JPH09132460A - タングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス及びその製造方法 - Google Patents
タングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス及びその製造方法Info
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- JPH09132460A JPH09132460A JP7291180A JP29118095A JPH09132460A JP H09132460 A JPH09132460 A JP H09132460A JP 7291180 A JP7291180 A JP 7291180A JP 29118095 A JP29118095 A JP 29118095A JP H09132460 A JPH09132460 A JP H09132460A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 タングステン固溶型二珪化モリブデンの耐ク
リープ性を高め、また抵抗体としての寿命を長くする。 【構成】 ＭｏＳｉ2 のＭｏの一部をＷで置換した、一
般式が（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 で表される固溶体マトリ
ックスに、平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、Ｔｉ
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、Ｈ
ｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2
Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 及び
／またはＷ2 Ｂ5 の化合物からなる第２相を５〜４０容
量％複合する。
リープ性を高め、また抵抗体としての寿命を長くする。 【構成】 ＭｏＳｉ2 のＭｏの一部をＷで置換した、一
般式が（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 で表される固溶体マトリ
ックスに、平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、Ｔｉ
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、Ｈ
ｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2
Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 及び
／またはＷ2 Ｂ5 の化合物からなる第２相を５〜４０容
量％複合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タングステン固溶
型二珪化モリブデンに関し、特に複合強化によって室温
強度及び高温での耐クリープ性を向上させ、また抵抗発
熱体としても高温で長寿命を達成できるように改良した
タングステン固溶型二珪化モリブデン系複合セラミック
ス及びその製造方法に関する。
型二珪化モリブデンに関し、特に複合強化によって室温
強度及び高温での耐クリープ性を向上させ、また抵抗発
熱体としても高温で長寿命を達成できるように改良した
タングステン固溶型二珪化モリブデン系複合セラミック
ス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二珪化モリブデンは、シリカ保護皮膜の
生成能力が高いため優れた耐酸化性を示すので、大気雰
囲気加熱炉用高温発熱体として利用されている。現在、
商業的に市場にて入手可能な二珪化モリブデン系発熱体
としては、カンタル・ガデリウス社の１９８９年１０月
の技術資料「二珪化モリブデン抵抗発熱体の使用」にあ
るように、１８００℃までの発熱体温度まで使用できる
材料は、約２０％のガラス相と二珪化モリブデンからな
る材料である。１９００℃までの発熱体温度まで使用で
きる材料は、約２０％のガラス相と二珪化モリブデンの
結晶構造においてモリブデン（Ｍｏ）の一部をタングス
テン（Ｗ）におきかえた、すなわち固溶強化した（Ｍｏ
1-x Ｗx ）Ｓｉ2 から成る材料である。これらの材料は
工業的に広く使用されている。
生成能力が高いため優れた耐酸化性を示すので、大気雰
囲気加熱炉用高温発熱体として利用されている。現在、
商業的に市場にて入手可能な二珪化モリブデン系発熱体
としては、カンタル・ガデリウス社の１９８９年１０月
の技術資料「二珪化モリブデン抵抗発熱体の使用」にあ
るように、１８００℃までの発熱体温度まで使用できる
材料は、約２０％のガラス相と二珪化モリブデンからな
る材料である。１９００℃までの発熱体温度まで使用で
きる材料は、約２０％のガラス相と二珪化モリブデンの
結晶構造においてモリブデン（Ｍｏ）の一部をタングス
テン（Ｗ）におきかえた、すなわち固溶強化した（Ｍｏ
1-x Ｗx ）Ｓｉ2 から成る材料である。これらの材料は
工業的に広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、所定の
最高温度まで昇温できるものの、これらの材料には比較
的多量のガラス相が含まれるため、高温での耐クリープ
性に難があり、変形や、寿命の問題は十分に解決されて
いないのが実状である。したがって、本発明の目的は、
室温で十分な機械的強度を持ち、かつ高温で耐クリープ
性に優れたタングステン固溶型二珪化モリブデン複合セ
ラミック及びその製造方法を提供することにある。
最高温度まで昇温できるものの、これらの材料には比較
的多量のガラス相が含まれるため、高温での耐クリープ
性に難があり、変形や、寿命の問題は十分に解決されて
いないのが実状である。したがって、本発明の目的は、
室温で十分な機械的強度を持ち、かつ高温で耐クリープ
性に優れたタングステン固溶型二珪化モリブデン複合セ
ラミック及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】市販の二珪化モリブデン
系抵抗発熱体に含まれる約２０％のガラス成分は、特公
昭３５−１２３５に開示されているように押出形成にお
ける粘結材として使用される膨潤ベントナイトを含む粘
土物質に帰着する。通常、ベントナイトというと、主と
してＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｈ2 Ｏから構成され、さら
にＦｅ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏのような不純
物を含んでおり、比較的低温で溶融するので、耐クリー
プ性を低下せしめる。一方、近年のファインセラミック
スの製造においては、例えば押出成形でセルロース系の
有機結合剤を用い、脱脂というプロセスを加えることに
より粘土成分を含まない材料を製造することが可能にな
っている。
系抵抗発熱体に含まれる約２０％のガラス成分は、特公
昭３５−１２３５に開示されているように押出形成にお
ける粘結材として使用される膨潤ベントナイトを含む粘
土物質に帰着する。通常、ベントナイトというと、主と
してＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｈ2 Ｏから構成され、さら
にＦｅ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏのような不純
物を含んでおり、比較的低温で溶融するので、耐クリー
プ性を低下せしめる。一方、近年のファインセラミック
スの製造においては、例えば押出成形でセルロース系の
有機結合剤を用い、脱脂というプロセスを加えることに
より粘土成分を含まない材料を製造することが可能にな
っている。
【０００５】また、二珪化モリブデンの室温硬度、破壊
靭性、抗折力などの機械的強度を改善する目的で、様々
な第２相の複合する試みが行われており、古くは特開昭
６０−１９５０６１号公報に見られるようにホウ化物を
複合する系に始まり、さらに１６００℃以上でも十分な
耐酸化性を示すことを特徴とし第２相としてＭｏおよび
Ｗのホウ化物に限定した複合系が特開平１−１１５８７
６号公報に開示されている。
靭性、抗折力などの機械的強度を改善する目的で、様々
な第２相の複合する試みが行われており、古くは特開昭
６０−１９５０６１号公報に見られるようにホウ化物を
複合する系に始まり、さらに１６００℃以上でも十分な
耐酸化性を示すことを特徴とし第２相としてＭｏおよび
Ｗのホウ化物に限定した複合系が特開平１−１１５８７
６号公報に開示されている。
【０００６】以上の点を考慮して鋭意検討した結果、本
発明者等は、タングステン固溶型二珪化モリブデンをマ
トッリクスとして、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ
2 、ＨｆＢ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、
Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中から
選択され、（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 に固溶してその特性
を阻害しない強化相を複合することにより、またその製
造に当っては、有機結合剤を使用して成形、後の脱脂工
程でそれらの結合剤を除去し、即ちできる限りガラス成
分を含まない組織とすれば、室温で十分な機械的強度を
持ち、且つ高温で耐クリープ性に優れたタングステン固
溶型二珪化モリブデン系複合セラミックスを得ることが
できることを発見した。
発明者等は、タングステン固溶型二珪化モリブデンをマ
トッリクスとして、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ
2 、ＨｆＢ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、
Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中から
選択され、（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 に固溶してその特性
を阻害しない強化相を複合することにより、またその製
造に当っては、有機結合剤を使用して成形、後の脱脂工
程でそれらの結合剤を除去し、即ちできる限りガラス成
分を含まない組織とすれば、室温で十分な機械的強度を
持ち、且つ高温で耐クリープ性に優れたタングステン固
溶型二珪化モリブデン系複合セラミックスを得ることが
できることを発見した。
【０００７】すなわち、本発明の複合セラミックスは、
ＭｏＳｉ2 のＭｏの一部をＷで置換した、一般式が（Ｍ
ｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 で表される固溶体マトリックスに、
平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、Ｚｒ
Ｏ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ
2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中
から選択される１種もしくは２種以上の化合物からなる
第２相を５〜４０容量％複合したことを特徴とする。ま
た、上記した複合セラミックスは、（ａ）平均粒径が５
μｍ以下のＭｏＳｉ2 と、（ｂ）平均粒径が５μｍ以下
のＷＳｉ2 と、（ｃ）平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ
4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、Ｚｒ
Ｂ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、Ｍｏ
Ｂ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、
ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中から選択される１種もしくは２種
以上とを有機結合剤と水を加えて混練し非酸化性もしく
は真空雰囲気中で１５００〜１９００℃で焼成すること
により製造することができる。
ＭｏＳｉ2 のＭｏの一部をＷで置換した、一般式が（Ｍ
ｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 で表される固溶体マトリックスに、
平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、Ｚｒ
Ｏ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ
2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中
から選択される１種もしくは２種以上の化合物からなる
第２相を５〜４０容量％複合したことを特徴とする。ま
た、上記した複合セラミックスは、（ａ）平均粒径が５
μｍ以下のＭｏＳｉ2 と、（ｂ）平均粒径が５μｍ以下
のＷＳｉ2 と、（ｃ）平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ
4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、Ｚｒ
Ｂ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、Ｍｏ
Ｂ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、
ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ5 の中から選択される１種もしくは２種
以上とを有機結合剤と水を加えて混練し非酸化性もしく
は真空雰囲気中で１５００〜１９００℃で焼成すること
により製造することができる。
【０００８】以下本発明を詳細に説明する。本発明の二
珪化モリブデンにおいてＭｏと置換するＷの量は、Ｍｏ
Ｓｉ2 とＷＳｉ2 は全率固溶関係にあるが、耐酸化性の
観点から固溶体組成はＭｏＳｉ2 側に位置することが望
ましいので、１０〜４５モル％の固溶量とすることが好
ましい。４０％の固溶量で最良の特性を得ることができ
る。本発明では、複合によりマトリックスを強化する化
合物、即ちＳｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔｉ
Ｂ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ
2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ
5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 及び／又はＷ2 Ｂ5 の平均粒
径５μｍ以下とすると、緻密な焼結体が得られ機械的強
度が良好になるからである。
珪化モリブデンにおいてＭｏと置換するＷの量は、Ｍｏ
Ｓｉ2 とＷＳｉ2 は全率固溶関係にあるが、耐酸化性の
観点から固溶体組成はＭｏＳｉ2 側に位置することが望
ましいので、１０〜４５モル％の固溶量とすることが好
ましい。４０％の固溶量で最良の特性を得ることができ
る。本発明では、複合によりマトリックスを強化する化
合物、即ちＳｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔｉ
Ｂ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ
2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ
5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 及び／又はＷ2 Ｂ5 の平均粒
径５μｍ以下とすると、緻密な焼結体が得られ機械的強
度が良好になるからである。
【０００９】各成分の割合は以下のとおりとする。即
ち、５５〜９０モル％相当のＭｏＳｉ2 と１０〜４５モ
ル％相当のＷＳｉ2 からなるマトリックス（Ｍｏ1-x Ｗ
x ）Ｓｉ2 （ｘ＝０．１〜０．４５）とＳｉ3 Ｎ4 、Ｔ
ｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、
ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ
2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、
Ｗ2 Ｂ5 などの（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 の特性を阻害し
ない強化相の合計を１００容量％として、強化相の合計
は５〜４０容量％である。これらの化合物のうち１種を
使用するとその化合物の相が生成され、２種以上使用す
ると２種類以上の第２相が生成する。この第２相が４０
容量％を超えると、シリカ保護皮膜が焼結体表面を緻密
に覆えなくなるため、十分な耐酸化性を有し得ない。ま
た、第２相の複合により（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 粒成長
が抑制され、微細な組織が得られ、機械的強度は向上す
るが、そのためには第２相を５容量％以上添加する必要
がある。
ち、５５〜９０モル％相当のＭｏＳｉ2 と１０〜４５モ
ル％相当のＷＳｉ2 からなるマトリックス（Ｍｏ1-x Ｗ
x ）Ｓｉ2 （ｘ＝０．１〜０．４５）とＳｉ3 Ｎ4 、Ｔ
ｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、
ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ
2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、
Ｗ2 Ｂ5 などの（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 の特性を阻害し
ない強化相の合計を１００容量％として、強化相の合計
は５〜４０容量％である。これらの化合物のうち１種を
使用するとその化合物の相が生成され、２種以上使用す
ると２種類以上の第２相が生成する。この第２相が４０
容量％を超えると、シリカ保護皮膜が焼結体表面を緻密
に覆えなくなるため、十分な耐酸化性を有し得ない。ま
た、第２相の複合により（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 粒成長
が抑制され、微細な組織が得られ、機械的強度は向上す
るが、そのためには第２相を５容量％以上添加する必要
がある。
【００１０】次に、タングステン固溶型二珪化モリブデ
ン系複合セラミックの製造方法について説明する。Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径を５μｍ以下、かつＷＳｉ2 の平均粒
径を５μｍ以下としたのは、これより粗粒であると通常
の焼成時間ではタングステン固溶型二珪化モリブデンが
得られなくなるからである。上述した平均粒径のＭｏＳ
ｉ2 とＷＳｉ2 及び第２相の原料粉末を所定量取り、さ
らに水及び必要に応じ適当な有機結合剤を加えて混練す
る。混練はニーダー等により十分に（例えば１５分以
上）行うのがよい。混練後、結合剤に水が十分吸収され
るように、一定時間（例えば４８時間以上）乾燥を防い
だ密閉雰囲気内で養生することが好ましい。
ン系複合セラミックの製造方法について説明する。Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径を５μｍ以下、かつＷＳｉ2 の平均粒
径を５μｍ以下としたのは、これより粗粒であると通常
の焼成時間ではタングステン固溶型二珪化モリブデンが
得られなくなるからである。上述した平均粒径のＭｏＳ
ｉ2 とＷＳｉ2 及び第２相の原料粉末を所定量取り、さ
らに水及び必要に応じ適当な有機結合剤を加えて混練す
る。混練はニーダー等により十分に（例えば１５分以
上）行うのがよい。混練後、結合剤に水が十分吸収され
るように、一定時間（例えば４８時間以上）乾燥を防い
だ密閉雰囲気内で養生することが好ましい。
【００１１】次に得られた混練物を形成、乾燥後、真空
あるいは窒素、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中、１
５００〜１９００℃で焼成を行なう。ここで有機系結合
剤を比較的多量（例えば２％以上）に添加した場合には
焼成前に非酸化性雰囲気中で脱脂を行なう必要がある。
あるいは窒素、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中、１
５００〜１９００℃で焼成を行なう。ここで有機系結合
剤を比較的多量（例えば２％以上）に添加した場合には
焼成前に非酸化性雰囲気中で脱脂を行なう必要がある。
【００１２】一方、焼成温度については、１５００℃未
満とすると複合セラミックスの緻密化が達成できない。
また、１９００℃を越す温度で焼成すると、装入原料が
避けられない不純物と反応し融点を下げ、バブリング現
象を起こし緻密な焼結体を得ることができない。
満とすると複合セラミックスの緻密化が達成できない。
また、１９００℃を越す温度で焼成すると、装入原料が
避けられない不純物と反応し融点を下げ、バブリング現
象を起こし緻密な焼結体を得ることができない。
【００１３】
【実施例】以下の具体的実施例により、本発明をさらに
詳細に説明する。実施例１〜３（Ｊ１〜Ｊ３）及び比較例１〜２（Ｈ１〜
Ｈ２） 純度９９％、平均粒径３．４μｍのＭｏＳｉ2 に対し、
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 をそれぞれ
０（Ｈ１）、１５（Ｊ１）、３０（Ｊ２）、４０（Ｊ
３）、５０（Ｈ２、請求項２に対する比較例）モル％と
なるように配合し、第２相として純度９８％、平均粒径
１．２μｍのＭｏＢ粉末をそれぞれ１０容量％になるよ
うに配合した混合粉１００部にセルロース系の結合剤
７．６部加え、ニーダーを用いて乾式で１０分、水をこ
れら粉末全量に対し１２部加え２０分混練した。
詳細に説明する。実施例１〜３（Ｊ１〜Ｊ３）及び比較例１〜２（Ｈ１〜
Ｈ２） 純度９９％、平均粒径３．４μｍのＭｏＳｉ2 に対し、
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 をそれぞれ
０（Ｈ１）、１５（Ｊ１）、３０（Ｊ２）、４０（Ｊ
３）、５０（Ｈ２、請求項２に対する比較例）モル％と
なるように配合し、第２相として純度９８％、平均粒径
１．２μｍのＭｏＢ粉末をそれぞれ１０容量％になるよ
うに配合した混合粉１００部にセルロース系の結合剤
７．６部加え、ニーダーを用いて乾式で１０分、水をこ
れら粉末全量に対し１２部加え２０分混練した。
【００１４】得られた混練物を３日養生し、押出成形機
を用い板状に成形し、乾燥後、脱脂し、真空中１７５０
℃で１時間焼成することによって幅３０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍの焼結体を得た。得られた焼結体か
ら、３×４×１３ｍｍの試験片を採取し、３点曲げ試験
により、曲げ強度を室温で測定した。またクリープ試験
は０．１ｍｍ／ｍｉｎのクロスヘッド速度、１３００
℃、５０ＭＰａの負荷応力で行った。室温における曲げ
強度及びクリープ試験における歪速度の結果を表１に示
す。
を用い板状に成形し、乾燥後、脱脂し、真空中１７５０
℃で１時間焼成することによって幅３０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍの焼結体を得た。得られた焼結体か
ら、３×４×１３ｍｍの試験片を採取し、３点曲げ試験
により、曲げ強度を室温で測定した。またクリープ試験
は０．１ｍｍ／ｍｉｎのクロスヘッド速度、１３００
℃、５０ＭＰａの負荷応力で行った。室温における曲げ
強度及びクリープ試験における歪速度の結果を表１に示
す。
【００１５】
【表１】 ────────────────────────────────── 実施例、比較例 ＷＳｉ2 のモル％ 曲げ強度、MPa 歪速度 sec-1 ────────────────────────────────── Ｈ１ ０ ６５０ ６×１０-6 ────────────────────────────────── Ｊ１ １５ ６１５ ２．５×１０-7 ────────────────────────────────── Ｊ２ ３０ ６０４ １．８×１０-7 ────────────────────────────────── Ｊ３ ４０ ５９３ １．２×１０-7 ────────────────────────────────── Ｈ２ ５０ ５８０ ３．７×１０-7 ──────────────────────────────────
【００１６】表１の結果により、Ｗの固溶によって耐ク
リープ性が著しく改善されたことが理解できる。また、
曲げ強度が高く、室温での機械的強度が良好な特性を得
る面からの好ましいＷ固溶量は１５〜４０モル％であ
る。さらに、比較例１と実施例３について５００、１０
００、１２００、１３００℃で高温曲げ強度試験を行っ
た。その結果（曲げ強度ＭＰａの）を表２に示す。
リープ性が著しく改善されたことが理解できる。また、
曲げ強度が高く、室温での機械的強度が良好な特性を得
る面からの好ましいＷ固溶量は１５〜４０モル％であ
る。さらに、比較例１と実施例３について５００、１０
００、１２００、１３００℃で高温曲げ強度試験を行っ
た。その結果（曲げ強度ＭＰａの）を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】比較例３ （Ｈ３ ) 純度９９％、平均粒径３．４μｍのＭｏＳｉ2 に対し、
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 を４０モル
％になるように配合し、ワイオミング産のベントナイト
を１５重量％を加えニーダーを用いて乾式で１０分、水
をこれら粉末全量に対し１５部加え２０分混練した。
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 を４０モル
％になるように配合し、ワイオミング産のベントナイト
を１５重量％を加えニーダーを用いて乾式で１０分、水
をこれら粉末全量に対し１５部加え２０分混練した。
【００１９】得られた混練物を３日養生し、押出成形機
を用い板状に成形し、乾燥後、脱脂工程を経ることなく
実施例３と同様に焼成し、３×４×１３ｍｍの試験片を
採取し、室温での曲げ試験と１３００℃、５０ＭＰａで
のクリープ試験を行った。その結果、室温での曲げ強度
が３１０ＭＰａ、クリープ試験における歪速度が４×１
０-7であった。実施例３と比較すると、ＭｏＢの複合に
よって曲げ強度が大きく改善され、また有機系結合剤の
使用と脱脂工程の追加により高温クリープ特性も改善さ
れていることが確認された。
を用い板状に成形し、乾燥後、脱脂工程を経ることなく
実施例３と同様に焼成し、３×４×１３ｍｍの試験片を
採取し、室温での曲げ試験と１３００℃、５０ＭＰａで
のクリープ試験を行った。その結果、室温での曲げ強度
が３１０ＭＰａ、クリープ試験における歪速度が４×１
０-7であった。実施例３と比較すると、ＭｏＢの複合に
よって曲げ強度が大きく改善され、また有機系結合剤の
使用と脱脂工程の追加により高温クリープ特性も改善さ
れていることが確認された。
【００２０】実施例１〜３及び比較例２〜３における通
電自己発熱による耐熱寿命試験 実施例１〜３及び比較例２〜３で作製した焼結体から３
×４×５０ｍｍの試験片を切り出した。両端から１０ｍ
ｍにＣｕ箔を巻き端子とし、即ち３０ｍｍの電極間隔
で、開放大気中で１５５０℃の温度で通電寿命試験を行
った。寿命は断線により通電不能となるまでの時間で評
価した。開放電気中での試験は、比較的低い試験温度に
もかかわらず次の関係から理解できるように非常に厳し
い発熱体表面負荷をもたらす。即ち発熱体からの熱量
は、 Ｑ＝（4.96／8600）・ φ・ ［｛（T1＋273 ）／10
0 ｝4 −｛（T2＋273 ）／100 ｝4 ］で、表される。こ
こで、Ｔ1 は発熱体温度、Ｔ2 は環境温度、φは放射率
（０．８）である。
電自己発熱による耐熱寿命試験 実施例１〜３及び比較例２〜３で作製した焼結体から３
×４×５０ｍｍの試験片を切り出した。両端から１０ｍ
ｍにＣｕ箔を巻き端子とし、即ち３０ｍｍの電極間隔
で、開放大気中で１５５０℃の温度で通電寿命試験を行
った。寿命は断線により通電不能となるまでの時間で評
価した。開放電気中での試験は、比較的低い試験温度に
もかかわらず次の関係から理解できるように非常に厳し
い発熱体表面負荷をもたらす。即ち発熱体からの熱量
は、 Ｑ＝（4.96／8600）・ φ・ ［｛（T1＋273 ）／10
0 ｝4 −｛（T2＋273 ）／100 ｝4 ］で、表される。こ
こで、Ｔ1 は発熱体温度、Ｔ2 は環境温度、φは放射率
（０．８）である。
【００２１】一般に、発熱体温度が１５５０℃であるヒ
ーターでの加熱により炉内温度が１４００℃になった場
合、Ｑは１４．８Ｗ／ｃｍ2 ，発熱体温度が１９００℃
で、炉内温度が１８００℃の時はＱは１７．６Ｗ／ｃｍ
2 の表面負荷になり、二珪化モリブデンヒーターはこの
レベルの表面負荷で使用されるのが普通である。しか
し、開放大気中での表面負荷は発熱体温度が１５５０℃
においてもＱが５１Ｗ／ｃｍ2 と１９００℃で使用する
時の約３倍で著しく厳しい表面負荷となる。したがって
１５５０℃での通電寿命試験でも開放大気中で行うこと
により発熱体寿命の加速試験を行うことができることに
なる。通電寿命試験の結果を表３に示す。この表により
本発明実施例は発熱体としての寿命が長いことが分か
る。
ーターでの加熱により炉内温度が１４００℃になった場
合、Ｑは１４．８Ｗ／ｃｍ2 ，発熱体温度が１９００℃
で、炉内温度が１８００℃の時はＱは１７．６Ｗ／ｃｍ
2 の表面負荷になり、二珪化モリブデンヒーターはこの
レベルの表面負荷で使用されるのが普通である。しか
し、開放大気中での表面負荷は発熱体温度が１５５０℃
においてもＱが５１Ｗ／ｃｍ2 と１９００℃で使用する
時の約３倍で著しく厳しい表面負荷となる。したがって
１５５０℃での通電寿命試験でも開放大気中で行うこと
により発熱体寿命の加速試験を行うことができることに
なる。通電寿命試験の結果を表３に示す。この表により
本発明実施例は発熱体としての寿命が長いことが分か
る。
【００２２】
【表３】
【００２３】実施例５〜９（Ｊ４〜Ｊ８）及び比較例４
〜６（Ｈ４〜Ｈ６） 純度９９％、平均粒径３．４μｍのＭｏＳｉ2 に対し、
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 を４０モル
％になるように配合し、さらに表４に表すような配合で
ＭｏＢ、ＷＢを第２相として複合し、実施例１と同様に
して作製した焼結体から実施例１と同様な曲げ試験片を
作製し、室温強度を測定した。結果を同じく表４に示
す。
〜６（Ｈ４〜Ｈ６） 純度９９％、平均粒径３．４μｍのＭｏＳｉ2 に対し、
純度９９％、平均粒径３．７μｍのＷＳｉ2 を４０モル
％になるように配合し、さらに表４に表すような配合で
ＭｏＢ、ＷＢを第２相として複合し、実施例１と同様に
して作製した焼結体から実施例１と同様な曲げ試験片を
作製し、室温強度を測定した。結果を同じく表４に示
す。
【００２４】
【表４】
【００２５】実施例９〜１０（Ｊ９〜Ｊ１０）及び比較
例（Ｈ７〜Ｈ８） 実施例４の配合で表５に示すような焼成温度で焼結体を
作製し、実施例１に示すと同様の室温での曲げ試験を行
った。表５に併せて示す。
例（Ｈ７〜Ｈ８） 実施例４の配合で表５に示すような焼成温度で焼結体を
作製し、実施例１に示すと同様の室温での曲げ試験を行
った。表５に併せて示す。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によるダング
ステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックスは、特
に室温強度及び高温での耐クリープ性に優れ、また抵抗
発熱体としても高温で長寿命を達成し、高温構造部材、
超高温抵抗発熱体として使用できる。
ステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックスは、特
に室温強度及び高温での耐クリープ性に優れ、また抵抗
発熱体としても高温で長寿命を達成し、高温構造部材、
超高温抵抗発熱体として使用できる。
Claims (8)
- 【請求項１】 ＭｏＳｉ2 のＭｏの一部をＷで置換し
た、一般式が（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 で表される固溶体
マトリックスに、平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、
ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ
2 、ＨｆＢ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、
Ｍｏ2 Ｂ、ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ
2 、Ｗ2 Ｂ5 の中から選択される１種もしくは２種以上
の化合物からなる第２相を５〜４０容量％複合したこと
を特徴とするタングステン固溶型二珪化モリブデン複合
セラミックス。 - 【請求項２】 前記一般式：（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 の
ｘが０．１〜０．４５であることを特徴とする請求項１
記載のタングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミ
ックス。 - 【請求項３】 前記一般式：（Ｍｏ1-x Ｗx ）Ｓｉ2 の
ｘが０．４であることを特徴とする請求項２記載のタン
グステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス。 - 【請求項４】 前記第２相がＭｏＢであることを特徴と
する請求項１から３までのいずれか１項記載のタングス
テン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス。 - 【請求項５】 前記第２相が１０容量％である請求項２
記載のタングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミ
ックス。 - 【請求項６】 前記第２相がＷＢであることを特徴とす
る請求項１から３までのいずれか１項記載のタングステ
ン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス。 - 【請求項７】 前記第２相がＭｏＢとＷＢの複数の相よ
りなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか
１項記載のタングステン固溶型二珪化モリブデン複合セ
ラミックス。 - 【請求項８】 （ａ）平均粒径が５μｍ以下のＭｏＳｉ
2 と、（ｂ）平均粒径が５μｍ以下のＷＳｉ2 と、
（ｃ）平均粒径が５μｍ以下のＳｉ3 Ｎ4 、ＴｉＣ、Ｚ
ｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＢ、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＨｆＢ
2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＳｉＣ、ＭｏＢ、Ｍｏ2 Ｂ、
ＭｏＢ2 、Ｍｏ2 Ｂ5 、ＷＢ、Ｗ2 Ｂ、ＷＢ2 、Ｗ2 Ｂ
5 の中から選択される１種もしくは２種以上とを有機結
合剤を加えて混練し、非酸化性もしくは真空雰囲気中で
１５００〜１９００℃で焼成することを特徴とするタン
グステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックスの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7291180A JPH09132460A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | タングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7291180A JPH09132460A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | タングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09132460A true JPH09132460A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=17765503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7291180A Pending JPH09132460A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | タングステン固溶型二珪化モリブデン複合セラミックス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09132460A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003075613A1 (en) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Winner Technology Co., Ltd. | High-temperature ceramic heater with high efficiency and method for manufacturing the same |
| CN100439286C (zh) * | 2006-08-29 | 2008-12-03 | 中材高新材料股份有限公司 | 超高温近零烧蚀ZrB2－ZrC－SiC复相陶瓷的制备方法 |
| CN101844925A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-29 | 李艳 | 流延法制备多层ZrB2-SiC复相超高温陶瓷板材料的工艺 |
| CN104388801A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-04 | 苏州莱特复合材料有限公司 | 一种导热的金属陶瓷材料及其制备方法 |
| EP2921469A1 (en) | 2015-02-23 | 2015-09-23 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Molybdenum disilicide heating element which contains tungsten |
| JP2019510872A (ja) * | 2016-01-25 | 2019-04-18 | スーパ−メタリクス，インコーポレイテッド． | 四ホウ化タングステンの結合材組成物及びそれらの研磨方法 |
| CN110590373A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-20 | 中原工学院 | 一种Flashing法制备MoSi2-MoB-SiC三相复合材料的方法 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP7291180A patent/JPH09132460A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003075613A1 (en) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Winner Technology Co., Ltd. | High-temperature ceramic heater with high efficiency and method for manufacturing the same |
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| JP2019510872A (ja) * | 2016-01-25 | 2019-04-18 | スーパ−メタリクス，インコーポレイテッド． | 四ホウ化タングステンの結合材組成物及びそれらの研磨方法 |
| US11033998B2 (en) | 2016-01-25 | 2021-06-15 | The Regents Of The University Of California | Binder compositions of tungsten tetraboride and abrasive methods thereof |
| CN110590373A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-20 | 中原工学院 | 一种Flashing法制备MoSi2-MoB-SiC三相复合材料的方法 |
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