JP5108311B2 - Oxide-bonded silicon carbide sintered body and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法に関する。更に詳しくは、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れるとともに、焼成クラックや焼成反りが少なく、従来よりも低い焼成温度にて製造することが可能な酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法を提供することにある。   The present invention relates to an oxide-bonded silicon carbide sintered body and a method for producing the same. More specifically, an oxide-bonded silicon carbide sintered body that is excellent in creep resistance and thermal shock resistance, has few firing cracks and warpage, and can be produced at a lower firing temperature than before, and production thereof It is to provide a method.

従来、炭化珪素(SiC)質耐火物は、その優れた耐熱性及び耐火性から工業上重要な位置を占めており、例えば、陶磁器焼成用の棚板(セッター)、敷板、サヤ、セッター支柱、ビームやローラー、その他の窯道具などに多用されている。このようなSiC質耐火物の一種として、SiC粒子を微量の金属酸化物等とともに混練・成形し、酸化性雰囲気で焼成することにより、SiC粒子を部分的に酸化させ、その部分酸化により生じた二酸化珪素(SiO)によってSiC粒子を結合させてなる、いわゆる酸化物結合炭化珪素質耐火物(「酸化物結合炭化珪素質焼結体」ともいう)が知られている。この酸化物結合炭化珪素質耐火物は、安価であることなどから、陶磁器焼成用の窯道具として広く使用されている。 Conventionally, silicon carbide (SiC) refractories have occupied an industrially important position due to their excellent heat resistance and fire resistance. For example, shelves for ceramic firing (setters), floorboards, sheaths, setter posts, It is often used for beams, rollers, and other kiln tools. As a kind of such SiC refractories, SiC particles were kneaded and molded together with a small amount of metal oxides, etc., and fired in an oxidizing atmosphere to partially oxidize the SiC particles, resulting from the partial oxidation. A so-called oxide-bonded silicon carbide refractory (also referred to as “oxide-bonded silicon carbide sintered body”) in which SiC particles are bonded by silicon dioxide (SiO 2 ) is known. This oxide-bonded silicon carbide refractory is widely used as a kiln tool for firing ceramics because it is inexpensive.

しかしながら、酸化物結合炭化珪素質耐火物は、炭化珪素粒子(SiC粒子)を窒化珪素等からなる結合材で結合させてなる、いわゆるSi含浸型SiCや再結晶型SiC質耐火物と比較すると、強度レベルが低く、耐スポール性も悪いため、一般的に短寿命であった。   However, the oxide-bonded silicon carbide refractory is compared with a so-called Si impregnated SiC or recrystallized SiC refractory formed by bonding silicon carbide particles (SiC particles) with a bonding material made of silicon nitride or the like. Since the strength level is low and the spall resistance is poor, the life is generally short.

また、最近では、生産効率の向上や省エネなどのため迅速焼成が行われることが多く、窯道具に対する負荷も大きくなってきている。このような背景から、酸化物結合炭化珪素質耐火物の耐スポール性、耐酸化性、耐クリープ性等の特性改善が求められているが、これらの諸特性の改善には相反する要素が多く、互いにバランスよく向上させることが難しかった。   Recently, rapid firing is often performed to improve production efficiency and save energy, and the load on kiln tools is increasing. Against this background, improvements in properties such as spall resistance, oxidation resistance, and creep resistance of oxide-bonded silicon carbide refractories are required, but there are many conflicting factors in improving these characteristics. It was difficult to improve in a balanced manner.

上記の問題点を解消するため、例えば、最大粒子径が4mm以下であるSiC粉末に対し、0.01〜0.7質量%のV、0.01〜0.7質量%のCaO及び0.01〜5質量%の粘土を添加して得た粉体を用いて作製された酸化物結合SiC質の窯道具とその製造方法等が開示されている(例えば、特許文献1及び2参照)。 In order to eliminate the above-mentioned problems, for example, 0.01 to 0.7% by mass of V 2 O 5 and 0.01 to 0.7% by mass of CaO with respect to SiC powder having a maximum particle size of 4 mm or less. And an oxide-bonded SiC kiln tool produced by using a powder obtained by adding 0.01 to 5% by mass of clay and a manufacturing method thereof (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).

また、炭化珪素から実質的に構成され、前記炭化珪素の結晶粒子とその粒界部及び気孔とを有し、且つ前記炭化珪素の結晶粒子を、二酸化珪素を主成分とする酸化物で結合した構造を有し、常温及び高温時における曲げ強度が100MPa以上であり、且つ嵩比重が2.65以上である酸化物結合炭化珪素質材料も開示されている(例えば、特許文献3参照)。
特許第3373312号公報 特開平7−187785号公報 特開2006−335594号公報
Further, the silicon carbide crystal particles are substantially composed of silicon carbide, have grain boundary portions and pores, and the silicon carbide crystal particles are bonded with an oxide containing silicon dioxide as a main component. An oxide-bonded silicon carbide material having a structure, a bending strength at normal temperature and high temperature of 100 MPa or more, and a bulk specific gravity of 2.65 or more is also disclosed (for example, see Patent Document 3).
Japanese Patent No. 3373312 JP-A-7-187785 JP 2006-335594 A

しかしながら、上記した特許文献1及び2に示すような酸化物結合SiC質耐火物は、Si含浸型SiCや再結晶型SiC質耐火物と比較すると強度が低いため、製品として用いる場合、重厚にする必要があるとともに、耐クリープ性や耐熱衝撃性の面でも十分であるとはいえなかった。   However, the oxide-bonded SiC refractories as shown in Patent Documents 1 and 2 have lower strength than Si-impregnated SiC and recrystallized SiC refractories, so that they are heavy when used as products. In addition, it was not sufficient in terms of creep resistance and thermal shock resistance.

また、特許文献1〜3に示すような従来の酸化物結合SiC質耐火物は、予め原料に添加する酸化珪素や、焼成過程で生成される酸化珪素の結晶化を進めるために、比較的高温、例えば、1300℃を超える温度で焼成して製造するものであったが、焼成時の焼成費用が増大するとともに、二酸化炭素の排出量も多く問題となっていた。また、このように従来の酸化物結合SiC質耐火物は、上記したような高温で焼成を行っているため、焼成過程において生成される酸化物に起因して、焼成クラックや焼成反り等が多く発生するという問題もあった。   Further, conventional oxide-bonded SiC refractories as shown in Patent Documents 1 to 3 are relatively high in temperature in order to advance crystallization of silicon oxide added to the raw material in advance or silicon oxide generated in the firing process. For example, it was manufactured by firing at a temperature exceeding 1300 ° C., but the firing cost at the time of firing increased, and the amount of carbon dioxide emission was also a problem. In addition, since the conventional oxide-bonded SiC refractory is fired at a high temperature as described above, there are many firing cracks, firing warpage, etc. due to the oxide generated in the firing process. There was also a problem that occurred.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れるとともに、焼成クラックや焼成反りが少なく、更に、従来の焼結体よりも低い焼成温度にて製造することが可能な酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, is excellent in creep resistance and thermal shock resistance, has less firing cracks and warping, and moreover than a conventional sintered body. An object of the present invention is to provide an oxide-bonded silicon carbide sintered body that can be manufactured at a low firing temperature and a method for manufacturing the same.

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子を結合する結合部として、二酸化珪素の結晶相を主相とし、特定のバナジウムの酸化物の結晶相を含有するものを用いることによって、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、以下に示す酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法が提供される。   As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the inventor has a crystalline phase of silicon dioxide as a main phase and a specific vanadium oxide as a bonding portion for bonding aggregate particles substantially composed of silicon carbide. It has been found that the above problem can be solved by using a material containing a crystal phase, and the present invention has been completed. That is, according to the present invention, the following oxide-bonded silicon carbide sintered body and a method for producing the same are provided.

[1] 炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子と、前記骨材粒子を結合する二酸化珪素を含む結合部とから構成される、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体であって、前記結合部は、前記二酸化珪素の結晶相を主相とし、NaV15及びVを、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態でそれぞれ含有するものである酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [1] Oxide-bonded silicon carbide having a porous structure composed of aggregate particles mainly composed of silicon carbide and substantially composed of silicon carbide, and a bonding portion containing silicon dioxide that bonds the aggregate particles. The bonded portion has a crystal phase of silicon dioxide as a main phase, NaV 6 O 15 and V 2 O 4 , a crystal phase of NaV 6 O 15 and a crystal phase of V 2 O 4 . An oxide-bonded silicon carbide sintered body that is contained in the state of

[2] 前記NaV15の結晶相及びVの結晶相におけるバナジウム(V)の総量が、前記酸化物結合炭化珪素質焼結体に対して、0.05〜2.8質量%である前記[1]に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [2] The total amount of vanadium (V) in the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 is 0.05 to 2.8 mass with respect to the oxide-bonded silicon carbide sintered body. % Of the oxide-bonded silicon carbide sintered body according to [1].

[3] 前記NaV15の結晶相及びVの結晶相は、いずれも最高温度が800〜1300℃の焼成の降温過程に析出されたものである前記[1]又は[2]に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [3] The crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 are both precipitated in the temperature lowering process of firing at a maximum temperature of 800 to 1300 ° C. [1] or [2] 2. An oxide-bonded silicon carbide sintered body according to 1.

[4] 前記酸化物結合炭化珪素質焼結体中に占める、炭化珪素以外の成分の割合が、1〜15質量%である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [4] The oxide bond according to any one of [1] to [3], wherein a ratio of components other than silicon carbide in the oxide-bonded silicon carbide sintered body is 1 to 15% by mass. Silicon carbide based sintered body.

[5] 前記結合部は、前記骨材粒子を結合するとともに、前記骨材粒子の表面の少なくとも一部を被覆している前記[1]〜[4]のいずれかに記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [5] The oxide-bonded carbonization according to any one of [1] to [4], wherein the bonding portion bonds the aggregate particles and covers at least a part of the surface of the aggregate particles. Silicon sintered body.

[6] 前記結合部は、炭化珪素の結晶相を更に含有するものである前記[1]〜[5]のいずれかに記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 [6] The oxide-bonded silicon carbide based sintered body according to any one of [1] to [5], wherein the bonding portion further contains a silicon carbide crystal phase.

[7] 炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子を、二酸化珪素を含む結合部によって結合した、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体を製造する方法であって、前記骨材粒子に、二酸化珪素粉末と五酸化バナジウム(V)粉末とNaV 15 の生成に必要なNa化合物とを加えて混合して混合物を調製する工程(A)と、得られた前記混合物を成形して成形体を得る工程(B)と、得られた前記成形体を、最高温度が800〜1300℃の焼成条件で焼成して、前記骨材粒子を、二酸化珪素を含む前記結合部によって結合して焼結体を得る工程(C)と、得られた前記焼結体を降温することにより、二酸化珪素の結晶相を主相とする前記結合部に、NaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させる工程(D)と、を備えた酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。 [7] A method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body having a porous structure, in which aggregate particles composed mainly of silicon carbide and substantially composed of silicon carbide are bonded by a bonding portion containing silicon dioxide. A step of preparing a mixture by adding the silicon dioxide powder, vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder, and Na compound necessary for producing NaV 6 O 15 to the aggregate particles and mixing them (A) And the step (B) of obtaining the molded body by molding the obtained mixture, and the obtained molded body is fired under firing conditions having a maximum temperature of 800 to 1300 ° C, and the aggregate particles are obtained, Step (C) of obtaining a sintered body by bonding with the bonding portion containing silicon dioxide, and by cooling the obtained sintered body, the bonding portion having a silicon dioxide crystal phase as a main phase, NaV of 6 O 15 crystal phase and crystal phase of V 2 O 4 Method of manufacturing an oxide bonded silicon carbide sintered body having a, a step (D) of Re is deposited respectively.

[8] 前記工程(C)において、600℃から800℃までに焼成温度を昇温する時間を10〜20時間とする前記[7]に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。 [8] The method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to [7], wherein in the step (C), the firing temperature is increased from 600 ° C. to 800 ° C. for 10 to 20 hours. .

[9] 前記工程(C)において、大気雰囲気下にて前記成形体を焼成する前記[7]又は[8]に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。 [9] The method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to [7] or [8], wherein in the step (C), the molded body is fired in an air atmosphere.

[10] 前記工程(A)において、前記骨材粒子100質量部に対して、二酸化珪素粉末を0.5〜5.0質量部、及び五酸化バナジウム粉末を0.1〜5.0質量部加えて前記混合物を得る前記[7]〜[9]のいずれかに記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。 [10] In the step (A), 0.5 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide powder and 0.1 to 5.0 parts by mass of vanadium pentoxide powder with respect to 100 parts by mass of the aggregate particles. In addition, the method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to any one of [7] to [9], wherein the mixture is obtained.

本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れるとともに、焼成クラックや焼成反りが少なく、従来よりも低い焼成温度にて製造することができる。また、本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法は、このような酸化物結合炭化珪素質焼結体を簡便に、且つ低コストに製造することができる。   The oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present invention is excellent in creep resistance and thermal shock resistance, has few firing cracks and firing warp, and can be produced at a firing temperature lower than conventional. Moreover, the manufacturing method of the oxide bond silicon carbide sintered body of the present invention can manufacture such an oxide bond silicon carbide sintered body easily and at low cost.

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and appropriately designed based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that changes, improvements, etc. can be made.

[1]酸化物結合炭化珪素質焼結体:
まず、本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体の一の実施形態について具体的に説明する。本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子と、骨材粒子を結合する二酸化珪素を含む結合部とから構成される、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体であって、結合部は、二酸化珪素の結晶相を主相とし、NaV15及びVを、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態でそれぞれ含有するものである。
[1] Oxide-bonded silicon carbide sintered body:
First, an embodiment of the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present invention will be specifically described. The oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment is composed of aggregate particles that are mainly composed of silicon carbide and are substantially composed of silicon carbide, and a bonding portion that includes silicon dioxide that bonds the aggregate particles. The oxide-bonded silicon carbide sintered body having a porous structure, in which the bonding portion has a crystal phase of silicon dioxide as a main phase, and NaV 6 O 15 and V 2 O 4 are converted into NaV 6 O 15 crystals. And a crystal phase of V 2 O 4 .

従来の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、通常、1300℃を超える焼成温度で成形体を焼成することによって製造されているため、二酸化珪素の結晶相を主相とする結合部にバナジウムが含まれている場合であっても、NaV15及びVのそれぞれが結晶相の状態で含有されていることはなく、例えば、Vの結晶相のみであったり、バナジウムの酸化物が非晶質(例えば、ガラス質)の状態となっている。このような結合部によって骨材粒子が結合された酸化物結合炭化珪素質焼結体は、耐クリープ性が低いものであったり、耐熱衝撃性が低いものであったりする。 Conventional oxide-bonded silicon carbide sintered bodies are usually manufactured by firing a molded body at a firing temperature exceeding 1300 ° C., so that vanadium is present in the joint portion having a silicon dioxide crystal phase as a main phase. Even if it is contained, each of NaV 6 O 15 and V 2 O 4 is not contained in a crystalline phase state, for example, it is only a crystalline phase of V 2 O 4 or vanadium. This oxide is in an amorphous state (for example, glassy). An oxide-bonded silicon carbide sintered body in which aggregate particles are bonded by such a bonding portion may have low creep resistance or low thermal shock resistance.

本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、骨材粒子を結合する結合部が、二酸化珪素の結晶相を主相とし、NaV15及びVを、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態でそれぞれ含有するものであるため、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れるとともに、焼成クラックや焼成反りが少なくなる。更に、従来の酸化物結合炭化珪素質焼結体よりも低い焼成温度にて製造することが可能となる。 In the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, the bonding portion for bonding the aggregate particles has a crystal phase of silicon dioxide as a main phase, NaV 6 O 15 and V 2 O 4 , and NaV 6 O 15. since in the state of crystalline phase of the crystalline phase and V 2 O 4 are those containing respectively, it is excellent in creep resistance and thermal shock resistance, firing cracks or firing warpage is reduced. Furthermore, it becomes possible to manufacture at a firing temperature lower than that of a conventional oxide-bonded silicon carbide sintered body.

このような本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、例えば、陶磁器焼成用の棚板(セッター)、敷板、サヤ、セッター支柱、ビームやローラー、その他の窯道具等に用いることができる。   Such an oxide-bonded silicon carbide sintered body of this embodiment can be used for, for example, a shelf board (setter) for ceramics firing, a floor board, a sheath, a setter column, a beam and a roller, and other kiln tools. it can.

なお、本発明における「主成分」とは、その全成分中の70質量%以上を示す成分のことをいう。即ち、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、その70質量%以上が炭化珪素であり、残部が結合部を構成する二酸化珪素やバナジウム等からなるものである。   In addition, the “main component” in the present invention refers to a component showing 70% by mass or more of all components. That is, the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment is made of silicon carbide in 70% by mass or more, and the remainder is made of silicon dioxide, vanadium, or the like constituting the bond.

また、「主相」とは、複数の成分の少なくとも一部がそれぞれ結晶相として存在する相において、最も成分比率が高い結晶相のことである。本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の結合部においては、非晶質の成分を含む結合部全体に対して、5質量%以上が二酸化珪素であることが好ましい。   In addition, the “main phase” is a crystal phase having the highest component ratio among phases in which at least some of the plurality of components exist as crystal phases. In the bonded portion of the oxide-bonded silicon carbide sintered body of this embodiment, it is preferable that 5% by mass or more of silicon dioxide is the entire bonded portion including an amorphous component.

NaV15の結晶相とVの結晶相とのそれぞれが、上記した結合部に含有されていることの有無は、X線回折(XRD)によって測定することができる。具体的には、例えば、X線回折で粉末法にて測定し、X線源CuKαに対する2θ(回折角)が12.2°であるNaV15の回折ピークと、2θ(回折角)が27.8°であるVの回折ピークの有無で存在を確認することができる。 Whether or not each of the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 is contained in the above-described bonding portion can be measured by X-ray diffraction (XRD). Specifically, for example, the diffraction peak of NaV 6 O 15 having a 2θ (diffraction angle) of 12.2 ° with respect to the X-ray source CuKα measured by a powder method by X-ray diffraction and 2θ (diffraction angle) are The presence can be confirmed by the presence or absence of a diffraction peak of V 2 O 4 of 27.8 °.

上記したNaV15の結晶相及びVの結晶相は、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子と、二酸化珪素粉末と、五酸化バナジウム粉末を含む混合物からなる成形体を、最高温度が800〜1300℃となるように焼成した後、得られた焼成体を降温することによって結合部中に析出させたものであることが好ましい。このように構成することによって、NaV15の結晶相及びVの結晶相を、結合部中に良好な状態で含有させることができるとともに、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体を比較的低温で製造することが可能となり、焼成クラックや焼成反りが少なく、更に、焼成時の焼成費用を抑制し、且つ二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。 The NaV 6 O 15 crystal phase and the V 2 O 4 crystal phase described above are formed from a mixture containing aggregate particles substantially composed of silicon carbide, silicon dioxide powder, and vanadium pentoxide powder. After firing so that the temperature is 800 to 1300 ° C., it is preferable that the obtained fired body is deposited in the joint by lowering the temperature. According to this structure, the crystal phase of the crystalline phase and V 2 O 4 of NaV 6 O 15, it is possible to be contained in a good condition during the coupling portion, the oxide binding silicon carbide of the present embodiment The sintered body can be produced at a relatively low temperature, and there are few firing cracks and warping. Further, the firing cost during firing can be suppressed, and the amount of carbon dioxide emitted can be reduced.

また、特に限定されることはないが、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、上記した結晶相中には、五酸化バナジウム(V)の結晶相を含まないことが好ましい。なお、五酸化バナジウムの結晶相を含まないということは、上記したX線回折の条件によって、五酸化バナジウムの結晶相に由来する回折ピークが検出されないということである。 Further, although not particularly limited, in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, the above-described crystal phase does not include a crystal phase of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ). It is preferable. Note that the absence of the vanadium pentoxide crystal phase means that no diffraction peak derived from the vanadium pentoxide crystal phase is detected under the above-mentioned X-ray diffraction conditions.

また、特に限定されることはないが、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、常温及び高温時、具体的には、20〜1400℃における曲げ強度が30MPa以上であることが好ましく、40〜300MPaであることが更に好ましく、45〜300MPaであることが特に好ましい。また、20℃と1400℃での曲げ強度の差異が50%以内であることが好ましい。   Further, although not particularly limited, the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment has a bending strength of 30 MPa or more at room temperature and high temperature, specifically, 20 to 1400 ° C. Preferably, the pressure is 40 to 300 MPa, more preferably 45 to 300 MPa. Moreover, it is preferable that the difference in bending strength between 20 ° C. and 1400 ° C. is within 50%.

また、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、嵩比重が2.65以上であることが好ましく、2.65〜2.90であることが更に好ましく、2.65〜2.85であることが特に好ましい。   Further, the oxide-bonded silicon carbide sintered body of this embodiment preferably has a bulk specific gravity of 2.65 or more, more preferably 2.65 to 2.90, and 2.65 to 2.90. Particularly preferred is 85.

更に、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、板形状での耐熱衝撃温度が600℃以上であることが、製品として実使用する上で好ましい。   Furthermore, the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment preferably has a plate-like thermal shock temperature of 600 ° C. or more for practical use as a product.

[1−1]骨材粒子:
本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の骨材粒子は、実質的に炭化珪素からなる粒子である。なお、「実質的に炭化珪素からなる骨材粒子」とは、この炭化珪素に含まれる不純物以外は、意図的にその他の成分を含まない炭化珪素からなる骨材粒子のことである。なお、このような骨材粒子は、従来の酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる骨材粒子と同様のものを好適に用いることができる。
[1-1] Aggregate particles:
Aggregate particles of the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment are particles substantially made of silicon carbide. “Aggregate particles substantially composed of silicon carbide” refers to aggregate particles composed of silicon carbide intentionally containing no other components other than impurities contained in the silicon carbide. In addition, as such an aggregate particle, the thing similar to the aggregate particle used for the conventional oxide bond silicon carbide sintered body can be used conveniently.

本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる骨材粒子の大きさについては特に制限はなく、一般的な酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる程度の大きさであれば、例えば、比較的に粒子径の小さい粒子であっても、また、比較的に粒子径の大きい粒子であっても用いることができる。より具体的には、骨材粒子の最大粒子径は、10〜4000μmであることが好ましく、30〜4000μmであることが更に好ましく、50〜4000μmであることが特に好ましい。   The size of the aggregate particles used in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment is not particularly limited, and may be of a size that can be used for a general oxide-bonded silicon carbide sintered body. For example, even a particle having a relatively small particle diameter or a particle having a relatively large particle diameter can be used. More specifically, the maximum particle diameter of the aggregate particles is preferably 10 to 4000 μm, more preferably 30 to 4000 μm, and particularly preferably 50 to 4000 μm.

なお、骨材粒子の最大粒子径が10μm未満であると、骨材粒子の充填が悪く、十分な嵩比重が得られないことがあり、骨材粒子の最大粒子径が4000μmを超えると、小さい場合と同様に、この骨材粒子の充填が悪く、十分な嵩比重が得られないことがある。また、大きな骨材粒子で製造した場合、骨材粒子の粒内破壊を生じるため強度が低下し、更には耐熱衝撃性が低下する問題が生じることがある。   In addition, when the maximum particle size of the aggregate particles is less than 10 μm, the filling of the aggregate particles is poor and a sufficient bulk specific gravity may not be obtained, and when the maximum particle size of the aggregate particles exceeds 4000 μm, it is small. As in the case, the filling of the aggregate particles is poor, and a sufficient bulk specific gravity may not be obtained. Moreover, when it manufactures with big aggregate particle | grains, since the intragranular fracture | rupture of aggregate particle | grains will be produced, intensity | strength will fall and also the problem that thermal shock resistance may fall may arise.

本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる骨材粒子の粒度分布については特に制限はないが、例えば、酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる炭化珪素からなる粒子全体を100質量%とした場合に、粒子径が100μm超で200μm以下の粒子が30〜55質量%であり、50μm超で100μm以下の粒子が2〜18質量%であり、1μm超で10μm未満の粒子が10〜40質量%であり、1μm以下の粒子が15〜50質量%である。なお、これらの粒子のうち、粒子径が10μm以上の粒子が主として骨材粒子となる範囲であることが好ましい。   There is no particular limitation on the particle size distribution of the aggregate particles used in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment. For example, the entire particles made of silicon carbide used in the oxide-bonded silicon carbide sintered body When the particle size is 100% by mass, particles having a particle diameter of more than 100 μm and not more than 200 μm are 30 to 55% by mass, particles having a particle size of more than 50 μm and not more than 100 μm are 2 to 18% by mass, more than 1 μm and less than 10 μm Particles are 10 to 40% by mass, and particles of 1 μm or less are 15 to 50% by mass. Of these particles, particles having a particle diameter of 10 μm or more are preferably in the range where the aggregate particles are mainly used.

また、全骨材粒子を100質量%とした場合に、粒子径が2000μm超で4000μm以下の粒子が2〜20質量%の範囲であり、500μm超で2000μm以下の粒子が30〜60質量%の範囲であり、250μm超で500μm以下の粒子が2〜20質量%の範囲であり、90μm超で250μm以下の粒子が5〜20質量%の範囲であり、90μm以下の粒子が20〜35質量%の範囲であるものも好適な製品を得ることができる。このように構成することによって、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れた酸化物結合炭化珪素質焼結体を得ることができる。   Further, when the total aggregate particle is 100% by mass, the particle diameter is in the range of 2 to 20% by mass of particles of more than 2000 μm and 4000 μm or less, and the particles of more than 500 μm and 2000 μm or less are 30 to 60% by mass The range is 2 to 20% by mass of particles greater than 250 μm and 500 μm or less, the range of 5 to 20% by mass of particles greater than 90 μm and 250 μm or less, and 20 to 35% by mass of particles 90 μm or less. A suitable product can also be obtained within the above range. By comprising in this way, the oxide bond silicon carbide sintered body excellent in creep resistance and thermal shock resistance can be obtained.

[1−2]結合部:
本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体に用いられる結合部は、二酸化珪素を含み、上記した骨材粒子の間隙に配置されて骨材粒子同士を結合させるものである。この結合部は、二酸化珪素の結晶相を主相とし、NaV15及びVを、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態でそれぞれ含有するものである。
[1-2] Joining part:
The joint used in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment contains silicon dioxide and is disposed in the gap between the above-described aggregate particles to bond the aggregate particles together. This bonding part has a silicon dioxide crystal phase as a main phase and contains NaV 6 O 15 and V 2 O 4 in the state of a NaV 6 O 15 crystal phase and a V 2 O 4 crystal phase, respectively. .

本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、この酸化物結合炭化珪素質焼結体中に占める、炭化珪素以外の成分の割合が、1〜15質量部であることが好ましく、3〜15質量部であることが更に好ましく、5〜10質量部であることが特に好ましい。この炭化珪素以外の成分の割合が1質量部未満であると、結合部を構成する二酸化珪素の量が少なすぎて、骨材粒子を結合させる働きが低下し、曲げ強度が低下してしまうことがある。一方、炭化珪素以外の成分の割合が15質量部を超えると、酸化物結合炭化珪素質焼結体全体に占める二酸化珪素の含有量が多くなりすぎて、酸化物結合炭化珪素質焼結体の耐クリープ性が低下してしまうことがある。   In the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, the ratio of components other than silicon carbide in the oxide-bonded silicon carbide sintered body is preferably 1 to 15 parts by mass, The amount is more preferably 3 to 15 parts by mass, and particularly preferably 5 to 10 parts by mass. If the ratio of components other than silicon carbide is less than 1 part by mass, the amount of silicon dioxide constituting the bonding part is too small, the function of bonding aggregate particles decreases, and the bending strength decreases. There is. On the other hand, when the ratio of components other than silicon carbide exceeds 15 parts by mass, the content of silicon dioxide in the entire oxide-bonded silicon carbide sintered body becomes too large, and the oxide-bonded silicon carbide-based sintered body Creep resistance may decrease.

なお、結合部に含まれる二酸化珪素の含有量としては、酸化物結合炭化珪素質焼結体全体に対して、0.45〜10質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることが更に好ましく、5〜10質量%であることが特に好ましい。   In addition, as content of the silicon dioxide contained in a coupling | bond part, it is preferable that it is 0.45-10 mass% with respect to the whole oxide coupling | bonding silicon carbide sintered body, and it is 3-10 mass% Is more preferable, and it is especially preferable that it is 5-10 mass%.

また、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、NaV15の結晶相及びVの結晶相におけるバナジウム(V)の総量が、酸化物結合炭化珪素質焼結体全体に対して、0.05〜2.8質量%であることが好ましく、0.5〜2質量%であることが特に好ましい。バナジウム(V)の総量が2.8質量%を超えると、焼成過程で表面の酸化が著しく進行するため表面で酸化皮膜が形成され、内部への酸素供給が不十分となり、結果として内部の焼結が進まず焼結体の曲げ強度が低下し、耐酸化性や耐クリープ性も低下してしまうことがある。一方、バナジウム(V)の総量が0.05質量%未満であると、結合部の焼結が進まず耐酸化性が低下してしまうことがある。 Further, in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, the total amount of vanadium (V) in the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 is the oxide-bond silicon carbide sintered body. It is preferable that it is 0.05-2.8 mass% with respect to the whole body, and it is especially preferable that it is 0.5-2 mass%. If the total amount of vanadium (V) exceeds 2.8% by mass, oxidation of the surface proceeds significantly during the firing process, so that an oxide film is formed on the surface, resulting in insufficient oxygen supply to the interior, resulting in an internal firing. In some cases, the sintering does not proceed, the bending strength of the sintered body is lowered, and the oxidation resistance and creep resistance are also lowered. On the other hand, if the total amount of vanadium (V) is less than 0.05% by mass, sintering of the bonded portion does not proceed and oxidation resistance may be lowered.

また、この結合部は、骨材粒子の間隙に配置されて骨材粒子同士を結合させるためのものであるが、例えば、骨材粒子を結合するとともに、この骨材粒子の表面の少なくとも一部を被覆しているものであってもよい。このように構成することによって、酸化物結合炭化珪素質焼結体を陶磁器焼成用の棚板として使用する過程で生じる酸化や、骨材粒子(具体的には、炭化珪素の粒子)と陶磁器等が直接接触する場合に生じる反応等の問題を回避することができる。   In addition, the coupling portion is arranged in the gap between the aggregate particles to couple the aggregate particles. For example, the coupling portion couples the aggregate particles and at least a part of the surface of the aggregate particles. May be coated. By comprising in this way, oxidation produced in the process of using the oxide-bonded silicon carbide sintered body as a shelf for firing ceramics, aggregate particles (specifically, silicon carbide particles) and ceramics, etc. It is possible to avoid a problem such as a reaction that occurs in the case of direct contact.

また、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子とは別に、結合部が、炭化珪素の結晶相を更に含有するものであってもよい。結合部に含有される炭化珪素の結晶相は、最大粒子径が10μm未満(より好ましくは、0.05μm以上で、10μm未満、更に好ましくは、1μm以下)の炭化珪素の微小粒子から構成されたものを挙げることができる。このように構成することによって、骨材粒子の粒界の空隙に炭化珪素の微小粒子(炭化珪素の結晶相)が充填されることとなり、最密充填を実現し、酸化物結合炭化珪素質焼結体の常温時及び高温時における曲げ強度の高強度化に寄与することができる。   Further, in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, apart from the aggregate particles substantially made of silicon carbide, the bond portion may further contain a silicon carbide crystal phase. Good. The silicon carbide crystal phase contained in the bonding portion is composed of silicon carbide microparticles having a maximum particle size of less than 10 μm (more preferably 0.05 μm or more and less than 10 μm, more preferably 1 μm or less). Things can be mentioned. With this configuration, fine particles of silicon carbide (silicon carbide crystal phase) are filled in the voids in the grain boundaries of the aggregate particles, realizing close-packing and oxide-bonded silicon carbide-based firing. This can contribute to increasing the bending strength at normal temperature and high temperature of the bonded body.

なお、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、上記した結合部に、微量成分として、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、及びバリウム(Ba)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を更に含有していてもよい。このように構成することによって、曲げ強度、耐酸化性、及び耐クリープ性を更に向上させることができる。また、NaV15、及びV以外の状態で、バナジウム(V)元素を含む酸化物を含んでいてもよい。 In the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), potassium (K), calcium (as a trace component) is added to the above-described bonding portion. It further contains an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Ca), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), and barium (Ba). Also good. By comprising in this way, bending strength, oxidation resistance, and creep resistance can further be improved. In addition, an oxide containing a vanadium (V) element may be included in a state other than NaV 6 O 15 and V 2 O 4 .

また、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体においては、結合部に含まれる二酸化珪素の一部が、クリストバライトやトリジマイトの結晶相として含有されていてもよい。   Further, in the oxide-bonded silicon carbide sintered body of this embodiment, a part of silicon dioxide contained in the bond portion may be contained as a crystal phase of cristobalite or tridymite.

[2]酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法:
次に、本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法の一の実施形態について具体的に説明する。本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法は、炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子を、二酸化珪素を含む結合部によって結合した、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体を製造する方法である。
[2] Method for producing oxide-bonded silicon carbide sintered body:
Next, one embodiment of the method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present invention will be specifically described. The method for manufacturing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to the present embodiment includes a porous structure in which aggregate particles mainly composed of silicon carbide and substantially composed of silicon carbide are bonded by a bonding portion including silicon dioxide. This is a method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body.

そして、この本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法は、実質的に炭化珪素からなる前記骨材粒子に、二酸化珪素粉末と五酸化バナジウム(V)粉末とを加えて混合して混合物を調製する工程(A)と、得られた混合物を成形して成形体を得る工程(B)と、得られた成形体を、最高温度が800〜1300℃の焼成条件で焼成して、骨材粒子を、二酸化珪素を含む前記結合部によって結合して焼結体を得る工程(C)と、得られた焼結体を降温することにより、二酸化珪素の結晶相を主相とする前記結合部に、NaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させる工程(D)と、を備えたものである。 And in the manufacturing method of the oxide-bonded silicon carbide sintered body of this embodiment, silicon dioxide powder and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder are added to the aggregate particles substantially made of silicon carbide. In addition, the step (A) of preparing a mixture by mixing, the step (B) of forming the obtained mixture to obtain a molded body, and the obtained molded body, firing conditions having a maximum temperature of 800-1300 ° C. In step (C), the aggregate particles are bonded by the bonding portion containing silicon dioxide to obtain a sintered body, and the obtained sintered body is cooled to obtain a crystalline phase of silicon dioxide. A step (D) of precipitating a crystal phase of NaV 6 O 15 and a crystal phase of V 2 O 4 in the bonding portion as the main phase.

このように構成することによって、これまでに説明した本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体を簡便且つ低コストに製造することができる。特に、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法は、従来の製造方法と比較して、低い焼成温度にて酸化物結合炭化珪素質焼結体を製造することができるため、焼結体の焼成クラックや焼成反りを少なくすることができる。更に、焼成時の焼成費用を抑制し、且つ二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。   By comprising in this way, the oxide bond silicon carbide sintered body of this invention demonstrated until now can be manufactured simply and at low cost. In particular, the method for manufacturing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to the present embodiment can manufacture an oxide-bonded silicon carbide-based sintered body at a lower firing temperature than the conventional manufacturing method. Further, firing cracks and firing warpage of the sintered body can be reduced. Furthermore, the firing cost at the time of firing can be suppressed, and the emission amount of carbon dioxide can be reduced.

以下、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法の各工程について、更に具体的に説明する。   Hereafter, each process of the manufacturing method of the oxide bond silicon carbide sintered body of this embodiment is demonstrated more concretely.

[2−1]工程(A):
工程(A)は、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子に、二酸化珪素粉末と五酸化バナジウム(V)粉末とを加えて混合して混合物を調製する工程である。なお、この混合物を調製する際には、水等の液体に分散させて混合物を混練する。
[2-1] Step (A):
Step (A) is a step of preparing a mixture by adding and mixing silicon dioxide powder and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder to aggregate particles substantially made of silicon carbide. In preparing this mixture, the mixture is dispersed in a liquid such as water and kneaded.

骨材粒子、二酸化珪素粉末、及び五酸化バナジウム粉末等の各原料の配合割合は、焼成して得られる酸化物結合炭化珪素質焼結体の構成に応じて適宜決定することができるが、本実施形態においては、骨材粒子100質量部に対して、二酸化珪素粉末を0.5〜5.0質量部、及び五酸化バナジウム粉末を0.1〜5.0質量部加えて混合物を得ることが好ましい。このように構成することによって、得られる酸化物結合炭化珪素質焼結体の骨材粒子と結合部の割合が良好となり、耐クリープ性及び耐熱衝撃性に優れた酸化物結合炭化珪素質焼結体を得ることができる。   The mixing ratio of each raw material such as aggregate particles, silicon dioxide powder, and vanadium pentoxide powder can be appropriately determined according to the configuration of the oxide-bonded silicon carbide sintered body obtained by firing. In the embodiment, 0.5 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide powder and 0.1 to 5.0 parts by mass of vanadium pentoxide powder are added to 100 parts by mass of aggregate particles to obtain a mixture. Is preferred. By comprising in this way, the ratio of the aggregate particle | grains and the coupling | bond part of the oxide bond silicon carbide sintered body obtained becomes favorable, and the oxide bond silicon carbide sintering excellent in creep resistance and thermal shock resistance You can get a body.

工程(A)に用いる骨材粒子は、最大粒子径が10〜4000μmの粒子であることが好ましく、30〜4000μmの粒子であることが更に好ましく、50〜4000μmの粒子であることが特に好ましい。   The aggregate particles used in the step (A) are preferably particles having a maximum particle size of 10 to 4000 μm, more preferably 30 to 4000 μm, and particularly preferably 50 to 4000 μm.

二酸化珪素粉末及び五酸化バナジウム(V)粉末の粒子の大きさについては特に制限はないが、二酸化珪素粉末は、平均粒子径が1〜30μmであることが好ましく、五酸化バナジウム粉末は、平均粒子径が10〜50μmであることが好ましい。 No particular limitation is imposed on the size of the silicon dioxide powder and penta vanadium oxide (V 2 O 5) powder particles, silicon dioxide powder preferably has an average particle size of 1 to 30 [mu] m, vanadium pentoxide powder The average particle size is preferably 10 to 50 μm.

なお、工程(A)にて調製する混合物には、分散材及び/又はバインダーを更に添加することが好ましい。このとき、混合物は、分散材が添加されていることが好ましいが、バインダーが必ずしも添加されている必要はない。分散材としては、特に限定されないが、ポリカルボン酸アンモニウム、アクリル酸エステル共重合体、ポリエチレンイミン、珪酸ナトリウム等を好適に用いることができる。また、バインダーとしては、特に限定されないが、ポリアクリル酸エマルジョン、カルボキシメチルセルロースやポリビニルアルコール等を好適に用いることができる。   In addition, it is preferable to further add a dispersing agent and / or a binder to the mixture prepared in the step (A). At this time, it is preferable that the dispersion material is added to the mixture, but the binder is not necessarily added. Although it does not specifically limit as a dispersing agent, Polycarboxylic acid ammonium, an acrylate ester copolymer, polyethyleneimine, sodium silicate, etc. can be used suitably. Moreover, it does not specifically limit as a binder, However, A polyacrylic acid emulsion, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, etc. can be used suitably.

また、酸化物結合炭化珪素質焼結体として、結合部に炭化珪素の結晶相を更に含有するものを製造する場合には、上記した骨材粒子の他に、炭化珪素の微小粒子を更に加えてもよい。この炭化珪素の微小粒子は、骨材粒子よりも粒子径の小さな粒子であり、最大粒子径が10μm未満(より好ましくは、0.05μm以上で、10μm未満、更に好ましくは、1μm以下)の炭化珪素の微小粒子を好適に用いることができる。   In addition, when manufacturing an oxide-bonded silicon carbide sintered body that further contains a silicon carbide crystal phase in the bonding portion, in addition to the above-mentioned aggregate particles, silicon carbide fine particles are further added. May be. The silicon carbide microparticles are particles having a particle diameter smaller than that of the aggregate particles, and the maximum particle diameter is less than 10 μm (more preferably 0.05 μm or more and less than 10 μm, and further preferably 1 μm or less). Silicon fine particles can be preferably used.

上記した混合物の原料を混合する方法については特に制限はなく、従来の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法において混合物を得る方法、例えば、所定の原料調合を行った原料をトロンメル、ニーダー、アトライター、フレット等に投入して混合する方法を挙げることができる。また泥漿化させた後にスプレードライヤーによる造粒を実施することもできる。   The method of mixing the raw materials of the above mixture is not particularly limited, and a method for obtaining a mixture in a conventional method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body, for example, a raw material prepared with a predetermined raw material preparation is made of a trommel or a kneader. In addition, a method of mixing in an attritor, a fret, etc. can be mentioned. In addition, granulation with a spray dryer can be carried out after slurrying.

[2−2]工程(B):
工程(B)は、工程(A)にて得られた混合物を成形して成形体を得る工程である。成形体を得る方法については特に制限はなく、例えば、油圧プレス、振動成形、鋳込み成形等の公知の成形方法を挙げることができる。
[2-2] Step (B):
Step (B) is a step in which the mixture obtained in step (A) is molded to obtain a molded body. There is no restriction | limiting in particular about the method of obtaining a molded object, For example, well-known shaping | molding methods, such as a hydraulic press, vibration shaping | molding, and casting, can be mentioned.

例えば、鋳込み成形を用いた場合には、大型のプレス装置や押出し成形機等の投資を必要とせず生産が可能になるという利点がある。また、得られる成形体の密度を必要レベルに確保できるとともに、複雑形状の成形体を比較的容易に作製できるという利点もある。なお、鋳込み成形とは、セラミックス等の粉体を水等の液体に分散してスラリー状とし、それを成形型内に流し込んで硬化させることにより、粉体を所定の形状に成形する方法である。   For example, when cast molding is used, there is an advantage that production is possible without requiring investment of a large press device or an extrusion molding machine. Further, there is an advantage that the density of the obtained molded body can be ensured to a necessary level and a molded body having a complicated shape can be produced relatively easily. Casting molding is a method in which powder such as ceramics is dispersed in a liquid such as water to form a slurry, which is poured into a mold and cured to form the powder into a predetermined shape. .

なお、この工程(B)においては、工程(C)における焼成の前に、得られた成形体を乾燥することが好ましい。乾燥方法について特に制限はなく、従来公知の方法、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の従来公知の乾燥法を用いることができる。   In addition, in this process (B), it is preferable to dry the obtained molded object before baking in a process (C). There is no particular limitation on the drying method, and conventionally known methods such as hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying and the like can be used.

[2−3]工程(C):
工程(C)は、工程(B)にて得られた成形体を、最高温度が800〜1300℃の焼成条件で焼成して、骨材粒子を、二酸化珪素を含む結合部によって結合して焼結体を得る工程である。具体的には、工程(C)における焼成によって、焼成過程で炭化珪素が酸化して生成した二酸化珪素と、原料に含有された二酸化珪素粉末と、五酸化バナジウム(V)粉末とが一旦軟化又は溶解し、これらが一体となって骨材粒子を結合して結合部を構成する。これによって焼結体が形成される。
[2-3] Step (C):
In the step (C), the molded body obtained in the step (B) is fired under firing conditions having a maximum temperature of 800 to 1300 ° C., and the aggregate particles are joined by a joint portion containing silicon dioxide and fired. It is a process of obtaining a ligation. Specifically, silicon dioxide produced by oxidation of silicon carbide in the firing process by firing in step (C), silicon dioxide powder contained in the raw material, and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder Once softened or dissolved, they are united to combine aggregate particles to form a joint. Thereby, a sintered body is formed.

最高温度が800〜1300℃の焼成条件で焼成することによって、後の工程(D)において、結合部にNaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させることが可能となる。例えば、1300℃を超える温度まで焼成を行うと、降温過程においてNaV15の結晶相が析出しなくなってしまう。また、最高温度が800℃未満では、混合物中の二酸化珪素粉末及び五酸化バナジウム粉末が十分に軟化又は溶解しないため、骨材粒子を強固に結合するができず、耐クリープ性及び耐熱衝撃性が低下してしまう。 By firing under the firing conditions where the maximum temperature is 800 to 1300 ° C., in the subsequent step (D), the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 can be precipitated in the bonding part, respectively. Become. For example, if firing is performed to a temperature exceeding 1300 ° C., the crystal phase of NaV 6 O 15 does not precipitate in the temperature lowering process. In addition, when the maximum temperature is less than 800 ° C., the silicon dioxide powder and vanadium pentoxide powder in the mixture do not sufficiently soften or dissolve, so the aggregate particles cannot be firmly bonded, and the creep resistance and thermal shock resistance are high. It will decline.

また、本実施形態における焼成温度(最高温度)は、従来の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法における焼成温度(最高温度)と比較して低い温度であるため、焼結体の焼成クラックや焼成反りを少なくすることができる。更に、焼成時の焼成費用を抑制し、且つ二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。   Further, since the firing temperature (maximum temperature) in this embodiment is lower than the firing temperature (maximum temperature) in the conventional method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body, the sintered body is fired. Cracks and firing warpage can be reduced. Furthermore, the firing cost at the time of firing can be suppressed, and the emission amount of carbon dioxide can be reduced.

この工程(C)においては、600℃から800℃までに焼成温度を昇温する時間を10〜20時間とすることが好ましい。このように、600℃から800℃までの温度範囲においては、十分に時間をかけて昇温することにより、降温過程においてNaV15の結晶相及びVの結晶相を良好に析出させることができる。例えば、この600℃から800℃までの温度範囲における昇温を急速に行うと、上記結晶相の析出量が減少し、本来析出されるべき成分が非晶質や他の組成の結晶相となってしまうことがある。なお、ここでの昇温は、一定の昇温速度で行われる必要はなく、適宜昇温速度を変化させたり、昇温の途中である温度に一定時間キープする過程を設けるようにしてもよい。 In this step (C), it is preferable that the time for raising the firing temperature from 600 ° C. to 800 ° C. is 10 to 20 hours. Thus, in the temperature range from 600 ° C. to 800 ° C., the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 are satisfactorily precipitated in the temperature lowering process by raising the temperature sufficiently over time. Can be made. For example, if the temperature is rapidly increased in the temperature range from 600 ° C. to 800 ° C., the amount of precipitation of the crystalline phase is reduced, and the component to be originally precipitated becomes a crystalline phase having an amorphous or other composition. May end up. Note that the temperature increase here does not have to be performed at a constant temperature increase rate, and a process of appropriately changing the temperature increase rate or keeping a temperature during the temperature increase for a certain time may be provided. .

工程(C)では、上記温度範囲(600〜800℃)においての焼成に引き続き、最高温度が800〜1300℃となるように更に焼成を行うが、この焼成においては、最高温度までの昇温を50℃/hrの昇温速度で行うことが好ましい。このように構成することによって、表層部分の骨材粒子の酸化量を制限することができる。   In step (C), subsequent to firing in the above temperature range (600 to 800 ° C.), further firing is performed so that the maximum temperature is 800 to 1300 ° C. In this firing, the temperature is raised to the maximum temperature. It is preferable to carry out at a heating rate of 50 ° C./hr. By comprising in this way, the oxidation amount of the aggregate particle | grains of a surface layer part can be restrict | limited.

また、工程(C)は、酸化性雰囲気や還元性雰囲気のいずれの雰囲気下で焼成を行ってもよい。本実施形態においては、大気雰囲気下にて成形体を焼成することが好ましい。例えば、Si含浸型SiCや再結晶型SiC質耐火物を製造する場合には、雰囲気調整炉が必要不可欠であるが、本実施形態の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法においては大気雰囲気下での焼成が可能であるため、高価な設備を必要とせず、製造コストを大幅に削減することができるとともに、生産性を大きく向上させることができる。焼成窯の加熱方式としては電気ヒータによる抵抗加熱や誘導加熱、燃焼式バーナーによる加熱等を用いることができる。   In the step (C), the firing may be performed in any of an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere. In the present embodiment, it is preferable to fire the molded body in an air atmosphere. For example, when manufacturing a Si impregnated SiC or a recrystallized SiC refractory, an atmosphere adjustment furnace is indispensable, but in the manufacturing method of the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present embodiment, the atmosphere Since firing in an atmosphere is possible, expensive equipment is not required, manufacturing costs can be greatly reduced, and productivity can be greatly improved. As a heating method of the firing kiln, resistance heating by an electric heater, induction heating, heating by a combustion burner, or the like can be used.

[2−4]工程(D):
工程(D)は、得られた焼結体を降温することにより、二酸化珪素の結晶相を主相とする結合部に、NaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させる工程である。具体的には、工程(C)における焼成によって溶解又は軟化した五酸化バナジウム粉末を、結合部中に、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態で再結晶化させる。
[2-4] Step (D):
In the step (D), by cooling the obtained sintered body, the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 are precipitated in the joint portion having the crystal phase of silicon dioxide as the main phase, respectively. It is a process to make. Specifically, the vanadium pentoxide powder dissolved or softened by the baking in the step (C) is recrystallized in the state of the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 in the bonding portion.

降温条件については特に制限はないが、300℃/hr以下の降温速度で降温することが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular about temperature-fall conditions, It is preferable to temperature-fall at a temperature-fall rate of 300 degrees C / hr or less.

以上のようにして、本発明の酸化物結合炭化珪素質焼結体を簡便且つ低コストに製造することができる。   As described above, the oxide-bonded silicon carbide sintered body of the present invention can be produced simply and at low cost.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、各種物性値の測定方法、及び評価方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Moreover, the measuring method and evaluation method of various physical property values are shown below.

[結合部の結晶相]:酸化物結合炭化珪素質焼結体を構成する結合部の結晶相を、X線回折(XRD)によって測定した。具体的には、リガク社製のX線回折装置(商品名「RINT−1200」)を用いて、粉末法にて測定した。なお、NaV15の結晶相及びVの結晶相は、X線源CuKαに対する2θ(回折角)が12.2°であるNaV15の回折ピークと、2θ(回折角)が27.8°であるVの回折ピークの有無で確認した。 [Crystal Phase of Bonding Portion]: The crystal phase of the bonding portion constituting the oxide-bonded silicon carbide sintered body was measured by X-ray diffraction (XRD). Specifically, it was measured by a powder method using an X-ray diffractometer (trade name “RINT-1200”) manufactured by Rigaku Corporation. The crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 are a diffraction peak of NaV 6 O 15 having a 2θ (diffraction angle) of 12.2 ° with respect to the X-ray source CuKα, and 2θ (diffraction angle). Was confirmed by the presence or absence of a diffraction peak of V 2 O 4 having a 27.8 °.

[耐クリープ]:酸化物結合炭化珪素質焼結体から、長さ120mm、幅20mm、厚さ5mmの試験体を切り出し、スパン100mmで支持して中央部に1MPaの荷重をかけ、この状態のまま1300℃で200時間保持した後、試験体の曲がり量を測定した。 [Creep resistance]: A test body having a length of 120 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 5 mm was cut out from the oxide-bonded silicon carbide sintered body, supported with a span of 100 mm, and a 1 MPa load was applied to the center portion. After being kept at 1300 ° C. for 200 hours, the bending amount of the test body was measured.

[焼成クラック]:酸化物結合炭化珪素質焼結体の表面にエチルアルコールをハケで塗布し、クラックの有無を確認した。クラックが発生している場合は、アルコールがクラックの隙間部分に浸透するため目視観察で線状にクラックが確認できる。クラックの無いものを○、クラックがあっても1mm以下の長さのものを△、1mm以上のクラックがあるものを×とした。 [Firing cracks]: Ethyl alcohol was applied by brush to the surface of the oxide-bonded silicon carbide sintered body, and the presence or absence of cracks was confirmed. When cracks are generated, the alcohol penetrates into the gaps between the cracks, so that the cracks can be confirmed linearly by visual observation. A sample having no cracks was marked as ◯, a crack having a length of 1 mm or less was evaluated as Δ, and a crack having a length of 1 mm or more was marked as ×.

[焼成反り]:長さ400mm、幅400mm、厚さ10mmの板形状の製品(成形体)を製作し、各条件下で焼成後、定盤上に置いて、定規を当てて定規と製品との隙間を測定し、最大隙間を測定して焼成反りとした。 [Firing warpage]: A plate-shaped product (molded product) having a length of 400 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 10 mm is manufactured. After firing under each condition, the product is placed on a surface plate and applied with a ruler and a product. The gap was measured and the maximum gap was measured to determine the firing warpage.

[寸法膨張]:長さ400mm、幅400mm、厚さ10mmの板形状の製品(成形体)を製作し、各条件下で焼成前後の400mm部分の長さをノギスで測定し、焼成後の長さから焼成前の長さを除した値を寸法膨張とした。 [Dimensional expansion]: A plate-shaped product (molded body) having a length of 400 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 10 mm was produced, and the length of the 400 mm portion before and after firing was measured with calipers under each condition, and the length after firing. The value obtained by dividing the length before firing from the above was defined as dimensional expansion.

[耐熱衝撃性]:長さ400mm、幅400mm、厚さ10mmの板形状の製品(成形体)を製作し、各条件下で焼成後、焼成した製品上面の面積の70%相当部分に2kgのアルミナ質の耐火レンガを積載し、炉床部分から100mm高さの支柱を4箇所に配し、この上に製品を積載した。次に、電気炉内にて600℃に加熱後、炉床部分を炉内から25℃の室内に取出し急冷させ、製品のクラックの有無を確認した。クラックの発生しなかったものを○、クラックが発生しても10mm以下の長さのものを△、10mm以上の長さのクラックが発生したものを×とした。 [Thermal shock resistance]: A plate-shaped product (molded body) having a length of 400 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 10 mm was manufactured, and after firing under each condition, 2 kg of a portion corresponding to 70% of the area of the top surface of the fired product Alumina refractory bricks were loaded, and 100 mm high struts were placed at four locations from the hearth, and the products were loaded thereon. Next, after heating to 600 ° C. in an electric furnace, the hearth part was taken out from the furnace into a room at 25 ° C. and rapidly cooled to check for cracks in the product. The case where no crack was generated was indicated by ◯, the case where a crack was generated was 10 mm or less, and the case where a crack having a length of 10 mm or more was generated was ×.

[嵩比重]:「JIS R 2205 耐火れんがの見掛気孔率・吸水率・比重の測定方法」により、酸化物結合炭化珪素質焼結体の密度(嵩比重)を測定した。 [Bulk Specific Gravity]: The density (bulk specific gravity) of the oxide-bonded silicon carbide sintered body was measured according to “Measurement Method of Apparent Porosity / Water Absorption / Specific Gravity of JIS R 2205 Refractory Brick”.

[曲げ強度]:「JIS R 1601 ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」における4点曲げ強さにて測定した。 [Bending strength]: Measured by the 4-point bending strength in “JIS R 1601 Bending strength test method of fine ceramics”.

(実施例1)
炭化珪素粉末100質量部に対して、二酸化珪素粉末1質量部、五酸化バナジウム(V)粉末0.4質量部、粘土0.1質量部、炭酸カルシウム0.01質量部、珪酸ナトリウム0.1質量部、バインダー(物質名:ポリビニルアルコール)0.25質量部、及び水を添加したものを50kgボールミルにて、24時間混合して混合物を得た。得られた混合物を、真空中で30分間脱泡処理を施した後、石膏型に混合物を注泥する鋳込み成形で、成形体をそれぞれ得た。表1に、混合物の配合処方を示す。なお、実施例1に用いた炭化珪素粉末は、骨材となる比較的粒子径の大きな粒子と、酸化物結合炭化珪素質焼結体の結合部中に含有される比較的粒子径の小さい粒子(骨材粒子よりも粒子径の小さい粒子)とを含むものである。
Example 1
With respect to 100 parts by mass of silicon carbide powder, 1 part by mass of silicon dioxide powder, 0.4 part by mass of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder, 0.1 part by mass of clay, 0.01 part by mass of calcium carbonate, sodium silicate A mixture obtained by adding 0.1 part by mass, 0.25 part by mass of a binder (substance name: polyvinyl alcohol) and water in a 50 kg ball mill for 24 hours was obtained. The obtained mixture was subjected to defoaming treatment for 30 minutes in a vacuum, and then molded products were obtained by pouring the mixture into a gypsum mold. Table 1 shows the formulation of the mixture. In addition, the silicon carbide powder used in Example 1 is a particle having a relatively small particle diameter to be an aggregate and a particle having a relatively small particle diameter contained in a bonded portion of the oxide-bonded silicon carbide sintered body. (Particles having a particle diameter smaller than that of the aggregate particles).

Figure 0005108311
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実施例1に用いた炭化珪素粉末の粒度は、粒子径が100μm超で200μm以下の粒子が40質量%であり、50μm超で100μm以下の粒子が5質量%であり、1μm超で10μm未満の粒子が13質量%であり、1μm以下の粒子が42質量%である。なお、これらの粒子のうち、粒子径が10μm以上の粒子が主として骨材粒子となる。   The particle size of the silicon carbide powder used in Example 1 is 40% by mass of particles having a particle size of more than 100 μm and 200 μm or less, 5% by mass of particles of more than 50 μm and 100 μm or less, and more than 1 μm and less than 10 μm. The particles are 13% by mass, and the particles of 1 μm or less are 42% by mass. Of these particles, particles having a particle diameter of 10 μm or more are mainly aggregate particles.

次に、得られた成形体を大気雰囲気下で最高温度が800℃となるように焼成することにより焼結体(サイズ:400mm×400mm×10mm)を得た。この時、20〜600℃まで12時間掛けて昇温し、600〜800℃の昇温時間は15時間掛けて行い、最高温度は3時間保持させ、降温は200℃/hrにて実施した。得られた焼結体を降温することにより、二酸化珪素の結晶相を主相とする結合部に、NaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させて酸化物結合炭化珪素質焼結体(実施例1)を製造した。 Next, a sintered body (size: 400 mm × 400 mm × 10 mm) was obtained by firing the obtained molded body so as to have a maximum temperature of 800 ° C. in an air atmosphere. At this time, the temperature was raised from 20 to 600 ° C. over 12 hours, the temperature raising time from 600 to 800 ° C. was taken over 15 hours, the maximum temperature was maintained for 3 hours, and the temperature was lowered at 200 ° C./hr. By cooling the obtained sintered body, a crystal phase of NaV 6 O 15 and a crystal phase of V 2 O 4 are precipitated in a bond part having a crystal phase of silicon dioxide as a main phase, respectively. A silicon sintered body (Example 1) was produced.

得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の結合部を構成する結晶相について、X線回折(XRD)によって測定した。X線回折(XRD)による測定結果を表2に示す。なお、表2においては、結晶相が極めて多く確認されたものを◎、結晶相が多く確認されたものを○、結晶相が少しでも確認されたものを△、結晶相が確認されなかったものを×とした。実施例1においては、主相としての二酸化珪素(SiO)と炭化珪素(SiC)の結晶相が極めて多く確認され、NaV15の結晶相が多く確認された。また、V、V、及びクリストバライトの結晶相が少量であるが確認された。 The crystal phase constituting the bonded portion of the obtained oxide-bonded silicon carbide sintered body was measured by X-ray diffraction (XRD). Table 2 shows the measurement results by X-ray diffraction (XRD). In Table 2, “◎” indicates that the crystal phase is extremely large, “◯” indicates that the crystal phase is large, “Δ” indicates that the crystal phase is confirmed even a little, and no crystal phase is confirmed. Was marked with x. In Example 1, a large number of crystal phases of silicon dioxide (SiO 2 ) and silicon carbide (SiC) as main phases were confirmed, and a large number of crystal phases of NaV 6 O 15 were confirmed. Also, V 2 O 5, V 2 O 4, and the crystal phase of cristobalite is small has been confirmed.

Figure 0005108311
Figure 0005108311

また、得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の特性値(耐クリープ、焼成クラック、焼成反り、寸法膨張、耐熱衝撃性、嵩比重、及び曲げ強度)について、上述した測定方法に従って測定を行った。測定結果を表2に示す。   In addition, the characteristic values (creep resistance, fire crack, fire warp, dimensional expansion, thermal shock resistance, bulk specific gravity, and bending strength) of the obtained oxide-bonded silicon carbide sintered body were measured according to the measurement methods described above. went. The measurement results are shown in Table 2.

(実施例2〜5)
成形体を焼成する際の最高温度を表1に示すようにした以外は、実施例1と同様の方法によって酸化物結合炭化珪素質焼結体を得、得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の結合部を構成する結晶相について、X線回折(XRD)によって測定した。また、得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の特性値について、上述した測定方法に従って測定を行った。測定結果を表2に示す。
(Examples 2 to 5)
An oxide-bonded silicon carbide sintered body was obtained by the same method as in Example 1 except that the maximum temperature when firing the molded body was as shown in Table 1. The crystal phase constituting the bonded portion of the bonded body was measured by X-ray diffraction (XRD). Moreover, it measured according to the measuring method mentioned above about the characteristic value of the obtained oxide bond silicon carbide sintered body. The measurement results are shown in Table 2.

(実施例6〜10)
実施例1とは粒度の異なる炭化珪素粉末を用い、成形体を焼成する際の最高温度を表3に示すようにした以外は、実施例1と同様の方法によって酸化物結合炭化珪素質焼結体を得た。炭化珪素粉末の粒度は、粒子径が2000μm超で3000μm以下の粒子が5質量%であり、500μm超で2000μm以下の粒子が45質量%であり、250μm超で500μm以下の粒子が8質量%であり、90μm超で250μm以下の粒子が13質量%であり、90μm以下の粒子が29質量%である。なお、これらの粒子のうち、粒子径が10μm以上の粒子が主として骨材粒子となる。得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の結合部を構成する結晶相について、X線回折(XRD)によって測定した。また、得られた酸化物結合炭化珪素質焼結体の特性値について、上述した測定方法に従って測定を行った。測定結果を表3及び表4に示す。
(Examples 6 to 10)
Oxide-bonded silicon carbide sintered in the same manner as in Example 1 except that silicon carbide powder having a different particle size from that of Example 1 was used and the maximum temperature when the molded body was fired was shown in Table 3 Got the body. The particle size of the silicon carbide powder is 5% by mass of particles having a particle size of more than 2000 μm and 3000 μm or less, 45% by mass of particles of 500 μm or more and 2000 μm or less, and 8% by mass of particles of more than 250 μm and 500 μm or less. Yes, particles of more than 90 μm and 250 μm or less are 13% by mass, and particles of 90 μm or less are 29% by mass. Of these particles, particles having a particle diameter of 10 μm or more are mainly aggregate particles. The crystal phase constituting the bonded portion of the obtained oxide-bonded silicon carbide sintered body was measured by X-ray diffraction (XRD). Moreover, it measured according to the measuring method mentioned above about the characteristic value of the obtained oxide bond silicon carbide sintered body. The measurement results are shown in Tables 3 and 4.

Figure 0005108311
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Figure 0005108311
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(考察)
NaV15の結晶相とVの結晶相とをそれぞれ結合部に含有する実施例1〜10の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、耐クリープが0.3〜0.7mmの範囲であり、耐クリープ性に優れたものであった
(Discussion)
The oxide-bonded silicon carbide sintered bodies of Examples 1 to 10 each containing a crystal phase of NaV 6 O 15 and a crystal phase of V 2 O 4 in the joints each have a creep resistance of 0.3 to 0.7 mm. The creep resistance was excellent .

また、実施例1〜10の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、上記結晶相をそれぞれ結合部に含有するとともに、焼成時の最高温度が800〜1300℃という比較的低温度で焼成を行ったため、焼成クラック、焼成反り、寸法膨張についても問題のない程度であった In addition, the oxide-bonded silicon carbide sintered bodies of Examples 1 to 10 each contain the above crystal phase in the bonding portion, and are fired at a relatively low temperature of 800 to 1300 ° C. at the highest temperature during firing. Therefore, there was no problem with respect to firing cracks, firing warpage, and dimensional expansion .

更に、実施例1〜10の酸化物結合炭化珪素質焼結体は、耐熱衝撃性も良好な結果を得ることができ、また、曲げ強度についても、陶磁器焼成用の棚板(セッター)、敷板、サヤ、セッター支柱、ビームやローラー、その他の窯道具等として用いるのに十分な値を示すものであった Furthermore, the oxide-bonded silicon carbide sintered bodies of Examples 1 to 10 can obtain results with good thermal shock resistance, and the bending strength also includes a shelf board (setter) and a floor board for ceramic firing. It showed a value sufficient for use as a sheath, setter column, beam or roller, other kiln tools, and the like .

本発明の酸化物結合炭化珪素質材料は、例えば、陶磁器焼成用の棚板(セッター)、敷板、サヤ、セッター支柱、ビームやローラー、その他の窯道具の他に、SiC特有の耐摩耗材料等の分野で好適に用いることができる。   The oxide-bonded silicon carbide material of the present invention includes, for example, a shelf plate (setter) for ceramic baking, a floor plate, a sheath, a setter column, a beam and a roller, other kiln tools, a wear-resistant material peculiar to SiC, etc. It can be suitably used in the field.

Claims (10)

炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子と、前記骨材粒子を結合する二酸化珪素を含む結合部とから構成される、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体であって、
前記結合部は、前記二酸化珪素の結晶相を主相とし、NaV15及びVを、NaV15の結晶相及びVの結晶相の状態でそれぞれ含有するものである酸化物結合炭化珪素質焼結体。
A porous structure oxide-bonded silicon carbide sintered material composed of aggregate particles composed mainly of silicon carbide and consisting essentially of silicon carbide, and a bonding portion containing silicon dioxide for bonding the aggregate particles. Body,
The bonding part contains the crystalline phase of silicon dioxide as a main phase and contains NaV 6 O 15 and V 2 O 4 in the state of a crystalline phase of NaV 6 O 15 and a crystalline phase of V 2 O 4 , respectively. An oxide-bonded silicon carbide sintered body.
前記NaV15の結晶相及びVの結晶相におけるバナジウム(V)の総量が、前記酸化物結合炭化珪素質焼結体に対して、0.05〜2.8質量%である請求項1に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 The total amount of vanadium (V) in the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 is 0.05 to 2.8 mass% with respect to the oxide-bonded silicon carbide sintered body. The oxide-bonded silicon carbide sintered body according to claim 1. 前記NaV15の結晶相及びVの結晶相は、いずれも最高温度が800〜1300℃の焼成の降温過程に析出されたものである請求項1又は2に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。 3. The oxide bond according to claim 1, wherein both of the crystal phase of NaV 6 O 15 and the crystal phase of V 2 O 4 are precipitated in a temperature lowering process of firing at a maximum temperature of 800 to 1300 ° C. 3. Silicon carbide based sintered body. 前記酸化物結合炭化珪素質焼結体中に占める、炭化珪素以外の成分の割合が、1〜15質量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。   The ratio of components other than silicon carbide in the oxide-bonded silicon carbide sintered body is 1 to 15 mass%, and the oxide-bonded silicon carbide fired according to any one of claims 1 to 3. Union. 前記結合部は、前記骨材粒子を結合するとともに、前記骨材粒子の表面の少なくとも一部を被覆している請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。   5. The oxide-bonded silicon carbide sintered material according to claim 1, wherein the bonding portion bonds the aggregate particles and covers at least a part of a surface of the aggregate particles. 6. body. 前記結合部は、炭化珪素の結晶相を更に含有するものである請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体。   The oxide-bonded silicon carbide based sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein the bonding portion further contains a silicon carbide crystal phase. 炭化珪素を主成分とし、実質的に炭化珪素からなる骨材粒子を、二酸化珪素を含む結合部によって結合した、多孔質構造の酸化物結合炭化珪素質焼結体を製造する方法であって、
前記骨材粒子に、二酸化珪素粉末と五酸化バナジウム(V)粉末とNaV 15 の生成に必要なNa化合物とを加えて混合して混合物を調製する工程(A)と、
得られた前記混合物を成形して成形体を得る工程(B)と、
得られた前記成形体を、最高温度が800〜1300℃の焼成条件で焼成して、前記骨材粒子を、二酸化珪素を含む前記結合部によって結合して焼結体を得る工程(C)と、
得られた前記焼結体を降温することにより、二酸化珪素の結晶相を主相とする前記結合部に、NaV15の結晶相及びVの結晶相をそれぞれ析出させる工程(D)と、を備えた酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。
A method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body having a porous structure in which aggregate particles composed mainly of silicon carbide and substantially composed of silicon carbide are bonded by a bonding portion containing silicon dioxide,
Step (A) of preparing a mixture by adding and mixing silicon dioxide powder, vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) powder, and Na compound necessary for producing NaV 6 O 15 to the aggregate particles;
A step (B) of obtaining the molded body by molding the obtained mixture;
A step (C) of obtaining the sintered body by firing the obtained molded body under firing conditions having a maximum temperature of 800 to 1300 ° C., and bonding the aggregate particles by the joint portion containing silicon dioxide; ,
A step of lowering the temperature of the obtained sintered body to cause a crystal phase of NaV 6 O 15 and a crystal phase of V 2 O 4 to be precipitated in the joint portion having a crystal phase of silicon dioxide as a main phase (D And a method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body.
前記工程(C)において、600℃から800℃までに焼成温度を昇温する時間を10〜20時間とする請求項7に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。   The method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to claim 7, wherein in the step (C), the time for raising the firing temperature from 600 ° C. to 800 ° C. is 10 to 20 hours. 前記工程(C)において、大気雰囲気下にて前記成形体を焼成する請求項7及び8に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。   The method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to claim 7 and 8, wherein in the step (C), the compact is fired in an air atmosphere. 前記工程(A)において、前記骨材粒子100質量部に対して、二酸化珪素粉末を0.5〜5.0質量部、及び五酸化バナジウム粉末を0.1〜5.0質量部加えて前記混合物を得る請求項7〜9のいずれか一項に記載の酸化物結合炭化珪素質焼結体の製造方法。   In the step (A), 0.5 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide powder and 0.1 to 5.0 parts by mass of vanadium pentoxide powder are added to 100 parts by mass of the aggregate particles. The method for producing an oxide-bonded silicon carbide sintered body according to any one of claims 7 to 9, wherein a mixture is obtained.
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