KR20150083854A - 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법 및 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 - Google Patents

마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법 및 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화제 제조 방법 및 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화제에 관련된다.

Description

마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법 및 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 {METHOD FOR PRODUCING A REFRACTORY MATERIAL BASED ON MAGNESIA OR MAGNESIA SPINEL, AND REFRACTORY MATERIAL BASED ON MAGNESIA OR MAGNESIA SPINEL}
본 발명은 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법 및 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재에 관련된다.
본 발명의 의미 내에서 용어 "내화재"는 특히 600℃ 초과의 사용 온도를 가지는 세라믹 제품, 바람직하게는 DIN 51060에 따른 내화재, 다시 말해서 SK17보다 큰 제게르 콘(Seger cone) 번호를 가지는 재료를 지칭한다.
내화재는 성형된 내화 제품, 예를 들어 벽돌의 형태, 및 비성형된 내화 제품, 특히 내화 콘크리트, 내화 물질 및 내화 모르타르의 형태이다.
내화재는 특히 세라믹 원료에 기초하고, 이는 특히 마그네시아(마그네슘 옥사이드, MgO) 및 마그네시아 스피넬(마그네슘 알루미네이트, MgO·Al2O3, MgAl2O4)을 포함한다.
마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재는 우수한 내화 특성을 특징으로 한다. 그러나 특정한 적용분야를 위하여 개선된 내화 특성을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 재료를 제조하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재의 다양한 적용분야를 위하여, 강도 개선, 취성 감소, 또한 내부식성, 내산화성 및 내침투성 개선이 바람직할 것이다.
그러므로 과거에 개선된 내화 특성을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재를 제공하려는 시도가 적지 않았다.
예를 들어, 미국 특허 제4,557,884호는 소성 동안 마그네슘 SiAlON 폴리타입으로부터 결합상이 형성되는 마그네시아에 기초하는 내화재 제조 방법을 설명한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 내화 특성, 특히 우수한 강도, 내부식성, 내산화성 및 내침투성 그리고 낮은 취성을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 그러한 특성을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재를 제공하는 것이다.
위에 언급된 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 다음 단계를 포함하는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법이 제공된다:
- 다음을 포함하는 배치(batch)를 제공하는 단계
i. 다음 물질 중 적어도 하나로 이루어진 제1성분: 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬;
ii. 온도가 적용될 때 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 제2성분;
- 제2성분이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내에서 온도를 배치에 적용하는 단계; 여기서
- 배치는 이러한 온도 범위의 온도의 적용 동안 압력에 노출됨.
본 발명은 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬의 과립이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상에 의하여 결합되거나 소결되는, 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재를 제조하는 생각에 기초한다.
뜻밖에도 현재 본 발명의 맥락에서, 이렇게 발생되는 내화재의 다양한 특성이 내화재의 원료가 세라믹 소성 동안 압력에 노출될 경우에만 지속 가능하도록 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재의 강도, 내부식성, 취성 그리고 내산화성 및 내침투성 측면의 내화 특성이 이들 재료가 세라믹 소성 동안 압력에 노출될 경우에 실질적으로 개선될 수 있다.
"폴리타입(polytype)"은 여러 상이한 구조적 변경이 일어나는 물질을 지칭하고, 이의 각각은 실질적으로 동일한 구조 및 조성을 가지는 레이어의 적층물(stack)로부터 형성되며, 여기서 변경은 단지 적층 순서 측면에서만 상이하다. "폴리타이포이드(polytypoid)"는 이러한 엄격한 정의를 따르지 않는 폴리타입 형태의 물질을 나타내며; 대신, 폴리타이포이드는 동일한 타이폴로지(typology)를 가지거나 약간 상이한 조성을 가지는 광물을 또한 포함한다. 확립된 정의에 따르면, 폴리타입은 화학적 조성에 약간의 편차가 있을 경우에 존재하며, 레이어의 적층 순서가 임의의 구성 단위의 0.25 apfu (화학식당 원자[atoms per formula unit]) 이하로 상이하다. 레이어의 적층 순서가 이러한 0.25 apfu를 초과하여 상이할 경우, 이는 폴리타이포이드로 지칭된다 ([1] Nickel E.H., Girce J.D.: "The IMA commission on new minerals and mineral names: Procedures and guidelines on mineral nomenclature, 1998". The Canadian Mineralogist, Vol. 36 (1998); [2] Bailey S.W. et al: "Report of the international mineralogical association (IMA) - international union of crystallography (IUCr) joint committee on nomenclature". Canadian Mineralogist, Vol. 16 pp 113 - 117 (1978)를 참조하라).
본 발명에 따르면, 다음의 두 AIN 폴리타이포이드 중 하나가 AIN 폴리타이포이드로서 본 발명에 따른 내화재에 제공되거나, 제2성분이 온도가 적용될 때 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하고 이러한 결합상은 다음 두 AIN 폴리타이포이드 중 하나를 포함한다: 원소 Mg, Al, O 및 N으로 구성된 AIN 폴리타이포이드(이후 "MgAlON 상", "MgAlON-AIN 폴리타이포이드" 또는 "MgAlON 폴리타이포이드"로 지칭됨) 또는 원소 Mg, Si, Al, O 및 N으로 구성된 AIN 폴리타이포이드(이후 "MgSiAlON 상" 또는 "MgSiAlON-AIN 폴리타이포이드" 또는 "MgSiAlON 폴리타이포이드"로 지칭됨).
본 발명에 따른 방법이 실시될 경우, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 내화재를 제조하기 위한 전구물질을 구성하는 원료 또는 성분을 배치가 처음에 포함하여 제공된다.
배치의 균질성을 개선하기 위하여, 이는 예를 들어 어트리터(attritor), 롤러 믹서(roller mixer) 또는 강제 믹서(forced mixer), 예를 들어 독일, 하르트하임 소재 Gustav Eirich GmbH & Co KG사에 의하여 제조된 강제 믹서에 의하여 혼합될 수 있다.
성형된 제품 형태의 내화제가 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조되어야 하는 경우, 배치가 특히 가압에 의하여 성형될 수 있다. 이러한 경우에 결합제, 특히 예를 들어 이소프로판올과 같은 임시 결합제가 배치에 첨가될 수 있다. 이후 생소지(green body)로 성형된 배치가, 예를 들어 80 - 120℃ 범위의 온도에서 건조될 수 있다.
임의적으로 생소지로 성형된 배치가 이후 온도에 노출된다. 본 발명에 따르면, 배치는 그러한 온도 범위의 온도 적용 동안 또한 온도에 노출되고, 여기서 배치의 제2성분의 물질이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성한다. 이러한 범위의 온도 적용은 일반적으로 세라믹 소성으로 지칭된다. 세라믹 소성 동안 생성된 결합상은 제1성분의 물질, 다시 말해서 마그네시아 및/또는 마그네시아 스피넬 형태의 과립 생성물을 서로 결합 또는 소결시킨다. 제2성분의 물질이 세라믹 소성 동안 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위는 각각의 경우에서 배치의 조성, 특히 각각의 경우에서 배치의 제2성분의 조성에 의존한다. 본 발명에 따르면 노출 동안 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질로부터 특히 1200℃ 위의 온도에서 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상이 형성될 수 있음이 밝혀졌고, 따라서 특히 본 발명에 따라 배치가 적어도 1200℃, 1300℃ 또는 1400℃의 온도에 노출될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따라 배치가 1800℃ 이하의 온도, 예를 들어 1750℃, 1700℃ 또는 1650℃ 이하의 온도에 노출될 수 있다. 배치는 제2성분의 물질로부터 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하기 위하여 특히 바람직하게는 1400℃ 내지 1650℃ 온도 범위의 온도에 노출된다.
배치가 온도에 노출되는 동안, 배치가 이에 공급되는 질소(N2)를 포함하는 기체를 추가적으로 가질 수 있거나, 온도에 대한 배치 노출이 질소 분위기에서 일어날 수 있다. 배치는 배치가 온도에 노출되는 시간 전부 또는 일부 동안 질소 분위기에서 온도에 노출될 수 있다. 특히, 질소 분위기에서의 온도에 대한 배치의 노출은, 제2성분이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내의 온도에 배치가 노출되는 시간 동안 일어날 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 특히 세라믹 소성 동안 배치를 질화하기 위하여, 질소 분위기에서의 온도에 대한 배치의 노출이 필요할 수 있다.
제2성분의 물질이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 원하는 정도까지 형성하는 시간에 걸쳐, 제2성분의 물질이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내의 온도에 대한 배치의 노출이 일어날 수 있다. 예를 들어, 이러한 온도 범위 내의 온도에 대한 배치의 노출은 적어도 60 분, 예를 들어 적어도 90 또는 120 분의 시간에 걸쳐 일어날 수 있다. 더욱이, 이러한 온도 범위에 대한 배치의 노출은 최대 600 분, 예를 들어 최대 400, 300, 240, 210 또는 180 분의 시간에 걸쳐 일어날 수 있다. 특히 바람직하게는, 제2성분의 물질이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내의 온도에 60 - 180 분 범위의 시간 동안 배치가 노출된다.
앞서 명시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 제2성분의 물질이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내의 온도에 대한 노출 동안 배치가 추가적으로 압력에 노출된다.
배치는 이러한 온도 범위 내의 온도에 노출되는 시간의 전부 또는 일부 동안 압력에 노출될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명에 따르면 배치가 세라믹 소성 동안 압력에 노출된다. 세라믹 소성 동안 배치에 적용되는 압력은 표준압력보다 현저하게 높고, 특히 바람직하게는 1 MPa (메가파스칼) 초과이다. 배치는 특히 바람직하게는 세라믹 소성 동안 적어도 2, 4, 6, 8 또는 10 Mpa의 압력에 노출된다. 더욱이, 배치는 최대 50 MPa, 예를 들어 최대 40, 35 또는 30 Mpa의 압력에 노출될 수 있다. 특히 바람직하게는, 배치는 본 발명에 따른 세라믹 소성 동안 10 - 30 Mpa 범위의 압력에 노출된다.
배치가 온도 및 압력에 노출되고 나면, 소성된 배치가 냉각된다. 냉각 이후, 내화재가 배치로부터 생성된다.
배치가 세라믹 소성 동안 압력에 노출될 수 있는 여러 기술이 당해 분야에 공지이다. 이러한 기술은 세라믹 소성 동안 배치를 압력에 노출시키기 위하여 본 발명의 실시 동안 또한 적용될 수 있다. 해당하는 기술은, 예를 들어 등방 또는 단축 고온-가압이다. 이러한 유형의 고온-가압은 예를 들어 당해 분야에 공지인 바와 같이 흑연 몰드 내에서 수행될 수 있다.
배치는 구성성분으로서 적어도 제1성분 및 제2성분을 포함한다. 제1성분은 바람직하게는 조립질 분획으로서 형성되고, 바람직하게는 과립 형태의 다음 성분 중 적어도 하나를 가진다: 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬. 제2성분은 바람직하게는 세립질 분획으로서 형성되고 온도가 적용될 때 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질의 형태로 존재한다.
제2성분은 복수의 물질들을 포함한다. 이러한 경우에 제2성분의 물질의 조성은 배치에 온도가 적용될 때 제2성분이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 조성이다. 그러므로 배치의 세라믹 소성 동안, 제2성분이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성한다.
제2성분을 이루는 물질의 특정한 선택이 이러한 정도까지 광범한 범위 내에서 가능하고, 당해 분야의 숙련가에게 용이하게 이해될 수 있다. 본 발명의 성공을 위하여 제2성분이 세라믹 소성 동안 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 물질을 포함하는 것이 중요하다.
공지인 바와 같이, MgAlON 폴리타이포이드 형태의 AlN 폴리타이포이드는 원소 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 산소(O) 및 질소(N)를 포함한다. 한 구체예에 따르면 제2성분은 각각이 위에 언급된 원소 중 적어도 하나를 포함하는 물질들을 포함한다.
본 발명에 따른 방법을 실시할 때 세라믹 소성 동안 결합상에서 MgAlON 폴리타이포이드 형태의 AlN 폴리타이포이드를 형성하기 위하여, 제2성분이 예를 들어 다음 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: MgO, MgAl2O4, Al2O3, Al, AlN 또는 AlON. 제2성분은 바람직하게는 물질로서 AlN를 항상 포함하는데, 본 발명에 따르면 이러한 물질이 결합상에서 MgAlON 폴리타이포이드의 형성에 매우 유리하기 때문이다. 바람직한 구체예에 따르면, 제2성분은 MgO(예를 들어 25 - 98 질량%), AlN(예를 들어 1 - 45 질량%) 및 Al2O3(예를 들어 2 - 40 질량%)를 포함한다. 또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 제2성분은 물질 MgAl2O4(예를 들어 4 - 95 질량%), AlN(예를 들어 1 - 45 질량%) 및 MgO(예를 들어 1 - 95 질량%)를 포함한다. 질량%로 표현된 상기 숫자는 각각 결합상의 총질량에 대한 해당 물질의 분율을 지칭한다.
공지인 바와 같이, MgSiAlON 폴리타이포이드 형태의 AlN 폴리타이포이드는 원소 마그네슘(Mg), 규소(Si), 알루미늄(Al), 산소(O) 및 질소(N)를 포함한다. 한 구체예에 따르면, 제2성분은 각각이 위에 언급된 원소 중 적어도 하나를 포함하는 물질들을 포함한다.
본 발명에 따른 방법을 실시할 때 세라믹 소성 동안 결합상에서 MgSiAlON 폴리타이포이드를 형성하기 위하여, 제2성분이 예를 들어 다음 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: MgO, MgAl2O4, Al2O3, Al, AlN, AlON, Si, Si3N4 또는 SiO2. 제2성분은 바람직하게는 물질로서 AlN을 항상 포함하는데, 본 발명에 따르면 이러한 물질이 결합상에서 MgSiAlON 폴리타이포이드의 형성에 매우 유리하기 때문이다. 바람직한 구체예에 따르면, 제2성분은 다음 물질을 포함한다: MgO(예를 들어 20 - 45 질량%), Si3N4(예를 들어 10 - 35 질량%), Al2O3(예를 들어 10 - 40 질량%) 및 AlN(예를 들어 10 - 40 질량%). 또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 제2성분은 다음 물질을 포함한다: MgO(예를 들어 20 - 45 질량%), Si3N4(예를 들어 3 - 7 질량%), Al2O3(예를 들어 10 - 40 질량%), AlN(예를 들어 10 - 40 질량%) 및 Si(예를 들어 8 - 20 질량%). 질량%로 표현된 상기 분율은 제2성분의 총질량에 대한 각각의 물질의 분율을 지칭한다.
누적하여, 위에 언급된 예시적인 구체예에서 지칭된 조성물은 제2성분에 대하여 (예를 들어 제2성분의 총질량에 대하여 1 - 50 질량%의 분율로) MgAl2O4를 포함할 수 있다. MgAl2O4를 포함하는 제2성분의 장점은 특히 제2성분 중의 MgAl2O4의 존재에 의하여 결합상에서 원하지 않는 포스테라이트(forsterite)의 형성이 온도 적용 동안 억제될 수 있다는 것이다. 위에 언급된 질량%으로 표현된 분율은 제2성분에 대한 각각의 물질의 분율을 지칭한다.
한 구체예에 따르면, 온도 적용 동안, 특히 세라믹 소성 동안 배치가 질화될 수 있다. 이러한 질화는 특히 온도 적용 동안 배치가 질소(N2)를 포함하는 기체에 추가적으로 노출되어 수행될 수 있다. 제2성분의 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 포함 물질의 현저한 질화가 950℃로부터 (AlN의 형성) 특히 1200℃로부터 (AlN 폴리타이포이드의 형성) 시작되므로, 특히 본 발명에 따라 배치가 온도 적용 950℃ 초과 특히 1200℃ 초과의 온도 적용으로써 질화될 수 있다. 내화재 제조를 위한 배치 질화 방법은 당해 분야에 공지이고, 이들 방법이 참조될 수 있다 ([1] Wang X., Wang H., Zhang B., Hong Y., Sun J.: "Synthesis mechanism of MgAlON in nitridation reaction process". Rare Metal Materials and Engineering, Vol. 34 [1], pp 42-45 (2005) Wang X.T.; [2] Wang H.Z., Zhang W.J., Sun J., Hong Y.R.: "Synthesis of MgAlON from Al-Al2O3-MgO by Reaction Sintering". Key Engineering Materials, Vol. 224-226, pp 373-378 (2002); [3] Wang X., Zhang W., Wang H.: "Nitridation reaction sintering behaviour of Al-Al2O3-MgO system". Naihuo Cailiao, Vol. 35 [6], pp 317-319 (2001)을 참조하라).
그러한 배치 질화는 특히 제2성분의 물질이 질소-함유 물질을 포함하지 않거나 배치의 제2성분의 물질이 결합상에서 원하는 양으로 MgSiAlON 폴리타이포이드 또는 MgAlON 폴리타이포이드를 형성하기 위한 충분한 질소를 제공하지 않는 경우 제공될 수 있다.
제2성분은 바람직하게는 위에 언급된 물질을 전적으로 또는 적어도 주로 포함한다. 한 구체예에 따르면, 제2성분이 위에 언급된 물질 이외에도 또 다른 물질을 제2성분의 총질량에 대하여 10 질량% 미만의 분율, 예를 들어 5 질량% 미만 또는 2 질량% 미만 또는 1 질량% 미만의 분율로 가진다.
특히 바람직한 구체예에 따르면, 다시 말해서 온도 적용 이전, 특히 세라믹 소성 이전에, 공급된 배치 중의 제2성분은 AlN 폴리타이포이드, 다시 말해서 MgAlON 폴리타이포이드 및 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하지 않는다. 대신, 본 발명에 따르면 제2성분에 의하여 온도 적용 동안 인 시튜(in situ)로 MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드가 결합상에 전적으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면 세라믹 소성 동안 MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드의 그러한 인-시튜 형성에 의하여, 세라믹 소성이 수행되기 전에 배치가 이미 MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 내화재와 비교하여 개선된 내화 특성을 가지는 내화재가 형성될 수 있음이 밝혀졌다. 세라믹 소성 동안MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드의 인-시튜 형성의 추가적인 장점은, MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드가 개별적인 소성 공정에서 사전에 생성될 필요가 없기 때문에, 이러한 방식으로 에너지가 절약될 수 있다는 것이다.
대안의 구체예에 따르면, 다시 말해서 온도 적용 이전, 특히 세라믹 소성 이전에, 공급된 배치 중의 제 2성분이 MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON 폴리타이포이드를 이미 포함한다.
제1성분 및 제2성분이 배치에 상이한 과립 크기로 존재하고, 여기서 제1성분이 조립질 분획으로 형성되고 제2성분이 세립질 분획으로 형성되는 것이 본 발명의 성공을 위하여 중요하다. 이러한 점에서, 제1성분이 제2성분보다 더 조립질인 과립 크기로 존재하거나 제1성분의 평균 과립 크기가 제2성분의 평균 과립 크기보다 더 크다.
예시적인 구체예에 따르면, 제2성분의 총질량에 대하여 제2성분의 적어도 90 질량%, 예를 들어 적어도 95, 98 또는 99 질량% 또는 100 질량%가 63 μm 미만의 과립 크기를 가질 수 있다. 제2성분의 D50 값이 0.1 - 15 μm 범위 내에 있을 수 있다. 제2성분이 결합상 중 MgSiAlON 폴리타이포이드의 형성을 위한 실리콘 (실리콘 분말) 형태의 물질을 포함하는 경우, 실리콘을 제외한 제2성분의 물질에 대하여 D50 값이 0.1 - 4 μm의 범위 내에 있을 수 있고; 실리콘에 대하여 D50 값이 예를 들어 5 - 20 μm 범위 내에 있을 수 있다.
예를 들어, 제1성분의 적어도 90 질량%, 예를 들어 적어도 95, 98 또는 99 질량% 또는 100 질량%가 63 μm 이상의 과립 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 제1성분의 적어도 30 질량%, 예를 들어 적어도 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 질량% 또는 100 질량%가 1 mm 이상의 과립 크기로 존재할 수 있다. 위에 언급된 질량%로 표현된 숫자는 각각의 경우에서 제1성분의 총질량에 관련된다.
제2성분이 온도의 적용으로 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 경우, 제1성분은 제1성분의 총질량에 대하여 다음의 질량 분율 범위로 0.063 - 1 mm, 1 - 3 mm 및 3 - 5 mm의 과립 크기의 범위에 존재할 수 있다:
> 3 - 5 mm: 적어도 10 질량%, 최대 30 또는 40 질량%;
> 1 - 3 mm: 적어도 20 질량%, 최대 70 또는 80 질량%;
0.063 - 1 mm: 0 또는 적어도 1 질량%, 최대 55 질량%.
제2성분이 온도의 적용으로 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 경우, 제1성분은 제1성분의 총질량에 대하여 다음 질량 분율 범위로 0.063 - 0.1 mm, 0.1 - 1 mm, 1 - 3 mm 및 3 - 5 mm의 과립 크기의 범위에 존재할 수 있다:
> 3 - 5 mm: 적어도 14 또는 18 질량%, 최대 50 또는 60 질량%;
> 1 - 3 mm: 적어도 5 질량%, 최대 70 또는 80 질량%;
> 0.1 - 1 mm: 0 또는 적어도 1 질량%, 최대 52 또는 55 질량%;
0.063 - 1 mm: 0 또는 적어도 1 질량%, 최대 30 또는 35 질량%.
제2성분이 온도의 적용으로 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 경우, 일반적으로 제1성분은 제1성분의 총질량에 대하여 다음 질량 분율의 범위로 0.063 - 1 mm의 과립 크기의 범위에 존재할 수 있다:
0.063 - 1 mm: 0 또는 적어도 1 질량%, 최대 52, 55, 57 또는 60 질량%. > 1 mm 영역의 과립 크기에 대하여 상기 값이 적용될 수 있다.
제1성분은 물질 마그네시아(마그네슘 옥사이드, MgO) 또는 마그네시아 스피넬(MgO·Al2O3, MgAl2O4) 또는 이들의 혼합을 포함한다. 마그네시아는 융해된 마그네시아, 소결된 마그네시아 또는 이들의 혼합의 형태로 존재할 수 있다. 마그네시아는 바람직하게는 소결된 마그네시아의 형태로 제1성분에 존재한다.
제1성분 및 제2성분 모두가 마그네시아 및/또는 마그네시아 스피넬을 포함하는 경우, 이들 물질은 63 μm 이상의 과립 크기로 존재하는 경우 제1성분의 일부로서, 63 μm 미만의 과립 크기로 존재하는 경우 제2성분의 일부로서 간주된다.
배치의 총질량에 대하여, 제1성분은 적어도 50 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 더욱이, 제1성분은 배치에 예를 들어 최대 95 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다.
다시 배치의 총질량에 대하여, 제2성분은 배치에 적어도 5 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 더욱이, 제2성분은 배치에 예를 들어 최대 50 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다.
제2성분이 온도 적용 동안 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 경우, 제2성분은 배치에 적어도 5, 8, 10, 12 또는 14 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 이러한 구체예에서 제2성분은 배치에 예를 들어 최대 50, 40, 30, 20, 18 또는 16 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 위에 언급된 숫자는 또한 배치의 총질량에 관련된다.
제2성분이 온도 적용 동안 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 경우, 제2성분은 배치에 적어도 5, 10, 15, 20 또는 23 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 이러한 구체예에서 제2성분은 배치에 최대 50, 40, 30 또는 27 질량%의 질량 분율로 존재할 수 있다. 위에 언급된 숫자는 또한 배치의 총질량에 관련된다.
제1성분 및 제2성분 이외에도, 배치는 추가적인 성분을 가질 수 있다. 이러한 추가적인 성분은 물질, 예를 들어 불순물로서 제1성분 또는 제2성분의 물질에 함유되고 이에 의하여 배치에 도입되는 물질일 수 있다. 그러한 맥락에서, 이러한 유형의 추가적인 성분의 존재는 본 발명의 성공에 불리하지 않다. 예를 들어, 이러한 유형의 추가적인 성분이 배치에 최대 10 질량%의 분율, 예를 들어 최대 7, 5, 3, 2 또는 1 질량%의 분율로 존재할 수 있다. 그러나 일부 물질, 특히 예를 들어 칼슘-함유 성분, 특히 CaO 및 염소-함유 성분이 본 발명의 성공에 불리함이 밝혀졌다. 이는 예를 들어 특히 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬 중의 불순물에 의하여 배치에 도입될 수 있는 CaO가 결합상 중의 이차상, 예를 들어 유리상 또는 마이에나이트(mayenite, Ca12Al14O33) 형태의 원하지 않는 이차상의 형성에 기여할 수 있음을 의미한다. 추가적인 성분으로서 CaO 이외에 염소-함유 물질이 배치에 존재하는 경우, 브레아레이아이트(brearleyite, Ca12AL14O32Cl2)가 또 다른 원하지 않는 이차상으로서 형성될 수 있다.
결합상 중의 원하지 않는 이차상의 함량이 가능한 한 낮게 유지될 수 있도록, 바람직하게는 본 발명에 따라 배치 중의CaO의 함량이 배치의 총질량에 대하여 5 질량% 미만, 예를 들어, 3, 2, 1 미만 또는 0.75 질량% 미만일 수 있다.
염소 함량에 관하여, 배치 중의 염소의 함량은 배치의 총질량에 대하여 3 질량% 미만, 예를 들어 2 미만 또는 1.5 질량% 미만일 수 있다.
배치 중의 또 다른 원하지 않는 물질은 크로뮴 옥사이드 및 아이언 옥사이드이다. 본 발명에 따르면 배치 중의 크로뮴 옥사이드(Cr3O4로 주어짐)의 함량이 1 질량% 미만, 예를 들어 0.5 질량% 미만 또는 0.3 질량% 미만일 수 있다. 배치 중의 아이언 옥사이드(Fe2O3로 주어짐)의 함량이 예를 들어 2 질량% 미만, 예를 들어 1.5 질량% 미만 또는 1 질량% 미만 또는 0.6 질량% 미만일 수 있다. 위에 언급된 숫자는 배치의 총질량에 관련된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에서 배치는 제2성분이 온도 적용 동안 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하도록 제조될 수 있다. 이러한 결합상은 제1성분의 물질이 함입되거나 제1성분의 물질을 둘러싸는 매트릭스를 형성한다.
그러므로 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 내화재는 다음 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 과립으로 이루어진 구조 또는 조립질 과립을 형성한다: 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬, 여기서 이들 과립은 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상에 의하여 둘러싸인다.
내화재에 대한 과립의 분율은 예를 들어 95 - 50 질량%의 범위 내에 있을 수 있고, 결합상의 분율은 5 - 50 질량% 범위 내에 있을 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재에서 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 경우, 내화재 중의 결합상의 분율은 예를 들어 적어도 5 질량%, 예를 들어 적어도 8, 10, 12 또는 14 질량%일 수 있다. 더욱이, 내화재 중의 결합상의 분율은 최대 50 질량%, 예를 들어 최대 40, 30, 20, 18 또는 16 질량%일 수 있다. 위에 언급된 숫자는 내화재의 총질량에 관련된다.
본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 결합상이 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 경우, 내화재 중의 결합상의 분율은 예를 들어 적어도 5 질량%, 예를 들어 적어도 10, 15, 20 또는 23 질량%일 수 있다. 더욱이, 내화재 중의 결합상의 분율은 최대 50 질량%, 예를 들어 최대 40, 30 또는 27 질량%이다. 위에 언급된 숫자는 각각의 경우에 내화재의 총질량에 관련된다.
본 발명의 주제는 또한, 특히 본 명세서에 기재된 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조될 수 있고 본 명세서에 기재된 특성을 나타내는 내화재이다.
내화재 중의 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 경우, 결합상 중의 MgSiAlON 폴리타이포이드의 분율은 예를 들어 30 - 100 질량% 범위 내에 있을 수 있다. 결합상 중의 MgSiAlON 폴리타이포이드의 분율은 특히 바람직하게는 60 - 95 질량% 범위 내에 있다. 위에 언급된 숫자는 결합상의 총질량에 관련된다.
내화재 중의 결합상이 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 경우, 결합상 중의MgAlON 폴리타이포이드의 분율은 10 - 100 질량% 범위 내에 있을 수 있다. 결합상 중의 MgAlON 폴리타이포이드의 분율은 특히 바람직하게는 25 - 80 질량% 범위 내에 있다. 위에 언급된 숫자는 각각의 경우에 결합상의 총질량에 관련된다.
MgSiAlON 폴리타이포이드 또는 NgAlON 폴리타이포이드 형태의 AlN 폴리타이포이드 이외에도, 내화재의 결합상이 특히 다음 물질 또는 상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 마그네시아, 마그네시아 스피넬, 유리상, 마이에나이트 또는 브레아레이아이트. 결합상은 AlN 폴리타이포이드 및 임의적으로 하나 이상의 위에 언급된 물질 이외의 다른 물질을 가지지 않을 수 있거나, 그러한 추가적인 물질을, 적절한 경우 결합상의 총질량에 대하여 10 질량% 미만, 바람직하게는 5, 3, 2 또는 1 질량% 미만의 질량 분율로 가질 수 있다. 결합상 중의 유리상의 분율은 바람직하게는 3 질량% 미만, 특히 바람직하게는 2 질량% 미만 또는 1 질량% 미만이다. 마이에나이트 및 브레아레이아이트의 분율은 바람직하게는 3 질량% 미만, 특히 바람직하게는 2 질량% 미만 또는 1 질량% 미만이다. 위에 언급된 숫자는 각각의 경우에 결합상의 총질량에 관련된다.
본 발명에 따라 제조된 내화재는 뛰어난 내화 특성을 특징으로 한다. 이는 특히 제1성분의 과립이 선행기술에 따라 압력 없이 소결된 재료보다 더욱 견고하게 결합상으로 통합되거나 결합상에 의하여 서로 더욱 견고하게 소결된다는 사실에서 기인한다. 이는 본 발명에 따른 내화재의 경우에, 압력이 증가함에 따라, 결합상과 제1성분의 과립 사이의 접촉 영역에서 균열 또는 틈이 예를 들어 30 Mpa 영역의 압력에서 이들이 거의 사라질 때까지 더 적게 발생함을 의미한다. 대략 10 Mpa의 압력으로부터, 제1성분의 과립은 대부분 접촉 영역에서 결합상과 접촉하고, 압력이 더욱 상승함에 따라, 이들은 사실상 결합상과 완전히 접촉한다. 결합상에서 제1성분의 과립의 우수한 통합은 특히 재료가 본 발명에 따른 소성 동안 압력에 노출된다는 사실에 기인한다.
본 발명에 따른 내화재와, 유사한 결합상이 AlN 폴리타이포이드를 포함하지만 소성 동안 압력에 노출되지 않는 내화재의 비교는, 후자의 재료의 특성이 만족스럽지 않음을 보여준다. 이와 같이 조립질 과립이 결합상의 매트릭스에 거의 통합되지 않거나, 전혀 통합되지 않는다. 결합상에 걸친 조립질 과립의 뚜렷한 소결이 존재하지 않고 넓은 균열 또는 틈이 결합상과 조립질 과립 사이의 접촉 영역에서 발생한다.
선행기술에 따른 그러한 내화재와 비교하여, 본 발명에 따라 제조된 내화재는 개선된 특성에 의하여 특징적으로 구별된다.
이는 본 발명에 따른 내화재의 냉간 압축 저항성(cold compression resistance)이 매우 높으면서 동시에 비교적 낮은 탄성계수를 가질 수 있음을 의미한다. 이는 내화재를 위한 뛰어난 강도 특성과 동시에 매우 낮은 취성을 발생시킨다. 마그네시아, 특히 소결된 마그네시아, 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 선행기술에 따른 내화재의 경우에, 냉간 압축 저항성의 수준과 탄성계수의 수준 사이에 일반적인 상관관계가 존재하고, 따라서 높은 냉간 압축 저항성을 가지는 그러한 내화재는 동시에 높은 탄성계수로 인하여 또한 높은 수준의 취성을 나타낸다. 그러나 본 발명에 따른 내화재의 냉간 압축 저항성은 매우 높을 수 있고 특히 40 Mpa 초과, 예를 들어 80 MPa, 120 MPa 또는 150 Mpa 초과일 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 내화재의 탄성계수가 비교적 낮을 수 있고 80 GPa 미만 특히 예를 들어 70 GPa 미만 또는 60 GPa 미만일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 내화재는 냉간 압축 저항성 및 탄성계수에 대하여 상기 값을 동시에 나타낼 수 있다.
비교적 높은 냉간 압축 저항성 값 및 또한 낮은 기공률이 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재 및 본 발명에 따른 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재의 특징이다. 따라서, 본 발명에 따른 내화재에 대한 냉간 압축 저항성 값은 선행기술에 따른 압력 없이 소결된 내화재의 상응하는 값보다 일반적으로 현저하게 더 높고, 본 발명에 따른 내화재에 대한 기공률 값은 선행기술에 따른 압력 없이 소결된 내화재의 상응하는 값보다 일반적으로 현저하게 더 낮다. 따라서, 선행기술에 따라 압력 없이 소결된 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 가지는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재의 냉간 압축 저항성은 일반적으로 상기 재료가 매우 한정된 정도까지만 사용될 수 있도록 낮다. 선행기술에 따른 그러한 내화재의 냉간 압축 저항성은 일반적으로 40 Mpa 미만, 특히 일반적으로 20 Mpa 미만이다. 이와 대조적으로, 선행기술에 따른 방법에 의하여 제조된 내화재에 대한 냉간 압축 저항성은 위에 나타난 바와 같이 일반적으로 40 MPa보다 현저하게 더 높다. 더욱이, 선행기술에 따른 그러한 내화재의 기공률은 항상13 % 초과, 일반적으로 15 % 초과이다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 기공률은 항상 15 % 미만, 일반적으로 13 % 미만이다.
더욱이, 본 발명에 따른 내화재는 제1성분의 과립의 결합상으로의 우수한 통합 또는 우수한 소결로 인하여 높은 밀도 및 위에 언급된 낮은 기공률을 가지고, 이는 우수한 부식 거동, 특히 우수한 내산화성 및 내침투성을 야기한다. 우수한 내산화성은 본 발명에 따른 생성물에서 옥사이드 보호 레이어의 형성으로 인하여 증가되고 내침투성은 존재하는 질소의 낮은 습윤성(wettability)에 의하여 증가된다. 옥사이드 보호 레이어는 상기 재료가 온도 적용 동안 산화 분위기에 노출되면서 본 발명에 따른 내화재 상에 형성된다. 이러한 옥사이드 보호 레이어는 재료의 추가적인 산화를 방지하거나 둔화시킨다. MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상의 경우의 옥사이드 보호 레이어는 스피넬 및 마이에나이트 (또는 브레아레이아이트)로 만들어지고, MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상의 경우의 옥사이드 보호 레이어는 스피넬, 몬티셀라이트(monticellite), 특히 보호 레이어의 아래에, 포스테라이트로 만들어진다.
본 발명에 따른 내화재의 총밀도는 특히 2.8 g/cm3 초과, 예를 들어 2.9 또는 2.95 또는 3.0 g/cm3 초과일 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 내화재의 기공률은 15 % 미만, 예를 들어 14 또는 13 % 미만일 수 있다.
냉간 압축 저항성은 특히 OENORM EN 993-5:1998에 따라 결정될 수 있다.
탄성계수는 특히 다음 참조문헌에 명시된 바와 같이 결정될 수 있다: G. Robben, B. Bollen, A. Brebels, J. van Humbeeck, O. van der Biest: "Impulse excitation apparatus to measure resonant frequencies, elastic module and internal friction at room and high temperature", Review of Scientific Instruments, Vol. 68, pp 4511-4515 (1997).
총밀도는 특히 OENORM EN 993-2:1995+A1:2003에 따라 결정될 수 있다.
기공률은 특히 OENORM EN 993-1:1995에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 내화재는 원리적으로, 우수한 내화 특성을 가지는 마그네시아 및/또는 마그네시아 스피넬 기초의 내화재가 필요한 모든 적용분야를 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 내화재는 제철, 연속 주조 플랜트 또는 공업요로에서 사용될 수 있다.
도 1은 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 2는 결합상이 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 시용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 3은 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하고 대략 10 MPa의 압력에서 본 발명에 따라 소결된 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진이다.
도 4에는 상 MgO, Mg3N2, AlN, Al2O3, SiO2 및 Si3N4에 대한 MgSiAlON 폴리타이포이드 상평형도(phase diagram)가 나타난다.
도 5는 상 MgO, Mg3N2, AlN 및 Al2O3에 대한 MgAlON 폴리타이포이드 상평형도를 나타낸다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 내화재는 예시적인 구체예의 도움으로 아래에 더욱 자세히 설명된다.
실시예 1:
첫 번째의 예시적인 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법이 실시되었고, 여기서 제2성분은 온도가 적용될 때 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함했다.
배치의 제1성분은 63 μm 내지 5 mm 범위의 과립 크기를 가지는 소결된 마그네시아를 포함했다. 사용된 마그네시아는 98.4 질량%의 순도를 가졌다. 불순물 측면에서, 사용된 마그네시아는 특히 사용된 마그네시아에 대하여 0.75 질량%의 질량 분율을 가지는 CaO를 가졌다.
제2성분은 대략 1400℃의 온도 적용 동안 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함했다. 제2성분은 다음 물질을 포함했다: 마그네시아 스피넬, Si3N4, AlN, Al2O3, Si 및 MgO. 제2성분의 물질은 전적으로 63 μm 미만의 과립 크기로 존재했다.
배치 내 제1성분 및 제2성분의 개별적인 물질의 질량 분율 및 제1성분의 과립 분율이 다음 표 1에 나타난다.

물질		 (배치의 총질량에 대한)
분율 [질량%]

제1성분		 MgO > 3 - 5 mm 19.6
MgO > 1 - 3 mm 25.8
MgO > 0.1 - 1 mm 35.6
MgO 63 - 100 μm 4.9


제2성분		 MgAl2O4 4.9
Si3N4 0.4
AlN 2.2
Al2O3 1.8
Si 1.0
MgO 3.8
이소프로판올 형태의 임시 결합제가 상기 배치에 첨가되었고, 그 후 배치가 혼합되었다. 이후 생소지가 가압에 의하여 배치로부터 성형되었다. 이후 생소지가 대략 100℃의 온도에서 건조되었다. 건조된 생소지는 각각 단축 고온-가압에 적절한 흑연 몰드에 첨가되었다.
이후 생소지가 질소 분위기에서 흑연로에서 대략 1620℃의 온도로 가열되었고 상기 온도에서 대략 60 분 동안 유지되었다.
생소지가 상기 온도에서 유지되는 동안, 제2성분의 물질이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성했다. 동시에, 상기 온도가 생소지에 적용되면서 생소지가 흑연 몰드에서 단축 고온-가압을 통하여 10 또는 30 MPa의 압력에 노출되었다.
냉각 이후, 표 2에 나타난 상을 가지는 성형된 제품의 형태의 내화재가 획득되었다.
상 (내화재의 총질량에 대한)
분율 [질량%]
조질 과립 MgO 86.9

결합상		 유리상 1.7
MgSiAlON 7.7
마그네시아 스피넬 3.7
재료는 다음 표 3에 나타나는 바와 같은 물리적 특성을 가졌다. 이러한 경우에, W0는 예시적인 구체예 1에 따라 제조된 비교 재료를 나타내며, 차이점은 온도 적용 동안 본 발명에 따라 압력에 노출되지 않는다는 점이다. 위에 기재된 예시적인 구체예에 따라 제조된 내화재는 W1 및 W2로 표시되고, 여기서 재료 W1은 10 MPa의 압력에 노출된 한편, W2에 따른 재료는 30 MPa의 압력에 노출되었다.
특성 W0 W1 W2
냉간 압축 저항성 [MPa] 11.45 48.13 193.95
탄성계수 [GPa] 1.7 18.82 42.77
기공률 [%] 21.06 12.25 4.96
총밀도 [g·cm-3] 2.72 3.04 3.30
실시예 2:
두 번째의 예시적인 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법이 실시되었고, 여기서 제2성분은 온도 적용 동안 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함했다.
배치의 제1성분은 63 μm 내지 5 mm 범위의 과립 크기를 가지는 소결된 마그네시아를 포함했다. 화학적으로, 사용된 마그네시아는 예시적인 구체예 1에 따른 마그네시아에 상응했다.
제2성분은 대략 1400℃의 온도 적용 동안 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함했다. 제2성분은 다음 물질로 이루어졌다: MgO, AlN 및 Al2O3. 제2성분의 물질은 전적으로 63 μm 미만의 과립 크기로 존재했다.
배치 내 제1성분 및 제2성분의 개별적인 물질의 질량 분율 및 또한 제1성분의 과립 분율이 다음 표 4에 나타난다.

물질		 (배치의 총질량에 대한)
분율 [질량%]

제1성분
 MgO > 3 - 5 mm 15.0
MgO > 1 - 3 mm 35.7
MgO 0.063 - 1 mm 26.3

제2성분		 AlN 3.5
Al2O3 9.0
MgO 10.5
표 4에 따른 배치로부터의 내화재 제조 방법은 위에 기재된 예시적인 구체예 1에 상응했고, 차이점은 생소지가 1650℃의 온도에서 대략 60 분 동안 유지되었다는 점이며, 그 동안 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 결합상이 형성되었고 생소지가 압력에 노출되었다.
냉각 이후, 표 5에 나타난 상을 가지는 성형된 제품 형태의 내화재가 획득되었다.

상		 (내화재의 총질량에 대한)
분율 [질량%]
조질 과립 MgO 71.4

결합상		 MgAlON 7.1
마그네시아 스피넬 13.3
MgO 6.8
마이에나이트 1.4
재료는 다음 표 6에 나타나는 물리적 특성을 가진다. 이러한 경우에, W0는 또 다시 비교 재료를 나타내는 반면, 본 발명에 따른 재료 W3는 10 MPa의 압력에 노출되었고 본 발명에 따른 재료 W4는 30 MPa의 압력에 노출되었다.
특성 W0 W3 W4
냉간 압축 저항성 [MPa] 11.45 138.7 321.28
탄성계수 [GPa] 1.7 33.9 56.09
기공률 [%] 21.06 10.11 3.28
총밀도 [g·cm-3] 2.72 3.14 3.38
도 1은 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 2는 결합상이 MgAlON 폴리타이포이드를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 시용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 1 및 2에 따른 사진에서 우측 하단의 검정색 막대는 100 μm의 길이에 상응한다.
더 밝은 결합상에 함입된 마그네시아의 더 어두운 과립이 사진에서 식별될 수 있다. 여기서 과립이 공간이 없이 결합상과 접촉하고 상기 결합상에 걸쳐 서로 견고하게 소결됨이 보인다. 도 1 및 2에 따른 내화재는 대략 30 MPa의 압력에서 소결되었다.
도 3은 결합상이 MgSiAlON 폴리타이포이드를 포함하고 대략 10 MPa의 압력에서 본 발명에 따라 소결된 본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 내화재의 상세한 주사 전자 현미경사진이다. 마그네시아의 더 어두운 과립이 더 밝은 결합상에 함임되고, 여기서 매우 작은 공극 공간이 과립 주위에 고립되어 식별될 수 있다. 사진의 우측 하단의 검정색 막대가 100 μm의 길이에 상응한다.
도 4에는 상 MgO, Mg3N2, AlN, Al2O3, SiO2 및 Si3N4에 대한 MgSiAlON 폴리타이포이드 상평형도(phase diagram)가 나타난다. MgSiAlON 폴리타이포이드는 굵은 검정색 선으로 강조된다.
도 5는 상 MgO, Mg3N2, AlN 및 Al2O3에 대한 MgAlON 폴리타이포이드 상평형도를 나타낸다. MgAlON 폴리타이포이드의 위치가 나타난다.

Claims (14)

  1. 다음 단계를 포함하는 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬에 기초한 내화재 제조 방법:
    1.1 다음을 포함하는 배치를 제공하는 단계
    1.1.1 다음 물질 중 적어도 하나로 이루어진 제1성분: 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬;
    1.1.2 온도가 적용될 때 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 제2성분; 여기서
    1.2 제2성분이 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상을 형성하는 온도 범위 내에서 배치에 온도를 적용하는 단계; 여기서 제1성분의 평균 과립 크기가 제2성분의 평균 과립 크기보다 큼;
    1.3 배치가 이러한 온도 범위에서 온도의 적용 동안 압력에 노출되는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 배치는 1 MPa 초과의 압력에 노출되는 방법.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 배치는 적어도 1200℃의 온도에 노출되는 방법.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 제2성분은 온도가 적용될 때 결합상을 형성할 수 있는 물질을 포함하고, 결합상은 다음 AIN 폴리타이포이드 중 하나를 포함하는 방법: MgAlON 폴리타이포이드 또는 MgSiAlON-AIN 폴리타이포이드.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 배치의 성분들은 배치의 총질량에 대하여 다음 질량 분율을 나타내는 방법:
    제1성분: 95 내지 50 질량%;
    제2성분: 5 내지 50 질량%.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 제2성분의 적어도 90 질량%은 63 μm 미만의 과립 크기를 가지는 방법.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 제1성분의 적어도 90 질량%는 63 μm 초과의 과립 크기를 가지는 방법.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 내화재에 있어서, 이의 구조는 다음 물질 중 적어도 하나를 포함하는 과립으로 이루어지고: 마그네시아 또는 마그네시아 스피넬, 여기서 과립은 AlN 폴리타이포이드를 포함하는 결합상에 의하여 둘러싸이는 내화재.
  9. 제8항에 있어서, 각각 재료에 대하여 95 - 50 질량% 범위 내의 과립의 질량 분율 및 5 - 50 질량% 범위 내의 결합상의 분율을 가지는 내화재.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 결합상에 대하여 30 - 100 질량% 범위 내의 결합상 중의 MgSiAlON 폴리타이포이드의 분율을 가지거나 10 - 100 질량% 범위 내의 결합상 중의 MgAlON 폴리타이포이드의 분율을 가지는 내화재.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 40 MPa의 냉간 압축 저항성을 가지는 내화재.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 80 GPa 이하의 탄성계수를 가지는 내화재.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2.80 g/cm3의 총밀도를 가지는 내화재.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 20 % 이하의 개기공률(open porosity)을 가지는 내화재.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022093974A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Lam Research Corporation Magnesium aluminum oxynitride component for use in a plasma processing chamber

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105506672B (zh) * 2016-02-26 2018-07-17 中南大学 一种铝电解槽用人造炉膛材料及其制备方法
CN111056833B (zh) * 2019-12-03 2022-07-05 宜兴市耐火材料有限公司 一种氮化物结合的尖晶石滑板及其制备工艺
JP7412242B2 (ja) * 2020-03-27 2024-01-12 日本碍子株式会社 積層構造体および半導体製造装置部材

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4557884A (en) 1980-05-14 1985-12-10 Dresser Industries, Inc. Refractory
WO1992022517A1 (en) * 1991-06-19 1992-12-23 Lanxide Technology Company Novel aluminum nitride refractory materials and methods for making the same
JPH07172938A (ja) * 1993-12-15 1995-07-11 Nippon Steel Corp 窒化物ボンド耐火物およびその製造方法
FR2727400B1 (fr) * 1994-11-24 1996-12-27 Savoie Refractaires Nouveaux materiaux formes de grains refractaires lies par une matrice de nitrure d'aluminium ou de sialon contenant du nitrure de titane et des particules de graphite et/ou de nitrure de bore dispersees
JPH10158066A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Toshiba Ceramics Co Ltd 緻密な窒化ホウ素含有耐火物及びその製造方法
JPH10158067A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Toshiba Ceramics Co Ltd サイアロンを含むアルミナ・クロム複合耐火物及びその製造方法
JP5205712B2 (ja) * 2006-05-01 2013-06-05 新日鐵住金株式会社 マグネシア−カーボン質耐火物
WO2012056807A1 (ja) * 2010-10-25 2012-05-03 日本碍子株式会社 セラミックス材料、積層体、半導体製造装置用部材及びスパッタリングターゲット部材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022093974A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Lam Research Corporation Magnesium aluminum oxynitride component for use in a plasma processing chamber

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