JP2017105707A - Porous body, porous bonded body, filtration filter for molten metals, jig for firing, and method for producing porous body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous body that is excellent in thermal shock resistance and high temperature strength, and a porous bonded body, a filtration filter for molten metals, a jig for firing, and a method for producing a porous body.SOLUTION: A porous body according to one embodiment of the present invention contains silicon carbide aggregates having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less, and a silicon carbide binder which binds the aggregates. In the porous body, an average pore diameter is 200 μm or more, a porosity is 30 vol.% or more, and the content of metal silicon and boron is 1 mass% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

開示の実施形態は、多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法に関する。   Embodiments disclosed herein relate to a porous body, a porous joined body, a filter for molten metal, a firing jig, and a method for producing a porous body.

従来、排気ガスなどの高温の気体に含まれる粒子を除去するための炭化珪素からなる多孔質体の一例である濾過フィルタが知られている(たとえば、特許文献1、2参照)。   Conventionally, a filtration filter which is an example of a porous body made of silicon carbide for removing particles contained in a high-temperature gas such as exhaust gas is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、上記した濾過フィルタにあっては、たとえばアルミニウム合金などの金属を溶解させた金属溶湯に含まれる介在物を除去する金属溶湯用濾過フィルタとしては利用できない。しかも上記した濾過フィルタは、耐熱衝撃性および高温強度の点で改善の余地がある。   However, the above filter cannot be used as a molten metal filter for removing inclusions contained in a molten metal in which a metal such as an aluminum alloy is dissolved. Moreover, the above filtration filter has room for improvement in terms of thermal shock resistance and high temperature strength.

また従来、衛生陶器などのセラミックス部材を焼成するための炭化珪素からなる焼成用治具が知られている(たとえば、特許文献3参照)。   Conventionally, a firing jig made of silicon carbide for firing a ceramic member such as sanitary ware is known (see, for example, Patent Document 3).

特開昭60−255671号公報JP 60-255671 A 特開平2−180612号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-180612 特開昭62−021762号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-021762

近年、電子部品焼成用等の窯道具は、電子部品の小型化に伴って迅速焼成が主流となりつつあることから、焼成時のさらなる急熱・急冷に対応できる熱伝導の良い炭化珪素からなる焼成用治具が用いられている。しかしながら、上記の炭化珪素からなる焼成用治具は、気孔率を増やすことができないため、電子部品の焼成過程での均一な脱バインダ処理ができず、品質管理上問題があった。さらに、かかる焼成用治具は、耐熱衝撃性および高温強度の点で耐久性に改善の余地がある。   In recent years, kiln tools for firing electronic components have become mainstream with rapid firing as electronic components become smaller, so firing made of silicon carbide with good thermal conductivity that can cope with further rapid heating and rapid cooling during firing. A jig is used. However, since the porosity of the firing jig made of silicon carbide cannot increase the porosity, uniform binder removal processing cannot be performed in the firing process of the electronic component, which causes a problem in quality control. Further, such a firing jig has room for improvement in durability in terms of thermal shock resistance and high temperature strength.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、耐熱衝撃性および高温強度に優れた多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法を提供することを目的とする。   One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and is a porous body, a porous joined body, a molten metal filter filter, a firing jig, and a porous body that are excellent in thermal shock resistance and high-temperature strength. It aims at providing the manufacturing method of.

実施形態の一態様に係る多孔質体は、平均粒子径が800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材と、前記骨材を結合する炭化珪素の結合材とを含む。また、多孔質体は、平均気孔径が200μm以上であり、気孔率が30体積%以上であり、金属珪素およびホウ素の含有量が1質量%以下である。   The porous body according to one aspect of the embodiment includes a silicon carbide aggregate having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less, and a silicon carbide binder that bonds the aggregate. The porous body has an average pore diameter of 200 μm or more, a porosity of 30% by volume or more, and a content of metal silicon and boron of 1% by mass or less.

実施形態の一態様によれば、耐熱衝撃性および高温強度に優れた多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a porous body excellent in thermal shock resistance and high-temperature strength, a porous joined body, a filter for molten metal, a firing jig, and a method for producing a porous body. .

図1Aは、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。Drawing 1A is an explanatory view explaining an outline of a manufacturing method of a porous body concerning an embodiment. 図1Bは、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。Drawing 1B is an explanatory view explaining an outline of a manufacturing method of a porous body concerning an embodiment. 図2Aは、実施形態に係る金属溶湯用濾過フィルタの概要を説明する説明図である。Drawing 2A is an explanatory view explaining an outline of a filtration filter for molten metal concerning an embodiment. 図2Bは、図2AのA−A’断面図である。2B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2A. 図3は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a porous body according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の第1変形例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a first modification of the method for manufacturing a porous body according to the embodiment. 図5は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。Drawing 5 is an explanatory view explaining an outline of a manufacturing method of a porous body concerning an embodiment. 図6は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の第2変形例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a second modification of the method for manufacturing a porous body according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the outline of the method for producing a porous body according to the embodiment. 図8Aは、実施形態に係る焼成用治具の概要を説明する説明図である。FIG. 8A is an explanatory diagram illustrating an outline of a firing jig according to the embodiment. 図8Bは、図8AのB−B’断面図である。FIG. 8B is a B-B ′ cross-sectional view of FIG. 8A. 図9は、実施形態に係る多孔質接合体の概要を説明する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the outline of the porous joined body according to the embodiment. 図10Aは、実施形態に係る多孔質接合体の概要を説明する斜視図である。FIG. 10A is a perspective view illustrating an outline of a porous joined body according to an embodiment. 図10Bは、図10Aの上面図である。FIG. 10B is a top view of FIG. 10A. 図10Cは、図10BのC−C’断面図である。10C is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 10B.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a porous body, a porous joined body, a molten metal filter filter, a firing jig, and a porous body manufacturing method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

図1A、図1Bは、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。実施形態に係る多孔質体の製造方法は、造粒、成形、乾燥および焼成の各工程を含む。   Drawing 1A and Drawing 1B are explanatory views explaining an outline of a manufacturing method of a porous body concerning an embodiment. The manufacturing method of the porous body which concerns on embodiment includes each process of granulation, shaping | molding, drying, and baking.

まず、造粒工程について、図1Aを用いて説明する。造粒工程は、実施形態に係る多孔質体を製造するための原材料の混合物から造粒体を調製する工程である。具体的には、第1の結合材粒子1と、第2の結合材粒子2とを含む結合材粒子3を、液状の媒体(液状媒体)にバインダを溶解させた溶解液を噴霧させながら高速で攪拌させることにより、造粒体4が調製される。造粒体4は、第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2が均一に分散された状態で造粒される。   First, a granulation process is demonstrated using FIG. 1A. A granulation process is a process of preparing a granulation body from the mixture of the raw material for manufacturing the porous body which concerns on embodiment. Specifically, the binder particles 3 including the first binder particles 1 and the second binder particles 2 are sprayed with a solution obtained by dissolving a binder in a liquid medium (liquid medium) at high speed. The granulated body 4 is prepared by stirring the mixture. The granulated body 4 is granulated in a state where the first binder particles 1 and the second binder particles 2 are uniformly dispersed.

ここで、結合材粒子3を構成する第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2としてはいずれも、炭化珪素を適用することができる。また、第1の結合材粒子1の平均粒子径は、好ましくは0.2μm以上250μm以下であり、より好ましくは1μm以上100μm以下である。   Here, silicon carbide can be applied to both the first binder particles 1 and the second binder particles 2 constituting the binder particles 3. Moreover, the average particle diameter of the 1st binder particle | grains 1 becomes like this. Preferably they are 0.2 micrometer or more and 250 micrometers or less, More preferably, they are 1 micrometer or more and 100 micrometers or less.

また、第2の結合材粒子2の平均粒子径は、第1の結合材粒子1の平均粒子径よりも大とすることができる。具体的には、第2の結合材粒子2の平均粒子径は、好ましくは0.4μm以上500μm以下であり、より好ましくは2μm以上200μm以下である。このように第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2の平均粒子径を規定することにより、後述する造粒体4の大きさを適切に制御することができる。ここで、「平均粒子径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置(湿式法)において、球相当径に換算した体積基準の粒度分布に基づいて得られたメジアン径(d50)を指す。   The average particle diameter of the second binder particles 2 can be larger than the average particle diameter of the first binder particles 1. Specifically, the average particle diameter of the second binder particles 2 is preferably 0.4 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 200 μm or less. Thus, by defining the average particle diameter of the first binder particles 1 and the second binder particles 2, the size of the granulated body 4 described later can be controlled appropriately. Here, the “average particle diameter” refers to a median diameter (d50) obtained based on a volume-based particle size distribution converted to a sphere equivalent diameter in a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (wet method).

また、造粒体4における第1の結合材粒子1と第2の結合材粒子2との配合比は、質量換算でたとえば10:90〜90:10とすることができる。このように第1の結合材粒子1と第2の結合材粒子2との配合比を規定することにより、造粒体4を実使用に適したものとすることができる。   Moreover, the compounding ratio of the 1st binder particle | grains 1 and the 2nd binder particle | grains 2 in the granulated body 4 can be 10: 90-90: 10 in conversion of mass, for example. Thus, the granulated body 4 can be made suitable for actual use by prescribing the blending ratio of the first binder particles 1 and the second binder particles 2.

また、高速混合・造粒機によって攪拌される結合材粒子3に噴霧される溶解液を構成する液状媒体には、揮発性が比較的高いものが適用される。具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、液状媒体に溶解させるバインダには、液状媒体の種類に応じた1または2種以上のものが適用される。具体的には、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)およびアクリル系樹脂などの有機バインダが挙げられるが、これらに限定されない。   In addition, a liquid medium having a relatively high volatility is applied to the liquid medium constituting the solution sprayed on the binder particles 3 stirred by the high speed mixer / granulator. Specific examples include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, and ethyl acetate, but are not limited thereto. In addition, as the binder to be dissolved in the liquid medium, one or more kinds depending on the type of the liquid medium are applied. Specific examples include, but are not limited to, organic binders such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), and acrylic resins.

また、造粒体4の平均粒子径は、好ましくは10μm以上500μm以下であり、より好ましくは15μm以上300μm以下である。このように造粒体4の平均粒子径を規定することにより、実施形態に係る多孔質体の耐熱衝撃性および高温強度を向上させることができる。   Moreover, the average particle diameter of the granulated body 4 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 15 μm or more and 300 μm or less. Thus, by defining the average particle diameter of the granulated body 4, the thermal shock resistance and high temperature strength of the porous body according to the embodiment can be improved.

なお、上記した実施形態では、結合材粒子3は第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2の両方を含むとして説明したが、第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2のうち、いずれか一方のみを使用してもよい。   In the above-described embodiment, the binding material particle 3 is described as including both the first binding material particle 1 and the second binding material particle 2. However, the first binding material particle 1 and the second binding material are described. Only one of the particles 2 may be used.

次に、成形、乾燥および焼成の各工程について、図1Bを用いて順に説明する。まず、成形工程について説明する。成形工程は、骨材粒子5を上記した造粒体4とともに型に入れて加圧圧縮し、成形体6を作製する工程である。具体的には、造粒体4および骨材粒子5を予め定められた割合となるように混合し、さらにデキストリンやグルコースなどの多糖類系のバインダおよび水を適量加えて混練すると、骨材粒子5の周囲を造粒体4が取り囲むようにして分散される。そして、造粒体4および骨材粒子5を含む混合物(坏土)を型(図示せず)に入れた後、予め定められた圧力を加えてプレス成形すると、図1Bの中段に示すように骨材粒子5の大きさおよび嵩比重に応じた空隙7を含む成形体6が得られる。   Next, each process of shaping | molding, drying, and baking is demonstrated in order using FIG. 1B. First, the molding process will be described. The molding step is a step of producing the molded body 6 by putting the aggregate particles 5 together with the above-described granulated body 4 into a mold and pressurizing and compressing. Specifically, when the granulated body 4 and the aggregate particles 5 are mixed so as to have a predetermined ratio, and then an appropriate amount of a polysaccharide binder such as dextrin and glucose and water are added and kneaded, aggregate particles are obtained. The granule 4 surrounds the periphery of 5 and is dispersed. And after putting the mixture (kneaded material) containing the granulated body 4 and the aggregate particle 5 into a type | mold (not shown) and applying a predetermined pressure and press-molding, as shown in the middle stage of FIG. 1B A molded body 6 including voids 7 corresponding to the size and bulk specific gravity of the aggregate particles 5 is obtained.

ここで、骨材粒子5としては、たとえば、平均気孔径が200μm以上の炭化珪素を適用することができる。好ましくは、炭化珪素の純度を95%以上とすることができるが、これに限定されるものではない。また、骨材粒子5の平均粒子径は、好ましくは200μm以上5mm以下であり、より好ましくは300μm以上4mm以下である。このように骨材粒子5の平均粒子径を規定することにより、平均気孔径および気孔率を多孔質体としての実使用に適したものとすることができる。   Here, as the aggregate particles 5, for example, silicon carbide having an average pore diameter of 200 μm or more can be applied. Preferably, the purity of silicon carbide can be 95% or more, but is not limited thereto. Moreover, the average particle diameter of the aggregate particles 5 is preferably 200 μm or more and 5 mm or less, more preferably 300 μm or more and 4 mm or less. By defining the average particle diameter of the aggregate particles 5 in this way, the average pore diameter and porosity can be made suitable for actual use as a porous body.

また、成形体6における骨材粒子5と造粒体4との配合比は、質量換算でたとえば95:5〜70:30とすることができる。このように骨材粒子5と造粒体4との配合比を規定することにより、平均気孔径および気孔率を多孔質体としての実使用に適したものとすることができる。   Moreover, the compounding ratio of the aggregate particle 5 and the granulated body 4 in the molded body 6 can be, for example, 95: 5 to 70:30 in terms of mass. Thus, by defining the blending ratio of the aggregate particles 5 and the granulated body 4, the average pore diameter and the porosity can be made suitable for actual use as a porous body.

次に、乾燥工程について説明する。乾燥工程は、上記した成形工程によって得られた成形体6を乾燥させる工程である。かかる乾燥工程により、成形体6から水分が除去される。なお、かかる乾燥工程は、成形体6の形状や含水量によっては省略してもよい。   Next, the drying process will be described. A drying process is a process of drying the molded object 6 obtained by the above-mentioned shaping | molding process. Water is removed from the molded body 6 by this drying step. In addition, you may abbreviate | omit this drying process depending on the shape and moisture content of the molded object 6. FIG.

最後に、焼成工程について説明する。焼成工程は、上記した乾燥工程において水分が除去された成形体6を、図示しない焼成装置で焼成する工程である。成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末の混合粉末に埋設し、埋設された状態の成形体6を加熱して焼成させ、図1Bの下段に示す焼成体11を製造する工程である。上記した焼成体11は、詳しくは再結晶炭化珪素(RSiC)である。かかる焼成体11は、必要により端部の加工処理等が施された多孔質体(以下、「多孔質体11」ともいう)として、たとえば後述する金属溶湯用濾過フィルタや焼成用治具などの用途に利用される。   Finally, the firing process will be described. A baking process is a process of baking the molded object 6 from which the water | moisture content was removed in the above-mentioned drying process with the baking apparatus which is not shown in figure. In this step, the molded body 6 is embedded in a mixed powder of carbon powder and silica powder, and the embedded molded body 6 is heated and fired to produce a fired body 11 shown in the lower part of FIG. 1B. Specifically, the fired body 11 is recrystallized silicon carbide (RSiC). Such a fired body 11 is a porous body (hereinafter also referred to as “porous body 11”) subjected to end processing or the like as necessary, such as a metal melt filter or a firing jig described later. Used for applications.

成形体6においては、焼成する際に、造粒体4に含まれる炭化珪素の拡散により、骨材粒子5同士を結合するネック10が形成される。なお、図1Bでは、理解を容易にするため、結合材9およびネック10を別体のようにして示したが、実際にはSEM観察では識別できない程度に一体化されてもよい。   In the molded body 6, a neck 10 that joins the aggregate particles 5 is formed by the diffusion of silicon carbide contained in the granulated body 4 when firing. In FIG. 1B, for ease of understanding, the binding material 9 and the neck 10 are shown as separate bodies. However, they may be integrated so as not to be identified by SEM observation.

また、本実施形態では、成形体6を炭素粉末に埋設して炭素源を添加するようにしたことから、焼結時の炭化珪素粉末の蒸発を促進することができる。また、本実施形態では、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋設して焼成させることで、ネック10の成長を促進させることができる。   Moreover, in this embodiment, since the molded object 6 was embedded in carbon powder and the carbon source was added, evaporation of the silicon carbide powder at the time of sintering can be accelerated | stimulated. Moreover, in this embodiment, the growth of the neck 10 can be promoted by embedding the molded body 6 in carbon powder and silica powder and firing it.

さらに、第1の結合材粒子1、第2の結合材粒子2および骨材粒子5の3種類の粒子がそれぞれ、上記した割合および大きさで存在していることにより、焼成が適度に進行し、炭化珪素を含有する各粒子の焼成およびネック10の生成を促進させることができる。   Furthermore, since the three kinds of particles of the first binder particle 1, the second binder particle 2 and the aggregate particle 5 are present in the above-described ratio and size, firing proceeds appropriately. The firing of each particle containing silicon carbide and the formation of the neck 10 can be promoted.

ここで、焼成装置での焼成温度は、たとえば2000℃以上、好ましくは2000℃〜2500℃として成形体6を焼成させる。これにより、成形体6を適切に焼成させることができる。このとき、たとえば、アルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気下で焼成が行われることが好ましい。   Here, the molded body 6 is fired at a firing temperature in a firing apparatus of, for example, 2000 ° C. or higher, preferably 2000 ° C. to 2500 ° C. Thereby, the molded object 6 can be baked appropriately. At this time, for example, it is preferable that the firing is performed in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen.

このように、実施形態に係る多孔質体11の製造方法によれば、骨材粒子5の大きさに応じた骨材8を有し、空隙7に応じた気孔12を含み、かつ造粒体4の組成および大きさに応じた結合材9およびネック10が形成された多孔質体11が得られる。ネック10が適切に形成されることにより、平均気孔径および気孔率に比して耐熱衝撃性および高温強度に優れた多孔質体11が得られる。   Thus, according to the method for manufacturing the porous body 11 according to the embodiment, the aggregate body 8 includes the aggregate 8 corresponding to the size of the aggregate particle 5, includes the pores 12 corresponding to the void 7, and is granulated. The porous body 11 in which the binder 9 and the neck 10 according to the composition and size of 4 are formed is obtained. By appropriately forming the neck 10, the porous body 11 having excellent thermal shock resistance and high temperature strength as compared with the average pore diameter and porosity can be obtained.

次に、実施形態に係る多孔質体11について説明する。多孔質体11は、平均粒子径が200μm以上の炭化珪素の骨材8を含む。ここで、骨材8の平均粒子径は、具体的には、たとえば、多孔質体11の断面のSEM(Scanning Electron Microscope)画像を撮像し、かかるSEM画像からインターセプト法により骨材8の粒子径を測定し、粒度分布を求める。   Next, the porous body 11 according to the embodiment will be described. The porous body 11 includes a silicon carbide aggregate 8 having an average particle diameter of 200 μm or more. Here, the average particle diameter of the aggregate 8 is specifically, for example, a SEM (Scanning Electron Microscope) image of a cross section of the porous body 11 is taken, and the particle diameter of the aggregate 8 is obtained from the SEM image by an intercept method. To determine the particle size distribution.

具体的な粒子径の測定手順としては、SEM画像に任意の線を引き、かかる線と交差した骨材8について、その長径と短径とを測定する。次いで、粒子形状を楕円とし、長径および短径の平均値を、その骨材8の粒子径とする。そして、別の視野の複数のSEM画像も撮像し、撮像した複数のSEM画像を用いて前述の測定を繰り返し、500個以上の骨材8の粒子径を測定した後、統計的に処理することで、多孔質体11の断面組織における骨材8の平均粒子径を求める。   As a specific particle diameter measurement procedure, an arbitrary line is drawn on the SEM image, and the major axis and minor axis of the aggregate 8 intersecting with the line are measured. Next, the particle shape is an ellipse, and the average value of the major axis and the minor axis is the particle diameter of the aggregate 8. Then, a plurality of SEM images of different fields of view are also imaged, the above measurement is repeated using the captured plurality of SEM images, and the particle diameters of 500 or more aggregates 8 are measured, and then statistically processed. Thus, the average particle diameter of the aggregate 8 in the cross-sectional structure of the porous body 11 is obtained.

また、多孔質体11は、骨材8を結合する炭化珪素の結合材9を含む。ここで、結合材9は、上記した多孔質体11の断面のSEM画像から、骨材8とは異なる組織であるとしてその相違を確認することができる。   The porous body 11 includes a silicon carbide binder 9 that bonds the aggregate 8. Here, from the SEM image of the cross section of the porous body 11 described above, the difference can be confirmed that the binder 9 is a tissue different from the aggregate 8.

また、多孔質体11は、平均気孔径が200μm以上であり、好ましくは300μm以上2000μm以下である。多孔質体11の平均気孔径が200μm未満だと、たとえば後述する金属溶湯用濾過フィルタとしての使用に適さず、目詰まりすることがある。また、多孔質体11の平均気孔径が200μm未満だと、たとえば後述する焼成用治具としての使用にも適さず、窯炉内に温度ムラを生じさせることで焼成用治具に載せた被焼成物を効率よく焼成させることができないことや、脱バインダが効率よく行われずに焼成不良を起こすことがある。ここで、「平均気孔径」とは、水銀ポロシメータにおいて、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から得られた、気孔12を円柱近似した際の気孔径分布に基づいて得られたメジアン径(d50)をいう。   The porous body 11 has an average pore diameter of 200 μm or more, preferably 300 μm or more and 2000 μm or less. If the average pore diameter of the porous body 11 is less than 200 μm, it is not suitable for use as, for example, a metal melt filtration filter described later, and may become clogged. Further, if the average pore diameter of the porous body 11 is less than 200 μm, it is not suitable for use as a firing jig described later, for example, and the object placed on the firing jig by causing temperature unevenness in the furnace. The fired product may not be fired efficiently, or the binder removal may not be performed efficiently, resulting in firing failure. Here, the “average pore diameter” means that in a mercury porosimeter, pressure is applied to intrude mercury into the fine pores of the powder using the large surface tension of mercury, and the pressure and the amount of mercury inserted It refers to the median diameter (d50) obtained based on the pore diameter distribution obtained when the pores 12 are approximated to a cylinder.

また、多孔質体11は、気孔率が30体積%以上であり、好ましくは40体積%以上70体積%以下である。気孔率が30体積%未満だと、多孔質体11としての実使用に適さない。ここで、「気孔率」とは、多孔質体11または多孔質体11の一部を使用した試料の寸法および質量に基づいて密度を算出し、炭化珪素の理論密度に対する比として算出したものをいう。   Further, the porous body 11 has a porosity of 30% by volume or more, and preferably 40% by volume or more and 70% by volume or less. If the porosity is less than 30% by volume, it is not suitable for actual use as the porous body 11. Here, the “porosity” is obtained by calculating the density based on the size and mass of the sample using the porous body 11 or a part of the porous body 11 and calculating the ratio to the theoretical density of silicon carbide. Say.

また、多孔質体11の嵩比重は、好ましくは1.5以上2.3以下であり、より好ましくは1.6以上2.0以下である。嵩比重を上記した範囲とすることで、平均気孔径および気孔率が用途に適した適切な範囲に収まりやすくなり、多孔質体11としての実使用に適したものとなる。ここで、「嵩比重」とは、多孔質体11または多孔質体11の一部を加工した試験片の寸法および質量に基づいて算出したものをいう。   Moreover, the bulk specific gravity of the porous body 11 is preferably 1.5 or more and 2.3 or less, and more preferably 1.6 or more and 2.0 or less. By setting the bulk specific gravity within the above-described range, the average pore diameter and the porosity are likely to fall within an appropriate range suitable for the application, and are suitable for actual use as the porous body 11. Here, “bulk specific gravity” refers to a value calculated based on the size and mass of a test piece obtained by processing the porous body 11 or a part of the porous body 11.

また、多孔質体11は、金属珪素およびホウ素の含有量が1質量%以下であることが実使用上好ましく、より好ましくは0.5質量%以下である。金属珪素およびホウ素の含有量を上記した範囲とすることにより、後述する高温曲げ強度の低下を抑制することができる。また、かかる多孔質体11を後述する金属溶湯用濾過フィルタとして利用する場合には、さらに濾過後の金属溶湯への不純物の漏出を防止することができる。ここで、金属珪素およびホウ素の含有量とは、蛍光X線分析により得られた値をいう。   In addition, the porous body 11 preferably has a metal silicon and boron content of 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less. By making content of metal silicon and boron into the above-mentioned range, the fall of the high temperature bending strength mentioned later can be suppressed. Moreover, when utilizing this porous body 11 as a filtration filter for molten metal mentioned later, the leakage of the impurity to the molten metal after filtration can be further prevented. Here, the contents of metallic silicon and boron refer to values obtained by fluorescent X-ray analysis.

また、多孔質体11は、炭化珪素の含有量が95質量%以上であることが実用上好ましく、より好ましくは99%以上である。炭化珪素の含有量を上記した範囲とすることにより、後述する高温曲げ強度の低下を抑制することができる。また、かかる多孔質体11を後述する金属溶湯用濾過フィルタとして利用する場合には、さらに濾過後の金属溶湯への不純物の漏出を防止することができる。ここで、「炭化珪素の含有量」とは、蛍光X線分析、TC(トータルカーボン)分析およびFC(フリーカーボン)分析の結果に基づいて得られた値をいう。なお、炭化珪素の含有量が99.999%以上でも問題はないが、使用する各原料における炭化珪素の純度を高くする必要があり、コストが高くなるため好ましくない。   Further, the porous body 11 preferably has a silicon carbide content of 95% by mass or more, more preferably 99% or more. By making content of silicon carbide into the above-mentioned range, the fall of the high temperature bending strength mentioned later can be suppressed. Moreover, when utilizing this porous body 11 as a filtration filter for molten metal mentioned later, the leakage of the impurity to the molten metal after filtration can be further prevented. Here, “content of silicon carbide” refers to a value obtained based on the results of X-ray fluorescence analysis, TC (total carbon) analysis, and FC (free carbon) analysis. There is no problem even if the content of silicon carbide is 99.999% or more, but it is not preferable because the purity of silicon carbide in each raw material to be used needs to be increased and the cost is increased.

また、多孔質体11の熱伝導率は、10W/(m・K)以上80W/(m・K)以下であることが実用上好ましく、より好ましくは15W/(m・K)以上50W/(m・K)以下であり、さらに好ましくは18W/(m・K)以上40W/(m・K)以下である。熱伝導率を上記した範囲とすると、かかる多孔質体11をたとえば後述する金属溶湯用濾過フィルタとして利用した場合に、通湯前後における金属溶湯の温度低下を抑制することができる。また、かかる多孔質体11をたとえば後述する焼成用治具として利用した場合には、窯炉内の温度ムラを低減し、効率よく焼成することができる。ここで、「熱伝導率」とは、JISR2616:1995に規定された、熱流法による熱伝導率測定に基づいて得られた値をいう。   The thermal conductivity of the porous body 11 is practically preferably 10 W / (m · K) or more and 80 W / (m · K) or less, more preferably 15 W / (m · K) or more and 50 W / ( m · K) or less, and more preferably 18 W / (m · K) or more and 40 W / (m · K) or less. When the thermal conductivity is in the above-described range, when the porous body 11 is used as, for example, a metal melt filtration filter to be described later, it is possible to suppress a temperature drop of the metal melt before and after passing the molten metal. Further, when such a porous body 11 is used as, for example, a firing jig described later, temperature unevenness in the kiln can be reduced and firing can be performed efficiently. Here, the “thermal conductivity” refers to a value obtained based on the thermal conductivity measurement by the heat flow method defined in JIS R2616: 1995.

以下では、多孔質体11の具体的な適用例について、図2A、図2Bを用いて説明する。図2Aは、実施形態に係る多孔質体11の一例である金属溶湯用濾過フィルタの概要を説明する説明図、図2Bは、図2AのA−A’断面図である。   Below, the specific application example of the porous body 11 is demonstrated using FIG. 2A and FIG. 2B. FIG. 2A is an explanatory view for explaining the outline of a filter for molten metal that is an example of the porous body 11 according to the embodiment, and FIG.

図2A、図2Bに示すように、実施形態に係る金属溶湯用濾過フィルタ110は、外周面113および内周面114を有するように構成された円筒形状の部材として形成される。金属溶湯内の介在物は、外周面113から内周面114に向けて金属溶湯が流通する間に捕集される。そして、清浄化された金属溶湯が内周面114で囲まれた中空部分から外部へ排出される。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the molten metal filter 110 according to the embodiment is formed as a cylindrical member configured to have an outer peripheral surface 113 and an inner peripheral surface 114. Inclusions in the molten metal are collected while the molten metal flows from the outer peripheral surface 113 toward the inner peripheral surface 114. Then, the cleaned molten metal is discharged from the hollow portion surrounded by the inner peripheral surface 114 to the outside.

実施形態に係る金属溶湯用濾過フィルタ110は、平均粒子径が好ましくは600μm以上、より好ましくは800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材8を含む。骨材8が上記した平均粒子径を有するためには、たとえば、骨材粒子5の平均粒子径を好ましくは600μm以上、より好ましくは800μm以上4mm以下とすればよい。   The molten metal filtration filter 110 according to the embodiment includes an aggregate 8 of silicon carbide having an average particle diameter of preferably 600 μm or more, more preferably 800 μm or more and 4 mm or less. In order for the aggregate 8 to have the above-described average particle diameter, for example, the average particle diameter of the aggregate particles 5 is preferably 600 μm or more, more preferably 800 μm or more and 4 mm or less.

また、金属溶湯用濾過フィルタ110の曲げ強度は、2MPa以上15MPa以下であることが実使用上好ましく、より好ましくは3MPa以上14MPa以下である。ここで、「曲げ強度」とは、JISR1601:2008に規定された3点曲げ試験に基づいて、常温(5〜35℃)で測定したものをいう。より具体的には、金属溶湯用濾過フィルタ110を20mm×10mm×50mmの直方体に加工した試料を用いて、スパン長さ30mmにて3点曲げ試験を実施し、評価したものである。   In addition, the bending strength of the molten metal filtration filter 110 is preferably 2 MPa or more and 15 MPa or less, more preferably 3 MPa or more and 14 MPa or less. Here, “bending strength” refers to a value measured at room temperature (5-35 ° C.) based on a three-point bending test specified in JIS R1601: 2008. More specifically, a three-point bending test was performed at a span length of 30 mm and evaluated using a sample obtained by processing the molten metal filter 110 into a cuboid of 20 mm × 10 mm × 50 mm.

また、金属溶湯用濾過フィルタ110の1500℃以下における高温曲げ強度は、2MPa以上15MPa以下であることが実使用上好ましく、より好ましくは3MPa以上14MPa以下である。高温曲げ強度を上記した範囲とすることで、たとえば1500℃を超える比較的高い温度条件においても金属溶湯用濾過フィルタ110として使用することができる。ここで「1500℃以下における高温曲げ強度」とは、JISR1604:2008に規定された3点曲げ試験に基づいて、高温(1000〜1500℃)で測定したものをいう。より具体的には、金属溶湯用濾過フィルタ110を20mm×10mm×120mmの直方体に加工した試料を用いて、スパン長さ90mmにて3点曲げ試験を1500℃の大気雰囲気下で実施し、評価したものである。   Further, the high-temperature bending strength at 1500 ° C. or less of the molten metal filtration filter 110 is preferably 2 MPa or more and 15 MPa or less, and more preferably 3 MPa or more and 14 MPa or less. By setting the high-temperature bending strength in the above-described range, it can be used as the molten metal filter filter 110 even under relatively high temperature conditions exceeding 1500 ° C., for example. Here, “high-temperature bending strength at 1500 ° C. or lower” means a value measured at a high temperature (1000 to 1500 ° C.) based on a three-point bending test specified in JIS R1604: 2008. More specifically, a three-point bending test was carried out at a span length of 90 mm in an air atmosphere at 1500 ° C. using a sample obtained by processing a filter for metal melt 110 into a 20 mm × 10 mm × 120 mm rectangular parallelepiped. It is a thing.

また、金属溶湯用濾過フィルタ110の厚みt1は、好ましくは15mm以上100mm以下であり、より好ましくは20mm以上60mm以下である。厚みt1が15mm未満だと、たとえば変形が起こりやすくなり、耐用期間が短くなることがある。さらに、厚みt1が15mm未満だと、濾過機能を十分に発揮することができず、濾過したい介在物が捕捉されずに内周面114まで到達し、金属溶湯とともに中空部分に排出されることがある。また、厚みt1が100mmを超えると、たとえば金属溶湯用濾過フィルタ110を含む濾過装置(図示せず)の体格が大きくなり、実使用に適さない場合がある。   Further, the thickness t1 of the molten metal filter 110 is preferably 15 mm or more and 100 mm or less, more preferably 20 mm or more and 60 mm or less. If the thickness t1 is less than 15 mm, for example, deformation is likely to occur, and the service life may be shortened. Furthermore, when the thickness t1 is less than 15 mm, the filtration function cannot be sufficiently exhibited, and inclusions to be filtered reach the inner peripheral surface 114 without being captured, and are discharged into the hollow portion together with the molten metal. is there. Moreover, when thickness t1 exceeds 100 mm, the physique of the filtration apparatus (not shown) containing the filter 110 for metal melts will become large, for example, and may not be suitable for actual use.

次に、実施形態に係る多孔質体11の他の適用例について、図8A、図8Bを用いて説明する。図8Aは、実施形態に係る多孔質体11の一例である焼成用治具の概要を説明する説明図、図8Bは、図8AのB−B’断面図である。   Next, another application example of the porous body 11 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG. 8A is an explanatory diagram for explaining an outline of a firing jig as an example of the porous body 11 according to the embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 8A.

図8A、図8Bに示すように、実施形態に係る焼成用治具210は、上面211および下面212を有する上面視略矩形の平板状の焼成用棚板213を含む。焼成用治具210は、複数の支柱(図示せず)により焼成用棚板213の上面211が略水平となるように支持される。そして、焼成用棚板213の上面211には、被焼成体50,52が載置されている。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the firing jig 210 according to the embodiment includes a flat plate-like firing shelf 213 having an upper surface 211 and a lower surface 212 and having a substantially rectangular shape when viewed from above. The firing jig 210 is supported by a plurality of columns (not shown) so that the upper surface 211 of the firing shelf 213 is substantially horizontal. And the to-be-fired bodies 50 and 52 are mounted on the upper surface 211 of the baking shelf 213.

このような焼成用棚板213を含む焼成用治具210は、焼成用棚板213の上面211に被焼成物50,52が載置された状態で図示しない窯炉内に配置され、被焼成物50,52の焼成が実施される。   The firing jig 210 including such a firing shelf 213 is disposed in a kiln furnace (not shown) in a state where the firing objects 50 and 52 are placed on the upper surface 211 of the firing shelf 213, and fired. Firing of the objects 50 and 52 is performed.

ここで、被焼成物50,52は、たとえば積層セラミックスコンデンサなどの電子部品や自動車排ガス浄化用ハニカム構造体である。すなわち、上記した焼成用治具210は、電子部品やハニカム構造体の焼成に用いることができる。なお、上記では、被焼成物50,52を積層セラミックスコンデンサやハニカム構造体としたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、被焼成物50,52は、たとえばチップインダクタや半導体基板など、焼成が行われる部品であればどのような種類のものであってもよい。   Here, the objects to be fired 50 and 52 are electronic parts such as a multilayer ceramic capacitor or a honeycomb structure for purifying automobile exhaust gas. That is, the above-described firing jig 210 can be used for firing electronic components and honeycomb structures. In addition, although the to-be-fired products 50 and 52 are the laminated ceramic capacitor and the honeycomb structure in the above, this is an example and is not limited. That is, the objects to be fired 50 and 52 may be of any kind as long as they are parts to be fired, such as a chip inductor and a semiconductor substrate.

実施形態に係る焼成用治具210は、平均粒子径が好ましくは3mm以下、より好ましくは600μm以上1.8mm以下の炭化珪素の骨材8を含む。骨材8が上記した平均粒子径を有するためには、たとえば、骨材粒子5の平均粒子径を好ましくは3mm以下、より好ましくは600μm以上1.8mm以下とすればよい。   The firing jig 210 according to the embodiment includes the silicon carbide aggregate 8 having an average particle diameter of preferably 3 mm or less, more preferably 600 μm or more and 1.8 mm or less. In order for the aggregate 8 to have the above-described average particle diameter, for example, the average particle diameter of the aggregate particles 5 is preferably 3 mm or less, more preferably 600 μm to 1.8 mm.

また、焼成用治具210の曲げ強度は、7MPa以上30MPa以下であることが実使用上好ましく、より好ましくは10MPa以上25MPa以下である。   Further, the bending strength of the firing jig 210 is preferably 7 MPa or more and 30 MPa or less, more preferably 10 MPa or more and 25 MPa or less.

また、焼成用治具210の1500℃以下における高温曲げ強度は、7MPa以上30MPa以下であることが実使用上好ましく、より好ましくは10MPa以上25MPa以下である。高温曲げ強度を上記した範囲とすることで、たとえば1500℃を超える比較的高い温度条件においても適切に使用することができる。   Further, the high temperature bending strength at 1500 ° C. or less of the firing jig 210 is preferably 7 MPa or more and 30 MPa or less, and more preferably 10 MPa or more and 25 MPa or less. By setting the high-temperature bending strength in the above-described range, it can be appropriately used even under relatively high temperature conditions exceeding 1500 ° C., for example.

また、焼成用治具210の厚みt2は、好ましくは5mm以上30mm以下であり、より好ましくは7mm以上15mm以下である。厚みt2が5mm未満だと、たとえば高温での変形が起こりやすくなり、耐用期間が短くなることがある。また、厚みt2が30mmを超えると、たとえば焼成用治具210の体格が大きくなり、実使用に適さない場合がある。   The thickness t2 of the firing jig 210 is preferably 5 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 7 mm or more and 15 mm or less. If the thickness t2 is less than 5 mm, for example, deformation at a high temperature is likely to occur, and the service life may be shortened. On the other hand, if the thickness t2 exceeds 30 mm, for example, the physique of the firing jig 210 becomes large and may not be suitable for actual use.

なお、図8A、図8Bでは、実施形態に係る焼成用治具210が一枚の焼成用棚板213を備える例について示したが、支柱で支持された二枚以上の焼成用棚板213を同時に使用してもよい。また、図8A、図8Bでは、一枚の焼成用棚板213に2つの被焼成物50,52を載置させた例について示したが、1または3以上の被焼成物を一枚の焼成用棚板213に載置させるようにしてもよい。また、図8A、図8Bでは、焼成用治具210が多孔質体11であるとして説明したが、これに限らない。焼成用治具210を構成する各部材のうち、たとえば、焼成用棚板213のみが多孔質体11で構成されるなど、焼成用治具210のうち少なくとも一部が多孔質体11で構成されていればよい。さらに、図8A、図8Bでは、焼成用棚板213の形状は上面視略矩形としたが、これに限定されるものではない。すなわち、焼成用棚板213の上面視した形状は、たとえば正方形や三角形などの多角形、または円形や楕円形などその他の形状であってもよい。   8A and 8B show an example in which the baking jig 210 according to the embodiment includes one baking shelf 213, but two or more baking shelves 213 supported by a support column are shown. You may use it simultaneously. 8A and 8B show an example in which two baking objects 50 and 52 are placed on one baking shelf 213, but one or three or more baking objects are fired on one sheet. It may be placed on the shelf board 213. 8A and 8B have been described on the assumption that the firing jig 210 is the porous body 11, the present invention is not limited thereto. Among the members constituting the firing jig 210, at least a part of the firing jig 210 is composed of the porous body 11, for example, only the firing shelf 213 is composed of the porous body 11. It only has to be. Furthermore, in FIGS. 8A and 8B, the shape of the baking shelf 213 is substantially rectangular when viewed from above, but is not limited thereto. In other words, the shape of the baking shelf 213 viewed from the top may be, for example, a polygon such as a square or a triangle, or another shape such as a circle or an ellipse.

また、上記した実施形態では、単一の構造体で構成された単純形状の多孔質体11について説明したが、これに限らない。すなわち、上述のようにして得られた複数の多孔質体11を、接合材を用いて接合し、これを多孔質体11に代えて金属溶湯用濾過フィルタ110や焼成用治具210などに用いてもよい。この点について、図9〜図10Cを用いて説明する。まず、複数の多孔質体11を接合してなる多孔質接合体の一例について、図9を用いて説明する。   In the above-described embodiment, the simple-shaped porous body 11 configured by a single structure has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the plurality of porous bodies 11 obtained as described above are joined using a joining material, and this is used in place of the porous body 11 for the molten metal filter 110, the firing jig 210, and the like. May be. This point will be described with reference to FIGS. 9 to 10C. First, an example of a porous joined body formed by joining a plurality of porous bodies 11 will be described with reference to FIG.

図9は、実施形態に係る多孔質接合体の概要を説明する断面図である。図9に示すように、実施形態に係る多孔質接合体310は、第1の部材311および第2の部材312と、接合層313とを含む。第1の部材311および第2の部材312はそれぞれ、単純形状の多孔質体11で構成される。接合層313は、第1の部材311と第2の部材312との間に挟まれるように配置されており、多孔質体11で構成された第1の部材311と第2の部材312とを含む複雑形状の多孔質接合体310を形成させる。このような構成を有する多孔質接合体310は、たとえば、以下のようにして作製される。   FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the outline of the porous joined body according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the porous joined body 310 according to the embodiment includes a first member 311, a second member 312, and a joining layer 313. The first member 311 and the second member 312 are each composed of a porous body 11 having a simple shape. The bonding layer 313 is disposed so as to be sandwiched between the first member 311 and the second member 312, and the first member 311 and the second member 312 formed of the porous body 11 are connected to each other. A porous bonded body 310 having a complicated shape is formed. The porous joined body 310 having such a configuration is manufactured as follows, for example.

接合層313は、第1の部材311および第2の部材312を接合させるための接合材を焼成することで形成される。すなわち、かかる接合材を第1の部材311および第2の部材312で挟むように保持し、第1の部材311および第2の部材312とともに焼成すると、接合層313を含む多孔質接合体310が得られる。これにより、単純形状を有する複数の多孔質体11を組み合わせて複雑形状を有する多孔質接合体310を形成することができる。このとき、接合材が炭化珪素粉末を含むと、接合部分での割れや剥離等の発生が抑制され、高強度・高耐熱性の一体化された多孔質接合体310を得ることができるため好ましい。   The bonding layer 313 is formed by firing a bonding material for bonding the first member 311 and the second member 312. That is, when the bonding material is held so as to be sandwiched between the first member 311 and the second member 312, and fired together with the first member 311 and the second member 312, the porous bonded body 310 including the bonding layer 313 is obtained. can get. Thereby, the porous joined body 310 having a complex shape can be formed by combining a plurality of porous bodies 11 having a simple shape. At this time, it is preferable that the bonding material contains silicon carbide powder, since generation of cracks and peeling at the bonded portion is suppressed, and an integrated porous bonded body 310 having high strength and high heat resistance can be obtained. .

ここで、多孔質接合体310についてさらに説明する。多孔質接合体310は、炭化珪素からなる骨材の平均粒子径が好ましくは200μm〜5mmであり、より好ましくは300μm〜4mmである。骨材の平均粒子径を上記した範囲とすることにより、上記した多孔質体11と同等の性能を確保することができる。ここで、多孔質接合体310における骨材の平均粒子径は、上記した方法と同様に測定することができる。すなわち、接合層313を含む多孔質接合体310を用意し、その断面のSEM(Scanning Electron Microscope)画像を撮像し、かかるSEM画像からインターセプト法により骨材の粒子径を測定し、粒度分布を求める。   Here, the porous joined body 310 will be further described. In the porous joined body 310, the average particle diameter of the aggregate made of silicon carbide is preferably 200 μm to 5 mm, more preferably 300 μm to 4 mm. By setting the average particle diameter of the aggregate within the above-described range, performance equivalent to that of the above-described porous body 11 can be ensured. Here, the average particle diameter of the aggregate in the porous joined body 310 can be measured in the same manner as described above. That is, a porous bonded body 310 including a bonding layer 313 is prepared, a SEM (Scanning Electron Microscope) image of the cross section is taken, the particle size of the aggregate is measured from the SEM image by the intercept method, and the particle size distribution is obtained. .

また、多孔質接合体310の気孔率、平均気孔径、曲げ強度、高温曲げ強度、熱伝導率、耐熱衝撃性および耐熱温度については、金属溶湯用濾過フィルタ110や焼成用治具210など、多孔質体11の代替として適用される用途に応じた性能を有することが好ましい。ここで、多孔質接合体310の気孔率、平均気孔径、曲げ強度、高温曲げ強度、熱伝導率、耐熱衝撃性および耐熱温度は、中央に接合層313を含むことを除き、単層の多孔質体11と同様の寸法となるように作製した試料をそれぞれ用い、単層の多孔質体11における曲げ強度、高温曲げ強度、熱伝導率、耐熱衝撃性および耐熱温度と同様の測定を行い、その結果を測定値とすることができる。なお、曲げ強度、高温曲げ強度については、長さ方向の中央に接合層313が含まれるようにし、接合層313付近に最大曲げ荷重が負荷されることとする。   Further, the porosity, average pore diameter, bending strength, high temperature bending strength, thermal conductivity, thermal shock resistance and thermal temperature of the porous joined body 310 can be obtained from a porous metal filtration filter 110, a firing jig 210, etc. It is preferable to have performance according to the application applied as an alternative to the mass 11. Here, the porosity, average pore diameter, bending strength, high temperature bending strength, thermal conductivity, thermal shock resistance and thermal temperature of the porous bonded body 310 are single layer porous except that the bonding layer 313 is included in the center. Using the samples prepared to have the same dimensions as the mass 11, the same measurements as the bending strength, high-temperature bending strength, thermal conductivity, thermal shock resistance and thermal resistance in the single-layer porous body 11 are performed, The result can be a measured value. For the bending strength and the high temperature bending strength, the bonding layer 313 is included in the center in the length direction, and the maximum bending load is applied in the vicinity of the bonding layer 313.

次に、接合層313についてさらに説明する。接合層313は、平均粒子径が好ましくは500μm以下、より好ましくは50μm以上300μm以下の炭化珪素粉末を含む。炭化珪素粉末が上記した平均粒子径を有するためには、たとえば、接合材に含有させる炭化珪素粉末の平均粒子径を好ましくは500μm以下、より好ましくは50μm以上300μm以下とすればよい。炭化珪素粉末の平均粒子径を上記した範囲とすることにより、接合部分での割れや剥離等の発生が抑制され、高強度・高耐熱性の一体化された多孔質接合体310を得ることができる。なお、接合材の具体的な配合例については後述する。   Next, the bonding layer 313 will be further described. Bonding layer 313 includes a silicon carbide powder having an average particle diameter of preferably 500 μm or less, more preferably 50 μm or more and 300 μm or less. In order for the silicon carbide powder to have the above average particle size, for example, the average particle size of the silicon carbide powder contained in the bonding material is preferably 500 μm or less, more preferably 50 μm or more and 300 μm or less. By setting the average particle diameter of the silicon carbide powder within the above-described range, it is possible to suppress the occurrence of cracking and peeling at the bonded portion, and to obtain an integrated porous bonded body 310 having high strength and high heat resistance. it can. A specific blending example of the bonding material will be described later.

また、接合層313の気孔率は、好ましくは10体積%以上40体積%以下である。接合層313の気孔率を上記した範囲とすることにより、接合層313と接する多孔質体11との連通を確保でき、たとえば焼成用治具として使用する際の脱ガス性が良好となったり、適度な気孔が存在することで耐熱衝撃性が良好となったりする。   The porosity of the bonding layer 313 is preferably 10% by volume or more and 40% by volume or less. By setting the porosity of the bonding layer 313 in the above-described range, communication with the porous body 11 in contact with the bonding layer 313 can be ensured, for example, degassing property when used as a firing jig is improved, The presence of appropriate pores may improve the thermal shock resistance.

また、接合層313の嵩比重は、好ましくは1.9以上2.9以下である。接合層313の嵩比重を上記した範囲とすることにより、気孔率が用途に適した適切な範囲に収まりやすくなり、実使用に適した多孔質接合体310を容易に形成することができる。   The bulk specific gravity of the bonding layer 313 is preferably 1.9 or more and 2.9 or less. By setting the bulk specific gravity of the bonding layer 313 in the above-described range, the porosity can easily fall within an appropriate range suitable for the application, and the porous bonded body 310 suitable for actual use can be easily formed.

また、接合層313は、炭化珪素の含有量が95質量%以上であることが実用上好ましく、より好ましくは99%以上である。炭化珪素の含有量を上記した範囲とすることにより、後述する高温曲げ強度の低下を抑制することができる。   In addition, the bonding layer 313 has a silicon carbide content of preferably 95% by mass or more, and more preferably 99% or more. By making content of silicon carbide into the above-mentioned range, the fall of the high temperature bending strength mentioned later can be suppressed.

また、接合層313の厚さは、好ましくは500μm以上3mm以下である。接合層313の厚さを上記した範囲とすることにより、接合部分での割れや接合界面での剥離等の発生が抑制される。なお、上記した接合層313における炭化珪素粉末の平均粒子径は、単層の多孔質体11における骨材8の平均粒子径と同様の方法により測定することができる。また、接合層313の厚さは、断面を撮像したSEM画像に基づいて測定することができる。また、接合層313の気孔率および接合層313の嵩比重は、単層の多孔質体11における気孔率および嵩比重の測定と同様の方法により測定値を得ることができる。   The thickness of the bonding layer 313 is preferably 500 μm or more and 3 mm or less. By setting the thickness of the bonding layer 313 in the above-described range, the occurrence of cracks at the bonded portion and peeling at the bonded interface is suppressed. The average particle diameter of the silicon carbide powder in the bonding layer 313 can be measured by the same method as the average particle diameter of the aggregate 8 in the single-layer porous body 11. Further, the thickness of the bonding layer 313 can be measured based on an SEM image obtained by imaging a cross section. Further, the porosity of the bonding layer 313 and the bulk specific gravity of the bonding layer 313 can be measured by the same method as the measurement of the porosity and bulk specific gravity of the single-layer porous body 11.

次に、接合層313を形成するために適用される接合材について説明する。かかる接合材は、具体的には、たとえば平均粒子径が160〜240μmの炭化珪素粉末Aを30〜70質量%と、平均粒子径が8〜12μmの炭化珪素粉末Bを5〜15質量%と、平均粒子径が1〜5μmの炭化珪素粉末Cを30〜50質量%と、平均粒子径が0.3〜0.7μmの黒鉛を0.3〜0.8質量%と、2種類の多糖類系バインダであるデキストリン3〜7質量%およびセルロース0.02〜0.5質量%と、水10〜20質量%とを含む。このように、平均粒子径の異なる複数の炭化珪素粉末を組み合わせて使用したものを接合材として適用することが好ましい。これらの材料を混合容器内に投入し、混合攪拌機を用いて均一に撹拌することにより、上記した接合材が得られる。   Next, a bonding material applied for forming the bonding layer 313 will be described. Specifically, the bonding material is, for example, 30 to 70% by mass of silicon carbide powder A having an average particle size of 160 to 240 μm and 5 to 15% by mass of silicon carbide powder B having an average particle size of 8 to 12 μm. In addition, silicon carbide powder C having an average particle diameter of 1 to 5 μm is 30 to 50% by mass, graphite having an average particle diameter of 0.3 to 0.7 μm is 0.3 to 0.8% by mass, It contains 3 to 7% by mass of dextrin and 0.02 to 0.5% by mass of cellulose and 10 to 20% by mass of water, which are saccharide binders. Thus, it is preferable to apply as a bonding material a combination of a plurality of silicon carbide powders having different average particle diameters. These materials are put into a mixing container and uniformly mixed using a mixing stirrer to obtain the above-described bonding material.

こうして得られた接合材を用いて接合された、複雑形状を有する多孔質接合体310は、単一の構造体である多孔質体11と同様の強度と耐熱衝撃性を具備している。すなわち、接合界面での割れや剥離等が発生することがない。なお、接合材は、必ずしも上記した組成および配合割合に限らず、必要とされる強度と耐熱衝撃性を有する多孔質接合体310が得られるものであればいかなる組成および配合割合であってもよい。   The porous bonded body 310 having a complicated shape and bonded using the bonding material thus obtained has the same strength and thermal shock resistance as the porous body 11 which is a single structure. That is, there is no occurrence of cracking or peeling at the bonding interface. The bonding material is not necessarily limited to the above-described composition and blending ratio, and may be any composition and blending ratio as long as the porous bonded body 310 having the required strength and thermal shock resistance can be obtained. .

次に、複数の多孔質体11を接合してなる多孔質接合体のその他の例について、図10A〜図10Cを用いて説明する。図10Aは、実施形態に係る多孔質接合体の概要を説明する斜視図である。また、図10Bは、図10Aの上面図であり、図10Cは、図10BのC−C’断面図である。   Next, another example of the porous joined body formed by joining a plurality of porous bodies 11 will be described with reference to FIGS. 10A to 10C. FIG. 10A is a perspective view illustrating an outline of a porous joined body according to an embodiment. 10B is a top view of FIG. 10A, and FIG. 10C is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 10B.

図10A〜図10Cに示すように、実施形態に係る多孔質接合体410は、側板411,412,413および414と、底板415とを備える。側板411〜414および底板415はいずれも、平板状の多孔質体11で構成されており、多孔質接合体410は、底板415の上側部分が開口した箱形状を有する。   As shown in FIGS. 10A to 10C, the porous bonded body 410 according to the embodiment includes side plates 411, 412, 413 and 414 and a bottom plate 415. Each of the side plates 411 to 414 and the bottom plate 415 is composed of a flat plate-like porous body 11, and the porous bonded body 410 has a box shape in which an upper portion of the bottom plate 415 is opened.

多孔質接合体410は、互いに隣り合う部材が接合層を介して接合され、一体化されている。具体的には、図10Cに示すように、側板413,414と底板415とが、接合材の焼成により形成された接合層416を介してそれぞれ接合されている。また、図示による説明は省略するが、側板411,412と底板415とは、接合層416を介してそれぞれ接合されている。また、詳細な説明は省略するが、側板411〜414についても、互いに隣り合う部材が接合層416を介してそれぞれ接合されている。ここで、接合層416としては、上記した接合層313と同様の性能を有するものを適用することができる。   In the porous joined body 410, adjacent members are joined together through a joining layer and integrated. Specifically, as shown in FIG. 10C, the side plates 413, 414 and the bottom plate 415 are joined together via a joining layer 416 formed by firing of a joining material. Moreover, although illustration description is abbreviate | omitted, the side plates 411 and 412 and the bottom plate 415 are joined through the joining layer 416, respectively. Further, although detailed description is omitted, the side plates 411 to 414 are also joined to each other through the bonding layer 416. Here, as the bonding layer 416, a layer having the same performance as the above-described bonding layer 313 can be used.

かかる多孔質接合体410は、たとえば、金属溶湯に含まれる介在物を除去して清浄化された金属溶湯を貯留するいわゆるボックスフィルタ(以下、「ボックスフィルタ410」ともいう)として用いることができる。   Such a porous bonded body 410 can be used, for example, as a so-called box filter (hereinafter also referred to as “box filter 410”) for storing the molten metal that has been removed by removing inclusions contained in the molten metal.

ボックスフィルタ410を用いて、金属溶湯中に含まれる介在物を除去する手法の一例について以下に示す。まず、底板415の外側、すなわち下側から側板411,412,413および414の外壁面の一部がアルミニウムその他の金属溶湯に浸漬するようにボックスフィルタ410を配置させる。金属溶湯は、側板411,412,413および414、底板415ならびに接合層416の外壁面から内側に向かって流通し、金属溶湯内の介在物は、側板411,412,413および414、底板415ならびに接合層416で捕集される。そして、ボックスフィルタ410の内部には清浄化された金属溶湯が貯留されることとなる。   An example of a method for removing inclusions contained in the molten metal using the box filter 410 will be described below. First, the box filter 410 is disposed so that a part of the outer wall surface of the side plates 411, 412, 413 and 414 is immersed in the molten metal such as aluminum from the outside of the bottom plate 415, that is, from the lower side. The molten metal flows inward from the outer wall surfaces of the side plates 411, 412, 413 and 414, the bottom plate 415 and the bonding layer 416, and the inclusions in the molten metal include the side plates 411, 412, 413 and 414, the bottom plate 415 and It is collected by the bonding layer 416. The purified metal melt is stored inside the box filter 410.

ボックスフィルタ410に貯留された金属溶湯は、たとえば、ダイカストその他の成形用材料として利用される。なお、ボックスフィルタ410の形状および構成は、図10A〜図10Cに示したものに限らず、いかなる形状であってもよい。   The molten metal stored in the box filter 410 is used as, for example, a die casting or other molding material. The shape and configuration of the box filter 410 are not limited to those shown in FIGS. 10A to 10C, and may be any shape.

次に、実施形態に係る多孔質体11を製造する方法について、図3を用いて詳細に説明する。図3は、実施形態に係る多孔質体11を製造する処理手順を示すフローチャートである。   Next, a method for manufacturing the porous body 11 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure for manufacturing the porous body 11 according to the embodiment.

図3に示すように、まず、第1の結合材粒子1と、第1の結合材粒子1よりも平均粒子径の大きい第2の結合材粒子2とを含む結合材粒子3を混合する(ステップS11)。次に、ステップS11において混合した結合材粒子3に液状媒体およびバインダを含む溶解液を噴霧させ、混合することで造粒する(ステップS12)。   As shown in FIG. 3, first, the binder particles 3 including the first binder particles 1 and the second binder particles 2 having an average particle diameter larger than that of the first binder particles 1 are mixed ( Step S11). Next, the binder particles 3 mixed in step S11 are sprayed with a solution containing a liquid medium and a binder, and mixed to granulate (step S12).

続いて、ステップS12において得られた炭化珪素の造粒体4を炭化珪素の骨材粒子5と混合する(ステップS13)。次に、ステップS13において作製された造粒体4および骨材粒子5を含む混合物を混練し、用途に応じた形状を有する型に入れてプレス成形により成形する(ステップS14)。   Subsequently, the silicon carbide granule 4 obtained in step S12 is mixed with the silicon carbide aggregate particles 5 (step S13). Next, the mixture containing the granulated body 4 and the aggregate particles 5 produced in step S13 is kneaded, put into a mold having a shape corresponding to the application, and molded by press molding (step S14).

さらに、成形により得られた成形体6を乾燥し(ステップS15)、次いでシリカ粉末および炭素粉末に埋めた状態で成形体6を焼成する(ステップS16)。以上の各工程により、実施形態に係る一連の多孔質体11の製造が終了する。   Further, the molded body 6 obtained by molding is dried (step S15), and then the molded body 6 is fired in a state of being embedded in silica powder and carbon powder (step S16). Through the above steps, the production of the series of porous bodies 11 according to the embodiment is completed.

なお、上記した実施形態では、ステップS12として攪拌造粒法を適用した造粒体4の作製例について説明したが、同様の造粒体4を作製することができる方法であればこれに限定されず、例えば、転動造粒法や噴霧乾燥法などを適用してもよい。   In the above-described embodiment, the example of producing the granulated body 4 to which the stirring granulation method is applied as step S12 has been described. However, the method is not limited thereto as long as the same granulated body 4 can be produced. For example, a tumbling granulation method, a spray drying method, or the like may be applied.

また、上記した実施形態では、ステップS14としてプレス成形法を適用した成形体6の作製例について説明したが、型に入れた混合物を同様に加圧し、成形することができる方法であればこれに限定されず、例えば、静水圧成形法などを適用してもよい。   In the above-described embodiment, an example of producing the molded body 6 to which the press molding method is applied as step S14 has been described. However, any method that can press and mold the mixture placed in the mold in the same manner will be used. For example, an isostatic pressing method may be applied.

さらに、実施形態に係る多孔質体の製造方法は、上記したものに限定されない。以下ではまず、実施形態に係る多孔質体を製造する方法の第1変形例について、図4、図5を用いて説明する。   Furthermore, the manufacturing method of the porous body which concerns on embodiment is not limited to an above-described thing. Below, the 1st modification of the method of manufacturing the porous body which concerns on embodiment is demonstrated using FIG. 4, FIG.

図4は、実施形態に係る多孔質体を製造する処理手順を示すフローチャートであり、図5は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。   FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure for manufacturing the porous body according to the embodiment, and FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the outline of the method for manufacturing the porous body according to the embodiment.

図4に示すように、まず、結合材粒子と分散媒とを混合する(ステップS21)。ここで、結合材粒子には、上記した結合材粒子3と同様のものを適用することができる。すなわち、結合材粒子は上記した第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2の両方を含んでもよく、またいずれか一方のみを適用してもよい。   As shown in FIG. 4, first, the binder particles and the dispersion medium are mixed (step S21). Here, the same binder particles as those described above can be applied to the binder particles. That is, the binder particles may include both the first binder particles 1 and the second binder particles 2 described above, or only one of them may be applied.

また、分散媒には、揮発性が比較的高い液状媒体が適用される。具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、液状媒体の種類に応じた1または2種以上の有機バインダを溶解させたものを分散媒として適用してもよい。このような有機バインダとして、具体的には、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)およびアクリル系樹脂などを例示することができるが、これらに限定されない。   In addition, a liquid medium having a relatively high volatility is applied as the dispersion medium. Specific examples include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, and ethyl acetate, but are not limited thereto. Moreover, you may apply as a dispersion medium what melt | dissolved 1 or 2 or more types of organic binders according to the kind of liquid medium. Specific examples of such an organic binder include, but are not limited to, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), and acrylic resin.

次に、ステップS21において得られたスラリー16を骨材粒子15に流し込んで成形する(ステップS22)。具体的には、図5の上段に示すように炭化珪素の骨材粒子15を図示しない型の中に敷き詰めておき、スラリー16をこの型の中に流し入れた後、残余のスラリー16を型から排出させる。骨材粒子15の表面には、スラリー16の粘性等の性状に応じてほぼ均等の厚さを有するスラリー16の層が形成される一方、隣り合う骨材粒子15と接触または近接している箇所では、スラリー16に含まれる分散媒が有する表面張力に応じてスラリー16が他の部分よりも膜厚に付着する(図5の中段参照)。このように、骨材粒子15とスラリー16に含まれる結合材粒子とを備え、スラリー16が満たされない箇所に空隙17が形成された成形体18が得られる。ここで、骨材粒子15には、上記した骨材粒子5と同様のものを適用することができ、詳細な説明は省略する。   Next, the slurry 16 obtained in step S21 is poured into the aggregate particles 15 and shaped (step S22). Specifically, as shown in the upper part of FIG. 5, the silicon carbide aggregate particles 15 are spread in a mold (not shown), the slurry 16 is poured into the mold, and the remaining slurry 16 is removed from the mold. Let it drain. On the surface of the aggregate particles 15, a layer of the slurry 16 having a substantially uniform thickness is formed according to the properties such as the viscosity of the slurry 16, while the adjacent aggregate particles 15 are in contact with or close to each other. Then, according to the surface tension which the dispersion medium contained in the slurry 16 has, the slurry 16 adheres to the film thickness more than other portions (see the middle stage in FIG. 5). Thus, the molded object 18 provided with the aggregate particles 15 and the binder particles contained in the slurry 16 and having the voids 17 formed at locations where the slurry 16 is not filled is obtained. Here, the aggregate particles 15 may be the same as the aggregate particles 5 described above, and detailed description thereof is omitted.

さらに、成形により得られた成形体18を乾燥し(ステップS23)、次いでシリカ粉末および炭素粉末に埋めた状態で成形体18を焼成する(ステップS24)。以上の各工程により、図5の下段に示す焼成体(多孔質体)21の製造が終了する。   Further, the molded body 18 obtained by molding is dried (step S23), and then the molded body 18 is fired in a state of being embedded in silica powder and carbon powder (step S24). The manufacturing of the fired body (porous body) 21 shown in the lower part of FIG.

このように、実施形態に係る多孔質体21の製造方法によれば、骨材粒子15の大きさに応じた骨材19およびスラリー16の組成に応じた結合材20を有し、空隙17に応じた気孔22を含む多孔質体21が得られる。かかる多孔質体21は、隣り合う骨材粒子15間で密に残留する結合材粒子が、骨材粒子15の結合を適切に補助することにより、平均気孔径および気孔率に比して耐熱衝撃性および高温強度に優れたものとなる。   As described above, according to the method for manufacturing the porous body 21 according to the embodiment, the aggregate 19 according to the size of the aggregate particle 15 and the binder 20 according to the composition of the slurry 16 are included, and the void 17 The porous body 21 including the corresponding pores 22 is obtained. The porous body 21 has a thermal shock resistance as compared with the average pore diameter and the porosity because the binder particles remaining densely between the adjacent aggregate particles 15 appropriately assist the bonding of the aggregate particles 15. And high temperature strength.

なお、図5の下段では、隣り合う骨材19と近接している箇所にのみ結合材20が配置された多孔質体21について図示したが、骨材19の一部または全体を覆うように結合材20がさらに配置されてもよい。   In the lower part of FIG. 5, the porous body 21 in which the binding material 20 is disposed only in the vicinity of the adjacent aggregate 19 is illustrated, but the binding is performed so as to cover a part or the whole of the aggregate 19. A material 20 may be further arranged.

次に、実施形態に係る多孔質体を製造する方法の第2変形例について、図6、図7を用いて説明する。   Next, the 2nd modification of the method to manufacture the porous body which concerns on embodiment is demonstrated using FIG. 6, FIG.

図6は、実施形態に係る多孔質体を製造する処理手順を示すフローチャートであり、図7は、実施形態に係る多孔質体の製造方法の概要を説明する説明図である。   FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for manufacturing the porous body according to the embodiment, and FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the outline of the method for manufacturing the porous body according to the embodiment.

図6に示すように、まず、結合材粒子と固形化剤と分散媒とを混合する(ステップS31)。ここで、結合材粒子には、上記したスラリー16で使用したものと同様のものが適用される。すなわち、結合材粒子は上記した第1の結合材粒子1および第2の結合材粒子2の両方を含んでもよく、またいずれか一方のみを適用してもよい。   As shown in FIG. 6, first, binder particles, a solidifying agent, and a dispersion medium are mixed (step S31). Here, the same binder particles as those used in the slurry 16 are applied. That is, the binder particles may include both the first binder particles 1 and the second binder particles 2 described above, or only one of them may be applied.

また、固形化剤には、たとえば、ゲル化剤および硬化剤として知られている1または2種類以上のものが適用される。具体的には、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂およびポリアミン系硬化剤などが挙げられるが、これらに限定されない。   As the solidifying agent, for example, one or two or more types known as a gelling agent and a curing agent are applied. Specific examples include, but are not limited to, epoxy resins, phenol resins, urea resins, and polyamine curing agents.

また、分散媒には、上記したスラリー16で使用したものと同様の液状媒体が適用される。具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。   As the dispersion medium, a liquid medium similar to that used in the slurry 16 is applied. Specific examples include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, and ethyl acetate, but are not limited thereto.

次に、ステップS31において得られたスラリー26を骨材粒子25に付着させる(ステップS32)。具体的には、たとえばスラリー26と骨材粒子25とを適切な割合で混合させると、スラリー26の粘性等の性状に応じて、骨材粒子25の表面にほぼ均等の厚さを有するようにスラリー26が付着する。ここで、骨材粒子25には、上記した骨材粒子5,15と同様のものを適用することができ、詳細な説明は省略する。また、スラリー26と骨材粒子25との配合比は、質量換算でたとえば10:90〜30:70とすることができる。このようにスラリー26と骨材粒子25との配合比を規定することにより、平均気孔径および気孔率を多孔質体としての実使用に適したものとすることができる。   Next, the slurry 26 obtained in step S31 is adhered to the aggregate particles 25 (step S32). Specifically, for example, when the slurry 26 and the aggregate particles 25 are mixed at an appropriate ratio, the surface of the aggregate particles 25 has a substantially uniform thickness according to the properties such as the viscosity of the slurry 26. Slurry 26 adheres. Here, the aggregate particles 25 can be the same as the aggregate particles 5 and 15 described above, and detailed description thereof is omitted. Moreover, the compounding ratio of the slurry 26 and the aggregate particle 25 can be set to, for example, 10:90 to 30:70 in terms of mass. By defining the blending ratio of the slurry 26 and the aggregate particles 25 in this way, the average pore diameter and porosity can be made suitable for actual use as a porous body.

次に、スラリー26を付着させた骨材粒子25を型に入れて成形する(ステップS33)。上記した成形体24において、隣り合う骨材粒子25と接触または近接している箇所では、スラリー26中の結合材粒子が他の部分よりも多く付着するようにスラリー26に含まれる分散媒が有する表面張力に応じて移動する。これにより、スラリー26を付着させた骨材粒子25の間に空隙27が形成された成形体24が得られる(図7の上段参照)。   Next, the aggregate particles 25 to which the slurry 26 is adhered are put into a mold and molded (step S33). In the above-described molded body 24, the dispersion medium contained in the slurry 26 has a portion in contact with or close to the adjacent aggregate particle 25 so that the binder particles in the slurry 26 adhere more than other portions. Move according to surface tension. Thereby, the molded object 24 in which the space | gap 27 was formed between the aggregate particle 25 to which the slurry 26 was adhered is obtained (refer the upper stage of FIG. 7).

続いて、成形により得られた成形体24中のスラリー26を硬化させる(ステップS34)。具体的には、スラリー26中に含まれる固形化剤の種類に応じて、自然乾燥や加熱や光照射などの適切な操作で作用させることにより、隣り合う骨材粒子25の間および骨材粒子25の外周に硬化スラリー28が形成される(図7の中段参照)。   Subsequently, the slurry 26 in the molded body 24 obtained by molding is cured (step S34). Specifically, depending on the type of the solidifying agent contained in the slurry 26, it is caused to act by an appropriate operation such as natural drying, heating, or light irradiation, and thereby between the adjacent aggregate particles 25 and the aggregate particles. Cured slurry 28 is formed on the outer periphery of 25 (see the middle stage of FIG. 7).

さらに、スラリー26を硬化させて硬化スラリー28が形成された成形体24を脱脂する(ステップS35)。具体的には、骨材粒子25や結合材粒子の種類に応じて、予め定められた温度条件下で固形化剤等の有機成分を分解して除去する処理を実行する。なお、かかるステップS35または上記したステップS34において、必要に応じて、成形体24中の水分を除去する乾燥処理を行ってもよい。また、固形化剤等の有機成分の種類および配合量によってはかかるステップS35を省略してもよい。   Further, the molded body 24 on which the slurry 26 is cured and the cured slurry 28 is formed is degreased (step S35). Specifically, a process of decomposing and removing organic components such as a solidifying agent is performed under a predetermined temperature condition according to the type of the aggregate particles 25 and the binder particles. In addition, in this step S35 or above-mentioned step S34, you may perform the drying process which removes the water | moisture content in the molded object 24 as needed. Further, depending on the type and blending amount of the organic component such as the solidifying agent, step S35 may be omitted.

最後に、シリカ粉末および炭素粉末に埋めた状態で成形体24を焼成する(ステップS36)。以上の各工程により、図7の下段に示す焼成体(多孔質体)31の製造が終了する。   Finally, the molded body 24 is fired while being embedded in silica powder and carbon powder (step S36). Through the above steps, the manufacture of the fired body (porous body) 31 shown in the lower part of FIG. 7 is completed.

このように、実施形態に係る多孔質体31の製造方法によれば、骨材粒子25の大きさに応じた骨材29およびスラリー26の組成に応じた結合材30を有し、空隙27に応じた気孔32を含む焼成体31が得られる。かかる焼成体31は、隣り合う骨材粒子25間で密に残留する結合材粒子が、骨材粒子25の結合を適切に補助することにより、平均気孔径および気孔率に比して耐熱衝撃性および高温強度に優れたものとなる。   Thus, according to the manufacturing method of the porous body 31 according to the embodiment, the aggregate 29 according to the size of the aggregate particles 25 and the binder 30 according to the composition of the slurry 26 are included, and the void 27 A fired body 31 including the corresponding pores 32 is obtained. The fired body 31 has a thermal shock resistance as compared with the average pore diameter and porosity by the binder particles remaining densely between the adjacent aggregate particles 25 appropriately assisting the bonding of the aggregate particles 25. In addition, it is excellent in high temperature strength.

なお、図7の下段では、隣り合う骨材29と近接している箇所にのみ結合材30が配置された焼成体31について図示したが、骨材29の一部または全体を覆うように結合材30がさらに配置されてもよい。   In the lower part of FIG. 7, the fired body 31 in which the binding material 30 is disposed only in the vicinity of the adjacent aggregate 29 is illustrated, but the binding material is covered so as to cover a part or the whole of the aggregate 29. 30 may be further arranged.

また、図9では、第1の部材311および第2の部材312がいずれも多孔質体11であるとして説明したが、第1の部材311および第2の部材312のうち一方またはその両方が多孔質体21であってもよく、また、多孔質体31であってもよい。   In FIG. 9, the first member 311 and the second member 312 are both described as being the porous body 11, but one or both of the first member 311 and the second member 312 are porous. The mass 21 may be sufficient, and the porous body 31 may be sufficient.

また、上記した実施形態では、第1の部材311および第2の部材312として焼成済みの多孔質体11(21,31)を適用し、これらを接合材で接合させて多孔質接合体310を形成するとして説明したが、多孔質接合体310の作製方法はこれに限らない。たとえば、第1の部材311および第2の部材312に対応する焼成前の成形体6で接合材を挟むように保持し、これらを焼成させることで多孔質接合体310を形成するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the fired porous body 11 (21, 31) is applied as the first member 311 and the second member 312, and these are bonded with a bonding material to form the porous bonded body 310. Although described as forming, the method for producing the porous bonded body 310 is not limited to this. For example, the porous bonded body 310 may be formed by holding and holding the bonding material between the molded body 6 before firing corresponding to the first member 311 and the second member 312 and firing them. Good.

上述してきたように、実施形態に係る多孔質体は、平均粒子径が800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材と、骨材を結合する炭化珪素の結合材とを含む。また、平均気孔径が200μm以上であり、気孔率が30体積%以上であり、金属珪素およびホウ素の含有量が1質量%以下である。   As described above, the porous body according to the embodiment includes a silicon carbide aggregate having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less and a silicon carbide binder for bonding the aggregate. The average pore diameter is 200 μm or more, the porosity is 30% by volume or more, and the contents of metallic silicon and boron are 1% by mass or less.

したがって、実施形態に係る多孔質体によれば、耐熱衝撃性および高温強度に優れた多孔質体を提供することができる。   Therefore, according to the porous body which concerns on embodiment, the porous body excellent in the thermal shock resistance and high temperature strength can be provided.

(実施例1)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第1の結合材粒子1」に対応)65質量%と、平均粒子径が10μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第2の結合材粒子2」に対応)15質量%と、有機バインダ(PVA)2質量%と、水18質量%とを、高速混合・造粒機にて混合および造粒し、平均粒子径が50μmの造粒体4を得た。
Example 1
Silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99 mass% or more, corresponding to “first binder particle 1”) 65 mass% and silicon carbide powder with an average particle size of 10 μm (SiC content 99 mass) 15% by mass, corresponding to “second binder particle 2”), 2% by mass of organic binder (PVA), and 18% by mass of water are mixed and granulated by a high-speed mixing / granulating machine. A granulated body 4 having an average particle diameter of 50 μm was obtained.

平均粒子径が2mmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)75質量%と、得られた造粒体4を15質量%と、多糖類系バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2300℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が25mmの多孔質体11(金属溶湯用濾過フィルタ110)を得た。 Silicon carbide powder having an average particle diameter of 2 mm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) 75% by mass, the obtained granule 4 15% by mass, a polysaccharide binder ( Dextrin) 5 mass% and water 5 mass% were stirred using a mixing stirrer to obtain a mixture. Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. Then, the molded body 6 was fired in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2300 ° C. in a state of being embedded in carbon powder and silica powder, to obtain a porous body 11 (a metal melt filter filter 110) having a thickness t1 of 25 mm. .

(実施例2)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「結合材粒子3」に対応)80質量%と、有機バインダ(PVA)2質量%と、水18質量%とを、高速混合・造粒機にて混合および造粒し、平均粒子径が40μmの造粒体4を得た。
(Example 2)
Silicon carbide powder having an average particle size of 4 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “binding material particle 3”) 80% by mass, organic binder (PVA) 2% by mass, water 18% by mass, Mixing and granulating were carried out with a mixing and granulating machine to obtain a granulated body 4 having an average particle diameter of 40 μm.

平均粒子径が2mmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)75質量%と、得られた造粒体4を15質量%と、多糖類系バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2350℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が70mmの多孔質体11(金属溶湯用濾過フィルタ110)を得た。 Silicon carbide powder having an average particle diameter of 2 mm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) 75% by mass, the obtained granule 4 15% by mass, a polysaccharide binder ( Dextrin) 5 mass% and water 5 mass% were stirred using a mixing stirrer to obtain a mixture. Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. Then, the compact 6 was fired in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2350 ° C. in a state where the compact 6 was embedded in carbon powder and silica powder to obtain a porous body 11 (a metal melt filter filter 110) having a thickness t1 of 70 mm. .

(実施例3)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第1の結合材粒子1」に対応)65質量%と、平均粒子径が10μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第2の結合材粒子2」に対応)15質量%と、有機バインダ(PVA)2質量%と、水18質量%とを、高速混合・造粒機にて混合および造粒し、平均粒子径が55μmの造粒体4を得た。
(Example 3)
Silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99 mass% or more, corresponding to “first binder particle 1”) 65 mass% and silicon carbide powder with an average particle size of 10 μm (SiC content 99 mass) 15% by mass, corresponding to “second binder particle 2”), 2% by mass of organic binder (PVA), and 18% by mass of water are mixed and granulated by a high-speed mixing / granulating machine. A granulated body 4 having an average particle diameter of 55 μm was obtained.

平均粒子径が2mmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)60質量%と、得られた造粒体4を30質量%と、多糖類系バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2450℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が18mmの多孔質体11(金属溶湯用濾過フィルタ110)を得た。 Silicon carbide powder having an average particle diameter of 2 mm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) 60% by mass, the obtained granulated body 4 by 30% by mass, a polysaccharide binder ( Dextrin) 5 mass% and water 5 mass% were stirred using a mixing stirrer to obtain a mixture. Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. Then, the molded body 6 was fired in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2450 ° C. in a state of being embedded in carbon powder and silica powder, to obtain a porous body 11 (a metal melt filter filter 110) having a thickness t1 of 18 mm. .

(実施例4)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「結合材粒子」に対応)60質量%と、有機バインダ(PVA)2質量%と、水38質量%とをボールミルにて混合し、スラリー16を得た。
Example 4
In a ball mill, silicon carbide powder having an average particle size of 4 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “binder particles”) 60% by mass, organic binder (PVA) 2% by mass, and water 38% by mass By mixing, slurry 16 was obtained.

平均粒子径が2mmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子15」に対応)50質量%を金属メッシュ上に置かれた型に敷き詰める。上記の手順で得られた50質量%のスラリー16を型に敷き詰められた骨材粒子15に流し込み、残余のスラリー16は金属メッシュ上の型から排出させることで、80質量%の骨材粒子15および20質量%のスラリー16を含有する成形体18を得た。得られた成形体18を乾燥させた後、カーボンおよびシリカに埋めた状態で焼結温度2250℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が30mmの多孔質体21(金属溶湯用濾過フィルタ110)を得た。   Silicon carbide powder having an average particle diameter of 2 mm (SiC content of 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particles 15”) is placed in a mold placed on a metal mesh. The 50 mass% slurry 16 obtained by the above procedure is poured into the aggregate particles 15 spread on the mold, and the remaining slurry 16 is discharged from the mold on the metal mesh, so that the 80 mass% aggregate particles 15 are discharged. And the molded object 18 containing 20 mass% slurry 16 was obtained. The obtained molded body 18 was dried and then fired in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2250 ° C. in a state of being embedded in carbon and silica, and the porous body 21 having a thickness t1 of 30 mm (the filter filter 110 for molten metal). )

(実施例5)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「結合材粒子」に対応)75質量%と、固形化剤としてゲル化剤(エポキシ樹脂)1質量%および硬化剤(ポリアミン系硬化剤)1質量%と、水23質量%とをボールミルにて混合し、スラリー26を得た。
(Example 5)
Silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “binding material particles”) 75% by mass, gelling agent (epoxy resin) 1% by mass as a solidifying agent and curing agent (polyamine) (System hardening agent) 1% by mass and 23% by mass of water were mixed in a ball mill to obtain slurry 26.

次いで、得られたスラリー26を25質量%と、平均粒子径2mmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子25」に対応)75質量%とを混合攪拌機を用いて混合し、骨材粒子25の表面にスラリー26を付着させた。   Next, 25 mass% of the obtained slurry 26 and 75 mass% of silicon carbide powder having an average particle diameter of 2 mm (SiC content of 99 mass% or more, corresponding to “aggregate particle 25”) were mixed using a mixing stirrer. Then, the slurry 26 was adhered to the surface of the aggregate particles 25.

スラリー26を付着させた骨材粒子25を型に入れ、成形体24を得た。得られた成形体24の乾燥およびスラリー26の硬化を80℃で行い、次いでカーボンおよびシリカに埋めた状態にて、2300℃のアルゴン雰囲気で焼成し、厚さt1が25mmの多孔質体31(金属溶湯用濾過フィルタ110)を得た。   Aggregate particles 25 to which the slurry 26 was adhered were placed in a mold to obtain a molded body 24. The obtained molded body 24 was dried and the slurry 26 was cured at 80 ° C., and then fired in an argon atmosphere at 2300 ° C. in a state of being embedded in carbon and silica, and a porous body 31 (thickness t 1 of 25 mm) ( A molten metal filtration filter 110) was obtained.

(実施例6)
成形体6の形状を変更したことを除き、実施例1と同様の方法により、厚さt2が12mmの多孔質体11(焼成用治具210)を得た。
(Example 6)
A porous body 11 (firing jig 210) having a thickness t2 of 12 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the shape of the molded body 6 was changed.

(実施例7)
成形体6の形状を変更したことを除き、実施例2と同様の方法により、厚さt2が30mmの多孔質体11(焼成用治具210)を得た。
(Example 7)
Except that the shape of the molded body 6 was changed, a porous body 11 (firing jig 210) having a thickness t2 of 30 mm was obtained in the same manner as in Example 2.

(実施例8)
成形体6の形状を変更したことを除き、実施例3と同様の方法により、厚さt2が6mmの多孔質体11(焼成用治具210)を得た。
(Example 8)
A porous body 11 (firing jig 210) having a thickness t2 of 6 mm was obtained in the same manner as in Example 3 except that the shape of the molded body 6 was changed.

(実施例9)
成形体18の形状を変更したことを除き、実施例4と同様の方法により、厚さt2が16mmの多孔質体21(焼成用治具210)を得た。
Example 9
A porous body 21 (firing jig 210) having a thickness t2 of 16 mm was obtained in the same manner as in Example 4 except that the shape of the molded body 18 was changed.

(実施例10)
成形体24の形状を変更したことを除き、実施例5と同様の方法により、厚さt2が10mmの多孔質体31(焼成用治具210)を得た。
(Example 10)
Except that the shape of the molded body 24 was changed, a porous body 31 (firing jig 210) having a thickness t2 of 10 mm was obtained in the same manner as in Example 5.

(実施例11)
平均粒子径200μmの炭化珪素粉末50質量%と、平均粒子径10μmの炭化珪素粉末10質量%と、平均粒子径5μmの炭化珪素粉末40質量%と、平均粒子径0.5μmの黒鉛0.5質量%と、2種類の多糖類系バインダであるデキストリン5質量%およびセルロース0.1質量%と、水20質量%とを混合攪拌機を用いて撹拌し、接合材を得た。
(Example 11)
50% by mass of silicon carbide powder having an average particle size of 200 μm, 10% by mass of silicon carbide powder having an average particle size of 10 μm, 40% by mass of silicon carbide powder having an average particle size of 5 μm, and 0.5% of graphite having an average particle size of 0.5 μm 2% by mass of dextrin and 2% by mass of dextrin and 0.1% by mass of cellulose and 20% by mass of water were mixed using a mixing stirrer to obtain a bonding material.

次に、板状の多孔質体11(実施例6で作製した焼成用治具210に相当)を2つ予め用意し、一方の多孔質体11の表面には得られた接合材を刷毛で塗布し、接合材が塗布された面を他方の多孔質体11の表面に重ねて圧接させた。次いで、接合材を挟んだ2つの多孔質体11を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2300℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、接合層313を挟んで2つの多孔質体11(第1の部材311および第2の部材312に相当)が接合された構造を有する多孔質接合体310を得た。   Next, two plate-like porous bodies 11 (corresponding to the firing jig 210 produced in Example 6) are prepared in advance, and the obtained bonding material is applied to the surface of one porous body 11 with a brush. The surface to which the bonding material was applied was applied to the surface of the other porous body 11 and pressed. Next, the two porous bodies 11 with the bonding material sandwiched between them are baked in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2300 ° C. while being embedded in carbon powder and silica powder, and the two porous bodies 11 ( A porous joined body 310 having a structure in which the first member 311 and the second member 312 are joined to each other was obtained.

(比較例1)
平均粒子径が150μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)75質量%と、平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第1の結合材粒子1」に対応)10質量%と、平均粒子径が10μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第2の結合材粒子2」に対応)5質量%と、有機バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。
(Comparative Example 1)
Silicon carbide powder with an average particle size of 150 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) and 75% by mass of silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99% by mass or more, (Corresponding to “first binder particle 1”) 10% by mass, silicon carbide powder having an average particle diameter of 10 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “second binder particle 2”) 5% by mass And 5 mass% of organic binders (dextrin) and 5 mass% of water were stirred using the mixing stirrer, and the mixture was obtained.

次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2300℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が30mmの焼成体(金属溶湯用濾過フィルタ)を得た。 Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. Then, the molded body 6 was fired in an argon atmosphere with a sintering temperature of 2300 ° C. in a state of being embedded in carbon powder and silica powder to obtain a fired body (filter for molten metal) having a thickness t1 of 30 mm.

(比較例2)
平均粒子径が150μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)75質量%と、平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第1の結合材粒子1」に対応)10質量%と、平均粒子径が10μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第2の結合材粒子2」に対応)5質量%と、有機バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。
(Comparative Example 2)
Silicon carbide powder with an average particle size of 150 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) and 75% by mass of silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99% by mass or more, (Corresponding to “first binder particle 1”) 10% by mass, silicon carbide powder having an average particle diameter of 10 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “second binder particle 2”) 5% by mass And 5 mass% of organic binders (dextrin) and 5 mass% of water were stirred using the mixing stirrer, and the mixture was obtained.

次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2400℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が40mmの焼成体(金属溶湯用濾過フィルタ)を得た。 Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. And the molded object 6 was baked in the argon atmosphere with a sintering temperature of 2400 degreeC in the state which embedded carbon powder and the silica powder, and the sintered compact (filtration filter for molten metal) whose thickness t1 is 40 mm was obtained.

(比較例3)
平均粒子径が4μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第1の結合材粒子1」に対応)30質量%と、平均粒子径が10μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「第2の結合材粒子2」に対応)10質量%と、平均粒径が2μmの金属珪素を40質量%と、有機バインダ(PVA)2質量%と、水18質量%とを、高速混合・造粒機にて混合および造粒し、平均粒子径が50μmの造粒体4を得た。
(Comparative Example 3)
Silicon carbide powder with an average particle size of 4 μm (SiC content 99 mass% or more, corresponding to “first binder particle 1”) and silicon carbide powder with an average particle size of 10 μm (SiC content 99 mass) 10% by weight, 40% by weight of metal silicon having an average particle size of 2 μm, 2% by weight of organic binder (PVA), and 18% by weight of water. Then, they were mixed and granulated with a high-speed mixing / granulating machine to obtain a granulated body 4 having an average particle diameter of 50 μm.

平均粒子径が150μmの炭化珪素粉末(SiC含有量99質量%以上、「骨材粒子5」に対応)80質量%と、得られた造粒体4を10質量%と、多糖類系バインダ(デキストリン)5質量%と、水5質量%とを、混合攪拌機を用いて攪拌し、混合物を得た。次に、得られた混合物を0.05ton/cm以上の圧力でプレス成形し、成形体6を得た。そして、成形体6を炭素粉末およびシリカ粉末に埋めた状態で焼結温度2250℃のアルゴン雰囲気にて焼成し、厚さt1が20mmの焼成体(金属溶湯用濾過フィルタ)を得た。 Silicon carbide powder with an average particle size of 150 μm (SiC content 99% by mass or more, corresponding to “aggregate particle 5”) 80% by mass, the obtained granule 4 10% by mass, a polysaccharide binder ( Dextrin) 5 mass% and water 5 mass% were stirred using a mixing stirrer to obtain a mixture. Next, the obtained mixture was press-molded at a pressure of 0.05 ton / cm 2 or more to obtain a molded body 6. And the molded object 6 was baked in argon atmosphere with a sintering temperature of 2250 degreeC in the state embedded in the carbon powder and the silica powder, and the sintered compact (filtration filter for molten metal) whose thickness t1 is 20 mm was obtained.

(比較例4)
成形体6の形状を変更したことを除き、比較例1と同様の方法により、厚さt2が10mmの焼成体(焼成用治具)を得た。
(Comparative Example 4)
A fired body (firing jig) having a thickness t2 of 10 mm was obtained by the same method as in Comparative Example 1 except that the shape of the molded body 6 was changed.

(比較例5)
成形体6の形状を変更したことを除き、比較例2と同様の方法により、厚さt2が30mmの焼成体(焼成用治具)を得た。
(Comparative Example 5)
A fired body (firing jig) having a thickness t2 of 30 mm was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the shape of the molded body 6 was changed.

(比較例6)
成形体6の形状を変更したことを除き、比較例3と同様の方法により、厚さt2が15mmの焼成体(焼成用治具)を得た。
(Comparative Example 6)
A fired body (firing jig) having a thickness t2 of 15 mm was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the shape of the molded body 6 was changed.

各実施例および比較例における骨材の平均粒子径、多孔質体(焼成体)の気孔率、平均気孔径、嵩比重、曲げ強度、高温曲げ強度(1500℃)、金属珪素およびホウ素の含有量、SiCの含有量、熱伝導率、耐熱衝撃性および耐熱温度を表1にまとめて示す。ここで、「耐熱衝撃性」は、以下のようにして測定した。   Aggregate average particle diameter, porosity of porous body (fired body), average pore diameter, bulk specific gravity, bending strength, high temperature bending strength (1500 ° C.), metallic silicon and boron content in each example and comparative example Table 1 summarizes the SiC content, thermal conductivity, thermal shock resistance and thermal temperature. Here, “thermal shock resistance” was measured as follows.

まず、多孔質体を400mm×400mm×厚さ30mmとなるように焼成および加工した試料を作製した。次に、同サイズの煉瓦質セッターの上に、四隅に配置した支柱を介してこの試料を配置し、電気炉にて高温加熱して1時間以上所望の温度に保持した後に、電気炉からすばやく取り出して室温の大気に晒し、肉眼にてサンプルの割れの有無を評価した。設定温度を300℃から550℃まで50℃ずつ昇温させながら順次評価を行い、割れの生じない温度の上限を「耐熱衝撃性」の値として規定した。   First, a sample was produced by firing and processing the porous body so as to have a size of 400 mm × 400 mm × thickness 30 mm. Next, this sample is placed on a brick setter of the same size via pillars placed at the four corners, heated at a high temperature in an electric furnace and maintained at a desired temperature for 1 hour or more, and then quickly from the electric furnace. The sample was taken out and exposed to room temperature air, and the presence or absence of cracking of the sample was evaluated with the naked eye. Sequential evaluation was performed while increasing the set temperature from 300 ° C. to 550 ° C. by 50 ° C., and the upper limit of the temperature at which cracking did not occur was defined as the value of “thermal shock resistance”.

また、「耐熱温度」は、以下のようにして測定した。まず、多孔質体を20mm×10mm×厚さ120mmとなるように焼成および加工した試料を作製した。スパン長さを90mmとした冶具を電気炉内に設置し、その冶具上に試料を載せた。次に、試料中央に常温曲げ強度の50%に相当する荷重を加え、高温加熱して4時間以上所望の設定温度に保持した後に、温度を室温まで降温し、試料のたわみを確認した。たわみの確認は、試料の長さ方向に直尺をあて、直尺と試料との隙間を隙間ゲージにて評価した。設定温度を800℃から1700℃まで50℃ずつ昇温させながら順次評価を行い、試料が破損もしくは3mm以上たわんだときの温度を「耐熱温度」の値として規定した。   The “heat-resistant temperature” was measured as follows. First, a sample was prepared by firing and processing the porous body so as to have a size of 20 mm × 10 mm × thickness 120 mm. A jig with a span length of 90 mm was placed in an electric furnace, and a sample was placed on the jig. Next, a load corresponding to 50% of the normal temperature bending strength was applied to the center of the sample, heated at a high temperature and maintained at a desired set temperature for 4 hours or more, then the temperature was lowered to room temperature, and the sample was checked for deflection. To confirm the deflection, a straight scale was applied in the length direction of the sample, and the gap between the straight scale and the sample was evaluated with a gap gauge. Sequential evaluation was performed while increasing the set temperature from 800 ° C. to 1700 ° C. by 50 ° C., and the temperature when the sample was damaged or bent 3 mm or more was defined as the value of “heat resistance temperature”.

また、実施例11については、接合層313における炭化珪素粉末の平均粒子径、接合層313の厚さ、接合層313の気孔率および接合層313の嵩比重を、接合層313を含む多孔質接合体310全体における骨材の平均粒子径、気孔率、平均気孔径、曲げ強度、破壊のモード、高温曲げ強度(1500℃)、高温での破壊のモード、熱伝導率、耐熱衝撃性および耐熱温度とともに表2に示す。   Further, for Example 11, the average particle diameter of the silicon carbide powder in the bonding layer 313, the thickness of the bonding layer 313, the porosity of the bonding layer 313, and the bulk specific gravity of the bonding layer 313 are the porous bonding including the bonding layer 313. Aggregate average particle diameter, porosity, average pore diameter, bending strength, mode of fracture, high temperature bending strength (1500 ° C.), mode of fracture at high temperature, thermal conductivity, thermal shock resistance and thermal temperature The results are shown in Table 2.

なお、多孔質接合体310の破壊のモードは、上記した曲げ強度の評価後、破壊した試料の引張面を観察し、その破壊個所によって3つに分類し評価したものである。具体的には、破壊が母材、すなわち第1および第2の部材311,312から生じる場合を母材割れ、接合界面から生じる場合を界面割れ、接合層313から生じる場合を接合層割れと評価した。また、多孔質接合体310の高温での破壊のモードは、高温曲げ強度の評価後、上記した多孔質接合体310の破壊のモードと同様に観察した結果を評価したものである。   The mode of fracture of the porous bonded body 310 is evaluated by classifying the fractured specimen into three groups by observing the tensile surface of the fractured sample after evaluating the bending strength. Specifically, the case where the fracture occurs from the base material, that is, the first and second members 311, 312 is evaluated as the base material crack, the case where the fracture occurs from the joint interface, and the case where the fracture occurs from the joint layer 313 is evaluated as the joint layer crack. did. The fracture mode of the porous joined body 310 at a high temperature is obtained by evaluating the observation result in the same manner as the fracture mode of the porous joined body 310 described above after the evaluation of the high temperature bending strength.

Figure 2017105707
Figure 2017105707

Figure 2017105707
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なお、記載は省略したが、実施例1〜5および比較例1〜3とは形状のみが異なる実施例6〜10および比較例4〜6について、上記した実施例1〜5および比較例1〜3とそれぞれ同様の測定結果が得られた。   In addition, although description was abbreviate | omitted, about Examples 6-10 and Comparative Examples 4-6 from which Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3 differ only in a shape, above-mentioned Examples 1-5 and Comparative Examples 1-6. Measurement results similar to those of No. 3 were obtained.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 第1の結合材粒子
2 第2の結合材粒子
3 結合材粒子
4 造粒体
5,15,25 骨材粒子
6,18,24 成形体
7,17,27 空隙
8,19,29 骨材
9,20,30 結合材
10 ネック
11,21,31 多孔質体(焼成体)
12,22,32 気孔
16,26 スラリー
28 硬化スラリー
110 金属溶湯用濾過フィルタ
113 外周面
114 内周面
210 焼成用治具
213 焼成用棚板
310 多孔質接合体
410 多孔質接合体(ボックスフィルタ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st binder particle 2 2nd binder particle 3 Binder particle 4 Granulated body 5,15,25 Aggregate particle 6,18,24 Molded body 7,17,27 Space | gap 8,19,29 Aggregate 9, 20, 30 Binder 10 Neck 11, 21, 31 Porous body (fired body)
12, 22, 32 Pore 16, 26 Slurry 28 Cured slurry 110 Filtration filter 113 for molten metal Outer peripheral surface 114 Inner peripheral surface 210 Firing jig 213 Firing shelf 310 Porous bonded body 410 Porous bonded body (box filter)

Claims (23)

平均粒子径が800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材と、
前記骨材を結合する炭化珪素の結合材と
を含み、
平均気孔径が200μm以上であり、気孔率が30体積%以上であり、金属珪素およびホウ素の含有量が1質量%以下である、多孔質体。
An aggregate of silicon carbide having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less;
A silicon carbide binder for bonding the aggregate,
A porous body having an average pore diameter of 200 μm or more, a porosity of 30% by volume or more, and a content of metal silicon and boron of 1% by mass or less.
嵩比重が1.5以上2.3以下である、請求項1に記載の多孔質体。   The porous body according to claim 1, wherein the bulk specific gravity is 1.5 or more and 2.3 or less. 炭化珪素の含有量が95質量%以上である、請求項1または2に記載の多孔質体。   The porous body according to claim 1 or 2, wherein the content of silicon carbide is 95 mass% or more. 熱伝導率が10W/(m・K)以上80W/(m・K)以下である、請求項1〜3のいずれか1つに記載の多孔質体。   The porous body according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal conductivity is 10 W / (m · K) or more and 80 W / (m · K) or less. 複数の多孔質体と、
前記複数の多孔質体を接合する接合層とを備え、
前記複数の多孔質体はそれぞれ、請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体である、多孔質接合体。
A plurality of porous bodies;
A bonding layer for bonding the plurality of porous bodies,
Each of the plurality of porous bodies is a porous joined body which is the porous body according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体を含む、金属溶湯用濾過フィルタ。   The filter for molten metal containing the porous body as described in any one of Claims 1-4. 請求項5に記載の多孔質接合体を含む、金属溶湯用濾過フィルタ。   A filter for molten metal including the porous joined body according to claim 5. 曲げ強度が2MPa以上15MPa以下である、請求項6または7に記載の金属溶湯用濾過フィルタ。   The filter for molten metal according to claim 6 or 7, wherein the bending strength is 2 MPa or more and 15 MPa or less. 1500℃以下における高温曲げ強度が2MPa以上15MPa以下である、請求項6〜8のいずれか1つに記載の金属溶湯用濾過フィルタ。   The filter for molten metal according to any one of claims 6 to 8, wherein a high-temperature bending strength at 1500 ° C or lower is 2 MPa or more and 15 MPa or less. 15mm以上100mm以下の厚みを有する、請求項6〜9のいずれか1つに記載の金属溶湯用濾過フィルタ。   The filter for molten metal according to any one of claims 6 to 9, having a thickness of 15 mm or more and 100 mm or less. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体を含む、焼成用治具。   A firing jig comprising the porous body according to claim 1. 請求項5に記載の多孔質接合体を含む、焼成用治具。   A firing jig comprising the porous joined body according to claim 5. 曲げ強度が7MPa以上30MPa以下である、請求項11または12に記載の焼成用治具。   The firing jig according to claim 11 or 12, wherein the bending strength is 7 MPa or more and 30 MPa or less. 1500℃以下における高温曲げ強度が7MPa以上30MPa以下である、請求項11〜13のいずれか1つに記載の焼成用治具。   The firing jig according to any one of claims 11 to 13, wherein a high-temperature bending strength at 1500 ° C or less is 7 MPa or more and 30 MPa or less. 5mm以上30mm以下の厚みを有する、請求項11〜14のいずれか1つに記載の焼成用治具。   The firing jig according to any one of claims 11 to 14, which has a thickness of 5 mm to 30 mm. 前記骨材の平均粒子径が3mm以下である、請求項11〜15のいずれか1つに記載の焼成用治具。   The firing jig according to any one of claims 11 to 15, wherein an average particle diameter of the aggregate is 3 mm or less. 結合材粒子を含む混合物を造粒する造粒工程と、
前記造粒工程によって得られた平均粒子径10μm以上の炭化珪素の造粒体と、平均粒子径800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材粒子との混合物を成形する成形工程と、
前記成形工程によって得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含む、請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。
A granulation step of granulating a mixture containing binder particles;
A molding step of molding a mixture of a granulated body of silicon carbide having an average particle size of 10 μm or more obtained by the granulation step and an aggregate particle of silicon carbide having an average particle size of 800 μm or more and 4 mm or less;
The manufacturing method of the porous body as described in any one of Claims 1-4 including the baking process which bakes the molded object obtained by the said shaping | molding process.
結合材粒子と分散媒とを混合する混合工程と、
前記混合工程によって得られたスラリーを平均粒子径800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材粒子に流し込んで成形する成形工程と、
前記成形工程によって得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含む、請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。
A mixing step of mixing the binder particles and the dispersion medium;
A molding step in which the slurry obtained by the mixing step is poured into an aggregate particle of silicon carbide having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less;
The manufacturing method of the porous body as described in any one of Claims 1-4 including the baking process which bakes the molded object obtained by the said shaping | molding process.
結合材粒子と、固形化剤と、分散媒とを混合する混合工程と、
前記混合工程によって得られたスラリーを平均粒子径800μm以上4mm以下の炭化珪素の骨材粒子に付着させる付着工程と、
スラリーが付着した骨材粒子を型に入れて成形する成形工程と、
前記成形工程によって得られた成形体中のスラリーを硬化させる硬化工程と、
スラリーを硬化させた成形体を焼成する焼成工程と、を含む、請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。
A mixing step of mixing the binder particles, the solidifying agent, and the dispersion medium;
An attaching step of attaching the slurry obtained by the mixing step to an aggregate particle of silicon carbide having an average particle diameter of 800 μm or more and 4 mm or less;
A molding process in which the aggregate particles to which the slurry is attached are put into a mold and molded;
A curing step of curing the slurry in the molded body obtained by the molding step;
The manufacturing method of the porous body as described in any one of Claims 1-4 including the baking process which bakes the molded object which hardened the slurry.
前記結合材粒子が、第1の結合材粒子と、前記第1の結合材粒子よりも平均粒子径が大きい第2の結合材粒子とを含む、請求項17〜19のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。   20. The binder material according to any one of claims 17 to 19, wherein the binder particles include first binder particles and second binder particles having an average particle diameter larger than that of the first binder particles. A method for producing a porous body. 前記多孔質体が金属溶湯用濾過フィルタである、請求項17〜20のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。   The method for producing a porous body according to any one of claims 17 to 20, wherein the porous body is a filter for molten metal. 前記多孔質体が焼成用治具である、請求項17〜20のいずれか1つに記載の多孔質体の製造方法。   The manufacturing method of the porous body as described in any one of Claims 17-20 whose said porous body is a jig | tool for baking. 前記骨材粒子の平均粒子径が3mm以下である、請求項22に記載の多孔質体の製造方法。   The method for producing a porous body according to claim 22, wherein an average particle diameter of the aggregate particles is 3 mm or less.
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