JPH06322457A - アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品およびこれを用いた溶解・鋳造設備 - Google Patents
アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品およびこれを用いた溶解・鋳造設備Info
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- JPH06322457A JPH06322457A JP5111403A JP11140393A JPH06322457A JP H06322457 A JPH06322457 A JP H06322457A JP 5111403 A JP5111403 A JP 5111403A JP 11140393 A JP11140393 A JP 11140393A JP H06322457 A JPH06322457 A JP H06322457A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム溶湯およびフラックスからなる
系と直接接触しても、この系から生成される反応物が付
着しにくい、高信頼で長寿命のアルミニウム溶解・鋳造
用窒化珪素質部品を提供する。 【構成】 Ｍｇを含有する窒化珪素質焼結体で構成した
ことを特徴とする。
系と直接接触しても、この系から生成される反応物が付
着しにくい、高信頼で長寿命のアルミニウム溶解・鋳造
用窒化珪素質部品を提供する。 【構成】 Ｍｇを含有する窒化珪素質焼結体で構成した
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムまたはアル
ミニウム合金（以下、アルミニウムと総称する場合あ
り）と溶湯直接接触して使用される窒化珪素質部品およ
びこれを用いた溶解・鋳造設備に関するもので、ヒータ
チューブ、ストーク、熱電対保護管、脱ガス用ロータ、
ラドル、取り鍋、溶解炉出湯口内張り、溶湯受け部材な
どに適用できる。
ミニウム合金（以下、アルミニウムと総称する場合あ
り）と溶湯直接接触して使用される窒化珪素質部品およ
びこれを用いた溶解・鋳造設備に関するもので、ヒータ
チューブ、ストーク、熱電対保護管、脱ガス用ロータ、
ラドル、取り鍋、溶解炉出湯口内張り、溶湯受け部材な
どに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムの溶解・鋳造において、例
えばアルミニウム溶湯を鋳型内に供給するためのストー
クや、アルミニウム溶湯の温度を測定するための熱電対
保護管などは、アルミニウム溶湯および溶湯表面に散布
したフラックスと直接接触して使用される。従来これら
の部品は、アルミニウム溶湯に対して耐食性のあるセラ
ミックス粉末で被覆した鋳鉄で構成されていた。しか
し、セラミックス被覆は鋳鉄に対して十分な密着力がな
く剥離しやすいため、毎日塗布しなければならず、作業
効率が悪かった。また、鋳鉄はアルミニウム溶湯に対し
て溶解する傾向があるため、溶湯の品質が低下するとい
う問題もあった。最近、このような問題を解決するた
め、高密度で高強度な窒化珪素またはサイアロンを用い
た部品が提案されている。（特公平４-４４６２８号）
えばアルミニウム溶湯を鋳型内に供給するためのストー
クや、アルミニウム溶湯の温度を測定するための熱電対
保護管などは、アルミニウム溶湯および溶湯表面に散布
したフラックスと直接接触して使用される。従来これら
の部品は、アルミニウム溶湯に対して耐食性のあるセラ
ミックス粉末で被覆した鋳鉄で構成されていた。しか
し、セラミックス被覆は鋳鉄に対して十分な密着力がな
く剥離しやすいため、毎日塗布しなければならず、作業
効率が悪かった。また、鋳鉄はアルミニウム溶湯に対し
て溶解する傾向があるため、溶湯の品質が低下するとい
う問題もあった。最近、このような問題を解決するた
め、高密度で高強度な窒化珪素またはサイアロンを用い
た部品が提案されている。（特公平４-４４６２８号）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】窒化珪素またはサイア
ロンをアルミニウム溶湯およびフラックスからなる系に
直接接触させる場合、アルミニウム溶湯への不純物の溶
解が殆どないため、溶湯の品質は改善される。しかし、
窒化珪素またはサイアロン部品表面にアルミニウムおよ
びフラックスから生成される反応物が多く付着するた
め、例えばストークでは溶湯が通りにくくなって鋳型へ
の溶湯供給速度が不均一になり、また熱電対保護管では
取扱いが悪くなるという新たな問題が発生した。
ロンをアルミニウム溶湯およびフラックスからなる系に
直接接触させる場合、アルミニウム溶湯への不純物の溶
解が殆どないため、溶湯の品質は改善される。しかし、
窒化珪素またはサイアロン部品表面にアルミニウムおよ
びフラックスから生成される反応物が多く付着するた
め、例えばストークでは溶湯が通りにくくなって鋳型へ
の溶湯供給速度が不均一になり、また熱電対保護管では
取扱いが悪くなるという新たな問題が発生した。
【０００４】本発明の目的は、上記問題を解決するため
に、アルミニウム溶湯およびフラックスからなる系と接
触しても反応物が付着しにくい窒化珪素またはサイアロ
ンの組成を見いだすことにより、高信頼で長寿命のアル
ミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品を提供することで
ある。
に、アルミニウム溶湯およびフラックスからなる系と接
触しても反応物が付着しにくい窒化珪素またはサイアロ
ンの組成を見いだすことにより、高信頼で長寿命のアル
ミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、Ｎａ−Ｋ−
Ｃｌ−Ｆを主成分とするフラックスをアルミニウム溶湯
の表面に散布した溶湯に、各種組成の窒化珪素質焼結体
を浸漬して、この系と接触しても反応物が付着しにくい
材料の探索をおこなった結果、Ｍｇを含有する窒化珪素
質焼結体が極めて良好であることを見いだした。
Ｃｌ−Ｆを主成分とするフラックスをアルミニウム溶湯
の表面に散布した溶湯に、各種組成の窒化珪素質焼結体
を浸漬して、この系と接触しても反応物が付着しにくい
材料の探索をおこなった結果、Ｍｇを含有する窒化珪素
質焼結体が極めて良好であることを見いだした。
【０００６】本発明の窒化珪素質部品は、金属酸化物あ
るいは金属酸窒化物からなる粒界相にＭｇを０．０１〜
１０重量％含有することが望ましい。Ｍｇが０．０１重
量％未満では反応物の付着を抑制する効果が十分でな
く、１０重量％を越えると焼結体の耐熱性や靱性、耐熱
衝撃性が低下してアルミニウム溶湯用部品として使用に
耐えなくなる。この粒界相にはＭｇ以外の金属元素を含
有してもよく、例えばＹ、Ａｌ、Ｃｅなど従来焼結助剤
に用いられる金属元素も同時添加することができる。
るいは金属酸窒化物からなる粒界相にＭｇを０．０１〜
１０重量％含有することが望ましい。Ｍｇが０．０１重
量％未満では反応物の付着を抑制する効果が十分でな
く、１０重量％を越えると焼結体の耐熱性や靱性、耐熱
衝撃性が低下してアルミニウム溶湯用部品として使用に
耐えなくなる。この粒界相にはＭｇ以外の金属元素を含
有してもよく、例えばＹ、Ａｌ、Ｃｅなど従来焼結助剤
に用いられる金属元素も同時添加することができる。
【０００７】また、本発明の窒化珪素質部品はＳｉ3Ｎ4
またはサイアロン結晶粒子が６０重量％以上、粒界相が
４０重量％以下のものが望ましい。Ｓｉ3Ｎ4またはサイ
アロン結晶粒子が６０重量％以上存在しないと、窒化珪
素質焼結体の特質である耐熱性や靱性、耐熱衝撃性が低
下して、アルミニウム溶湯用部品として使用に耐えなく
なる。Ｓｉ3Ｎ4粉末にはα型およびβ型があるが、いず
れの粉末も利用することができる。また、サイアロンの
結晶形態にはα型およびβ型の２種類があり、サイアロ
ン焼結体としてはα−サイアロン、β−サイアロンおよ
びα相とβ相が混合したサイアロンが存在するが、いず
れの材料であっても構わない。さらに反応物の付着を阻
止するために、窒化珪素質部品の表面に無機物質を被覆
することができる。無機物質の種類はアルミニウム溶湯
材質あるいはフラックス材質により選択すれば良い。例
として、マグネシア、ジルコニア、ハフニア、アルミ
ナ、チタニアなどの効果が高い。
またはサイアロン結晶粒子が６０重量％以上、粒界相が
４０重量％以下のものが望ましい。Ｓｉ3Ｎ4またはサイ
アロン結晶粒子が６０重量％以上存在しないと、窒化珪
素質焼結体の特質である耐熱性や靱性、耐熱衝撃性が低
下して、アルミニウム溶湯用部品として使用に耐えなく
なる。Ｓｉ3Ｎ4粉末にはα型およびβ型があるが、いず
れの粉末も利用することができる。また、サイアロンの
結晶形態にはα型およびβ型の２種類があり、サイアロ
ン焼結体としてはα−サイアロン、β−サイアロンおよ
びα相とβ相が混合したサイアロンが存在するが、いず
れの材料であっても構わない。さらに反応物の付着を阻
止するために、窒化珪素質部品の表面に無機物質を被覆
することができる。無機物質の種類はアルミニウム溶湯
材質あるいはフラックス材質により選択すれば良い。例
として、マグネシア、ジルコニア、ハフニア、アルミ
ナ、チタニアなどの効果が高い。
【０００８】本発明において、粒界相にＭｇが含有され
ているため、アルミニウムおよびフラックスから生成さ
れる反応物の付着を抑制する効果があり、このためフラ
ックス処理されたアルミニウム溶湯中に長時間浸漬して
使用しても、反応物の付着をわずかにできる。反応物の
生成機構については、十分明かにされていないが、窒化
珪素質焼結体の表面に形成される酸性酸化物ＳｉＯ2
が、フラックスとアルミニウム溶湯成分から生成される
Ｎａ2Ｏ、ＮａＡｌＯ2などの塩基性酸化物と反応して反
応物を生じるか、あるいはフラックスの成分であるＣｌ
がアルミニウム溶湯の主成分であるＡｌと反応してＡｌ
−Ｃｌを主成分とする反応物を生じることなどが考えら
れる。このようにして生じた反応物が窒化珪素質焼結体
に含有したＭｇの存在により、焼結体への付着が抑制さ
れるものと考えられる。
ているため、アルミニウムおよびフラックスから生成さ
れる反応物の付着を抑制する効果があり、このためフラ
ックス処理されたアルミニウム溶湯中に長時間浸漬して
使用しても、反応物の付着をわずかにできる。反応物の
生成機構については、十分明かにされていないが、窒化
珪素質焼結体の表面に形成される酸性酸化物ＳｉＯ2
が、フラックスとアルミニウム溶湯成分から生成される
Ｎａ2Ｏ、ＮａＡｌＯ2などの塩基性酸化物と反応して反
応物を生じるか、あるいはフラックスの成分であるＣｌ
がアルミニウム溶湯の主成分であるＡｌと反応してＡｌ
−Ｃｌを主成分とする反応物を生じることなどが考えら
れる。このようにして生じた反応物が窒化珪素質焼結体
に含有したＭｇの存在により、焼結体への付着が抑制さ
れるものと考えられる。
【０００９】
（実施例１）平均粒径０．８μｍのα−Ｓｉ3Ｎ4粉末８
７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3粉末５重量
％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量％および平
均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末５重量％からなる混合粉
末に平均粒径０．４μｍのＭｇＯ粉末を所定量添加混合
して、Ｍｇ含有量が０．００５〜１５重量％の混合紛末
を作製した。この粉末を金型を用いてプレス成形したの
ち、窒素ガス雰囲気中、１７５０℃にて５時間加熱する
ことにより、５×１０×１００ｍｍのサイアロン焼結体
の板状試験片を作製した。この試験片をＮａ−Ｋ−Ｃｌ
−Ｆ系のフラックスを湯面に散布した温度７８０℃のア
ルミニウム溶湯中に、長手方向に深さ８０ｍｍ浸漬し
た。１０時間保持した後の重量増加を測定して、反応物
付着量を求めた。また前記の板状試験片から３×４×５
０ｍｍの試験片を切りだし、所定温度に加熱後、０℃の
水中に投入したのち曲げ強度を測定することにより、強
度が急減する温度を耐熱衝撃温度差として求めた。
７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3粉末５重量
％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量％および平
均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末５重量％からなる混合粉
末に平均粒径０．４μｍのＭｇＯ粉末を所定量添加混合
して、Ｍｇ含有量が０．００５〜１５重量％の混合紛末
を作製した。この粉末を金型を用いてプレス成形したの
ち、窒素ガス雰囲気中、１７５０℃にて５時間加熱する
ことにより、５×１０×１００ｍｍのサイアロン焼結体
の板状試験片を作製した。この試験片をＮａ−Ｋ−Ｃｌ
−Ｆ系のフラックスを湯面に散布した温度７８０℃のア
ルミニウム溶湯中に、長手方向に深さ８０ｍｍ浸漬し
た。１０時間保持した後の重量増加を測定して、反応物
付着量を求めた。また前記の板状試験片から３×４×５
０ｍｍの試験片を切りだし、所定温度に加熱後、０℃の
水中に投入したのち曲げ強度を測定することにより、強
度が急減する温度を耐熱衝撃温度差として求めた。
【００１０】これらの結果を表１に示す。Ｍｇを０．０
０５重量％含有するだけで、Ｍｇを含有しない場合と比
べて反応物付着量が約１／２に減少した。なかでもＭｇ
含有量は、０．０１、０．１、５．０、９．８重量％の
ものが、反応物付着量が少なく、かつ耐熱衝撃温度差も
高くて良好である。
０５重量％含有するだけで、Ｍｇを含有しない場合と比
べて反応物付着量が約１／２に減少した。なかでもＭｇ
含有量は、０．０１、０．１、５．０、９．８重量％の
ものが、反応物付着量が少なく、かつ耐熱衝撃温度差も
高くて良好である。
【表１】
【００１１】（実施例２）平均粒径０．８μｍのα−Ｓ
ｉ3Ｎ4粉末８６重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量
％、平均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末４重量％および平
均粒径０．４μｍのＭｇＯ粉末２重量％（Ｍｇとして
１．２％）を混合して、スプレードライヤーにより造粒
し、これを冷間静水圧成形により中空円筒形状に成形し
たのち、窒素ガス中、１７００℃に加熱することにより
サイアロン焼結体を得た。これを研削して外形１５０ｍ
ｍ、内径１３０ｍｍ、全長９５０ｍｍのストークの形状
に加工した。このストークを２本作製して片方から試験
片を切り出して、粒界相量および機械的性質を調査した
ところ、粒界相量が４０％以下で、９００℃での３点曲
げ強度７５０ＭＰａ、室温破壊靱性値６．０ＭＰａ√ｍ
と、ストークとして十分高い値が得られた。
ｉ3Ｎ4粉末８６重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量
％、平均粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末４重量％および平
均粒径０．４μｍのＭｇＯ粉末２重量％（Ｍｇとして
１．２％）を混合して、スプレードライヤーにより造粒
し、これを冷間静水圧成形により中空円筒形状に成形し
たのち、窒素ガス中、１７００℃に加熱することにより
サイアロン焼結体を得た。これを研削して外形１５０ｍ
ｍ、内径１３０ｍｍ、全長９５０ｍｍのストークの形状
に加工した。このストークを２本作製して片方から試験
片を切り出して、粒界相量および機械的性質を調査した
ところ、粒界相量が４０％以下で、９００℃での３点曲
げ強度７５０ＭＰａ、室温破壊靱性値６．０ＭＰａ√ｍ
と、ストークとして十分高い値が得られた。
【００１２】他方のストークをアルミニウム鋳造機に組
み込みテストした。図１に鋳造機の概略図を示す。１は
ストーク、２はＳｉ合金を７％含む７６０℃に保持した
アルミニウム溶湯である。３はフラックスでＮａ−Ｋ−
Ｃｌ−Ｆ系のものを溶湯表面に散布した。４は鋳造金型
である。空間５の圧力を高めることによりアルミニウム
溶湯をストークを通して鋳造金型に導き、型内の溶湯を
冷却、凝固したのち、空間５の圧力を減少させてストー
ク内の溶湯を容器６に戻したのち、鋳造金型を開いて中
の鋳物品を取り出した。この工程の繰り返しにより、ス
トークの内面に反応物が付着し、その厚さが次第に増し
たが、１５００回まで繰り返し使用することができた。
比較のため、ストークに従来の鋳鉄にＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ
3−ＴｉＯ2系のセラミックス粉末をコーテイングしたも
のを使用し、他の条件を一定にして同様に操業したとこ
ろ、ストークの内面での反応物の付着速度が大きく、繰
り返し可能回数は約１／３の４４０回であった。
み込みテストした。図１に鋳造機の概略図を示す。１は
ストーク、２はＳｉ合金を７％含む７６０℃に保持した
アルミニウム溶湯である。３はフラックスでＮａ−Ｋ−
Ｃｌ−Ｆ系のものを溶湯表面に散布した。４は鋳造金型
である。空間５の圧力を高めることによりアルミニウム
溶湯をストークを通して鋳造金型に導き、型内の溶湯を
冷却、凝固したのち、空間５の圧力を減少させてストー
ク内の溶湯を容器６に戻したのち、鋳造金型を開いて中
の鋳物品を取り出した。この工程の繰り返しにより、ス
トークの内面に反応物が付着し、その厚さが次第に増し
たが、１５００回まで繰り返し使用することができた。
比較のため、ストークに従来の鋳鉄にＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ
3−ＴｉＯ2系のセラミックス粉末をコーテイングしたも
のを使用し、他の条件を一定にして同様に操業したとこ
ろ、ストークの内面での反応物の付着速度が大きく、繰
り返し可能回数は約１／３の４４０回であった。
【００１３】（実施例３）平均粒径０．８μｍのα−Ｓ
ｉ3Ｎ4粉末８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末８重量％および平均粒径０．４μｍのＭｇＯ５．０
重量％（Ｍｇとして３％）を混合して、スプレードライ
ヤーにより造粒し、これを冷間静水圧成形により一端封
止の中空円筒形状に成形したのち、窒素ガス中、１６５
０℃に加熱することにより窒化珪素焼結体を得た。これ
を研削して外形１５０ｍｍ、内径１３０ｍｍ、全長９０
０ｍｍのヒータチューブの形状に加工した。このヒータ
チューブを２本作製して、片方から試験片を切り出し
て、粒界相量および機械的性質を調査したところ、粒界
相量が４０％以下で、９００℃での３点曲げ強度７００
ＭＰａ、室温破壊靱性値５．５ＭＰａ√ｍと、ヒータチ
ューブとして十分高い値が得られた。また比較用とし
て、原料に平均粒径０．８μｍのＳｉ3Ｎ4粉末８６重量
％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量％、平均粒
径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末７重量％および平均粒径０．
５μｍのＡｌ2Ｏ3粉末４重量％を用いて、上記と同様の
方法によりサイアロンのヒータチューブを作製した。
ｉ3Ｎ4粉末８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末８重量％および平均粒径０．４μｍのＭｇＯ５．０
重量％（Ｍｇとして３％）を混合して、スプレードライ
ヤーにより造粒し、これを冷間静水圧成形により一端封
止の中空円筒形状に成形したのち、窒素ガス中、１６５
０℃に加熱することにより窒化珪素焼結体を得た。これ
を研削して外形１５０ｍｍ、内径１３０ｍｍ、全長９０
０ｍｍのヒータチューブの形状に加工した。このヒータ
チューブを２本作製して、片方から試験片を切り出し
て、粒界相量および機械的性質を調査したところ、粒界
相量が４０％以下で、９００℃での３点曲げ強度７００
ＭＰａ、室温破壊靱性値５．５ＭＰａ√ｍと、ヒータチ
ューブとして十分高い値が得られた。また比較用とし
て、原料に平均粒径０．８μｍのＳｉ3Ｎ4粉末８６重量
％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３重量％、平均粒
径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末７重量％および平均粒径０．
５μｍのＡｌ2Ｏ3粉末４重量％を用いて、上記と同様の
方法によりサイアロンのヒータチューブを作製した。
【００１４】これら２本のヒータチューブをアルミニウ
ム溶湯保持炉に組み込みテストした。図２に保持炉の概
略図を示す。１１はヒータチューブで、内部に電気ヒー
タを設け、Ｓｉを７％合金したアルミニウム溶湯１２を
７４０℃に保持した。１３はフラックスでＮａ−Ｋ−Ｃ
ｌ−Ｆ系のものを溶湯表面に散布した。この状態を維持
したところ、湯面近くのヒータチューブの外周に反応物
が付着した。この反応物の付着厚さは時間経過とともに
増した。従来のヒータチューブでは１０日間で５０ｍｍ
の厚さに成長したのに対して、本発明のものでは約１／
４の１３ｍｍの厚さに留まった。付着物が厚くなると湯
面の多くの部分を覆ってしまうため、受湯、給湯の作業
に支障をきたす。このため、定期的に付着物を取り除く
作業が必要であるが、本発明のヒータチューブを用いる
ことにより、この作業の間隔を約４倍に伸ばすことがで
きた。
ム溶湯保持炉に組み込みテストした。図２に保持炉の概
略図を示す。１１はヒータチューブで、内部に電気ヒー
タを設け、Ｓｉを７％合金したアルミニウム溶湯１２を
７４０℃に保持した。１３はフラックスでＮａ−Ｋ−Ｃ
ｌ−Ｆ系のものを溶湯表面に散布した。この状態を維持
したところ、湯面近くのヒータチューブの外周に反応物
が付着した。この反応物の付着厚さは時間経過とともに
増した。従来のヒータチューブでは１０日間で５０ｍｍ
の厚さに成長したのに対して、本発明のものでは約１／
４の１３ｍｍの厚さに留まった。付着物が厚くなると湯
面の多くの部分を覆ってしまうため、受湯、給湯の作業
に支障をきたす。このため、定期的に付着物を取り除く
作業が必要であるが、本発明のヒータチューブを用いる
ことにより、この作業の間隔を約４倍に伸ばすことがで
きた。
【００１５】（実施例４）平均粒径０．８μｍのβ−Ｓ
ｉ3Ｎ4粉末８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３％お
よび平均粒径０．４μｍのＭｇＯ５．０重量％（Ｍｇと
して３％）を混合して、スプレードライヤーにより造粒
し、これを冷間静水圧成形により一端封止の中空円筒形
状に成形したのち、窒素ガス中、１６５０℃に加熱後、
アルゴン雰囲気中、１６００℃、２０００気圧にて再加
熱することにより、緻密な窒化珪素焼結体を得た。これ
を研削して外形１５ｍｍ、内径７ｍｍ、全長５００ｍｍ
熱電対保護管の形状に加工した。この熱電対保護管を２
本作製して、片方から試験片を切り出して、粒界相量お
よび機械的性質を調査したところ、粒界相量が４０％以
下で、９００℃での３点曲げ強度７４０ＭＰａ、室温破
壊靱性値５．０ＭＰａ√ｍと、熱電対保護管として十分
高い値が得られた。また比較用として、原料に平均粒径
０．８μｍのＳｉ3Ｎ4粉末８６重量％、平均粒径０．５
μｍのＡｌＮ粉末３重量％、平均粒径１．０μｍのＹ2
Ｏ3粉末７重量％および平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末４重量％を用いて、上記と同様の方法によりサイア
ロンの熱電対保護管を作製した。
ｉ3Ｎ4粉末８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ粉末３％お
よび平均粒径０．４μｍのＭｇＯ５．０重量％（Ｍｇと
して３％）を混合して、スプレードライヤーにより造粒
し、これを冷間静水圧成形により一端封止の中空円筒形
状に成形したのち、窒素ガス中、１６５０℃に加熱後、
アルゴン雰囲気中、１６００℃、２０００気圧にて再加
熱することにより、緻密な窒化珪素焼結体を得た。これ
を研削して外形１５ｍｍ、内径７ｍｍ、全長５００ｍｍ
熱電対保護管の形状に加工した。この熱電対保護管を２
本作製して、片方から試験片を切り出して、粒界相量お
よび機械的性質を調査したところ、粒界相量が４０％以
下で、９００℃での３点曲げ強度７４０ＭＰａ、室温破
壊靱性値５．０ＭＰａ√ｍと、熱電対保護管として十分
高い値が得られた。また比較用として、原料に平均粒径
０．８μｍのＳｉ3Ｎ4粉末８６重量％、平均粒径０．５
μｍのＡｌＮ粉末３重量％、平均粒径１．０μｍのＹ2
Ｏ3粉末７重量％および平均粒径０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末４重量％を用いて、上記と同様の方法によりサイア
ロンの熱電対保護管を作製した。
【００１６】これら２本の熱電対保護管を、図２と同じ
アルミニウム溶湯保持炉に組み込みテストした。Ｓｉを
７％含むアルミニウム合金溶湯を７４０℃に保持し、Ｎ
ａ−Ｋ−Ｃｌ−Ｆ系のフラックスを溶湯表面に散布し
た。この状態を維持したところ、湯面近くの熱電対保護
管の外周に反応物が付着した。この反応物の付着厚さは
時間経過とともに増した。従来の熱電対保護管では５日
間で２０ｍｍの厚さに成長したのに対して、本発明のも
のでは約１／４の５ｍｍの厚さに留まった。付着物が厚
くなると取扱いが悪くなるため、定期的に付着物を取り
除く作業が必要であるが、本発明のヒータチューブを用
いることにより、この作業の間隔を約４倍に伸ばすこと
ができた。
アルミニウム溶湯保持炉に組み込みテストした。Ｓｉを
７％含むアルミニウム合金溶湯を７４０℃に保持し、Ｎ
ａ−Ｋ−Ｃｌ−Ｆ系のフラックスを溶湯表面に散布し
た。この状態を維持したところ、湯面近くの熱電対保護
管の外周に反応物が付着した。この反応物の付着厚さは
時間経過とともに増した。従来の熱電対保護管では５日
間で２０ｍｍの厚さに成長したのに対して、本発明のも
のでは約１／４の５ｍｍの厚さに留まった。付着物が厚
くなると取扱いが悪くなるため、定期的に付着物を取り
除く作業が必要であるが、本発明のヒータチューブを用
いることにより、この作業の間隔を約４倍に伸ばすこと
ができた。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム溶解・鋳
造用窒化珪素質部品を、Ｍｇを含有する窒化珪素質焼結
体で構成することにより、窒化珪素質焼結体の本来持つ
強靱性や耐熱衝撃性を損なうことなく、アルミニウム溶
湯と直接接触したときの反応物の付着を著しく低減する
ことができる。
造用窒化珪素質部品を、Ｍｇを含有する窒化珪素質焼結
体で構成することにより、窒化珪素質焼結体の本来持つ
強靱性や耐熱衝撃性を損なうことなく、アルミニウム溶
湯と直接接触したときの反応物の付着を著しく低減する
ことができる。
【図１】本発明の窒化珪素質部品を組み込んだ鋳造機の
概略図。
概略図。
【図２】本発明の窒化珪素質部品を組み込んだ保持炉の
概略図。
概略図。
１ ストーク、２ アルミニウム溶湯、１２ アルミニ
ウム溶湯、３ フラックス、１３ フラックス、１１
ヒータチューブ
ウム溶湯、３ フラックス、１３ フラックス、１１
ヒータチューブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/58 Ｇ (72)発明者 濱吉 繁幸 福岡県北九州市若松区北浜一丁目９番１号 日立金属株式会社若松工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｍｇを含有する窒化珪素質焼結体で構成
したことを特徴とする、アルミニウム溶湯と直接接触し
て使用される、アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部
品。 - 【請求項２】 Ｍｇの含有量が０．０１〜１０重量％で
ある請求項１に記載のアルミニウム溶解・鋳造用窒化珪
素質部品。 - 【請求項３】 窒化珪素質焼結体が窒化珪素またはサイ
アロンである請求項１または請求項２に記載のアルミニ
ウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のアルミ
ニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品を用いたことを特徴
とするアルミニウム溶解・鋳造設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111403A JPH06322457A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品およびこれを用いた溶解・鋳造設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111403A JPH06322457A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品およびこれを用いた溶解・鋳造設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06322457A true JPH06322457A (ja) | 1994-11-22 |
Family
ID=14560273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5111403A Pending JPH06322457A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | アルミニウム溶解・鋳造用窒化珪素質部品およびこれを用いた溶解・鋳造設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06322457A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001594A1 (fr) * | 1996-07-08 | 1998-01-15 | Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. | Materiels mecaniques disposes dans un bain de metallisation a chaud |
| JP2007217226A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化珪素粉末及びその用途 |
| JP2009256176A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-11-05 | Nichias Corp | 耐火物用組成物、耐火成形体及び耐火焼成体 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5111403A patent/JPH06322457A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001594A1 (fr) * | 1996-07-08 | 1998-01-15 | Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. | Materiels mecaniques disposes dans un bain de metallisation a chaud |
| AU711657B2 (en) * | 1996-07-08 | 1999-10-21 | Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. | Equipment for use in baths disposed within molten metal plating baths |
| US6065876A (en) * | 1996-07-08 | 2000-05-23 | Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. | Equipment for use in molten metal plating bath |
| JP2007217226A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化珪素粉末及びその用途 |
| JP4503541B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2010-07-14 | 電気化学工業株式会社 | 窒化珪素粉末及びその用途 |
| JP2009256176A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-11-05 | Nichias Corp | 耐火物用組成物、耐火成形体及び耐火焼成体 |
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