JPS6283371A - 炭化珪素耐火物の製造方法 - Google Patents
炭化珪素耐火物の製造方法Info
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- JPS6283371A JPS6283371A JP60220994A JP22099485A JPS6283371A JP S6283371 A JPS6283371 A JP S6283371A JP 60220994 A JP60220994 A JP 60220994A JP 22099485 A JP22099485 A JP 22099485A JP S6283371 A JPS6283371 A JP S6283371A
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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。
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］
本発明は高温特性の向上を図った炭化珪素耐火物の製造
方法に関する。
方法に関する。
［従来技術とその問題点〕
炭化珪素耐火物は優れた耐火性から工業上重要な地位を
占めている。従来の炭化珪素耐火物の製造方法としては
、炭化珪素粒子に１０％近い粘土を混合して混線・成形
・焼成し、珪酸塩鉱物例えば粘土鉱物により炭化珪素粒
子を結合させるものが一般的である。ところが、このよ
うにして製造した炭化珪素耐火物は耐火度が低い粘土鉱
物を結合組織としているため、高温での軟化変形や炭化
珪素粒の酸化を促進させ易いという欠点がある。
占めている。従来の炭化珪素耐火物の製造方法としては
、炭化珪素粒子に１０％近い粘土を混合して混線・成形
・焼成し、珪酸塩鉱物例えば粘土鉱物により炭化珪素粒
子を結合させるものが一般的である。ところが、このよ
うにして製造した炭化珪素耐火物は耐火度が低い粘土鉱
物を結合組織としているため、高温での軟化変形や炭化
珪素粒の酸化を促進させ易いという欠点がある。
そこで、近年、炭化珪素粒子を微量の金属酸化物等と共
に混線・成形して酸化性雰囲気中で焼成することにより
、炭化珪素粒子を部分的に酸化させ、その部分酸化によ
り生成した二酸化珪素と添加金属酸化物との反応生成物
によって炭化珪素粒子を結合させる製造方法が注目され
ている。このように製造した炭化珪素耐火物は、粘土鉱
物結合の炭化珪素耐火物に比べて高い高温強度を有する
という優れた特性を備えるものである。
に混線・成形して酸化性雰囲気中で焼成することにより
、炭化珪素粒子を部分的に酸化させ、その部分酸化によ
り生成した二酸化珪素と添加金属酸化物との反応生成物
によって炭化珪素粒子を結合させる製造方法が注目され
ている。このように製造した炭化珪素耐火物は、粘土鉱
物結合の炭化珪素耐火物に比べて高い高温強度を有する
という優れた特性を備えるものである。
しかしながら、従来の二酸化珪素で結合をした炭化珪素
耐火物の製造方法は、結合組織の組成について十分な考
慮を払わず、しかも単に最高焼成温度まで一貫して大気
雰囲気中で焼成するというものに過ぎなかった。このた
め、炭化珪素の部分酸化量を最適な値にしてち密で強固
な結合組織を生成できず、従って高温での耐軟化変形性
及び耐酸化性等の高温特性を未だ十分に向上させること
ができない上に、品質のばらつきも大きいという問題が
あった。
耐火物の製造方法は、結合組織の組成について十分な考
慮を払わず、しかも単に最高焼成温度まで一貫して大気
雰囲気中で焼成するというものに過ぎなかった。このた
め、炭化珪素の部分酸化量を最適な値にしてち密で強固
な結合組織を生成できず、従って高温での耐軟化変形性
及び耐酸化性等の高温特性を未だ十分に向上させること
ができない上に、品質のばらつきも大きいという問題が
あった。
［問題点を解決するための手段とその作用］本発明は、
上記問題点を解決するために、５゜Ｏμ以上が３０〜６
０重量％、５００μ〜１００μが７〜３５重量％、１０
０μ以下が３０〜６゜重−％の粒度分布を有する炭化珪
素粒子１００重量部に対し、珪酸塩鉱物を０．１〜３．
０重量部、バナジウムとカルシウムとの元素比が１：０
．１〜１：１．０であるバナジウム化合物及びカルシウ
ム化合物を０．２〜２．０重量部添加して水及び有機バ
インダーと共に混練し、成形後、焼成雰囲気を焼成初期
は酸化性とし、その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で焼
成するところに特徴を有するものである。
上記問題点を解決するために、５゜Ｏμ以上が３０〜６
０重量％、５００μ〜１００μが７〜３５重量％、１０
０μ以下が３０〜６゜重−％の粒度分布を有する炭化珪
素粒子１００重量部に対し、珪酸塩鉱物を０．１〜３．
０重量部、バナジウムとカルシウムとの元素比が１：０
．１〜１：１．０であるバナジウム化合物及びカルシウ
ム化合物を０．２〜２．０重量部添加して水及び有機バ
インダーと共に混練し、成形後、焼成雰囲気を焼成初期
は酸化性とし、その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で焼
成するところに特徴を有するものである。
一般に、二酸化珪素それ自体は１７１３℃という高い融
点を有していて荷重軟化温度が高く、且つ炭化珪素と高
温でも反応しにくい性質を有する。
点を有していて荷重軟化温度が高く、且つ炭化珪素と高
温でも反応しにくい性質を有する。
一方、炭化珪素粒子の酸化により生成する二酸化珪素は
、炭化珪素粒子表面を覆うように形成されて高純度であ
る上に、比較的粗な組織状態にあるので、このままでは
互いの焼結は進まない。即ち、炭化珪素粒子の酸化は表
面反応であり、粒表層に形成される二酸化珪素の量は、
粒子の大きさおよび粒子と雰囲気との接触を支配する充
填性に強く影響される。また、粒度構成に依存する充填
性は粒子相互の焼結にも強く影響される。
、炭化珪素粒子表面を覆うように形成されて高純度であ
る上に、比較的粗な組織状態にあるので、このままでは
互いの焼結は進まない。即ち、炭化珪素粒子の酸化は表
面反応であり、粒表層に形成される二酸化珪素の量は、
粒子の大きさおよび粒子と雰囲気との接触を支配する充
填性に強く影響される。また、粒度構成に依存する充填
性は粒子相互の焼結にも強く影響される。
したがって、適切に充填されてた粒度構成で、適切な補
助成分が介在すれば、炭化珪素粒子表面に制御されて酸
化生成した二酸化珪素は互いに反応焼結して炭化珪素粒
子間の係合組織をち密かつ強固に形成する。この結合組
織の高温特性は、組成と炭化珪素の酸化に由来する二酸
化珪素の量に大きく影響を受ける。
助成分が介在すれば、炭化珪素粒子表面に制御されて酸
化生成した二酸化珪素は互いに反応焼結して炭化珪素粒
子間の係合組織をち密かつ強固に形成する。この結合組
織の高温特性は、組成と炭化珪素の酸化に由来する二酸
化珪素の量に大きく影響を受ける。
本発明者らは種々の実験・研究の結果、所定の粒度分布
の炭化珪素粒子１００重量部に対し、珪酸塩鉱物を０．
１〜３．０重量部、バナジウムとカルシウムとの元素比
が１：０．１〜１：１．０であるバナジウム化合物及び
カルシウム化合物を０．２〜２．０重量部添加し、焼成
雰囲気を焼成初期例えば１０００℃までは酸化性とし、
その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で焼成すると、ち密
で高温特性に優れた強固な結合組織を生成させ得ること
を究明した。即ち、酸化性雰囲気中における焼成により
、粒度制御した耐火物組織内の炭化珪素粒子が適度な酸
化を受けて適度な量の二酸化珪素が生成され、その二酸
化珪素が珪酸塩鉱物中の成分であるＡ１２０３ 、Ｓ
ｉ０２ 、Ｆｅ２０３、Ｃａｂ、Ｍｇ０ＳＮａ２０．Ｋ
２Ｏ及び別に添加したたとえばバナジン酸アンモニウム
などのバナジウム化合物や例えば酸化カルシウムなどの
カルシウム化合物の存在下でち密で強固な焼結状態を呈
する。これは、炭化珪素の部分酸化により生成した二酸
化珪素が約２倍の体積増加を伴うことがら、これにより
耐火物組織内の微細気孔が充填されると共に、上述の各
補助成分が二酸化珪素相互の焼結反応を促進するためと
考えられる。この様にち密で炭化珪素粒子相互を強固に
結合した結合組織が生成されるため、炭化珪素耐火物の
高温特性が著しく改善された。この高温特性の改善にア
ルカリ成分が果している役割もまた重要であり、添加し
た珪酸塩鉱物等の補助成分中のＮａ２ＯとＫ２Ｏの合量
が炭化珪素粒子への添加物総量の０゜５重殺％以下含を
していることが好ましい。
の炭化珪素粒子１００重量部に対し、珪酸塩鉱物を０．
１〜３．０重量部、バナジウムとカルシウムとの元素比
が１：０．１〜１：１．０であるバナジウム化合物及び
カルシウム化合物を０．２〜２．０重量部添加し、焼成
雰囲気を焼成初期例えば１０００℃までは酸化性とし、
その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で焼成すると、ち密
で高温特性に優れた強固な結合組織を生成させ得ること
を究明した。即ち、酸化性雰囲気中における焼成により
、粒度制御した耐火物組織内の炭化珪素粒子が適度な酸
化を受けて適度な量の二酸化珪素が生成され、その二酸
化珪素が珪酸塩鉱物中の成分であるＡ１２０３ 、Ｓ
ｉ０２ 、Ｆｅ２０３、Ｃａｂ、Ｍｇ０ＳＮａ２０．Ｋ
２Ｏ及び別に添加したたとえばバナジン酸アンモニウム
などのバナジウム化合物や例えば酸化カルシウムなどの
カルシウム化合物の存在下でち密で強固な焼結状態を呈
する。これは、炭化珪素の部分酸化により生成した二酸
化珪素が約２倍の体積増加を伴うことがら、これにより
耐火物組織内の微細気孔が充填されると共に、上述の各
補助成分が二酸化珪素相互の焼結反応を促進するためと
考えられる。この様にち密で炭化珪素粒子相互を強固に
結合した結合組織が生成されるため、炭化珪素耐火物の
高温特性が著しく改善された。この高温特性の改善にア
ルカリ成分が果している役割もまた重要であり、添加し
た珪酸塩鉱物等の補助成分中のＮａ２ＯとＫ２Ｏの合量
が炭化珪素粒子への添加物総量の０゜５重殺％以下含を
していることが好ましい。
酸化性雰囲気中での焼成後は、焼成雰囲気を中性ないし
弱酸化性とすることが必要である。従来のように−貫し
て大気雰囲気中で焼成すると、炭化珪素の部分酸化が進
み過ぎて過剰の二酸化珪素が生成され、焼結反応が進ま
ずかえって結合組織のち密化と強固化を阻害し高温特性
が低下する。
弱酸化性とすることが必要である。従来のように−貫し
て大気雰囲気中で焼成すると、炭化珪素の部分酸化が進
み過ぎて過剰の二酸化珪素が生成され、焼結反応が進ま
ずかえって結合組織のち密化と強固化を阻害し高温特性
が低下する。
本発明者の実験結果から焼成時の炭化珪素の部分酸化は
、５〜１７重量％の二酸化珪素が生成するようにするこ
とが耐火物の高温における耐軟化変形性、機械的強度、
耐酸化性等を向上させる」二で最も好ましいることが判
明した。炭化珪素耐火物の高温における耐軟化変形性９
機械的強度、耐酸化性等は、残留５ｉＣｒ：Ｌ＋酸化生
成５ｉ０２Ｑ。
、５〜１７重量％の二酸化珪素が生成するようにするこ
とが耐火物の高温における耐軟化変形性、機械的強度、
耐酸化性等を向上させる」二で最も好ましいることが判
明した。炭化珪素耐火物の高温における耐軟化変形性９
機械的強度、耐酸化性等は、残留５ｉＣｒ：Ｌ＋酸化生
成５ｉ０２Ｑ。
添加補助成分の種類と添加量、製造条件等の相乗作用に
よって決定されるが、耐火物の特性は結合部の組成に支
配されるため、粘土等で結合部を構成しない高品位炭化
珪素大物では炭化珪素粒子の酸化によって生成する３
ｉ ０２ 量は結合組織の主成分を構成するものであり
、重要な役割をなすものである。
よって決定されるが、耐火物の特性は結合部の組成に支
配されるため、粘土等で結合部を構成しない高品位炭化
珪素大物では炭化珪素粒子の酸化によって生成する３
ｉ ０２ 量は結合組織の主成分を構成するものであり
、重要な役割をなすものである。
結合組織中のＦｅ２Ｏ３、バナジウム化合物、カルシウ
ム化合物等の補助成分は実用時の耐火物中の炭化珪素粒
子の酸化反応を効果的に抑制することができる。これに
より、高温における炭化珪素耐火物の耐酸化性は著しく
改善される。耐酸化性に最も大きな影響を与えるのは、
バナジウムとカルシウムとの元素比であり、これは１：
０．１〜１：１．０であることが必要である。従来のよ
うにバナジウム化合物やカルシウム化合物を添加しない
場合には、強度特性のみならず特に耐酸化性が大幅に劣
り、添加しても添加量が上述の範囲から離れるにつれ高
温変形性や機械的強度等の他の特性が低下する。
ム化合物等の補助成分は実用時の耐火物中の炭化珪素粒
子の酸化反応を効果的に抑制することができる。これに
より、高温における炭化珪素耐火物の耐酸化性は著しく
改善される。耐酸化性に最も大きな影響を与えるのは、
バナジウムとカルシウムとの元素比であり、これは１：
０．１〜１：１．０であることが必要である。従来のよ
うにバナジウム化合物やカルシウム化合物を添加しない
場合には、強度特性のみならず特に耐酸化性が大幅に劣
り、添加しても添加量が上述の範囲から離れるにつれ高
温変形性や機械的強度等の他の特性が低下する。
また、炭化珪素の粒度分布は機械的強度や耐酸化性等の
諸特性に影響を及ぼす充填性の点から、５００μ以上が
３０〜６０重量％、５００μ〜１００μが７〜３５重量
％、１００μ以下が３０〜６０重量％であることが必要
である。一方、珪酸塩鉱物の添加は、適切な補助成分の
供給有するために、炭化珪素粒子１００重量部に対し０
．１〜３．０重量部添加することが必要で、これが過剰
である場合には高温特性が低下する。有機バインダーの
添加は混線後の成形性と素地強度の点から必要とされ、
メチルセルロース、デキストリン等の一般的な種類のも
ので良いが、その添加量は炭化珪素粒子１００重二重瓜
対し０．１〜１．０型温部であることが好ましい。
諸特性に影響を及ぼす充填性の点から、５００μ以上が
３０〜６０重量％、５００μ〜１００μが７〜３５重量
％、１００μ以下が３０〜６０重量％であることが必要
である。一方、珪酸塩鉱物の添加は、適切な補助成分の
供給有するために、炭化珪素粒子１００重量部に対し０
．１〜３．０重量部添加することが必要で、これが過剰
である場合には高温特性が低下する。有機バインダーの
添加は混線後の成形性と素地強度の点から必要とされ、
メチルセルロース、デキストリン等の一般的な種類のも
ので良いが、その添加量は炭化珪素粒子１００重二重瓜
対し０．１〜１．０型温部であることが好ましい。
［実施例］
次に本発明をいくつかの実施例により例証する。
実施例１乃至実施例５では、炭化珪素粒子の粒度分布及
び補助成分の添加量は、次表に示す通り、特許請求の範
囲に記載した数値の範囲内である。
び補助成分の添加量は、次表に示す通り、特許請求の範
囲に記載した数値の範囲内である。
これに対し、比較例１乃至比較例５では、これらの数値
が珪酸塩鉱物、バナジウム化合物、カルシウム化合物等
の添加量及び炭化珪素粒子の粒度分布において異なる。
が珪酸塩鉱物、バナジウム化合物、カルシウム化合物等
の添加量及び炭化珪素粒子の粒度分布において異なる。
尚、次表中、珪酸塩鉱物、カルシウム化合物、バナジウ
ム化合物、有機バインダーの欄の数値は、炭化珪素粒子
１００重量部に対する市は部を示す。
ム化合物、有機バインダーの欄の数値は、炭化珪素粒子
１００重量部に対する市は部を示す。
上表から明らかなように、各実施例では各比較例に比べ
、カサ比重が大になり見掛気孔率が大きく減少している
。これはち密で強固な結合組織が形成されたことを意味
する。これに伴い、室温における曲げ強度が５０％程度
向上し、また、高温時（１４００℃）における曲げ強度
も珪酸塩鉱物例えば粘土鉱物＋１を味で結合させた従来
の炭化珪素耐火物に相当する比較例３及び４に比べ３倍
量−Ｈの値となっている。しかも、高温特性を示す高温
曲り変形は大幅に低下し、酸化増加率も顕著な低下傾向
を示している。これらは、高温における優れた耐軟化変
形性及び耐酸化性を存することを意味する。尚、高温曲
り変形は、テストピース寸法が４００Ｘ５０Ｘ１０ｍｍ
で、スパン３００ｍｍ。
、カサ比重が大になり見掛気孔率が大きく減少している
。これはち密で強固な結合組織が形成されたことを意味
する。これに伴い、室温における曲げ強度が５０％程度
向上し、また、高温時（１４００℃）における曲げ強度
も珪酸塩鉱物例えば粘土鉱物＋１を味で結合させた従来
の炭化珪素耐火物に相当する比較例３及び４に比べ３倍
量−Ｈの値となっている。しかも、高温特性を示す高温
曲り変形は大幅に低下し、酸化増加率も顕著な低下傾向
を示している。これらは、高温における優れた耐軟化変
形性及び耐酸化性を存することを意味する。尚、高温曲
り変形は、テストピース寸法が４００Ｘ５０Ｘ１０ｍｍ
で、スパン３００ｍｍ。
荷重１５Ｋｇ、温度１４００℃、保持時間１０時間の条
件下で測定したものである。また、酸化増加率は、温度
１１５０℃で９０℃飽和水蒸気中に、１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの酸素を供給し、暴露２００時間の条件下で測定した
ものである。
件下で測定したものである。また、酸化増加率は、温度
１１５０℃で９０℃飽和水蒸気中に、１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの酸素を供給し、暴露２００時間の条件下で測定した
ものである。
［発明の効果］
本発明は以上述べたように、所定粒度の炭化珪素粒子に
、微量の、珪酸塩鉱物、バナジウム化合物、カルシウム
化合物を所定量添加すると共にバナジウムとカルシウム
との元素比を所定範囲内に調製し、焼成雰囲気を焼成初
期は酸化性とし、その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で
焼成するところに特徴を存し、この結果、ち密で高強度
の結合組織が形成されるので、常温における機械的強度
は勿論のこと高温における耐軟化変形性及び耐酸化性等
の高温特性を大幅に向上させた炭化珪素耐火物を提供す
ることができるという優れた効果を奏するものである。
、微量の、珪酸塩鉱物、バナジウム化合物、カルシウム
化合物を所定量添加すると共にバナジウムとカルシウム
との元素比を所定範囲内に調製し、焼成雰囲気を焼成初
期は酸化性とし、その後中性ないし弱酸化性雰囲気中で
焼成するところに特徴を存し、この結果、ち密で高強度
の結合組織が形成されるので、常温における機械的強度
は勿論のこと高温における耐軟化変形性及び耐酸化性等
の高温特性を大幅に向上させた炭化珪素耐火物を提供す
ることができるという優れた効果を奏するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、５００μ以上が３０〜６０重量％、５００μ〜１０
０μが７〜３５重量％、１００μ以下が３０〜６０重量
％の粒度分布を有する炭化珪素粒子１００重量部に対し
、珪酸塩鉱物を０．１〜３０重量部、バナジウムとカル
シウムとの元素比が１：０．１〜１：１．０であるバナ
ジウム化合物及びカルシウム化合物を０．２〜２．０重
量部添加して水及び有機バインダーと共に混練し、成形
後、焼成雰囲気を焼成初期を酸化性とし、その後中性な
いし弱酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とする炭化
珪素耐火物の製造方法。 ２、炭化珪素耐火物全体に対し５〜１７％の二酸化珪素
の大部分が焼成に伴う炭化珪素の部分酸化により生成さ
れる特許請求の範囲第１項に記載の炭化珪素耐火物の製
造方法。 ３、珪酸塩鉱物中にＮａ＿２Ｏ及びＫ＿２Ｏの合量が炭
化珪素粒子への添加物総量の０．５重量％以下含有して
いる特許請求の範囲第１項に記載の炭化珪素耐火物の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220994A JPS6283371A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 炭化珪素耐火物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220994A JPS6283371A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 炭化珪素耐火物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283371A true JPS6283371A (ja) | 1987-04-16 |
| JPH04946B2 JPH04946B2 (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=16759799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60220994A Granted JPS6283371A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 炭化珪素耐火物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1728774A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide-bonded silicon carbide material |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101479209B1 (ko) * | 2012-10-04 | 2015-01-09 | 신필교 | 표고버섯 배양물 제조방법 |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP60220994A patent/JPS6283371A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1728774A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide-bonded silicon carbide material |
| JP2006335594A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物結合炭化珪素質材料 |
| JP4704111B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2011-06-15 | 日本碍子株式会社 | 酸化物結合炭化珪素質材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04946B2 (ja) | 1992-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |