JP2024023759A - Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder - Google Patents

Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder Download PDF

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智博 余多分
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Abstract

【課題】Al4C3を実質的に含まず、かつ硫黄を実質的に含まないAl4SiC4組成物又はAl4SiC4粉末を提供する。【解決手段】粉末X線回折で測定された2θ=55.1°付近におけるAl4C3の回折ピークの積分強度IAl4C3(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAl4SiC4の回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率IAl4C3/IAl4SiC4が0.1%以下であり、かつ、硫黄含有量が150mass ppm以下であり、粉末X線回折で測定された2θ=31.7°付近におけるAl4SiC4の回折ピークから算出される結晶子サイズが1000~1500ÅであるAl4SiC4組成物又はAl4SiC4粉末である。【選択図】図2The present invention provides an Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder that is substantially free of Al4C3 and sulfur. [Solution] The integrated intensity of the diffraction peak of Al4C3 near 2θ=55.1° measured by powder X-ray diffraction IAl4C3 (cps・deg) and the integrated intensity of the diffraction peak of Al4SiC4 near 2θ=56.0° IAl4SiC4 (cps・deg) ratio IAl4C3/IAl4SiC4 is 0.1% or less, sulfur content is 150 mass ppm or less, and Al4SiC4 at around 2θ=31.7° measured by powder X-ray diffraction. The Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder has a crystallite size of 1000 to 1500 Å calculated from the diffraction peak. [Selection diagram] Figure 2

Description

本発明は、AlSiC組成物又はAlSiC粉末に関する。 The present invention relates to Al4SiC4 compositions or Al4SiC4 powders .

AlSiCは、アルミニウムとシリコンからなる炭化物であり、近年、炭素含有耐火物の新たな機能性添加剤として注目されている。AlSiCの添加効果として、耐火物組織の緻密化が挙げられている。耐火物組織の緻密化は、耐火物の組織中に存在するAlSiCが雰囲気中のCOガスと反応することによって起こると推定されている。すなわち、(1)式に示すように、高温下でAlSiCからAlを含むガスが発生して耐火物組織中の空隙に拡散し、COガスと反応して再びAlとして凝縮し、空隙を埋めることによってもたらされると推定されている。 Al 4 SiC 4 is a carbide made of aluminum and silicon, and has recently attracted attention as a new functional additive for carbon-containing refractories. One of the effects of adding Al 4 SiC 4 is densification of the refractory structure. It is estimated that the densification of the refractory structure occurs when Al 4 SiC 4 present in the refractory structure reacts with CO gas in the atmosphere. That is, as shown in equation (1), gas containing Al is generated from Al 4 SiC 4 at high temperatures, diffuses into the voids in the refractory structure, reacts with CO gas, and condenses again as Al 2 O 3 . It is estimated that this is caused by filling the voids.

AlSiC+6CO→2Al+SiC+9C (1) Al 4 SiC 4 +6CO→2Al 2 O 3 +SiC+9C (1)

AlSiCの製造方法として、非特許文献1には、出発原料のアルミニウム源、ケイ素源及び炭素源を混合し、混合原料を不活性ガス雰囲気下で焼成してAlSiCを合成する方法が開示されている。 As a method for producing Al 4 SiC 4 , Non-Patent Document 1 describes mixing starting materials of an aluminum source, a silicon source, and a carbon source, and sintering the mixed raw materials in an inert gas atmosphere to synthesize Al 4 SiC 4 . A method is disclosed.

AlSiCの合成は、以下の2段階で行われると推定されている。すなわち、加熱による温度上昇と共に、まず(2)式及び(3)式のようにAlとSiCが生成し、その後、1300℃以上において(4)式のようにAlとSiCが反応してAlSiCが生成する。 It is estimated that the synthesis of Al 4 SiC 4 is performed in the following two steps. That is, as the temperature rises due to heating, Al 4 C 3 and SiC are first generated as shown in equations (2) and (3), and then at 1300°C or higher, Al 4 C 3 and SiC are formed as shown in equation (4). reacts to produce Al 4 SiC 4 .

4Al+3C→Al (2)
Si+C→SiC (3)
Al+SiC→AlSiC (4)
4Al+3C→Al 4 C 3 (2)
Si+C→SiC (3)
Al4C3 + SiCAl4SiC4 ( 4 )

Journal of the Ceramic Society of Japan 115 [11] 761-766(2007)Journal of the Ceramic Society of Japan 115 [11] 761-766(2007)

しかしながら、従来のAlSiCの製造方法において、得られるAlSiC粉末にはAlSiC合成の際の副生成物であるAlが不純物として含まれる。Alは水和しやすく、Alが含まれるAlSiC粉末を耐火物に添加すると、Alが水和して体積膨張し、耐火物の形状安定性を損なう。 However, in the conventional Al 4 SiC 4 manufacturing method, the obtained Al 4 SiC 4 powder contains Al 4 C 3 as an impurity, which is a by-product during Al 4 SiC 4 synthesis. Al 4 C 3 is easily hydrated, and when Al 4 SiC 4 powder containing Al 4 C 3 is added to a refractory, the Al 4 C 3 hydrates and expands in volume, impairing the shape stability of the refractory. .

また、従来のAlSiCの製造方法において、得られるAlSiC粉末には出発原料の炭素源に由来する硫黄が含まれる。硫黄を含有するAlSiC粉末を耐火物に添加すると、耐火物が体積膨張して形状安定性を損なう。その理由は、出発原料の炭素源に微量に存在する硫黄がAlSiCの合成過程でAlと反応し、Al等が生成されるからである。Al等は水和しやすく、Al等を含むAlSiC粉末を耐火物に添加すると、耐火物が体積膨張してその形状安定性を損なう。 Furthermore, in the conventional Al 4 SiC 4 manufacturing method, the obtained Al 4 SiC 4 powder contains sulfur derived from the carbon source of the starting material. When Al 4 SiC 4 powder containing sulfur is added to a refractory, the refractory expands in volume and loses shape stability. The reason for this is that a trace amount of sulfur present in the starting carbon source reacts with Al during the synthesis process of Al 4 SiC 4 to produce Al 2 S 3 and the like. Al2S3 etc. are easily hydrated, and when Al4SiC4 powder containing Al2S3 etc. is added to a refractory, the refractory expands in volume and loses its shape stability.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、Alを実質的に含まず、かつ硫黄を実質的に含まないAlSiC組成物又はAlSiC粉末を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide an Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder that is substantially free of Al 4 C 3 and sulfur. Take it as a challenge.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、粉末X線回折で測定された2θ=55.1°付近におけるAlの回折ピークの積分強度IAl4C3(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率IAl4C3/IAl4SiC4が0.1%以下であり、かつ、硫黄含有量が150mass ppm以下であり、粉末X線回折で測定された2θ=31.7°付近におけるAlSiCの回折ピークから算出される結晶子サイズが1000~1500ÅであるAlSiC組成物又はAlSiC粉末である。 In order to solve the above-mentioned problems, one embodiment of the present invention provides an integrated intensity of the diffraction peak of Al4C3 near 2θ=55.1° measured by powder X-ray diffraction IAl4C3 ( cps・deg) and 2θ = Integrated intensity of the diffraction peak of Al 4 SiC 4 around 56.0° I Ratio to Al4SiC4 (cps・deg) I Al4C3 /I Al4SiC4 is 0.1% or less and the sulfur content is 150 mass ppm or less An Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 which has a crystallite size of 1000 to 1500 Å calculated from the diffraction peak of Al 4 SiC 4 at around 2θ=31.7° measured by powder X-ray diffraction. It is a powder.

本発明によれば、Alを実質的に含まず、かつ硫黄を実質的に含まないAlSiC組成物又はAlSiC粉末を提供することができる。Alを実質的に含まず、かつ硫黄を実質的に含まないので、本発明のAlSiC粉末を耐火物に添加しても、耐火物が体積膨張してその形状安定性を損なうのを防止できる。 According to the present invention, it is possible to provide an Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder that is substantially free of Al 4 C 3 and sulfur. Since it does not substantially contain Al 4 C 3 and sulfur, even if the Al 4 SiC 4 powder of the present invention is added to a refractory, the volume of the refractory will expand and its shape stability will be affected. You can prevent damage.

結晶子サイズが大きいことは、結晶形態が成長していることを示している。このような結晶子サイズのAlSiC粒子は耐水和性が強化されている。よって、耐火物組織中での機能性を低下させにくくなる。 Large crystallite size indicates growing crystal morphology. Al 4 SiC 4 particles having such a crystallite size have enhanced hydration resistance. Therefore, the functionality in the refractory structure is less likely to deteriorate.

本実施形態の炭素源の事前加熱処理を説明する図である(図1(a)は炭素源を内容器に入れた状態を示し、図1(b)は内容器をコークス粒体中に埋設した状態を示す)。FIG. 1 is a diagram illustrating the pre-heating treatment of the carbon source according to the present embodiment (FIG. 1(a) shows the state where the carbon source is placed in the inner container, and FIG. 1(b) shows the state where the inner container is embedded in the coke granules. ). 実施例1で製造したAlSiC粉末をX線回折分析して得られたチャートである。2 is a chart obtained by X-ray diffraction analysis of the Al 4 SiC 4 powder produced in Example 1. 図2のチャートの横軸の50°~60°の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the chart of FIG. 2 at 50° to 60° on the horizontal axis. 図2のチャートの横軸の20°~30°の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the chart of FIG. 2 at 20° to 30° on the horizontal axis.

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のAlSiC組成物又はAlSiC粉末、及びその製造方法を詳細に説明する。ただし、本発明は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
(AlSiC組成物又はAlSiC粉末)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder according to an embodiment of the present invention and a method for producing the same will be described in detail based on the accompanying drawings. However, the present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described herein. Rather, these embodiments are provided with the intention that this disclosure will be thorough and thorough, and will fully enable those skilled in the art to understand the invention.
( Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder )

まず、AlSiC組成物又はAlSiC粉末を説明する。AlSiC組成物は、アルミニウム源、ケイ素源、及び炭素源を含む混合物を焼成することで得られる。AlSiC粉末は、AlSiC組成物を粉砕することで得られる。 First, the Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder will be explained. The Al 4 SiC 4 composition is obtained by firing a mixture containing an aluminum source, a silicon source, and a carbon source. Al 4 SiC 4 powder is obtained by grinding an Al 4 SiC 4 composition.

本実施形態のAlSiC組成物又はAlSiC粉末は、Alを実質的に含まない。具体的には、粉末X線回折で測定された2θ=55.1°付近におけるAlの回折ピークの積分強度IAl4C3(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率IAl4C3/IAl4SiC4が0.1%以下であり、好ましくは0.05%以下であり、さらに好ましくは2θ=55.1°付近におけるAlの回折ピークが観察されない。 The Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder of this embodiment does not substantially contain Al 4 C 3 . Specifically, the integrated intensity of the diffraction peak of Al4C3 around 2θ=55.1° measured by powder X-ray diffraction IAl4C3 (cps・deg) and the Al4SiC around 2θ=56.0° Integrated intensity of the diffraction peak of 4 I Al4SiC4 (cps deg) Ratio I Al4C3 /I Al4SiC4 is 0.1% or less, preferably 0.05% or less, more preferably 2θ = 55.1° The diffraction peak of Al 4 C 3 in the vicinity is not observed.

Alが含まれるAlSiC粉末を耐火物に添加すると、Alが水和して体積膨張し、耐火物の形状安定性を損なう。このため、本実施形態において、粉末X線回折で測定されたIAl4C3/IAl4SiC4は0.1%以下である。 When Al 4 SiC 4 powder containing Al 4 C 3 is added to a refractory, the Al 4 C 3 hydrates and expands in volume, impairing the shape stability of the refractory. Therefore, in this embodiment, I Al4C3 /I Al4SiC4 measured by powder X-ray diffraction is 0.1% or less.

粉末X線回折から得られる情報のうち、回折ピークの波形が占める面積が積分強度である。積分強度は、粉末中の試料の回折角とある結晶粒の幾何学的な存在確率(ピーク高さ)を乗じたものである。積分強度の比率を算出することで、ある結晶粒体の存在確率の定量的な評価が可能となる。ここでは、AlSiC粉末に残る黒鉛の比率を定量的に分析でき、AlSiC粉末に残るAlの比率を定量的に分析できる。 Among the information obtained from powder X-ray diffraction, the area occupied by the waveform of the diffraction peak is the integrated intensity. The integrated intensity is the product of the diffraction angle of the sample in the powder and the geometric existence probability (peak height) of a certain crystal grain. By calculating the ratio of integrated intensities, it becomes possible to quantitatively evaluate the existence probability of a certain crystal grain. Here, the ratio of graphite remaining in the Al 4 SiC 4 powder can be quantitatively analyzed, and the ratio of Al 4 C 3 remaining in the Al 4 SiC 4 powder can be quantitatively analyzed.

粉末X線回折は、以下の条件で行った。

Figure 2024023759000002
Powder X-ray diffraction was performed under the following conditions.
Figure 2024023759000002

上記のCuKα線による粉末X線回折は、株式会社リガク社製のRINT2000を用いて行い、横軸をX線入射角2θ(°)、縦軸を回折強度(cps)としたグラフに測定した回折強度をプロットした。積分強度(cps・deg)の算出には、株式会社リガク社製の「統合粉末X線解析ソフトウェア PDXL」ver.2.7.3.0を用いた。 The above powder X-ray diffraction using CuKα rays was performed using RINT2000 manufactured by Rigaku Co., Ltd., and the diffraction measurements were made in a graph where the horizontal axis is the X-ray incident angle 2θ (°) and the vertical axis is the diffraction intensity (cps). The intensity was plotted. To calculate the integrated intensity (cps/deg), "Integrated powder X-ray analysis software PDXL" ver. 2.7.3.0 manufactured by Rigaku Co., Ltd. was used.

本実施形態のAlSiC組成物又はAlSiC粉末は、硫黄を実質的に含まない。具体的には、硫黄(硫黄単体及びAl等の硫黄化合物中の硫黄)含有量が150mass ppm以下であり、望ましくは130mass ppm以下であり、さらに好ましくは100mass ppm以下である。 The Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder of this embodiment does not substantially contain sulfur. Specifically, the sulfur content (sulfur in simple sulfur and sulfur compounds such as Al 2 S 3 ) is 150 mass ppm or less, preferably 130 mass ppm or less, and more preferably 100 mass ppm or less.

硫黄を含有するAlSiC粉末を耐火物に添加すると、耐火物が体積膨張して形状安定性を損なう。その理由は、出発原料の炭素源に微量に存在する硫黄がAlSiCの合成過程でAlと反応し、Alが生成されるからである。Alは水和しやすく、Alを含むAlSiC粉末を耐火物に添加すると、耐火物が体積膨張してその形状安定性を損なう。このため、本実施形態において、AlSiC組成物又はAlSiC粉末に含まれる硫黄含有量は150mass ppm以下である。 When Al 4 SiC 4 powder containing sulfur is added to a refractory, the refractory expands in volume and loses shape stability. The reason for this is that sulfur present in a trace amount in the starting carbon source reacts with Al during the synthesis process of Al 4 SiC 4 to produce Al 2 S 3 . Al2S3 is easily hydrated, and when Al4SiC4 powder containing Al2S3 is added to a refractory, the volume of the refractory expands, impairing its shape stability. Therefore, in this embodiment, the sulfur content contained in the Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder is 150 mass ppm or less.

硫黄含有量の測定は、燃焼-赤外線吸収法、具体的には材料炭素・硫黄分析装置(堀場製作所製、EMIA-810)を用いて実施した。試料を酸素気流中で高温燃焼させると、試料に含まれる硫黄がガス化され、二酸化硫黄として抽出される。抽出した二酸化硫黄を赤外線検出器で計測し、二酸化硫黄の計測値を試料中の硫黄含有量に換算した。この硫黄含有量の定量方法は、JIS R 2016-2:2009に規格化されている。 The sulfur content was measured using a combustion-infrared absorption method, specifically, using a material carbon/sulfur analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., EMIA-810). When the sample is burned at high temperature in an oxygen stream, the sulfur contained in the sample is gasified and extracted as sulfur dioxide. The extracted sulfur dioxide was measured with an infrared detector, and the measured value of sulfur dioxide was converted to the sulfur content in the sample. This method for quantifying sulfur content is standardized in JIS R 2016-2:2009.

本実施形態のAlSiC組成物又はAlSiC粉末は、黒鉛を実質的に含まないのが望ましい。具体的には、粉末X線回折で測定された2θ=26.5°付近における黒鉛の回折ピークの積分強度I(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率I/IAl4SiC4が0.01%以下であり、好ましくは0.005%以下であり、さらに好ましくは2θ=26.5°付近における黒鉛の回折ピークが観察されない。 It is desirable that the Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder of this embodiment does not substantially contain graphite. Specifically, the integrated intensity I G (cps・deg) of the diffraction peak of graphite near 2θ = 26.5° measured by powder X-ray diffraction and the diffraction of Al 4 SiC 4 near 2θ = 56.0°. Peak integrated intensity I Al4SiC4 (cps・deg) ratio I G /I Al4SiC4 is 0.01% or less, preferably 0.005% or less, more preferably graphite around 2θ=26.5° No diffraction peak is observed.

黒鉛は出発原料の炭素源に由来する。黒鉛は1000℃付近まで耐酸化性を有する。黒鉛が含まれるAlSiC粉末を耐火物に添加すると、AlSiCの反応性が低下する。耐火物組織の緻密化は、AlSiCが酸化性ガス(COガス)と反応することによって起こるため、黒鉛がAlSiCと共存すると、AlSiCの添加効果が阻害される。このため、本実施形態において、粉末X線回折で測定されたI/IAl4SiC4は0.01%以下である。 Graphite is derived from the starting carbon source. Graphite has oxidation resistance up to around 1000°C. When Al 4 SiC 4 powder containing graphite is added to a refractory, the reactivity of Al 4 SiC 4 decreases. Densification of the refractory structure occurs when Al 4 SiC 4 reacts with oxidizing gas (CO gas), so when graphite coexists with Al 4 SiC 4 , the effect of adding Al 4 SiC 4 is inhibited. Therefore, in this embodiment, I G /I Al4SiC4 measured by powder X-ray diffraction is 0.01% or less.

本実施形態のAlSiC組成物又はAlSiC粉末は、大きな結晶子サイズを有するのが望ましい。具体的には、粉末X線回折で測定された2θ=31.7°付近におけるAlSiCの回折ピークから算出される結晶子サイズが1000~1500Åであり、より好ましくは1100~1500Å、さらに好ましくは1100~1450Åである。 The Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder of this embodiment preferably has a large crystallite size. Specifically, the crystallite size calculated from the diffraction peak of Al 4 SiC 4 near 2θ = 31.7° measured by powder X-ray diffraction is 1000 to 1500 Å, more preferably 1100 to 1500 Å, and Preferably it is 1100 to 1450 Å.

結晶子サイズが大きいことは、結晶形態が成長していることを示している。このような結晶子サイズのAlSiC粒子は耐水和性が強化されている。よって、耐火物組織中での機能性を低下させにくくなる。結晶子サイズが大きすぎると、機能性(COガスとの反応性)が低下するので、1000~1500Åが最適である。 Large crystallite size indicates growing crystal morphology. Al 4 SiC 4 particles having such a crystallite size have enhanced hydration resistance. Therefore, the functionality in the refractory structure is less likely to deteriorate. If the crystallite size is too large, functionality (reactivity with CO gas) decreases, so 1000 to 1500 Å is optimal.

AlSiCの結晶子サイズは、CuKα線による粉末X線回折において、2θ=31.74°付近の回折ピークの半価幅を測定し、Scherrerの式を利用して算出される。具体的には、結晶子サイズの算出には、株式会社リガク社製の「統合粉末X線解析ソフトウェア PDXL」ver.2.7.3.0を用いた。 The crystallite size of Al 4 SiC 4 is calculated by measuring the half width of the diffraction peak around 2θ=31.74° in powder X-ray diffraction using CuKα rays and using Scherrer's formula. Specifically, "Integrated Powder X-ray Analysis Software PDXL" ver. 2.7.3.0 manufactured by Rigaku Co., Ltd. was used to calculate the crystallite size.

本実施形態のAlSiC粉末の粒子径は、特に限定されないが、体積基準の粒度分布において、累積90%粒子径と累積10%粒子径の差分を累積50%粒子径で除した(D90-D10)/D50:粒度分布スパン値が1.7~2.5が望ましい。 The particle size of the Al 4 SiC 4 powder of this embodiment is not particularly limited, but in the volume-based particle size distribution, the difference between the cumulative 90% particle size and the cumulative 10% particle size is divided by the cumulative 50% particle size (D 90 - D 10 )/D 50 : The particle size distribution span value is preferably 1.7 to 2.5.

粒度分布スパン値を1.7~2.5としたのは、粒度分布の範囲(幅)を規定するという観点からである。1.7未満であると、粒度分布の範囲が狭く、粒子同士の凝集が起こりやすくなるという問題があるのに対し、1.7以上では、凝集抑制および添加剤としての性能発揮が良好になる。また、2.5を超えると、粗粒と微粒の割合が増加し、添加剤としての性能に影響を及ぼすという問題がある。最適な粒度分布スパン値は、1.7~2.5、好ましくは1.8~2.4である。 The reason why the particle size distribution span value is set to 1.7 to 2.5 is from the viewpoint of defining the range (width) of the particle size distribution. If it is less than 1.7, there is a problem that the range of particle size distribution is narrow and agglomeration of particles tends to occur, whereas if it is 1.7 or more, aggregation can be suppressed and the performance as an additive can be improved. . Moreover, when it exceeds 2.5, there is a problem that the ratio of coarse particles to fine particles increases, which affects the performance as an additive. The optimum particle size distribution span value is between 1.7 and 2.5, preferably between 1.8 and 2.4.

粒度分布の実測値の範囲(D~D100)は7~350μmである。これに基づいて、分子のD90-D10(粒度分布の幅)を規定できる。分母のD50は7~350μmの範囲にあり、好ましくは30~120μmである。 The range of the measured particle size distribution (D 0 to D 100 ) is 7 to 350 μm. Based on this, D 90 −D 10 (width of particle size distribution) of the molecule can be defined. The denominator D 50 is in the range 7-350 μm, preferably 30-120 μm.

体積基準の累積10%粒子径、累積50%粒子径、累積90%粒子径は、レーザー回折散乱法により測定される。レーザー回折散乱法による粒子径分布測定方法は、JIS R 1629:1997に規格化されている。具体的には、日機装株式会社製のレーザー回折散乱式粒度分布測定装置MT3000IIを用いて測定した。溶媒には蒸留水を使用し、装置標準付属の試料循環器で粉末を超音波で分散処理をした後、粒子径を測定した。
(AlSiC組成物又はAlSiC粉末の製造方法)
The volume-based cumulative 10% particle diameter, cumulative 50% particle diameter, and cumulative 90% particle diameter are measured by a laser diffraction scattering method. The method for measuring particle size distribution using laser diffraction scattering is standardized in JIS R 1629:1997. Specifically, the measurement was performed using a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer MT3000II manufactured by Nikkiso Co., Ltd. Distilled water was used as the solvent, and the particle size was measured after dispersing the powder using ultrasonic waves using a sample circulator that comes standard with the device.
(Method for producing Al4SiC4 composition or Al4SiC4 powder )

次に、AlSiC組成物又はAlSiC粉末の製造方法を説明する。 Next, a method for producing the Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder will be explained.

出発原料には、アルミニウム源、ケイ素源、炭素源を用いる。 An aluminum source, a silicon source, and a carbon source are used as starting materials.

アルミニウム源には、金属Al、酸化アルミニウム、又は水酸化アルミニウム等を用いることができる。純度と生産効率の面から金属Al粉末を用いることが望ましい。 Metal Al, aluminum oxide, aluminum hydroxide, or the like can be used as the aluminum source. In terms of purity and production efficiency, it is desirable to use metallic Al powder.

ケイ素源には、金属Si、又は二酸化ケイ素等を用いることができる。純度と生産効率の面から金属Si粉末を用いることが望ましい。なお、アルミニウム源及びケイ素源としてAl-Si合金粉末を用いることもできる。 Metallic Si, silicon dioxide, or the like can be used as the silicon source. From the viewpoint of purity and production efficiency, it is desirable to use metallic Si powder. Note that Al--Si alloy powder can also be used as the aluminum source and silicon source.

炭素源の少なくとも一部には、コークス粒体中で事前加熱処理された加熱処理炭素源を用いる。加熱処理炭素源には、カーボンブラックを用いる。 At least a portion of the carbon source is a heat-treated carbon source that has been previously heat-treated in coke granules. Carbon black is used as the heat-treated carbon source.

コークス粒体中での事前加熱処理を説明する。図1(a)に示すように、坩堝等の内容器2にカーボンブラック1を入れて蓋2aを被せ、図1(b)に示すように、内容器2ごと坩堝等の外容器3に入れ、コークスブリーズ等のコークス粒体4に埋設する。その後、外容器3を加熱炉に入れてアルゴンガス雰囲気下で加熱すれば、コークス粒体4中での加熱処理が可能になる。 Preheating treatment in coke granules will be explained. As shown in FIG. 1(a), carbon black 1 is placed in an inner container 2 such as a crucible, covered with a lid 2a, and as shown in FIG. 1(b), the inner container 2 is placed in an outer container 3 such as a crucible. , embedded in coke particles 4 such as coke breeze. After that, if the outer container 3 is placed in a heating furnace and heated in an argon gas atmosphere, heat treatment in the coke granules 4 becomes possible.

カーボンブラックは、工業的利用価値の高い人工炭素であり、将来的にも安定供給性が高い材料である。カーボンブラックの中には、元来、硫黄含有量が相対的に低い種別が存在する。このようなカーボンブラックを事前加熱処理することで、硫黄含有量をさらに低減させることができる。その理由として、カーボンブラックに存在する遊離した硫黄が、カーボンブラック粒子の表面官能基であるカルボキシル基や水酸基に含まれる酸素によって高温下で酸化され、ガス化することで除去されることが挙げられる。一方、カーボンブラックを構成する分子内に存在する硫黄は前述した方法でもガス化しにくく、除去されにくいため、残留しやすい。 Carbon black is an artificial carbon with high industrial value, and is a material that will have a stable supply in the future. Some types of carbon black originally have a relatively low sulfur content. By preheating such carbon black, the sulfur content can be further reduced. The reason for this is that free sulfur present in carbon black is oxidized at high temperatures by oxygen contained in carboxyl groups and hydroxyl groups, which are surface functional groups of carbon black particles, and is removed by gasification. . On the other hand, sulfur present in the molecules constituting carbon black is difficult to gasify and difficult to remove even by the above-mentioned method, so it tends to remain.

加熱処理炭素源として、カーボンブラックの他、鱗状黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛も利用可能である。ただし、天然に産出される黒鉛は資源偏在しているし、人造黒鉛は工業的利用範囲が定まっていて、原料としての汎用性が乏しい。炭素源に黒鉛を用いると、粉末X線回折において黒鉛の回折ピークがみられる。炭素源に事前加熱処理されたカーボンブラックを用いることで、黒鉛の回折ピークを低減でき、具体的には、粉末X線回折で測定された黒鉛の回折ピークの積分強度IとAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4との比率I/IAl4SiC4を0.01%以下に低減できる。 In addition to carbon black, graphites such as scaly graphite and artificial graphite can also be used as the heat-treated carbon source. However, naturally produced graphite is unevenly distributed as a resource, and artificial graphite has a limited range of industrial uses and is not very versatile as a raw material. When graphite is used as a carbon source, a diffraction peak of graphite is observed in powder X-ray diffraction. By using pre-heat-treated carbon black as a carbon source, the diffraction peak of graphite can be reduced. Specifically, the integrated intensity of the diffraction peak of graphite measured by powder X-ray diffraction I G and Al 4 SiC 4 The ratio of the integrated intensity of the diffraction peak I to Al4SiC4 I G /I Al4SiC4 can be reduced to 0.01% or less.

炭素源は、主材として事前加熱処理された上記のカーボンブラックを80mass%~100mass%含むのが望ましい。炭素源の主材としてカーボンブラックを用いることで、黒鉛の回折ピークを効果的に低減することができる。 The carbon source preferably contains 80 mass% to 100 mass% of the above-mentioned carbon black that has been preheated as a main material. By using carbon black as the main material of the carbon source, the diffraction peak of graphite can be effectively reduced.

炭素源は、コークス(好ましくは石油系コークス)、膨張黒鉛、又は活性炭の少なくとも一つから構成される副材を20mass%以下含むのが望ましい。石油系コークス、活性炭は、粒子表面が多孔質の炭素である。膨張黒鉛は、層間を拡張させた黒鉛である。石油系コークス、膨張黒鉛、活性炭はいずれも多孔質な表面を持つので、AlSiCの合成反応を促進し、Alの残留を起こりにくくすることができる。Alの残留がなくなれば、AlSiCの合成収率が向上する。なお、石油系コークス、膨張黒鉛及び活性炭は、カーボンブラックよりも硫黄含有量が高いので、合成後の硫黄含有量が150mass ppmを超えないようにこれらを配合する。石油系コークス、膨張黒鉛及び活性炭を事前加熱処理することも可能であるが、これらを事前加熱処理してもカーボンブラックほどは硫黄含有量を低減させることはできない。 The carbon source desirably contains 20 mass% or less of an auxiliary material consisting of at least one of coke (preferably petroleum coke), expanded graphite, or activated carbon. Petroleum-based coke and activated carbon are carbon particles with porous surfaces. Expanded graphite is graphite with expanded interlayers. Since petroleum coke, expanded graphite, and activated carbon all have porous surfaces, they can promote the synthesis reaction of Al 4 SiC 4 and make it difficult for Al 4 C 3 to remain. If there is no residual Al 4 C 3 , the synthesis yield of Al 4 SiC 4 will improve. Note that petroleum coke, expanded graphite, and activated carbon have higher sulfur content than carbon black, so these are blended so that the sulfur content after synthesis does not exceed 150 mass ppm. It is also possible to pre-heat-treat petroleum coke, expanded graphite, and activated carbon, but even if these are pre-heat-treated, the sulfur content cannot be reduced as much as carbon black.

上記のアルミニウム源、ケイ素源、炭素源は、それぞれに含まれるアルミニウム、ケイ素、炭素のモル比が4:1:4になるような量に秤量される。 The above aluminum source, silicon source, and carbon source are weighed in amounts such that the molar ratio of aluminum, silicon, and carbon contained in each source is 4:1:4.

次に、アルミニウム源、ケイ素源、炭素源を乾式ヘンシェルミキサー等の混合機を用いて混合する。混合時間は特に限定されるものではないが、原料を充分に混合するために5分以上混合するのが望ましい。 Next, the aluminum source, silicon source, and carbon source are mixed using a mixer such as a dry Henschel mixer. Although the mixing time is not particularly limited, it is desirable to mix for 5 minutes or more in order to mix the raw materials sufficiently.

次に、混合原料を坩堝に装填し、坩堝を抵抗加熱炉、管状炉等のバッチ炉又はトンネル炉等の連続炉に入れ、混合原料を1650~1900℃の温度で1~10時間、不活性ガス雰囲気下で焼成する。 Next, the mixed raw materials are loaded into a crucible, and the crucible is placed in a batch furnace such as a resistance heating furnace or a tube furnace, or a continuous furnace such as a tunnel furnace, and the mixed raw materials are inert at a temperature of 1650 to 1900°C for 1 to 10 hours. Firing in a gas atmosphere.

焼成によってAlSiCが合成される。AlSiCの合成は、以下の2段階で行われる。すなわち、焼成による温度上昇と共に、まず(2)式及び(3)式のようにAlとSiCが生成し、その後、1300℃以上において(4)式のようにAlとSiCが反応してAlSiCが生成する。1650℃未満では反応後にAlが残り易く、1650℃以上においてAlSiCの生成が顕著に促進される。焼成温度が1900℃を超えると、AlSiCの一部が熱分解するので、1900℃以下が望ましい。 Al 4 SiC 4 is synthesized by firing. Synthesis of Al 4 SiC 4 is performed in the following two steps. That is, as the temperature rises due to firing, Al 4 C 3 and SiC are first generated as shown in equations (2) and (3), and then at 1300°C or higher, Al 4 C 3 and SiC are formed as shown in equation (4). reacts to produce Al 4 SiC 4 . At temperatures below 1650°C, Al 4 C 3 tends to remain after the reaction, and at temperatures above 1650°C, the production of Al 4 SiC 4 is significantly promoted. If the firing temperature exceeds 1900°C, a part of Al 4 SiC 4 will be thermally decomposed, so it is preferably 1900°C or lower.

4Al+3C→Al (2)
Si+C→SiC (3)
Al+SiC→AlSiC (4)
4Al+3C→Al 4 C 3 (2)
Si+C→SiC (3)
Al4C3 + SiCAl4SiC4 ( 4 )

アルミニウム源、ケイ素源、炭素源を上記のモル比で混合し、混合原料を上記の温度で上記の時間焼成することで、Alを低減でき、具体的には、粉末X線回折で測定されたAlの回折ピークの積分強度IAl4C3(cps・deg)とAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率IAl4C3/IAl4SiC4を0.1%以下に低減できる。 By mixing an aluminum source, a silicon source, and a carbon source at the above molar ratio and firing the mixed raw material at the above temperature for the above period, Al 4 C 3 can be reduced. Ratio of the measured integrated intensity of the diffraction peak of Al4C3 I Al4C3 ( cps・deg) and the integrated intensity of the diffraction peak of Al4SiC4 I Al4SiC4 ( cps・deg) Al4C3 /I Al4SiC4 is 0.1 % or less.

AlSiCの合成後、炉から坩堝を取り出し、坩堝からAlSiC組成物を取り出す。AlSiC組成物をロールクラッシャーで乾式粉砕すれば、AlSiC粉末が得られる。
(産業上の利用可能性)
After the synthesis of Al 4 SiC 4 , the crucible is removed from the furnace and the Al 4 SiC 4 composition is removed from the crucible. Dry crushing of the Al 4 SiC 4 composition with a roll crusher yields Al 4 SiC 4 powder.
(Industrial applicability)

本実施形態のAlSiC粉末は、水分に対して消化性を持つAl及びAl等の硫黄含有化合物を含有せず、AlSiCの反応性を下げる黒鉛を含有しない。本実施形態のAlSiC粉末は、炭素含有耐火物の形状安定性、強度向上及び耐浸潤性を改善する機能性添加剤として使用できる。本実施形態のAlSiC粉末は、炭素含有耐火物の機能性添加剤として使用するのに限られることはなく、例えば酸化防止剤として使用することもできる。 The Al 4 SiC 4 powder of this embodiment does not contain sulfur-containing compounds such as Al 4 C 3 and Al 2 S 3 that are digestible with water, and contains graphite that reduces the reactivity of Al 4 SiC 4 . do not. The Al 4 SiC 4 powder of this embodiment can be used as a functional additive that improves shape stability, strength improvement, and infiltration resistance of carbon-containing refractories. The Al 4 SiC 4 powder of this embodiment is not limited to being used as a functional additive for carbon-containing refractories, but can also be used, for example, as an antioxidant.

(実施例1)
金属Al粉末(-75μm)、金属Si粉末(-45μm)、事前加熱処理されたカーボンブラック(60~280nm)をAl:Si:C=4:1:4のモル理論比で配合し、乾式ヘンシェルミキサーで10分間混合した。混合原料を坩堝に装填し、混合原料をアルゴンガスの気流中で1800℃に加熱し、1800℃を10時間保持した。
(Example 1)
Metal Al powder (-75 μm), metal Si powder (-45 μm), and preheated carbon black (60 to 280 nm) were mixed in a theoretical molar ratio of Al:Si:C=4:1:4, and dry Henschel Mixed with a mixer for 10 minutes. The mixed raw materials were loaded into a crucible, heated to 1800°C in an argon gas stream, and kept at 1800°C for 10 hours.

炉への電力の供給を停止し、坩堝を周囲温度まで冷却した。冷却後、炉から坩堝を取り出し、坩堝からAlSiC組成物を取り出し、AlSiC組成物をロールクラッシャーで乾式粉砕した。 Power to the furnace was removed and the crucible was allowed to cool to ambient temperature. After cooling, the crucible was taken out from the furnace, the Al 4 SiC 4 composition was taken out from the crucible, and the Al 4 SiC 4 composition was dry-pulverized with a roll crusher.

得られたAlSiC粉末の物性を粉末X線回折によって測定した。物性の測定方法は、上述の方法に従った。 The physical properties of the obtained Al 4 SiC 4 powder were measured by powder X-ray diffraction. The physical properties were measured according to the method described above.

図2は、AlSiC粉末をX線回折分析して得られたチャートである。横軸は入射角2θ(単位:°)、縦軸は回折強度(単位:cps)である。 FIG. 2 is a chart obtained by X-ray diffraction analysis of Al 4 SiC 4 powder. The horizontal axis is the incident angle 2θ (unit: °), and the vertical axis is the diffraction intensity (unit: cps).

図3は、図2のチャートの横軸の50°~60°を拡大したものである。2θ=55.1°付近におけるAlの回折ピークは観察されず、IAl4C3/IAl4SiC4は0であった。図4は、図2のチャートの横軸の20°~30°を拡大したものである。2θ=26.5°付近における黒鉛の回折ピークは観察されず、I/IAl4SiC4は0であった。 FIG. 3 is an enlarged view of the chart in FIG. 2 at 50° to 60° on the horizontal axis. The diffraction peak of Al 4 C 3 near 2θ=55.1° was not observed, and I Al4C3 /I Al4SiC4 was 0. FIG. 4 is an enlarged view of the chart in FIG. 2 at 20° to 30° on the horizontal axis. No graphite diffraction peak was observed near 2θ=26.5°, and I G /I Al4SiC4 was 0.

なお、測定に用いるX線源にCuターゲットから発生した特性X線を使用した。特性X線にはKαとKβがあり、さらにKαにはKαとKαがある。計測に用いるX線はKαである。Kβは、最強ピークの31.7°に対するサテライトとして現れる。本測定でもカットフィルタを装着して大部分のピークを除去できるが、本測定装置のX線源の強さ及び検出器感度が高い場合、図2に示すようにX線由来のKβが微小ピークとして現れる。図3に示すように、Kαに由来するピークは、高角度側になるほど、主ピークのKαから約1/2の高さで分離し始める。 Note that characteristic X-rays generated from a Cu target were used as the X-ray source used in the measurement. Characteristic X-rays include Kα and Kβ, and Kα further includes Kα 1 and Kα 2 . The X-ray used for measurement has Kα 1 . Kβ appears as a satellite to the strongest peak at 31.7°. In this measurement, most of the peaks can be removed by installing a cut filter, but if the strength of the X-ray source and detector sensitivity of this measurement device are high, Kβ derived from X-rays will have a small peak as shown in Figure 2. appears as As shown in FIG. 3, the peak derived from Kα 2 begins to separate at a height of about 1/2 from the main peak Kα 1 as the angle increases.

得られたAlSiC粉末の硫黄含有量は90ppmであった。2θ=31.7°付近におけるAlSiCの回折ピークから算出される結晶子サイズは、1147Åであった。体積基準の粒度分布において、(D90-D10)/D50:粒度分布スパン値は、2.1であった。
(実施例2)
The sulfur content of the obtained Al 4 SiC 4 powder was 90 ppm. The crystallite size calculated from the diffraction peak of Al 4 SiC 4 near 2θ=31.7° was 1147 Å. In the volume-based particle size distribution, (D 90 −D 10 )/D 50 : particle size distribution span value was 2.1.
(Example 2)

炭素源の副材としてニードルコークスを5mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック95mass%とニードルコークス5mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 5 mass% of needle coke was added as an auxiliary material of carbon source. That is, the carbon sources were 95 mass% of preheated carbon black and 5 mass% of needle coke. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は140ppm、結晶子サイズは1157Å、粒度分布スパン値は2.0であった。
(実施例3)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 140 ppm, crystallite size of 1157 Å, and particle size distribution span value of 2.0.
(Example 3)

炭素源の副材としてニードルコークスを20mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック80mass%とニードルコークス20mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 20 mass% of needle coke was added as an auxiliary carbon source. That is, the carbon sources were 80 mass% of preheated carbon black and 20 mass% of needle coke. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は140ppm、結晶子サイズは1118Å、粒度分布スパン値は2.0であった。
(実施例4)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 140 ppm, crystallite size of 1118 Å, and particle size distribution span value of 2.0.
(Example 4)

炭素源の副材として膨張黒鉛を5mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック95mass%と膨張黒鉛5mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 5 mass% of expanded graphite was added as an auxiliary material for the carbon source. That is, the carbon sources were 95 mass% of preheated carbon black and 5 mass% of expanded graphite. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は130ppm、結晶子サイズは1220Å、粒度分布スパン値は2.2であった。
(実施例5)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 130 ppm, crystallite size of 1220 Å, and particle size distribution span value of 2.2.
(Example 5)

炭素源の副材として膨張黒鉛を20mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック80mass%と膨張黒鉛20mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 20 mass% of expanded graphite was added as an auxiliary material for the carbon source. That is, the carbon sources were 80 mass% of carbon black and 20 mass% of expanded graphite which had been preheated. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は130ppm、結晶子サイズは1244Å、粒度分布スパン値は2.4であった。
(実施例6)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 130 ppm, crystallite size of 1244 Å, and particle size distribution span value of 2.4.
(Example 6)

炭素源の副材として活性炭を5mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック95mass%と活性炭5mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 5 mass% of activated carbon was added as an auxiliary material for the carbon source. That is, the carbon sources were 95 mass% of preheated carbon black and 5 mass% of activated carbon. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は120ppm、結晶子サイズは1168Å、粒度分布スパン値は1.9であった。
(実施例7)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 120 ppm, crystallite size of 1168 Å, and particle size distribution span value of 1.9.
(Example 7)

炭素源の副材として活性炭を20mass%加えた。すなわち、炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック80mass%と活性炭20mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 20 mass% of activated carbon was added as an auxiliary carbon source. That is, the carbon sources were 80 mass% of preheated carbon black and 20 mass% of activated carbon. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は140ppm、結晶子サイズは1212Å、粒度分布スパン値は1.8であった。
(比較例1)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 140 ppm, crystallite size of 1212 Å, and particle size distribution span value of 1.8.
(Comparative example 1)

炭素源をニードルコークス100mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 The carbon source was 100 mass% needle coke. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は2.89、硫黄含有量は160ppm、結晶子サイズは1073Å、粒度分布スパン値は2.3であった。
(比較例2)
The IAl4C3 / IAl4SiC4 of the obtained Al4SiC4 powder was 0, the IG / IAl4SiC4 was 2.89, the sulfur content was 160 ppm, the crystallite size was 1073 Å, and the particle size distribution span value was 2.3. .
(Comparative example 2)

炭素源を活性炭100mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 The carbon source was 100 mass% activated carbon. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は180ppm、結晶子サイズは1149Å、粒度分布スパン値は1.8であった。
(比較例3)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 180 ppm, crystallite size of 1149 Å, and particle size distribution span value of 1.8.
(Comparative example 3)

炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック50mass%、ニードルコークス25mass%、膨張黒鉛25mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 The carbon sources were 50 mass% of preheated carbon black, 25 mass% of needle coke, and 25 mass% of expanded graphite. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は160ppm、結晶子サイズは1176Å、粒度分布スパン値は2.4であった。
(比較例4)
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 160 ppm, crystallite size of 1176 Å, and particle size distribution span value of 2.4.
(Comparative example 4)

炭素源を事前加熱処理されたカーボンブラック50mass%、ニードルコークス25mass%、活性炭25mass%とした。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いてAlSiC粉末を得た。 The carbon sources were 50 mass% of preheated carbon black, 25 mass% of needle coke, and 25 mass% of activated carbon. Except for this, Al 4 SiC 4 powder was obtained using the same method as in Example 1.

得られたAlSiC粉末のIAl4C3/IAl4SiC4は0、I/IAl4SiC4は0、硫黄含有量は180ppm、結晶子サイズは1203Å、粒度分布スパン値は1.7であった。
以上の結果を表2にまとめた。
The obtained Al 4 SiC 4 powder had I Al4C3 /I Al4SiC4 of 0, I G /I Al4SiC4 of 0, sulfur content of 180 ppm, crystallite size of 1203 Å, and particle size distribution span value of 1.7.
The above results are summarized in Table 2.

Figure 2024023759000003
Figure 2024023759000003

実施例1~7で得られたAlSiC粉末は、粉末X線回折においてAlのピークが観察されず(IAl4C3/IAl4SiC4が0であり)、黒鉛の回折ピークは観察されず(I/IAl4SiC4が0であり)、かつ硫黄含有量が150ppm以下であった。すなわち、Al、黒鉛、硫黄を実質的に含まないAlSiC粉末であった。 In the Al 4 SiC 4 powders obtained in Examples 1 to 7, no Al 4 C 3 peak was observed in powder X-ray diffraction (I Al 4 C 3 /I Al 4 SiC 4 was 0), and no graphite diffraction peak was observed. (I G /I Al4SiC4 was 0), and the sulfur content was 150 ppm or less. That is, it was an Al 4 SiC 4 powder substantially free of Al 4 C 3 , graphite, and sulfur.

実施例2~7において、炭素源に副材を添加したので、実施例1に比べて硫黄含有量が僅かに増加した。 In Examples 2 to 7, the sulfur content was slightly increased compared to Example 1 because an auxiliary material was added to the carbon source.

実施例5において、結晶子サイズが大きいのは、結晶性炭素である膨張黒鉛が合成されるAlSiCの結晶子を成長させたからである。 In Example 5, the crystallite size is large because crystallites of Al 4 SiC 4 from which expanded graphite, which is crystalline carbon, is synthesized were grown.

一方、比較例1で得られたAlSiC粉末は、粉末X線回折において黒鉛の回折ピークが観察され(I/IAl4SiC4が2.89)、かつ硫黄含有量が160ppmであった。ニードルコークスの硫黄含有量が多く、ニードルコークス中の硫黄が原料のAlと部分的に反応してニードルコークスがわずかに残留し、わずかな未反応ニードルコークスが部分的に黒鉛化して残留したからであると推測される。 On the other hand, in the Al 4 SiC 4 powder obtained in Comparative Example 1, a graphite diffraction peak was observed in powder X-ray diffraction (I G /I Al4SiC4 was 2.89), and the sulfur content was 160 ppm. This is because the sulfur content of needle coke is high, and the sulfur in needle coke partially reacts with the raw material Al, leaving a small amount of needle coke, and a small amount of unreacted needle coke partially graphitizes and remains. It is assumed that there is.

比較例2で得られたAlSiC粉末は、硫黄含有量が180ppmであった。活性炭由来の硫黄含有量が多いからである。 The Al 4 SiC 4 powder obtained in Comparative Example 2 had a sulfur content of 180 ppm. This is because the sulfur content derived from activated carbon is high.

比較例3で得られたAlSiC粉末は、硫黄含有量が160ppmであった。炭素源の副材の量が多いからである。 The Al 4 SiC 4 powder obtained in Comparative Example 3 had a sulfur content of 160 ppm. This is because the amount of secondary carbon source material is large.

比較例4で得られたAlSiC粉末は、硫黄含有量が180ppmであった。炭素源の副材の量が多いからである。 The Al 4 SiC 4 powder obtained in Comparative Example 4 had a sulfur content of 180 ppm. This is because the amount of secondary carbon source material is large.

Claims (3)

粉末X線回折で測定された2θ=55.1°付近におけるAlの回折ピークの積分強度IAl4C3(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率IAl4C3/IAl4SiC4が0.1%以下であり、かつ、硫黄含有量が150mass ppm以下であり、
粉末X線回折で測定された2θ=31.7°付近におけるAlSiCの回折ピークから算出される結晶子サイズが1000~1500ÅであるAlSiC組成物又はAlSiC粉末。
Integrated intensity I of the diffraction peak of Al4C3 around =55.1° measured by powder X-ray diffraction Al4C3 (cps・deg) and the diffraction peak of Al4SiC4 around =56.0° The ratio of integrated intensity I Al4SiC4 (cps deg) I Al4C3 /I Al4SiC4 is 0.1% or less, and the sulfur content is 150 mass ppm or less,
An Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder having a crystallite size of 1000 to 1500 Å calculated from the diffraction peak of Al 4 SiC 4 near 2θ=31.7° measured by powder X-ray diffraction.
粉末X線回折で測定された2θ=26.5°付近における黒鉛の回折ピークの積分強度I(cps・deg)と2θ=56.0°付近におけるAlSiCの回折ピークの積分強度IAl4SiC4(cps・deg)との比率I/IAl4SiC4が0.01%以下であることを特徴とする請求項1に記載のAlSiC組成物又はAlSiC粉末。 Integrated intensity I of the diffraction peak of graphite around 2θ = 26.5° measured by powder X-ray diffraction I G (cps・deg) and integrated intensity I of the diffraction peak of Al 4 SiC 4 around 2θ = 56.0° The Al 4 SiC 4 composition or Al 4 SiC 4 powder according to claim 1, wherein the ratio I G /I Al4SiC4 to Al4SiC4 (cps·deg) is 0.01% or less. 体積基準の粒度分布において、累積90%粒子径と累積10%粒子径の差分を累積50%粒子径で除した値(D90-D10)/D50が1.7~2.5であることを特徴とする請求項1又は2に記載のAlSiC粉末。 In the volume-based particle size distribution, the difference between the cumulative 90% particle diameter and the cumulative 10% particle diameter divided by the cumulative 50% particle diameter (D 90 - D 10 )/D 50 is 1.7 to 2.5. The Al 4 SiC 4 powder according to claim 1 or 2, characterized in that:
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