JPH0873286A - 窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材 - Google Patents
窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材Info
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- JPH0873286A JPH0873286A JP6212517A JP21251794A JPH0873286A JP H0873286 A JPH0873286 A JP H0873286A JP 6212517 A JP6212517 A JP 6212517A JP 21251794 A JP21251794 A JP 21251794A JP H0873286 A JPH0873286 A JP H0873286A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating 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
- C04B41/5025—Coating 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 with ceramic materials
- C04B41/5031—Alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0087—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for metallurgical applications
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フラックスによる侵食が軽減されアルミニウ
ム等の金属やノロの付着が起こりにくい窒化珪素質焼結
体を提供する。 【構成】 窒化珪素質焼結体表面に表面に向けてＡｌ、
Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなり、相対的
にＹの濃度が低くなる濃度勾配を有するようにしたの
で、アルミニウム等の金属溶湯中に浸漬しても酸性酸化
物であるＳｉＯ2が表面に形成される量は少なく、Ｓｉ
Ｏ2と金属溶解用フラックスから生成される塩基性酸化
物であるＮａＯ、ＮａＡｌＯ2等とによる酸塩基反応に
より、アルミニウムを主成分とする付着物が形成される
ことが防止される。
ム等の金属やノロの付着が起こりにくい窒化珪素質焼結
体を提供する。 【構成】 窒化珪素質焼結体表面に表面に向けてＡｌ、
Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなり、相対的
にＹの濃度が低くなる濃度勾配を有するようにしたの
で、アルミニウム等の金属溶湯中に浸漬しても酸性酸化
物であるＳｉＯ2が表面に形成される量は少なく、Ｓｉ
Ｏ2と金属溶解用フラックスから生成される塩基性酸化
物であるＮａＯ、ＮａＡｌＯ2等とによる酸塩基反応に
より、アルミニウムを主成分とする付着物が形成される
ことが防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化珪素質焼結体、特
に、アルミニウム、亜鉛、銅、及びこれら各金属の合金
の溶湯に直接浸漬することができる窒化珪素質焼結体及
びその製造方法に関するものである。
に、アルミニウム、亜鉛、銅、及びこれら各金属の合金
の溶湯に直接浸漬することができる窒化珪素質焼結体及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、アルミニウムの溶解、鋳造過程
において、アルミニウム溶湯を鋳型内に供給するための
ストーク、アルミニウム溶湯を加熱保持するためのヒー
タ管、アルミニウム溶湯を測温するための熱電対保護管
等がアルミニウム溶湯に直接浸漬して使用されている。
これらの部材には、従来から耐熱性を有するセラミック
粉末を被覆した鋳鉄が用いられている。
において、アルミニウム溶湯を鋳型内に供給するための
ストーク、アルミニウム溶湯を加熱保持するためのヒー
タ管、アルミニウム溶湯を測温するための熱電対保護管
等がアルミニウム溶湯に直接浸漬して使用されている。
これらの部材には、従来から耐熱性を有するセラミック
粉末を被覆した鋳鉄が用いられている。
【０００３】耐熱性セラミックの被覆は十分な密着力で
鋳鉄に固着していないので、容易に剥離しやすい。剥離
すると、鋳鉄はアルミニウム溶湯に溶解する傾向がある
ため、アルミニウム溶湯の品質が低下するという問題が
あった。このため、日常の点検において塗布補修しなけ
ればならず、作業効率が悪かった。また、鋳鉄でできて
いるため比較的重く、取扱いが容易でないという問題も
あった。最近、この様な問題を解決するため、鋳鉄性部
材に変わって、高密度で高強度の窒化珪素又はサイアロ
ンを用いる方法が特公平４−４４６２８号公報に提案さ
れている。
鋳鉄に固着していないので、容易に剥離しやすい。剥離
すると、鋳鉄はアルミニウム溶湯に溶解する傾向がある
ため、アルミニウム溶湯の品質が低下するという問題が
あった。このため、日常の点検において塗布補修しなけ
ればならず、作業効率が悪かった。また、鋳鉄でできて
いるため比較的重く、取扱いが容易でないという問題も
あった。最近、この様な問題を解決するため、鋳鉄性部
材に変わって、高密度で高強度の窒化珪素又はサイアロ
ンを用いる方法が特公平４−４４６２８号公報に提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】窒化珪素又はサイアロ
ンのような耐熱性窒化珪素質焼結体を用いる場合、確か
にアルミニウム溶湯中への不純物の溶解がほとんど無い
ので、溶湯の品質は改善される。しかし、窒化珪素又は
サイアロン等の耐熱性窒化珪素質焼結体をアルミニウム
溶解に用いると、ＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラ
ックスに侵食され、アルミニウムやノロが付着する。こ
のため、これらの焼結体が本来有する高温強さや耐熱衝
撃特性を損ねたり、更にストークの場合アルミニウム溶
湯の流速が不均一になるという新たな問題が発生した。
ンのような耐熱性窒化珪素質焼結体を用いる場合、確か
にアルミニウム溶湯中への不純物の溶解がほとんど無い
ので、溶湯の品質は改善される。しかし、窒化珪素又は
サイアロン等の耐熱性窒化珪素質焼結体をアルミニウム
溶解に用いると、ＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラ
ックスに侵食され、アルミニウムやノロが付着する。こ
のため、これらの焼結体が本来有する高温強さや耐熱衝
撃特性を損ねたり、更にストークの場合アルミニウム溶
湯の流速が不均一になるという新たな問題が発生した。
【０００５】したがって、本発明の目的は窒化珪素又は
サイアロン等の耐熱性窒化珪素質焼結体の表層部を改質
することにより、アルミニウム等の金属やノロの付着が
起こりにくい、金属溶湯用部材に好適な窒化珪素質焼結
体を提供することにある。
サイアロン等の耐熱性窒化珪素質焼結体の表層部を改質
することにより、アルミニウム等の金属やノロの付着が
起こりにくい、金属溶湯用部材に好適な窒化珪素質焼結
体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、フラックス
を介在させた金属溶湯中で、金属溶湯やノロが付着しな
い材料の探索を行った結果、窒化珪素質焼結体表面のＹ
の濃度を相対的に低くし、ＡｌもしくはＣｅ等のＹ以外
の希土類元素の濃度を相対的に高い表面層を形成するこ
とにより金属溶湯やノロの付着性がきわめて小さくなる
ことを見いだした。
を介在させた金属溶湯中で、金属溶湯やノロが付着しな
い材料の探索を行った結果、窒化珪素質焼結体表面のＹ
の濃度を相対的に低くし、ＡｌもしくはＣｅ等のＹ以外
の希土類元素の濃度を相対的に高い表面層を形成するこ
とにより金属溶湯やノロの付着性がきわめて小さくなる
ことを見いだした。
【０００７】すなわち本発明の窒化珪素質焼結体は、窒
化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの濃度が高い表面層
が形成されていることを特徴とする。また本発明の窒化
珪素質焼結体は、表面層において、表面に向けて相対的
にＡｌの濃度が高くなる濃度勾配が形成されていること
が望ましい。さらに本発明の窒化珪素質焼結体は、窒化
珪素質焼結体表面に内部より相対的にＹの濃度が低く、
Ｙ以外の希土類元素の濃度が高い表面層が形成されてい
ることを特徴とする。さらにまた本発明の窒化珪素質焼
結体は、表面層において、表面に向けて相対的にＹの濃
度が低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くな
る濃度勾配が形成されていることが望ましい。
化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの濃度が高い表面層
が形成されていることを特徴とする。また本発明の窒化
珪素質焼結体は、表面層において、表面に向けて相対的
にＡｌの濃度が高くなる濃度勾配が形成されていること
が望ましい。さらに本発明の窒化珪素質焼結体は、窒化
珪素質焼結体表面に内部より相対的にＹの濃度が低く、
Ｙ以外の希土類元素の濃度が高い表面層が形成されてい
ることを特徴とする。さらにまた本発明の窒化珪素質焼
結体は、表面層において、表面に向けて相対的にＹの濃
度が低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くな
る濃度勾配が形成されていることが望ましい。
【０００８】ここで、本発明の窒化珪素質焼結体におい
て、窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的にＡｌの濃
度が高くなり、又は窒化珪素質焼結体表面に内部より相
対的にＹの濃度が低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の
濃度が高くなる表面層を有するようにしたのは次の理由
による。酸化性雰囲気中でアルミニウム等の金属溶湯中
にＹを含む窒化珪素質焼結体を浸漬した場合、金属溶解
用フラックスから生成されるＮａＯ、ＮａＡｌＯ2等と
窒化珪素質表面に存在するＹ系の酸化物が反応し、溶融
アルミニウムとともに付着物を形成する。
て、窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的にＡｌの濃
度が高くなり、又は窒化珪素質焼結体表面に内部より相
対的にＹの濃度が低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の
濃度が高くなる表面層を有するようにしたのは次の理由
による。酸化性雰囲気中でアルミニウム等の金属溶湯中
にＹを含む窒化珪素質焼結体を浸漬した場合、金属溶解
用フラックスから生成されるＮａＯ、ＮａＡｌＯ2等と
窒化珪素質表面に存在するＹ系の酸化物が反応し、溶融
アルミニウムとともに付着物を形成する。
【０００９】しかし、本発明では窒化珪素質焼結体表面
に内部よりＡｌ、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が
高くなり、相対的にＹの濃度が低くなる表面層を有する
ようにしたので、アルミニウム等の金属溶湯中に浸漬し
ても金属溶解用フラックスから生成されるＮａＯ、Ｎａ
ＡｌＯ2等とによる反応が進行せず付着物の形成が防止
される。Ａｌの表面濃度は、内部に対して１．１倍以上
とするのが望ましく、５倍を越えると材料自体の強度低
下を引き起こすので５倍以下とするのが望ましい。Ｙ
は、表面濃度が内部に対して０．９倍以下とするのが望
ましい。また、焼結体の表面層においてはＡｌ濃度が高
く、Ｙ濃度が低くなるのが望ましいが、いづれか一方で
も難付着性の効果は得られる。表面層は、材料の強度の
面から表面に１０〜５００μmの範囲で形成されるのが
望ましい。また、本発明において、窒化珪素質焼結体表
面にＡｌ若しくは希土類元素（Ｙ、Ｃｅ）が濃度勾配を
有するようにすれば、窒化珪素質焼結体に異質の表面層
を形成する場合とは異なり、表面層と下地の窒化珪素質
焼結体との熱膨張係数の差により表面層に亀裂や剥離が
生じるような問題も生じる余地は無い。すなわち表面に
濃度勾配を有する窒化珪素質焼結体は窒化珪素質焼結体
と表面層が単に機械的に付着しているというものではな
いので、金属溶湯用部材として用いても容易に剥離する
ことが無く、十分使用に耐えるものになる。
に内部よりＡｌ、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が
高くなり、相対的にＹの濃度が低くなる表面層を有する
ようにしたので、アルミニウム等の金属溶湯中に浸漬し
ても金属溶解用フラックスから生成されるＮａＯ、Ｎａ
ＡｌＯ2等とによる反応が進行せず付着物の形成が防止
される。Ａｌの表面濃度は、内部に対して１．１倍以上
とするのが望ましく、５倍を越えると材料自体の強度低
下を引き起こすので５倍以下とするのが望ましい。Ｙ
は、表面濃度が内部に対して０．９倍以下とするのが望
ましい。また、焼結体の表面層においてはＡｌ濃度が高
く、Ｙ濃度が低くなるのが望ましいが、いづれか一方で
も難付着性の効果は得られる。表面層は、材料の強度の
面から表面に１０〜５００μmの範囲で形成されるのが
望ましい。また、本発明において、窒化珪素質焼結体表
面にＡｌ若しくは希土類元素（Ｙ、Ｃｅ）が濃度勾配を
有するようにすれば、窒化珪素質焼結体に異質の表面層
を形成する場合とは異なり、表面層と下地の窒化珪素質
焼結体との熱膨張係数の差により表面層に亀裂や剥離が
生じるような問題も生じる余地は無い。すなわち表面に
濃度勾配を有する窒化珪素質焼結体は窒化珪素質焼結体
と表面層が単に機械的に付着しているというものではな
いので、金属溶湯用部材として用いても容易に剥離する
ことが無く、十分使用に耐えるものになる。
【００１０】なお、下地の窒化珪素質焼結体は、窒化珪
素粒子又はサイアロン粒子を６０重量％以上、下地の窒
化珪素質焼結体を構成する元素、例えばＳｉ、Ａｌ、
Ｙ、Ｏ、Ｎ等からなる粒界相を４０重量％未満にする必
要がある。窒化珪素粒子又はサイアロン粒子が６０重量
％未満であると、窒化珪素質焼結体が本来有する耐熱
性、耐熱衝撃性を低下し、アルミニウム等の金属溶湯用
部材として使用に耐えなくなる。本発明の窒化珪素質焼
結体は、アルミニウム合金溶湯等の金属溶湯用部材とし
て用いることができる。金属溶湯用部材としては、測温
用保護管、浸漬ノズル等に適用することができる。ま
た、金属溶湯の中でも特にアルミ系溶湯に対する難付着
性に優れるのでアルミ基合金溶湯用部材として用いるこ
とが望ましい。すなわち本発明の金属溶湯用部材は、窒
化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの濃度が高い表面層
が形成されている窒化珪素質焼結体を用いたことを特徴
とする。また本発明の金属溶湯用部材は、表面層におい
て、表面に向けて相対的にＡｌの濃度が高くなる濃度勾
配が形成されていることが望ましい。さらに本発明の窒
化珪素質焼結体は、窒化珪素質焼結体表面に内部より相
対的にＹの濃度が低く、Ｙ以外の希土類元素の濃度が高
い表面層が形成されている窒化珪素質焼結体を用いたこ
とを特徴とする。さらにまた本発明の金属溶湯用部材
は、表面層において、表面に向けて相対的にＹの濃度が
低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなる濃
度勾配が形成されていることが望ましい。
素粒子又はサイアロン粒子を６０重量％以上、下地の窒
化珪素質焼結体を構成する元素、例えばＳｉ、Ａｌ、
Ｙ、Ｏ、Ｎ等からなる粒界相を４０重量％未満にする必
要がある。窒化珪素粒子又はサイアロン粒子が６０重量
％未満であると、窒化珪素質焼結体が本来有する耐熱
性、耐熱衝撃性を低下し、アルミニウム等の金属溶湯用
部材として使用に耐えなくなる。本発明の窒化珪素質焼
結体は、アルミニウム合金溶湯等の金属溶湯用部材とし
て用いることができる。金属溶湯用部材としては、測温
用保護管、浸漬ノズル等に適用することができる。ま
た、金属溶湯の中でも特にアルミ系溶湯に対する難付着
性に優れるのでアルミ基合金溶湯用部材として用いるこ
とが望ましい。すなわち本発明の金属溶湯用部材は、窒
化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの濃度が高い表面層
が形成されている窒化珪素質焼結体を用いたことを特徴
とする。また本発明の金属溶湯用部材は、表面層におい
て、表面に向けて相対的にＡｌの濃度が高くなる濃度勾
配が形成されていることが望ましい。さらに本発明の窒
化珪素質焼結体は、窒化珪素質焼結体表面に内部より相
対的にＹの濃度が低く、Ｙ以外の希土類元素の濃度が高
い表面層が形成されている窒化珪素質焼結体を用いたこ
とを特徴とする。さらにまた本発明の金属溶湯用部材
は、表面層において、表面に向けて相対的にＹの濃度が
低く、Ｃｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなる濃
度勾配が形成されていることが望ましい。
【００１１】ここにいう金属溶湯用部材を以下に図１〜
図５を用いて説明する。ここにいう金属溶湯用部材とし
てはまず図１に示される保護管１がある。この保護管１
は図１に示されるように金属溶湯容器２中の金属溶湯３
を測温する熱電対を収納して、金属溶湯３に直接浸漬さ
れる。したがって収納した熱電対を保護するために十分
な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性お
よび難付着性に優れる必要がある。したがって、この保
護管１に本発明の窒化珪素質焼結体を適用することによ
りＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラックスに侵食さ
れてアルミニウムやノロが付着する現象を防止すること
ができ、保護管として必要な高温強さや耐熱衝撃特性を
保持することができる。
図５を用いて説明する。ここにいう金属溶湯用部材とし
てはまず図１に示される保護管１がある。この保護管１
は図１に示されるように金属溶湯容器２中の金属溶湯３
を測温する熱電対を収納して、金属溶湯３に直接浸漬さ
れる。したがって収納した熱電対を保護するために十分
な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性お
よび難付着性に優れる必要がある。したがって、この保
護管１に本発明の窒化珪素質焼結体を適用することによ
りＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラックスに侵食さ
れてアルミニウムやノロが付着する現象を防止すること
ができ、保護管として必要な高温強さや耐熱衝撃特性を
保持することができる。
【００１２】またここにいう金属溶湯用部材としては図
１に示されるラドル５がある。このラドル５は図１に示
されるように金属溶湯容器２中の金属溶湯３を汲み上げ
るために設置され金属溶湯３に直接浸漬される。したが
って、十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する
耐溶損性および難付着性に優れる必要がある。このラド
ル５についても本発明の窒化珪素質焼結体を適用するこ
とによりＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラックスに
侵食されてアルミニウムやノロが付着する現象を防止す
ることができ、ラドルとして必要な高温強さや耐熱衝撃
特性を保持することができる。
１に示されるラドル５がある。このラドル５は図１に示
されるように金属溶湯容器２中の金属溶湯３を汲み上げ
るために設置され金属溶湯３に直接浸漬される。したが
って、十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する
耐溶損性および難付着性に優れる必要がある。このラド
ル５についても本発明の窒化珪素質焼結体を適用するこ
とによりＮａＦ、ＮａＣｌを主成分とするフラックスに
侵食されてアルミニウムやノロが付着する現象を防止す
ることができ、ラドルとして必要な高温強さや耐熱衝撃
特性を保持することができる。
【００１３】またここにいう金属溶湯用部材としては図
２に示されるストーク１０ａ若しくは中間ストーク（サ
ブライザー）１０ｂがある。このストーク１０ａ若しく
は中間ストーク（サブライザー）１０は図２に示される
ように例えば低圧鋳造装置７の金属溶湯容器８中の金属
溶湯３を鋳型９内に導入するために金属溶湯容器８中の
金属溶湯３中に浸漬され、金属溶湯３に直接接触する。
したがって鋳型９内に導入される金属溶湯３との反応を
防止して、鋳造品の品質を保持するために十分な耐熱衝
撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難付
着性に優れる必要がある。このストーク１０ａ若しくは
中間ストーク（サブライザー）１０ｂについては特に本
発明の窒化珪素質焼結体を適用することによりＮａＦ、
ＮａＣｌを主成分とするフラックスに侵食されてアルミ
ニウムやノロが付着する現象を防止することができ、ス
トーク１０ａ若しくは中間ストーク（サブライザー）１
０ｂとして必要な高温強さや耐熱衝撃特性を保持するこ
とができるだけではなく、アルミニウム溶湯の流速が不
均一になるという問題の発生を防止することができる。
その他ここにいう金属溶湯用部材としては図３〜図５に
示されるダイカストスリーブ１１、ヒーターチューブ１
２、溶鍛スリーブ１４等がある。
２に示されるストーク１０ａ若しくは中間ストーク（サ
ブライザー）１０ｂがある。このストーク１０ａ若しく
は中間ストーク（サブライザー）１０は図２に示される
ように例えば低圧鋳造装置７の金属溶湯容器８中の金属
溶湯３を鋳型９内に導入するために金属溶湯容器８中の
金属溶湯３中に浸漬され、金属溶湯３に直接接触する。
したがって鋳型９内に導入される金属溶湯３との反応を
防止して、鋳造品の品質を保持するために十分な耐熱衝
撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難付
着性に優れる必要がある。このストーク１０ａ若しくは
中間ストーク（サブライザー）１０ｂについては特に本
発明の窒化珪素質焼結体を適用することによりＮａＦ、
ＮａＣｌを主成分とするフラックスに侵食されてアルミ
ニウムやノロが付着する現象を防止することができ、ス
トーク１０ａ若しくは中間ストーク（サブライザー）１
０ｂとして必要な高温強さや耐熱衝撃特性を保持するこ
とができるだけではなく、アルミニウム溶湯の流速が不
均一になるという問題の発生を防止することができる。
その他ここにいう金属溶湯用部材としては図３〜図５に
示されるダイカストスリーブ１１、ヒーターチューブ１
２、溶鍛スリーブ１４等がある。
【００１４】以上の各種金属溶湯部材は金属溶湯に直接
接触する位置に配置され、したがって金属溶湯との反応
を防止するために十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金
属に対する耐溶損性および難付着性に優れる必要があ
る。なお、ここにいう金属溶湯用部材は以上の具体的に
説明したものには限られず、金属溶湯に直接接触される
べく配置され若しくは用いられるものは、ここにいう金
属溶湯用部材である。
接触する位置に配置され、したがって金属溶湯との反応
を防止するために十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金
属に対する耐溶損性および難付着性に優れる必要があ
る。なお、ここにいう金属溶湯用部材は以上の具体的に
説明したものには限られず、金属溶湯に直接接触される
べく配置され若しくは用いられるものは、ここにいう金
属溶湯用部材である。
【００１５】さらに本発明の窒化珪素質焼結体の製造方
法はＳｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ2Ｏ3と、Ａｌ
Ｎ粉末および／または２１Ｒ固溶体粉とを混合し、成形
した成形体に酸化アルミニウム粉末とアルコールからな
るスラリーを塗布し、焼結することを特徴とする。さら
に本発明の窒化珪素質焼結体の製造方法はＳｉ3Ｎ4粉末
と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／ま
たは２１Ｒ固溶体粉とを混合し、成形した成形体を、乾
燥、脱脂後焼結し、得られた焼結体に酸化アルミニウム
粉末とアルコールからなるスラリーを塗布し、乾燥後再
び焼結することを特徴とする。さらに本発明の窒化珪素
質焼結体の製造方法はＳｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末
と、Ｙ2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／または２１Ｒ固溶体
粉とを混合し、成形した成形体に酸化アルミニウム粉末
とアルコールからなるスラリーを塗布し、一体焼結し、
得られた焼結体に酸化アルミニウム粉末とアルコールか
らなるスラリーを塗布し、乾燥後再び焼結することを特
徴とする。
法はＳｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ2Ｏ3と、Ａｌ
Ｎ粉末および／または２１Ｒ固溶体粉とを混合し、成形
した成形体に酸化アルミニウム粉末とアルコールからな
るスラリーを塗布し、焼結することを特徴とする。さら
に本発明の窒化珪素質焼結体の製造方法はＳｉ3Ｎ4粉末
と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／ま
たは２１Ｒ固溶体粉とを混合し、成形した成形体を、乾
燥、脱脂後焼結し、得られた焼結体に酸化アルミニウム
粉末とアルコールからなるスラリーを塗布し、乾燥後再
び焼結することを特徴とする。さらに本発明の窒化珪素
質焼結体の製造方法はＳｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末
と、Ｙ2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／または２１Ｒ固溶体
粉とを混合し、成形した成形体に酸化アルミニウム粉末
とアルコールからなるスラリーを塗布し、一体焼結し、
得られた焼結体に酸化アルミニウム粉末とアルコールか
らなるスラリーを塗布し、乾燥後再び焼結することを特
徴とする。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 （実施例１）Ｓｉ3Ｎ4粉末８７wt%、Ａｌ2Ｏ3粉末５wt
%、ＡｌＮ粉末３wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を混合し、１ｔ
ｏｎ／cm2の圧力で成形した後、加工により直径１２ｍ
ｍ、長さ１２０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体に
酸化珪素粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化珪素と酸化
アルミニウムの混合粉末（重量比で酸化珪素：酸化アル
ミニウム＝１：２）、酸化セリウム粉末とアルコールか
らなるスラリーを塗布し、乾燥、脱脂後焼結した。焼結
は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、１７５０
℃×４ｈで行った。
%、ＡｌＮ粉末３wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を混合し、１ｔ
ｏｎ／cm2の圧力で成形した後、加工により直径１２ｍ
ｍ、長さ１２０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体に
酸化珪素粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化珪素と酸化
アルミニウムの混合粉末（重量比で酸化珪素：酸化アル
ミニウム＝１：２）、酸化セリウム粉末とアルコールか
らなるスラリーを塗布し、乾燥、脱脂後焼結した。焼結
は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、１７５０
℃×４ｈで行った。
【００１７】（実施例２）Ｓｉ3Ｎ4粉末８７wt%、Ａｌ2
Ｏ3粉末５wt%、２１Ｒ固溶体３wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を
混合し、１ｔｏｎ／cm2の圧力で成形した後、加工によ
り直径１２ｍｍ、長さ１２０ｍｍの成形体を得た。得ら
れた成形体を、乾燥、脱脂後焼結した。焼結は窒化珪素
性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、１７５０℃×１ｈで
行った。得られた焼結体に酸化アルミニウム粉末とアル
コールからなるスラリーを塗布し、乾燥後再び焼結し
た。焼結は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、
１７５０℃×４ｈで行った。以上の実施例１及び実施例
２によって得られたサイアロン焼結体について、フラッ
クス処理した８００℃のアルミニウム溶湯中に１０時間
浸漬する試験を行った。試験後サイアロン焼結体に付着
したアルミニウム及びノロの重量と面積率を測定した。
その結果を表１に示す。表１において、No.1〜4は実施
例１の試料であり、No.5は実施例２の試料である。また
No.6は表面処理を行わない従来のサイアロンである。ま
た得られたサイアロン焼結体について表面から内部のＥ
ＰＭＡによる線分析を行った。No.1、No.3の結果を図
６、図７に示す。
Ｏ3粉末５wt%、２１Ｒ固溶体３wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を
混合し、１ｔｏｎ／cm2の圧力で成形した後、加工によ
り直径１２ｍｍ、長さ１２０ｍｍの成形体を得た。得ら
れた成形体を、乾燥、脱脂後焼結した。焼結は窒化珪素
性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、１７５０℃×１ｈで
行った。得られた焼結体に酸化アルミニウム粉末とアル
コールからなるスラリーを塗布し、乾燥後再び焼結し
た。焼結は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガス気流中、
１７５０℃×４ｈで行った。以上の実施例１及び実施例
２によって得られたサイアロン焼結体について、フラッ
クス処理した８００℃のアルミニウム溶湯中に１０時間
浸漬する試験を行った。試験後サイアロン焼結体に付着
したアルミニウム及びノロの重量と面積率を測定した。
その結果を表１に示す。表１において、No.1〜4は実施
例１の試料であり、No.5は実施例２の試料である。また
No.6は表面処理を行わない従来のサイアロンである。ま
た得られたサイアロン焼結体について表面から内部のＥ
ＰＭＡによる線分析を行った。No.1、No.3の結果を図
６、図７に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】図６、図７に認められるように実施例によ
って得られたサイアロン焼結体では、その表面部に表面
に向けてＹの濃度が低くなり、Ａｌの濃度が高くなる濃
度勾配が形成されている。表面における比率は、Ｙが内
部の０．９倍以下、Ａｌが内部の１．１倍以下になって
いる。また表１に認められる様に表面にＡｌリッチ相が
形成された本発明のものNo.１〜No.５のフラックス付着
量は表面にＡｌリッチ相が形成されない従来のものNo.
４のフラックス付着量よりもフラックス付着量が格段に
少ない。
って得られたサイアロン焼結体では、その表面部に表面
に向けてＹの濃度が低くなり、Ａｌの濃度が高くなる濃
度勾配が形成されている。表面における比率は、Ｙが内
部の０．９倍以下、Ａｌが内部の１．１倍以下になって
いる。また表１に認められる様に表面にＡｌリッチ相が
形成された本発明のものNo.１〜No.５のフラックス付着
量は表面にＡｌリッチ相が形成されない従来のものNo.
４のフラックス付着量よりもフラックス付着量が格段に
少ない。
【００２０】（実施例３）本発明窒化珪素質焼結体を用
いて図２に示すストーク１０ａ、中間ストーク（サブラ
イザー）１０ｂを製造し低圧鋳造装置７でアルミニウム
合金を用いた低圧鋳造を行った。ストーク１０ａ、中間
ストーク（サブライザー）１０ｂの製造にあたってはＳ
ｉ3Ｎ4粉末８７wt%、Ａｌ2Ｏ3粉末５wt%、ＡｌＮ粉末３
wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を混合し、１ｔｏｎ／cm2の圧力
で成形した後、加工により直径１２ｍｍ、長さ１２０ｍ
ｍの成形体を得た。得られた成形体に酸化アルミニウム
粉末とアルコールからなるスラリーを塗布し、乾燥、脱
脂後焼結した。焼結は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガ
ス気流中、１７５０℃×４ｈで行った。アルミニウム合
金を用いた低圧鋳造を２０時間行った後ストーク１０
ａ、中間ストーク（サブライザー）１０ｂの溶湯との接
触部分についてその変化を調査した。その結果、アルミ
ニウムやノロの付着がないことが確認された。また鋳造
過程でもアルミニウム溶湯の流速を常に均一に保つこと
ができた。
いて図２に示すストーク１０ａ、中間ストーク（サブラ
イザー）１０ｂを製造し低圧鋳造装置７でアルミニウム
合金を用いた低圧鋳造を行った。ストーク１０ａ、中間
ストーク（サブライザー）１０ｂの製造にあたってはＳ
ｉ3Ｎ4粉末８７wt%、Ａｌ2Ｏ3粉末５wt%、ＡｌＮ粉末３
wt%、Ｙ2Ｏ3粉末５wt%を混合し、１ｔｏｎ／cm2の圧力
で成形した後、加工により直径１２ｍｍ、長さ１２０ｍ
ｍの成形体を得た。得られた成形体に酸化アルミニウム
粉末とアルコールからなるスラリーを塗布し、乾燥、脱
脂後焼結した。焼結は窒化珪素性坩堝中、常圧、窒素ガ
ス気流中、１７５０℃×４ｈで行った。アルミニウム合
金を用いた低圧鋳造を２０時間行った後ストーク１０
ａ、中間ストーク（サブライザー）１０ｂの溶湯との接
触部分についてその変化を調査した。その結果、アルミ
ニウムやノロの付着がないことが確認された。また鋳造
過程でもアルミニウム溶湯の流速を常に均一に保つこと
ができた。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の窒化珪素質焼結体
は窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的にＡｌの濃度
が高くなる表面層若しくは相対的にＹの濃度が低く、Ｃ
ｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなる表面層が形
成されているので、アルミニウム等の金属やノロの付着
が起こりにくい。
は窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的にＡｌの濃度
が高くなる表面層若しくは相対的にＹの濃度が低く、Ｃ
ｅ等のＹ以外の希土類元素の濃度が高くなる表面層が形
成されているので、アルミニウム等の金属やノロの付着
が起こりにくい。
【図１】本発明窒化珪素質焼結体を用いた保護管、ラド
ルの使用状態を示す説明図である。
ルの使用状態を示す説明図である。
【図２】本発明窒化珪素質焼結体を用いたストーク、中
間ストーク（サブライザー）の使用状態を示す説明図で
ある。
間ストーク（サブライザー）の使用状態を示す説明図で
ある。
【図３】本発明窒化珪素質焼結体を用いたダイカストス
リーブの使用状態を示す説明図である。
リーブの使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明窒化珪素質焼結体を用いたヒーターチュ
ーブの使用状態を示す説明図である。
ーブの使用状態を示す説明図である。
【図５】本発明窒化珪素質焼結体を用いた溶鍛スリーブ
の使用状態を示す説明図である。
の使用状態を示す説明図である。
【図６】 本発明の実施例によって得られたサイアロン
焼結体について表面から内部のＥＰＭＡによる線分析を
行った結果を示す図。
焼結体について表面から内部のＥＰＭＡによる線分析を
行った結果を示す図。
【図７】 本発明の実施例によって得られたサイアロン
焼結体について表面から内部のＥＰＭＡによる線分析を
行った結果を示す図。
焼結体について表面から内部のＥＰＭＡによる線分析を
行った結果を示す図。
１・・・保護管、５・・・ラドル、１０ａ・・・ストー
ク、１０ｂ・・・中間ストーク（サブライザー）、１１
・・・ダイカストスリーブ、１２・・・ヒーターチュー
ブ、１４・・・溶鍛スリーブ。
ク、１０ｂ・・・中間ストーク（サブライザー）、１１
・・・ダイカストスリーブ、１２・・・ヒーターチュー
ブ、１４・・・溶鍛スリーブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 41/00 Ｚ 41/54 Ｃ０４Ｂ 35/584
Claims (17)
- 【請求項１】 窒化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの
濃度が高い表面層が形成されていることを特徴とする窒
化珪素質焼結体。 - 【請求項２】 表面層において、表面に向けて相対的に
Ａｌの濃度が高くなる濃度勾配を有する請求項１に記載
の窒化珪素質焼結体。 - 【請求項３】 表面のＡｌ濃度が内部に比べて１．１倍
以上である請求項１または２に記載の窒化珪素質焼結
体。 - 【請求項４】 窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的
にＹの濃度が低く、Ｙ以外の希土類元素の濃度が高い表
面層が形成されていることを特徴とする窒化珪素質焼結
体。 - 【請求項５】 表面層において、表面に向けて相対的に
Ｙの濃度が低く、Ｙ以外の希土類元素の濃度が高くなる
濃度勾配が形成されている請求項４記載の窒化珪素質焼
結体。 - 【請求項６】 表面のＹ濃度が内部に比べて０．９倍以
下である請求項４または５に記載の窒化珪素質焼結体。 - 【請求項７】 窒化珪素質焼結体表面に内部よりＡｌの
濃度が高い表面層が形成されている窒化珪素質焼結体を
用いたことを特徴とする金属溶湯用部材。 - 【請求項８】 窒化珪素質焼結体表面に内部より相対的
にＹの濃度が低く、Ｙ以外の希土類元素の濃度が高い表
面層が形成されている窒化珪素質焼結体を用いたことを
特徴とする金属溶湯用部材。 - 【請求項９】 金属溶湯用部材がラドルである請求項７
または請求項８記載の金属溶湯用部材。 - 【請求項１０】 金属溶湯用部材が中間ストーク（サブ
ライザー）である請求項７または請求項８記載の金属溶
湯用部材。 - 【請求項１１】 金属溶湯用部材がストークである請求
項７または請求項８記載の金属溶湯用部材。 - 【請求項１２】 金属溶湯用部材がダイカストスリーブ
である請求項７または請求項８記載の金属溶湯用部材。 - 【請求項１３】 金属溶湯用部材がヒーターチューブで
ある請求項７または請求項８記載の金属溶湯用部材。 - 【請求項１４】 金属溶湯用部材が溶鍛スリーブである
請求項７または請求項８記載の金属溶湯用部材。 - 【請求項１５】 Ｓｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ
2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／または２１Ｒ固溶体粉とを
混合し、成形した成形体に酸化アルミニウム粉末とアル
コールからなるスラリーを塗布し、一体焼結することを
特徴とする窒化珪素質焼結体の製造方法。 - 【請求項１６】 Ｓｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ
2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／または２１Ｒ固溶体粉とを
混合し、成形した成形体を、乾燥、焼結し、得られた焼
結体に酸化アルミニウム粉末とアルコールからなるスラ
リーを塗布し、乾燥後再び焼結することを特徴とする窒
化珪素質焼結体の製造方法。 - 【請求項１７】 Ｓｉ3Ｎ4粉末と、Ａｌ2Ｏ3粉末と、Ｙ
2Ｏ3と、ＡｌＮ粉末および／または２１Ｒ固溶体粉とを
混合し、成形した成形体に酸化アルミニウム粉末とアル
コールからなるスラリーを塗布し、一体焼結し、得られ
た焼結体に酸化アルミニウム粉末とアルコールからなる
スラリーを塗布し、乾燥後再び焼結することを特徴とす
る窒化珪素質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212517A JPH0873286A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212517A JPH0873286A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873286A true JPH0873286A (ja) | 1996-03-19 |
Family
ID=16623988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6212517A Pending JPH0873286A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0873286A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001261446A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素質焼結体とその製造方法、及び窒化珪素質部品の製造方法 |
| US6744016B2 (en) * | 2000-03-23 | 2004-06-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and method for manufacturing the same |
| JP2008073698A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Kyocera Corp | 保持筒およびこれを用いたホットチャンバダイカストマシン |
| JP2008194713A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ノロ付着の少ない鋳造用ストーク及びその製造方法 |
| US8496718B2 (en) | 2008-03-26 | 2013-07-30 | Kyocera Corporation | Silicon nitride cutting tool |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP6212517A patent/JPH0873286A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001261446A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素質焼結体とその製造方法、及び窒化珪素質部品の製造方法 |
| US6744016B2 (en) * | 2000-03-23 | 2004-06-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and method for manufacturing the same |
| JP2008073698A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Kyocera Corp | 保持筒およびこれを用いたホットチャンバダイカストマシン |
| JP2008194713A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ノロ付着の少ない鋳造用ストーク及びその製造方法 |
| JP4724863B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-07-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ノロ付着の少ない鋳造用ストーク及びその製造方法 |
| US8496718B2 (en) | 2008-03-26 | 2013-07-30 | Kyocera Corporation | Silicon nitride cutting tool |
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