JP3255354B2 - セラミックス構造体 - Google Patents
セラミックス構造体Info
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- JP3255354B2 JP3255354B2 JP26840497A JP26840497A JP3255354B2 JP 3255354 B2 JP3255354 B2 JP 3255354B2 JP 26840497 A JP26840497 A JP 26840497A JP 26840497 A JP26840497 A JP 26840497A JP 3255354 B2 JP3255354 B2 JP 3255354B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化硼素／スピネ
ル複合焼結体と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体との
多層構造体からなる、耐熱衝撃性、耐溶損性、耐酸化
性、熱伝導性に優れたセラミックス構造体に関するもの
であり、例えば溶鋼等の溶融金属の治具として好適なも
のである。
ル複合焼結体と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体との
多層構造体からなる、耐熱衝撃性、耐溶損性、耐酸化
性、熱伝導性に優れたセラミックス構造体に関するもの
であり、例えば溶鋼等の溶融金属の治具として好適なも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶融金属の治具、例えば測温用保
護管、ノズル、ガス吹込み管、ブレークリング等におい
て、耐熱衝撃性や溶融金属に対する化学的安定性が要求
される場合に、窒化硼素（ＢＮ）材、窒化硼素／窒化珪
素（ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 ）系複合材料、窒化硼素／窒化ア
ルミニウム／アルミナ（ＢＮ／ＡｌＮ／Ａｌ2 Ｏ3 ）系
複合材料が使用されている。
護管、ノズル、ガス吹込み管、ブレークリング等におい
て、耐熱衝撃性や溶融金属に対する化学的安定性が要求
される場合に、窒化硼素（ＢＮ）材、窒化硼素／窒化珪
素（ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 ）系複合材料、窒化硼素／窒化ア
ルミニウム／アルミナ（ＢＮ／ＡｌＮ／Ａｌ2 Ｏ3 ）系
複合材料が使用されている。
【０００３】しかしながら、これらの窒化硼素系材料は
１０００℃以上の温度下で溶融金属に接触すると、溶融
金属やスラグ成分との長時間の化学的反応による溶損に
加えて、溶融金属の対流による激しい摩耗作用を受け、
組織強度の弱いＢＮは欠落してしまい、充分な耐溶損性
が得られないという問題があった。
１０００℃以上の温度下で溶融金属に接触すると、溶融
金属やスラグ成分との長時間の化学的反応による溶損に
加えて、溶融金属の対流による激しい摩耗作用を受け、
組織強度の弱いＢＮは欠落してしまい、充分な耐溶損性
が得られないという問題があった。
【０００４】そこで、耐溶損性の向上を図るため、ＢＮ
／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ／Ａｌ2 Ｏ3系複合焼結体（特開
昭６０−９６５７５号公報）、ＢＮ／ＡｌＮ／ＭｇＯ系
複合焼結体（特開平７−２７７８３０号公報）、更には
ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 系複合材料又はＢＮ／サイアロン系複
合材料に、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、ＭｇＯ（マグネシア）、スピネル（ＭｇＡｌ2
Ｏ4 ）のうちから選ばれる１種以上を焼結させた表面層
で被覆してなるＢＮ系複合材料（特開平４−２８０８８
７号公報）が提案されている。
／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ／Ａｌ2 Ｏ3系複合焼結体（特開
昭６０−９６５７５号公報）、ＢＮ／ＡｌＮ／ＭｇＯ系
複合焼結体（特開平７−２７７８３０号公報）、更には
ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 系複合材料又はＢＮ／サイアロン系複
合材料に、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、ＭｇＯ（マグネシア）、スピネル（ＭｇＡｌ2
Ｏ4 ）のうちから選ばれる１種以上を焼結させた表面層
で被覆してなるＢＮ系複合材料（特開平４−２８０８８
７号公報）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前２者
の複合焼結体では、溶融金属に浸漬した際に焼結体表面
に存在するＢＮが欠落して耐溶損性の改善効果が充分で
なくなり、測温用保護管やガス吹込み管では、管の内壁
が高温で大気に曝されるためＢＮが酸化してＢ2Ｏ3 を
生成し、熱電対が断線したり、Ｂ2 Ｏ3 の蒸発によるガ
ス発生や、Ｂ2 Ｏ 3 により低融点ガラス質が形成される
ことによる短寿命化などの問題がある。また、後者の複
合材料では、長時間の浸漬や熱衝撃が加わる状況におい
ては、表面層が基材から剥離して耐溶損性が不足し、そ
の用途が測温用保護管やガス吹込み管である場合には、
前２者と同様な問題がある。しかも、表面層の熱伝導性
が低いため基材の良好な熱伝導性が有効に活かせないた
め、測温用保護管の熱応答性が悪くなるなどの問題があ
る。そこで、溶融金属の治具に好適な、耐熱衝撃性と耐
溶損性に優れ、しかも耐酸化性、熱伝導性にも優れたセ
ラミックスの提供が待たれていた。
の複合焼結体では、溶融金属に浸漬した際に焼結体表面
に存在するＢＮが欠落して耐溶損性の改善効果が充分で
なくなり、測温用保護管やガス吹込み管では、管の内壁
が高温で大気に曝されるためＢＮが酸化してＢ2Ｏ3 を
生成し、熱電対が断線したり、Ｂ2 Ｏ3 の蒸発によるガ
ス発生や、Ｂ2 Ｏ 3 により低融点ガラス質が形成される
ことによる短寿命化などの問題がある。また、後者の複
合材料では、長時間の浸漬や熱衝撃が加わる状況におい
ては、表面層が基材から剥離して耐溶損性が不足し、そ
の用途が測温用保護管やガス吹込み管である場合には、
前２者と同様な問題がある。しかも、表面層の熱伝導性
が低いため基材の良好な熱伝導性が有効に活かせないた
め、測温用保護管の熱応答性が悪くなるなどの問題があ
る。そこで、溶融金属の治具に好適な、耐熱衝撃性と耐
溶損性に優れ、しかも耐酸化性、熱伝導性にも優れたセ
ラミックスの提供が待たれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記に鑑み、本発明者等
は鋭意検討した結果、以下のことを見いだし、本発明を
完成させたものである。 （ａ）ＢＮとスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を適量含む焼
結体は、耐熱衝撃性と耐溶損性のバランスに優れた材料
となる。 （ｂ）ＢＮとスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を適量含む上
記複合焼結体を溶融金属に浸漬した際に、その表面にス
ピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする密着性の極め
て高い被膜が形成され、耐溶損性が一段と優れたものに
なる。 （ｃ）上記複合焼結体と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼
結体との多層構造体、特に窒化硼素（ＢＮ）／サイアロ
ン複合焼結体との多層構造体は、耐熱衝撃性と耐溶損性
に加えて、耐酸化性と熱伝導性にも優れたものとなり、
測温用保護管やガス吹込み管の用途に対しても充分に対
応が可能となる。
は鋭意検討した結果、以下のことを見いだし、本発明を
完成させたものである。 （ａ）ＢＮとスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を適量含む焼
結体は、耐熱衝撃性と耐溶損性のバランスに優れた材料
となる。 （ｂ）ＢＮとスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を適量含む上
記複合焼結体を溶融金属に浸漬した際に、その表面にス
ピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）を主成分とする密着性の極め
て高い被膜が形成され、耐溶損性が一段と優れたものに
なる。 （ｃ）上記複合焼結体と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼
結体との多層構造体、特に窒化硼素（ＢＮ）／サイアロ
ン複合焼結体との多層構造体は、耐熱衝撃性と耐溶損性
に加えて、耐酸化性と熱伝導性にも優れたものとなり、
測温用保護管やガス吹込み管の用途に対しても充分に対
応が可能となる。
【０００７】即ち、本発明は、六方晶窒化硼素１０〜９
０重量％とＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル９０〜１０重量
％とからなる窒化硼素（ＢＮ）／スピネル複合焼結体
と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体との多層構造体か
らなることを特徴とする溶融金属の治具用セラミックス
構造体であり、特に窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体が
窒化硼素（ＢＮ）／サイアロン複合焼結体からなるもの
である。また、本発明は、これらの溶融金属の治具用セ
ラミックス構造体において、窒化硼素／スピネル複合焼
結体が、その表面にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル質を主
成分とする被膜が形成されてなるものである。
０重量％とＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル９０〜１０重量
％とからなる窒化硼素（ＢＮ）／スピネル複合焼結体
と、窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体との多層構造体か
らなることを特徴とする溶融金属の治具用セラミックス
構造体であり、特に窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体が
窒化硼素（ＢＮ）／サイアロン複合焼結体からなるもの
である。また、本発明は、これらの溶融金属の治具用セ
ラミックス構造体において、窒化硼素／スピネル複合焼
結体が、その表面にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル質を主
成分とする被膜が形成されてなるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明を説明す
る。
る。
【０００９】先ず、ＢＮとＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル
との複合焼結体について説明すると、本発明で用いられ
るＢＮ／スピネル複合焼結体は、六方晶窒化硼素１０〜
９０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル９０〜１０
重量％とからなるものであることが好ましい。六方晶窒
化硼素が１０重量％未満では、耐熱衝撃性と機械加工性
が低下し、また９０重量％を超えると耐溶損性が低下す
る。スピネルが９０重量％を超えると耐熱衝撃性と機械
加工性が低下し、また１０重量％未満では、耐溶損性が
低下する。
との複合焼結体について説明すると、本発明で用いられ
るＢＮ／スピネル複合焼結体は、六方晶窒化硼素１０〜
９０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル９０〜１０
重量％とからなるものであることが好ましい。六方晶窒
化硼素が１０重量％未満では、耐熱衝撃性と機械加工性
が低下し、また９０重量％を超えると耐溶損性が低下す
る。スピネルが９０重量％を超えると耐熱衝撃性と機械
加工性が低下し、また１０重量％未満では、耐溶損性が
低下する。
【００１０】ＢＮ／スピネル複合焼結体には、その製造
上、原料粉末等から不可避的に混入する、ＳｉＯ2 、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｒＢ2 、ＺｒＯ2 、ＳｉＣ等が含
まれていても差し支えない。これらの割合は、少ないほ
ど好ましいが、合計で１０重量％まで許容できる。特
に、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 の混入は、それらがスピネルの
Ａｌ2 Ｏ3 分と反応してＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の酸
窒化物を生成し、耐溶損性を低下させるので注意が必要
である。
上、原料粉末等から不可避的に混入する、ＳｉＯ2 、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｒＢ2 、ＺｒＯ2 、ＳｉＣ等が含
まれていても差し支えない。これらの割合は、少ないほ
ど好ましいが、合計で１０重量％まで許容できる。特
に、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 の混入は、それらがスピネルの
Ａｌ2 Ｏ3 分と反応してＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の酸
窒化物を生成し、耐溶損性を低下させるので注意が必要
である。
【００１１】ＢＮ／スピネル複合焼結体を構成する粒子
又は粒子塊の大きさは、ＢＮ、スピネル共に１００μｍ
以下であることが好ましい。ＢＮの粒子又は粒子塊の大
きさが１００μｍを超えると耐摩耗性が低下し、またス
ピネルの粒子又は粒子塊の大きさが１００μｍを超える
と耐溶損性が低下する。特に好ましいＢＮ及びスピネル
の粒子又は粒子塊の大きさは５０μｍ以下である。ここ
で、「粒子又は粒子塊」とは、ＢＮ／スピネル複合焼結
体においては、ＢＮ又はスピネルのそれぞれの単一粒子
又はその単一粒子が偏析した多粒子の塊を意味し、その
焼結原料である混合粉末においては、それぞれの一次粒
子とその凝集塊のことである。
又は粒子塊の大きさは、ＢＮ、スピネル共に１００μｍ
以下であることが好ましい。ＢＮの粒子又は粒子塊の大
きさが１００μｍを超えると耐摩耗性が低下し、またス
ピネルの粒子又は粒子塊の大きさが１００μｍを超える
と耐溶損性が低下する。特に好ましいＢＮ及びスピネル
の粒子又は粒子塊の大きさは５０μｍ以下である。ここ
で、「粒子又は粒子塊」とは、ＢＮ／スピネル複合焼結
体においては、ＢＮ又はスピネルのそれぞれの単一粒子
又はその単一粒子が偏析した多粒子の塊を意味し、その
焼結原料である混合粉末においては、それぞれの一次粒
子とその凝集塊のことである。
【００１２】ＢＮ／スピネル複合焼結体は、六方晶窒化
硼素粉末、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ 3 粉末の混合粉末、
又は六方晶窒化硼素粉末とスピネル粉末の混合粉末を原
料とし、常圧焼結又は加圧焼結（ホットプレス、ＨＩＰ
等）によって製造することができる。
硼素粉末、ＭｇＯ粉末及びＡｌ2 Ｏ 3 粉末の混合粉末、
又は六方晶窒化硼素粉末とスピネル粉末の混合粉末を原
料とし、常圧焼結又は加圧焼結（ホットプレス、ＨＩＰ
等）によって製造することができる。
【００１３】本発明に用いられるＢＮ／スピネル複合焼
結体は、上記方法で製造されたようなＢＮとスピネルと
の複合焼結体であってもよいが、望ましくはこの複合焼
結体をコア部とし、その表面にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピ
ネル質を主成分とする数〜数百μｍの被膜（シェル部）
が形成されたものである。このようなコアシェル構造
は、ＢＮとスピネルとの複合焼結体を溶融金属に浸漬す
ることによって形成させることができ、耐溶損性が一段
と高まったものとなる。なお、コア部及びシェル部に
は、上記した不可避不純物の混入は許容される。
結体は、上記方法で製造されたようなＢＮとスピネルと
の複合焼結体であってもよいが、望ましくはこの複合焼
結体をコア部とし、その表面にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピ
ネル質を主成分とする数〜数百μｍの被膜（シェル部）
が形成されたものである。このようなコアシェル構造
は、ＢＮとスピネルとの複合焼結体を溶融金属に浸漬す
ることによって形成させることができ、耐溶損性が一段
と高まったものとなる。なお、コア部及びシェル部に
は、上記した不可避不純物の混入は許容される。
【００１４】コア部表面に形成されたスピネル質被膜
（シェル部）は、一般的に多孔質であること、スピネル
同士が連続的に粒接合していること、コア部のスピネル
粒子に比べて緻密化していること、コア部の界面では被
膜とコア部のスピネル同士がこれまた粒接合していて密
着性が大であること、これらの理由から熱衝撃が加わっ
たり溶融金属中に長時間浸漬されても良好な耐溶損性を
示すこと、更にはたとえ被膜が剥離したとしても溶融金
属と接触している間はコア部から新たな被膜が再生され
ること、等において、特開平４−２８０８８７号公報等
のような従来の焼結型被覆層とは異なっているものであ
る。
（シェル部）は、一般的に多孔質であること、スピネル
同士が連続的に粒接合していること、コア部のスピネル
粒子に比べて緻密化していること、コア部の界面では被
膜とコア部のスピネル同士がこれまた粒接合していて密
着性が大であること、これらの理由から熱衝撃が加わっ
たり溶融金属中に長時間浸漬されても良好な耐溶損性を
示すこと、更にはたとえ被膜が剥離したとしても溶融金
属と接触している間はコア部から新たな被膜が再生され
ること、等において、特開平４−２８０８８７号公報等
のような従来の焼結型被覆層とは異なっているものであ
る。
【００１５】一方、本発明に用いられる窒化物焼結体又
は酸窒化物焼結体としては、ＢＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ
Ｎ、ＴｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の焼結体、及び
これらを成分とする複合焼結体をあげることができる。
これらは、使用目的に応じて適宜選択することができ
る。例えば、溶融金属と直接接触する部位は、ＢＮ／ス
ピネル複合焼結体として耐熱衝撃性、耐溶損性を付与
し、特に耐酸化性が必要な部位にはＳｉ3 Ｎ4 、Ｔｉ
Ｎ、ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等を、また特に熱伝導性を
必要とする部位にはＡｌＮ、ＢＮ等を組み合わせた構造
とする。耐酸化性と高熱伝導性が必要な場合は、ＢＮ／
サイアロン複合焼結体が最適である。
は酸窒化物焼結体としては、ＢＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ
Ｎ、ＴｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の焼結体、及び
これらを成分とする複合焼結体をあげることができる。
これらは、使用目的に応じて適宜選択することができ
る。例えば、溶融金属と直接接触する部位は、ＢＮ／ス
ピネル複合焼結体として耐熱衝撃性、耐溶損性を付与
し、特に耐酸化性が必要な部位にはＳｉ3 Ｎ4 、Ｔｉ
Ｎ、ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等を、また特に熱伝導性を
必要とする部位にはＡｌＮ、ＢＮ等を組み合わせた構造
とする。耐酸化性と高熱伝導性が必要な場合は、ＢＮ／
サイアロン複合焼結体が最適である。
【００１６】本発明のセラミックス構造体は、ＢＮ／ス
ピネル複合焼結体と窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体と
の２層構造を備えたものであれば、３層構造体又はそれ
以上の多層構造体からなるものであってもよい。その場
合の構成層としては、ＢＮ／スピネル複合焼結体や、Ｂ
Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＴｉＮ、アロン（ＡｌＯ
Ｎ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ
2 、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｃ等の焼結体及びこれらを成分と
する複合焼結体、更にはＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ
2 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）等の
酸化物焼結体及びこれらの成分を適宜組み合わせた酸化
物複合焼結体が使用される。
ピネル複合焼結体と窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体と
の２層構造を備えたものであれば、３層構造体又はそれ
以上の多層構造体からなるものであってもよい。その場
合の構成層としては、ＢＮ／スピネル複合焼結体や、Ｂ
Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＴｉＮ、アロン（ＡｌＯ
Ｎ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ
2 、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｃ等の焼結体及びこれらを成分と
する複合焼結体、更にはＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ
2 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）等の
酸化物焼結体及びこれらの成分を適宜組み合わせた酸化
物複合焼結体が使用される。
【００１７】本発明のセラミックス構造体の各構成層の
厚みなどは任意である。例えば、放射温度計を用いて溶
融金属の測温を行う保護管では、外管に肉厚２ｍｍ程度
のＢＮ／スピネル複合焼結体、内管に該複合焼結体のＢ
Ｎ成分の酸化を抑制し良好な熱伝導性を確保するため、
肉厚１〜２ｍｍ程度のＢＮ／サイアロン複合焼結体を用
いた構造体とする。また、肉厚５ｍｍ程度のＢＮ／サイ
アロン複合焼結体のパイプの内側に、肉厚５ｍｍ程度の
黒鉛パイプを挿入し、更にその内側に肉厚１０ｍｍ程度
のＢＮ／スピネル複合焼結体のパイプを挿入してなる構
造体では、その黒鉛パイプに通電し発熱させることによ
って、ＢＮ／サイアロン複合焼結体のパイプ中に溶融金
属を流す導管などとして使用することができる。この場
合において、最外郭のＢＮ／サイアロン複合焼結体から
なるパイプを測温することによって、温度調節を行うこ
とができる。各構成層同士は、接着層を介して接合され
ていてもよく、また接着剤を用いないで嵌合状態で一体
化されていてもよい。
厚みなどは任意である。例えば、放射温度計を用いて溶
融金属の測温を行う保護管では、外管に肉厚２ｍｍ程度
のＢＮ／スピネル複合焼結体、内管に該複合焼結体のＢ
Ｎ成分の酸化を抑制し良好な熱伝導性を確保するため、
肉厚１〜２ｍｍ程度のＢＮ／サイアロン複合焼結体を用
いた構造体とする。また、肉厚５ｍｍ程度のＢＮ／サイ
アロン複合焼結体のパイプの内側に、肉厚５ｍｍ程度の
黒鉛パイプを挿入し、更にその内側に肉厚１０ｍｍ程度
のＢＮ／スピネル複合焼結体のパイプを挿入してなる構
造体では、その黒鉛パイプに通電し発熱させることによ
って、ＢＮ／サイアロン複合焼結体のパイプ中に溶融金
属を流す導管などとして使用することができる。この場
合において、最外郭のＢＮ／サイアロン複合焼結体から
なるパイプを測温することによって、温度調節を行うこ
とができる。各構成層同士は、接着層を介して接合され
ていてもよく、また接着剤を用いないで嵌合状態で一体
化されていてもよい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例をあげて更に
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００１９】実施例１ 六方晶ＢＮ粉末を６０重量％、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピ
ネル粉末を４０重量％配合し、ボールミルを用いて３時
間均一混合し、黒鉛ダイス中に充填して、１７００℃で
ホットプレス焼結を行い、ＢＮ／スピネル複合焼結体を
製造した。この複合焼結体を外径１２ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、先端部のＲ＝６ｍｍ、肉厚２ｍｍの試験管形状に
加工し、２重管構造からなる測温用保護管の外管とし
た。
ネル粉末を４０重量％配合し、ボールミルを用いて３時
間均一混合し、黒鉛ダイス中に充填して、１７００℃で
ホットプレス焼結を行い、ＢＮ／スピネル複合焼結体を
製造した。この複合焼結体を外径１２ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、先端部のＲ＝６ｍｍ、肉厚２ｍｍの試験管形状に
加工し、２重管構造からなる測温用保護管の外管とし
た。
【００２０】一方、六方晶ＢＮ粉末を６０重量％、Ａｌ
Ｎ粉末、Ａｌ2 Ｏ3 粉末、Ｓｉ3 Ｎ 4 粉末を合計４０重
量％〔但し、サイアロン（Ｓｉ6-Z Ａｌ8 ＯZ Ｎ8-Z ）
のＺ値が２となるように配合〕をボールミルを用いて３
時間均一混合し、黒鉛ダイス中に充填して、１７００℃
でホットプレス焼結を行い、ＢＮ／サイアロン複合焼結
体（ＢＮ／サイアロン重量比＝６０／４０）を製造し
た。この複合焼結体を外径８ｍｍ、長さ１４８ｍｍ、先
端部のＲ＝４ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの試験管形状に加工
し、測温用保護管の内管とした。
Ｎ粉末、Ａｌ2 Ｏ3 粉末、Ｓｉ3 Ｎ 4 粉末を合計４０重
量％〔但し、サイアロン（Ｓｉ6-Z Ａｌ8 ＯZ Ｎ8-Z ）
のＺ値が２となるように配合〕をボールミルを用いて３
時間均一混合し、黒鉛ダイス中に充填して、１７００℃
でホットプレス焼結を行い、ＢＮ／サイアロン複合焼結
体（ＢＮ／サイアロン重量比＝６０／４０）を製造し
た。この複合焼結体を外径８ｍｍ、長さ１４８ｍｍ、先
端部のＲ＝４ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの試験管形状に加工
し、測温用保護管の内管とした。
【００２１】上記外管に上記内管を挿入して測温用保護
管を作製した。この測温用保護管を１５００℃の溶銑に
浸漬して、測温管内側底部の温度を放射温度計で１０分
間測定し、溶銑から引き上げた。この操作を２０回繰返
し行った際の、測温状態と保護管の状態を調べ、その結
果を表１に示した。また、測温試験後の内管には異常は
認められなかった。
管を作製した。この測温用保護管を１５００℃の溶銑に
浸漬して、測温管内側底部の温度を放射温度計で１０分
間測定し、溶銑から引き上げた。この操作を２０回繰返
し行った際の、測温状態と保護管の状態を調べ、その結
果を表１に示した。また、測温試験後の内管には異常は
認められなかった。
【００２２】比較例１ ＢＮ／スピネル複合焼結体からなる外管の代りに、ＢＮ
／Ｓｉ3 Ｎ4 複合焼結体（ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 重量比＝６
０／４０、密度２．５ｇ／ｃｍ3 ）からなる外管を用い
たこと以外は、実施例１と同様にして測温用保護管を作
製し、評価を行った。
／Ｓｉ3 Ｎ4 複合焼結体（ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 重量比＝６
０／４０、密度２．５ｇ／ｃｍ3 ）からなる外管を用い
たこと以外は、実施例１と同様にして測温用保護管を作
製し、評価を行った。
【００２３】比較例２ ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 複合焼結体（ＢＮ／Ｓｉ3 Ｎ4 重量比
＝６０／４０、密度２．５ｇ／ｃｍ3 ）の外管のみから
なる測温用保護管を作製し、実施例１と同様な評価を行
った。
＝６０／４０、密度２．５ｇ／ｃｍ3 ）の外管のみから
なる測温用保護管を作製し、実施例１と同様な評価を行
った。
【００２４】比較例３ ＢＮ／サイロン複合焼結体からなる内管の代りに、アル
ミナ焼結体からなる内管を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして測温用保護管を作製し、評価を行った。そ
の結果、保護管の状態は、実施例１と同程度と良好であ
ったが、測温状態は、実施例１のものは溶銑浸漬後１分
以内に測定温度が安定したが、比較例３のものは測定温
度が安定するまでに５分以上かかった。
ミナ焼結体からなる内管を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして測温用保護管を作製し、評価を行った。そ
の結果、保護管の状態は、実施例１と同程度と良好であ
ったが、測温状態は、実施例１のものは溶銑浸漬後１分
以内に測定温度が安定したが、比較例３のものは測定温
度が安定するまでに５分以上かかった。
【００２５】実施例２ ＢＮ／サイロン複合焼結体からなる内管の代りに、Ｓｉ
3 Ｎ4 焼結体（密度３．２ｇ／ｃｍ3 ）からなる内管を
用いたこと以外は、実施例１と同様にして測温用保護管
を作製し、評価を行った。その結果を表１に示す。ま
た、測温試験後の内管には小さなクラックが発生してい
た。
3 Ｎ4 焼結体（密度３．２ｇ／ｃｍ3 ）からなる内管を
用いたこと以外は、実施例１と同様にして測温用保護管
を作製し、評価を行った。その結果を表１に示す。ま
た、測温試験後の内管には小さなクラックが発生してい
た。
【００２６】実施例３ ＢＮ／サイロン複合焼結体からなる内管の代りに、サイ
アロン焼結体（密度３．２ｇ／ｃｍ3 、Ｚ値＝２）から
なる内管を用いたこと以外は、実施例１と同様にして測
温用保護管を作製し、評価を行った。その結果を表１に
示す。また、測温試験後の内管にはクラックが発生して
いた。
アロン焼結体（密度３．２ｇ／ｃｍ3 、Ｚ値＝２）から
なる内管を用いたこと以外は、実施例１と同様にして測
温用保護管を作製し、評価を行った。その結果を表１に
示す。また、測温試験後の内管にはクラックが発生して
いた。
【００２７】実施例４ 実施例１の測温用保護管を１６００℃の溶銑に３時間浸
漬して、その表面にスピネル質被膜を形成させた後、測
温を行い、評価を行った。その結果を表１に示す。ま
た、測温試験後の外管の肉厚は、実施例１では約１ｍｍ
薄くなったのに対し、実施例４では約０．５ｍｍ薄くな
った。
漬して、その表面にスピネル質被膜を形成させた後、測
温を行い、評価を行った。その結果を表１に示す。ま
た、測温試験後の外管の肉厚は、実施例１では約１ｍｍ
薄くなったのに対し、実施例４では約０．５ｍｍ薄くな
った。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、耐熱衝撃性と耐溶損性
に優れ、しかも耐酸化性と高熱伝導性をも併せ持つセラ
ミックス構造体が提供される。本発明のセラミックス構
造体は、溶融金属の治具として好適なものであり、特に
測温用保護管、ガス吹込み管に最適である。
に優れ、しかも耐酸化性と高熱伝導性をも併せ持つセラ
ミックス構造体が提供される。本発明のセラミックス構
造体は、溶融金属の治具として好適なものであり、特に
測温用保護管、ガス吹込み管に最適である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−342468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−2858（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−310869（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−252581（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C04B 35/00 - 35/84 C04B 41/87
Claims (3)
- 【請求項１】 六方晶窒化硼素１０〜９０重量％とＭｇ
Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル９０〜１０重量％とからなる窒
化硼素／スピネル複合焼結体と、窒化物焼結体又は酸窒
化物焼結体との多層構造体からなることを特徴とする溶
融金属の治具用セラミックス構造体。 - 【請求項２】 窒化物焼結体又は酸窒化物焼結体が、窒
化硼素／サイアロン複合焼結体であることを特徴とする
請求項１記載の溶融金属の治具用セラミックス構造体。 - 【請求項３】 窒化硼素／スピネル複合焼結体が、その
表面にＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 スピネル質を主成分とする被
膜が形成されてなるものであることを特徴とする請求項
１又は２記載の溶融金属の治具用セラミックス構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26840497A JP3255354B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | セラミックス構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26840497A JP3255354B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | セラミックス構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11105198A JPH11105198A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3255354B2 true JP3255354B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17458013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26840497A Expired - Fee Related JP3255354B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | セラミックス構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255354B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HUP0104140A3 (en) * | 1998-11-19 | 2003-05-28 | Vesuvius Crucible Co | Composite material |
| KR100849597B1 (ko) | 2006-10-09 | 2008-07-31 | 주식회사 포스코 | 래들에서의 실시간 온도 연속 측정장치 |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP26840497A patent/JP3255354B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11105198A (ja) | 1999-04-20 |
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