JPH07215767A - 耐食性ａｌｏｎ系セラミック焼結体の製造方法 - Google Patents
耐食性ａｌｏｎ系セラミック焼結体の製造方法Info
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- JPH07215767A JPH07215767A JP6024751A JP2475194A JPH07215767A JP H07215767 A JPH07215767 A JP H07215767A JP 6024751 A JP6024751 A JP 6024751A JP 2475194 A JP2475194 A JP 2475194A JP H07215767 A JPH07215767 A JP H07215767A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造におい
て、焼結助剤による耐食性の低下のない焼結体の製造方
法を提供する。 【構成】 焼結体組成中のＡＬＯＮ生成について、ＡＬ
とＮ成分の出発原料として窒化アルミ粉末を使用し、Ｏ
成分の出発原料として酸素を固溶したセラミック粉末を
使用する。耐食性の他に耐熱衝撃性にも優れているＢＮ
−ＡＬＯＮ系の場合のＯ成分の出発原料としては、酸素
を固溶するアモルファス性ＢＮ粉末および硼酸粉末を使
用する。この固溶酸素が焼結過程でＢ2 Ｏ3 になる。生
成したＢ2Ｏ3 および出発原料として添加した硼酸は窒
化アルミで還元され、微細なＢＮとＡＬ2 Ｏ3 を生成し
更に微細なＡＬ2 Ｏ3 はＡＬＮによって微細なＡＬＯＮ
に転化する。 【効果】 安価な低純度原料である酸素固溶セラミック
ス粉末を用いて、特に溶鋼に対する耐食性の優れたセラ
ミックス焼結体を製造できる。
て、焼結助剤による耐食性の低下のない焼結体の製造方
法を提供する。 【構成】 焼結体組成中のＡＬＯＮ生成について、ＡＬ
とＮ成分の出発原料として窒化アルミ粉末を使用し、Ｏ
成分の出発原料として酸素を固溶したセラミック粉末を
使用する。耐食性の他に耐熱衝撃性にも優れているＢＮ
−ＡＬＯＮ系の場合のＯ成分の出発原料としては、酸素
を固溶するアモルファス性ＢＮ粉末および硼酸粉末を使
用する。この固溶酸素が焼結過程でＢ2 Ｏ3 になる。生
成したＢ2Ｏ3 および出発原料として添加した硼酸は窒
化アルミで還元され、微細なＢＮとＡＬ2 Ｏ3 を生成し
更に微細なＡＬ2 Ｏ3 はＡＬＮによって微細なＡＬＯＮ
に転化する。 【効果】 安価な低純度原料である酸素固溶セラミック
ス粉末を用いて、特に溶鋼に対する耐食性の優れたセラ
ミックス焼結体を製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性ＡＬＯＮ系セラ
ミック焼結体の製造方法に係わるものである。
ミック焼結体の製造方法に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】溶鋼に対する耐食性に優れた材料として
ＡＬＯＮ、ｈ−ＢＮ（六方晶窒化硼素）、あるいはこれ
らの複合体があるが、近年、窒化アルミとアルミナの固
溶体である酸窒化アルミニウム（ＡＬＯＮ）が耐食性に
極めて優れていることが報告されている。酸窒化アルミ
ニウム（ＡＬＯＮ）は、従来はアルミナと窒化アルミを
出発原料とし、これにイットリア等の助剤を混合して焼
結しているが、常圧焼結で実用的な密度と強度を得るの
は極めて難しい材料で、耐食性に優れた実用的な材料は
得られていない。
ＡＬＯＮ、ｈ−ＢＮ（六方晶窒化硼素）、あるいはこれ
らの複合体があるが、近年、窒化アルミとアルミナの固
溶体である酸窒化アルミニウム（ＡＬＯＮ）が耐食性に
極めて優れていることが報告されている。酸窒化アルミ
ニウム（ＡＬＯＮ）は、従来はアルミナと窒化アルミを
出発原料とし、これにイットリア等の助剤を混合して焼
結しているが、常圧焼結で実用的な密度と強度を得るの
は極めて難しい材料で、耐食性に優れた実用的な材料は
得られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
常圧焼結で実用的な密度と強度と耐食性を有する耐食性
ＡＬＯＮ系セラミックスの新規な製造方法を提供せんと
するものである。
点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
常圧焼結で実用的な密度と強度と耐食性を有する耐食性
ＡＬＯＮ系セラミックスの新規な製造方法を提供せんと
するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点は次の手段に
よって解決される。すなわち、
よって解決される。すなわち、
【０００５】１．耐食性ＡＬＯＮ系セラミック焼結体の
製造に際し、該ＡＬ、Ｎ、成分の出発原料としては窒化
アルミ粉末を使用し、０成分の出発原料としては酸素を
固溶したセラミックス粉末を混合し成形後焼結すること
からなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造方
法。 ２．上記酸素を固溶するセラミックスが酸素固溶アモル
ファス性ＢＮセラミックス粉末である上記１に記載の方
法。 ３．耐食性ＡＬＯＮ系セラミック焼結体の製造に際し、
該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化アルミ粉末を使
用し、０成分の出発原料としては硼酸を混合し成形後焼
結することからなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミックの製造
方法。 ４．耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造に際
し、該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化アルミ粉末
を使用し、Ｏ成分の出発原料としては酸素固溶アモルフ
ァス性ＢＮセラミック粉末と硼酸との混合粉末を混合し
成形後焼結することからなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミッ
ク焼結体の製造方法。
製造に際し、該ＡＬ、Ｎ、成分の出発原料としては窒化
アルミ粉末を使用し、０成分の出発原料としては酸素を
固溶したセラミックス粉末を混合し成形後焼結すること
からなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造方
法。 ２．上記酸素を固溶するセラミックスが酸素固溶アモル
ファス性ＢＮセラミックス粉末である上記１に記載の方
法。 ３．耐食性ＡＬＯＮ系セラミック焼結体の製造に際し、
該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化アルミ粉末を使
用し、０成分の出発原料としては硼酸を混合し成形後焼
結することからなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミックの製造
方法。 ４．耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造に際
し、該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化アルミ粉末
を使用し、Ｏ成分の出発原料としては酸素固溶アモルフ
ァス性ＢＮセラミック粉末と硼酸との混合粉末を混合し
成形後焼結することからなる耐食性ＡＬＯＮ系セラミッ
ク焼結体の製造方法。
【０００６】
【作用】出発原料（ＡＬ、Ｎ、Ｏ成分）
【０００７】ＡＬ、Ｎ成分としては、窒化アルミ（ＡＬ
Ｎ）粉末を、そして０成分としては酸素を固溶したセラ
ミック粉末、および硼酸粉末を使用する。本発明におい
て使用される窒化アルミ粉末としては、平均粒子径が３
μｍ以下の粉末で、６μｍ以下の粒子を６０容量％以上
含む粉末である。これ以上の粒度では、ＡＬＮの円滑な
酸化が進まずＡＬＯＮ生成が阻害される。また実用的な
焼結密度が得られにくく、高温強度の低下も招き易い。
Ｎ）粉末を、そして０成分としては酸素を固溶したセラ
ミック粉末、および硼酸粉末を使用する。本発明におい
て使用される窒化アルミ粉末としては、平均粒子径が３
μｍ以下の粉末で、６μｍ以下の粒子を６０容量％以上
含む粉末である。これ以上の粒度では、ＡＬＮの円滑な
酸化が進まずＡＬＯＮ生成が阻害される。また実用的な
焼結密度が得られにくく、高温強度の低下も招き易い。
【０００８】窒化アルミの配合量は、０成分を供給する
出発原料として加える酸素固溶セラミック、あるいは硼
酸の酸素量によって変化させる。
出発原料として加える酸素固溶セラミック、あるいは硼
酸の酸素量によって変化させる。
【０００９】例えば、酸素固溶アモルファス性ＢＮ粉末
（ＢＮ〔Ｏ〕）を用いた場合、焼成過程においてＢ2 Ｏ
3 を生成する。
（ＢＮ〔Ｏ〕）を用いた場合、焼成過程においてＢ2 Ｏ
3 を生成する。
【００１０】
【数１】 ＢＮ〔Ｏ〕 → Ｂ2 Ｏ3 ＋ ＢＮ ＋ Ｎ2 ↑
【００１１】数１のＢ2 Ｏ3 は、ＡＬＮによって還元さ
れ、ＡＬ2 Ｏ3 を生じる。
れ、ＡＬ2 Ｏ3 を生じる。
【００１２】
【数２】 Ｂ2 Ｏ3 ＋ ２ＡＬＮ → ＡＬ2 Ｏ3 ＋ ２ＢＮ
【００１３】数１、数２の焼結過程で生成したＢＮは、
粒成長し難く非常に微細な焼結体組織を形成するので、
強度の向上に寄与する。また、数２で同時に生成するＡ
Ｌ2Ｏ3 も微細組織と推測される。数２で消費されたＡ
ＬＮ以外のＡＬＮは数２で生成した微細なＡＬ2 Ｏ3 と
反応し、耐食性に優れる微細なＡＬＯＮを生成する。
粒成長し難く非常に微細な焼結体組織を形成するので、
強度の向上に寄与する。また、数２で同時に生成するＡ
Ｌ2Ｏ3 も微細組織と推測される。数２で消費されたＡ
ＬＮ以外のＡＬＮは数２で生成した微細なＡＬ2 Ｏ3 と
反応し、耐食性に優れる微細なＡＬＯＮを生成する。
【００１４】
【数３】ＡＬ2 Ｏ3 ＋ （１．５〜２．７）ＡＬＮ
→ ＡＬＯＮ
→ ＡＬＯＮ
【００１５】ＡＬ2 Ｏ3 −ＡＬＮ系相平衡状態図によれ
ば１８００℃域においてＡＬ2 Ｏ3／ＡＬＮモル比１．
５〜２．７にＡＬＯＮ単相領域が存在し、このときＡＬ
ＯＮ生成量は最大となる。同モル比１．５未満ではα−
ＡＬ2 Ｏ3 、同２．７より上ではＡＬＮ相が残留する。
従って、窒化アルミの配合量は、数２と数３で消費され
る分量が必要である。
ば１８００℃域においてＡＬ2 Ｏ3／ＡＬＮモル比１．
５〜２．７にＡＬＯＮ単相領域が存在し、このときＡＬ
ＯＮ生成量は最大となる。同モル比１．５未満ではα−
ＡＬ2 Ｏ3 、同２．７より上ではＡＬＮ相が残留する。
従って、窒化アルミの配合量は、数２と数３で消費され
る分量が必要である。
【００１６】酸素を固溶したセラミック粉末としては、
酸素を固溶したアモルファス性ＢＮ粉末および硼酸が有
効である。
酸素を固溶したアモルファス性ＢＮ粉末および硼酸が有
効である。
【００１７】本発明に使用されるＢＮ粉末中の固溶酸素
量は多いほうが好ましいが、概ね１〜１５ｗｔ％の範囲
にある。
量は多いほうが好ましいが、概ね１〜１５ｗｔ％の範囲
にある。
【００１８】ＢＮ粉末中の固溶酸素の存在形態は、詳細
には不明であるが、アモルファス性ＢＮは一般に乱層構
造炭素に近い構造を有しており、層間に侵入型固溶原子
として存在していると考えられ、焼結による結晶化に伴
い、一部Ｂ2 Ｏ3 を生成すると考えられる。（前記数
１）
には不明であるが、アモルファス性ＢＮは一般に乱層構
造炭素に近い構造を有しており、層間に侵入型固溶原子
として存在していると考えられ、焼結による結晶化に伴
い、一部Ｂ2 Ｏ3 を生成すると考えられる。（前記数
１）
【００１９】出発原料として使用するＢＮ粉末の一次粒
径は０．０６μｍ以下、そして粉末の比表面積は４０ｍ
2 ／ｇ以上にすることが好ましい。
径は０．０６μｍ以下、そして粉末の比表面積は４０ｍ
2 ／ｇ以上にすることが好ましい。
【００２０】数１及び数２に示したように焼結体組成に
ＢＮ相が存在することは避けられないが、ＢＮは本来難
焼結性であり上記粒度以上では助剤添加による耐食性の
低下を招き易いので好ましくない。
ＢＮ相が存在することは避けられないが、ＢＮは本来難
焼結性であり上記粒度以上では助剤添加による耐食性の
低下を招き易いので好ましくない。
【００２１】焼結後のＡＬＯＮの量は配合するＢＮ中の
酸素量あるいは硼酸の量を変えることによって調整す
る。即ち前記数２、数３から、
酸素量あるいは硼酸の量を変えることによって調整す
る。即ち前記数２、数３から、
【００２２】
【数４】Ｂ2 Ｏ3 ＋ （３．５〜４．７）ＡＬＮ→Ａ
ＬＯＮ＋２ＢＮ
ＬＯＮ＋２ＢＮ
【００２３】数４から、ＡＬＮ／Ｂ2 Ｏ3 モル比３．５
〜４．７の割合でＢ2 Ｏ3 、アモルファス性ＢＮ粉末の
酸素量を調整した場合、計算上最大８１．１ｗｔ％のＡ
ＬＯＮ相が生成する。ＡＬＯＮは優れた耐食性や高温強
度を有するが、耐食性セラミック焼結体には同時に耐熱
衝撃性や熱伝導性も一般に要求されることが多いので、
焼結後のＡＬＯＮ、ＢＮ、ＡＬＮ、その他の量は対象と
なる溶融体の種類や使用目的に応じて適宜変えられる。
溶融体が溶鋼の場合、ＢＮ粉末の量１０〜９８ｗｔ％、
ＢＮ粉末中の固溶酸素量１〜１５ｗｔ％、ＡＬＮ粉末の
量２〜９０ｗｔ％、その他の成分０〜８８ｗｔ％が好ま
しい。これは耐食性ばかりでなく、ＢＮの耐熱衝撃性、
低熱膨張性やＡＬＮの高熱伝導性の寄与も大きいからＢ
ＮやＡＬＮを焼結体中に残留させるためである。
〜４．７の割合でＢ2 Ｏ3 、アモルファス性ＢＮ粉末の
酸素量を調整した場合、計算上最大８１．１ｗｔ％のＡ
ＬＯＮ相が生成する。ＡＬＯＮは優れた耐食性や高温強
度を有するが、耐食性セラミック焼結体には同時に耐熱
衝撃性や熱伝導性も一般に要求されることが多いので、
焼結後のＡＬＯＮ、ＢＮ、ＡＬＮ、その他の量は対象と
なる溶融体の種類や使用目的に応じて適宜変えられる。
溶融体が溶鋼の場合、ＢＮ粉末の量１０〜９８ｗｔ％、
ＢＮ粉末中の固溶酸素量１〜１５ｗｔ％、ＡＬＮ粉末の
量２〜９０ｗｔ％、その他の成分０〜８８ｗｔ％が好ま
しい。これは耐食性ばかりでなく、ＢＮの耐熱衝撃性、
低熱膨張性やＡＬＮの高熱伝導性の寄与も大きいからＢ
ＮやＡＬＮを焼結体中に残留させるためである。
【００２４】特に、焼結後のＡＬＯＮの量は用途によっ
て個々に変えることが必要で、測温用保護管の場合、急
峻な応答性が要求されるので、熱伝導率の極めて低いＡ
ＬＯＮの生成量を少なくしてＡＬＮ量を多くする。保護
管を溶鋼中に長時間浸漬する場合、ＢＮ粉末の量１０〜
５０ｗｔ％、ＢＮ粉末中の固溶酸素の量５〜１５ｗｔ
％、ＡＬＮ粉末の量５０〜９０ｗｔ％が好ましい。
て個々に変えることが必要で、測温用保護管の場合、急
峻な応答性が要求されるので、熱伝導率の極めて低いＡ
ＬＯＮの生成量を少なくしてＡＬＮ量を多くする。保護
管を溶鋼中に長時間浸漬する場合、ＢＮ粉末の量１０〜
５０ｗｔ％、ＢＮ粉末中の固溶酸素の量５〜１５ｗｔ
％、ＡＬＮ粉末の量５０〜９０ｗｔ％が好ましい。
【００２５】溶融体が凝固を開始する箇所、例えば、ブ
レークリング、セラミックモールドガラス溶融体用ノズ
ルの様に耐食性と共に耐熱衝撃性が要求されるものに
は、ＢＮ粉末量７０〜９８ｗｔ％、ＢＮ粉末中の固溶酸
素量１〜１０ｗｔ％、ＡＬＮ２〜３０ｗｔ％、その他の
成分０〜２８ｗｔ％、その他の成分の種類としてはＹ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＡＬ2 Ｏ3 が好ましい。
レークリング、セラミックモールドガラス溶融体用ノズ
ルの様に耐食性と共に耐熱衝撃性が要求されるものに
は、ＢＮ粉末量７０〜９８ｗｔ％、ＢＮ粉末中の固溶酸
素量１〜１０ｗｔ％、ＡＬＮ２〜３０ｗｔ％、その他の
成分０〜２８ｗｔ％、その他の成分の種類としてはＹ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＡＬ2 Ｏ3 が好ましい。
【００２６】本発明セラミック焼結体の成分は、ＡＬ
Ｎ、ＡＬＯＮ、が主成分であるが、ＡＬ、Ｎ、Ｏ以外の
成分として、Ｏ成分の出発原料としてＢ化合物を使用す
ると必然的にＢが入ってくるのでこれは避けられない。
その他の成分としては、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｓ
ｉＯ2 、ＡＬ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 を適宜目的用
途に応じて添加することができる。焼結助剤を用いる場
合は、種類は特に限定されず公知のものを使用できる
が、一般的にＢＮ、ＡＬＮの焼結に好適なＹ2 Ｏ3、Ｃ
ａＯ等を選べば良い。その量は１〜５ｗｔ％まで使用で
きる。
Ｎ、ＡＬＯＮ、が主成分であるが、ＡＬ、Ｎ、Ｏ以外の
成分として、Ｏ成分の出発原料としてＢ化合物を使用す
ると必然的にＢが入ってくるのでこれは避けられない。
その他の成分としては、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｓ
ｉＯ2 、ＡＬ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 を適宜目的用
途に応じて添加することができる。焼結助剤を用いる場
合は、種類は特に限定されず公知のものを使用できる
が、一般的にＢＮ、ＡＬＮの焼結に好適なＹ2 Ｏ3、Ｃ
ａＯ等を選べば良い。その量は１〜５ｗｔ％まで使用で
きる。
【００２７】上記した出発原料粉末を混合、成形した
後、焼結はＮ2 雰囲気のもとで常圧またはＮ2 ガス加圧
下で１７００〜１８５０℃、２〜４時間加熱保持するこ
とによって焼結体を得る。経済的効果を考慮すると常圧
焼結が有利である。溶鋼に対するＡＬＮの耐食性につい
ては、溶鋼中浸漬回転試験によって知ることが出来、そ
の結果は次の表の通りである。
後、焼結はＮ2 雰囲気のもとで常圧またはＮ2 ガス加圧
下で１７００〜１８５０℃、２〜４時間加熱保持するこ
とによって焼結体を得る。経済的効果を考慮すると常圧
焼結が有利である。溶鋼に対するＡＬＮの耐食性につい
ては、溶鋼中浸漬回転試験によって知ることが出来、そ
の結果は次の表の通りである。
【００２８】
【表１】 浸漬回転試験条件：鋼 種 低炭素鋼（Ｓｉキ
ルド） 溶鋼温度 １５５０℃ 浸漬時間 ３ｈｒ サンプル回転数 ６０ｒｐｍ
ルド） 溶鋼温度 １５５０℃ 浸漬時間 ３ｈｒ サンプル回転数 ６０ｒｐｍ
【００２９】表１から明らかな様にＡＬＯＮは、ＡＬ
Ｎ、ＡＬ2 Ｏ3 より、耐溶損性が優れており、要求され
る耐溶損性の程度に応じてＡＬＯＮ系セラミックス中の
ＡＬＯＮ量を適宜変える。
Ｎ、ＡＬ2 Ｏ3 より、耐溶損性が優れており、要求され
る耐溶損性の程度に応じてＡＬＯＮ系セラミックス中の
ＡＬＯＮ量を適宜変える。
【００３０】
【実施例】実施例によって本発明を説明する。図１は、
溶湯鍋の側壁に本発明の耐食性ＡＬＯＮ系セラミック保
護管を含む測温機構を取り付けた全体図である。１は保
護管、２は保護管１を固定するためのホルダーレンガ、
３は熱電対内蔵の内部挿入管で、スプリング４によって
保護管１の先端部内面に押圧固定される。スプリング４
は開放端をスライドリング５によって止められ、止め具
６によって溶湯鍋の鉄皮Ａに固定された押さえ金具８に
ボルトにて最終的に固定される。９は、保護管１及びホ
ルダーレンガ２と押さえ金具８との空間を埋める押さえ
レンガ、１０は溶湯鍋の側壁耐火物Ｂに埋め込まれて、
ホルダーレンガ２及び押さえレンガ９を収納するマスレ
ンガである。
溶湯鍋の側壁に本発明の耐食性ＡＬＯＮ系セラミック保
護管を含む測温機構を取り付けた全体図である。１は保
護管、２は保護管１を固定するためのホルダーレンガ、
３は熱電対内蔵の内部挿入管で、スプリング４によって
保護管１の先端部内面に押圧固定される。スプリング４
は開放端をスライドリング５によって止められ、止め具
６によって溶湯鍋の鉄皮Ａに固定された押さえ金具８に
ボルトにて最終的に固定される。９は、保護管１及びホ
ルダーレンガ２と押さえ金具８との空間を埋める押さえ
レンガ、１０は溶湯鍋の側壁耐火物Ｂに埋め込まれて、
ホルダーレンガ２及び押さえレンガ９を収納するマスレ
ンガである。
【００３１】図１の各部品中、保護管１及びホルダーレ
ンガ３は測温終了後取り替えられるが、他の部品は繰り
返し使用する。
ンガ３は測温終了後取り替えられるが、他の部品は繰り
返し使用する。
【００３２】図２は、保護管の形状図でテーパー部でホ
ルダーレンガ３とモルタルで接着固定させる。図３は、
保護管側面の溶鋼接触部に熱衝撃緩衝の為に施された被
覆層１１を付けた保護管構造図である。この被覆層１１
は溶鋼鍋のバーナーによる予熱に耐え、注湯後は急速に
溶融除去されるため急峻な応答性、精度が保たれる。
ルダーレンガ３とモルタルで接着固定させる。図３は、
保護管側面の溶鋼接触部に熱衝撃緩衝の為に施された被
覆層１１を付けた保護管構造図である。この被覆層１１
は溶鋼鍋のバーナーによる予熱に耐え、注湯後は急速に
溶融除去されるため急峻な応答性、精度が保たれる。
【００３３】上記セラミックス保護管は、溶湯鍋に固定
されるものであるから、耐食性の他に操業条件に応じた
レベルの耐熱衝撃性が要求される。この目的のために、
焼結体組成中に耐熱衝撃性に優れた材料であるＢＮを一
定量確保しておく必要がある。
されるものであるから、耐食性の他に操業条件に応じた
レベルの耐熱衝撃性が要求される。この目的のために、
焼結体組成中に耐熱衝撃性に優れた材料であるＢＮを一
定量確保しておく必要がある。
【００３４】本実施例では、前記数１〜数４に基づき算
出した焼結体中のＢＮ含有率が１０、２０、３０ｗｔ％
前後の３つのＣａｓｅになる様に調整した。即ち、原料
配合を、ＡＬＮ粉末に固溶酸素量７ｗｔ％のアモルファ
ス性ＢＮ粉末を１０、２０、３０ｗｔ％混合したもの、
これにＢ2 Ｏ3 を外割りにて２ｗｔ％添加混合したも
の、同じく４ｗｔ％添加混合したものとした。また、比
較の為に、ＡＬＮ粉末に酸素をほとんど固溶しない０．
０３ｗｔ％
出した焼結体中のＢＮ含有率が１０、２０、３０ｗｔ％
前後の３つのＣａｓｅになる様に調整した。即ち、原料
配合を、ＡＬＮ粉末に固溶酸素量７ｗｔ％のアモルファ
ス性ＢＮ粉末を１０、２０、３０ｗｔ％混合したもの、
これにＢ2 Ｏ3 を外割りにて２ｗｔ％添加混合したも
の、同じく４ｗｔ％添加混合したものとした。また、比
較の為に、ＡＬＮ粉末に酸素をほとんど固溶しない０．
０３ｗｔ％
〔０〕のアモルファス性ＢＮ粉末を１０、２
０、３０ｗｔ％配合したものを加え、合計１２種類のサ
ンプルを準備した。これらを、１．７５ｔｏｎ／ｃｍ2
プレス成形加工後、１８００℃×３〜５ｈｒ、常圧、Ｎ
2 雰囲気下で焼結することによって製造した。得られた
焼結体のサイズは外径２１φ、内径７．５φ、長さ１０
０ｍｍである。
０、３０ｗｔ％配合したものを加え、合計１２種類のサ
ンプルを準備した。これらを、１．７５ｔｏｎ／ｃｍ2
プレス成形加工後、１８００℃×３〜５ｈｒ、常圧、Ｎ
2 雰囲気下で焼結することによって製造した。得られた
焼結体のサイズは外径２１φ、内径７．５φ、長さ１０
０ｍｍである。
【００３５】次表に焼結体組成における、各Ｃａｓｅの
ＢＮ含有率、ＡＬＮ−ＡＬＯＮ中に占めるＡＬＯＮ比率
の計算値を示す。
ＢＮ含有率、ＡＬＮ−ＡＬＯＮ中に占めるＡＬＯＮ比率
の計算値を示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】上表のＣａｓｅ、、は、各々、焼結
体組成中のＢＮ含有率１０、２０、３０ｗｔ％前後のサ
ンプルである。得られた焼結体の材料特性及びＸ線回折
結果は、次表の通りであった。
体組成中のＢＮ含有率１０、２０、３０ｗｔ％前後のサ
ンプルである。得られた焼結体の材料特性及びＸ線回折
結果は、次表の通りであった。
【００３８】
【表３】
【００３９】上表のＡ、Ｂ、Ｃは各ＣａｓｅのＡＬＯＮ
生成が無い場合、ＤはＣａｓｅのＡＬＯＮ生成の場合
の一例である。表３から明らかな様に、ＢＮが増加する
と強度、密度共低下する。また、ＡＬＯＮが存在すると
強度が増加する。耐食性については、測温終了後保護管
を回収し、溶損した外径を測定して各サンプルの溶損速
度を比較した。測温は、低炭素鋼（ＳＳ−４００）溶
湯、溶鋼温度１５３０〜１５５０℃、浸漬時間１０〜１
５ｈｒの浸漬条件下で行った。図４から明らかなよう
に、ＡＬＯＮが増加すると溶損速度は小さくなり、顕著
に効果があることが認められた。また、Ｃａｓｅ、Ｃ
ａｓｅ、Ｃａｓｅの溶損速度の差異は主に強度、密
度の違いに起因すると推測される。
生成が無い場合、ＤはＣａｓｅのＡＬＯＮ生成の場合
の一例である。表３から明らかな様に、ＢＮが増加する
と強度、密度共低下する。また、ＡＬＯＮが存在すると
強度が増加する。耐食性については、測温終了後保護管
を回収し、溶損した外径を測定して各サンプルの溶損速
度を比較した。測温は、低炭素鋼（ＳＳ−４００）溶
湯、溶鋼温度１５３０〜１５５０℃、浸漬時間１０〜１
５ｈｒの浸漬条件下で行った。図４から明らかなよう
に、ＡＬＯＮが増加すると溶損速度は小さくなり、顕著
に効果があることが認められた。また、Ｃａｓｅ、Ｃ
ａｓｅ、Ｃａｓｅの溶損速度の差異は主に強度、密
度の違いに起因すると推測される。
【００４０】尚、本例は一実施例であり、本発明が本例
のみに限定されるものでないことは言うまでもないこと
である。例えば、本例のＣａｓｅ、Ｃａｓｅ、Ｃａ
ｓｅ以外の焼結体中ＢＮ含有率、本例以外のＡＬＮ−
ＡＬＯＮ間のＡＬＯＮ比率も、耐食性、耐熱衝撃性への
要求の程度に応じて選択することが出来る。
のみに限定されるものでないことは言うまでもないこと
である。例えば、本例のＣａｓｅ、Ｃａｓｅ、Ｃａ
ｓｅ以外の焼結体中ＢＮ含有率、本例以外のＡＬＮ−
ＡＬＯＮ間のＡＬＯＮ比率も、耐食性、耐熱衝撃性への
要求の程度に応じて選択することが出来る。
【００４１】
【発明の効果】ＡＬＯＮ系セラミック焼結体は、ＡＬＯ
Ｎ粉末とＡＬ2 Ｏ3 粉末に希土類元素、またはアルカリ
土類元素の酸火物を焼結助剤として用いているが、耐食
性の観点からは、これらの助剤はＡＬＯＮ焼結体の耐食
性を低下させるので好ましくない。本発明によれば、従
来の焼結助剤を用いなくても実用的な機械的強度及び密
度を得ることが出来、使用目的に応じた耐食性を持つＡ
ＬＯＮ系セラミックス焼結体を容易に得られるので金属
溶湯への長時間浸漬用部材の製造方法として工業的価値
は大きい。また、本来悪影響をもたらす原料粉末中の固
溶酸素をＡＬＯＮ焼結体の
Ｎ粉末とＡＬ2 Ｏ3 粉末に希土類元素、またはアルカリ
土類元素の酸火物を焼結助剤として用いているが、耐食
性の観点からは、これらの助剤はＡＬＯＮ焼結体の耐食
性を低下させるので好ましくない。本発明によれば、従
来の焼結助剤を用いなくても実用的な機械的強度及び密
度を得ることが出来、使用目的に応じた耐食性を持つＡ
ＬＯＮ系セラミックス焼結体を容易に得られるので金属
溶湯への長時間浸漬用部材の製造方法として工業的価値
は大きい。また、本来悪影響をもたらす原料粉末中の固
溶酸素をＡＬＯＮ焼結体の
〔０〕源とするので、安価な
低純度の出発原料を使用することにより、コストダウン
に大きく寄与する。
低純度の出発原料を使用することにより、コストダウン
に大きく寄与する。
【図１】溶湯鍋の側壁に、保護管を含む測温機構を取り
付けた全体図である。
付けた全体図である。
【図２】ＡＬＯＮ系セラミック保護管の形状図である。
【図３】上記保護管の外側の溶湯浸漬部分に被覆層を施
した構造図である。
した構造図である。
【図４】焼結体組成中のＢＮ含有率毎のＡＬＮ−ＡＬＯ
Ｎ間に占めるＡＬＯＮ比率と溶損速度との相関図であ
る。
Ｎ間に占めるＡＬＯＮ比率と溶損速度との相関図であ
る。
１ 保護管 ２ ホルダーレンガ ３ 熱電対内蔵内部挿入管 ４ スプリング ５ スライドリング ６ スプリング止め具 ７ ボルト ８ 押さえ金具 ９ 押さえレンガ １０ マスレンガ １１ 被覆層 Ａ 溶湯鍋の鉄皮 Ｂ 溶湯鍋の側壁耐火物
Claims (4)
- 【請求項１】 耐食性ＡＬＯＮ系セラミック焼結体の製
造に際し、該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化アル
ミ粉末を使用し、０成分の出発原料としては酸素を固溶
したセラミックス粉末を混合し成形後焼結することから
なる耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の製造方法。 - 【請求項２】 上記酸素を固溶するセラミックスが酸素
固溶アモルファス性ＢＮセラミックス粉末である請求項
１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の
製造に際し、該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化ア
ルミ粉末を使用し、０成分の出発原料としては硼酸を混
合し成形後焼結することからなる耐食性ＡＬＯＮ系セラ
ミック焼結体の製造方法。 - 【請求項４】 耐食性ＡＬＯＮ系セラミックス焼結体の
製造に際し、該ＡＬ、Ｎ成分の出発原料としては窒化ア
ルミ粉末を使用し、Ｏ成分の出発原料としては酸素固溶
アモルファス性ＢＮセラミックス粉末と硼酸との混合粉
末を混合し成形後焼結することからなる耐食性ＡＬＯＮ
系セラミック焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024751A JPH07215767A (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 耐食性ａｌｏｎ系セラミック焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024751A JPH07215767A (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 耐食性ａｌｏｎ系セラミック焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07215767A true JPH07215767A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=12146856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6024751A Pending JPH07215767A (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 耐食性ａｌｏｎ系セラミック焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07215767A (ja) |
-
1994
- 1994-01-26 JP JP6024751A patent/JPH07215767A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |