セラミックを焼結する段階で焼結助剤を少量加えるとセラミックが緻密化すると文献にあったのですが、どのような機構で緻密化が起こるのか知りたいです。また、酸化マグネシウムが焼結助剤としては一般的らしいのですがその理由も知りたいです。どちらか片方でもかまいませんのでどなたか教えてください。よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

焼結助剤は、基本的に焼結したいセラミックスよりも融点の低い材料を用います。


イメージとしては、焼結の際、セラミックス粒子と焼結助剤が共存した状態から
温度を上げていくと、焼結助剤粒子のみが融解し、セラミックス粒子間に液相を生じます。
その液相がセラミックス粒子同士を引き付け、隙間を埋めることで緻密化します。
ただし、焼結助剤とセラミックスが反応してしまうと、逆に別なものになってしまうので、緻密化しません。
詳しいことは解かりませんが、恐らくMgOは他のセラミックスと反応しにくいのではないかと考えられます。
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状態図が読めるとして.焼結助剤の機構は



アルカリ土類金属を微量入れると.溶けやすいのでその付近の組成が変化して.低温で焼結可能になります。次第に溶けている範囲が広がると.微量成分ですから.本来の組成に近くなります。
具体的には.状態図を2枚組み合わせてみてください。焼結助剤のある系とない系で。

酸マグを焼結助剤として使うのはたしか.アルミ磁器でしたか?たしか.物性にほとんど影響がないためと記憶しています。より低温での焼成を考えた場合には.鉛を使ったりほう酸を使ったりします。焼成温度を下げる(ゆう剤として使用)しますが.物性が変化しては困るので.物性が変化しないものを選択します。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。まだ調べている途中なんで、参考にさせてもらいました。

お礼日時:2001/10/05 07:33

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まず「焼結」ですが、「固体の粉体を高温(ただし融点以下)に加熱した場合、粉末の粒子が相互に結合し緻密な多結晶体となる現象」などと説明されるのはご存じかと思います。

粉体の粒子が、相互に・緻密に結合するには何らかの物質移動が必要です。
いま下の図のように二つの粒子AとBがあり、BがAと結合しながら飲み込まれつつある状況を考えてみます。周囲の環境は真空(あるいはこれらの物質と反応しない気相)だとします。

  ___ 
 /   \ ←←表面拡散
│     ┃ ̄\
│ 粒子A ┃B │
│     ┃_/
 \___/

図1 固体の粒子のみ存在する場合

その際、粒子間の物質移動の経路は
(1)ABの界面(太線)を通じた固体内拡散
(2)物質表面での表面拡散
の2つのみです。このように系に液相が存在せず、固体である粒子間で直接物質のやり取りをして緻密化が進む現象を「固相焼結」と呼びます。

これに対し、上記の系が何らかの液体中に埋まっていた場合について考えてみます。粒子AとBの間にも液相は入り込むとします(毛細管現象です)。

  ___  液 相
 /   \ 
│     ││ ̄\
│ 粒子A ││B │
│     ││_/
 \___/ ↑粒子間にも液相

図2 固体粒子が液相中に存在する場合

すると今度は、液相を介した溶解-析出過程を物質の移動経路として利用することが可能になります。このように系に液相が存在し、液相を介しての物質輸送が支配的である焼結を「液相焼結」と呼びます。
一般に固体内の拡散に比べ液体中の物質拡散ははるかに速く、また液相を介すことで直接接していない粒子間の物質移動も可能となるため、通常は液相焼結の方が固相焼結より速く進みます。
実際の焼結過程では、焼結させたい物質より融点が低く、かつ焼結させたい物質を液相になったときよく溶かすような物質を原料粉末に混ぜておきます。この粉体を加熱すると加えた物質が液相となるわけです。あるいはある種のセラミックスの焼結のように、粒子表面の自然酸化層が添加物と反応して液相を形成する例もあります。
なお液相が生成すると粒子の再配列が起きやすくなり、これも焼結の促進に寄与します。

まず「焼結」ですが、「固体の粉体を高温(ただし融点以下)に加熱した場合、粉末の粒子が相互に結合し緻密な多結晶体となる現象」などと説明されるのはご存じかと思います。

粉体の粒子が、相互に・緻密に結合するには何らかの物質移動が必要です。
いま下の図のように二つの粒子AとBがあり、BがAと結合しながら飲み込まれつつある状況を考えてみます。周囲の環境は真空(あるいはこれらの物質と反応しない気相)だとします。

  ___ 
 /   \ ←←表面拡散
│     ┃ ̄\
│ 粒子A ┃B │
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温度を上げていくと、焼結助剤粒子のみが融解し、セラミックス粒子間に液相を生じます。
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そのあたりの温度と組成率を縦軸・横軸にして、それぞれの結晶構造をプロットした「相図」は作成されていないのですか。

合金 OR 共晶 相図 温度 含有率 OR 組成 - Google 検索
http://www.google.co.jp/search?q=%E5%90%88%E9%87%91+OR+%E5%85%B1%E6%99%B6+%E7%9B%B8%E5%9B%B3+%E6%B8%A9%E5%BA%A6+%E5%90%AB%E6%9C%89%E7%8E%87+OR+%E7%B5%84%E6%88%90

合金 OR 共晶 相図 温度 含有率 OR 組成 - Google 画像検索
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鉄などに炭素を添加した炭素鋼の相図などのように、

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そのあたりの温度と組成率を縦軸・横軸にして、それぞれの結晶構造をプロットした「相図」は作成されていないのですか。

合金 OR 共晶 相図 温度 含有率 OR 組成 - Google 検索
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合金 OR 共晶 相図 温度 含有率 OR 組成 - Google 画像検索
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現在高2の理系女子ですが、今化学IIをしててそういう問題は化学Iの最初の方にした記憶があるようなないような…

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化学反応式が
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だと思います!!!!
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(1)
質量はmolを出すまで分子量・原子量・式量で割り算です!
よって、12÷24=0.5mol
上記より、1:1=0.5:x
x=0.5mol(H2のmol)
体積を求める時はmol×22.4なので
0.5×22.4=11.2L
よって、11.2L

(2)
体積の場合molにするまで22.4で割ります!!
よって、5.6÷22.4=0.25mol
1:2=0.25:x
x=0.50mol(HClのmol)
よって解答は0.50mol

だと私は思います☆彡

間違ってたらすみません。
他の方の意見も参考にしてみてください!!


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