JPH0641717A - コーティング組成物 - Google Patents

コーティング組成物

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JPH0641717A
JPH0641717A JP19728292A JP19728292A JPH0641717A JP H0641717 A JPH0641717 A JP H0641717A JP 19728292 A JP19728292 A JP 19728292A JP 19728292 A JP19728292 A JP 19728292A JP H0641717 A JPH0641717 A JP H0641717A
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JP
Japan
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boron
coating
coating layer
thermal shock
base material
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Pending
Application number
JP19728292A
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English (en)
Inventor
Katsumi Morikawa
勝美 森川
Takenori Yoshitomi
丈記 吉富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurosaki Refractories Co Ltd
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストーク、ラドル、撹拌羽根、坩堝等の非鉄
金属溶解鋳造用治具の耐食性コーティング層の形成に使
用する金属系あるいは酸化性の無機質系基材に施工可能
で、接着性と耐熱衝撃性に優れ、熱間で長期間にわたり
酸化性ガスに曝された場合でも基材を保護することがで
きる組成物の提供。 【構成】 B,B−Ca,B−Al,B−Si,B−C
o,B−Fe,B−Ni,B−Ti,B−Mg,B−N
b等の硼素を30〜100重量%含有する金属粉末を
0.1〜10重量%含有し、残部が酸化物系あるいは非
酸化物系の耐火性骨材と珪酸塩,燐酸,燐酸塩,コロイ
ド状結合剤や各種ガラスフリット等の無機質結合剤から
なり、単なる酸化防止機能に加えて接着性、耐熱衝撃性
にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軟鋼,鋳鉄,鋳鋼,合
金鋼,非鉄合金等の金属系基材及び炭素あるいは炭素含
有耐火物等の無機質基材に適用できる耐酸化用セラミッ
クスコーティング組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、かかるコーティングによって
保護皮膜を形成するに当たっては、コーティング層の気
孔率をできるだけ小さくするための努力が払われてき
た。
【0003】とくに、溶媒を使用する湿式法によるコー
ティングにおいては、熱処理中の溶媒が飛散される過程
で形成された気孔が10〜30%程度存在する。
【0004】コーティング層に気孔が存在すると、熱衝
撃が加わった場合、その衝撃を緩和する効果はあるが、
それが開口気孔の場合には、酸化性ガスが基材に到達し
て基材を腐食させる。とくに、高温では、開口気孔の存
在によって基材が腐食性ガスにより侵食され、コーティ
ング層が剥離し充分なコーティング効果が得られず、コ
ーティング材の耐熱性、断熱性等は劣化する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
系あるいは酸化性の無機質系基材に施工可能で、接着性
と耐熱衝撃性に優れ、熱間で長期間にわたり酸化性ガス
に曝された場合でも基材を保護することができるコーテ
ィング組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るコーティン
グ組成物は、硼素を30〜100重量%含有する金属粉
末を0.1〜10重量%含有し、残部が耐火性骨材と無
機質結合剤からなることを特徴とする。
【0007】硼素を30重量%以上含有する粉末とし
て、B,B−Ca,B−Al,B−Si,B−Co,B
−Fe,B−Ni,B−Ti,B−Mg,B−Nb等の
各種硼素含有合金系粉末が使用可能である。使用する粉
末としては、コーティング層に均一に分散させることが
必要であることから、20μm以下の微粉末であること
が好ましい。
【0008】使用する無機質結合剤としては、珪酸塩,
燐酸,燐酸塩,コロイド状結合剤や各種ガラスフリット
等の結合剤が使用され、基材の種類により使い分けされ
る。たとえば、鉄系基材に対しては膨張係数が基材に近
く、しかも、結合剤の軟化特性により発生する歪みを緩
和できる特性を有する珪酸塩や、融点が1000℃以下
の各種ガラス粉末の使用が適当である。また、炭素質等
の無機質基材については前記結合剤の他に燐酸,燐酸
塩,コロイド状結合剤が好適に使用できる。
【0009】また、使用可能な耐火性骨材としては、酸
化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化マグネシウム、
酸化珪素,酸化ジルコニウム,シャモット,ムライト等
の酸化骨材の他に、炭化珪素,炭化硼素,窒化珪素,窒
化硼素,窒化アルミニウム等の非酸化物骨材も使用でき
る。
【0010】
【作用】本発明は、硼素を30〜100重量%含有する
金属粉末をコーティング層に均一に分散させることによ
り、酸素分圧の高い領域でのみ大体700℃以上から酸
化現象が顕著になり、金属硼素が選択酸化する現象を利
用したものである。
【0011】硼素が均一に分散したコーティング材を基
材に施工した場合、硼素はコーティング層全体に均一に
分布することになるが、大気雰囲気近傍のコーティング
層の金属硼素粉末は、コーティング層内部に埋もれてい
る金属硼素粒子よりも酸素分圧の高い領域に曝される。
【0012】これらの酸素分圧の高い領域、すなわち、
コーティング層表面,(貫入)亀裂近傍やオープンポア
ー等の開口気孔部近傍での金属硼素粉末は、酸素分圧の
低い領域、すなわち、コーティング材料で取り囲まれて
外界と遮断されている状態の金属硼素よりも酸化され易
いことになり、これら酸素分圧の高い領域で選択的に酸
化現象が進行する。
【0013】金属硼素の酸化現象は、ガラス化形成酸化
物B2 3 として働き、周りのコーティング層をガラス
化させると同時に容積を増加させ、気孔を閉塞させる効
果がある。すなわち、酸素分圧の高い表面のオープンポ
アー等の欠陥部では、欠陥内表面で選択的にガラス化と
それに伴う体積増加が進行し、開口気孔を埋め通気抵抗
を増加させる。また、コーティング層表面では、グレー
ジングが生じ、薄いガラスフィルムが形成され、更に通
気率を低下させる。以後のガラス化の進行は、初期に生
じたガラスフィルムを通しての酸素の拡散速度に律速さ
れる。
【0014】本発明者らは種々検討を加えた結果、硼素
を30〜100重量%含有する金属粉末を0.1〜10
重量%コーティング層に分散させることで粘稠な薄いガ
ラスフィルムが表面に形成され、以後のガラス化の進行
は極端に遅くなることを見出した。
【0015】この効果は、コーティング層内部に熱衝撃
を緩和させる気孔を残存させ、同時に表面層は緻密なガ
ラスフィルムでシールドされることで接着性,耐熱衝撃
性,耐酸化性に優れたコーティング皮膜が得られること
を示している。
【0016】硼素含有量が30重量%以下の金属粉末を
使用すると、コーティング層に均一に分散してもガラス
化形成酸化物として有効に作用せず、その結果ガラスフ
ィルム形成能が劣る結果となる。また、添加量について
は、硼素を10重量%以上含有させると初期にガラスフ
ィルムが容易に形成されるものの、以後の酸素の拡散が
液相拡散形態になり易く、その結果コーティング層全体
がガラス化し、耐熱温度を下げてしまう。コーティング
全体がガラス化すると熱的,機械的衝撃がかかった場
合、容易に、ピーリング等の欠陥を生じてしまい好まし
くない。
【0017】このように、コーティング層内での選択的
な開口気孔の閉塞現象は、コーティング層全体の耐熱性
を低下させることなく、コーティング層の通気率を低下
させ、酸化性ガラスの基材への到達を阻止し、コーティ
ング層の剥離現象を著しく低減する作用がある。また、
同時に表面層での薄いガラスフィルムの形成は、熱衝撃
を緩和させる気孔をコーティング層に残存させることが
でき、耐熱衝撃性に優れたコーティング層を形成するこ
とができる。
【0018】
【実施例】
試験1 連続酸化試験による通気率の変化割合の測定を行い、金
属硼素添加量と通気率の関係を調べた。
【0019】ジルコニア材質はコーティング材との反応
性が最も少ないためにジルコニア材を選定し、予め通気
率を測定したφ50mm径で10mm高さのジルコニア
質多孔質耐火物を用意した。この表面にコーティング材
の吸い込みを防止するために有機質充填材で気孔を埋
め、表面を軽く研磨し骨材を表面に出す処理を施した。
このような処理をした表面に表1に示すような化学成分
からなる骨材を使用し、これに結合剤を加え、表2に示
すような割合のスラリーを作製し基本配合とした。これ
に金属硼素微粉末の添加量を変えて作製したセラミック
コーティング材を数種類用意し、スプレー法により約6
00μmセラミックコーティング処理を施した。試験に
は、B;60%、Al;40%からなる複合金属粉末を
使用した。乾燥後600℃の熱処理を加え通気率を測定
した。補正用として多孔質材料未処理品も加えた。な
お、コーティング層の通気率は以下の式から算出した。
【0020】Kc=hc/(h/K−hr/Kr) Kc;コーティング層の通気率 Kr;耐火物の通気
率 K;全体の通気率 hc;コーティング
層の厚み hr;耐火物の厚み h;全体の厚み 更に、このセラミック層を施した試験片を800℃の大
気雰囲気に50,100,200時間保持する酸化試験
を行った後に再度通気率を測定し、コーティング層の通
気度の低下率を測定した。前と同様に何も処理しない多
孔質材料も補正用試料として加えた。一連の結果のまと
めを表3に示している。表中の低下率は、焼成後の通気
率を100としたときの通気率の低下割合を指数で表示
している。表3に示すごとく、比較例1では、通気率の
大きな低下現象は起きていない。一方、実施例1から3
までは800℃の連続酸化により硼素の酸化に伴う気孔
の閉塞化が顕著に起きている。比較例2,3は、金属硼
素粉末を更に増量した場合であるが、連続酸化に伴いガ
ラス化が進行し、母材中へのガラスの吸い込み現象が発
生したため、通気率が途中から上がる傾向になり、良好
な結果を得るに至らなかった。
【0021】
【表1】
【表2】
【表3】 試験 2 SS41鉄板(40×120×1mmt)をサンドブラ
スト処理を行った後、試験1で使用した基本配合のコー
ティング材に金属硼素粉末の添加量を変えコーティング
材を作製した。金属硼素粉末は、試験1で使用したもの
と同じものを使用した。このコーティング材をスプレー
法で基材全面に約400μm施工し700℃までの熱処
理を加えた。また、比較用にSS41鉄板未処理品も加
えた。これらの試料を800℃で25時間の連続酸化試
験を行い、酸化増量の測定を行った。また、酸化試験後
の試験片を700℃で20分間保持した後、室温まで放
冷するサイクルを繰り返す熱衝撃試験を行い、状態を観
察した。結果のまとめを表4に示す。比較例4は全く処
理を施さないものであるが、800℃で25時間の保持
により35mg/cm2 の酸化増量があった。金属硼素
粉末を添加していないコーティング処理品の比較例5の
試料は酸化増量が5.8mg/cm2 まで低下したもの
の、熱衝撃試験では5回目以降はクリアーできていな
い。また、比較例6は金属硼素粉末を20重量%添加し
たコーティング処理品であるが、酸化試験途中ガラス化
が進行し、また熱衝撃試験で簡単に剥離した。一方、実
施例4〜6は金属硼素を0.1〜10重量%まで変えた
コーティング材を施したものであるが、耐酸性が著しく
向上し、同時に10回の熱衝撃試験もクリアーし良好な
結果を得ている。
【0022】
【表4】 試験 3 酸化雰囲気に曝されると、酸化現象を生じる炭素質基材
の一例として黒鉛20%を配合したAl2 3 −黒鉛質
基材への酸化防止コーティング材の適用を行った。コー
ティング材としては、表5に示す基本配合を準備した。
これに硼素含有量が98%の金属粉末を添加し、黒鉛質
基材(50×50×10t)に厚み約500μmのコー
ティング皮膜を形成した。次にコーティング処理を施し
た基材を大気雰囲気で800℃×6時間及び1300℃
で6時間保持した後に断面カットし脱炭層の厚さを測定
した。まとめを表6に示す。比較例7は金属硼素を全く
添加していないものであるが、800℃及び1300℃
の酸化現象が激しい。一方、実施例7〜9は金属硼素粉
末を0.1〜10重量%の範囲で添加したものである
が、800℃から1300℃までの評価をほぼクリアー
している。比較例8,9は金属硼素粉末添加量を増やし
たものであるが、ガラス化が進行し高温側で耐酸化性に
問題がでている。
【0023】
【表5】
【表6】
【0024】
【発明の効果】本発明のコーティング材は単なる酸化防
止機能に加えて接着性、耐熱衝撃性にも優れたセラミッ
クコーティング組成物である。この剥離し難い優れた接
着性を応用した例として、非鉄金属溶解鋳造用治具、た
とえば、ストーク,ラドル,撹拌羽根,坩堝等の耐食性
コーティング層の形成に使用できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硼素を30〜100重量%含有する金属
    粉末を0.1〜10重量%含有し、残部が耐火性骨材と
    無機質結合剤からなるコーティング組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、無機質結合剤
    が珪酸塩またはコロイダルシリカであるコーティング組
    成物。
JP19728292A 1992-07-23 1992-07-23 コーティング組成物 Pending JPH0641717A (ja)

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JP19728292A JPH0641717A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 コーティング組成物

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JP19728292A JPH0641717A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 コーティング組成物

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JP (1) JPH0641717A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016066A (ko) * 2001-08-20 2003-02-26 주식회사 데크 내산화 탄소 복합재의 제조방법
WO2004000952A1 (ja) * 2002-06-24 2003-12-31 Baham Giken Corporation 水性懸濁状組成物、水性塗料組成物、塗装物品及び塗装物品の製造方法

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