JP2828583B2 - 表面被覆窒化珪素質耐熱部材 - Google Patents
表面被覆窒化珪素質耐熱部材Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温での耐熱性と耐食
性に優れ、熱衝撃に優れる表面被覆層を有する窒化珪素
質耐熱部材に関する。
性に優れ、熱衝撃に優れる表面被覆層を有する窒化珪素
質耐熱部材に関する。
【０００２】
【従来技術】従来から窒化珪素質焼結体は、耐熱性、耐
熱衝撃性、及び耐酸化特性に優れることからエンジニア
リングセラミックス、特にガスタ−ビン用部材として応
用が進められている。
熱衝撃性、及び耐酸化特性に優れることからエンジニア
リングセラミックス、特にガスタ−ビン用部材として応
用が進められている。
【０００３】窒化珪素質焼結体は、窒化珪素に対してＹ
2 Ｏ3 やＡｌ2 Ｏ3 などの焼結助剤を添加して焼成した
ものであり、焼結体に対しては室温強度、高温強度が要
求されるとともに、高温での耐酸化性も要求される。こ
のような要求に対して、従来から添加する焼結助剤の種
類を検討したり、それに伴い焼結体中の粒界相を結晶化
したりする等各種の方法が提案されている。
2 Ｏ3 やＡｌ2 Ｏ3 などの焼結助剤を添加して焼成した
ものであり、焼結体に対しては室温強度、高温強度が要
求されるとともに、高温での耐酸化性も要求される。こ
のような要求に対して、従来から添加する焼結助剤の種
類を検討したり、それに伴い焼結体中の粒界相を結晶化
したりする等各種の方法が提案されている。
【０００４】しかしながら、焼結体自体の改善によれ
ば、機械的な強度に対してはある程度の特性が得られる
ようになったが、耐酸化性についてはその使用条件がさ
らに過酷で且つ高酸化性雰囲気となりつつあることから
十分な耐久性を得るに至っていない。
ば、機械的な強度に対してはある程度の特性が得られる
ようになったが、耐酸化性についてはその使用条件がさ
らに過酷で且つ高酸化性雰囲気となりつつあることから
十分な耐久性を得るに至っていない。
【０００５】そこで、このような耐酸化性を付与するた
めの１つの方法として窒化珪素質焼結体の表面に耐熱性
および耐酸化性に優れた金属酸化物、例えばジルコニア
等を被覆することが特公平５−８１５２号で提案されて
いる。
めの１つの方法として窒化珪素質焼結体の表面に耐熱性
および耐酸化性に優れた金属酸化物、例えばジルコニア
等を被覆することが特公平５−８１５２号で提案されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、ジル
コニアは窒化珪素質焼結体（熱膨張率３〜４×１０-6／
℃）に比べて熱膨張率が大きく（約１０×１０-6／
℃）、昇温、降温の繰り返しにより、被覆層に剥離や亀
裂が発生し、耐熱性を大幅に劣化させてしまうという問
題があった。このような問題に対して、窒化珪素質焼結
体とジルコニアの間に中間的熱膨張特性を有する中間部
材を形成させることも考えられるが、実用的には上記問
題を解決するに至っていない。
コニアは窒化珪素質焼結体（熱膨張率３〜４×１０-6／
℃）に比べて熱膨張率が大きく（約１０×１０-6／
℃）、昇温、降温の繰り返しにより、被覆層に剥離や亀
裂が発生し、耐熱性を大幅に劣化させてしまうという問
題があった。このような問題に対して、窒化珪素質焼結
体とジルコニアの間に中間的熱膨張特性を有する中間部
材を形成させることも考えられるが、実用的には上記問
題を解決するに至っていない。
【０００７】また、耐酸化性が低い窒化珪素質焼結体を
基体としてジルコニアを被覆した部材を長時間高温の酸
化性雰囲気中に暴露していると、被覆層を通して酸素の
拡散が起こり窒化珪素焼結体が酸化され、被覆層と焼結
体界面に低融点のガラスが形成し繰返し熱疲労で剥離が
生じてしまうという問題も生じる。
基体としてジルコニアを被覆した部材を長時間高温の酸
化性雰囲気中に暴露していると、被覆層を通して酸素の
拡散が起こり窒化珪素焼結体が酸化され、被覆層と焼結
体界面に低融点のガラスが形成し繰返し熱疲労で剥離が
生じてしまうという問題も生じる。
【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決し、
１０００℃の高温酸化雰囲気に長時間保持されても熱疲
労に優れ、被覆層の剥離等が生じない耐食性と耐熱性に
優れた表面被覆窒化珪素質耐熱部材を提供することを目
的とするものである。
１０００℃の高温酸化雰囲気に長時間保持されても熱疲
労に優れ、被覆層の剥離等が生じない耐食性と耐熱性に
優れた表面被覆窒化珪素質耐熱部材を提供することを目
的とするものである。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、表面被覆
層の亀裂や剥離を押さえるためには、窒化珪素質焼結体
と表面被覆層との熱膨張率差を小さくすることが重要で
あるという見地に立ち検討を重ねた結果、表面被覆層に
ジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）を用いることにより昇温、降
温の繰り返しによる剥離や亀裂の発生を大幅に抑制でき
ることを知見し、本発明に至った。
層の亀裂や剥離を押さえるためには、窒化珪素質焼結体
と表面被覆層との熱膨張率差を小さくすることが重要で
あるという見地に立ち検討を重ねた結果、表面被覆層に
ジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）を用いることにより昇温、降
温の繰り返しによる剥離や亀裂の発生を大幅に抑制でき
ることを知見し、本発明に至った。
【００１０】また、基体の粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶
相（ＲＥは周期律表第３ａ族元素）を析出せしめること
により、基体の高温特性を向上でき、これにより、表面
被覆窒化珪素質耐熱部材を長時間高温の酸化性雰囲気中
に暴露したとしても、熱疲労による被覆層の剥離を抑制
できることを知見し、本発明に至ったのである。即ち、
本発明の表面被覆窒化珪素質耐熱部材は、粒界にＲＥ2
Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相（ＲＥは周期律表第３ａ族元素）が存
在する窒化珪素質焼結体からなる基体の表面に、ジルコ
ン（ＺｒＳｉＯ4 ）からなる被覆層を形成したことを特
徴とする。
相（ＲＥは周期律表第３ａ族元素）を析出せしめること
により、基体の高温特性を向上でき、これにより、表面
被覆窒化珪素質耐熱部材を長時間高温の酸化性雰囲気中
に暴露したとしても、熱疲労による被覆層の剥離を抑制
できることを知見し、本発明に至ったのである。即ち、
本発明の表面被覆窒化珪素質耐熱部材は、粒界にＲＥ2
Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相（ＲＥは周期律表第３ａ族元素）が存
在する窒化珪素質焼結体からなる基体の表面に、ジルコ
ン（ＺｒＳｉＯ4 ）からなる被覆層を形成したことを特
徴とする。
【００１１】以下、本発明を詳述する。本発明の窒化珪
素質耐熱部材は、窒化珪素質焼結体からなる基体と、そ
の基体表面に形成された被覆層により構成される。
素質耐熱部材は、窒化珪素質焼結体からなる基体と、そ
の基体表面に形成された被覆層により構成される。
【００１２】本発明における被覆層はジルコンからなる
ものである。ジルコンとは、ＺｒＯ2 とＳｉＯ2 との
１：１の化合物である。この被覆層は窒化珪素質焼結体
の基体表面に１０〜１０００μｍ、特に５０〜５００μ
ｍの厚みで形成されるものである。
ものである。ジルコンとは、ＺｒＯ2 とＳｉＯ2 との
１：１の化合物である。この被覆層は窒化珪素質焼結体
の基体表面に１０〜１０００μｍ、特に５０〜５００μ
ｍの厚みで形成されるものである。
【００１３】一方、基体を構成する窒化珪素質焼結体
は、窒化珪素を主成分とするものであるが、本発明にお
ける窒化珪素質焼結体は、基体としての耐熱性、耐酸化
性との関連から、焼結体の組成はＳｉ3 Ｎ4 −ＳｉＯ2
−ＲＥ2 Ｏ3 （ＲＥ：周期律表第３ａ族元素）で表され
る３元系からなることが望ましい。その中でも耐酸化性
の点からは、窒化珪素結晶の粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結
晶相（ＲＥ：周期律表第３ａ族元素）が析出しているこ
とがよい。なお、組成中、ＳｉＯ2 とは、いわゆる焼結
体中に存在する過剰酸素であり、具体的には、焼結体中
の全酸素量から焼結体中の周期律表第３ａ族酸化物が化
学量論的に酸化物を形成した場合に元素に結合している
酸素を除く残りの酸素量であり、そのほとんどは窒化珪
素原料に含まれる酸素、あるいはＳｉＯ2 等の添加とし
て混入する成分である。
は、窒化珪素を主成分とするものであるが、本発明にお
ける窒化珪素質焼結体は、基体としての耐熱性、耐酸化
性との関連から、焼結体の組成はＳｉ3 Ｎ4 −ＳｉＯ2
−ＲＥ2 Ｏ3 （ＲＥ：周期律表第３ａ族元素）で表され
る３元系からなることが望ましい。その中でも耐酸化性
の点からは、窒化珪素結晶の粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結
晶相（ＲＥ：周期律表第３ａ族元素）が析出しているこ
とがよい。なお、組成中、ＳｉＯ2 とは、いわゆる焼結
体中に存在する過剰酸素であり、具体的には、焼結体中
の全酸素量から焼結体中の周期律表第３ａ族酸化物が化
学量論的に酸化物を形成した場合に元素に結合している
酸素を除く残りの酸素量であり、そのほとんどは窒化珪
素原料に含まれる酸素、あるいはＳｉＯ2 等の添加とし
て混入する成分である。
【００１４】このＲＥ2 Ｏ3 およびＳｉＯ2 は焼結過程
では、窒化珪素粒子との反応により、液相として存在し
焼結性を高めるが、冷却後そのまま粒界相にガラス相と
して残存すると焼結体の高温強度を低下させてしまうと
同時に耐酸化特性を劣化させてしまうため、これらの成
分は所定の冷却過程あるいは熱処理により粒界にて高融
点で耐酸化性に優れたＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相として析
出させることにより焼結体の高温特性を向上させること
ができる。
では、窒化珪素粒子との反応により、液相として存在し
焼結性を高めるが、冷却後そのまま粒界相にガラス相と
して残存すると焼結体の高温強度を低下させてしまうと
同時に耐酸化特性を劣化させてしまうため、これらの成
分は所定の冷却過程あるいは熱処理により粒界にて高融
点で耐酸化性に優れたＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相として析
出させることにより焼結体の高温特性を向上させること
ができる。
【００１５】なお、窒化珪素質焼結体の組成は、特に周
期律表第３ａ族元素酸化物（ＲＥ2O3 ）が０．１〜１０
モル％、特に０．３〜５モル％、過剰酸素（ＳｉＯ2 換
算）が０．２〜４０モル％、特に０．６〜２０モル％、
残部が窒化珪素からなることが望ましい。なお、本発明
に用いられる周期律表第３ａ族元素としては、Ｙやラン
タノイド元素が挙げられるが特にＥｒ、ＹｂおよびＬｕ
が好ましい。
期律表第３ａ族元素酸化物（ＲＥ2O3 ）が０．１〜１０
モル％、特に０．３〜５モル％、過剰酸素（ＳｉＯ2 換
算）が０．２〜４０モル％、特に０．６〜２０モル％、
残部が窒化珪素からなることが望ましい。なお、本発明
に用いられる周期律表第３ａ族元素としては、Ｙやラン
タノイド元素が挙げられるが特にＥｒ、ＹｂおよびＬｕ
が好ましい。
【００１６】また、焼結体中には不可避的不純物として
Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ等が含まれることがあるが、こ
れらの元素は酸化物として低融点物質を形成しやすく、
焼結体の高温特性を劣化させる傾向にあることからこれ
らの成分は酸化物換算で０．５重量％以下に制御するこ
とが望ましい。
Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ等が含まれることがあるが、こ
れらの元素は酸化物として低融点物質を形成しやすく、
焼結体の高温特性を劣化させる傾向にあることからこれ
らの成分は酸化物換算で０．５重量％以下に制御するこ
とが望ましい。
【００１７】その他、上記Ｓｉ3 Ｎ4 −ＲＥ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 に加えて、焼結体の特性、特に上記粒界の結晶化
に悪影響を及ぼさない範囲でＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ、Ｗ
Ｏ3、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｃなどの周期律
表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物、窒化物、酸化
物、炭窒化物などを添加することもできる。
ｉＯ2 に加えて、焼結体の特性、特に上記粒界の結晶化
に悪影響を及ぼさない範囲でＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ、Ｗ
Ｏ3、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｃなどの周期律
表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物、窒化物、酸化
物、炭窒化物などを添加することもできる。
【００１８】上記窒化珪素質焼結体を作製する方法とし
ては、原料粉末として窒化珪素粉末、周期律表第３ａ族
元素酸化物粉末、場合により酸化珪素粉末を用い、これ
らを前述したような組成範囲内に秤量混合する。この
時、他の形態として窒化珪素の代わりに金属珪素粉末を
用いることができる。なお周期律表第３ａ族元素酸化物
（ＲＥ2 Ｏ3 ）の添加形態としては、ＲＥ2 Ｏ3 の一種
以上と酸化珪素からなる化合物粉末、または窒化珪素と
ＲＥ2 Ｏ3 の一種以上と酸化珪素とからなる化合物粉末
を用いることもできる。
ては、原料粉末として窒化珪素粉末、周期律表第３ａ族
元素酸化物粉末、場合により酸化珪素粉末を用い、これ
らを前述したような組成範囲内に秤量混合する。この
時、他の形態として窒化珪素の代わりに金属珪素粉末を
用いることができる。なお周期律表第３ａ族元素酸化物
（ＲＥ2 Ｏ3 ）の添加形態としては、ＲＥ2 Ｏ3 の一種
以上と酸化珪素からなる化合物粉末、または窒化珪素と
ＲＥ2 Ｏ3 の一種以上と酸化珪素とからなる化合物粉末
を用いることもできる。
【００１９】このように得られた混合粉末を公知の成形
方法、例えば、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成
形、射出成形、冷間静水圧成形等により所望の形状に成
形した後、公知の焼成方法、例えば、ホットプレス方
法、常圧焼成、窒素ガス圧焼成、さらには、これらの焼
成後のＨＩＰ処理、及び、ガラスシ−ルＨＩＰ焼成等で
焼成し、緻密な焼結体を得る。
方法、例えば、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成
形、射出成形、冷間静水圧成形等により所望の形状に成
形した後、公知の焼成方法、例えば、ホットプレス方
法、常圧焼成、窒素ガス圧焼成、さらには、これらの焼
成後のＨＩＰ処理、及び、ガラスシ−ルＨＩＰ焼成等で
焼成し、緻密な焼結体を得る。
【００２０】また、成形体中に珪素粉末を用いる場合に
は、成形体を窒素含有雰囲気中で８００℃〜１５００℃
の温度で熱処理をして、成形体中に含まれる珪素を窒化
して、窒化珪素を生成させた後に上記の焼成を行う。
は、成形体を窒素含有雰囲気中で８００℃〜１５００℃
の温度で熱処理をして、成形体中に含まれる珪素を窒化
して、窒化珪素を生成させた後に上記の焼成を行う。
【００２１】なお、焼結体の粒界に少なくともＲＥ2 Ｓ
ｉ2 Ｏ7 （ＲＥは周期律表第３ａ族元素）結晶を析出さ
せるためには、成形体中の組成においてＳｉＯ2 ／ＲＥ
2 Ｏ3 モル比を２以下に制御し、焼成後の冷却時、また
は冷却段階での一次保持、または焼成後の熱処理すれば
よい。
ｉ2 Ｏ7 （ＲＥは周期律表第３ａ族元素）結晶を析出さ
せるためには、成形体中の組成においてＳｉＯ2 ／ＲＥ
2 Ｏ3 モル比を２以下に制御し、焼成後の冷却時、また
は冷却段階での一次保持、または焼成後の熱処理すれば
よい。
【００２２】一方、ジルコンからなる被覆層は、所定量
のＺｒＯ2 粉末とＳｉＯ2 粉末を混合し、バインダ−を
加えて窒化珪素質焼結体の表面にスラリ−を塗布あるい
はスプレ−等により吹き付けて高温で焼き付けるか、あ
るいは混合粉末を一度高温で処理し、ジルコンを合成し
た後、粉砕し同様の手法にて被覆層を形成させる。その
他、ジルコン粉末を周知のプラズマ溶射法により基体表
面に溶射して被覆層を形成する事もできる。
のＺｒＯ2 粉末とＳｉＯ2 粉末を混合し、バインダ−を
加えて窒化珪素質焼結体の表面にスラリ−を塗布あるい
はスプレ−等により吹き付けて高温で焼き付けるか、あ
るいは混合粉末を一度高温で処理し、ジルコンを合成し
た後、粉砕し同様の手法にて被覆層を形成させる。その
他、ジルコン粉末を周知のプラズマ溶射法により基体表
面に溶射して被覆層を形成する事もできる。
【００２３】ジルコンの被覆層は、窒化珪素質焼結体の
表面にジルコンスラリーを塗布あるいはスプレー等によ
り吹き付けて、高温で焼き付ける。または、ジルコン粉
末の代わりにジルコニア粉末とシリカ粉末の等モル％の
混合粉末を用いてよい。また、プラズマ溶射により被覆
層を形成してもよい。
表面にジルコンスラリーを塗布あるいはスプレー等によ
り吹き付けて、高温で焼き付ける。または、ジルコン粉
末の代わりにジルコニア粉末とシリカ粉末の等モル％の
混合粉末を用いてよい。また、プラズマ溶射により被覆
層を形成してもよい。
【００２４】
【作用】表面被覆耐熱部材の熱的安定性は、窒化珪素質
焼結体と表面被覆層との熱膨張差に依存する。熱膨張差
が大きいと昇温、降温時に大きな熱応力が発生し、表面
被覆層の剥離や亀裂が発生する。したがって、熱的安定
性を増加させるためには、熱膨張差を小さくすることが
重要である。本発明によれば、上記観点に基づき、表面
被覆層の材質を検討した結果、被覆層として、窒化珪素
焼結体と熱膨張差が少なく、耐熱性が高く、且つ、断熱
性にも優れるジルコンを用いる事で昇温、降温の繰り返
しでも被覆層に亀裂や剥離が生じないようにする事がで
きる。これにより、耐食性と耐熱性に優れる表面被覆層
を有する窒化珪素質耐熱部材を提供することができる。
さらに、粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相（ＲＥは周期律
表第３ａ族元素）が存在する窒化珪素質焼結体からなる
基体を用いたため、基体の高温特性を向上でき、これに
より、表面被覆窒化珪素質耐熱部材を長時間高温の酸化
性雰囲気中に暴露したとしても、被覆層の熱疲労による
剥離の発生をさらに抑制できる。
焼結体と表面被覆層との熱膨張差に依存する。熱膨張差
が大きいと昇温、降温時に大きな熱応力が発生し、表面
被覆層の剥離や亀裂が発生する。したがって、熱的安定
性を増加させるためには、熱膨張差を小さくすることが
重要である。本発明によれば、上記観点に基づき、表面
被覆層の材質を検討した結果、被覆層として、窒化珪素
焼結体と熱膨張差が少なく、耐熱性が高く、且つ、断熱
性にも優れるジルコンを用いる事で昇温、降温の繰り返
しでも被覆層に亀裂や剥離が生じないようにする事がで
きる。これにより、耐食性と耐熱性に優れる表面被覆層
を有する窒化珪素質耐熱部材を提供することができる。
さらに、粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相（ＲＥは周期律
表第３ａ族元素）が存在する窒化珪素質焼結体からなる
基体を用いたため、基体の高温特性を向上でき、これに
より、表面被覆窒化珪素質耐熱部材を長時間高温の酸化
性雰囲気中に暴露したとしても、被覆層の熱疲労による
剥離の発生をさらに抑制できる。
【００２５】
【実施例】原料粉末として窒化珪素粉末（ＢＥＴ比表面
積８ｍ2 ／ｇ、α率９８％、酸素量１．２重量％、金属
不純物０．０３重量％）と、Ｙｂ2 Ｏ3 ３モル％、Ｓｉ
Ｏ2 ９モル％を秤量混合し、これをプレス成形した後に
窒素ガス圧力１０気圧下で１８５０℃で４時間焼成し、
直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板上焼結体を得た。
積８ｍ2 ／ｇ、α率９８％、酸素量１．２重量％、金属
不純物０．０３重量％）と、Ｙｂ2 Ｏ3 ３モル％、Ｓｉ
Ｏ2 ９モル％を秤量混合し、これをプレス成形した後に
窒素ガス圧力１０気圧下で１８５０℃で４時間焼成し、
直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板上焼結体を得た。
【００２６】得られた焼結体に対してＸ線回折測定を行
ったところ、Ｙｂ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＳｉ2 Ｎ2 Ｏが検出さ
れた。この焼結体の１４００℃における抗折強度をＪＩ
ＳＲ１６０１の４点曲げ試験で測定したところ、７２０
ＭＰａであった。また大気中１４００℃にて２４時間保
持した後の酸化重量増加を測定したところ、０．１ｍｇ
／ｃｍ2 であった。
ったところ、Ｙｂ2 Ｓｉ2 Ｏ7 とＳｉ2 Ｎ2 Ｏが検出さ
れた。この焼結体の１４００℃における抗折強度をＪＩ
ＳＲ１６０１の４点曲げ試験で測定したところ、７２０
ＭＰａであった。また大気中１４００℃にて２４時間保
持した後の酸化重量増加を測定したところ、０．１ｍｇ
／ｃｍ2 であった。
【００２７】次に、表１に示した組成の混合粉末を用い
て、スラリー塗布法およびプラズマ溶射法により被覆層
の形成を行った。スラリー塗布法による被覆層の形成
は、表１に示す粉末からなるスラリーを上記焼結体表面
に塗布し、乾燥、脱バインダ−後、１４００℃にてアル
ゴン雰囲気中で１時間熱処理し、試料を作製した。ま
た、プラズマ溶射による被覆層の形成は、表１に示す粉
末を溶射剤として焼結体基体表面に溶射して試料を作製
した。
て、スラリー塗布法およびプラズマ溶射法により被覆層
の形成を行った。スラリー塗布法による被覆層の形成
は、表１に示す粉末からなるスラリーを上記焼結体表面
に塗布し、乾燥、脱バインダ−後、１４００℃にてアル
ゴン雰囲気中で１時間熱処理し、試料を作製した。ま
た、プラズマ溶射による被覆層の形成は、表１に示す粉
末を溶射剤として焼結体基体表面に溶射して試料を作製
した。
【００２８】得られた各試料に対して、繰返し熱疲労試
験を行った。試験は、１０００℃に保持した電気炉に試
料を入れて１５分間保持した後、炉外に出し、放冷後、
再度炉内に入れ、これを１サイクルとして最高３０サイ
クル行い、被覆層に亀裂が発生するまでの回数を確認し
た。結果は表１に示す。
験を行った。試験は、１０００℃に保持した電気炉に試
料を入れて１５分間保持した後、炉外に出し、放冷後、
再度炉内に入れ、これを１サイクルとして最高３０サイ
クル行い、被覆層に亀裂が発生するまでの回数を確認し
た。結果は表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】＊印は本発明の範囲外の試料を示す。
【００３１】表１において、粉末組成物がＺｒＯ2 : Ｓ
ｉＯ2 が１：１の混合粉末を用いた試料Ｎo.２，５はＺ
ｒＳｉＯ4 粉末を用いた試料Ｎo.１，４と同様にＸ線回
折測定の結果、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）の結晶からな
ることを確認した。
ｉＯ2 が１：１の混合粉末を用いた試料Ｎo.２，５はＺ
ｒＳｉＯ4 粉末を用いた試料Ｎo.１，４と同様にＸ線回
折測定の結果、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）の結晶からな
ることを確認した。
【００３２】表１の結果によれば、ジルコンを表面被覆
層とする試料Ｎo.１、２、４、５の試料はいずれも、室
温と１０００℃の間の繰返し熱疲労試験において、５０
回でも亀裂の発生は無かったが、これに対して、ジルコ
ニアを表面被覆層とする試料Ｎo.３、６は少ない回数で
剥離または亀裂が発生し、熱疲労特性が低いものであっ
た。
層とする試料Ｎo.１、２、４、５の試料はいずれも、室
温と１０００℃の間の繰返し熱疲労試験において、５０
回でも亀裂の発生は無かったが、これに対して、ジルコ
ニアを表面被覆層とする試料Ｎo.３、６は少ない回数で
剥離または亀裂が発生し、熱疲労特性が低いものであっ
た。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高温強度および耐酸化性に優れるとともに、室温と高温
の間の繰り返し熱疲労特性に優れた表面被覆層を有する
耐熱部材を提供できる。これにより、ガスタ−ビンなど
の熱機関などをはじめ、ボイラー用の加熱部材などの各
種耐熱部材への応用を拡大できる。
高温強度および耐酸化性に優れるとともに、室温と高温
の間の繰り返し熱疲労特性に優れた表面被覆層を有する
耐熱部材を提供できる。これにより、ガスタ−ビンなど
の熱機関などをはじめ、ボイラー用の加熱部材などの各
種耐熱部材への応用を拡大できる。
Claims (1)
- 【請求項１】粒界にＲＥ2 Ｓｉ2 Ｏ7 結晶相（ＲＥは周
期律表第３ａ族元素）が存在する窒化珪素質焼結体から
なる基体の表面に、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）からなる
被覆層を形成したことを特徴とする表面被覆窒化珪素質
耐熱部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327523A JP2828583B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面被覆窒化珪素質耐熱部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327523A JP2828583B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面被覆窒化珪素質耐熱部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187865A JPH07187865A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2828583B2 true JP2828583B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=18200062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327523A Expired - Fee Related JP2828583B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 表面被覆窒化珪素質耐熱部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828583B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6517960B1 (en) * | 1999-04-26 | 2003-02-11 | General Electric Company | Ceramic with zircon coating |
| US6753089B2 (en) * | 2002-05-23 | 2004-06-22 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Zircon/zirconia mix for refractory coatings and inks |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327523A patent/JP2828583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187865A (ja) | 1995-07-25 |
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