JP2781440B2 - 窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法 - Google Patents
窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法Info
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- JP2781440B2 JP2781440B2 JP2015854A JP1585490A JP2781440B2 JP 2781440 B2 JP2781440 B2 JP 2781440B2 JP 2015854 A JP2015854 A JP 2015854A JP 1585490 A JP1585490 A JP 1585490A JP 2781440 B2 JP2781440 B2 JP 2781440B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法
に関するもので、匣鉢、棚板、セッター等の例えば窯道
具類の製造方法に適用される。
に関するもので、匣鉢、棚板、セッター等の例えば窯道
具類の製造方法に適用される。
（従来の技術） 工業用窯炉に用いられる窯道具類は、耐火物からな
り、急熱急冷などの過酷な温度変化を与えると熱衝撃に
より中心部と表層部に温度差が生じ、熱膨張の差で歪ん
で破壊することがある。このスポーリングと呼ばれる破
壊現象が起こると、焼成品、窯炉等が大きな損傷を受け
るので、このような焼成品や窯炉等の損傷が起こらない
よう窯道具類に使用する耐火物材質の選択は適切に行な
う必要がある。
り、急熱急冷などの過酷な温度変化を与えると熱衝撃に
より中心部と表層部に温度差が生じ、熱膨張の差で歪ん
で破壊することがある。このスポーリングと呼ばれる破
壊現象が起こると、焼成品、窯炉等が大きな損傷を受け
るので、このような焼成品や窯炉等の損傷が起こらない
よう窯道具類に使用する耐火物材質の選択は適切に行な
う必要がある。
一般に、窯道具類に使用する従来の窒化珪素結合炭化
珪素質耐火物は、その組成が、例えば窒化珪素10〜25
％、二酸化珪素10〜15％、炭化珪素65〜85％からなる。
珪素質耐火物は、その組成が、例えば窒化珪素10〜25
％、二酸化珪素10〜15％、炭化珪素65〜85％からなる。
（発明が解決しようとする課題） しかし、このような従来の窒化珪素結合炭化珪素質耐
火物によれば、耐酸化性が劣り、室温強度および高温強
度ともに相対的に低いため、迅速焼成化に伴い、耐火物
からなる窯道具類に初期割れ、亀裂が生じやすくなるの
で、焼成品の損傷や窯炉の倒壊事故等が発生しやすいと
いう問題がある。
火物によれば、耐酸化性が劣り、室温強度および高温強
度ともに相対的に低いため、迅速焼成化に伴い、耐火物
からなる窯道具類に初期割れ、亀裂が生じやすくなるの
で、焼成品の損傷や窯炉の倒壊事故等が発生しやすいと
いう問題がある。
本発明者はこのような問題点に着目し従来の窒化珪素
結合炭化珪素質耐火物の組成を調査したところ、前記窒
化珪素結合炭化珪素質耐火物原料を成形しN2ガス中で焼
成した耐火物中には残留Siが多量に存在していることを
確認し、これが一因となって耐火物の耐熱衝撃性、耐熱
性、室温強度および高温強度等の諸特性が低下するとい
う知見を得た。
結合炭化珪素質耐火物の組成を調査したところ、前記窒
化珪素結合炭化珪素質耐火物原料を成形しN2ガス中で焼
成した耐火物中には残留Siが多量に存在していることを
確認し、これが一因となって耐火物の耐熱衝撃性、耐熱
性、室温強度および高温強度等の諸特性が低下するとい
う知見を得た。
本発明が解決しようとする課題は、窒化珪素結合炭化
珪素質耐火物中に残存する残留Siをなくし、耐熱性、耐
酸化性、室温強度および高温強度の良好で、しかも弾性
係数Ｅを低く抑え耐熱衝撃性を向上させた窒化珪素結合
炭化珪素質耐火物が得られる製造方法を提供することに
ある。
珪素質耐火物中に残存する残留Siをなくし、耐熱性、耐
酸化性、室温強度および高温強度の良好で、しかも弾性
係数Ｅを低く抑え耐熱衝撃性を向上させた窒化珪素結合
炭化珪素質耐火物が得られる製造方法を提供することに
ある。
（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するための本発明の窒化珪素結合炭化
珪素質耐火物の製造方法は、SiC:60〜90wt％、Si:5〜20
wt％を主成分とし、これにTiY、Ce、Mg、Al、Caから選
ばれた１種以上の元素素単味または酸化物の形態で0.1
〜5.0wt％添加し、前記SiC、SiおよびTi、Ｙ、Ce、Mg、
Al、Caから選ばれた１種以上の元素の単味または酸化物
等の原料に粘土を１〜10wt％添加した原料を用い、この
原料を混合して成形した後、N2ガス90vol％以上のガス
雰囲気中で1200〜1450℃の温度で焼成することを特徴と
する。
珪素質耐火物の製造方法は、SiC:60〜90wt％、Si:5〜20
wt％を主成分とし、これにTiY、Ce、Mg、Al、Caから選
ばれた１種以上の元素素単味または酸化物の形態で0.1
〜5.0wt％添加し、前記SiC、SiおよびTi、Ｙ、Ce、Mg、
Al、Caから選ばれた１種以上の元素の単味または酸化物
等の原料に粘土を１〜10wt％添加した原料を用い、この
原料を混合して成形した後、N2ガス90vol％以上のガス
雰囲気中で1200〜1450℃の温度で焼成することを特徴と
する。
本発明による窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の主成分
は炭化系素質であるから、原料組成のうち主成分のSiC
は60〜90wt％にする。
は炭化系素質であるから、原料組成のうち主成分のSiC
は60〜90wt％にする。
Siを原料に含むのは、Siの添加によりN2ガスとの反応
によりSi3N4化を図って高靭な耐火物にするためであ
り、そのためにSiが5wt％以上必要であり、20wt％を超
えるとSiが残留しやすくなるのでこれを避けるためであ
る。
によりSi3N4化を図って高靭な耐火物にするためであ
り、そのためにSiが5wt％以上必要であり、20wt％を超
えるとSiが残留しやすくなるのでこれを避けるためであ
る。
Ti、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選ばれた１種以上の元素
を単味または酸化物の形態で原料に添加するのは、これ
らの添加材により耐火物の弾性係数Ｅを低下させ、特に
熱衝撃性、高温曲げ強さ等を向上させることができるか
らである。この添加材を0.1wt％未満にすると添加の効
果が少なく、5.0wt％の超えると高温強度が低下し曲げ
が小さくなりやすいためである。さらに望ましくはこの
添加材は0.2〜0.3wt％の範囲にすると添加効果が大であ
る。
を単味または酸化物の形態で原料に添加するのは、これ
らの添加材により耐火物の弾性係数Ｅを低下させ、特に
熱衝撃性、高温曲げ強さ等を向上させることができるか
らである。この添加材を0.1wt％未満にすると添加の効
果が少なく、5.0wt％の超えると高温強度が低下し曲げ
が小さくなりやすいためである。さらに望ましくはこの
添加材は0.2〜0.3wt％の範囲にすると添加効果が大であ
る。
前記SiC、SiおよびTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選ば
れた１種以上の元素の単味または酸化物等の原料に必要
に応じて粘土を１〜10wt％添加する。粘土を加えること
により成形性が良好になる。
れた１種以上の元素の単味または酸化物等の原料に必要
に応じて粘土を１〜10wt％添加する。粘土を加えること
により成形性が良好になる。
これらの原料を混合して成形した後、N2ガス90vol％
以上の高温ガス雰囲気中で焼成する。N2ガス雰囲気とし
たのは、Siの高温でのSi3N4化を促進するためである。
そのためにN2ガスは90volwt％以上とし効率よくSi3N4化
を図る。焼成時の温度は1200〜1400℃の範囲に設定す
る。これはSi3N4化を図るためには1200℃以上の高温で
あることが必要であり、1450℃を超えるとSiが蒸気化し
て耐火物中から消失してしまうからである。
以上の高温ガス雰囲気中で焼成する。N2ガス雰囲気とし
たのは、Siの高温でのSi3N4化を促進するためである。
そのためにN2ガスは90volwt％以上とし効率よくSi3N4化
を図る。焼成時の温度は1200〜1400℃の範囲に設定す
る。これはSi3N4化を図るためには1200℃以上の高温で
あることが必要であり、1450℃を超えるとSiが蒸気化し
て耐火物中から消失してしまうからである。
この窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法により
耐火物中に強力な窒化珪素結合が造られるため、耐熱衝
撃性、耐酸化性、耐熱性、室温曲げ強度および高温曲げ
強度の優れた窒化珪素結合炭化珪素質耐火物を得ること
ができる。
耐火物中に強力な窒化珪素結合が造られるため、耐熱衝
撃性、耐酸化性、耐熱性、室温曲げ強度および高温曲げ
強度の優れた窒化珪素結合炭化珪素質耐火物を得ること
ができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の窒化珪素結合炭化珪素
質耐火物の製造方法によれば、焼成後の耐火物に残留Si
をなくし、β化率を大きくし、強力な窒化珪素結合が得
られるため、耐酸化性、耐熱性、室温曲げ強度および高
温曲げ強度の高められた高靭な窒化珪素結合炭化珪素質
耐火物が製造できる。したがって、本発明により造られ
る窒化珪素結合炭化珪素質耐火物を用いると、窯炉内の
焼成品の損傷や窯炉内の倒壊事故等の発生率を大幅に低
減することができるという効果がある。
質耐火物の製造方法によれば、焼成後の耐火物に残留Si
をなくし、β化率を大きくし、強力な窒化珪素結合が得
られるため、耐酸化性、耐熱性、室温曲げ強度および高
温曲げ強度の高められた高靭な窒化珪素結合炭化珪素質
耐火物が製造できる。したがって、本発明により造られ
る窒化珪素結合炭化珪素質耐火物を用いると、窯炉内の
焼成品の損傷や窯炉内の倒壊事故等の発生率を大幅に低
減することができるという効果がある。
（実施例） 以下、本発明の実施例について述べる。
本発明の原料組成に該当する実施例と、この原料組成
からはずれる原料組成をもつ比較例を用意し、これらの
混練物を成形し、N2ガス90vol％以上の雰囲気中で1200
〜1450℃の温度で焼成した。この場合の本発明の実施例
と比較例のそれぞれの焼成前の原料組成は第１表に示す
とおりである。
からはずれる原料組成をもつ比較例を用意し、これらの
混練物を成形し、N2ガス90vol％以上の雰囲気中で1200
〜1450℃の温度で焼成した。この場合の本発明の実施例
と比較例のそれぞれの焼成前の原料組成は第１表に示す
とおりである。
得られた実施例１〜12および比較例１〜７の焼成後の
組成を調査した結果は第１表に示すとおりであった。
組成を調査した結果は第１表に示すとおりであった。
次に、実施例１〜12および比較例１〜７の焼成体（炭
化珪素質耐火物）について、Si3N4のβの比率、曲
げ強さ（室温および高温）、熱衝撃性についてそれぞ
れ試験を行なった。
化珪素質耐火物）について、Si3N4のβの比率、曲
げ強さ（室温および高温）、熱衝撃性についてそれぞ
れ試験を行なった。
試験条件 Si3N4のβ化率 Si3N4のβ化率はＸ線回析のピーク高さ比より算出し
た。β化率は次式から算出した。
た。β化率は次式から算出した。
［β化率］＝Ｃ＋D/A＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ×100（％） ・・・（１） 前記（１）式中、Ａはα−Si3N4の存在を検出する角
度35.2度のピーク高さを示し、Ｂは同じく角度34.5度の
ピーク高さを示す。またＣはβ−Si3N4の存在を検出す
る角度33.5度のピーク高さを示し、Ｄは同じく角度35.7
度のピーク高さを示す。
度35.2度のピーク高さを示し、Ｂは同じく角度34.5度の
ピーク高さを示す。またＣはβ−Si3N4の存在を検出す
る角度33.5度のピーク高さを示し、Ｄは同じく角度35.7
度のピーク高さを示す。
曲げ強さ 室温曲げ強さおよび高温曲げ強さを日本工業規格（JI
S）R2575に準ずる三点曲げ試験法により測定した。試験
片の大きさは140×30×10mmとした。高温曲げ強さは、
電気炉を1400℃に加熱し、前記三点曲げ試験法で測定し
た。
S）R2575に準ずる三点曲げ試験法により測定した。試験
片の大きさは140×30×10mmとした。高温曲げ強さは、
電気炉を1400℃に加熱し、前記三点曲げ試験法で測定し
た。
熱衝撃性 熱衝撃性の評価は140×140×30mmの大きさの試験片を
用いた。800℃で加熱した電気炉に試験片を入れ、炉か
らの出入れを繰り返し、何回の繰り返し出入れにより試
験片にクラックが入ったかどうかで評価した。第１表中
の評価基準は、 ◎印:6回以上繰り返し出し入れしてもクラック発生な
し、 ○印:3〜５回でクラックが入る、 △印:2回でクラックが入る、 ×印:1回でクラックは入る、とした。
用いた。800℃で加熱した電気炉に試験片を入れ、炉か
らの出入れを繰り返し、何回の繰り返し出入れにより試
験片にクラックが入ったかどうかで評価した。第１表中
の評価基準は、 ◎印:6回以上繰り返し出し入れしてもクラック発生な
し、 ○印:3〜５回でクラックが入る、 △印:2回でクラックが入る、 ×印:1回でクラックは入る、とした。
試験結果 結果は第１表に示すとおりである。
第１表に示されるように、比較例１〜７は、原料中の
SiCの過多、またはTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選ばれ
た１種以上の元素の単味または酸化物の添加材無含有等
のため、室温曲げ強さおよび1400℃の高温曲げ強さとも
に実施例１〜７に比べ相対的に低い。また熱衝撃性は不
良であった。
SiCの過多、またはTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選ばれ
た１種以上の元素の単味または酸化物の添加材無含有等
のため、室温曲げ強さおよび1400℃の高温曲げ強さとも
に実施例１〜７に比べ相対的に低い。また熱衝撃性は不
良であった。
これに対し、本発明の実施例１〜12では、窒化珪素結
合炭化珪素質耐火物原料に適量なTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、
Caから選ばれた１種以上の元素を単味または酸化物の形
態で添加したので、焼結後の耐火物中に残留Siが存在せ
ずに窒化珪素結合が促進された等のため、室温強度およ
び高温強度ならびに弾性係数Ｅを低く抑えることができ
熱衝撃性が良好なものになったものと考えられる。
合炭化珪素質耐火物原料に適量なTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、
Caから選ばれた１種以上の元素を単味または酸化物の形
態で添加したので、焼結後の耐火物中に残留Siが存在せ
ずに窒化珪素結合が促進された等のため、室温強度およ
び高温強度ならびに弾性係数Ｅを低く抑えることができ
熱衝撃性が良好なものになったものと考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/56 - 35/58
Claims (1)
- 【請求項１】SiC:60〜90wt％、Si:5〜20wt％を主成分と
し、これにTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選ばれた１種類
以上の元素を単味または酸化物の形で0.1〜5.0wt％添加
し、前記SiC、SiおよびTi、Ｙ、Ce、Mg、Al、Caから選
ばれた１種以上の元素の単味または酸化物等の原料に粘
土を１〜10wt％添加した原料を用い、この原料を混合し
て成形した後、N2ガス90vol％以上のガス雰囲気中で120
0〜1450℃の温度で焼成することを特徴とする窒化珪素
結合炭化珪素質耐火物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015854A JP2781440B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015854A JP2781440B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223166A JPH03223166A (ja) | 1991-10-02 |
| JP2781440B2 true JP2781440B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11900394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015854A Expired - Lifetime JP2781440B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | 窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2781440B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699429B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-03-02 | Corning Incorporated | Method of making silicon nitride-bonded silicon carbide honeycomb filters |
| US6555032B2 (en) | 2001-08-29 | 2003-04-29 | Corning Incorporated | Method of making silicon nitride-silicon carbide composite filters |
| US20040043888A1 (en) | 2002-08-28 | 2004-03-04 | Noritake Co., Limited | Compositions and methods for making microporous ceramic materials |
| JP4376579B2 (ja) | 2003-09-09 | 2009-12-02 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素結合ＳｉＣ耐火物及びその製造方法 |
| FR2878520B1 (fr) | 2004-11-29 | 2015-09-18 | Saint Gobain Ct Recherches | Bloc refractaire fritte a base de carbure de silicium a liaison nitrure de silicium |
| US8097547B2 (en) * | 2004-11-29 | 2012-01-17 | Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen | Sintered refactory material based on silicon carbide with a silicon nitride binder |
| FR2892720B1 (fr) * | 2005-10-28 | 2008-05-16 | Saint Gobain Ct Recherches | Produit ceramique fritte a matrice azotee aux proprietes de surface ameliorees |
| JP4599344B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2010-12-15 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 非酸化物系多孔質セラミック材の製造方法 |
| CN111517798A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 潍坊工商职业学院 | 一种碳化物基陶瓷材料、制备方法及其应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2131411A (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-20 | Bethlehem Steel Corp | Silicon carbide refractories |
| JPH026371A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Kawasaki Steel Corp | サイアロン結合を有する炭化珪素質れんがの製造方法 |
-
1990
- 1990-01-25 JP JP2015854A patent/JP2781440B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03223166A (ja) | 1991-10-02 |
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