高温用セラミックフィルター作製のための組成およびポア構造傾斜プロセス

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コ-ジェライトは現存するセラミックスの中では最適な燃焼ガス用高温フィルター材料である。本研究では、さらなる材料強度の向上とより高温での使用を実現するために、コ-ジェライト(C)とムライト(M)との組成傾斜体の作製法の確立を目的とした。まず、コ-ジェライトおよびムライト組成の混合ゾルを仮焼し、その後のPSZボールによる微粉砕と蒸留水中への分散により噴霧に最適な懸濁液を調製した。両懸濁液を別々のノズルから高分子フォウム中へ噴霧堆積させることにより、特定の組成傾斜プロフィールをもつ2種類の組成傾斜粉体層を作製した。すなわち、試料の表側から裏側に向かって順にコ-ジェライトムライトコ-ジェライト(CMCと略記)とする試料と逆のMCM試料である。ただし、ムライトのみではコ-ジェライトが緻密になる焼成温度においては焼結しないため、ムライト側の組成は最大でM:C【approximately equal】0.7:0.3となるように調整した。1445°Cで焼成した場合、いずれの試料ともほぼ目的とする組成傾斜となっていたが、噴霧後半の部分の傾斜度において若干ズレが大きくなる傾向が現われた。これらの組成傾斜体のポア構造(気孔率および気孔径分布)はC/M比率に対応して変化し、コ-ジェライト比率の多い組成域では数ミクロンの気孔が分布しているのに対し、ムライト含有量の多い部位では多数の大きな気孔が存在した。また微細構造としては、棒状のムライト粒子群と通常の形状を有するコ-ジェライト粒子群からなり、それらの粒子群のサイズは噴霧液滴のそれと対応すると考えられた。さらにこれらの試料に対して、バーナー加熱(〜1000°C)および電気炉加熱(1200°C)後に水中急冷を行ったところ、いずれの場合も急冷後の割れは認められなく、また抗折強度の低下もなかった。したがって、本研究で作製したCMCおよびMCM試料とも優れた耐熱衝撃抵抗特性を持っていることが明ら