JPS623072A - Silicon carbide base sintered body and manufacture - Google Patents

Silicon carbide base sintered body and manufacture

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JPS623072A
JPS623072A JP61022126A JP2212686A JPS623072A JP S623072 A JPS623072 A JP S623072A JP 61022126 A JP61022126 A JP 61022126A JP 2212686 A JP2212686 A JP 2212686A JP S623072 A JPS623072 A JP S623072A
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JP
Japan
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silicon carbide
sintered body
boride
compound
weight
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Application number
JP61022126A
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Japanese (ja)
Inventor
蔭山 信夫
恵一朗 鈴木
古瀬 裕
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、炭化ケイ素質焼結体、特には、アルミニウム
(Al)分およびホウ化物を含有する炭化ケイ素質焼結
体とその製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a silicon carbide sintered body, particularly a silicon carbide sintered body containing aluminum (Al) and a boride, and a method for producing the same.

[従来技術とその問題点] 炭化ケイ素は、硬度−剛性が高く、熱膨張率が小さく、
また分解温度が高い共有結合性化合物であり、その高密
度焼結体は、高温での強度が高く、耐熱衝撃性が高く、
耐摩耗性のすぐれた軽量の高温部材として用途が開けつ
つある。
[Prior art and its problems] Silicon carbide has high hardness and rigidity, low coefficient of thermal expansion,
It is also a covalent compound with a high decomposition temperature, and its high-density sintered body has high strength at high temperatures and high thermal shock resistance.
Applications are opening up as lightweight, high-temperature components with excellent wear resistance.

さて、炭化ケイ素の高密度焼結体を得るためには、ホッ
トプレス法、常圧焼結法、反応焼結法、CVD法などが
知られているが、実用上有用な常圧焼結法ではもちろん
、ホットプレス法においても焼結助剤なしでは高密度の
ものは得られていない。そのため焼結助剤の研究が精力
的に行なわれてきた。
Well, hot press method, normal pressure sintering method, reaction sintering method, CVD method, etc. are known to obtain a high density sintered body of silicon carbide, but the pressureless sintering method is practically useful. Of course, even in the hot press method, high density cannot be obtained without a sintering aid. Therefore, research on sintering aids has been actively conducted.

従来は特に高い強度を有する焼結体を得る研究が盛んで
あり、ホウ素またはホウ素化合物と炭素を焼結助剤に用
いる例が特開昭50−78809、特開昭51−148
712などに提案されている。これらの助剤は少量でち
密化を促進し、高温まで強度が劣化しないなどの優れた
点を持つものの、破壊靭性値が低い、焼成温度が高いな
どの欠点を有している。
In the past, research to obtain sintered bodies with particularly high strength has been active, and examples of using boron or boron compounds and carbon as sintering aids are disclosed in JP-A-50-78809 and JP-A-51-148.
712, etc. Although these auxiliaries have the advantage of promoting densification in small amounts and do not deteriorate in strength even at high temperatures, they have drawbacks such as low fracture toughness and high firing temperatures.

これに対し、A I203 を焼結助剤として用いる例
が特開昭57−42577などに提案されており、好ま
しい条件で製造された焼結体は高い強度と高い破壊靭性
値を持っており、通常の高温構造部材として優れている
。しかし、高温で鋼材などと接触する用途に用いた場合
、炭化ケイ素と鉄の反応によってFe−5i−C系の低
融点化合物(セメンタイトやフェロシリコンなど)を生
じることがあり、摩耗を伴なうような用途には必ずしも
充分とはいえない、もちろん前記のホウ素またはホウ素
化合物を焼結助剤として少量用いた場合でも、この欠点
は解消されない。
On the other hand, an example of using AI203 as a sintering aid has been proposed in JP-A-57-42577, etc., and a sintered body manufactured under favorable conditions has high strength and high fracture toughness. Excellent as a normal high temperature structural member. However, when used in applications that come into contact with steel materials at high temperatures, Fe-5i-C-based low-melting compounds (cementite, ferrosilicon, etc.) may be produced due to the reaction between silicon carbide and iron, resulting in wear. Of course, even if a small amount of the aforementioned boron or boron compound is used as a sintering aid, this drawback cannot be overcome.

一方、BN、TiB2.ZrB2 、CrB2などのホ
ウ化物が鉄に対して耐食性の高い材料として知られてい
るが、これらのホウ化物の高密度焼結体を得ることは困
難であり、得られたとしても高い破壊靭性値を得ること
は困難であり、または耐酸化性が不充分であった。また
、これらのホウ化物と炭化ケイ素との複合焼結体は、そ
の製造にあたって、これらのホウ化物を炭化ケイ素に大
量に添加すると、焼結が困難になる。
On the other hand, BN, TiB2. Borides such as ZrB2 and CrB2 are known as materials with high corrosion resistance against iron, but it is difficult to obtain high-density sintered bodies of these borides, and even if they are obtained, they have a high fracture toughness value. It was difficult to obtain or the oxidation resistance was insufficient. Further, when manufacturing a composite sintered body of these borides and silicon carbide, if a large amount of these borides is added to silicon carbide, sintering becomes difficult.

また特開昭57−27975にはTiB2を含有する常
圧焼結法による炭化ケイ素焼結体が提案されているが、
ホウ素および炭素を焼結助剤としているために高い破壊
靭性値を得られない、さらに特開昭58−209084
 、特開昭59−101702によれば、粒径数用程度
の黒色炭化ケイ素粉末に、導電性を付与するために、Z
rBzやVB2 を添加してホットプレス法により得ら
れた炭化ケイ素質焼結体も知られているが、A [20
3を焼結助剤に用いても炭化ケイ素結晶粒子の形状は等
釉粒子を保ち、したがって破壊靭性値が低いと考えられ
る。
Furthermore, JP-A-57-27975 proposes a silicon carbide sintered body containing TiB2 by an atmospheric pressure sintering method.
Because boron and carbon are used as sintering aids, high fracture toughness cannot be obtained.
According to JP-A-59-101702, in order to impart electrical conductivity to black silicon carbide powder with a particle size of approximately
Silicon carbide sintered bodies obtained by hot pressing with the addition of rBz and VB2 are also known, but A [20
Even if No. 3 is used as a sintering aid, the shape of the silicon carbide crystal particles remains uniformly glazed, and therefore the fracture toughness value is considered to be low.

[発明の目的] 本発明は、従来技術が有していた前述の問題点を解決し
ようとするものである。
[Object of the Invention] The present invention seeks to solve the above-mentioned problems of the prior art.

すなわち、本発明は、高密度を有し、高い曲げ強度、高
い破壊靭性値などのすぐれた機械的性質を保ちながら、
高い耐食性を備え、かつ、各種形状に製造することので
きる炭化ケイ素質焼結体およびその製法を提供するもの
である。
That is, the present invention has high density, maintains excellent mechanical properties such as high bending strength and high fracture toughness,
The present invention provides a silicon carbide sintered body that has high corrosion resistance and can be manufactured into various shapes, and a method for manufacturing the same.

[発明の構成] 本発明は、炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してAlに換
算して0.5〜35重量%のAlおよび/または耐火性
Al化合物と、炭化ケイ素に対して2〜89重量%の第
4、第5または第6周期の4A。
[Structure of the Invention] The present invention comprises silicon carbide, 0.5 to 35% by weight of Al and/or a refractory Al compound in terms of Al based on silicon carbide, and 2 to 89% by weight based on silicon carbide. 4A in the 4th, 5th or 6th period of %.

5A、fiA族元素のホウ化物から選ばれる一種以上と
を主成分とし、炭化ケイ素結晶粒子の半量具tが柱状お
よび/または板状の炭化ケイ素結晶粒子からなる組織を
有することを特徴とする炭化ケイ素質焼結体、および炭
化ケイ素と、炭化ケイ素に対してAlに換算して0.2
5〜40重量%のAlおよび/またはAl化合物と、炭
化ケイ素に対して2〜120重量%の第4、第5または
第6周期の4A、5^または6A族元素のホウ素化合物
から選ばれる一種以上とを含有する成形体を、真空中ま
たはlO気圧以下の非酸化性雰囲気中で1800〜23
00℃にて焼結することを特徴とする炭化ケイ素質焼結
体の製法である。
5A, one or more selected from borides of fiA group elements as a main component, and a carbonization characterized in that half of the silicon carbide crystal particles have a structure consisting of columnar and/or plate-shaped silicon carbide crystal particles. Silicon sintered body, silicon carbide, and 0.2 in terms of Al with respect to silicon carbide
A type selected from 5 to 40% by weight of Al and/or an Al compound, and 2 to 120% by weight of a boron compound of a group 4A, 5^ or 6A element in the 4th, 5th or 6th period based on silicon carbide. The molded product containing the above is heated to 1800 to 23
This is a method for producing a silicon carbide sintered body characterized by sintering at 00°C.

炭化ケイ素賀燦結体の!l成 本発明の炭化ケイ素質焼結体は、成分的には基本的には
三つの成分からなる。第一成分は炭化ケイ素である。第
二成分はAlおよび/または耐火性Al化合物である。
A body of silicon carbide! The silicon carbide sintered body of the present invention basically consists of three components. The first component is silicon carbide. The second component is Al and/or a refractory Al compound.

第三成分は第4、第5または第6周期の4A、5Aまた
はBA族元素、すなわちチタン(Ti)、ジルコニウム
(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニ
オブ(Nb) 、タンタル(Ta)、クロム(Or)、
モリブデン(No)、タングステン(IN)のホウ化物
から選ばれる一種以上である。
The third component is a 4A, 5A or BA group element of the 4th, 5th or 6th period, namely titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum ( Ta), chromium (Or),
It is one or more selected from borides of molybdenum (No) and tungsten (IN).

本発明の炭化ケイ素質焼結体は、好ましくはこれらの三
種の成分のみからなるが、本発明の目的争効果を損なわ
ない範囲で少量の他の成分を含有していてもよい。また
実質的にこれらの三種の成分のみからなるものであって
も、例えば原料炭化ケイ素粉末中のFeその他の微量不
純物、あるいは原料炭化ケイ素粉末の表面が酸化されて
いること〈由来する5i02分などの原料に由来する不
可避的不純物、さらには原料粉末の粉砕・混合過程など
において混入する不可避的不純物が含有されていてもよ
い。
The silicon carbide sintered body of the present invention preferably consists of only these three components, but may contain small amounts of other components as long as the objectives and effects of the present invention are not impaired. In addition, even if the product consists essentially only of these three components, for example, trace impurities such as Fe in the raw material silicon carbide powder, or oxidation of the surface of the raw material silicon carbide powder (such as 5i02 minute origin), etc. It may contain unavoidable impurities originating from the raw materials, and further unavoidable impurities mixed in during the grinding/mixing process of the raw material powder.

第二成分であるAlおよび/または耐火性Al化合物は
焼結を促進させる助剤として働き、特に焼結体中の炭化
ケイ素結晶の組織をコントロールする働きをする。Al
化合物には水酸化アルミニウム、アルミニウムイソプロ
ポキシドなどのように、熱分解により水分、有機物分を
放出して高温で安定なAh03(アルミナ)などに変化
するものも少なくない9本発明における耐火性Al化合
物とはAl2O3などのように高温で安定なAl化合物
をいう。耐火性Al化合物には他にAlN。
The second component, Al and/or the refractory Al compound, acts as an aid to promote sintering, and particularly controls the structure of silicon carbide crystals in the sintered body. Al
There are many compounds, such as aluminum hydroxide and aluminum isopropoxide, that release moisture and organic matter through thermal decomposition and change into Ah03 (alumina), etc., which are stable at high temperatures9. The compound refers to an Al compound that is stable at high temperatures, such as Al2O3. Another fire-resistant Al compound is AlN.

AlaC3,アルミニウムオキシナイトライド(例えば
Al23027NS)、AlB2などが挙げられるが1
本発明の第二成分としてはAlおよび/またはAl2O
3、特にはAl2O3が、原料の入手や取扱いが容易で
好ましい。
Examples include AlaC3, aluminum oxynitride (e.g. Al23027NS), AlB2, etc.1
The second component of the present invention is Al and/or Al2O.
3, particularly Al2O3 is preferred because the raw materials are easy to obtain and handle.

第二成分は第一成分である炭化ケイ素に対してAlに換
算して0.5〜35重量%(以下、特記ない限り、単に
%と記す)とされる。35%をこえると高温強度や耐熱
衝撃性が低下する原因となり、好ましくは25%以下と
される。0.5%より少ないと、焼結が困難になり、好
ましくは1.0%以」二とされる。よりよい物性の焼結
体とするには、特には3.5〜15%とされる。なお、
rAlに換算して」とは、炭化ケイ素に対してAl2O
3が10%である場合にはAlに換算して5.3%とな
る如き意味である。
The second component is 0.5 to 35% by weight (hereinafter simply referred to as % unless otherwise specified) in terms of Al based on silicon carbide, which is the first component. If it exceeds 35%, it causes a decrease in high temperature strength and thermal shock resistance, and the content is preferably 25% or less. If it is less than 0.5%, sintering becomes difficult, and it is preferably 1.0% or more. In order to obtain a sintered body with better physical properties, the content is particularly set at 3.5 to 15%. In addition,
"In terms of rAl" means Al2O for silicon carbide.
If 3 is 10%, it means 5.3% in terms of Al.

第三成分である前記ホウ化物は、焼結体全体の鉄などに
対する耐食性を向上させる働きをすると考えられ、非酸
化性雰囲気では、それ自体が鉄などに対して濡れにくい
性質が、鉄などと炭化ケイ素が反応するのを防止してい
ると考えられる。
The third component, the boride, is thought to work to improve the corrosion resistance of the entire sintered body against iron, etc. In a non-oxidizing atmosphere, the boride itself has the property of not being easily wetted by iron, etc. It is thought that this prevents silicon carbide from reacting.

このようなホウ化物の例として、TiB、TiB2 。Examples of such borides are TiB and TiB2.

ZrB 、ZrB2 、)lfB2.V3 Ba 、 
Nb5B4 、 TaB2.CrB 、CrB2. M
OB2 。
ZrB, ZrB2,)lfB2. V3 Ba,
Nb5B4, TaB2. CrB, CrB2. M
OB2.

NaB4 、 WB2 、 WB4などが挙げられるが
、なかでも4Aまたは6A族元素のホウ化物、特にはT
iB2.ZrB2゜CrB2 、MOB2 、WB2は
酸化性雰囲気で用いられる場合でも表面に生成する酸化
層が内部を保護するために好まし2い。
Examples include NaB4, WB2, WB4, among others, borides of group 4A or 6A elements, especially T.
iB2. ZrB2°CrB2, MOB2, and WB2 are preferred because the oxide layer formed on the surface protects the interior even when used in an oxidizing atmosphere.

詳細な機構は不明であるが、 TiB2の場合は、T 
i02や鉄と反応したFeTihが生成し、内部の炭化
ケイ素が直接鉄と反応するのを防止する。
Although the detailed mechanism is unknown, in the case of TiB2, T
FeTih is generated by reacting with i02 and iron, and prevents internal silicon carbide from directly reacting with iron.

ZrB2の場合には、Z r02や炭化ケイ素の酸化に
よるS i02と反応したZ rS ionが鉄に対し
て高い耐食性を示す、 CrB2の場合はGr203が
鉄に対して高い耐食性を示す、 MOB2とWB2の場
合はNo03や一〇3が保護層として働くと考えられる
。なお、HfはZrとイオン半径がほぼ等しいために、
ZrB2はHfB2と固溶体を形成することができるが
、このような固溶体であってもよい。
In the case of ZrB2, Z rS ion reacted with Z r02 and Si02 by oxidation of silicon carbide shows high corrosion resistance to iron. In the case of CrB2, Gr203 shows high corrosion resistance to iron. MOB2 and WB2 In this case, No. 03 and No. 103 are considered to act as a protective layer. Note that since Hf has almost the same ionic radius as Zr,
Although ZrB2 can form a solid solution with HfB2, such a solid solution may be sufficient.

第三成分は第一成分である炭化ケイ素に対して2〜99
%とされる。99%をこえると焼結がきわめて困難にな
り、また耐酸化性や破壊靭性が低下する。より好ましく
は49%以下とされる。
The third component is 2 to 99% relative to the first component, silicon carbide.
%. If it exceeds 99%, sintering becomes extremely difficult and oxidation resistance and fracture toughness decrease. More preferably, it is 49% or less.

2%より少ないと、良好な耐食性が得られない。好まし
くは5%以上とされる。よりよい性質を備える焼結体と
するには、特には10〜29%とされる。
If it is less than 2%, good corrosion resistance cannot be obtained. Preferably it is 5% or more. In order to obtain a sintered body with better properties, the content is preferably 10 to 29%.

第一成分である炭化ケイ素にはα型とβ型があるが、焼
結体中にあってはいずれか一方であっても両者の混晶で
あってもよい。
Silicon carbide, which is the first component, has an α type and a β type, and the sintered body may contain either one or a mixed crystal of both.

炭化ケイ素質焼結体の組織 本発明の炭化ケイ素質焼結体は、組織的には炭化ケイ素
結晶粒子の半量以上が柱状または板状の炭化ケイ素結晶
粒子からなる。
Microstructure of the silicon carbide sintered body In the silicon carbide sintered body of the present invention, more than half of the silicon carbide crystal grains are composed of columnar or plate-shaped silicon carbide crystal grains.

焼結体の組織は各種の光学顕微鏡または電子顕微鏡観察
により確認できる。一般の炭化ケイ素質焼結体の微細組
織にあっては、炭化ケイ素結晶粒子として、各辺の長さ
がほぼ等しい等軸粒子と、−軸方向に細長い柱状粒子と
、−軸方向が短い板状粒子が知られている。
The structure of the sintered body can be confirmed by observation using various optical microscopes or electron microscopes. In the microstructure of a general silicon carbide sintered body, silicon carbide crystal grains include equiaxed grains with approximately equal length on each side, columnar grains elongated in the axial direction, and plates short in the axial direction. shaped particles are known.

本発明の炭化ケイ素質焼結体は、このような柱状および
/または板状の粒子が、全ての炭化ケイ素結晶粒子の半
量以上、好ましくは70%以上、特には90%以上を占
める。このような組織は亀裂の伝播を阻止し、高い破壊
靭性をもたらす。
In the silicon carbide sintered body of the present invention, such columnar and/or plate-like particles account for half or more of all silicon carbide crystal particles, preferably 70% or more, particularly 90% or more. Such a structure inhibits crack propagation and provides high fracture toughness.

このような柱状および/または板状粒子のアスペクト比
が2.0以上、さらには3.0以上であると破壊靭性の
向上をはかる上で好ましい。またこのような柱状および
/または板状粒子の長径が0.5μ以上、特には2.0
μ以上であると、等軸粒子からの粒成長を示し、アスペ
クト比も高くなり好ましい。また、長径が大きすぎると
欠陥の原因となり、この長径が100ル以下、特には3
0p以下であると高い強度を示して良い。
It is preferable for the aspect ratio of such columnar and/or plate-like particles to be 2.0 or more, more preferably 3.0 or more in order to improve fracture toughness. In addition, the major axis of such columnar and/or plate-like particles is 0.5μ or more, particularly 2.0μ.
When it is more than μ, grain growth from equiaxed grains is exhibited, and the aspect ratio is also high, which is preferable. Also, if the major axis is too large, it will cause defects, and this major axis should be less than 100 l, especially 3
If it is 0p or less, high strength may be exhibited.

本発明の炭化ケイ素質焼結体において、柱状および/ま
たは板状粒子はランダムに配向しているのが望ましく、
また相互に交錯しているのが望ましい。これにより焼結
体の破壊靭性値や耐クリープ性が向上する。また本発明
の炭化ケイ素質焼結体においては、炭化ケイ素の等軸粒
子が少ないほど望ましいが、柱状および/または板状粒
子と併存していてもよく、その場合はこの等軸粒子の粒
径が30μ、特に20pL以下であるのが好ましい。
In the silicon carbide sintered body of the present invention, the columnar and/or plate-like particles are preferably randomly oriented,
It is also desirable that they intersect with each other. This improves the fracture toughness and creep resistance of the sintered body. Furthermore, in the silicon carbide sintered body of the present invention, it is desirable that the number of silicon carbide equiaxed particles is as small as possible, but they may coexist with columnar and/or plate-shaped particles. is preferably 30μ, particularly 20pL or less.

本発明の炭化ケイ素質焼結体の多くにあっては、組織的
には、さらに第二成分相と第三成分相が観察される。第
二成分相、例えばAl2O3相は多くはトリプルポイン
トなどに粒間相として存在し、場合によっては炭化ケイ
素結晶と同程度の大きさの結晶粒子として存在し、ある
いはこれら両者の混在状態として観察される。第三成分
相は、多くは結晶粒子、特には等軸粒子として観察され
る。第二成分相の平均代表径は30角以下であることが
高温強度や耐クリープ性の観点から好ましく、第三成分
相の平均代表径は15鉢以下であることが強度や耐食性
の観点から好ましい。
In most of the silicon carbide sintered bodies of the present invention, a second component phase and a third component phase are further observed in terms of structure. The second component phase, for example, the Al2O3 phase, often exists as an intergranular phase at triple points, and in some cases exists as crystal grains with the same size as silicon carbide crystals, or is observed as a mixture of both. Ru. The third component phase is often observed as crystal grains, especially equiaxed grains. The average representative diameter of the second component phase is preferably 30 squares or less from the viewpoint of high temperature strength and creep resistance, and the average representative diameter of the third component phase is preferably 15 squares or less from the viewpoint of strength and corrosion resistance. .

本発明の炭化ケイ素質焼結体において、炭化ケイ素結晶
粒子、第二成分相、第三成分相はそれぞれランダムに、
かつ、マクロ的には均一に分散されていることが、強度
や耐食性が焼結体内で均一であるために望ましい。
In the silicon carbide sintered body of the present invention, the silicon carbide crystal particles, the second component phase, and the third component phase are each randomly
In addition, it is desirable that the particles be uniformly dispersed from a macroscopic perspective because the strength and corrosion resistance will be uniform within the sintered body.

′!1化ケイ素 盪結体の原料 未発明の炭化ケイ素質焼結体の製法において、原料的に
は基本的には三つの成分からなる。第一成分は炭化ケイ
素である。第二成分はAlおよび/またはAl化合物で
ある。第三成分は第4、第5または第6周期の4A、5
AまたはBA族元素、すなわちTi、Zr、)If、V
、Nb、Ta、Cr、No、Wのホウ素化合物から選ば
れる一種以上である。
′! Raw materials for silicon monocide bodies In the uninvented method for producing silicon carbide sintered bodies, the raw materials basically consist of three components. The first component is silicon carbide. The second component is Al and/or an Al compound. The third component is 4A, 5 of the 4th, 5th or 6th period.
A or BA group elements, i.e. Ti, Zr, ) If, V
, Nb, Ta, Cr, No, and W boron compounds.

原料としての炭化ケイ素はα型、β型のいずれか一方が
支配的であってもよいし1両者の混合物であってもよい
が、β型であると、α型のうちの4Hタイプに変わりな
がら柱状または板状粒子を形成しやすいので望ましい。
Silicon carbide as a raw material may be predominant in either the α-type or the β-type, or it may be a mixture of the two, but if it is the β-type, it changes to the 4H type of the α-type. However, it is desirable because it facilitates the formation of columnar or plate-like particles.

原料炭化ケイ素は純度的には高い方が望ましく、特に高
温での機械的特性を低下させないためには金属に換算し
てNa分、K分、Ca分の含量が0.2%以下、さらに
は0.05%以下であることがよい、また前述の如く、
表面酸化に由来する5i02分なども少ないことが望ま
しい。
It is desirable that the raw material silicon carbide has a high purity, and in order not to deteriorate the mechanical properties especially at high temperatures, the content of Na, K, and Ca should be 0.2% or less in terms of metal, and further, It is preferable that it is 0.05% or less, and as mentioned above,
It is desirable that the amount of 5i02 derived from surface oxidation is also small.

第二成分としては、Al、Al2O3、Al(OH)3
 、AlN。
As the second component, Al, Al2O3, Al(OH)3
, AlN.

(i−C3H70)3Al(アルミニウムトリイソプロ
ポキシド)、Al4C3,AlC+oH+30aN2(
エチレンジアミンテトラ酢酸アルミニウム)などが挙げ
られ、なかでもAl、Al2O3、Al(OH)3 、
AlNは焼結性のよい活性な微粉が得やすいので好まし
い。一般的にはこれらの一種が採用されるが、二種以上
を併用してもよい。
(i-C3H70)3Al (aluminum triisopropoxide), Al4C3, AlC+oH+30aN2(
Aluminum diaminetetraacetate), among others, Al, Al2O3, Al(OH)3,
AlN is preferable because active fine powder with good sinterability can be easily obtained. Generally, one type of these is employed, but two or more types may be used in combination.

かかる第二成分は第一成分である炭化ケイ素に対してA
lに換算して0.25〜40%とされる。前述した焼結
体中の成分比と比べて数値が若干具なるが、これは焼結
過程においてAl分が一般に揮散しやすく、あわせて、
雰囲気から供給することも可能だからである。好ましく
は25%、特には15%以下とされ、好ましくは2.0
%、特には3.5%以上とされる。限定理由は焼結体に
関して述べた理由と同様である。
The second component is A with respect to silicon carbide, which is the first component.
It is 0.25 to 40% in terms of l. The numerical value is slightly different compared to the component ratio in the sintered body mentioned above, but this is because the Al content is generally easy to volatilize during the sintering process, and in addition,
This is because it can also be supplied from the atmosphere. Preferably 25%, particularly 15% or less, preferably 2.0%
%, especially 3.5% or more. The reason for the limitation is the same as that described for the sintered body.

第三成分としては、さきに焼結体における第三成分とし
て挙げた各種のホウ化物が同様の理由で採用でざる。ざ
らにTiEO3,CrBO3などのホウ酸塩、Zr(B
Hn)a 、I5[B(W30+o )4 ] a 5
H20などのホウ素化合物も単独で、あるいは前述のホ
ウ化物などと併せて採用できる。
As the third component, the various borides mentioned above as the third component in the sintered body are employed for the same reason. Borate such as TiEO3, CrBO3, Zr(B
Hn)a, I5[B(W30+o)4]a5
A boron compound such as H20 can also be used alone or in combination with the above-mentioned borides.

かかる第三成分は第一成分である炭化ケイ素に対して2
〜120%とされる。前述した焼結体中の成分比に比べ
て数値が若干具なるが、これはホウ化物以外のホウ素化
合物が採用できるからであり、また焼結過程において第
三成分自身または第三成分の構成元素の一部が揮散する
場合もあるからである。好ましくは49%、特には29
%以下とされ、好ましくは5%、特には10%以上とさ
れる。限定理由は焼結体に関して述べた理由と同様であ
る。
The third component has a ratio of 2 to silicon carbide, which is the first component.
~120%. The numerical value is slightly higher than the component ratio in the sintered body described above, but this is because boron compounds other than borides can be used, and in the sintering process, the third component itself or the constituent elements of the third component This is because a part of it may evaporate. Preferably 49%, especially 29%
% or less, preferably 5%, particularly 10% or more. The reason for the limitation is the same as that described for the sintered body.

本発明の炭化ケイ素質焼結体の原料については、焼結体
に積極的に残存せしめる成分としてはこれらの三種のみ
からなるのが好ましいが。
Regarding the raw material for the silicon carbide sintered body of the present invention, it is preferable that the ingredients that are actively left in the sintered body consist of only these three types.

本発明の目的会効果を損なわない範囲で少量の他の成分
を含有していてもよい。
It may contain small amounts of other components within the range that does not impair the desired effect of the present invention.

炭化ケイ素質焼結体の製造プロセス このような原料を所定量秤取し、乾式または湿式で粉砕
−混合し、好ましくは第一成分の原料の平均粒径を0.
8痔、特には0.4μ以下とし、第二および第三成分の
原料の平均粒径を10ル、特には1g以下とし、必要に
応じてさらに成形用バインダーなどを添加φ混合し、鋳
込成形、プレス成形、射出成形、押出成形などの適宜な
成形法によって成形体とされる。
Manufacturing process of silicon carbide sintered body: A predetermined amount of such raw materials is weighed out and pulverized and mixed in a dry or wet process, preferably to reduce the average particle size of the first component raw material to 0.
8 hemorrhoids, especially 0.4μ or less, the average particle size of the raw materials for the second and third components is 10μ, especially 1g or less, and if necessary, a molding binder etc. is added and mixed, and cast. A molded article is formed by an appropriate molding method such as molding, press molding, injection molding, or extrusion molding.

得られた成形体は必要に応じて成形用バインダーなどを
除去され、ついで真空中またはlO気圧以下の非酸化性
雰囲気中で1800〜2300℃に加熱して焼結する。
The molded body thus obtained is stripped of the molding binder and the like, if necessary, and then sintered by heating to 1800 to 2300° C. in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere of 10 atm or less.

第二成分として添加されたAlおよび/またはAl化合
物は、焼結の過程でAlおよび/または耐火性Al化合
物になるとともに、一部は炭化ケイ素や炭化ケイ素表面
に存在する5iOzと反応して液相を生じる。この液相
に微細な炭化ケイ素粒子が溶解析出を繰返すことによっ
て、柱状または板状に粒成長を起こすと考えられ、強度
や破壊靭性値の高い微細組織になる。最終的には液相は
主として耐火性Al化合物となる。
Al and/or Al compound added as a second component becomes Al and/or refractory Al compound during the sintering process, and some reacts with silicon carbide and 5iOz present on the surface of silicon carbide to form a liquid. give rise to phases. It is thought that by repeating dissolution and precipitation of fine silicon carbide particles in this liquid phase, grain growth occurs in a columnar or plate shape, resulting in a microstructure with high strength and fracture toughness. Eventually, the liquid phase will be mainly refractory Al compounds.

第三成分であるホウ素化合物は、焼結の過程で熱分解、
あるいはAlおよび/またはAl化合物や炭化ケイ素と
反応して安定なホウ化物となるが、この焼結温度であれ
ば著しい粒成長を起こすことは少ない。
The third component, the boron compound, undergoes thermal decomposition during the sintering process.
Alternatively, it reacts with Al and/or an Al compound or silicon carbide to form a stable boride, but at this sintering temperature, significant grain growth is unlikely to occur.

原料粉末を0.8μ、以下に粉砕すると、10気圧以下
で焼結する際に1反応性が高く、液相を生成しやすく5
粒成長を起こし7ても100 aを越えるような著しい
粗大粒子ができに<〈、おおむね30g以下の粒子に制
御できるので良い、10気圧以下で焼結するのは、ち密
化をはかりやすく、また、複雑φ大型形状品を簡単な構
造の炉で焼成できるからで、特に大気圧前後または減圧
下で行なうことが好ましい。
If the raw material powder is pulverized to 0.8 μm or less, it will have high reactivity when sintered at 10 atmospheres or less, and will easily generate a liquid phase.
Sintering at 10 atm or less makes it easier to achieve densification; This is because products with complex φ large shapes can be fired in a furnace with a simple structure, and it is particularly preferable to perform the firing at around atmospheric pressure or under reduced pressure.

焼結温度が1800℃より低いと、前述の液相の生成量
が少なく、焼結が進行しない、 1900℃以上であれ
ば焼結体密度が高くなって好ましい。
When the sintering temperature is lower than 1800°C, the amount of the liquid phase produced is small and sintering does not proceed, and when it is 1900°C or higher, the density of the sintered body becomes high, which is preferable.

逆に2300℃を超えると炭化ケイ素と液相の反応が激
しくなり分解が進む、 2200℃以下であればさらに
好ましい。
On the other hand, if the temperature exceeds 2300°C, the reaction between silicon carbide and the liquid phase will be intense and decomposition will proceed.It is more preferable if the temperature is 2200°C or lower.

非酸化性雰囲気としては好ましくはN2.Arが挙げら
れるが、N2.C:O,Nh などからなり、あるいは
これらを含む雰囲気であってもよい。
The non-oxidizing atmosphere is preferably N2. Examples include Ar, N2. C: The atmosphere may be composed of O, Nh, etc., or may contain these.

また非酸化性雰囲気はAlおよび/またはAl化合物の
蒸気を含有していることが好ましい、すなわち成形体中
・のAlおよび/またはAl化合物は焼結中にその一部
が揮散することがあるが、これを防止あるいは調節でき
るからである。
In addition, it is preferable that the non-oxidizing atmosphere contains vapor of Al and/or Al compounds. In other words, some of the Al and/or Al compounds in the compact may volatilize during sintering. This is because this can be prevented or adjusted.

本発明の炭化ケイ素質焼結体の製法においては、好まし
くは、こうして得られた焼結体をさらに20気圧以上の
非酸化性雰囲気中で1800〜2300℃にて加熱処理
される。このような加熱処理により、例えば前段の焼結
では約90%(理論密度に対する比、以下同じ)の密度
であっても85%以上の密度にち密化でき、強度や耐食
性の向上をもたらす。
In the method for producing a silicon carbide sintered body of the present invention, the sintered body thus obtained is preferably further heat-treated at 1800 to 2300°C in a non-oxidizing atmosphere of 20 atmospheres or more. By such heat treatment, for example, even if the density is about 90% (ratio to the theoretical density, the same applies hereinafter) in the previous sintering stage, it can be densified to a density of 85% or more, resulting in improved strength and corrosion resistance.

20気圧以上とされるのはち密化を促進するためである
。この場合、3000気圧を超えると容器が大がかりと
なりすぎて現実的でない、特には50〜2000気圧と
するのがよい、また1800℃以上、好ましくは190
0℃以上とするのは液相を再度生成させ、ち密化を促進
させるるためであり、2300℃以下、好ましくは22
00℃以下とするのは試料の分解を防ぐためである。非
酸化性雰囲気としては好ましくはN2.Arが挙げられ
るが、N2゜CO、NH3などからなり、あるいはこれ
らを含む雰囲気であってもよい。また、このような加熱
処理における非酸化性雰囲気は、Alおよび/またはA
l化合物の蒸気を含有していてもよい。
The reason why the pressure is set at 20 atmospheres or higher is to promote densification. In this case, if the pressure exceeds 3,000 atm, the container will become too large and is not practical.In particular, it is better to set the pressure to 50 to 2,000 atm.
The temperature is set at 0°C or higher in order to generate a liquid phase again and promote densification, and the temperature is set at 2300°C or lower, preferably at 22°C.
The reason why the temperature is 00°C or lower is to prevent decomposition of the sample. The non-oxidizing atmosphere is preferably N2. An example is Ar, but an atmosphere consisting of or containing N2°CO, NH3, etc. may also be used. In addition, the non-oxidizing atmosphere in such heat treatment is Al and/or A
1 may contain vapors of the compound.

このようにして作成された焼結体はそのままでも、ある
いは所定の形状に加工した後に使用される0本発明の焼
結体は、ホットプレス法によらずに、好ましくはいわゆ
る常圧焼結法によって製造できるので、単純形状のみな
らず複雑形状も含めて実買上、任意の形状が容易に得ら
れる。また大きさについても、ホットプレス法のような
製造装置上の制約がないので、大型品が容易に得られる
The sintered body thus produced can be used as is or after being processed into a predetermined shape. Since it can be manufactured by , any shape can be easily obtained in actual purchase, including not only simple shapes but also complex shapes. Also, regarding size, since there are no restrictions on manufacturing equipment as in the hot press method, large products can be easily obtained.

炭化ケイ  焼結体の 途 本発明の炭化ケイ素質焼結体は、微粉末高純度原、!−
4を用いて、Alおよび/またはAl化合物を焼結助剤
としていわゆる常圧焼結で得られることを特徴とする特
定の微細組織を有し、高い強度、高い靭性値、高い耐熱
衝撃性、比較的優れた耐酸化性を備えているので、各種
の高温構造部材として利用できる。また本発明の炭化ケ
イ素質焼結体は、その優れた耐食性、とりわけ鉄に対す
る優れた耐食性を活かして、高温の溶融金属、高温の鉄
(または鋼)材に接触する部材として利用できる0本発
明の炭化ケイ素質焼結体のうぢ、Al2O3やAlMを
多く含むものは15℃における電気抵抗率が10ΩC1
以上で温度係数が負であるため、半導体的特性を示し、
表面を酸化してしまうと良好な絶縁体となるので、高温
で用いる半導体や絶縁体としても用いることができる。
Process of silicon carbide sintered body The silicon carbide sintered body of the present invention is a fine powder with high purity! −
4, it has a specific microstructure characterized by being obtained by so-called pressureless sintering using Al and/or an Al compound as a sintering aid, and has high strength, high toughness value, high thermal shock resistance, Since it has relatively excellent oxidation resistance, it can be used as a variety of high-temperature structural members. Furthermore, the silicon carbide sintered body of the present invention can be used as a member that comes into contact with high-temperature molten metal and high-temperature iron (or steel) materials by taking advantage of its excellent corrosion resistance, especially against iron. The silicon carbide sintered bodies containing a large amount of Al2O3 and AlM have an electrical resistivity of 10ΩC1 at 15°C.
Since the temperature coefficient is negative in the above, it exhibits semiconductor characteristics,
When the surface is oxidized, it becomes a good insulator, so it can be used as a semiconductor or insulator used at high temperatures.

好ましい用途としては連鋳用ローラ、搬送用ローラ、鉄
鋼加熱炉用スキッドボタン(またはスキッドレール)、
鉄鋼熱処理炉用スキッドボタン(またはスキッドレール
)、高炉−転炉−平炉・電気炉用部材、溶銑(または鋼
)接触部材5熟電対保護管、かくはんプロペラ、フィル
タなどが挙げられる3 さらに実施例により本発明を説明する。
Preferred applications include continuous casting rollers, conveyor rollers, skid buttons (or skid rails) for steel heating furnaces,
Examples include skid buttons (or skid rails) for steel heat treatment furnaces, members for blast furnaces, converters, open hearths, and electric furnaces, hot metal (or steel) contact members, 5 electrocouple protection tubes, stirring propellers, filters, etc.3. The present invention will be explained below.

[実施例1 原料として、■純度88%以上、平均粒径0.3川の淡
緑色β型5iC5または純度98%以」ら平均粒径0.
3ルの淡褐色α型SN; ;■純度98%以上、平均粒
径0.5 jLのα型Al2O3、または純度98%以
上、平均粒径0.8終のAl.■純度98%以上、平均
粒径Q、5 JL)Ti82.ZrB2 、I(fB2
 、V3Ba 、NbaBn 。
[Example 1 As a raw material, ■Pale green β type 5iC5 with a purity of 88% or more and an average particle size of 0.3 or a purity of 98% or more and an average particle size of 0.
α-type SN with a purity of 98% or more and an average particle size of 0.5 jL, or Al. ■Purity 98% or more, average particle size Q, 5 JL) Ti82. ZrB2, I(fB2
, V3Ba, NbaBn.

TaB、Cr8;+ 、MoB2,1l182 を用い
、これらを表1に示す所定の重量割合で秤取し、湿式ミ
ルにて混合シタ後、2000kg/c+s2 t7)液
圧ブv x テアox aoX i。
Using TaB, Cr8;

IIImの大きさに成形した。It was molded to a size of IIIm.

成形体の寸法よりやや大きな容積をもつ黒鉛容器にSi
G粉末とAl2O3粉末との混合粉末を入れ、この混合
粉末に成形体を埋めて、表1に示した焼成条件で焼結を
行なった。混合粉末は、平均粒径1pのα1型SiCと
上記■のα型A 1203とを、SiCとAl分との重
量比が成形体中のそれと同じになるように配合したもの
である。得られた焼結体から試験片を作成して各種試験
に供した。試験結果も表1に示す。
Si is placed in a graphite container with a volume slightly larger than the dimensions of the compact.
A mixed powder of G powder and Al2O3 powder was added, a molded body was buried in this mixed powder, and sintered under the firing conditions shown in Table 1. The mixed powder is a mixture of α1-type SiC having an average particle size of 1p and α-type A 1203 described in (2) above so that the weight ratio of SiC to Al content is the same as that in the compact. Test pieces were prepared from the obtained sintered body and subjected to various tests. The test results are also shown in Table 1.

なお、例3にあっては、表1に示す焼成条件で焼結した
後、さらに80気圧のAl雰囲気中で1850℃にて2
時間、同様に加熱処理を行なって得た焼結体について示
しである0例15,1lltにおいては、ホウ素化合物
を加えなかった9例17にあっては、径80mmの黒鉛
製ダイスを用いて、大気圧のAr中で、350kg/c
m2の圧力でホットプレスして得た厚さ10mmの焼結
体について示しである。
In Example 3, after sintering under the firing conditions shown in Table 1, sintering was performed at 1850°C in an Al atmosphere at 80 atm.
In Example 0 15 and 1 llt, which show sintered bodies obtained by heat treatment in the same manner, in Example 9 17, in which no boron compound was added, a graphite die with a diameter of 80 mm was used. 350kg/c in Ar at atmospheric pressure
The figure shows a sintered body with a thickness of 10 mm obtained by hot pressing at a pressure of m2.

例1で得られた焼結体の組成は、Si 53.4LC2
3,8%、Al 2.75%、Ti 13.5%、85
.86%、00.89$トナリ、コレカラSiCニ対し
てA+量ハ3.6!、TiB2量は24.7$であるこ
とがわかった。
The composition of the sintered body obtained in Example 1 is Si 53.4LC2
3.8%, Al 2.75%, Ti 13.5%, 85
.. 86%, 00.89$, A+ amount is 3.6 compared to Korekara SiC! , the amount of TiB2 was found to be 24.7 $.

例9で得られた焼結体の組成はSi 52.8X、 G
22.8$、Al 3−07$、Ta 18.0%、8
1.01%、O2,72$ トなり、これからSiCに
対してA[fiは4.1%、TaBffiは24.0鬼
であることがわかった。また、これらの微細組織はいず
れも、長径が5〜20JL、アスペクト比が3〜6の炭
化ケイ素の柱状および/または板状晶が交錯した組織で
あった0例2〜8.10〜16で得られた焼結体につい
ても、その組成は例11例9の場合と同様に成形体の組
成と大差はなく、またその微細組織も例1、例9で得ら
れた焼結体のそれと同様であった0例17で得られた焼
結体の微細組織は、1〜5wの等釉粒子からなっていた
The composition of the sintered body obtained in Example 9 was Si 52.8X, G
22.8$, Al 3-07$, Ta 18.0%, 8
1.01%, O2, 72$, and from this it was found that A[fi was 4.1% and TaBffi was 24.0 for SiC. In addition, all of these microstructures were structures in which columnar and/or plate-like crystals of silicon carbide with a major axis of 5 to 20 JL and an aspect ratio of 3 to 6 were interlaced. The composition of the obtained sintered body is not much different from that of the molded body as in Examples 11 and 9, and its microstructure is similar to that of the sintered bodies obtained in Examples 1 and 9. The microstructure of the sintered body obtained in Example 17 consisted of glaze particles of 1 to 5 w.

表1において、曲げ強度は、試料断面3×3m1.下部
支点間距離20■量、クロスヘッド速度0.5mm/w
inの3点曲げにより測定した。破壊靭性値(K+c)
は、シェブロンノツチ法により測定した。
In Table 1, the bending strength is the sample cross section of 3×3 m1. Distance between lower supports 20cm, crosshead speed 0.5mm/w
It was measured by three-point bending. Fracture toughness value (K+c)
was measured by the chevron notch method.

鉄片接触試験では、大気中1200℃において、大きさ
が20X 20mmの試料の表面に鉄片を密着させたま
ま48時間放置した時の侵食量を測定した。
In the iron piece contact test, the amount of erosion was measured when an iron piece was left in close contact with the surface of a sample measuring 20 x 20 mm for 48 hours at 1200° C. in the atmosphere.

[発明の効果〕 以上詳しく述べたように、本発明によれば、炭化ケイ素
のもつ高強度、高硬度、高耐熱性といった長所とホウ化
物のもつ高耐食性を兼ね備え、 Al系焼結助剤を有効
に用いた高靭性の炭化ケイ素質焼結体が提供され、高温
の鉄鋼材に接触する際に生じていた問題を解決し、産業
上きわめて広汎に利用できる有用な新素材が提供される
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it combines the advantages of silicon carbide such as high strength, high hardness, and high heat resistance with the high corrosion resistance of boride, and uses an Al-based sintering aid. A highly tough silicon carbide sintered body that has been effectively used is provided, which solves the problems that have arisen when contacting high-temperature steel materials, and provides a useful new material that can be used in an extremely wide range of industries.

また、この焼結体は、従来用いられてきたホットプレス
法では得がたい微細組織からなり、微粉末原料とAl系
焼結助剤を用いていわゆる常圧焼結の過程を経て得られ
るところに技術的な特異性がある。さらに、実用上、大
型品や複雑形状品を安く安定して製造できる、いわゆる
常圧焼結法の利点を生かして、産業の発展に寄与する技
術を提供するものである。
In addition, this sintered body has a fine structure that is difficult to obtain with the conventional hot press method, and is produced through a so-called pressureless sintering process using fine powder raw materials and an Al-based sintering aid. There is a specificity. Furthermore, the present invention provides a technology that contributes to the development of industry by taking advantage of the so-called pressureless sintering method, which allows large-sized products and complex-shaped products to be manufactured cheaply and stably.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してAlに換算し
て0.5〜35重量%のAlおよび/または耐火性Al
化合物と、炭化ケイ素に対して2〜99重量%の第4、
第5または第6周期の4A、5Aまたは8A族元素のホ
ウ化物から選ばれる一種以上とを主成分とし、炭化ケイ
素結晶粒子の半量以上が柱状および/または板状の炭化
ケイ素結晶粒子からなる組織を有することを特徴とする
炭化ケイ素質焼結体。
(1) Silicon carbide and 0.5 to 35% by weight of Al and/or refractory Al in terms of Al based on silicon carbide
a fourth compound in an amount of 2 to 99% by weight based on silicon carbide;
A structure in which at least half of the silicon carbide crystal grains are columnar and/or plate-shaped silicon carbide crystal grains, the main component being at least one type selected from borides of group 4A, 5A, or 8A elements in the 5th or 6th period. A silicon carbide sintered body characterized by having:
(2)炭化ケイ素に対してAlに換算して1.0〜25
重量%のAlおよび/または耐火性Al化合物を含有し
てなる特許請求の範囲第1項記載の炭化ケイ素質焼結体
(2) 1.0 to 25 in terms of Al to silicon carbide
The silicon carbide sintered body according to claim 1, which contains % by weight of Al and/or a refractory Al compound.
(3)炭化ケイ素に対して5〜49重量%の前記ホウ化
物から選ばれる一種以上を含有してなる特許請求の範囲
第1項または第2項記載の炭化ケイ素質焼結体。
(3) The silicon carbide sintered body according to claim 1 or 2, which contains 5 to 49% by weight of one or more selected from the borides based on silicon carbide.
(4)前記ホウ化物は、第4、第5または第6周期の4
Aまたは6A族元素のホウ化物である特許請求の範囲第
1〜3項記載のいずれか記載の炭化ケイ素質焼結体。
(4) The boride is a 4th, 5th or 6th period
The silicon carbide sintered body according to any one of claims 1 to 3, which is a boride of a group A or 6A element.
(5)前記ホウ化物は、TiB_2である特許請求の範
囲第4項記載の炭化ケイ素質焼結体。
(5) The silicon carbide sintered body according to claim 4, wherein the boride is TiB_2.
(6)前記ホウ化物は、ZrB_2である特許請求の範
囲第4項記載の炭化ケイ素質焼結体。
(6) The silicon carbide sintered body according to claim 4, wherein the boride is ZrB_2.
(7)前記ホウ化物は、CrB_2である特許請求の範
囲第4項記載の炭化ケイ素質焼結体。
(7) The silicon carbide sintered body according to claim 4, wherein the boride is CrB_2.
(8)高温の溶融金属またほ高温の鉄材もしくは鋼材に
接触する部材用の特許請求の範囲第1〜7項記載のいず
れか記載の炭化ケイ素質焼結体。
(8) The silicon carbide sintered body according to any one of claims 1 to 7, which is used for a member that comes into contact with a high-temperature molten metal or a nearly high-temperature iron or steel material.
(9)鉄鋼加熱炉または鉄鋼熱処理炉のスキッドボタン
用またはスキッドレール用の特許請求の範囲第7項記載
の炭化ケイ素質焼結体。
(9) The silicon carbide sintered body according to claim 7, which is used for skid buttons or skid rails in steel heating furnaces or steel heat treatment furnaces.
(10)炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してAlに換算
して0.25〜40重量%のAlおよび/またはAl化
合物と、炭化ケイ素に対して2〜120重量%の第4、
第5または第6周期の4A、5Aまたは6A族元素のホ
ウ素化合物から選ばれる一種以上とを含有する成形体を
、真空中または10気圧以下の非酸化性雰囲気中で18
00〜2300℃にて焼結することを特徴とする炭化ケ
イ素質焼結体の製法。
(10) silicon carbide, 0.25 to 40% by weight of Al and/or an Al compound in terms of Al based on silicon carbide, and a fourth content of 2 to 120% by weight based on silicon carbide;
A molded article containing one or more boron compounds of group 4A, 5A, or 6A elements in the fifth or sixth period is heated to 18 ml in vacuum or in a non-oxidizing atmosphere of 10 atm or less.
A method for producing a silicon carbide sintered body, characterized by sintering at a temperature of 00 to 2300°C.
(11)前記成形体は、炭化ケイ素に対してAlに換算
して2.0〜25重量%のAlおよび/またはAl化合
物を含有する成形体である特許請求の範囲第10項記載
の製法。
(11) The method according to claim 10, wherein the molded body contains 2.0 to 25% by weight of Al and/or an Al compound in terms of Al based on silicon carbide.
(12)前記成形体は、炭化ケイ素に対して5〜49重
量%の前記ホウ素化合物から選ばれる一種以上を含有す
る成形体である特許請求の範囲第10項または第11項
記載の製法。
(12) The method according to claim 10 or 11, wherein the molded body is a molded body containing one or more types selected from the boron compounds in an amount of 5 to 49% by weight based on silicon carbide.
(13)前記ホウ素化合物は、ホウ化物である特許請求
の範囲第10〜12項のいずれか記載の製法。
(13) The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the boron compound is a boride.
(14)前記ホウ化物は、TiB_2である特許請求の
範囲第10〜13項のいずれか記載の製法。
(14) The method according to any one of claims 10 to 13, wherein the boride is TiB_2.
(15)前記ホウ化物は、ZrB_2である特許請求の
範囲第10〜13項のいずれか記載の製法。
(15) The method according to any one of claims 10 to 13, wherein the boride is ZrB_2.
(16)前記ホウ化物は、CrB_2である特許請求の
範囲第10〜13項のいずれか記載の製法。
(16) The method according to any one of claims 10 to 13, wherein the boride is CrB_2.
(17)前記炭化ケイ素の平均粒径は0.8μ以下であ
る特許請求の範囲第10〜16項のいずれか記載の製法
(17) The method according to any one of claims 10 to 16, wherein the silicon carbide has an average particle size of 0.8 μm or less.
(18)前記Alおよび/またはAl化合物および前記
ホウ素化合物の平均粒径は10μ以下である特許請求の
範囲第10〜17項のいずれか記載の製法。
(18) The production method according to any one of claims 10 to 17, wherein the average particle size of the Al and/or Al compound and the boron compound is 10 μm or less.
(19)前記非酸化性雰囲気はAlおよび/またはAl
化合物の蒸気を含有している特許請求の範囲第10〜1
8項のいずれか記載の製法。
(19) The non-oxidizing atmosphere is Al and/or Al
Claims 10 to 1 containing vapor of the compound
The manufacturing method according to any of Item 8.
(20)前記成形体を真空中または10気圧以下の非酸
化性雰囲気中で1800〜2300℃にて焼結し、つい
でさらに20気圧以上の非酸化性雰囲気中で1800〜
2300℃にて加熱処理することを特徴とする特許請求
の範囲第10〜19項のいずれか記載の製法。
(20) The molded body is sintered at 1,800 to 2,300°C in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere of 10 atm or less, and then further sintered at 1,800 to 2,300°C in a non-oxidizing atmosphere of 20 atm or more.
The manufacturing method according to any one of claims 10 to 19, characterized in that heat treatment is performed at 2300°C.
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