JPH0545548B2 - - Google Patents
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- JPH0545548B2 JPH0545548B2 JP59003246A JP324684A JPH0545548B2 JP H0545548 B2 JPH0545548 B2 JP H0545548B2 JP 59003246 A JP59003246 A JP 59003246A JP 324684 A JP324684 A JP 324684A JP H0545548 B2 JPH0545548 B2 JP H0545548B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、とくにFeO雰囲気中での使用に適し
た耐食性エンジニアリングセラミツクス焼結体の
製造方法に関する。 〔従来技術とその問題点〕 従来から、炭化珪素は窒化珪素と並び化学的に
安定で耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れ、且つ高温で
の機械的特性が良い等の点からエンジニアリング
セラミツクスとしての研究開発が行われている。 炭化珪素については、共有結合性が強く難焼結
性の物質であることから、緻密な焼結体を得るた
めにはＢ，Ｃ，B4Ｃ，Al，AlN等の焼結助剤を
用いるか、或いはAl2O3，ZrO2等の酸化物を介し
て焼結する方法が提案されている。 その中でも特にZrO2のような高温で安定な酸
化物とSiCから成る焼結体は、靱性において優れ
ていることが最近明らかとなつた。 しかしながら、エンジニアリングセラミツクス
と呼ばれるものも、非酸化物セラミツクスと溶融
金属とくに酸化鉄との反応が激しく、かかるエン
ジニアリングセラミツクスを金属工業、とくに製
鉄業での例えばビームボタン、ロール等に使用し
た場合には、侵食あるいは溶損をうけ損耗し易い
という問題がある。ここに、従来の水冷部分への
金属に代わる省エネ部材としての利用が早くから
考えられていたにも拘わらず進展しなかつた理由
がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、製鉄、製鋼プロセスにおいて
溶融鉄、酸化鉄に直接ないし間接的に接触する中
で長期間使用できる材料としての高靱性焼結体を
実現することにある。 具体的には、特開昭57−42577号公報に記載の、
また、本発明者により提案された先の出願に記載
のSiC−Al2O3系およびSiC−ZrO2系セラミツク
ス構造材におけるFe−Ｏ系の下での高温侵食性
を向上せしめたもので、SiC−酸化物スピネル
系、SiC−酸化物固溶体、SiC−酸化物及び非酸
化物の不定形耐火物にまで拡大したことが含まれ
るものである。 〔発明の構成〕 本発明は、粒度10μm以下のZrO2或いはAl2O3
と炭化珪素との混合粉末に、クロムまたはクロム
化合物を金属クロム換算で0.2〜４重量％、及び
焼結助剤としてイツトリウム化合物を添加してな
る混合物を成形し、加圧雰囲気下で焼結すること
を特徴とする。 本発明は、基本的にはＢ，Ｃ，AlN，BeO等
の焼結促進剤を微量添加した拡散焼結型のSiC焼
結体では、Cr2O3添加により著しくその機械的性
質が損なわれることから、本発明者等は酸化物−
非酸化物系化合物の焼結体についてCr2O3添加を
試み、成功したものである。 すなわち、SiCとAl2O3，ZrO2等の高温安定な
金属酸化物を主量組成とする粉末配合物にクロム
またはCr2O3のようなクロムを含む化合物を加え
た成形体を雰囲気加圧焼結して得たCr化合物を
含むSiC焼結体は、FeO雰囲気中の高温下で著し
い高耐火性を有し損耗が極めて少なく、しかも構
造材料としての機能は低下することはないという
知見に基づいて完成したものである。 高温安定な酸化物とクロムまたはクロム化合物
とをSiCに配合する場合、例えば、Al2O3とCr2O3
とを配合する場合には、予めこれらを固溶体とし
て調製して配合に加える事により焼結体の耐食性
はさらに向上する。 クロムまたはクロム化合物の成形配合物中の含
有量は、金属クロム換算でZrO2或いはAl2O3と炭
化珪素に対し0.2〜４重量％の範囲内にある必要
がある。 また、本発明に使用する原料は後記する実験
例、実施例に示すごとく、シングルミクロン以下
の粒度を持つた粒状物が好ましいが、理論密度90
％以上を得ることが可能な粒度としては最大粒度
10μm以下であれば差し支えない。 以下の実験例はクロムまたはクロム化合物の含
有量が及ぼす影響を見たものである。 （実験例） SiCとして純度99％、平均粒径0.3μの市販α晶
100重量部に対して、ZrO2として純度99％以上、
平均粒径0.2μの市販単斜晶ZrO2を45重量部、
AlN4.7重量部、Y2O39.5重量部からなる配合物
に、クロム、クロム化合物及び含有量を種々変え
て実験した。その結果を表１，２に示す。これか
らクロム化合物の量が金属クロム換算で0.2重量
％未満では効果がなく、４重量％超では機械的強
度が劣化する事がわかる。またクロム化合物によ
り若干の差はあるが、耐食性の向上は全ての場合
について認められた。 〔発明の効果〕 以下、比較例とともに実施例を挙げて、これに
より本発明の効果を具体的に説明する。 実施例 １ SiCおよびZrO2として上記実験例と同一の粉末
を用いた。SiC200g、ZrO290g、AlN9.3g、Y2O3
19gおよびCr2O35.5gを有機バインダーとともに
湿式混合、乾燥し、2ton／cm2の圧力でラバープレ
スして得られた成形体を50気圧のAr雰囲気中で
1800℃で１時間加熱し雰囲気加圧焼結を行つた。
その結果理論密度の93％の焼結体が得られ、破壊
靱性値は24Kgｆ／mm3/2３点曲げ強度は70Kg／mm2で
あつた。この成形体から50×50×15mmの板状試片
を切出し中央部に10φ×5hmmのFe3O4ボタンを置
いて大気中1500℃、2.5時間の条件で加熱した食
刻寸法を測定したところ0.7mmに過ぎなかつた。 比較例 １ 実験例と同一の配合物に対してCr2O3を添加せ
ず、他は同様にして、理論密度95％の焼結体を得
た。この焼結体について、実施例１と同様の侵食
テストを行つたところ、食刻寸法は８mmであつ
た。 実施例１と比較例１により、Cr2O3の添加は酸
化鉄の侵食を阻止する効果のある事がわかる。 実施例 ２ SiC200g、Al2O320g、Y2O32g及びCr2O35gをバ
インダーとともに湿式混合、乾燥し2ton／cm2の圧
力でラバープレスして得られた成形体を50気圧の
Ar雰囲気中で1900℃まで加熱し、雰囲気加圧焼
結を行つた。その結果理論密度の96％の焼結体が
得られ破壊靱性値は18Kgｆ／mm3/2，３点曲げ強度
は55Kg／mm2であつた。 この焼結体について実施例１と同様の侵食テス
トを行つたところ食刻寸法は1.2mmであつた。 比較例 ２ 実験例と同一の配合物に対してCr2O3を添加せ
ず他は同様にして、理論密度の95％の焼結体を得
た。侵食テストによる食刻寸法は8.5mmであつた。 実施例 ３ Al2O3とCr2O3の重量比が４：１の固溶体をあ
らかじめ調製し、粉砕して得た粉体25gと
SiC200g、Y2O32gをバインダーとともに湿式混
合、乾燥して得られた配合を実施例２と同様にし
て成形、焼結したところ、理論密度の96％の焼結
体が得られこの焼結体に実施例１と同様の侵食テ
ストを行つたところ、食刻寸法は0.8mmであつた。
た耐食性エンジニアリングセラミツクス焼結体の
製造方法に関する。 〔従来技術とその問題点〕 従来から、炭化珪素は窒化珪素と並び化学的に
安定で耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れ、且つ高温で
の機械的特性が良い等の点からエンジニアリング
セラミツクスとしての研究開発が行われている。 炭化珪素については、共有結合性が強く難焼結
性の物質であることから、緻密な焼結体を得るた
めにはＢ，Ｃ，B4Ｃ，Al，AlN等の焼結助剤を
用いるか、或いはAl2O3，ZrO2等の酸化物を介し
て焼結する方法が提案されている。 その中でも特にZrO2のような高温で安定な酸
化物とSiCから成る焼結体は、靱性において優れ
ていることが最近明らかとなつた。 しかしながら、エンジニアリングセラミツクス
と呼ばれるものも、非酸化物セラミツクスと溶融
金属とくに酸化鉄との反応が激しく、かかるエン
ジニアリングセラミツクスを金属工業、とくに製
鉄業での例えばビームボタン、ロール等に使用し
た場合には、侵食あるいは溶損をうけ損耗し易い
という問題がある。ここに、従来の水冷部分への
金属に代わる省エネ部材としての利用が早くから
考えられていたにも拘わらず進展しなかつた理由
がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、製鉄、製鋼プロセスにおいて
溶融鉄、酸化鉄に直接ないし間接的に接触する中
で長期間使用できる材料としての高靱性焼結体を
実現することにある。 具体的には、特開昭57−42577号公報に記載の、
また、本発明者により提案された先の出願に記載
のSiC−Al2O3系およびSiC−ZrO2系セラミツク
ス構造材におけるFe−Ｏ系の下での高温侵食性
を向上せしめたもので、SiC−酸化物スピネル
系、SiC−酸化物固溶体、SiC−酸化物及び非酸
化物の不定形耐火物にまで拡大したことが含まれ
るものである。 〔発明の構成〕 本発明は、粒度10μm以下のZrO2或いはAl2O3
と炭化珪素との混合粉末に、クロムまたはクロム
化合物を金属クロム換算で0.2〜４重量％、及び
焼結助剤としてイツトリウム化合物を添加してな
る混合物を成形し、加圧雰囲気下で焼結すること
を特徴とする。 本発明は、基本的にはＢ，Ｃ，AlN，BeO等
の焼結促進剤を微量添加した拡散焼結型のSiC焼
結体では、Cr2O3添加により著しくその機械的性
質が損なわれることから、本発明者等は酸化物−
非酸化物系化合物の焼結体についてCr2O3添加を
試み、成功したものである。 すなわち、SiCとAl2O3，ZrO2等の高温安定な
金属酸化物を主量組成とする粉末配合物にクロム
またはCr2O3のようなクロムを含む化合物を加え
た成形体を雰囲気加圧焼結して得たCr化合物を
含むSiC焼結体は、FeO雰囲気中の高温下で著し
い高耐火性を有し損耗が極めて少なく、しかも構
造材料としての機能は低下することはないという
知見に基づいて完成したものである。 高温安定な酸化物とクロムまたはクロム化合物
とをSiCに配合する場合、例えば、Al2O3とCr2O3
とを配合する場合には、予めこれらを固溶体とし
て調製して配合に加える事により焼結体の耐食性
はさらに向上する。 クロムまたはクロム化合物の成形配合物中の含
有量は、金属クロム換算でZrO2或いはAl2O3と炭
化珪素に対し0.2〜４重量％の範囲内にある必要
がある。 また、本発明に使用する原料は後記する実験
例、実施例に示すごとく、シングルミクロン以下
の粒度を持つた粒状物が好ましいが、理論密度90
％以上を得ることが可能な粒度としては最大粒度
10μm以下であれば差し支えない。 以下の実験例はクロムまたはクロム化合物の含
有量が及ぼす影響を見たものである。 （実験例） SiCとして純度99％、平均粒径0.3μの市販α晶
100重量部に対して、ZrO2として純度99％以上、
平均粒径0.2μの市販単斜晶ZrO2を45重量部、
AlN4.7重量部、Y2O39.5重量部からなる配合物
に、クロム、クロム化合物及び含有量を種々変え
て実験した。その結果を表１，２に示す。これか
らクロム化合物の量が金属クロム換算で0.2重量
％未満では効果がなく、４重量％超では機械的強
度が劣化する事がわかる。またクロム化合物によ
り若干の差はあるが、耐食性の向上は全ての場合
について認められた。 〔発明の効果〕 以下、比較例とともに実施例を挙げて、これに
より本発明の効果を具体的に説明する。 実施例 １ SiCおよびZrO2として上記実験例と同一の粉末
を用いた。SiC200g、ZrO290g、AlN9.3g、Y2O3
19gおよびCr2O35.5gを有機バインダーとともに
湿式混合、乾燥し、2ton／cm2の圧力でラバープレ
スして得られた成形体を50気圧のAr雰囲気中で
1800℃で１時間加熱し雰囲気加圧焼結を行つた。
その結果理論密度の93％の焼結体が得られ、破壊
靱性値は24Kgｆ／mm3/2３点曲げ強度は70Kg／mm2で
あつた。この成形体から50×50×15mmの板状試片
を切出し中央部に10φ×5hmmのFe3O4ボタンを置
いて大気中1500℃、2.5時間の条件で加熱した食
刻寸法を測定したところ0.7mmに過ぎなかつた。 比較例 １ 実験例と同一の配合物に対してCr2O3を添加せ
ず、他は同様にして、理論密度95％の焼結体を得
た。この焼結体について、実施例１と同様の侵食
テストを行つたところ、食刻寸法は８mmであつ
た。 実施例１と比較例１により、Cr2O3の添加は酸
化鉄の侵食を阻止する効果のある事がわかる。 実施例 ２ SiC200g、Al2O320g、Y2O32g及びCr2O35gをバ
インダーとともに湿式混合、乾燥し2ton／cm2の圧
力でラバープレスして得られた成形体を50気圧の
Ar雰囲気中で1900℃まで加熱し、雰囲気加圧焼
結を行つた。その結果理論密度の96％の焼結体が
得られ破壊靱性値は18Kgｆ／mm3/2，３点曲げ強度
は55Kg／mm2であつた。 この焼結体について実施例１と同様の侵食テス
トを行つたところ食刻寸法は1.2mmであつた。 比較例 ２ 実験例と同一の配合物に対してCr2O3を添加せ
ず他は同様にして、理論密度の95％の焼結体を得
た。侵食テストによる食刻寸法は8.5mmであつた。 実施例 ３ Al2O3とCr2O3の重量比が４：１の固溶体をあ
らかじめ調製し、粉砕して得た粉体25gと
SiC200g、Y2O32gをバインダーとともに湿式混
合、乾燥して得られた配合を実施例２と同様にし
て成形、焼結したところ、理論密度の96％の焼結
体が得られこの焼結体に実施例１と同様の侵食テ
ストを行つたところ、食刻寸法は0.8mmであつた。
【表】
Claims (1)
- １ 粒度10μm以下のZrO2或いはAl2O3と炭化珪
素との混合粉末に、クロムまたはクロム化合物を
金属クロム換算で、0.2〜４重量％、及び焼結助
剤としてイツトリウム化合物を添加してなる混合
物を成形し、加圧雰囲気下で焼結することを特徴
とする耐食性を有する高靱性セラミツクス焼結体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003246A JPS60145960A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 耐食性を有する高靱性セラミックス焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003246A JPS60145960A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 耐食性を有する高靱性セラミックス焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145960A JPS60145960A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0545548B2 true JPH0545548B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=11552097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59003246A Granted JPS60145960A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 耐食性を有する高靱性セラミックス焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145960A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777986B2 (ja) * | 1985-01-31 | 1995-08-23 | 京セラ株式会社 | 炭化珪素質焼結体の製法 |
| JPH0729849B2 (ja) * | 1985-05-31 | 1995-04-05 | 京セラ株式会社 | 炭化珪素質焼結体の製法 |
| JP2639955B2 (ja) * | 1988-02-23 | 1997-08-13 | 東芝セラミックス株式会社 | フィルタ等に用いる導電性炭化珪素質焼結多孔体 |
| JP2005231985A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Yotai Refractories Co Ltd | 炭化珪素質煉瓦 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5446209A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-12 | Harima Refractories Co Ltd | Slaggresistant spout material for discharging pig iron and slag |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP59003246A patent/JPS60145960A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5446209A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-12 | Harima Refractories Co Ltd | Slaggresistant spout material for discharging pig iron and slag |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60145960A (ja) | 1985-08-01 |
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