JPS6272583A - 高温構造部材用炭化珪素焼結部材 - Google Patents

高温構造部材用炭化珪素焼結部材

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JPS6272583A JP60213494A JP21349485A JPS6272583A JP S6272583 A JPS6272583 A JP S6272583A JP 60213494 A JP60213494 A JP 60213494A JP 21349485 A JP21349485 A JP 21349485A JP S6272583 A JPS6272583 A JP S6272583A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は断熱性に優れた炭化珪素焼結部材に関するもの
である。さらに詳しくは、表面にジルコニアを被覆した
表面近傍の熱伝導率の低い炭化珪素焼結部材に関するも
のである。
（従来の技術） 炭化珪素焼結部材は高温における機械的強度、耐熱性お
よび耐食性等の点で他の無機材料あるいは金属より優れ
ているため、高温構造部材としての利用が考えられ、そ
の用途開発が盛んに進められている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら炭化珪素焼結部材は熱伝導率が高く、断熱
性が劣るという欠点がある。例えばエンジン燃焼室の耐
熱性を高めるため壁面に炭化珪素焼結部材を用いる場合
にはエアギャップ等により外部に対する断熱性は向上で
きるが、熱伝導率が高いために給気が暖められ有効な圧
縮比が得られない。この場合、炭化珪素焼結部材の表面
近傍の熱伝導率が問題となる。
耐熱性・耐食性・耐摩耗性向上を目的としてジルコニア
を表面被覆したものは特開昭５５−２８３５１号。
特開昭５７−１４０８７６号および特開昭５８−８７２
７３号において基板が金属でプラズマ溶射による場合が
示されている。また特開昭５７−１３５７７１号および
特開昭５８−１２５６７９号には基板が炭素の場合にジ
ルコニアをその表面に被覆することが示されている。し
かしながら炭化珪素焼結部材を基板として、しかも表面
近傍の断熱性向上を目的とするものは例がない。
炭化珪素焼結部材に比ベジルコニアは熱伝導率が低く断
熱性が優れているが、高温における機械的強度が低い欠
点がある。
（問題点を解決するための手段） 本発明はこれらの欠点を解決するために炭化珪素焼結部
材の表面にジルコニアを被覆し断熱層を形成したもので
ある。
（作　用） 本発明は高温強度は高いが、熱伝導率が高く断熱性が悪
い炭化珪素焼結部材の表面を、熱伝導率の低いジルコニ
アでその表面層を被覆し、表面近傍の断熱性を改善する
ことを目的とするものである。
炭化珪素焼結部材とは炭化珪素常圧焼結体、ホットプレ
ス焼結体、旧Ｐ焼結体あるいは反応焼結体よりなるエン
ジン部品等の構造材である。炭化珪素焼結部材はＢ、Ｃ
，ＢｅあるいはＡ１等種々の添加物を含む場合もあるが
、本発明の炭化珪素焼結部材の断熱性を改善する上で添
加物は本質的な問題ではない。本発明はこの炭化珪素焼
結部材の表面をジルコニアで被覆したものである。ジル
コニアはＹ２Ｏ，、ｌ、ＩｇＯあるいはＣａＯで安定化
あるいは部分安定化されたものを使用する。ジルコニア
層の厚さは１００μｍ以下が好ましい。これは、炭化珪
素焼結部材とジルコニアとは熱膨張率が異なるので厚す
ぎると加熱・冷却の繰り返しにより剥離や貫入が生じ易
く、また表面近傍の熱伝導率を有効に低下させるために
は１００μｍ以下の厚さでも十分であるからである。
本発明のジルコニアを表面に被覆した炭化珪素焼結部材
の製造法を述べる。本発明のジルコニアを表面に被覆し
た炭化珪素焼結部材は、炭化珪素焼結部材の表面にジル
コニアスラリーを塗布あるいはスプレーによりジルコニ
アコート層を形成させ焼成し焼き付けるか、好ましくは
プラズマ溶射によりジルコニアを被覆するなどして、炭
化珪素焼結部材の表面の一部あるいは全部をジルコニア
層で被覆したものである。炭化珪素焼結部材の表面は一
般に焼成面あるいは加工面であるためジルコニア焼き付
は層あるいは溶射層との結合力を高めるために粗面化あ
るいは反応性を上げる処理が必要である。それらは例え
ば砥粒による研磨加工、空気中加熱による酸化あるいは
アルカリ溶融塩等によるエツチングである。粗面化ある
いは反応性を上げる処理は炭化珪素焼結部材の性質によ
り最適方法を見出す必要がある。また、ジルコニアコー
ト原料あるいは溶射原料はすでに安定化あるいは部分安
定化したジルコニアを用いても、ジルコニアと安定化剤
とを焼成中あるいは溶射中に反応させて安定化あるいは
部分安定化ジルコニアとしてもよい。さらに、炭化珪素
焼結部材とジルコニアとの熱膨張率差による剥離や貫入
を防止するため、中間の熱膨張率を持つ中間層を予め形
成させてもよい。
（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。
実施例１１ ＢおよびＣを添加物とする炭化珪素常圧焼結体より加工
した直径１０　ｍｍ　、厚さ３ｍｍの円板を空気中、１
５００℃で１００時間酸化し表面に酸化層を形成させ、
プラズマ溶射用基板とした。この基板の片面に第１表の
溶射剤を５０−７０μｍの厚さにプラズマ溶射し、本発
明の炭化珪素焼結部材の熱伝導率測定用試料１．２．３
を得た。試料１，２．３とジルコニア被覆をしない基板
の比較例４とのレーザーフラッシュ法による室温と８０
０℃における熱伝導率の測定結果を第１表に示した。試
料１，２．３のレーザーフラッシュ法による熱伝導率の
測定は被覆面にレーザーを照射して行った。
第１表 本発明品１，２．３は室温と１２００℃との間の２０回
の加熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じな
かった。
実施例２ ＢおよびＣを添加物とする炭化珪素常圧焼結体より加工
した直径１０市、厚さ３ｍｍの円板を４９０℃の水酸化
ガリウム９０％、硝酸カリウム１０％溶融塩中に３０分
間浸漬し表面をエツチングし、プラズマ溶射用基板とし
た。この基板の片面に第２表の溶射剤を５０−７０　μ
ｍの厚さにプラズマ溶射し、本発明の炭化珪素焼結部材
の熱伝導率測定用試料５゜６を得た。試料５，６とジル
コニア被覆をしない同じ基板の比較例７との実施例１と
同じ方法による熱伝導率の測定結果を第２表に示した。
第２表 本発明品５，６も室温と１２００℃との間の２０回の加
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
実施例３ ＢおよびＣを添加物とする炭化珪素ホットプレス焼結体
より加工した直径１０［ＩＩＩＩ］、厚さ３ｍｍの円板
を＃４００のＳｉＣ砥粒で研磨し表面を粗面加工し、プ
ラズマ溶射用基板とした。この基板の片面に第３表の塗
布剤と成型助剤であるポルビニルアルコールとを水に懸
濁させたスラリーを塗布し、乾燥後、窒素雰囲気中、１
５００℃で１時間加熱し、８０−９０μｍの厚さの焼き
付は層を形成させ、本発明の炭化珪素焼結部材の熱伝導
率測定用試料８，９１尋た。試料８，９とジルコニア被
覆をしない同じ基板の比較例１０との実施例１と同じ方
法による熱伝導率の測定結果を第３表に示した。
第３表 □−■ ≠づ 本発明品８，９も室温と１２００℃との間の２０回の加
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
第１．２．３表に示したとおり本発明のジルコニアを表
面に被覆した炭化珪素焼結部材は熱伝導率が低く優れた
断熱性を示すものであった。
（発明の効果） 以上のように本発明のジルコニアを表面に被覆した炭化
珪素焼結部材は炭化珪素焼結部材の高温強度とジルコニ
アの断熱性を兼ね備えたものであり、エンジン部品等高
温構造材料へ適用することにより、体熱性と断熱性とを
同時に改善できるものであって、この種工業上火なる利
益がある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ジルコニアを表面に被覆したことを特徴とする炭化
    珪素焼結部材。 ２、プラズマ溶射によりジルコニアを表面に被覆した特
    許請求の範囲第１項記載の炭化珪素焼結部材。
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