JPH04947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は焼成条件を改良した炭化珪素耐火物の
製造方法に関する。 ［従来技術とその問題点］ 炭化珪素耐火物は優れた耐火性から工業上重要
な地位を占めている。従来の炭化珪素耐火物の製
造方法としては、炭化珪素粒子に10％近い粘土を
混合して混練・成形・焼成し、粘土鉱物により炭
化珪素粒子を結合させる方法が一般的である。と
ころがこのようにして製造した炭化珪素耐火物は
耐火度が低い粘土鉱物を結合組織としているた
め、高温での軟化変形や酸化を生じ易いという欠
点があつた。そこで、近年、炭化珪素粒子を微粒
の金属酸化物等と共に混練・成形して焼成するこ
とにより、炭化珪素粒子を部分的に酸化させ、そ
の部分酸化により生成した二酸化珪素によつて炭
化珪素粒子を結合させる製造方法が注目されてい
る。このようにして製造した炭化珪素耐火物は、
粘土鉱物結合の炭化珪素耐火物に比べて高い高温
強度を有するという優れた特性を備えるものであ
る。 しかしながら、従来の二酸化珪素で結合した炭
化珪素耐火物の製造方法は、単に最高焼成温度ま
で一貫して大気雰囲気中で焼成するというものに
過ぎなかつた。このため、炭化珪素の部分酸化量
を最適な値にしてち密な結合組織を生成できず、
従つて高温での耐変形性及び耐酸化性等の高温特
性を未だ十分に向上させることができない上に、
品質のばらつきも大きいという問題があつた。 ［問題点を解決するための手段とその作用］ 本発明は、炭化珪素粒子を、適当な補助成分及
び必要に応じて水・有機バインダーと共に混練し
て成形・乾燥後、1050℃までの焼成を酸素濃度が
５〜15％の雰囲気中で行ない、1050℃以上の焼成
を酸素濃度が１％以下の雰囲気中で行なうように
したところに特徴を有するものである。 一般に、二酸化珪素は1713℃という高い融点を
有して荷重軟化温度が高く、且つ炭化珪素と高温
でも反応しにくい性質を有する。一方、炭化珪素
粒子の酸化により生成する二酸化珪素は、炭化珪
素粒子表面を覆うように形成され、高純度で比較
的粗な組織状態であるため互いに焼結し難い。し
かし、適切な充填と適切な補助成分の存在下で
は、炭化珪素の酸化により生成した二酸化珪素は
互いに焼結して結合組織を形成することが知られ
ている。この結合組織の高温特性は、炭化珪素の
酸化量に大きく影響を受け、酸化が進み過ぎても
不足していても十分な高温特性を得ることができ
ない。 本発明者は種々の実験・研究の結果、炭化珪素
の酸化量を焼成雰囲気に応じてコントロールで
き、1050℃までの焼成を酸素濃度が５〜15％の雰
囲気中で行ない、1050℃以上の焼成を酸素濃度が
１％以下の雰囲気中で行なうことにより、ち密で
高温特性に優れた結合組織を生成させ得ることを
究明した。炭化珪素は部分酸化により生成した二
酸化珪素が補助成分の存在下でち密な結合組織を
形成する理由は、炭化珪素の部分酸化により生成
した二酸化珪素が約２倍の体積増加を伴うことか
ら、これにより耐火物組織内の微細気孔が充填さ
れ、且つ生成した二酸化珪素の焼結反応を補助成
分が促進するためと考えられる。1050℃までにお
いて酸素濃度を５〜15％とすることにより炭化珪
素が適度な酸化を受けて最適な量の二酸化珪素が
生成され、酸素濃度がこの範囲より少ないと二酸
化珪素の生成量が不足して十分な高温特性を持つ
た結合組織を形成することができず、また酸素濃
度がこの範囲以上であると炭化珪素粒子が過剰に
酸化を受けて十分な高温特性が得られない。尚、
この場合特に、950〜1050℃の温度範囲内では、
３〜10時間一定温度に保持して焼成するか、又は
その温度範囲を10℃／hr以下の昇温速度で焼成す
ると、一層優れた特性を得ることができる。更
に、約950℃までは昇温速度を25±15℃／hrで焼
成することがより好ましい。尚、補助成分として
は、微量の粘土鉱物、バナジウム化合物及びカル
シウム化合物が最も好ましい。 一方、1050℃以上においては、酸素濃度が１％
以下の雰囲気中で行なうと、炭化珪素を過剰に酸
化させることなく、酸化により生成した二酸化珪
素と補助成分との反応が促進されて、結合組織を
最もち密で強固なものとすることができる。この
場合も、1350〜1450℃の温度範囲内では、３〜８
時間一定温度に保持して焼成するか、又は５℃／
hr以下の昇温速度で焼成することが結合組織のち
密化と焼結反応との点で最も好ましく、更に1050
℃以上最高温度までは15±10℃／hrで焼成するこ
とが好ましい。斯くして、1050℃までの焼成を酸
素濃度が５〜15％の雰囲気中で行ない、1050℃以
上の焼成を酸素濃度が１％以下の雰囲気中で行な
うようにすることにより、高温での耐変形性及び
耐酸化性等の高温特性に優れた炭化珪素耐火物を
製造することができるものである。 ［実施例］ 次に本発明をいくつかの実施例により例証す
る。 実施例１ないし実施例６及び比較例１ないし比
較例６の炭化珪素粒子の粒度分布と添加物の添加
量とを第１表に示し、焼成条件及び耐火物の性質
を第２表に示す。実施例１ないし実施例６は、第
２表に示すように、室温から1050℃までの酸素濃
度を５〜15％とし、1050℃から最高温度までの酸
素濃度を１％以下としている。これに対し、比較
例１ないし比較例６では、同表に示すように、
1000℃前後の焼成雰囲気を一方又は双方が上記範
囲外になるようにしている。

【表】

【表】

【表】 第２表の「耐火物の性質」の欄に示されるよう
に、各実施例では各比較例に比べ、カサ比重が大
になり見掛気孔率が大きく減少している。これ
は、ち密な結合組織が形成されたことを意味す
る。これに伴い、室温における曲げ強度が約1.5
倍程度に上昇し、また高温（1400℃）時における
曲げ強度も最大約２倍程度に改善され、高温での
耐変形性が大幅に向上したことが明らかにされて
いる。 ［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、炭化珪素粒子を適
当な補助成分と共に混練して成形後、1050℃まで
の焼成を酸素濃度が５〜15％の雰囲気中で行な
い、1000℃以上の焼成を酸素濃度が１％以下の雰
囲気中で行なうようにしたところに特徴を有し、
これにて炭化珪素粒子の酸化量を最適な値にでき
るので、ち密で高強度の結合組織を生成させるこ
とができ、もつて常温における機械的強度は勿論
のこと高温における耐変形性及び耐酸化性等の高
温特性を大幅に向上させた炭化珪素耐火物を製造
することができるという優れた効果を奏するもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化珪素粒子を補助成分と共に混練して焼成
   し、炭化珪素の部分酸化により生成した二酸化珪
   素により炭化珪素粒子を結合させて成る炭化珪素
   耐火物を製造する方法であつて、1050℃までの焼
   成を酸素濃度が５〜15％の雰囲気中で行ない、
   1050℃以上の焼成を酸素濃度が１％以下の雰囲気
   中で行なうことを特徴とする炭化珪素耐火物の製
   造方法。 ２ 950〜1050℃の温度範囲内を、３〜10時間一
   定温度に保持して焼成するか、又は10℃／hr以下
   の昇温速度で焼成する特許請求の範囲第１項に記
   載の炭化珪素耐火物の製造方法。 ３ 1350〜1450℃の温度範囲内を、３〜８時間一
   定温度に保持して焼成するか、又は５℃／hr以下
   の昇温速度で焼成する特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の炭化珪素耐火物の製造方法。 ４ 約950℃までは昇温速度を25±15℃／hrで焼
   成する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載の炭化珪素耐火物の製造方法。 ５ 1050℃以上最高焼成温度までは昇温速度を15
   ±10℃／hrで焼成する特許請求の範囲第１項乃至
   第４項のいずれかに記載の炭化珪素耐火物の製造
   方法。