JPH04114969A - 窒化物結合ＳｉＣ耐火物 - Google Patents

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］ 本発明は窒化物結合ＳｉＣ耐火物に係り、更に詳しくは
高温強度の大きな窒化物結合ＳｉＣ耐大物に関する。

［従来の技術及び発明か解決しようとする課題］ｊ女化
珪素（ＳｉＣ）＃人物は、優れた耐熱性、耐火性から、
Ｔ東上重要な地位を占めており、例えば陶磁器焼成用の
棚板、その他の焼成用治具、サヤ等に多用されている。

このようなＳｉＣ耐火物は、従来、ＳｉＣ粒子に５〜１
０屯量％程瓜の粘土を混合して、混練・成形・焼成し、
珪酸塩鉱物、例えば粘」−鉱物によりＳｉＣ粒子を結合
させることにより製造されている。しかしながら、この
ように製造されるＳｉＣ耐人物は、耐火度か低い粘土鉱
物を粒界結合部としているため、高温での軟化変形や酸
化が生し易いという問題があった。

一方、米国特許第２７５２２５８吋明細書にばＳｉＣ粒
子にＳｉを混合、成形した後、成形体を非酸化性の窒素
含有雰囲気下において焼成することにより、窒化珪素質
のＳｉＣ耐火物を製造することか開示されている。この
ＳｉＣ耐火物は、ＳｉＣ粒子−を窒化珪素からなる結合
材により結合させたものであり、高温ての機械的強度、
耐熱衝撃性を向１−．させることを目的としたものであ
る。

しかしながら、米国特許第２７５２２５８じ明細書に記
載の方法により製造されるＳｉＣ耐火物にあっても、高
温強度、耐熱衝撃性等の特性においては未だ満足できる
ものではなかった。

［課題を解決するための手段］ そこて本発す１者は従来公知のＳｉＣ耐火物に比し、高
温詩における強度か大きく、優れた耐熱衝撃性をイ１す
る５ｉＣｒｋＪ火物を提供ずべく種々検１；・１を行な
った結果、本発明に到達したものである。

即ち、本発明によれば、ＳｉＣ骨材粒子が６０〜９０　
ｆｆ＜　ｒｆｉ　％、Ｓ　１　：Ｉ　Ｎ４質及び／又は
Ｓｉ２ＯＮ２質の粒界結合部か８〜３５重量％、ＳｉＯ
２、ＡＭ２Ｏ：１．ＣａＯ及びＦｅ２Ｏ，を）：、ｒ＆
分とする粒界ガラス質及び／又は結晶質相か１．０〜１
５　、　Ｑ　屯７７＋％、および、金属Ｓｉかｏ、０５
〜２．０屯・１１％、からなる窒化物結合５ｉＣＩｆＦ
＃火物、か提供される。

また、本発明においては、ＣａをＣａＯ換算て０．２〜
ｌ　Ｏ重ＨＨ，％含イーＪすることか、更に１耐熱衝撃
性を向−にてき、好ましい。

［作用］ 本発明のＳｉＣ耐火物ば、ＳｉＣ骨材粒子、Ｓｉ３Ｎ、
質及び／又はＳｉ２ＯＮ２質の粒界結合部、所定成分か
らなるカラス相、及び金属Ｓｉをそれぞれ所定の割合で
含有することに特徴を右する。

このように配合したＳｉＣ＃大物は、高温強度か大きく
、しか６１耐熱衝撃性にも優れている。

本発明のＳｉＣ耐火物においては、ＳｉＣ骨材粒子か６
０〜９００−１Ｔｊニ一％、好ましくは６５〜８０重量
％、Ｓｉ、Ｎ、質及び／又はＳｉ２ＯＨ２賀の粒界結合
部か８〜３５重量％、好ましくは１５〜３０毛量％、粒
界ガラス質及び／又は結晶質相か１．０〜１５．０重量
％、好ましくは１．５〜１Ｏ００屯量％、及び金属Ｓｉ
か０．０５〜２．０毛量％、好ましくは０．１０〜０．
５毛量％、更に好ましくは０．２〜０．５重量％の組成
を有する。

に記組成のうち、本発明では特に金属Ｓｉを０．０５〜
２．０毛量％の範囲て含有させた点に従来にない特徴が
ある。金ｒｊｆ、Ｓｉをこの範囲て含有させたため、こ
のＳｉＣ耐火物は高温における特性か向１．シた。

ここて金属Ｓｉの役割りについは不明な部分か多いか、
おそら＜Ｓｉかクラックの伝わりを止める役割り（ＰＳ
Ｚに於けるＴ　−＋　ｍ変態の様な挙動）を果たすもの
と考えられる。しかし、このＳｉも・定値を超えるとＳ
ｉｎ、に変化し易く不安定な４Ａ料になってｋｆましく
ないと思われる。

金属ＳｉかＩ−記組成範囲を逸脱すると、高温での曲げ
強さか４５０　ｋｇ／ｃｍ２未満と小さくなり、また耐
熱衝撃性も低下し、クラック等か生しやすくなる。

尚、ト記組成において、ガラス相中にＣａＯを０．２〜
１．０屯耶％含有することはｌ１ｉＦＩ酸化特性及び熱
Ｗｒ’Ｑｌ抵抗性、クリストバライトの生成ｊ政の制御
、カラス相１賃の制御の点から好ましい。

本発明のＳｉＣ耐火物は例えば次のように製造される。

即ち、ＳｉＣ骨材粒子に金属Ｓｉ、及び５ｉ０２　、Ａ
Ｍ２０３　、ＣａＯ１ＦｅｚＯ−＋等を含有する粘１−
鉱物（ガラス相形成物質）を混合し、これを所望の形状
に成形する。

次に、得られた成形体を窒素含有雰囲気下において焼成
する。ここで、窒素含有雰囲気におｔｌる窒素の含有割
合としては、９０容ＩＪ１、％以１−か好ましく、９９
容量％以にか更に好ましい。

焼成温度は、その最高保持温度か通常１１００〜１５０
０℃の範囲、好ましくは１３００〜１４５０°Ｃの範囲
てあり、焼成時間としては５〜３０ｈｒか適当である。

本発明の窒化物結合ＳｉＣ耐火物は、」−記のようにし
て製造することかできるが、上記焼成体に対してさらに
酸化処理を施すことによって耐熱衝撃性等が向−１−シ
たＳｉＣ＃火物を製造することかてきる。

即ち、得られた焼成体を、１１００°Ｃ以１−１好まし
くは１２００〜１５５０°Ｃの温度て酪化処理する。酸
化処理は酸素含有雰囲気ドて行なうか、通常大気中て行
なう。酸化処理温度か１１００°Ｃ未満の場合、耐熱衝
撃性等か向１−シたＳｉＣ耐火物を得ることかてきない
。なお、酸化処理時間は通常１〜３０ｈｒである。

また、金属Ｓｉの量を制御するために、成形体密度の制
御あるいは焼成時間の制御を行なうｆ段かある。これは
ｎｆ原料として用いる金属Ｓｉの粒度や純度及びｆ″Ｊ
材ＳｉＣの粒度、粘土成分の種類やｌｌ１−などどの関
係かあり、−概に数字の規定かできないか、本発明者の
実験によれば組成物Ａを成形体密度Ｂて成形し、焼成条
件Ｃて焼結した焼結体中に残留するＳ　ｉ　ｈｔか２゜
０重量％より大になる場合には成形体密度Ｂの値を大に
する。又は、焼成条件Ｃをより高温で長時間にすること
て制御かＩｌｌ能である。Ｓｉ量か０．０５重量％未満
の場合は成形体密度Ｂの値を小にするか焼成条件Ｃをよ
り低温側、短時間保持にすることて制御できる。

［実施例］ 以ド、本９１明を実施例に基づき更に詳細に説明するか
、本発明はこれらの実施例に限られるものてはない。

（実施例） 第１表に示す粒度（６Ｆは３３６０　ｇｍｍトド６５Ｆ
は２１２ルＩ以ドを小ず）のＳ　ｉ　Ｃ’ｊ’ｉ−材粒
子と、金属Ｓｉ、及び５ｉ０２．Ａ文、０３、ＣａＯ１
Ｆ　ｅ　２０３等の粘！−鉱物を第１表の割合て調合（
ペン１〜ナイト、カオリン、カイアナイｈ、カルシアを
混合し、第１表の組成とした）し、これに水分を添加し
て混練し、所定の板状体に成形した。

この成形体を窒素ガス雰囲気下において、焼成を行なっ
た。

又、Ｎｏ、ｌＯ〜１３、及び１８の焼成体については、
更に酸化処理（’ＣＸｈｒ）を施した。

得られた焼成体の組成、およびその嵩比重１４００°Ｃ
における曲げ強度（ｋｇ／ｃ１１２）、酎、＠衝撃性を
測定し、第１表に示した。

尚、耐熱衝撃性（△Ｔ）は、焼成体を７０００室温に繰
返し配置した場合に焼成体にクラックか大るまての回数
により示した。

（以下、余白） 第１表に示す結果から明らかなように、特定の組成でし
かも特定範囲量を有する本発明の焼成体は、その範囲外
の焼成体に比して高温における曲げ強度や耐熱衝撃性に
劣ることがわかる。

［発明の効果］ 以１−説明したように、本発明の窒化物結合ＳｉＣ耐大
物は特定組成を有し、夫々特定範囲量を含むものである
ため、高温強度か大きく、しかも耐熱衝撃性に優れると
いう利点かある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｉＣ骨材粒子が６０〜９０重量％、Ｓｉ＿３Ｎ
   ＿４質及び／又はＳｉ＿２ＯＮ＿２質の粒界結合部が８
   〜３５重量％、 ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ及びＦｅ＿２Ｏ＿
   ３を主成分とする粒界ガラス質及び／又は結晶質相が１
   ．０〜１５．０重量％、 および 金属Ｓｉが０．０５〜２．０重量％、 からなることを特徴とする窒化物結合ＳｉＣ耐火物。
2. （２）カルシウム成分をＣａＯ換算で０．２〜１．０重
   量％含有する請求項１記載の窒化物結合ＳｉＣ耐火物。