JPH0777986B2 - 炭化珪素質焼結体の製法 - Google Patents

炭化珪素質焼結体の製法

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JPH0777986B2 JP60019068A JP1906885A JPH0777986B2 JP H0777986 B2 JPH0777986 B2 JP H0777986B2 JP 60019068 A JP60019068 A JP 60019068A JP 1906885 A JP1906885 A JP 1906885A JP H0777986 B2 JPH0777986 B2 JP H0777986B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は強度及び靱性特性に優れると共に高耐食性の炭
化珪素質焼結体の製法に関するものであり、殊に高温下
で鉄と当接するスキッドボタンなど過酷な条件下におい
ても優れた耐食性が要求される当接部材に好適な炭化珪
素質焼結体の製法に関するものである。
〔従来技術〕
炭化珪素質焼結体は耐酸化性、耐食性、耐熱性、耐熱衝
撃性、高温強度等の種々の優れた特性により、高温ガス
タービン用部品、自動車エンジン用部品、耐食部材及び
耐摩耗部材などに好適な材料である。しかしながら、炭
化珪素質焼結体は難焼結性であるため各種焼結助剤を添
加して緻密質な焼結体を得ることが行なわれている。こ
の焼結助剤として、例えばボロン(B)−カーボン
(C)系添加物があるが、緻密質な焼結体を得るために
比較的高温な焼成が必要であり、また焼結体の結晶構造
は一般に等軸的粒子となると共に粒界相が極めて少なく
なっている。従って、これに起因して焼結体の靱性が低
く、そして耐食性の更に一層の向上が望めない。例えば
高温にて鉄などに当接するスキッドボタンにおいてはそ
の材料として未だ十分に満足な耐食性が得られていな
い。
即ち、従来周知の通り、炭化珪素質焼結体をスキッドボ
タンに用いることにより、スキッドボタンの冷却源を不
要にすると共にスキッドマークの発生を少なくし且つ加
熱炉内の熱効率が改善されることになった。しかしなが
ら、耐食性については未だ満足し得るような好適特性が
得られておらず、加熱炉内の高温雰囲気中でスラブと化
学反応をおこす結果、この反応部の発生に伴ってスキッ
ドボタン表面に非晶質ができて反応部界面から容易に亀
裂が生じ、スキッドボタンが破壊する原因となってい
る。
他方、アルミナ(Al2O3)などのアルミニウム系添加物
を用いると緻密化しやすいが、焼結体が大きな体積を有
するのに伴って、焼結体の内部と外部で緻密化の不均一
が生じることが判っている。即ち、アルミニウム系添加
物を用いるにはアルミニウムで5重量%以上添加する必
要があり、粒界成分が多く且つその分解量が大きくなっ
ているため焼結体の内部と外部で均一な緻密化が成され
ず、そして優れた耐食性が得られていない。
〔発明の目的〕
従って本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、そ
の目的は焼結体の内部及び外部に亘って均一に緻密化さ
せ、優れた強度及び靱性特性を有する炭化珪素質焼結体
の製法を提供せんとするものである。
本発明の他の目的は高耐食性の炭化珪素質焼結体の製法
を提供せんとするものであり、これにより特にスキッド
ボタンなどの鉄と当接する部材に好適な材料として炭化
珪素質焼結体を提供するものである。
〔発明の要旨〕
本発明によれば、アルミニウムの単体及び化合物から選
ばれる少なくとも一種をアルミニウムに換算して0.2〜
5重量%、希土類元素化合物の少なくとも一種を希土類
元素に換算して0.2〜5重量%、炭化クロムをクロムに
換算して0.2〜10重量%含み、残部が炭化珪素粉末から
成る出発原料を混合した後、この混合粉末を加圧成型
後、1850〜2050℃で焼結、又は1750〜2050℃で加圧焼結
したことを特徴とする炭化珪素質焼結体の製法が提供さ
れる。
〔問題を解決するための手段〕
原料粉末として用いる炭化珪素はα相、β相のいずれで
もよいが、安価で大量に生産できるα相が望ましい。
又、その平均粒径は10μm以下が望ましく、好適には0.
5μm以下がよい。
本発明においては、この炭化珪素原料にアルミニウムの
単体及び化合物から選ばれる少なくとも一種(以下、第
1成分と称する)及び希土類元素化合物の少なくとも一
種(以下、第2成分と称する)を含有させ、更に炭化ク
ロム(以下、第3成分と称する)も含有させることが重
要であり、それぞれの添加成分を必須不可欠としてその
添加量を所定範囲内に設定し、非酸化性雰囲気中で焼成
することにより本発明の目的を達成することができる。
第1成分にはアルミニウム金属、酸化物、炭化物、窒化
物、硫化物などがあり、例えばアルミナ粉末、アルミナ
ゾル、アルミナゲル、炭化アルミニウム(Al4C3)、窒
化アルミニウム(AlN)などがあり、他に硫酸アルミニ
ウム、硝酸アルミニウム(Al(NO3)3)、炭酸アルミニウ
ム(Al(CO3)3)などが考えられる。
第1成分は炭化珪素質の結晶粒の粒界を形成するもので
あって、本発明者の実験によれば炭化物が生成されてい
るのを確認した。この添加量は出発原料の全量中アルミ
ニウムに換算して0.2〜5重量%の範囲に設定すればよ
く、0.2重量%未満であると充分な緻密体が得られず、
5重量%を越えると高温での強度が劣化すると共に耐食
性が低下し、特に鉄や酸化鉄と反応しやすい化合物が粒
界に多く残ってこれらとの高温での耐食性が顕著に劣る
ことが判った。本発明者が種々の実験を繰り返し行なっ
た結果、第1成分中、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミ
ニウム(AlN)が高温での安定性に優れているため、本
発明の目的を達成するうえで好適な成分であることを確
認した。
第2成分にはSc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,
Er,Tm,Yb,Luの元素に対して酸化物、窒化物、水酸化物
があるが、他にフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、
炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、アルコキシド、リン酸塩、
シュウ酸塩、硫酸塩なども考えられる。就中、高温での
安定性に優れている酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化
物、アルコキシド等を用いるのが望ましい。
第2成分は焼結助剤の添加総量を減少させると共に焼結
性を向上させるものであり、高温での強度及び耐食性を
更に一層向上させるものである。この添加量は出発原料
の全量中希土類元素に換算して0.2〜5重量%の範囲に
設定すればよく、0.2重量%未満であると焼結不足とな
り、5重量%を越えると余剰の希土類元素が粒界に残っ
て耐食性が劣化することが判った。
第3成分としては炭化クロムを使用することが重要であ
る。
第3成分を添加すると耐食性に顕著な効果が認められ
る。クロム酸化物を用いると炭化珪素質と反応して珪化
物が生成されるが、炭化クロムを用いると粒界に一部そ
の粒子が散在し、更に耐食性向上に寄与する。この炭化
クロムには高融点を有するCr3C2の組成のものが最も有
利に使用されるが、この組成以外の炭化クロムとしてCr
7C3やCr23C6も考えられる。そして本発明においてはこ
の第3成分の添加量を0.2〜10重量%の範囲内に設定す
るのが望ましい。
また、本発明の製法により得られる炭化珪素質焼結体は
高温下で鉄材を支持もしくは鉄材と当接するものとして
使用すれば、更に顕著な効果をもたらすものであり、例
えば前述した通り、スラブ加熱炉内で使われるセラミッ
ク製のスキッドボタンがある。
斯様に著しく優れた耐食性が要求される当接部材を提供
せんがためには第1成分乃至第3成分の添加量を前述し
た通りに設定すればよいが、望ましくは出発原料の全量
中、第1成分をアルミニウムに換算で0.2〜3重量%、
希土類元素化合物を希土類元素に換算して0.2〜2重量
%、炭化クロムをクロムに換算して0.4〜5重量%にす
るとよい。
本発明によれば、前述した通りの第1成分乃至第3成分
については、それぞれ所定範囲内の添加量に設定すると
共に各成分をそれぞれ単独で或いは組合せて使用し得
る。また出発原料の段階で溶液のものであれば焼結体の
緻密化を促すものであるが、粉末であればその粒径を小
さくするのが望ましい。その平均粒径は特に厳密な範囲
設定を必要としないが、1.0μm以下が望ましく、好適
には0.5μm以下がよい。
本発明に係る炭化珪素質焼結体は第1成分乃至第3成分
を必須成分として含有するが、この焼結体は上記成分以
外の成分の含有を排除するものではない。
例えば添加成分の混合粉砕時にボール等の粉砕媒体を使
用するときには、この粉砕媒体の構成する成分が混合粉
砕物中に必然的に含有されるようになる。この混入され
る成分が焼結時に炭化珪素や第1成分乃至第3成分と反
応し或いは悪影響を及ぼさない限り、このような成分の
混入は勿論許容される。
本発明の炭化珪素質焼結体中に混入されることが許容さ
れる成分は、ジルコニア(ZrO2)、タングステンカーバ
イド(WC)、窒化珪素(Si3N4)等がある。また上記ボ
ールにアルミナなどの添加成分を含有させるか、アルミ
ナボールを用いることにより混合粉砕物中に第1成分乃
至第3成分を含有させることは差支えない。
本発明の製法においては、上述に従って得られた原料を
湿式混合し、成形用バインダー等が添加され、乾燥造粒
の後、プレス法等により所望形状に成型される。
次いで、この成形体をアルゴン雰囲気もしくは含窒素雰
囲気下の非酸化性雰囲気中で焼結する。或いは成形と焼
結を同時に行う加圧焼結(ホットプレスなど)でもよ
い。
本発明によれば焼成温度を1850〜2050℃の範囲(ホット
プレスにおいては1750〜2050℃の温度範囲)に設定すれ
ばよく、1850℃未満では焼結不足になると共に均一な組
織の焼結体が得られず、2050℃を越えると焼成時の分解
が激しくなると共に異常な粒成長がおき、得られた焼結
体の特性が著しく劣化することを実験上確認した。又、
焼成時間は0.5〜10時間位でよい。
次に本発明の実施例について説明する。
〔実施例〕
α相炭化珪素粉末(平均粒径0.5μm)に第1成分(平
均粒径0.6μm)、第2成分(平均粒径0.8μm)及び第
3成分(平均粒径1.3μm)を添加し、第1表に示すよ
うな配合組成比になるようにした。
この配合粉末を回転ミルにて湿式混合し、この混合スラ
リーに有機バインダーを溶液で適量加えた後、噴霧式乾
燥造粒を行なった。次いで、120×120×10mmの平板に成
型し、脱バインダー後、不活性雰囲気中第1表に示す通
りの焼成温度で雰囲気焼成することにより試料1乃至54
を得た。
かくして得られた焼結体を4×3×35mm(JIS規格によ
る抗折片形状)に切出した後、JISR−1601の4点曲げ試
験法により常温及び1300℃での曲げ強度を測定した。靱
性特性はビッカース圧子を用いて各試料に一定荷重によ
る圧痕のエッジより生じる亀裂の長さから破壊靱性とし
て測定した。また耐食性試験は100×100×5mmの平板に
切出し、同形状の酸化処理した鋼片を乗せ、1250℃、水
蒸気20Vol%の酸化雰囲気中で24時間10sec/cycleの割合
で鋼片の上げ降ろしを繰返し、その後、鋼片による侵食
量を測定した。この侵食具合を1,2,3,4,5の5段階に分
けてその数値が大きくなるのに伴って順次良好な耐侵食
特性であることを示し、4,5は本発明の範囲内とした。
第1表より明らかな通り、本発明の試料No.3,4,6,7,10,
11,14乃至16,19乃至22,24乃至43においては強度が30kg/
mm2以上、靱性が5MN/m3/2以上であり、且つ優れた耐食
性が示すことが判った。また、いずれの試料についても
焼結体の中心部及び外周部からの切出し品の比重と硬度
を測定したところ、その差はほとんど認められず均一な
緻密体であった。
然るに試料No.1,2では焼成温度が低いため焼結不良とな
り、また試料No.5,8,9,12では第1成分の配合比率が、
試料No.13,17では第2成分の配合比率が、試料No.18,23
では第3成分の配合比率が本発明の範囲から外れている
ため強度、靱性または耐食性について優れた特性が得ら
れなかった。
試料No.44については焼成温度が高いため分解が激しく
なると共に異常な粒成長がおき、いずれの特性も劣化し
ていた。また試料No.45乃至49によれば第1成分乃至第
3成分のうち添加成分が欠けたり、他の焼結助剤を用い
ては本発明の如き優れた特性が得られないことが明白で
ある。
〔発明の効果〕
上述の通り、本発明の製法により得られた炭化珪素質焼
結体は焼結体の内部及び外部に亘って均一に緻密化させ
ることにより優れた強度及び靱性特性を有することがで
きた。更に高耐食性を示しており、高温下で鉄材と当接
するスキッドボタンなど過酷な条件下においても優れた
耐食性が要求される当接部材を提供できるものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムの単体及び化合物から選ばれ
    る少なくとも一種をアルミニウムに換算して0.2〜5重
    量%、希土類元素化合物の少なくとも一種を希土類元素
    に換算して0.2〜5重量%、炭化クロムをクロムに換算
    して0.2〜10重量%含み、残部が炭化珪素粉末から成る
    出発原料を混合した後、この混合粉末を加圧成型後、18
    50〜2050℃で焼結、又は1750〜2050℃で加圧焼結したこ
    とを特徴とする炭化珪素質焼結体の製法。
JP60019068A 1985-01-31 1985-01-31 炭化珪素質焼結体の製法 Expired - Lifetime JPH0777986B2 (ja)

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5371049A (en) * 1989-01-09 1994-12-06 Fmc Corporation Ceramic composite of silicon carbide and aluminum nitride
US5108963A (en) * 1989-02-01 1992-04-28 Industrial Technology Research Institute Silicon carbide whisker reinforced alumina ceramic composites
US5298470A (en) * 1989-09-22 1994-03-29 The Carborundum Company Silicon carbide bodies having high toughness and fracture resistance and method of making same
CA2114571A1 (en) * 1993-02-04 1994-08-05 Franciscus Van Dijen Silicon carbide sintered abrasive grain and process for producing same
US5470807A (en) * 1995-03-17 1995-11-28 Industrial Technology Research Institute Chromium carbide based ceramics composite block gauge
JP3540912B2 (ja) * 1997-03-28 2004-07-07 京セラ株式会社 釣糸用ガイド部材
JP2003528148A (ja) * 2000-03-28 2003-09-24 デロレンゾ、ロバート・ジェイ 損傷に際して神経細胞中に形成される新規カルシウム損傷電流の阻害は神経細胞死を抑制する
DE102004002080B4 (de) * 2004-01-15 2007-03-29 Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh Demulgatoren für Mischungen aus Mitteldestillaten mit Brennstoffölen pflanzlichen oder tierischen Ursprungs und Wasser
US10138127B2 (en) * 2011-12-21 2018-11-27 Lg Innotek Co., Ltd. Method of fabricating silicon carbide powder
RU2625845C1 (ru) * 2016-02-03 2017-07-19 Общество С Ограниченной Ответственностью "Доминант" Способ изготовления карбидокремниевого керамического материала
WO2018155374A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 住友大阪セメント株式会社 複合焼結体、静電チャック部材、および静電チャック装置
JP7111257B2 (ja) * 2019-05-22 2022-08-02 住友大阪セメント株式会社 複合焼結体、静電チャック部材、静電チャック装置および複合焼結体の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1030865A (en) * 1961-08-02 1966-05-25 Alfred Gordon Evans Robiette Ceramic materials
JPS57196770A (en) * 1981-05-25 1982-12-02 Sumitomo Electric Industries Silicon carbide member and manufacture
JPS57209884A (en) * 1981-06-17 1982-12-23 Kobe Steel Ltd Manufacture of high strength silicon carbide sintered body
JPS5921579A (ja) * 1982-07-29 1984-02-03 大森 守 炭化珪素焼結成形体とその製造方法
JPS60145960A (ja) * 1984-01-10 1985-08-01 黒崎窯業株式会社 耐食性を有する高靱性セラミックス焼結体の製造方法

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Publication number Publication date
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