JP2005177693A - Filter and its production method - Google Patents

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純哉 上舞
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that strength deterioration, micropore change or else is easily caused, on the other hand, a component eluted from a filter easily reacts with corrosive liquid or gas to form hydroxides, the hydroxides are easily deposited and, therefore, the micropores are blocked, in the filter used in the corrosive gas and liquid. <P>SOLUTION: The filter 1 is made by forming an anti-corrosive film 3 composed essentially of Y<SB>2</SB>O<SB>3</SB>on at least one surface of porous ceramic body 2. Therein, the value obtained by dividing the intensity value at the maximum crystal peak of a reaction product between a porous ceramic body 2 component and Y element of an anti-corrosive film 3 component in X-ray diffraction of the anti-corrosive film 3 by the intensity value at the maximum crystal peak of Y<SB>2</SB>O<SB>3</SB>is made to be 0.1 or less. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、セラミック多孔質体に耐食膜を形成したフィルタ及びその製造方法に関するもので、特に、腐食性の液体や気体などに接する場所で有効に用いられるものである。   The present invention relates to a filter in which a corrosion-resistant film is formed on a ceramic porous body and a method for producing the same, and is particularly effective in a place where it comes into contact with a corrosive liquid or gas.

近年、セラミック多孔質体は、固体、液体、気体をそれぞれ分離するための各種フィルタに用いられており、同様の用途に用いられる有機高分子膜と比較して、耐熱性、耐食性、耐久性、耐圧性、物理的強度に優れていることが知られている。   In recent years, ceramic porous bodies have been used in various filters for separating solids, liquids and gases, respectively, compared to organic polymer membranes used for similar applications, heat resistance, corrosion resistance, durability, It is known that it is excellent in pressure resistance and physical strength.

しかし、例えば、アルミナセラミックスなどで作製された前記セラミック多孔質体においては、アルカリ性を示す液や蒸気に長時間曝されると、アルミナセラミックス中に含まれるSi成分、Ca成分等が溶出し、液や蒸気の成分と反応して水酸化物を形成し、前記液中若しくは蒸気中に析出し、前記セラミック多孔質体の持つ細孔を塞いでしまうといった課題があった。また、アルカリ性の液や蒸気に長時間曝されてSi成分、Ca成分等の溶出した箇所は強度が劣化したり、細孔径が拡大するなどの課題があった。   However, for example, in the ceramic porous body made of alumina ceramics, when exposed to alkaline liquid or vapor for a long time, Si component, Ca component, etc. contained in the alumina ceramics are eluted. There has been a problem that a hydroxide is formed by reacting with a vapor component and deposited in the liquid or vapor to block the pores of the ceramic porous body. Further, there have been problems such as deterioration of strength and enlargement of pore diameter at locations where Si component, Ca component and the like are eluted after being exposed to alkaline liquid or steam for a long time.

例えば、特許文献1には、通気フィルタとして使用する際に、セラミック多孔質支持体と、1nm以下の細孔径が全細孔容積の80%以上占めるセラミック層とからなるセラミック複合部材が開示されているが、前記セラミック複合部材内に侵入した腐食性の液や蒸気が、セラミック複合部材を浸食し、信頼性を低下させること、または前記アルミナセラミックスのようにSi成分、Ca成分が溶出して液や蒸気と反応して形成された水酸化物が細孔を塞いでしまうことや、Si成分、Ca成分が溶出した箇所の強度劣化、細孔径の拡大などが現実に懸念されている。   For example, Patent Document 1 discloses a ceramic composite member comprising a ceramic porous support and a ceramic layer in which a pore diameter of 1 nm or less accounts for 80% or more of the total pore volume when used as a ventilation filter. However, the corrosive liquid or vapor that has penetrated into the ceramic composite member erodes the ceramic composite member and deteriorates the reliability, or the Si component and Ca component elute like the alumina ceramic. There is a real concern that hydroxides formed by reaction with water and steam block the pores, deteriorate the strength of the portion where the Si component and Ca component are eluted, and enlarge the pore diameter.

このため、アルカリ性に調整されたインクのような液体の場合には、分野は違うが、特許文献2に示すように、アルミナセラミックス中のアルミナ以外のSiO、CaO、およびMgOを含有し、その含有量を所望の範囲とすることによって、耐食性の劣る結晶が析出することを防止し、前記アルミナセラミックス中のガラス成分がインク中へ溶出することを防ぐ方法が示されている。 For this reason, in the case of a liquid such as an ink adjusted to be alkaline, the field is different, but as shown in Patent Document 2, it contains SiO 2 , CaO, and MgO other than alumina in alumina ceramics, By setting the content within a desired range, a method is shown in which crystals having poor corrosion resistance are prevented from precipitating and the glass component in the alumina ceramic is prevented from eluting into the ink.

また、特許文献3には、アルミナまたはアルミナ化合物を含有するセラミック焼結体中のNaの量がNa2O換算で0.5重量%以下とすることによってインクの凝集を防止する方法が記載されている。 Patent Document 3 describes a method of preventing ink aggregation by setting the amount of Na in a ceramic sintered body containing alumina or an alumina compound to 0.5% by weight or less in terms of Na 2 O. ing.

最近ではシリカやアルミナセラミックス等にかわり、耐食性に優れた部材として、フッ素系や塩素系などのハロゲン系腐食性ガス雰囲気下で、プラズマに曝される表面を周期律表第3a族元素の酸化物またはフッ化物により形成することが提案されているとともに、一方では、従来から用いていた部材を基材として、それに耐食膜や耐食層を形成することにより、従来の部材の特性を生かし、その耐食性を改善しようという提案がなされている。   Recently, as a member with excellent corrosion resistance in place of silica and alumina ceramics, the surface exposed to plasma in a halogen-based corrosive gas atmosphere such as fluorine-based or chlorine-based oxides of Group 3a elements of the periodic table In addition, while it is proposed to form with a fluoride, on the other hand, by using a member that has been used conventionally as a base material, a corrosion-resistant film or a corrosion-resistant layer is formed thereon, thereby taking advantage of the characteristics of the conventional member and its corrosion resistance. There are proposals to improve this.

このような提案として、特許文献4に示すように、基材をアルミナとし、その表面にイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAl12、以下YAGと称す)層を形成させたセラミックス部材が提案されている。 As such a proposal, as shown in Patent Document 4, a ceramic member in which the base material is alumina and an yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 12 , hereinafter referred to as YAG) layer is formed on the surface is proposed. Has been.

また、特許文献5ではセラミック基材表面に周期律表第2族あるいは第3族元素の少なくとも1種を主成分とする焼結体からなる耐食膜を、基材と耐食膜との反応層を介して接合した耐食性部材が提案されている。   Moreover, in patent document 5, the corrosion-resistant film which consists of a sintered compact which has at least 1 sort of a periodic table group 2 or a group 3 element as a main component on the ceramic base material surface, and the reaction layer of a base material and a corrosion-resistant film are provided. Corrosion-resistant members joined via are proposed.

このような耐食性部材を作成する方法として、先ず基材成分となる原料を例えば、金型プレス成形により一定の圧力で押圧して、基材成形体を形成し、次に前記基材成形体上に耐食材用原料を充填するとともにこれを一定の圧力で押圧して基材成形体上に耐食材成形体を形成し、複合成形体を得る。しかる後、大気雰囲気中で約1500℃〜1750℃で焼成する。アルミナからなる基材表面にYAGまたはY層を形成する際は耐食膜と基材との間に基材成分と耐食膜成分が反応することにより生成されるYAlO、YAlO等からなる相互拡散層が存在し、この相互拡散層によって耐食膜は基材に強固に固着されるようになっている。
特開平11−216303号公報 特開2001−179968号公報 特開2003−1822号公報 特開2002−87894号公報 特開2002−192655号公報
As a method for producing such a corrosion-resistant member, first, a raw material to be a base material component is pressed at a constant pressure by, for example, die press molding to form a base material compact, and then on the base material compact Are filled with a corrosion-resistant material and pressed with a constant pressure to form a corrosion-resistant molded body on the substrate molded body to obtain a composite molded body. Thereafter, firing is performed at about 1500 ° C. to 1750 ° C. in an air atmosphere. When a YAG or Y 2 O 3 layer is formed on the surface of a substrate made of alumina, YAlO 3 and Y 4 AlO 9 produced by the reaction of the substrate component and the corrosion-resistant film component between the corrosion-resistant film and the substrate. And the like, and the anti-corrosion film is firmly fixed to the substrate by the mutual diffusion layer.
JP-A-11-216303 JP 2001-179968 A JP 2003-1822 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-87894 JP 2002-192655 A

しかしながら、近年ではセラミック多孔質体の使用される箇所の多様化により、それに伴って接する液体若しくは蒸気も多様化しているのが現状で、とくに腐食性の液体若しくは蒸気に接する箇所においては、上記セラミック多孔質体の強度劣化や細孔径の変化、あるいは溶出した成分が液若しくは気体と反応して、水酸化物を形成して析出したり、前記液体や蒸気に存在する異物などによって、細孔を塞いでしまうといった課題があった。   However, in recent years, due to the diversification of locations where the porous ceramic body is used, the liquids or vapors that come into contact therewith are also diversified. In particular, in the locations where the porous ceramics are in contact with corrosive liquids or vapors, Due to the deterioration of the strength of the porous body, the change in the pore diameter, or the eluted component reacts with the liquid or gas to form a hydroxide, precipitate, or foreign matter present in the liquid or vapor, There was a problem of blocking.

そのために、強アルカリ性の液体、例えば水酸化ナトリウム溶液を用いて、前記セラミック多孔質体の表面に析出した水酸化物や異物を溶解させ、目詰まりを解消させる薬液洗浄法が一般的に用いられるのであるが、この薬液洗浄法を用いると、セラミックス中に固溶しているNaやCaが溶けだして細孔径が変化し、それまで阻止していた異物を通過させてしまったり、逆に水酸化物を生成して細孔を塞いでしまい通水性能を低下させてしまうなど、更には機械的強度が低下し、前記セラミック多孔質体を破壊してしまうなどの問題があった。   For this purpose, a chemical cleaning method is generally used in which a strong alkaline liquid, for example, a sodium hydroxide solution is used to dissolve hydroxide and foreign matter deposited on the surface of the ceramic porous body, thereby eliminating clogging. However, when this chemical cleaning method is used, Na and Ca dissolved in the ceramics start to change and the pore diameter changes, allowing foreign substances that had been blocked to pass therethrough, and conversely hydroxylation. There is a problem in that the ceramic porous body is destroyed because the mechanical strength is further lowered, such as the generation of a product to block the pores and the water passage performance is lowered.

また、使用する液体がインクであるような場合、分野は違うが、特許文献3に示すように、アルミナまたはアルミナ化合物を含有するセラミック焼結体中のNaの量をNaO換算で0.5重量%以下とすることによってインクの凝集を防止する方法が記載されているが、このような特許文献3に示す技術を用いたとしても、特許文献1に示すような、セラミック多孔質体の持つ細孔径が小さいものが要求されるようになると、わずかのNaの量でできる液の凝集が細孔を塞いでしまうという同様の問題が発生していた。 When the liquid to be used is ink, the field is different, but as shown in Patent Document 3, the amount of Na in the ceramic sintered body containing alumina or an alumina compound is set to 0. 2 in terms of Na 2 O. Although a method for preventing the aggregation of ink by setting it to 5% by weight or less is described, even if the technique shown in Patent Document 3 is used, the ceramic porous body as shown in Patent Document 1 is used. When a product having a small pore diameter is required, the same problem that agglomeration of a liquid formed with a small amount of Na blocks the pores has occurred.

また、特許文献4や特許文献5に示す方法においては、前述のような基材成分と耐食膜成分の化合物からなる相互拡散層を有する耐食性部材では、相互拡散層の厚みが20μm以上となり、この相互拡散層の断面を観察すると、化合物としては不安定な傾斜層となっているため、耐食膜の厚みが20μm以上の場合には十分に耐食性を有する部材を得ることができるが、厚み20μm以下のような薄い耐食膜を形成する場合には、耐食膜の殆どが前記基材成分と耐食膜成分との反応により生成される相互拡散層で構成され、耐食性が低下してしまうという問題を有している。   Moreover, in the method shown in patent document 4 and patent document 5, in the corrosion-resistant member which has the mutual diffusion layer which consists of a compound of the base material component and the corrosion-resistant film component as described above, the thickness of the mutual diffusion layer becomes 20 μm or more. When the cross section of the interdiffusion layer is observed, since it is an unstable gradient layer as a compound, a sufficiently corrosion-resistant member can be obtained when the thickness of the corrosion-resistant film is 20 μm or more, but the thickness is 20 μm or less. In the case of forming a thin corrosion-resistant film such as this, most of the corrosion-resistant film is composed of an interdiffusion layer formed by the reaction between the base material component and the corrosion-resistant film component, and the corrosion resistance is lowered. doing.

このような厚み20μm以下の薄い耐食膜を形成し、高温で熱処理したものは、相互拡散層が厚くなり、耐食部材の表面のX線回折における基材成分と耐食膜成分であるY元素との反応生成物の最高結晶ピークにおける強度値と、Yの最高結晶ピークにおける強度値の比が0.1を超え、上述したとおり耐食膜の耐食性が低下する。 When a thin corrosion-resistant film having a thickness of 20 μm or less is formed and heat-treated at a high temperature, the interdiffusion layer becomes thick, and the base material component in the X-ray diffraction of the surface of the corrosion-resistant member and the Y element that is the corrosion-resistant film component The ratio of the intensity value at the highest crystal peak of the reaction product to the intensity value at the highest crystal peak of Y 2 O 3 exceeds 0.1, and the corrosion resistance of the corrosion resistant film is lowered as described above.

また、Si元素を含むセラミックスからなる基材に、周期律表第2族あるいは第3族元素の少なくとも1種を主成分とするYAGまたはYからなり、厚みが20μm以下の薄い耐食膜を形成した場合、基材成分であるSiと耐食膜成分であるY元素の酸化物であるYSi(ダイシリケート)等の反応生成物が生成されるが、高温熱処理による拡散が大きいために、化合物としては不安定な傾斜層となり、耐食性が低下するといった問題があった。 In addition, a thin corrosion-resistant film made of YAG or Y 2 O 3 whose main component is at least one element of Group 2 or Group 3 of the Periodic Table and having a thickness of 20 μm or less is formed on a base material made of ceramic containing Si element. In this case, a reaction product such as Y 2 Si 2 O 7 (disilicate) which is an oxide of Si as a base material component and Y element as a corrosion-resistant film component is generated. Due to the large size, the compound has an unstable gradient layer, and there is a problem that the corrosion resistance is lowered.

したがって、本発明のフィルタは、セラミック多孔質体の少なくとも一表面にYを主成分とする耐食膜を形成してなるフィルタであって、前記耐食膜のX線回折におけるセラミック多孔質体成分と耐食膜成分であるY元素との反応生成物の最高結晶ピークにおける強度値をYの最高結晶ピーク値における強度値で除した値が0.1以下であることを特徴としている。 Therefore, the filter of the present invention is a filter formed by forming a corrosion-resistant film containing Y 2 O 3 as a main component on at least one surface of a ceramic porous body, and the ceramic porous body in the X-ray diffraction of the corrosion-resistant film A value obtained by dividing the intensity value at the highest crystal peak of the reaction product of the component Y with the corrosion-resistant film component by the intensity value at the highest crystal peak value of Y 2 O 3 is 0.1 or less. .

また、本発明のフィルタは前記X線回折によるYの最高結晶ピークの半価幅を1.3°以下としたことを特徴としている。 The filter of the present invention is characterized in that the half-value width of the highest crystal peak of Y 2 O 3 by the X-ray diffraction is 1.3 ° or less.

さらに、本発明のフィルタは前記セラミック多孔質体の平均細孔径が0.05〜80μm、気孔率が10〜70%であることを特徴としている。   Furthermore, the filter of the present invention is characterized in that the ceramic porous body has an average pore diameter of 0.05 to 80 μm and a porosity of 10 to 70%.

そして、本発明のフィルタの製造方法は、前記セラミック多孔質体の一表面に、Yを主成分とするゾル液の膜を形成した後、500〜1200℃で熱処理することによって耐食膜を形成することを特徴としている。   And the manufacturing method of the filter of this invention forms a corrosion-resistant film | membrane by heat-processing at 500-1200 degreeC, after forming the film | membrane of the sol liquid which has Y as a main component on one surface of the said ceramic porous body. It is characterized by that.

加えて、本発明のフィルタの製造方法は、前記セラミック多孔質体をゾル液に浸漬するかまたはセラミック多孔質体に塗布することにより、厚み0.1〜2.5μmのゾル液の膜を形成後、500℃〜1200℃で熱処理する工程を繰り返すことによって所定厚みの耐食膜を形成することを特徴としている。   In addition, the filter manufacturing method of the present invention forms a sol solution film having a thickness of 0.1 to 2.5 μm by immersing the ceramic porous body in the sol solution or coating the ceramic porous body on the ceramic porous body. Thereafter, a corrosion-resistant film having a predetermined thickness is formed by repeating the heat treatment at 500 ° C. to 1200 ° C.

本発明のフィルタは、セラミック多孔質体の少なくとも一表面にYを主成分とする耐食膜を形成して、前記耐食膜のX線回折におけるセラミック多孔質体成分と耐食膜成分であるY元素との反応生成物の最高結晶ピークにおける強度値をYの最高結晶ピーク値における強度値で除した値が0.1以下としていることから、セラミック多孔質体の成分と耐食膜成分であるY元素との反応生成物が極めて少なく、耐食膜表面の殆どがYで覆われることとなり高い耐食性を有する。 The filter of the present invention is a ceramic porous body component and a corrosion-resistant film component in X-ray diffraction of the corrosion-resistant film by forming a corrosion-resistant film mainly composed of Y 2 O 3 on at least one surface of the ceramic porous body. Since the value obtained by dividing the intensity value at the highest crystal peak of the reaction product with the Y element by the intensity value at the highest crystal peak value of Y 2 O 3 is 0.1 or less, the components of the ceramic porous body and the corrosion resistant film There are very few reaction products with the Y element which is a component, and most of the surface of the corrosion-resistant film is covered with Y 2 O 3 and has high corrosion resistance.

また、本発明のフィルタは、前記X線回折によるYの最高結晶ピークの半価幅を1.3°以下とすることによって、より高い耐食性を示すY耐食膜を得ることができる。 Moreover, the filter of the present invention obtains a Y 2 O 3 corrosion-resistant film exhibiting higher corrosion resistance by setting the half width of the highest crystal peak of Y 2 O 3 by X-ray diffraction to 1.3 ° or less. Can do.

さらに、本発明のフィルタは前記セラミック多孔質体の平均細孔径が0.05〜80μm、気孔率が10〜70%とすることによって、各細孔が連通して各種フィルタとして好適に用いることができる。   Furthermore, the filter of the present invention can be suitably used as various filters because the pores communicate with each other when the average pore diameter of the ceramic porous body is 0.05 to 80 μm and the porosity is 10 to 70%. it can.

そして、本発明のフィルタの製造方法によれば、前記セラミック多孔質体の一表面に、Yを主成分とするゾル液の膜を形成した後、500〜1200℃で熱処理することによって、セラミック多孔質体の成分と耐食膜成分との化合物からなる相互拡散層を少なくして耐食性を高めた耐食膜を得ることができる。   According to the method for producing a filter of the present invention, after forming a sol film containing Y as a main component on one surface of the ceramic porous body, heat treatment is performed at 500 to 1200 ° C. It is possible to obtain a corrosion-resistant film with improved corrosion resistance by reducing the number of interdiffusion layers composed of a compound of a material component and a corrosion-resistant film component.

加えて、本発明のフィルタの製造方法であるセラミック多孔質体をゾル液に浸漬するかまたはセラミック多孔質体に塗布することにより、厚み0.1〜2.5μmのゾル液の膜を形成後、500℃〜1200℃で熱処理する工程を繰り返すことによって、20μm以下の薄い耐食膜を形成することができ、熱処理の際に耐食膜が収縮して表面に割れを発生することを防止することができる。   In addition, after forming a sol solution film having a thickness of 0.1 to 2.5 μm by immersing or applying the ceramic porous material, which is a method for producing the filter of the present invention, to the ceramic porous material By repeating the process of heat treatment at 500 ° C. to 1200 ° C., a thin corrosion resistant film having a thickness of 20 μm or less can be formed, and the corrosion resistant film can be prevented from shrinking and generating cracks on the surface during the heat treatment. it can.

次に、本発明を実施するための最良の形態をろ過用フィルタを例に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using a filter for filtration as an example.

図1(a)は本発明のフィルタを用いたろ過用フィルタの斜視図、(b)は同図(a)のX−X線における断面図、(c)は同図(b)を拡大した部分拡大断面図を示す。   1A is a perspective view of a filter for filtration using the filter of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A, and FIG. 1C is an enlarged view of FIG. The partial expanded sectional view is shown.

ろ過用フィルタ1は、両端が開口した円筒状をなし、複数の細孔を有するセラミック多孔質体2と、その表面に耐食膜3とを備えてなり、ここでは外周面側に耐食膜3を形成してある。   The filtration filter 1 has a cylindrical shape with both ends open, and includes a ceramic porous body 2 having a plurality of pores and a corrosion-resistant film 3 on the surface thereof. Here, the corrosion-resistant film 3 is provided on the outer peripheral surface side. It is formed.

そして、このようなろ過用フィルタ1は、図2に示すようなろ過用モジュールにおけるろ過用フィルタ1として有効に用いることができる。図2は本発明のろ過用フィルタ1を用いたろ過用モジュール8の一部を破断した斜視図を示すものである。   And such a filter 1 for filtration can be effectively used as the filter 1 for filtration in the module for filtration as shown in FIG. FIG. 2 shows a perspective view in which a part of the filtration module 8 using the filtration filter 1 of the present invention is broken.

このろ過用モジュール8は、封止された円筒状の内部が中空のモジュール本体7の外周部に入液口5を設けるとともに、モジュール本体7の中心軸に平行に、一方端をシリコン栓4で封止し、他方端を出液口6として開口した図1に示すろ過用フィルタ1のシリコン栓4側を内部に挿入して固定し、前記出液口6側をモジュール本体7の外部となるように設定して構成してある。   The filtration module 8 is provided with a liquid inlet 5 in the outer peripheral portion of a sealed cylindrical interior of the module body 7, parallel to the central axis of the module body 7, and at one end with a silicon plug 4. The side of the filter 1 shown in FIG. 1 that is sealed and opened with the other end as the liquid outlet 6 is inserted and fixed inside, and the liquid outlet 6 side becomes the outside of the module body 7. It is set and configured as follows.

このろ過用モジュール8を用いて液体をろ過するには、入液口5より液体を流入させるとモジュール本体7内部が液体で充填されるとともに、ろ過用フィルタ1の細孔を通過して、前記ろ過用フィルタ1内部の中空部を通って、出液口6からろ過した液体が出液する仕組みとなっている。このとき、前記ろ過用フィルタ1の細孔径を適宜選択すれば、入液した液体から各種のろ過物質を分離することができるようにしてある。   In order to filter the liquid using the filtration module 8, when the liquid is introduced from the liquid inlet 5, the inside of the module body 7 is filled with the liquid and passes through the pores of the filtration filter 1. The filtered liquid is discharged from the liquid outlet 6 through the hollow portion inside the filter 1 for filtration. At this time, if the pore diameter of the filter for filtration 1 is appropriately selected, various filtration substances can be separated from the liquid that has entered.

そして、図1、図2に示す本発明のろ過用フィルタ1は、セラミック多孔質体2の表面に耐食膜3を備えてなることから、セラミック多孔質体2が腐食性の液体や蒸気によって強度劣化や細孔径の変化を起こすことなく、さらには溶出した成分が液体や気体と反応して、水酸化物を形成して析出し、細孔径を塞いでしまうといった問題を防止することができる。また、腐食性の強い物質を含有した液体などのろ過に有効に用いることができるとともに、例えば、上述のろ過用フィルタ1を用いて水を処理する場合、長時間ろ過を続けて固着した異物が除去できなくなった場合においても、水酸化ナトリウム溶液などで、ろ過用フィルタ1表面の異物を溶解させ、目詰まりを解消させる薬液洗浄法を採用することができるのである。   The filtering filter 1 of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2 is provided with a corrosion-resistant film 3 on the surface of the ceramic porous body 2, so that the ceramic porous body 2 is strong by corrosive liquid or vapor. Without causing deterioration or change in the pore diameter, it is possible to prevent a problem that the eluted component reacts with the liquid or gas to form and precipitate a hydroxide and block the pore diameter. Moreover, it can be used effectively for filtration of liquids containing highly corrosive substances. For example, when water is treated using the above-described filtration filter 1, foreign matter that has been fixed by continuing filtration for a long time is used. Even when it cannot be removed, a chemical cleaning method can be employed in which the foreign matter on the surface of the filter 1 for filtration is dissolved with a sodium hydroxide solution or the like to eliminate clogging.

ここで、本発明のろ過用フィルタ1における耐食膜3は、Yを主成分とし、耐食膜3のX線回折におけるセラミック多孔質体2成分と耐食膜3成分であるY元素との反応生成物の最高結晶ピークにおける強度値をYの最高結晶ピーク値における強度値で除した値(以下、単に強度比という)が0.1以下に特定される。 Here, the anticorrosion film 3 in the filter 1 for filtration of the present invention is mainly composed of Y 2 O 3 , and is composed of the ceramic porous body 2 component in the X-ray diffraction of the anticorrosion film 3 and the Y element which is the anticorrosion film 3 component. A value obtained by dividing the intensity value at the highest crystal peak of the reaction product by the intensity value at the highest crystal peak value of Y 2 O 3 (hereinafter simply referred to as intensity ratio) is specified to be 0.1 or less.

前記強度比が0.1以下であると、セラミック多孔質体2成分と耐食膜3成分であるY元素との反応生成物が極めて少なく、耐食膜3表面の殆どがY結晶で覆われていることとなり高い耐食性を有するからである。 When the strength ratio is 0.1 or less, there are very few reaction products between the ceramic porous body 2 component and the corrosion-resistant film 3 component Y element, and most of the surface of the corrosion-resistant film 3 is covered with Y 2 O 3 crystals. This is because it has high corrosion resistance.

なお、上記耐食膜3表面にセラミック多孔質体2成分と耐食膜3成分であるY元素との反応生成物は耐食膜3の一部として生成するため、耐食性を向上させるためには生成されないことがより好ましい。   In addition, since the reaction product of the ceramic porous body 2 component and the Y element which is the corrosion resistant film 3 component is generated as a part of the corrosion resistant film 3 on the surface of the corrosion resistant film 3, it is not generated in order to improve the corrosion resistance. Is more preferable.

この場合、耐食膜の表面はY結晶のみで構成されるため、X線回折における反応生成物のピークは検出されず、Yの最高結晶ピーク強度値との強度比は0となることがより好適である。 In this case, since the surface of the corrosion-resistant film is composed only of Y 2 O 3 crystals, the peak of the reaction product in X-ray diffraction is not detected, and the intensity ratio of Y 2 O 3 to the maximum crystal peak intensity value is 0. It is more preferable that

一方、強度比が0.1以上になると、反応生成物は、不安定な傾斜層の領域が大きくなり緻密な膜が得られず、耐食膜3の表面に多数の気孔が存在することとなり、前述の腐食性の液体や蒸気に接する表面積が増加し、耐食性が低下するからである。   On the other hand, when the intensity ratio is 0.1 or more, the reaction product has an unstable gradient layer region, a dense film cannot be obtained, and a large number of pores are present on the surface of the corrosion-resistant film 3, This is because the surface area in contact with the corrosive liquid or vapor increases and the corrosion resistance decreases.

図3に本発明の一例として、セラミック多孔質体2を窒化珪素セラミックスによって形成し、その表面に形成した厚さ約10μmのYの耐食膜の表面をX線回折した際の結晶ピークのスペクトル図を示す。 As an example of the present invention, FIG. 3 shows a crystal peak when the porous ceramic body 2 is formed of silicon nitride ceramics and the surface of a corrosion-resistant film of Y 2 O 3 having a thickness of about 10 μm formed on the surface is subjected to X-ray diffraction. The spectrum figure of is shown.

なお、図3はY等の結晶により回折されたX線強度を回折図形の形で記録したスペクトル図であり、縦軸はピーク強度、横軸は耐食膜3表面へのX線入射角度をθとしたときの2θの角度を示している。 FIG. 3 is a spectrum diagram in which the X-ray intensity diffracted by a crystal such as Y 2 O 3 is recorded in the form of a diffraction pattern, where the vertical axis is the peak intensity and the horizontal axis is the X-ray incident on the surface of the corrosion-resistant film 3. The angle 2θ is shown when the angle is θ.

また、前記X線回折は、入射角度を2θ=10°〜80°として測定し、測定装置としては理学社製のRINT1400V型を用いている。   The X-ray diffraction is measured with an incident angle of 2θ = 10 ° to 80 °, and a RINT1400V type manufactured by Rigaku Corporation is used as a measuring apparatus.

図3中、□がY、○がSi、△がセラミック多孔質体2の窒化珪素のSi元素と耐食膜3のY元素との反応生成物であるYSi2Oの結晶ピークを表している。 In Figure 3, □ is Y 2 O 3, ○ is Si 3 N 4, △ is a reaction product of a Y element of Si element and corrosion resistant film 3 of the silicon nitride ceramic porous body 2 Y 2 Si 2 O 7 represents the crystal peak.

図3において2θ=29°付近にYの最高結晶ピークがあり、またYSiの最高結晶ピークが2θ=32°〜33°間に存在している。そして、それらYSiの強度比は0.1以下となる。 In FIG. 3, the highest crystal peak of Y 2 O 3 is in the vicinity of 2θ = 29 °, and the highest crystal peak of Y 2 Si 2 O 7 exists between 2θ = 32 ° and 33 °. The intensity ratio of these Y 2 Si 2 O 7 becomes 0.1 or less.

この強度比の制御は、通常、焼成温度、時間にてなされる。   The intensity ratio is usually controlled by the firing temperature and time.

さらに本発明では、上記2θ=32〜33°間に存在するYSiの強度比が0となるのがより好適である。 Furthermore, in the present invention, it is more preferable that the intensity ratio of Y 2 Si 2 O 7 existing between 2θ = 32 to 33 ° is 0.

このようにYからなる耐食膜3の表面のX線回折における反応生成物の強度比を0.1以下とできるのはその製法に特徴を有しており、詳細を後述するが、セラミック多孔質体2表面に耐食膜3を形成する際に、Yからなるゾル液を用いて形成することにより得ることができる。 Thus, the strength ratio of the reaction product in the X-ray diffraction of the surface of the corrosion-resistant film 3 made of Y 2 O 3 can be 0.1 or less, which is characterized by its production method, and will be described in detail later. When the corrosion-resistant film 3 is formed on the surface of the ceramic porous body 2, it can be obtained by using a sol solution composed of Y.

なお、上記反応生成物とは、セラミック多孔質体2成分が窒化珪素又は炭化珪素である場合には主にYSiがあげられ、アルミナである場合にはYAG(YAl12)、YAP(YAlO)、YAM(YAl)があげられ、Y元素とセラミック多孔質体2成分の両者を有する化学式で表されるものである。 The above reaction product is mainly Y 2 Si 2 O 7 when the ceramic porous body 2 component is silicon nitride or silicon carbide, and YAG (Y 3 Al 5 when the ceramic porous body is alumina. O 12 ), YAP (YAlO 3 ), and YAM (Y 4 Al 2 O 9 ), which are expressed by chemical formulas having both the Y element and the ceramic porous body two components.

そして、前記アルミナについては、その反応生成物を列記したが、実際には、前記の反応生成物を生じることは少なく、発生したとしてもわずかである。   And about the said alumina, although the reaction product was listed, in fact, the said reaction product is rarely produced, and it is few even if it generate | occur | produces.

さらに、セラミック多孔質体2がジルコニアである場合には、反応生成物は生成することがないため、強度比は0となる。   Furthermore, when the ceramic porous body 2 is zirconia, no reaction product is generated, so the strength ratio is zero.

また、耐食膜3は、上述のX線回折におけるYの最高結晶ピークにおける半価幅を1.3以下とすることが好ましい。 Further, the corrosion resistant film 3 preferably has a half width of 1.3 or less at the highest crystal peak of Y 2 O 3 in the X-ray diffraction described above.

この半価幅が1.3より大きくなると、耐食膜3が十分に結晶化せず不安定で、緻密な膜が得られにくくなるために、耐食性が低下する。   If this half width is greater than 1.3, the corrosion-resistant film 3 is not sufficiently crystallized and unstable, and it becomes difficult to obtain a dense film, so that the corrosion resistance is lowered.

なお、上記半価幅とは、2θ=29°付近のYの最高結晶ピーク強度から、X線回折における回折角度読み取り方法のうち半価幅中点法を用いて求めた中点位置のピーク幅(2θ)を示しており、図3での半価幅は0.6°である。 The half width is the midpoint position obtained from the maximum crystal peak intensity of Y 2 O 3 in the vicinity of 2θ = 29 ° by using the half-value width midpoint method in the diffraction angle reading method in X-ray diffraction. The half width in FIG. 3 is 0.6 °.

また、前記耐食膜3の厚みは、0.1〜20μmとすることが好ましく、セラミック多孔質体2の複雑な形状のものについてもコーティングが可能となり、さらに10μm以下であればより微細な形状にもコーティング可能で、さらにはセラミック多孔質体2の細孔径が0.5μmを超える場合、且つコーティング厚みが0.2μm未満であれば、気孔の表面までもコーティング可能となりより好適である。   Further, the thickness of the corrosion-resistant film 3 is preferably 0.1 to 20 μm, and it is possible to coat even a complex shape of the ceramic porous body 2, and if the thickness is 10 μm or less, it becomes a finer shape. Further, when the pore diameter of the ceramic porous body 2 exceeds 0.5 μm and the coating thickness is less than 0.2 μm, the surface of the pores can be coated, which is more preferable.

さらに、前記耐食膜3は、その平均結晶粒径が0.01μm以下であることが好ましく、耐食膜3を形成するセラミック多孔質体2の気孔が耐食膜3によって埋まることを防止することができる。
このような耐食膜3を形成するセラミック多孔質体1は、アルミナ、コージエライト、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等様々なセラミックスを用いることができる。特に、アルミナは製作が容易であり、比較的安価であることから、前記セラミック多孔質体2として広範囲に適用することができる。また、前記各セラミック多孔質体2の機械的特性等を生かすことにより、ろ過用フィルタ1として必要な機械的特性を得ることができる。
Furthermore, the corrosion resistant film 3 preferably has an average crystal grain size of 0.01 μm or less, and the pores of the ceramic porous body 2 forming the corrosion resistant film 3 can be prevented from being filled with the corrosion resistant film 3. .
The ceramic porous body 1 that forms such a corrosion-resistant film 3 can use various ceramics such as alumina, cordierite, mullite, silicon nitride, silicon carbide, zirconia. In particular, since alumina is easy to manufacture and relatively inexpensive, it can be widely applied as the ceramic porous body 2. Further, the mechanical characteristics necessary for the filter 1 for filtration can be obtained by taking advantage of the mechanical characteristics of the ceramic porous bodies 2.

また、前記セラミック多孔質体2は、各細孔が連通していることが重要であり、その平均細孔径は、0.05μm〜80μm、気孔率が10〜70%とすることが好ましい。結晶間の空壁を利用して連通させることができ、耐食膜3によって細孔が遮断されることもなく、且つ機械的強度も付与することができる。   Moreover, it is important that the pores of the ceramic porous body 2 communicate with each other, and the average pore diameter is preferably 0.05 μm to 80 μm and the porosity is preferably 10 to 70%. The voids between the crystals can be used for communication, the pores are not blocked by the corrosion-resistant film 3, and mechanical strength can be imparted.

前記平均細孔径が0.05μmより小さいと、耐食膜3を形成する際に、細孔を遮断してしまう恐れがあり、平均細孔径が80μmより大きいと、表面に形成する耐食膜3がセラミック多孔質体1の細孔内深くまで入り込み耐食膜3の表面状態が不均一になり、耐食膜が接触や振動で破損しやすくなるので好ましくない。   If the average pore diameter is smaller than 0.05 μm, the pores may be blocked when forming the corrosion-resistant film 3. If the average pore diameter is larger than 80 μm, the corrosion-resistant film 3 formed on the surface is ceramic. It is not preferable because the surface state of the corrosion-resistant film 3 is not uniform because it penetrates deep into the pores of the porous body 1 and the corrosion-resistant film is easily damaged by contact or vibration.

さらに、平均細孔径の範囲としては、強度、気孔の連通、耐食膜3の形成の機能を同時に発揮するためにも0.1〜10μmがより好ましい。   Further, the range of the average pore diameter is more preferably 0.1 to 10 μm in order to simultaneously exhibit the functions of strength, pore communication, and formation of the corrosion-resistant film 3.

またさらに、上記平均細孔径が1μm未満であれば水処理用フィルタとして、平均細孔径が50μm以下であればパティキュレートフィルタとして、平均細孔径が1μm〜70μmであれば通気フィルタとして用いることができる。   Furthermore, it can be used as a water treatment filter if the average pore diameter is less than 1 μm, as a particulate filter if the average pore diameter is 50 μm or less, and as a ventilation filter if the average pore diameter is 1 μm to 70 μm. .

なお、セラミック多孔質体1の平均細孔径は水銀圧入法を用いて測定した値である。   In addition, the average pore diameter of the ceramic porous body 1 is a value measured using a mercury intrusion method.

またセラミック多孔質体2の気孔率が10%より小さいと、細孔が連通しにくく、70%より大きくなると、機械的強度を付与することができるため、ハンドリングが容易にできるため、気効率は10%〜70%の範囲であることが好ましい。   Further, when the porosity of the ceramic porous body 2 is less than 10%, the pores are difficult to communicate, and when the porosity is greater than 70%, mechanical strength can be imparted, and handling is facilitated. A range of 10% to 70% is preferable.

なお、このようなセラミック多孔質体2を得るには、予め、有機物を添加して焼成する方法や、セラミック多孔質体2が焼結する温度よりも低い温度で焼成するという一般的なセラミック多孔質体の製造方法で容易に作製できる。   In addition, in order to obtain such a ceramic porous body 2, a general ceramic porous body in which an organic substance is added and fired in advance or the ceramic porous body 2 is fired at a temperature lower than the temperature at which the ceramic porous body 2 is sintered is used. It can be easily produced by a method for producing a material.

また、詳細を後述するように耐食膜3を形成する方法として、ゾル液を塗布する方法を用いて、ゾル液に浸漬させた後、真空雰囲気中で脱気する方法や、ゾル液に浸漬させた後、通気させてから焼成したり、更には、予め、ゾル液に有機物を添加して焼成する方法などで細孔の遮断を防止することができる。   Further, as will be described in detail later, as a method of forming the corrosion-resistant film 3, a method of applying a sol solution is used to immerse in a sol solution and then deaerate in a vacuum atmosphere. Thereafter, the pores can be prevented from being blocked by, for example, a method of firing after aeration or by adding an organic substance to the sol liquid and firing.

ここで、上述のろ過用フィルタ1の製造方法を説明する。   Here, the manufacturing method of the filter 1 for filtration mentioned above is demonstrated.

まず、セラミック多孔質体2として、平均結晶粒子径1.0μm〜30μmのセラミックス原料を用いて、金型プレス成形や押出し成形、射出成形などの一般的な成形方法を用いて所要の形状に成形し、焼成を行う。   First, the ceramic porous body 2 is formed into a required shape using a general molding method such as die press molding, extrusion molding, injection molding, etc., using a ceramic raw material having an average crystal particle diameter of 1.0 μm to 30 μm. And firing.

セラミック多孔質体2として、前述のように予め有機物を添加する方法や、多孔質体が焼結する温度よりも低い温度で焼成するという一般的なセラミック多孔質体の製造方法で容易に作製できる。また、一般的に知られている、原料粉末の粒径が大きいほど細孔径が大きくなることを利用して細孔径を調整することができ、予め添加する有機物の粒子径によって細孔径を調整することもできる。また、セラミック多孔質体2の焼結する温度を調整することで所望の値とすることができる。   The ceramic porous body 2 can be easily produced by a method of adding an organic material in advance as described above, or a general method of producing a ceramic porous body by firing at a temperature lower than the temperature at which the porous body is sintered. . Further, it is possible to adjust the pore diameter by utilizing the generally known fact that the larger the particle diameter of the raw material powder is, the larger the pore diameter is, and the pore diameter is adjusted by the particle diameter of the organic substance added in advance. You can also. Moreover, it can be set as a desired value by adjusting the temperature which the ceramic porous body 2 sinters.

そして、このセラミック多孔質体2の表面に耐食膜3を形成するため、Yからなるゾル液を塗布する。塗布方法としては、セラミック多孔質体2をYからなるゾル液に浸漬し、引き上げることにより塗布するディップコーティング法が好ましく、あらゆる形状のセラミック多孔質体2においても対応可能であり、コスト等の面からもより好適であるが、他にも、一般的な塗布方法であるスプレー法や刷毛等による塗工法、さらには転写法などを用いて塗工する方法も適用することができる。   And in order to form the corrosion-resistant film | membrane 3 on the surface of this ceramic porous body 2, the sol liquid which consists of Y is apply | coated. As a coating method, a dip coating method in which the ceramic porous body 2 is dipped in a sol solution composed of Y and is pulled up is preferable, and can be applied to any shape of the ceramic porous body 2. In addition, a coating method using a spray method, a brush, or the like, which is a general coating method, or a transfer method can also be applied.

そして、ゾル液を塗布後、真空雰囲気中で脱気したり、遠心分離などで余分なゾル液を除去することにより細孔を塞ぐことなくコーティングすることができる。   Then, after applying the sol solution, the coating can be performed without blocking the pores by degassing in a vacuum atmosphere or removing the excess sol solution by centrifugation or the like.

また、使用するゾル液についてはY換算濃度3〜10重量%水溶液を用いることがより好適であり、ゾル液中のY純度については95重量%以上が良い。またpH(水素イオン濃度指数)については、7より大きくアルカリ性を有している。 In addition, it is more preferable to use an aqueous solution of 3 to 10% by weight in terms of Y 2 O 3 for the sol liquid to be used, and the purity of Y 2 O 3 in the sol liquid is preferably 95% by weight or more. The pH (hydrogen ion concentration index) is greater than 7 and has alkalinity.

次いで、ゾル液を表面に塗布させたセラミック多孔質体2に熱処理を施す。熱処理温度はYが結晶化し始める500℃からセラミック多孔質体2成分とY成分の反応が少ない1200℃までの温度で実施することが好ましいが、反応層を少なくし耐食性を高めるためには500〜1000℃で熱処理するのがより好適である。 Next, the ceramic porous body 2 having the surface coated with the sol liquid is subjected to heat treatment. The heat treatment is preferably performed at a temperature from 500 ° C. at which Y 2 O 3 begins to crystallize to 1200 ° C. at which the reaction between the ceramic porous body 2 component and the Y 2 O 3 component is small. In order to raise, it is more suitable to heat-process at 500-1000 degreeC.

上述のように500〜1200℃という低温度域で熱処理を行うという点において従来技術と異なり、低温で熱処理することでセラミック多孔質体2成分と耐食膜3であるY成分、特にY元素との反応を抑えることができ、0.1〜20μm以下の膜厚とした場合にも緻密であり、かつ反応生成物が耐食膜3表面に現れることを防止できるため、高い耐食性を有するYのみで耐食膜3を構成することができ、高い耐食性を付与することができる。 Unlike the prior art in that the heat treatment is performed in a low temperature range of 500 to 1200 ° C. as described above, the ceramic porous body 2 component and the Y 2 O 3 component that is the corrosion-resistant film 3, particularly Y The reaction with the element can be suppressed, and even when the film thickness is 0.1 to 20 μm or less, it is dense, and the reaction product can be prevented from appearing on the surface of the corrosion-resistant film 3. Corrosion-resistant film 3 can be formed only with 2 O 3 , and high corrosion resistance can be imparted.

また、上記セラミック多孔質体2の表面にゾル液を塗布する前に予め700℃〜1000℃の温度域で熱処理しておくことが好ましい。   Moreover, it is preferable to heat-treat in advance in a temperature range of 700 ° C. to 1000 ° C. before applying the sol solution to the surface of the ceramic porous body 2.

この熱処理によってセラミック多孔質体2の表面に付着している有機物の除去を行い、また酸化膜を形成することで、ゾル液との濡れ性が向上し、均一塗布させることが可能となる。   By this heat treatment, organic substances adhering to the surface of the ceramic porous body 2 are removed and an oxide film is formed, so that the wettability with the sol solution is improved and uniform application can be achieved.

さらに、より好適な耐食膜3の形成方法として、セラミック多孔質体2の表面に上記ゾル液を用いて0.1〜2.5μm以下の薄い膜を形成した後、500〜1200℃、より好適には500〜1000℃の温度で熱処理する工程を繰り返し、0.1〜20μmの厚みの耐食膜3を形成することにより、熱処理の際に耐食膜3が収縮し耐食膜3の表面に発生する割れを防止する方法を適用することも可能である。   Furthermore, as a more preferable method for forming the corrosion-resistant film 3, a thin film having a thickness of 0.1 to 2.5 μm or less is formed on the surface of the ceramic porous body 2 using the sol solution, and then 500 to 1200 ° C. is more preferable. For example, by repeating the heat treatment step at a temperature of 500 to 1000 ° C. to form the corrosion resistant film 3 having a thickness of 0.1 to 20 μm, the corrosion resistant film 3 contracts during the heat treatment and is generated on the surface of the corrosion resistant film 3. It is also possible to apply a method for preventing cracking.

このようにして得られたろ過用フィルタ1は、反応生成物が極めて少なく、耐食膜3表面のほとんどがY結晶で覆われることとなり高い耐食性を有するものとなる。 The filtration filter 1 obtained in this way has very few reaction products, and most of the surface of the corrosion-resistant film 3 is covered with Y 2 O 3 crystals and has high corrosion resistance.

また、本発明のフィルタは、上述の実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲であれば種々変更をしてもよいことは言うまでもなく、上述の実施形態では、ろ過用フィルタ1の例を用いて説明したが、このろ過用フィルタ1に限定されるものではなく、通気フィルタなどの他のフィルタにも適用でき、本発明の範囲に含まれるものである。加えて、本発明は、フィルタをそのまま使用する例で説明したが、本発明のフィルタをベースに、さらに耐食性を有した無機系あるいは有機系の耐食膜または撥水膜を形成して用いても良く、いずれも本発明の範疇に含まれるものである。   Further, the filter of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications may be made without departing from the gist thereof. In the above-described embodiment, the filter for filtration is used. Although it demonstrated using the example of 1, it is not limited to this filter 1 for filtration, It can apply also to other filters, such as a ventilation filter, and is contained in the scope of the present invention. In addition, the present invention has been described with an example in which the filter is used as it is. However, an inorganic or organic corrosion-resistant film or water-repellent film having further corrosion resistance may be formed and used based on the filter of the present invention. All are well within the scope of the present invention.

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。   Examples of the present invention will be specifically described below.

先ず、図1に示すようなろ過用フィルタ1を作製する。   First, the filter 1 for filtration as shown in FIG. 1 is produced.

セラミック多孔質体として、長さ40mm、直径20mm、厚さ2mmの窒化珪素セラミックス、及びアルミナセラミックスからなる円筒体を作製した。この時の平均細孔径は0.5μm、気孔率は40%である。このセラミック多孔質体を得るために、平均結晶粒子径が3μmの原料粉末を用いて押し出し成形を行い、窒化珪素セラミックスについては真空雰囲気で1000〜1500℃の温度範囲で、アルミナセラミックスについては酸化雰囲気で800〜1300℃の温度範囲でそれぞれ焼成を行った。   A cylindrical body made of silicon nitride ceramics and alumina ceramics having a length of 40 mm, a diameter of 20 mm, and a thickness of 2 mm was produced as a ceramic porous body. At this time, the average pore diameter is 0.5 μm, and the porosity is 40%. In order to obtain this ceramic porous body, extrusion molding is performed using a raw material powder having an average crystal particle diameter of 3 μm, silicon nitride ceramics are in a vacuum atmosphere at a temperature range of 1000 to 1500 ° C., and alumina ceramics are in an oxidizing atmosphere. Calcination was performed in a temperature range of 800 to 1300 ° C.

また、耐食膜としてYからなるゾル液として、Y(OH)のゾル液を準備した。それらテストピースをY(OH)ゾル液に浸漬し引き上げるディップコーティング法を用いて、Y(OH)ゾル液(Y換算濃度5.5重量%水溶液)を1μmの厚さとなるようセラミック多孔質体表面に塗布した。 Further, a Y (OH) 3 sol solution was prepared as a sol solution composed of Y as a corrosion-resistant film. Using a dip coating method in which these test pieces are dipped in a Y (OH) 3 sol solution and pulled up, the Y (OH) 3 sol solution (Y 2 O 3 equivalent concentration 5.5 wt% aqueous solution) has a thickness of 1 μm. It apply | coated to the ceramic porous body surface.

その後、約100℃の温度でセラミック多孔質体に塗布したY(OH)ゾル液の溶媒を蒸発・乾燥させ、500〜1700℃の温度で熱処理する工程を繰り返し、セラミック多孔質体上に耐食膜を10μmの厚みで形成し、表1に示す試料No.1〜13を作製した。 Thereafter, the process of evaporating and drying the solvent of the Y (OH) 3 sol solution applied to the ceramic porous body at a temperature of about 100 ° C. and heat-treating it at a temperature of 500 to 1700 ° C. is repeated to provide corrosion resistance on the ceramic porous body. A film was formed with a thickness of 10 μm, and sample No. 1-13 were produced.

比較例として、上記と同形状のY焼結体、並びにSi焼結体であって、耐食膜を有しない試料No.14、15を準備した。 As comparative examples, the sample No. 2 was a Y 2 O 3 sintered body having the same shape as described above, and a Si 3 N 4 sintered body, which had no corrosion-resistant film. 14 and 15 were prepared.

そして各試料のXRD分析を実施して、それぞれのセラミック多孔質体成分とY耐食膜のY元素との反応生成物であるYSi等強度比(表1ではピーク強度比と記載)、Yの最高結晶ピークにおける半価幅を測定した。 Then, XRD analysis of each sample was performed, and Y 2 Si 2 O 7 equal intensity ratio (peak intensity in Table 1) which is a reaction product of each ceramic porous body component and Y element of Y 2 O 3 corrosion-resistant film. The half width at the highest crystal peak of Y 2 O 3 was measured.

さらに、作製した試料の耐食膜の表面を双眼顕微鏡で観察し、表面の状態を確認し、クラックの有無、表面の荒れ方を調査した。   Furthermore, the surface of the corrosion-resistant film of the prepared sample was observed with a binocular microscope, the state of the surface was confirmed, and the presence or absence of cracks and the surface roughness were investigated.

また、各試料の耐食性を測定するため、各フィルタ試料を作製した後、図2に示すようなろ過用モジュールを作製した。そして、このろ過用モジュールの通水テストを行い、この後、ろ過用モジュール8内に10重量%の苛性ソーダ溶液を充填し、24時間放置した後、再度純水による通水テストを行い、純水の通水量が変化しなかったものを耐食性が優良であるとして◎、通水量の増加率が2%以下のものを耐食性が良好として○、5%以下のものを耐食性はやや劣るが使用可として△、それを超えるものは耐食性が劣り使用不可として×としてそれぞれ評価した。   Moreover, in order to measure the corrosion resistance of each sample, after each filter sample was produced, the module for filtration as shown in FIG. 2 was produced. Then, a water passage test of the filtration module is performed. After that, 10% by weight of caustic soda solution is filled in the filtration module 8 and left for 24 hours, and then a water passage test using pure water is performed again. If the water flow rate does not change, the corrosion resistance is excellent, ◎, the increase rate of water flow rate is 2% or less, the corrosion resistance is good, ○ 5% or less, the corrosion resistance is slightly inferior, but can be used △, the thing exceeding it was evaluated as x because corrosion resistance was inferior and it was unusable.

なお、通水テストは入水口から純水を充填し、加圧して通水差圧が1MPaで一定になるように設定し、出水口から出てくるろ過水の通水量の変化を測定して通水量の増加率を評価した。   In the water flow test, pure water is filled from the water inlet, pressurized and set so that the water flow differential pressure becomes constant at 1 MPa, and the change in the amount of filtered water flowing out from the water outlet is measured. The rate of increase in water flow was evaluated.

表1にその結果を示す。

Figure 2005177693
Table 1 shows the results.
Figure 2005177693

表1の結果から明らかなように、セラミック多孔質体にゾル液を塗布した後、500〜1200℃の熱処理を施した試料(No.1〜5)は、ピーク強度比について、セラミック多孔質体のSiとYの反応生成物が少なく0.1以下となり、耐食性が優れることが判った。 As is apparent from the results in Table 1, after applying the sol solution to the ceramic porous body, the samples (No. 1 to 5) subjected to heat treatment at 500 to 1200 ° C. The reaction product of Si 3 N 4 and Y 2 O 3 was less than 0.1, and it was found that the corrosion resistance was excellent.

特に、熱処理温度を500〜1000℃とした試料(No.2〜4)は、Yが充分に結晶化し緻密化しており良好であり、より耐食性に優れることが判った。 In particular, it was found that samples (Nos. 2 to 4) having a heat treatment temperature of 500 to 1000 ° C. were satisfactory because Y 2 O 3 was sufficiently crystallized and densified, and were more excellent in corrosion resistance.

熱処理温度の低い試料(No.1)は、Yの結晶化が不十分であったために、比較例のSi焼結体のみの耐食膜のない試料(No.15)を上回る耐食性を有しているが、半価幅が良好でないため、試料(No.2〜4)と比較すると体積減少率がわずかに大きい。 Since the sample (No. 1) having a low heat treatment temperature was insufficient in crystallization of Y 2 O 3 , the sample (No. 15) having no corrosion-resistant film of only the Si 3 N 4 sintered body of the comparative example was used. Although it has higher corrosion resistance, the half-width is not good, so the volume reduction rate is slightly larger than that of the sample (No. 2 to 4).

さらに、熱処理温度の高い試料(No.5)は、Si焼結体のみの耐食膜のない試料(No.15)より耐食性は上回るものの、耐食膜の面粗さがやや粗く、耐食性は可であるため、試料(No.2〜4)と比較すると体積減少率がわずかに大きい。 Furthermore, although the sample (No. 5) having a high heat treatment temperature has a higher corrosion resistance than the sample (No. 15) having only the Si 3 N 4 sintered body without the corrosion resistant film, the surface roughness of the corrosion resistant film is somewhat rough, and the corrosion resistance. Therefore, the volume reduction rate is slightly larger than that of the sample (Nos. 2 to 4).

これに対し、熱処理温度の高い試料(No.6)は、ピーク強度比が0.1を越えることから、SiとY元素の反応生成物が多くなり、耐食性に劣る結果であった。 On the other hand, the sample with high heat treatment temperature (No. 6) had a peak intensity ratio exceeding 0.1, resulting in a large amount of reaction products of Si 3 N 4 and Y element, resulting in poor corrosion resistance. .

また、さらに熱処理温度の高い試料(No.7,8)は、Y耐食膜のほとんどが基材のSiとY元素の反応生成物となっており、Y単独のピークが存在しておらず、ピーク強度比が算出できなかった。そのため、耐食性は試料(No.1〜5)と比較して体積減少率が大きく耐食性に劣ることが確認された。 Further, in the samples (Nos. 7 and 8) having a higher heat treatment temperature, most of the Y 2 O 3 corrosion-resistant film is a reaction product of Si 3 N 4 and Y element as a base material, and Y 2 O 3 alone The peak intensity ratio could not be calculated. Therefore, it was confirmed that the corrosion resistance has a large volume reduction rate compared to the samples (Nos. 1 to 5) and is inferior to the corrosion resistance.

また、アルゴンによる逆スパッタによるエッチングを実施した結果、Si焼結体は、Y焼結体の耐食性と比較して10倍以上のエッチングレート、また、従来法で膜厚を1μmとしたものでも7倍のエッチングレートとなり、耐食性の低いものであった。 In addition, as a result of etching by reverse sputtering with argon, the Si 3 N 4 sintered body has an etching rate of 10 times or more compared with the corrosion resistance of the Y 2 O 3 sintered body, and the film thickness is increased by the conventional method. Even when the thickness was 1 μm, the etching rate was 7 times, and the corrosion resistance was low.

さらに、試料No.9〜13において、上述の試験をセラミック多孔質体をアルミナ(Al)として実施した。 Furthermore, sample no. In 9 to 13, the test was carried out above the ceramic porous body as alumina (Al 2 O 3).

その結果、YのY元素と基材であるアルミナ(Al)との反応生成物は検出が認められたもののわずかであり、しかもSiを基材として実施した上述の試験結果と同じ傾向を示すことが確認された。 As a result, the reaction product of the Y element of Y 2 O 3 and alumina (Al 2 O 3 ) as the base material was a little detected, but the above-mentioned was carried out using Si 3 N 4 as the base material. It was confirmed that the same tendency as the test result was exhibited.

特に、熱処理温度が500〜1000℃の試料(No.10〜12)は、比較例であるY焼結体からなる試料(No.14)と比べても、耐食性はやや劣るものの遜色のない結果であった。 In particular, the samples (Nos. 10 to 12) having a heat treatment temperature of 500 to 1000 ° C. are slightly inferior in corrosion resistance to the samples (No. 14) made of a Y 2 O 3 sintered body as a comparative example. There was no result.

さらに、実施例1と同様の試料を作製するにおいて、セラミック多孔質体の材質をアルミナセラミックスとし、Yを主成分とするゾル液を前記セラミック多孔質体に1回のゾル液膜厚みを表2に示すように種々変更して、塗布し、耐食膜の厚みやピーク強度比、半価幅を測定するとともに、実施例1と同様な評価を行った。なお、備考欄に特記事項を記載した。 Further, in preparing a sample similar to that in Example 1, the material of the ceramic porous body is alumina ceramics, and a sol liquid mainly composed of Y 2 O 3 is applied to the ceramic porous body once. As shown in Table 2, various changes were made and applied, and the thickness, peak intensity ratio, and half-value width of the corrosion-resistant film were measured, and the same evaluation as in Example 1 was performed. In addition, special notes are described in the remarks column.

その結果を表2に示す。

Figure 2005177693
The results are shown in Table 2.
Figure 2005177693

表2から明らかなように、ゾル液をセラミック多孔質体に塗布する1回の厚みが0.1〜2.5μmで塗布し、熱処理温度を700℃とした試料(No.19〜24、26〜29)は、いずれもピーク強度比が0.1以下となり、半価幅も1.3°以下となり、耐食は◎と優れたものであった。   As is clear from Table 2, a sample (No. 19 to 24, 26) in which the sol solution was applied to the ceramic porous body at a thickness of 0.1 to 2.5 μm and the heat treatment temperature was 700 ° C. -29) all had a peak intensity ratio of 0.1 or less, a half-value width of 1.3 ° or less, and excellent corrosion resistance with ◎.

熱処理温度が1500℃と高い試料(No.25)は、半価幅が1.3を越えたために、重量変化が生じたものの耐食性は使用可の△であった。   In the sample (No. 25) having a high heat treatment temperature of 1500 ° C., the half-value width exceeded 1.3, and although the weight change occurred, the corrosion resistance was acceptable Δ.

また、ゾル液1回の塗布する膜厚が0.05μmの試料(No.16〜18)は、耐食性は使用可能な△であるものの、現実的にゾル液1回の塗布する膜厚が薄い膜であることから、生産性が劣るという問題がある。   In addition, the sample (No. 16 to 18) having a film thickness of 0.05 μm applied once for the sol solution has a usable Δ, but the film thickness applied only once for the sol solution is actually thin. Since it is a film | membrane, there exists a problem that productivity is inferior.

一方、ゾル液1回の膜厚を3μmとした試料(No.30)は、耐食性は使用可の△であるが若干のクラックの発生が見られた。   On the other hand, in the sample (No. 30) in which the film thickness of one sol solution was 3 μm, the corrosion resistance was acceptable Δ, but some cracks were observed.

以上の結果から、本発明のフィルタとしては、ピーク強度比が0.1以下であることが必要であり、半価幅が1.3°以下であることが好適であり、製造方法においては、ゾル液膜厚を0.1〜2.5μmとし、500〜1200℃で熱処理することが好適であることがわかった。   From the above results, as the filter of the present invention, the peak intensity ratio needs to be 0.1 or less, and the half width is preferably 1.3 ° or less. It turned out that it is suitable to heat-treat at 500-1200 degreeC by making sol liquid film thickness into 0.1-2.5 micrometers.

(a)は本発明のフィルタを用いたろ過用フィルタの斜視図、(b)は同図(a)の部分断面図、(c)は同図(b)の拡大断面図である。(A) is a perspective view of the filter for filtration using the filter of this invention, (b) is the fragmentary sectional view of the figure (a), (c) is an expanded sectional view of the figure (b). 本発明のフィルタを用いたろ過フィルタを組み込んだろ過用モジュールの一部を破断した斜視図である。It is the perspective view which fractured | ruptured a part of module for filtration incorporating the filter using the filter of this invention. 本発明のフィルタのX線回折における結晶ピークを示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the crystal peak in the X-ray diffraction of the filter of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ろ過用フィルタ
2 セラミック多孔質体
3 耐食膜
4 シリコン栓
5 入水口
6 出水口
7 モジュール本体
8 ろ過用モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filter for filtration 2 Ceramic porous body 3 Corrosion-resistant film 4 Silicon plug 5 Water inlet 6 Water outlet 7 Module body 8 Module for filtration

Claims (5)

セラミック多孔質体の少なくとも一表面にYを主成分とする耐食膜を形成してなるフィルタであって、前記耐食膜のX線回折におけるセラミック多孔質体成分と耐食膜成分であるY元素との反応生成物の最高結晶ピークにおける強度値をYの最高結晶ピーク値における強度値で除した値が0.1以下であることを特徴とするフィルタ。 A filter formed by forming a corrosion-resistant film mainly composed of Y 2 O 3 on at least one surface of a ceramic porous body, wherein Y is a ceramic porous body component and a corrosion-resistant film component in X-ray diffraction of the corrosion-resistant film A filter obtained by dividing the intensity value at the highest crystal peak of a reaction product with an element by the intensity value at the highest crystal peak value of Y 2 O 3 is 0.1 or less. 前記X線回折によるYの最高結晶ピークの半価幅を1.3°以下としたことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ。 2. The filter according to claim 1, wherein the half width of the highest crystal peak of Y 2 O 3 by the X-ray diffraction is 1.3 ° or less. 前記セラミック多孔質体の平均細孔径が0.05〜80μm、気孔率が10〜70%であることを特徴とする請求項1または2に記載のフィルタ。 The filter according to claim 1 or 2, wherein the ceramic porous body has an average pore diameter of 0.05 to 80 µm and a porosity of 10 to 70%. 請求項1〜3の何れかに記載のフィルタの製造方法であって、前記セラミック多孔質体の一表面に、Yを主成分とするゾル液の膜を形成した後、500〜1200℃で熱処理することによって耐食膜を形成することを特徴とするフィルタの製造方法。 The method for producing a filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a film of a sol solution containing Y as a main component is formed on one surface of the ceramic porous body, and then heat treated at 500 to 1200 ° C. A method for producing a filter, characterized by forming a corrosion-resistant film by doing 前記セラミック多孔質体をゾル液に浸漬するかまたはセラミック多孔質体に塗布することにより、厚み0.1〜2.5μmのゾル液の膜を形成後、500℃〜1200℃で熱処理する工程を繰り返すことによって所定厚みの耐食膜を形成することを特徴とする請求項4に記載のフィルタの製造方法。 A step of heat-treating at 500 ° C. to 1200 ° C. after forming a sol liquid film having a thickness of 0.1 to 2.5 μm by immersing the ceramic porous body in a sol liquid or coating the ceramic porous body on the ceramic porous body. 5. The method for producing a filter according to claim 4, wherein the corrosion-resistant film having a predetermined thickness is formed by repeating.
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