JP2012076953A - Silicon carbide honeycomb body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化ケイ素質ハニカム体に関し、詳しくは、炭化ケイ素粒子表面に酸化被膜が形成された炭化ケイ素質ハニカム体に関する。 The present invention relates to a silicon carbide honeycomb body, and more particularly to a silicon carbide honeycomb body in which an oxide film is formed on the surface of silicon carbide particles.
近年の環境問題に関する意識の高まりから、車両においては二酸化炭素の排出量の低減が求められてきている。この要求にともなって、ディーゼルエンジンの需要が高まってきている。ディーゼルエンジンからは、大量のスス(粒子状物質,PM)を含む排気ガスが排出されることが知られている。排気ガスを大気中に放出するときに、このPMを除去することが求められている。ディーゼルエンジンから排出されるPMは、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)と呼ばれる多孔質のセラミックスフィルタで捕集されている。 Due to the recent increase in awareness of environmental issues, vehicles have been required to reduce carbon dioxide emissions. With this demand, the demand for diesel engines is increasing. It is known that exhaust gas containing a large amount of soot (particulate matter, PM) is discharged from a diesel engine. It is required to remove this PM when exhaust gas is discharged into the atmosphere. PM discharged from the diesel engine is collected by a porous ceramic filter called a diesel particulate filter (DPF).
DPFとしては、炭化ケイ素粉末を焼結して製造される多孔質のセラミックス焼結体よりなるハニカム構造体が知られている。そして、この炭化ケイ素を焼結して製造される炭化ケイ素質ハニカム体は、酸化性雰囲気下で熱処理することで炭化ケイ素粒子表面に酸化被膜を形成し、強度の改善を図ることが知られている。このことは、たとえば、特許文献1〜3に開示されている。 As a DPF, a honeycomb structure made of a porous ceramic sintered body produced by sintering silicon carbide powder is known. And it is known that the silicon carbide honeycomb body manufactured by sintering silicon carbide forms an oxide film on the surface of silicon carbide particles by heat treatment in an oxidizing atmosphere to improve the strength. Yes. This is disclosed in Patent Documents 1 to 3, for example.
しかしながら、これらの文献に開示されている炭化ケイ素質ハニカム体の酸化被膜には、その形成量(炭化ケイ素粒子表面から粒子内部に向かっての酸化被膜形成厚さ)にバラツキがあった。具体的には、従来の炭化ケイ素質ハニカム体では、ハニカム体外周部(外部)に比べてハニカム体中心部(内部)の酸化被膜の形成度合いが不十分になり、酸化被膜の形成厚さが均一でなかった。酸化被膜の形成量にバラツキが生じると、酸化被膜及びハニカム体の強度が部分的に異なるようになる。つまり、厚い酸化被膜が形成されている部分では強度が高く、酸化被膜が薄い(あるいは形成されない)部分では相対的に強度が低くなる。この結果、酸化被膜を形成することによる強度向上の効果が十分得られず、また、DPFとして使用したときに、強度が相対的に低い部分に熱応力が集中することでクラックが発生しやすいという問題があった。 However, the oxide film of the silicon carbide honeycomb body disclosed in these documents has a variation in the amount of formation (the thickness of the oxide film formed from the surface of the silicon carbide particles toward the inside of the particles). Specifically, in the conventional silicon carbide honeycomb body, the degree of formation of the oxide film in the central part (inside) of the honeycomb body becomes insufficient compared with the outer peripheral part (outside) of the honeycomb body, and the formation thickness of the oxide film is small. It was not uniform. When the amount of oxide film formed varies, the strength of the oxide film and the honeycomb body are partially different. That is, the strength is high in the portion where the thick oxide film is formed, and the strength is relatively low in the portion where the oxide film is thin (or not formed). As a result, the effect of improving the strength by forming an oxide film cannot be obtained sufficiently, and when used as a DPF, cracks are likely to occur due to concentration of thermal stress in a relatively low strength portion. There was a problem.
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、部分的な強度の偏りが抑えられた炭化ケイ素質ハニカム体を得ることを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and makes it a subject to obtain the silicon carbide honeycomb body by which the partial bias | inclination of intensity | strength was suppressed.
上記課題を解決するために本発明者は、炭化ケイ素質ハニカム体において炭化ケイ素粒子表面に形成される酸化被膜に関して検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has studied the oxide film formed on the surface of the silicon carbide particles in the silicon carbide honeycomb body, and as a result, has reached the present invention.
すなわち、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素よりなり、軸方向にのびる複数のセルが区画された炭化ケイ素質ハニカム体において、炭化ケイ素質ハニカム体を形成する炭化ケイ素粒子の表面に、酸化被膜が均一に形成されていることを特徴とする。 That is, the silicon carbide honeycomb body of the present invention is made of silicon carbide, and in the silicon carbide honeycomb body in which a plurality of cells extending in the axial direction are partitioned, on the surface of the silicon carbide particles forming the silicon carbide honeycomb body, The oxide film is formed uniformly.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、酸化被膜が均一に形成されている。均一な酸化被膜は、ハニカム体全体の強度を向上させ、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体をDPFとして使用したときに、熱応力が部分的に集中することを抑えている。つまり、部分的な強度の偏りが抑えられている。この結果、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、機械的強度の向上と耐熱衝撃性の向上に優れた効果を発揮する。 The silicon carbide honeycomb body of the present invention has an oxide film formed uniformly. The uniform oxide film improves the strength of the entire honeycomb body, and suppresses partial concentration of thermal stress when the silicon carbide honeycomb body of the present invention is used as a DPF. That is, partial strength bias is suppressed. As a result, the silicon carbide honeycomb body of the present invention exhibits excellent effects in improving mechanical strength and thermal shock resistance.
(炭化ケイ素質ハニカム体)
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素よりなり、軸方向にのびる複数のセルが区画された炭化ケイ素質ハニカム体において、炭化ケイ素質ハニカム体を形成する炭化ケイ素粒子の表面に、酸化被膜が均一に形成されている。
(Silicon carbide honeycomb body)
The silicon carbide honeycomb body of the present invention is made of silicon carbide, and in the silicon carbide honeycomb body in which a plurality of cells extending in the axial direction are defined, an oxide film is formed on the surface of the silicon carbide particles forming the silicon carbide honeycomb body. Are uniformly formed.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素よりなる。ここで、炭化ケイ素よりなるとは、炭化ケイ素のみからだけでなく、炭化ケイ素を主な成分として有する化合物であることを含む。さらに、3価の元素や5価の元素をドープしていてもよい。 The silicon carbide honeycomb body of the present invention is made of silicon carbide. Here, being made of silicon carbide includes not only silicon carbide but also a compound having silicon carbide as a main component. Further, a trivalent element or a pentavalent element may be doped.
そして、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素粒子の表面に酸化被膜が形成される。酸化被膜は、二酸化ケイ素を主成分としている。この酸化被膜は、炭化ケイ素よりも大きな強度を有している。つまり、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、酸化被膜を炭化ケイ素粒子の表面に形成することで、強度が高くなっている。 In the silicon carbide honeycomb body of the present invention, an oxide film is formed on the surface of the silicon carbide particles. The oxide film is mainly composed of silicon dioxide. This oxide film has a greater strength than silicon carbide. That is, the silicon carbide honeycomb body of the present invention has high strength by forming an oxide film on the surface of the silicon carbide particles.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素粒子の表面に酸化被膜が均一に形成されている。ここで、均一とは、酸化被膜の形成量に部分的な偏り(バラツキ)が生じない状態を示す。酸化被膜が均一に形成されることで、炭化ケイ素質ハニカム体の強度の向上に部分的なバラツキが生じなくなる。つまり、本発明のハニカム体をDPF等に使用して熱応力や熱衝撃が付与されても、強度の部分的なバラツキが抑えられていることから、熱応力の部分的な集中が生じなくなっている。この結果、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、より耐久性に優れたハニカム体となる。 In the silicon carbide honeycomb body of the present invention, an oxide film is uniformly formed on the surface of silicon carbide particles. Here, the term “uniform” refers to a state where no partial deviation (variation) occurs in the amount of oxide film formed. By forming the oxide film uniformly, there is no partial variation in improving the strength of the silicon carbide honeycomb body. That is, even when thermal stress or thermal shock is applied using the honeycomb body of the present invention for a DPF or the like, partial concentration of thermal stress does not occur because partial variation in strength is suppressed. Yes. As a result, the silicon carbide honeycomb body of the present invention becomes a honeycomb body having more excellent durability.
なお、炭化ケイ素粒子の表面に酸化被膜が均一に形成されていることの確認は、特に限定されるものではないが、たとえば、炭化ケイ素質ハニカム体の部分的な酸化被膜の形成量を求めることで行うことができる。より具体的には、後述の実施例において用いた分析方法で確認することができる。 The confirmation that the oxide film is uniformly formed on the surface of the silicon carbide particles is not particularly limited. For example, the formation amount of the partial oxide film of the silicon carbide honeycomb body is obtained. Can be done. More specifically, it can be confirmed by the analysis method used in Examples described later.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、軸方向にのびる複数のセルが区画されている。すなわち、一般的なハニカム体と同様に、複数のセルを有するように形成されている。複数のセルが区画された従来のハニカム体においては、中心部(特に軸方向の中央部)の近傍においては十分な酸化被膜が形成されていなかった。つまり、酸化被膜の形成度合いにムラがあった。これに対し、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、従来では酸化被膜が均一に形成されていなかったハニカム体においても、炭化ケイ素粒子の表面に均一な酸化被膜が形成されている。 In the silicon carbide honeycomb body of the present invention, a plurality of cells extending in the axial direction are partitioned. That is, like a general honeycomb body, it is formed so as to have a plurality of cells. In a conventional honeycomb body in which a plurality of cells are partitioned, a sufficient oxide film is not formed in the vicinity of the central portion (particularly the central portion in the axial direction). That is, the degree of formation of the oxide film was uneven. On the other hand, the silicon carbide honeycomb body of the present invention has a uniform oxide film formed on the surface of the silicon carbide particles even in the honeycomb body in which the oxide film has not been formed uniformly.
特に、軸方向にのびる複数のセルが、相対的に長い形状の場合、従来のハニカム体では、均一な酸化被膜が形成できなかった。これに対し、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体では、このような形状でも均一な酸化被膜が形成されている。ここで、セルの形状に関する相対的に長い形状とは、セルの中央部近傍において酸化被膜が形成されにくい形状を示し、たとえば、セルの断面積が小さい形状であったり、セル(ハニカム体)の軸方向の長さが長い形状をあげることができる。 In particular, when a plurality of cells extending in the axial direction have a relatively long shape, the conventional honeycomb body cannot form a uniform oxide film. In contrast, in the silicon carbide honeycomb body of the present invention, a uniform oxide film is formed even in such a shape. Here, the relatively long shape related to the cell shape indicates a shape in which an oxide film is hardly formed in the vicinity of the center of the cell. For example, the cell has a small cross-sectional area or a cell (honeycomb body). A shape having a long axial length can be given.
炭化ケイ素質ハニカム体の中心部における酸化被膜の形成量は、外周部における酸化被膜の形成量の95%以上であることが好ましい。酸化被膜の形成量の違いが5%を超えると、均一な酸化被膜が形成されていなくなる。酸化被膜の形成量の違いは、少ないほど好ましい。つまり、中心部における酸化被膜の形成量が、外周部における形成量に近いほど好ましい。 The amount of oxide film formed at the center of the silicon carbide honeycomb body is preferably 95% or more of the amount of oxide film formed at the outer periphery. If the difference in the amount of oxide film formed exceeds 5%, a uniform oxide film is not formed. The smaller the difference in the amount of oxide film formed, the better. That is, it is preferable that the oxide film formation amount in the central portion is closer to the formation amount in the outer peripheral portion.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体において、酸化被膜の形成量は、ハニカム体全体の質量を100としたときに、1〜15%であることが好ましい。本発明の炭化ケイ素質ハニカム体の全体で、1〜15%で酸化被膜が形成されることで、酸化被膜の形成の効果が十分に発揮される。具体的には、1%未満であると、均一な酸化被膜が形成されにくくなるだけでなく、強度の向上の効果が低くなる。また、15%を超えると、酸化被膜の形成による強度の向上は高くなるが、炭化ケイ素の特性が得にくくなる。さらに、酸化被膜と炭化ケイ素との界面での剥離が生じやすくなる。酸化被膜の形成量は、ハニカム体全体の質量を100としたときに、2〜10%であることがより好ましい。 In the silicon carbide honeycomb body of the present invention, the amount of oxide film formed is preferably 1 to 15% when the total mass of the honeycomb body is 100. By forming the oxide film at 1 to 15% in the entire silicon carbide honeycomb body of the present invention, the effect of forming the oxide film is sufficiently exhibited. Specifically, when the content is less than 1%, not only a uniform oxide film is hardly formed, but also the effect of improving the strength is lowered. On the other hand, if it exceeds 15%, the improvement in strength due to the formation of the oxide film increases, but it becomes difficult to obtain the characteristics of silicon carbide. Furthermore, peeling at the interface between the oxide film and silicon carbide tends to occur. The formation amount of the oxide film is more preferably 2 to 10% when the mass of the whole honeycomb body is 100.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、酸化被膜を均一に形成したこと以外の構成は、従来の炭化ケイ素質ハニカム体と同様の構成とすることができる。すなわち、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、モノリス形状であっても、複数部を組み合わせて使用するセグメント形状でも、いずれでもよい。均一な酸化被膜により、高い強度と耐熱衝撃性を発揮できることから、モノリス形状であることがより好ましい。 The silicon carbide honeycomb body of the present invention can have the same configuration as the conventional silicon carbide honeycomb body except that the oxide film is uniformly formed. That is, the silicon carbide honeycomb body of the present invention may be either a monolith shape or a segment shape using a combination of a plurality of parts. Since a uniform oxide film can exhibit high strength and thermal shock resistance, a monolith shape is more preferable.
さらに、本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、ウォールフロー型のフィルタ触媒を形成するハニカム体であっても、ストレートフロー型のハニカム体であっても、いずれでもよい。また、導電性を有するハニカム体であっても、非導電性のハニカム体であっても、いずれでもよい。 Further, the silicon carbide honeycomb body of the present invention may be either a honeycomb body forming a wall flow type filter catalyst or a straight flow type honeycomb body. Further, it may be a conductive honeycomb body or a non-conductive honeycomb body.
(炭化ケイ素質ハニカム体の製造)
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、均一な酸化被膜を形成することができる製造方法であれば、その製造方法が限定されるものではない。
(Manufacture of silicon carbide honeycomb body)
The manufacturing method of the silicon carbide honeycomb body of the present invention is not limited as long as the manufacturing method can form a uniform oxide film.
本発明の炭化ケイ素質ハニカム体は、炭化ケイ素を主成分とするハニカム体を製造した後に、酸化性雰囲気下で熱処理して酸化被膜を生成する製造方法において、軸方向に伸びるセルの内部において酸化性雰囲気が流速を付与されている状態で熱処理が進められる方法である方法をあげることができる。 The silicon carbide honeycomb body of the present invention is manufactured by manufacturing a honeycomb body mainly composed of silicon carbide and then heat-treating in an oxidizing atmosphere to form an oxide film. An example is a method in which the heat treatment proceeds in a state where the sexual atmosphere is given a flow rate.
従来の炭化ケイ素質ハニカム体では、セルの内部で酸化性雰囲気(酸素)が不足することで酸化被膜の形成量にムラが生じると考えられる。これに対し、セルの内部において酸化性雰囲気が流速を付与されることで、酸化性雰囲気(酸素)がセルの内部で酸化被膜を形成してその量が減少しても、新たな酸化性雰囲気(酸素)がセルの内部に供給されるようになる。この結果、均一な酸化被膜を形成することができる。 In the conventional silicon carbide honeycomb body, it is considered that the amount of oxide film formed becomes uneven due to the lack of oxidizing atmosphere (oxygen) inside the cell. On the other hand, even if the oxidizing atmosphere (oxygen) forms an oxide film inside the cell and the amount of the oxidizing atmosphere is reduced due to the flow velocity of the oxidizing atmosphere inside the cell, a new oxidizing atmosphere is generated. (Oxygen) is supplied into the cell. As a result, a uniform oxide film can be formed.
そして、セルの内部で酸化性雰囲気に流速を付与する方法としては、セルののびる方向(軸方向)に沿って酸化性雰囲気を形成するためのガスを流す方法、酸化性雰囲気内でハニカム体を軸方向に変位(ハニカム体を往復動)させる方法、ハニカム体の軸方向を鉛直方向に沿って保持し、その下方に酸化性化合物源を配置して、酸化性化合物源から酸化性物質を発生させるとともに発生した酸化性物質をハニカム体のセル内に導いて流入させる方法、等の方法をあげることができる。 And as a method of giving a flow velocity to the oxidizing atmosphere inside the cell, a method of flowing a gas for forming an oxidizing atmosphere along the cell extending direction (axial direction), the honeycomb body in the oxidizing atmosphere Displacement in the axial direction (reciprocating the honeycomb body), holding the axial direction of the honeycomb body along the vertical direction, placing an oxidizing compound source below it, generating an oxidizing substance from the oxidizing compound source And a method of introducing the generated oxidizing substance into the cells of the honeycomb body and flowing it in.
これらの方法によると、酸化性雰囲気(酸素)がセルの内部で酸化被膜を形成してその量が減少しても、新たな酸化性雰囲気(酸素)がセルの内部に供給されることとなり、均一な酸化被膜を炭化ケイ素粒子の表面に形成できる。 According to these methods, even if the oxidizing atmosphere (oxygen) forms an oxide film inside the cell and the amount thereof decreases, a new oxidizing atmosphere (oxygen) is supplied to the inside of the cell. A uniform oxide film can be formed on the surface of the silicon carbide particles.
以下、実施例を用いて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described using examples.
本発明の実施例として、炭化ケイ素質ハニカム体を製造した。 As an example of the present invention, a silicon carbide honeycomb body was manufactured.
(実施例1)
まず、表1に記載の原料を、それぞれ記載された質量部で秤量した。SiC(粗大粒子),SiC(微細粒子),Si3N4,グラファイトのそれぞれを、加圧型ニーダー(森山製作所製、DS1−5GHH−E)で15分間混合した。
Example 1
First, the raw materials described in Table 1 were weighed in the parts by mass described. Each of SiC (coarse particles), SiC (fine particles), Si 3 N 4 , and graphite was mixed for 15 minutes with a pressure kneader (manufactured by Moriyama Seisakusho, DS1-5GHH-E).
その後、混合物に、表1の分散剤(A)と分散剤(B)の等量混合物よりなる分散剤,バインダ,水を加えて、10分間混練して粘土状とした。 Thereafter, the mixture was added with a dispersant, a binder, and water composed of an equivalent mixture of the dispersant (A) and the dispersant (B) shown in Table 1, and kneaded for 10 minutes to form a clay.
得られた粘土状のセラミックス原料を、押出成形装置で略円柱状の外周形状のモノリスハニカム体に押出成形で成形した。押出し成形は、卓上型真空混練成形機(ユニバース株式会社製、UNIX)を用い、軸方向にのびる多数のセルを有する略円柱形状に成形することで行われた。 The obtained clay-like ceramic raw material was formed by extrusion molding into a substantially cylindrical outer peripheral monolith honeycomb body with an extrusion molding apparatus. Extrusion molding was performed by molding into a substantially cylindrical shape having a number of cells extending in the axial direction using a desktop vacuum kneading molding machine (Unix Corporation, UNIX).
次に、成形体を、150℃で8時間保持して乾燥した。 Next, the molded body was dried by holding at 150 ° C. for 8 hours.
乾燥した成形体を、不活性ガス雰囲気(窒素ガス雰囲気)下で加熱して脱脂した。 The dried molded body was degreased by heating under an inert gas atmosphere (nitrogen gas atmosphere).
その後、不活性ガス雰囲気(アルゴンガス雰囲気)下で2100℃で5時間保持して焼結させた(焼成した)。成形体の焼結は、炉内雰囲気を調節可能な焼成炉を用い、図1に模式的に示したように、成形体1の軸方向が鉛直方向に沿う状態で、載置台2上に載置されて配置された。ここで、載置台2は、ハニカム構造をした多孔質の炭化ケイ素焼結体よりなり、成形体1の端面が当接する載置板20は、通気性を有している。 Then, it was sintered by sintering at 2100 ° C. for 5 hours under an inert gas atmosphere (argon gas atmosphere). The sintered compact is sintered on a mounting table 2 in a state where the axial direction of the compact 1 is along the vertical direction as schematically shown in FIG. Placed. Here, the mounting table 2 is made of a porous silicon carbide sintered body having a honeycomb structure, and the mounting plate 20 with which the end surface of the molded body 1 abuts has air permeability.
焼成後、焼結を行っている焼成炉の炉内雰囲気を、酸化性ガス雰囲気(空気)に切り替え、1200℃で40時間焼成した。焼成炉の炉内雰囲気は、炉内に流入する空気と、炉外に排出される空気と、で維持された。また、炉内に流入した雰囲気は、図2に模式的に示したように、載置台2の載置板20の下方から上方に向かって流入した。 After firing, the furnace atmosphere of the firing furnace performing the sintering was switched to an oxidizing gas atmosphere (air) and fired at 1200 ° C. for 40 hours. The furnace atmosphere of the firing furnace was maintained with air flowing into the furnace and air discharged outside the furnace. Moreover, the atmosphere that flowed into the furnace flowed upward from below the mounting plate 20 of the mounting table 2 as schematically shown in FIG.
熱処理後、放冷して本実施例の炭化ケイ素質ハニカム体が製造された。 After the heat treatment, it was allowed to cool to produce a silicon carbide honeycomb body of this example.
(実施例2)
実施例1の時と同様に、粘土状のセラミックス原料から乾燥した成形体を製造した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a dried molded body was produced from a clay-like ceramic raw material.
乾燥した成形体は、焼成炉内に投入された。本実施例の製造に用いられる焼成炉は、成形体を保持するとともに、保持した成形体を往復動する変位装置を備えている。 The dried molded body was put into a firing furnace. The firing furnace used in the manufacture of the present example includes a displacement device that holds the formed body and reciprocates the held formed body.
そして、変位装置により成形体を往復動した状態で、実施例1の時と同様な温度条件で焼成・放冷を行った(図3)。 And in the state which reciprocated the molded object with the displacement apparatus, it baked and stood on the same temperature conditions as the time of Example 1 (FIG. 3).
以上により、本実施例の炭化ケイ素質ハニカム体が製造された。 Thus, the silicon carbide honeycomb body of this example was manufactured.
(比較例1)
本比較例は、焼成時に成形体を載置台上に倒れた状態で載置したこと(図4)以外は、実施例1と同様にして製造した炭化ケイ素質ハニカム体である。
(Comparative Example 1)
This comparative example is a silicon carbide honeycomb body manufactured in the same manner as in Example 1 except that the molded body was placed in a state of being collapsed on the mounting table during firing (FIG. 4).
(比較例2)
本比較例は、酸化性ガス雰囲気での処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして製造した炭化ケイ素質ハニカム体である。
(Comparative Example 2)
This comparative example is a silicon carbide honeycomb body manufactured in the same manner as in Example 1 except that the treatment in an oxidizing gas atmosphere was not performed.
(評価)
実施例及び比較例の炭化ケイ素質ハニカム体の評価として、それぞれの例と同様にしてサンプルを作成し、そのサンプルの酸化被膜の形成量及び曲げ強度を測定した。
(Evaluation)
As evaluation of the silicon carbide honeycomb bodies of the examples and comparative examples, samples were prepared in the same manner as the respective examples, and the amount of oxide film formed and the bending strength of the samples were measured.
実施例及び比較例のサンプルは、粘土状のセラミックス原料を、断面正方形の筒状に成形して製造した。なお、成形体は、軸方向に垂直な断面での外周形状一辺が35mmの正方形状をなし、壁厚さが0.5mm、軸方向の長さが310mmの断面正方形の筒状であった。 The samples of Examples and Comparative Examples were manufactured by molding clay-like ceramic raw materials into a cylindrical shape having a square cross section. The molded body was a cylinder having a square section with an outer peripheral shape of 35 mm square on the cross section perpendicular to the axial direction, a wall thickness of 0.5 mm, and an axial length of 310 mm.
(酸化被膜の確認)
実施例及び比較例のサンプルにおいて、微細な炭化ケイ素粒子の表面に形成された酸化被膜の確認を行った。
(Confirmation of oxide film)
In the samples of Examples and Comparative Examples, the oxide film formed on the surface of fine silicon carbide particles was confirmed.
酸化被膜の確認は、製造されたサンプルの中心部(軸方向の中央部での内部)と外周部とから試験片を切り出し、JIS R1616に記載の分析方法で酸化物量を測定した。測定結果を表2に示した。 For confirmation of the oxide film, a test piece was cut out from the central portion (inside the central portion in the axial direction) and the outer peripheral portion of the manufactured sample, and the amount of oxide was measured by the analysis method described in JIS R1616. The measurement results are shown in Table 2.
表2に示したように、酸化雰囲気での処理を行ったサンプルの炭化ケイ素粒子表面には、二酸化ケイ素(酸素)の存在が確認できたことから、酸化被膜が形成されていることがわかる。そして、セルの内部にまで酸化性ガス(空気)が供給された実施例1〜2では、中心部(内部)と外周部の酸化被膜量がほぼ同じとなっていた。これに対し、セルの内部に酸化性ガスが供給されなかった比較例1では、外周部の酸化被膜量が内部のそれに対して、かなり大きくなっていた。 As shown in Table 2, the presence of silicon dioxide (oxygen) was confirmed on the surface of the silicon carbide particles of the sample treated in an oxidizing atmosphere, indicating that an oxide film was formed. And in Examples 1-2 in which oxidizing gas (air) was supplied to the inside of a cell, the amount of oxide films of a central part (inside) and an outer peripheral part was almost the same. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the oxidizing gas was not supplied to the inside of the cell, the amount of the oxide film on the outer peripheral portion was considerably larger than that inside.
上記したように、比較例1では、サンプルの外周部と中心部との間で不均一な酸化被膜が形成されていることが確認され、実施例1〜2では、均一な酸化被膜が形成されていることが確認できた。 As described above, in Comparative Example 1, it was confirmed that a non-uniform oxide film was formed between the outer peripheral portion and the center portion of the sample, and in Examples 1-2, a uniform oxide film was formed. It was confirmed that
次に、実施例1及び比較例2のサンプルのSEM写真の撮影及び元素分析を行った。SEM写真としては、SEI像及びBEI像を撮影した。また、元素分析は、エネルギー分散型X線分析装置(日本電子株式会社製 JED-2200)により元素分析を行った。図5に実施例1のサンプルを、図6に比較例2のサンプルのそれぞれの結果を示した。なお、図5,6の(a)はSEI像を、(b)はBEI像を、(c)は元素分析におけるケイ素(Si)の分析結果を、(d)は元素分析における酸素(O)の分析結果を、それぞれ示した。 Next, SEM photographs and elemental analysis of the samples of Example 1 and Comparative Example 2 were performed. As SEM photographs, SEI images and BEI images were taken. Elemental analysis was performed using an energy dispersive X-ray analyzer (JED-2200 manufactured by JEOL Ltd.). FIG. 5 shows the results of the sample of Example 1, and FIG. 6 shows the results of the sample of Comparative Example 2. In FIGS. 5 and 6, (a) is an SEI image, (b) is a BEI image, (c) is an analysis result of silicon (Si) in elemental analysis, and (d) is oxygen (O) in elemental analysis. The analysis results were shown respectively.
図5(d)及び図6(d)を比較すると、比較例2では殆ど酸素が検出されていないが、実施例1では酸素が粒子の表面の全体に均一に存在することが確認できた。このことからも、実施例では均一な酸素被膜が粒子の表面に形成できたことが確認できた。 Comparing FIG. 5D and FIG. 6D, almost no oxygen was detected in Comparative Example 2, but in Example 1, it was confirmed that oxygen was uniformly present on the entire surface of the particles. From this, it was confirmed that a uniform oxygen film could be formed on the surface of the particles in the examples.
(曲げ強度)
実施例及び比較例のサンプルに曲げ試験を施し、曲げ強度を測定した。
(Bending strength)
The samples of Examples and Comparative Examples were subjected to a bending test, and the bending strength was measured.
曲げ強度の測定は、電子式万能試験機(米倉製作所製、CATY)を用いて、支点間距離;15cmの3点曲げ試験により行われた。試験結果を表2及び図7に合わせて示した。 The bending strength was measured by a three-point bending test with a distance between fulcrums of 15 cm using an electronic universal testing machine (CATE, manufactured by Yonekura Seisakusho). The test results are shown in Table 2 and FIG.
表2及び図7に示したように、酸化被膜を形成することで曲げ強度が高くなることが分かる。そして、セルの内部にまで酸化性ガス(空気)が供給された実施例1〜2では、比較例1よりも、曲げ強度が大きくなっている。 As shown in Table 2 and FIG. 7, it can be seen that forming the oxide film increases the bending strength. And in Examples 1-2 in which oxidizing gas (air) was supplied to the inside of a cell, bending strength is larger than comparative example 1.
上記したように、均一な酸化被膜が形成された実施例1〜2では、高い強度を有することが確認できた。 As described above, it was confirmed that Examples 1 and 2 in which a uniform oxide film was formed had high strength.
すなわち、実施例1〜2の炭化ケイ素質ハニカム体は、均一な酸化被膜が形成され、高い強度を有するものとなっている。 That is, the silicon carbide honeycomb bodies of Examples 1 and 2 are formed with a uniform oxide film and have high strength.
1:成形体
2:載置台 20:載置板
1: Molded body 2: Mounting table 20: Mounting plate
Claims (2)
該炭化ケイ素質ハニカム体を形成する炭化ケイ素粒子の表面に、酸化被膜が均一に形成されていることを特徴とする炭化ケイ素質ハニカム体。 In the silicon carbide honeycomb body made of silicon carbide and having a plurality of cells extending in the axial direction,
A silicon carbide honeycomb body characterized in that an oxide film is uniformly formed on the surface of silicon carbide particles forming the silicon carbide honeycomb body.
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