìn)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(qiáng)度比。23.2°相當(dāng)于硅線石，41.0°相當(dāng)于莫來(lái)石。
[0041]氣孔率是依據(jù)JIS R2205:1992耐火磚的表觀氣孔率、吸水率、比重的測(cè)定方法進(jìn)
行測(cè)定。
[0042]常溫彎曲強(qiáng)度是切出測(cè)定樣品，通過(guò)JIS的4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法(JIS R1601)進(jìn)行測(cè)定。
[0043]關(guān)于耐開(kāi)裂性，是將在200mmX8mm的基材上裝載150mmX5mm的氧化錯(cuò)質(zhì)煅燒夾具而成的構(gòu)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(shí)后，觀察在常溫中放置時(shí)的龜裂的有無(wú)。表1中，◎:表示至800°C為止未產(chǎn)生龜裂，O:表示在700°C~小于800°C時(shí)未產(chǎn)生龜裂，Δ:表示在600°C~小于700°C時(shí)未產(chǎn)生龜裂，X:表示在小于600°C時(shí)產(chǎn)生龜裂。
[0044]關(guān)于耐開(kāi)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(zhì)擱板上載置10mmXSmm的基材，接著裝載堇青石質(zhì)陶瓷作為被煅燒物，觀察反復(fù)實(shí)施利用小型電爐以升溫速度200°C /hr、在1400°C下保持3小時(shí)后，自然冷卻至室溫的循環(huán)時(shí)的狀態(tài)。在表1中，◎:表示至接通爐30次為止未產(chǎn)生，O:表示在接通爐20次前產(chǎn)生，Δ:表示在接通爐10次前產(chǎn)生，X:表示在接通爐3次前產(chǎn)生。
【權(quán)利要求】
1.煅燒用承燒板，其具有莫來(lái)石晶粒與硅線石晶粒相結(jié)合的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其特征在于: 作為其他微量成分包括: 氧化錯(cuò)(ZrO2) 0.01質(zhì)量％~2質(zhì)量％、 氧化鐵(III) (Fe2O3) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、 二氧化鈦(T12) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％、 氧化鈣(CaO) 0.1質(zhì)量％~3質(zhì)量％, 在每0.25mm2的所述煅燒用承燒板的表面中分散有I個(gè)~20個(gè)所述氧化錯(cuò)的5 μ m~30 μ m的粗粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煅燒用承燒板，其特征在于:以質(zhì)量比計(jì)，硅線石(八125105)與莫來(lái)石(3A1203.2Si02)的含有比率為硅線石/莫來(lái)石=1/5~5/1。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(hào)】C04B35/66GK104030694SQ201410069123
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】古宮山常夫, 中西泰久, 森賢司 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社, Ngk阿德列克株式會(huì)社