JPH02212384A

JPH02212384A - 耐溶損性ｂｎ系セラミックとその製造方法

Info

Publication number: JPH02212384A
Application number: JP1031725A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ikeda; 池田　美紀; Masumi Nakajima; 真澄中島; Sumihiko Kurita; 澄彦栗田
Original assignee: Koransha Co Ltd
Current assignee: Koransha Co Ltd
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1990-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、金属あるいは無機材料の溶融体に対する耐溶
損性に優れたＢＮ系セラミックとその製造方法に係わる
ものである。

〈従来の技術〉８Ｎセラミツクスは金属やガラス等の加熱溶融体に対す
るｉｆ濡れ性に極めて優れた特性を発揮する反面、難焼
結性材料であるため通常ホットプレス法で作られており
、このため極めて高価となり、加熱溶融体部材として普
及しないのが現状である。また製造の上からも、Ｂ２Ｏ
３系ガラスをバインダーとして作製しているために、高
温下で軟化し、表面に溶出する現象が起こる。それゆえ
、高温強度の極端な低下や、加熱溶融体との反応による
溶損が生じ、高温下での加熱溶融体部材として普及しな
い原因があった。

焼結体の耐溶損性を良くするためには、焼結密度を上げ
ることと、ガラス系のバインダーを使用しないことが不
可欠であるが、これは技術的にも商業的にも困難である
。

そこで最近では、表面のみを改質する方法が試みられる
ようになった。

その一つは、特開昭６３−７３５８号公報に見られる金
属や耐火物表面に水プラズマ法によって酸化物系を溶射
し、その後炭化物・窒化物等の非酸化物粉末の保護膜を
形成させる方法である。

また、ざらに特開昭６３−１８０５０号公報には、ＣＢ
Ｎコーティング法として、ＢＮ被膜をコーティングした
母材上に、低温かつ低圧下で窒化イオンを照射する方法
も開示されているが、いずれもコストが高くなる方法で
あって、ＢＮ系セラミックの耐溶損性の改良には全く効
果がないのが現状である。

〈発明が解決する問題点〉本発明は、かかる現状技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とする所は、金属、無機溶融体に対する
耐濡れ性に関して特に表面改質されたＢＮ系セラミック
と、その簡便で安価なｗｌＡ造方法を提供するにおる。

く問題点を解決するための手段〉本発明者は、上記問題点に関して鋭意研究を行った結果
、次のような新しい知見を得た。

■　少くとも３０％以上のＢＮ成分を含有するセラミッ
ク焼結体の気孔部分を耐熱性セラミックの焼結相で充填
したものは、金属やガラス等の溶融体に対して極めて優
れた耐溶損性を発揮すること。

■　充填するセラミックとしては、ＺｒＯ２、Ａｒ　２
０３、ＡｇＮ、ＴｉＯ２、およびこれらの複合セラミッ
クが好ましいこと。

■　上記セラミックは、ＢＮ系レしミツク焼結体の気孔
部に耐熱性セラミックの金属成分元素を含む熱分解性の
塩を含浸させ、該塩を加熱によって分解あるいはざらに
窒化して該耐熱性セラミックに転化させることによって
１９られること。

■　熱分解性塩とＬ／　−ｃ　ハ、ｚｒｏｃｕ２　、Ｔ
ｉｏｃｆ１２、溶融全屈Ａ！Ｊ、金属アルミニウムを強
酸、強塩基に溶解した溶液、５ｉｏｃ１６　、ＣｒＯ２
ｃＩ２が好ましいこと。

■　上記熱分解性塩の中では、とりわけＺｒ０Ｃρ２、
ＡｊｃＪ！３が好ましいこと。

以上の知見を得た。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものである。

く作　用〉本発明の表面改質されたＢＮ系セラミックは、金属の溶
融体およびガラス等の無機溶融体に対して顕著な耐溶損
性を発揮する。

金属の溶融体にあっては、特に溶鋼、とりわけキルト鋼
に対して優れた特性を発揮する。

充填するセラミックとしては、ＺｒＯ２、Ａ、Ｑ２０３
、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２　、Ｃｒ２０３　、ＭＣｌ０．ｃ
ａｏ等の酸化物、Ｓｉ３　Ｎ４　、ＺｒＮ、ＴＩＮ、Ａ
Ｎ　Ｎ等の窒化物、ｓａｃ、　Ｔ；ｃ、ｚｒｃ等の炭化
物およびこれらの複合セラミックを使用できる。

これらのセラミックのＢＮ系セラミック焼結体の気孔中
への充填は次のような操作で実施される。

即ち、これらのセラミックの金属成分元素を含む熱分解
性の塩を液状にして、・気孔部に含浸させた後、酸、窒
、炭化雰囲気で加熱して、塩を熱分解した後、分解生成
物と雰囲気ガスと反応させて、酸化物、窒化物あるいは
炭化物、あるいはこれらの複合体から成る緻密なセラミ
ックの焼結相を気孔内部に形成させて、気孔を充填封止
するものである。

セラミックの金属成分元素を含む熱分解性の塩とは、主
に次のようなものである。

ＺｒＯ２に対しては、Ｚ　ｒｏｃ、Ｉｌ２およびその他
のハロゲン化物。

ＴｌＯ２に対しては、Ｔｉ０ｃ、Ｉ）２＃よびその他の
ハロゲン化物。

Ａ、＆　２０３に対しては、八１［２およびその仙のハ
ロゲン化物。

８１０２に対しては、５ｉ２０ｃ、ｆｆ２およびその他
のハロゲン化物。

Ｃｒ２Ｏ３に対しては、ＣｒＱ２ｃ、ｆｆ２およびその
他のハロゲン化物。

ＭＣｌ０．ＣａＯに対しては、Ｍｇｃｆ２　、ＣＡＪＣ
Ｉ２およびその他のハロゲン化物である。

また、ｚｒＮ、ＴｒＮ、Ａ、ｌｌ　Ｎ、Ｓ；３Ｎ４等の
窒化物に対しては、Ｚｒ０ｃ、ｌ）２　、Ｔｉ０ｃ、ｕ
２　、ＡｌＦ２、Ｓ＋２０ｃ、ｌｌ２等のものが適宜使
用できる。

使用に当っては、これらの成分単独であるいは適宜混合
して、水溶液の形で、あるいは溶融塩の形で用いられる
。

これらの熱分解性塩の中で最も好ましいのはＺｒ０Ｃρ
２であり、これを用いて形成されたＺｒＯ２の充填相は
、セラミック表面層の熱衝撃性の向上に大きく寄与する
。また本体セラミックとの密着性にも優れ、溶鋼に対す
る耐溶損性に極めて優れた性能を発揮する。

本体セラミックの組成は、ＢＮ成分を３０％以上含むも
のであれば全ての組成のものに適用できるが、とりわけ
本発明の効果が発揮されるのは、３０％以上のＢＮと５
０％以上のＡＪＮから成る組成のものと、３０％以上の
ＢＮと７０％以上のＳＩＣを含むものである。

含浸後の焼結温度は、ＺｒＯ２、ＡｆＪ２０３等の酸化
物の生成に対しては、大気中１．０００〜１．５００’
Ｃが好ましい。

窒化物の生成に対しては、Ｎ２　＋ＮＨ３雰囲気１．２
００℃〜２，０００℃が好ましい。

〈実施例さ実施例によって本発明の詳細な説明する。

実施例１゜８Ｎニア０％　　　Ａ、ｆ）Ｎ：３０％上記組成の焼結
密度１．８０ＣＩ／ＣＣ１吸水率２０％のＢＮ系セラミ
ック焼結体をＺ　ｒＯｃ、ｌｌ２の溶融塩（２５℃）の
中に浸漬し、真空脱気して、セラミック気孔中にＺ　ｒ
Ｑｃ、Ｉ！　２を含浸ざけた。含浸後、これを大気中１
，０００℃で１時間焼結した。気孔内に充填された反応
組成物をＸ線回折したところ、ＺｒＯ２の生成が認めら
れた。・これを第１図に示す。Ｏ印の部分がＺｒＯ２、
・印の部分がＢＮである。

これを下記組成の溶鋼（１，５５０℃）に５時間浸漬し
て耐溶損性を調査した。本発明の処理をしないものは、
１．０ｍｍの溶損があったにもかかわらず、本発明のも
のは溶損はほとんど認められなかった。

溶鋼の組成（％）Ｃ・０．１０％　　Ｍｎ・０．７０％　　Ｐ・０．０６
％Ｓ・・・０．０５％の鋼５Ｓ４１実施例２゜８Ｎ：９５％　　　ＳＩＣ：５％上記組成の焼結密度１．８０ｇ／ｃｃ、吸水率２０％の
ＢＮセラミック焼結体をＺ　ｒｏｃ、ｌｌ　２の３０％
水溶液に浸漬し、真空脱気してセラミック気孔中にＺｒ
Ｑｃ１２を含浸させた。

含浸後、これを大気中１．０００℃で１時間焼結した。

気孔内に充填された反応組成物をＸ線回折したところ、
ＺｒＯ２の生成が認められた。これを実施例１と同じ組
成の溶鋼中に１時間浸漬した。溶損硲はほとんど皆無で
あった。

〈発明の効果〉（１）金属、無機溶融体に対して耐溶損性が極めて優れ
ている。

（２）極めて簡便な方法で製造できる。

（３）安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セラミックの気孔部に充填された生成物のＸ
線回折図である。・印はＢＮ、○印はＺｒＯ２、Δ印は
ＡＮ　Ｎである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ＢＮ系セラミック焼結体の気孔部を耐熱性セラ
ミックの焼結相で充填してなることを特徴とする耐溶損
性ＢＮ系セラミック。
（２）　上記耐熱性セラミックが、ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿
２Ｏ＿３、ＡｌＮ、ＴｉＯ＿２、ＳｉＯ＿２およびこれ
らの複合セラミックである請求項１に記載のＢＮ系セラ
ミック。
（３）　ＢＮ系セラミック焼結体の気孔部に、耐熱性セ
ラミックの金属成分元素を含む熱分解性の塩を含浸させ
、該塩を加熱によって分解して、該耐熱性セラミックに
転化させることを特徴とする耐溶損性ＢＮ系セラミック
の製造方法。
（４）　上記熱分解性塩が°ＺｒＯｃｌ２、ＴｉＯｃｌ
２、金属アルミニウムを強酸、強塩基に溶解した溶液、
溶融金属Ａｒである請求項３に記載の製造方法。