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JPS5844608B2 - Method for producing cordierite composition powder - Google Patents
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JPS5844608B2 - Method for producing cordierite composition powder - Google Patents

Method for producing cordierite composition powder

Info

Publication number
JPS5844608B2
JPS5844608B2 JP55107445A JP10744580A JPS5844608B2 JP S5844608 B2 JPS5844608 B2 JP S5844608B2 JP 55107445 A JP55107445 A JP 55107445A JP 10744580 A JP10744580 A JP 10744580A JP S5844608 B2 JPS5844608 B2 JP S5844608B2
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JP
Japan
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cordierite
silica
powder
composition powder
thermal expansion
Prior art date
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Expired
Application number
JP55107445A
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Japanese (ja)
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JPS5734015A (en
Inventor
弘義 高木
資郎 佐野
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は所望の割合いに均質、微粉のコーディエライ
ト組成粉末の製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing cordierite composition powders of desired proportions and highly homogeneous, finely divided powders.

一般にコーディエライト (2MgO・2A1203 ・5SiO2)は広い温度
範囲に亘って、大変低い熱膨張を示すものであり、急激
な温度変化を与えた時の熱衝撃に対し優れた抵抗性を有
する。
In general, cordierite (2MgO.2A1203.5SiO2) exhibits very low thermal expansion over a wide temperature range and has excellent resistance to thermal shock when subjected to sudden temperature changes.

このため、コーディエライトは耐熱性の熱板、自動車排
気ガス浄化用−・二カム状構造物、理化学用耐熱材料等
として広範に使用されている。
For this reason, cordierite is widely used as heat-resistant hot plates, bicam-shaped structures for purifying automobile exhaust gas, heat-resistant materials for physical and chemical applications, and the like.

一般にコーディエライトはカオリン、滑石、マグネサイ
ト、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、粘土等を
組合わせて焼成することにより得られる。
Generally, cordierite is obtained by firing a combination of kaolin, talc, magnesite, aluminum oxide, magnesium hydroxide, clay, etc.

理論的にはMgO/3.7%、A1□0334.9%、
SiO251,4%であるが、一般にはMgO70〜1
6%、Al2O333〜41%、5iO243〜56%
の範囲が用いられる。
Theoretically MgO/3.7%, A1□0334.9%,
SiO251.4%, but generally MgO70~1
6%, Al2O333-41%, 5iO243-56%
range is used.

しかし最近では天然原料よりも人工原料を用いコーディ
エライトが合成されるようになった。
However, recently, cordierite has been synthesized using artificial raw materials rather than natural raw materials.

そして不純物、特に酸化カルシウム、アルカリがあると
熱膨張係数が大きくなり、熱衝撃抵抗に悪影響があるこ
とが確認されている。
It has been confirmed that the presence of impurities, especially calcium oxide and alkali, increases the thermal expansion coefficient and adversely affects thermal shock resistance.

高純度原料を用い、しかもコーディエライトの理論組成
にすることによって、最小の熱膨張係数と高い熱衝撃抵
抗をもつが、しかし低温度の′液相形成が行われないた
め、焼成温度の上昇と狭い焼成範囲となり、焼結が困難
となり、しかも特性も一定しなくなる。
By using high-purity raw materials and the theoretical composition of cordierite, it has the lowest coefficient of thermal expansion and high thermal shock resistance, but because low-temperature 'liquid phase formation does not occur, the firing temperature can be increased This results in a narrow firing range, making sintering difficult and making the properties inconsistent.

本発明により所望の割合い、例えば最も小さい熱膨張を
示すコーディエライトの理論組成にほぼ完全均一に混合
された微粉末が得られる。
According to the present invention, a fine powder can be obtained which is almost completely homogeneously mixed in a desired proportion, for example, the theoretical composition of cordierite exhibiting the smallest thermal expansion.

その最も特徴とするところは、コーディエライトの重要
成分であるシリカとマグネシウムの調整方法である。
Its most distinctive feature is the method of adjusting silica and magnesium, which are important components of cordierite.

一つはシリカとしてシリコン有機化合物を使用する方法
であるが、このも、のは高価であり、操作手順が複雑で
ある。
One method is to use a silicon organic compound as the silica, but this method is also expensive and requires complicated operating procedures.

水沫はシリコン有機化合物の代りに微粉のシリカ、シリ
カゾル、シリカゲルの中から選ばれた少くとも1種を加
える方法である。
Water drop is a method in which at least one selected from finely powdered silica, silica sol, and silica gel is added instead of a silicon organic compound.

水溶性の有機溶剤として、メタノール、エタノール、プ
ロパツール、アセトン、エチレングリコール等が用いら
れるが、このものが存在すると沈殿の生成を容易にする
Methanol, ethanol, propatool, acetone, ethylene glycol, etc. are used as water-soluble organic solvents, and their presence facilitates the formation of precipitates.

またアンモニアアルカリ性の炭酸アンモニウムを加えて
沈殿をつくるのは、通常の炭酸アンモニウムの水溶液で
は濃度が不十分なため炭酸アンモニウムをアンモニア水
で溶解したものを用いる。
Furthermore, when adding ammonia alkaline ammonium carbonate to form a precipitate, a solution of ammonium carbonate dissolved in aqueous ammonia is used since the concentration of a normal aqueous solution of ammonium carbonate is insufficient.

実施例の6N−(NH4)2CO3はアンモニアアルカ
リ性の炭酸アンモニウムであり、このものが加えられる
と、マグネシウム分の溶解度が小さくなり、はぼ完全に
沈殿するからである。
6N-(NH4)2CO3 in the example is ammonia alkaline ammonium carbonate, and when this is added, the solubility of the magnesium component decreases and almost completely precipitates.

過去において高純度のコーディエライトを製造するため
の試みとして、例えばコーディエライトの溶融製造法等
があるが一般的ではない。
In the past, attempts have been made to produce high-purity cordierite, such as a method for producing cordierite by melting, but this is not common.

また高純度のMgO,Al2O3,5i02の組合わせ
、2Mg0+2A1203 : 5Si02.2Mg
0+5Si02 : 2A1203.2A1203 +
58in2:2Mg012Mg0+2A1203 +5
Si02の組合わせにおいて、一般に鉱化剤(例えばL
iFMgF2)がない場合2Mg0+2A1203 :
5Si02の組合わせであるスピネルとシリカの場合
、最も合成が困難とされている。
Also, a combination of high purity MgO, Al2O3, 5i02, 2Mg0+2A1203: 5Si02.2Mg
0+5Si02: 2A1203.2A1203 +
58in2:2Mg012Mg0+2A1203 +5
In combination with Si02, mineralizing agents (e.g. L
If there is no iFMgF2) 2Mg0+2A1203:
Spinel and silica, which is a combination of 5Si02, is said to be the most difficult to synthesize.

鉱化剤があると最も良い合成が示されるが、現今フッ素
は公害となり、またリチウムはアルカリであるため、電
気的性能と耐火性とを劣化させる等の欠点をもっている
The best synthesis is achieved when a mineralizing agent is present, but currently fluorine is a pollutant, and lithium is an alkali, so it has drawbacks such as deterioration of electrical performance and fire resistance.

本法で調整されたコーディエライト組成物はシリコン有
機化合物を使用した時に較べて、細かさはやや劣るが、
微粉末を夫々混合した場合より均一な微細活性粉末が得
られる。
Although the cordierite composition prepared by this method is slightly less fine than when using a silicon organic compound,
A more uniform fine active powder can be obtained when the fine powders are mixed individually.

最も安価なシリカ源として微粉シリカ粉末があり、微細
なほど結果は好ましい。
The cheapest silica source is finely divided silica powder, and the finer the powder, the better the results.

また現今シリカゾル、シリカゲルとして入手できるもの
を使用する場合もSiO2の含有量を計算に入れれば、
微粉シリカ粉末の場合と同様に調合することができ、こ
の場合、より微細な活性コーディエライト組成粉末が得
られる。
Also, when using what is currently available as silica sol or silica gel, if the SiO2 content is taken into account,
It can be formulated in the same manner as for finely divided silica powder, in which case a finer activated cordierite composition powder is obtained.

天然原料や一般の化学用粉末同志からの理論組成では、
コーディエライトの焼成による合成過程において、種々
の鉱物、例えばエンスタタイト、ムライト、γアルミナ
等がX線的に現われ1.これらが消失すると同時にコー
ディエライト化する。
Theoretical composition from natural raw materials and general chemical powders,
During the synthesis process of cordierite by firing, various minerals such as enstatite, mullite, and gamma alumina appear in X-rays.1. At the same time as these disappear, it becomes cordierite.

そしてまた容易にムライト化しようとする。It also tries to be easily converted into mullite.

従ってコーディエライト化の調整が非常に困難である。Therefore, it is very difficult to adjust the cordierite formation.

これに反し本法においては合成過程でスピネルが生成し
、これがコーディエライト化する。
On the other hand, in this method, spinel is generated during the synthesis process, and this turns into cordierite.

シリコン有機化合物の場合と異なる点は、合成過程でや
やシリカの消失が遅れることである。
The difference from silicon organic compounds is that the disappearance of silica is slightly delayed during the synthesis process.

しかし実際には何等差支えがない。But in reality, there is no difference.

従って合成過程において耐熱性があり、成形体の形状が
よく保持され、コーディエライトの合成も容易である。
Therefore, it has heat resistance during the synthesis process, the shape of the molded body is well maintained, and cordierite can be synthesized easily.

また天然原料を使用した時のような配向性を示さないこ
と、必要であれば微量成分が簡単に均一に添加できる特
徴がある。
In addition, it does not show the orientation that occurs when natural raw materials are used, and if necessary, trace components can be added easily and uniformly.

次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

実施例 1 高純度試薬のMgCl2・6H20、 AlCl3・6 H,、0および試薬特級の微粉シリカ
(粒度く2μm)を使用し、コーディエライトの理論値
2Mg0・2A1203・5SiO2の組成で201を
うるため、先ずMgCl2・6H20とAlCl3・6
H20、微粉シリカと水500CC中に入れ混合攪拌し
、エタノール400CCを加へ、さらによく混合攪拌す
る。
Example 1 Using high-purity reagents MgCl2・6H20, AlCl3・6H,,0 and reagent grade fine powder silica (particle size 2 μm), 201 was obtained with the theoretical composition of cordierite 2Mg0・2A1203・5SiO2 Therefore, first MgCl2・6H20 and AlCl3・6
H20, finely powdered silica and 500 cc of water were mixed and stirred, then 400 cc of ethanol was added, and the mixture was further mixed and stirred well.

次に6N−(NH4)2co3200CCを加え混合攪
拌、遠心分離、赤外線乾燥してコーディエライトの調合
粉末を得た。
Next, 6N-(NH4)2co3200CC was added, mixed, stirred, centrifuged, and dried by infrared rays to obtain a blended powder of cordierite.

このものはMgO/3.6%、Al2O335,5%、
5in250.9%と理論組成にほぼ等しく、この粉末
を500 kg/crAの加圧により直径281nm、
厚さ約3mπの円板に成形した。
This thing has MgO/3.6%, Al2O335.5%,
5in250.9%, which is almost the same as the theoretical composition, was compressed to a diameter of 281nm by applying a pressure of 500kg/crA.
It was molded into a disk with a thickness of about 3 mπ.

これを1375℃、1hrSiC質発熱体電気炉で焼成
した焼結体はX線的にはコーディエライトのみであり、
室温から960℃までの熱膨張係数は2.lX10−6
であった。
The sintered body that was fired at 1375°C for 1 hour in an electric furnace with a SiC heating element was found to be only cordierite by X-rays.
The coefficient of thermal expansion from room temperature to 960°C is 2. lX10-6
Met.

一方エタノールを使用しない場合は同様の操作によって
、X線的にクリストバライトが現われ、熱膨張係数は2
.8XICl”であった。
On the other hand, when ethanol is not used, cristobalite appears in X-rays by the same operation, and the coefficient of thermal expansion is 2.
.. 8XICl".

実施例 2 各々試薬−級のMgCl2・6H20と AlCl3・6H20および高純度微粉シリカ(マリン
クロード社製、無水)を使用し、 2Mg0・2A1203・5Si02の組成で21’を
うるため、まずMgC1□・6H20と AlCl3・6H20を水500CC,中に溶解し、ア
セトール(CHs COCH20H) 500 ccを
添加攪拌、高純度シリカを所定量加え、混合、6N−(
NH4)2CO3を200CC加えて攪拌、遠心分離、
赤外線乾燥してコーディエライトの調合粉末を得た。
Example 2 Using reagent-grade MgCl2.6H20, AlCl3.6H20, and high-purity fine powder silica (manufactured by Mallinckroad, anhydrous), to obtain 21' with the composition of 2Mg0.2A1203.5Si02, first MgC1□. 6H20 and AlCl3・6H20 were dissolved in 500 cc of water, 500 cc of acetol (CHs COCH20H) was added and stirred, a predetermined amount of high-purity silica was added, mixed, and 6N-(
Add 200CC of NH4)2CO3, stir, centrifuge,
A mixed powder of cordierite was obtained by infrared drying.

この粉末を500 kg/crtiの加圧で直径28m
m。
This powder was pressurized at 500 kg/crti to a diameter of 28 m.
m.

厚さ約3mmの円板に成形し、1400℃、1 hrS
iC質発熱体電気炉で焼成し焼結体を得た。
Formed into a disk approximately 3 mm thick and heated at 1400°C for 1 hrS.
A sintered body was obtained by firing in an iC heating element electric furnace.

このものはX線回折によりコーディエライトのみが固定
され、室温〜960℃までの平均熱膨張係数は2.0X
10−6であり、加圧方向と、これに直角方向の焼成収
縮率はともに5.3%と小さく、吸水率17%であり、
耐火性に富んでいた。
Only cordierite is fixed by X-ray diffraction, and the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 960℃ is 2.0X.
10-6, the firing shrinkage in both the pressing direction and the direction perpendicular to this is as small as 5.3%, and the water absorption rate is 17%.
It was highly fire resistant.

実施例 3 実施例1の微粉シリカの代りにエチルシリケートより加
水分解したシリカ濃度32%のゾルを使用した場合、お
よび粉砕したシリカゲル(37,5%の水を含む)を使
用した場合について同様の操作でコーディエライト調合
粉末を得た。
Example 3 The same procedure was carried out when a sol with a 32% silica concentration hydrolyzed from ethyl silicate was used instead of the finely divided silica in Example 1, and when pulverized silica gel (containing 37.5% water) was used. Cordierite blend powder was obtained by the operation.

これらはいずれも1200℃、lhr の焼成によって
、X線的にはスピネルとコーディエライトが同定され、
温度の上昇とともにスピネルの線は消失し、完全にコー
ディエライト化した。
All of these were fired at 1200℃ and 1hr, and spinel and cordierite were identified by X-rays.
As the temperature rose, the spinel lines disappeared and the material became completely cordierite.

実施例1と同様にして室温から960℃までの熱膨張係
数は2.0〜2.1X10−6の範囲を示し、シリコン
有機化合物や微粉シリカを使用した場合と同様の結果か
えられ、ムライト、クリストバライト等による熱膨張の
増大は示さなかった。
In the same manner as in Example 1, the coefficient of thermal expansion from room temperature to 960°C was in the range of 2.0 to 2.1X10-6, and the results were similar to those obtained when using silicon organic compounds or fine powder silica. No increase in thermal expansion due to cristobalite etc. was observed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 コーディエライトの組成になるように、先ず水溶性
マグネシウム塩類と水溶性アルミニウム塩類、微粉シリ
コン酸化物、シリカゾル、シリカゲルの中から選ばれた
少くとも1種を混合した水溶液に、水溶性の有機溶剤を
加え攪拌後、アンモニアアルカリ性の炭酸アンモニウム
液を加えて沈殿をつくり、この沈殿を分離、乾燥するこ
とを特徴とするコーディエライト組成粉末の製造方法。
1. To obtain the composition of cordierite, first add water-soluble organic A method for producing cordierite composition powder, which comprises adding a solvent and stirring, then adding an ammonia-alkaline ammonium carbonate solution to form a precipitate, and separating and drying this precipitate.
JP55107445A 1980-08-05 1980-08-05 Method for producing cordierite composition powder Expired JPS5844608B2 (en)

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