ゼロ膨張リン酸ジルコニウムカリウム結晶を用いたガス器具用セラミックスの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555579
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 太田 敏孝 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (30135412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小石 眞 日本セラミックス(株), NC工場, 工場長 ; 片桐 成人 リンナイ(株), 開発部, 研究員
• Keywords: セラミックス / リン酸ジルコニウムカリウム / 熱膨張

Research Abstract

1.リン酸ジルコニウムカリウム(KZr_2(PO_4)_3)原料の合成を検討した。合成法としては、リン酸とジルコニアの化合物であるリン酸ジルコニル((ZrO)_2P_2O_7)とリン酸水素カリウム(KH_2PO_4)の固相反応を採用した。その結果、1300℃-2時間の反応により、リン酸ジルコニウムカリウム単一相が生成することがわかった。これを1μm程度に粉砕して出発原料とした。
2.得られたリン酸ジルコニウムカリウム粉体の最適焼成条件を検討した。出発原料のみを用いた場合においても、原料中に含まれる鉄などの不純物の影響により、1400℃の焼結で90%程度まで緻密化することがわかった。本研究では、より低温で焼結を促進させるため、MgOの添加を、そして、強度特性の改善のため粒成長抑制剤としてシリカの添加を、現在検討中である。
3.購入した熱膨張計を用いて、得られた試料の熱膨張係数が、ほとんどゼロであることを確認した。また、リン酸ジルコニウムカリウムセラミック試験体の耐熱衝撃試験において、AEセンサーにより、温度差による熱応力変化及び時間経過によるクラック発生状況などについて検討する計画であり、その基礎的知見を得るため、セラミックスの破壊試験時に発生するクラックの検出を行った。その結果、破壊とAE信号との間で、ある程度の相関関係が得られた。今後の課題としては、熱衝撃試験は加熱状態を経るため、センサーが高温に耐えないことから、それを解決する必要がある。