KR20210043638A - 내화물 - Google Patents

내화물 Download PDF

Info

Publication number
KR20210043638A
KR20210043638A KR1020217007470A KR20217007470A KR20210043638A KR 20210043638 A KR20210043638 A KR 20210043638A KR 1020217007470 A KR1020217007470 A KR 1020217007470A KR 20217007470 A KR20217007470 A KR 20217007470A KR 20210043638 A KR20210043638 A KR 20210043638A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sic
glass layer
sic substrate
mass
refractory
Prior art date
Application number
KR1020217007470A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102516641B1 (ko
Inventor
즈네오 고미야마
히로오미 마츠바
히로키 우스키
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
엔지케이 어드렉 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔지케이 인슐레이터 엘티디, 엔지케이 어드렉 가부시키가이샤 filed Critical 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Publication of KR20210043638A publication Critical patent/KR20210043638A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102516641B1 publication Critical patent/KR102516641B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B35/66Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B35/56Shaped 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 based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped 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 based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5022Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with vitreous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/86Glazes; Cold glazes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87Ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/91After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics involving the removal of part of the materials of the treated articles, e.g. etching
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562Heating rate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567Treatment time
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6583Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

내화물은, SiC 입자를 주체(主體)로 하고, SiC 입자간에 금속 Si가 포함되는 Si-SiC질 기재와, Si-SiC질 기재의 표면을 피복하는 SiO2를 주체로 하는 유리층을 구비하고 있다. 이 내화물은, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율이 0.001 질량% 이상 5 질량% 이하이다.

Description

내화물
본 출원은, 2019년 10월 2일에 출원된 일본국 특허 출원 제2019-182486호에 기초한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은, 이 명세서 내에 참조에 의해 원용되고 있다. 본 명세서는, 내화물에 관한 기술을 개시한다.
소성로 내 등의 고온 환경에서 사용되는 부재로서, 내열성을 가진 내화물이 이용된다. 일본 특허 공개 제2008-94652호 공보(이하, 특허문헌 1이라 칭함)에는, SiC 입자를 주체(主體)로 하고, SiC 입자간에 금속 Si가 포함되는 Si-SiC질 기재를 이용한 내화물이 개시되어 있다. Si-SiC질의 내화물은, 열전도율이 우수하기 때문에, 내화물 내에서 온도차가 쉽게 발생하지 않는다. 그 때문에, Si-SiC질의 내화물은, 열응력에 따른 파손을 억제할 수 있다는 이점을 갖고 있다. 또한, Si-SiC질 기재는, 내열성 및 내화성도 우수하여, 내화물을 제조하기 위한 재료로서 유망하다.
Si-SiC질 내화물은, SiC 성형체를 제작한 후, SiC 성형체에 금속 Si를 접촉시켜, 불활성 가스 분위기에서, 저압 조건 하에서 가열함으로써 제조된다. 가열 후의 Si-SiC질 내화물의 표면에는, Si 성분, 즉 SiC 성형체 내에 함침되지 않은 금속 Si 또는 Si 화합물이 잔존한다. 그 때문에, Si-SiC질 내화물에서는, 금속 Si를 SiC 성형체 내에 함침한 후, 표면에 잔존한 Si 성분을 제거하는 공정이 필요하다. Si-SiC질 내화물의 표면으로부터 Si 성분을 제거할 때, Si-SiC질 내화물의 표면이 손상되어, 그 흠집을 기점으로 크랙이 발생하는 경우가 있다. Si-SiC질 내화물에 크랙이 발생하면, Si-SiC질 내화물의 강도가 저하되는 경우가 있다. 본 명세서는, Si-SiC질 내화물의 강도 저하를 억제하는 기술을 제공한다.
본 명세서에서 개시하는 내화물은, Si-SiC질 기재와 유리층을 구비하고 있어도 좋다. Si-SiC질 기재는, SiC 입자를 주체로 하고, SiC 입자간에 금속 Si가 포함되어 있어도 좋다. 유리층은, Si-SiC질 기재의 표면을 피복하는 SiO2를 주체로 하는 것이어도 좋다. 이 내화물에서는, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율이, 0.001 질량% 이상 5 질량% 이하여도 좋다.
도 1은 내화물을 제조하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 2는 내화물의 표면 근방의 SEM 사진을 나타낸다.
도 3은 Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율과 강도의 관계를 나타낸다.
(내화물)
본 명세서에서 개시하는 내화물은, 소성로의 내벽 등의 소성로를 구성하는 부품, 혹은, 랙, 세터 등의 소성로 내에서 사용되는 부품으로서 이용된다. 특별히 한정되지 않지만, 본 명세서에서 개시하는 내화물은, 최고 온도가 500∼1350℃가 되는 환경에서 적합하게 사용할 수 있다. 내화물의 형상은, 평판형, 상자형, 기둥형, 블록형, 통형 등이어도 좋다. 내화물의 두께는, 0.1∼20 mm여도 좋다. 내화물은, Si-SiC질 기재와, Si-SiC질 기재의 표면을 피복하는 유리층을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 종래의 Si-SiC질 기재로 제작된 내화물은, Si-SiC질 소성체를 성형한 후에, 표면에 잔존하는 Si(혹은, Si 화합물)를 제거하는 공정을 갖는다. 그 때문에, 종래의 내화물은, Si-SiC질 내화물의 제작 과정에서 표면에 유리층이 형성되었다고해도, 표면의 Si를 제거하는 공정에서 유리층도 제거된다. 즉, 종래의 Si-SiC질 기재로 제작된 내화물은, 표면에 유리층이 형성되어 있지 않다.
Si-SiC질 기재의 표면을 유리층으로 피복함으로써, Si-SiC질 기재의 표면의 오목부(흠집 등)를 기점으로 하여 내화물이 파손되는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, Si-SiC질 기재의 표면을 유리층으로 피복함으로써, Si-SiC질 기재의 열팽창·수축에 따라 기재 표면에 응력이 가해졌을 때에, 기재 표면의 오목부에 응력이 집중하는 것이 억제되어, 내화물의 파손을 억제할 수 있다.
(Si-SiC질 기재)
Si-SiC질 기재는, SiC 입자를 주체로 하고, SiC 입자간에 금속 Si가 포함되어 있어도 좋다. 또한, 「SiC 입자를 주체로 한다」라고 하는 것은, Si-SiC질 기재에서 차지하는 SiC 입자의 비율(질량%)이 50 질량%보다 큰 것을 의미한다. 특별히 한정되지 않지만, Si-SiC질 기재에서 차지하는 SiC 입자의 비율은, 55 질량% 이상이어도 좋고, 60 질량% 이상이어도 좋으며, 70 질량% 이상이어도 좋고, 80 질량% 이상이어도 좋다. SiC 입자의 사이즈(평균 입자 직경)는 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하여도 좋다. SiC 입자의 사이즈가 너무 작으면 SiC 입자간에 금속 Si가 쉽게 도입되지 않게 되고, SiC 입자의 사이즈가 너무 크면 Si-SiC질 기재의 강도가 저하된다. SiC 입자의 사이즈(평균 입자 직경)는, 10 ㎛ 이상이어도 좋고, 20 ㎛ 이상이어도 좋으며, 30 ㎛ 이상이어도 좋다. 또한, SiC 입자의 사이즈는, 80 ㎛ 이하여도 좋고, 70 ㎛ 이하여도 좋으며, 60 ㎛ 이하여도 좋다.
Si-SiC질 기재에서 차지하는 금속 Si의 비율(질량%)은, 5∼40 질량%여도 좋다. Si-SiC질 기재에서 차지하는 금속 Si의 비율이 너무 적으면, SiC 입자간의 공극량이 많아(Si-SiC질 기재의 기공률이 높아)져, Si-SiC질 기재의 강도가 저하되는 경우가 있다. 한편, Si-SiC질 기재에서 차지하는 금속 Si의 비율이 너무 많으면, 사용중(내화물이 고온에 노출되어 있을 때)에 크랙이 발생하기 쉽게 되어, Si-SiC질 기재의 강도가 저하되는 경우가 있다. Si-SiC질 기재에서 차지하는 금속 Si의 비율은, Si-SiC질 기재에서 차지하는 SiC 입자의 비율에 따라 결정된다. 구체적으로는, Si-SiC질 기재의 겉보기 기공률이 5% 이하가 되도록, SiC 입자간에 금속 Si가 함침된다. Si-SiC질 기재의 겉보기 기공률을 작게 함으로써, 고강도이며 내식성이 우수한 내화물을 얻을 수 있다. 또한, Si-SiC질 기재의 겉보기 기공률은 2% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1% 이하인 것이 특히 바람직하다.
Si-SiC질 기재의 표면에는, 요철이 형성되어 있어도 좋다. Si-SiC질 기재 표면에 요철을 형성함으로써, 유리층이 Si-SiC질 기재 표면으로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, Si-SiC질 기재 표면의 요철의 표면 조도(粗度) Rz(ISO1997, JIS B 0601:2001)는, 1 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하여도 좋다. 요철의 표면 조도 Rz를 1 ㎛ 이상으로 함으로써, Si-SiC질 기재와 유리층의 밀착성이 향상된다. 한편, 요철의 깊이 Rz를 150 ㎛ 이하로 함으로써, 요철이 크랙 발생의 기점이 되는 것이 억제된다. 요철의 표면 조도 Rz는, 유리층의 두께(평균 두께)보다 커도 좋으며, 예컨대, 5 ㎛ 이상이어도 좋고, 10 ㎛ 이상이어도 좋으며, 30 ㎛ 이상이어도 좋고, 50 ㎛ 이상이어도 좋다. 또한, 요철의 표면 조도 Rz는, 120 ㎛ 이하여도 좋고, 100 ㎛ 이하여도 좋으며, 80 ㎛ 이하여도 좋고, 60 ㎛ 이하여도 좋다.
상기한 바와 같이, Si-SiC질 내화물에서는, 금속 Si를 SiC 성형체 내에 함침시킨 후, 표면에 잔존한 Si를 제거하는 공정을 갖는다. Si-SiC질 기재 표면의 요철은, Si-SiC질 기재 표면으로부터 Si 성분을 제거하는 공정에서 형성된 것이어도 좋고, Si 성분의 제거 공정과는 별도로 행하여도 좋다. 상기한 바와 같이, 종래에는, Si 성분의 제거 공정에서 Si-SiC질 기재의 표면이 손상되고, 그 흠집을 기점으로 크랙이 발생하는 경우가 있다. 본 명세서에서 개시하는 기술은, Si 성분의 제거 공정에서 발생한 흠집을 제거하지 않고, 소성물에 크랙이 발생하는 것을 억제하는 기술로 파악할 수도 있다.
(유리층)
유리층은, Si-SiC질 기재의 표면 전체를 피복하고 있어도 좋다. 특별히 한정되지 않지만, 유리층의 두께는, 0.1 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하여도 좋다. 유리층의 두께를 0.1 ㎛ 이상으로 함으로써, 크랙의 발생을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한, 유리층의 두께를 150 ㎛ 이하로 함으로써, Si-SiC질 기재와 유리층의 열팽창계수의 차이에 기초하여 유리층으로부터 Si-SiC질 기재에 힘(응력)이 가해져 크랙이 발생한다고 하는 현상을 억제할 수 있다. 유리층의 두께(평균 두께)는, Si-SiC질 기재 표면의 요철의 표면 조도 Rz보다 얇은 것이 바람직하고, 예컨대, 100 ㎛ 이하여도 좋으며, 60 ㎛ 이하여도 좋고, 40 ㎛ 이하여도 좋다. 또한, 유리층의 두께는, 0.5 ㎛ 이상이어도 좋고, 1 ㎛ 이상이어도 좋으며, 5 ㎛ 이상이어도 좋고, 10 ㎛ 이상이어도 좋다.
Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, 0.001 질량% 이상 5 질량% 이하여도 좋다. 이 범위이면, 내화물의 강도가 향상되어, 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 질량 비율이 0.001 질량% 미만일 경우, 크랙의 발생을 억제하는 효과를 얻기 어려워진다. 질량 비율이 5 질량% 초과일 경우, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 비율이 너무 높아, 고강도의 내화물을 얻기 어려워진다. Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, 0.003 질량% 이상이어도 좋고, 0.02 질량% 이상이어도 좋으며, 0.08 질량% 이상이어도 좋다. 또한, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, 3 질량% 이하여도 좋고, 1 질량% 이하여도 좋다.
Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, 유리층 형성 전의 기재의 질량과, 유리층 형성 후의 내화물 전체의 질량을 측정하여, 양자의 질량으로부터 산출할 수 있다. 또한, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, SEM, CT 등의 화상 해석으로부터 내화물에 있어서의 Si-SiC질 기재와 유리층의 체적을 산출하고, Si-SiC질 기재 및 유리층의 밀도로부터 Si-SiC질 기재 및 유리층의 질량을 산출하여, 얻어진 양자의 질량으로부터 산출할 수 있다.
유리층은, SiO2를 주체로 하는 것이어도 좋고, Al, Ca, Fe, Na, K, Mg, Sr 및 Ba의 원소 중 1 이상을 포함하고 있어도 좋다. 즉, 유리층은, SiO2 단체여도 좋고, 50 질량% 이상의 SiO2와, Al, Ca, Fe, Na, K, Mg, Sr, Ba의 원소(이하, 부성분 원소라 칭함) 또는 부성분 원소의 화합물(예컨대 부성분 원소의 산화물)에 의해 구성되어 있어도 좋다. 부성분 원소를 포함함으로써, 유리층을 형성할 때의 온도를 낮추거나, 형성 시간을 짧게 할 수 있다. 즉, 부성분 원소를 포함하는 유리층은, 부성분 원소를 포함하지 않는 유리층과 비교하여, 형성 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 유리층은, 상기한 부성분 원소 중, Al, Ca, Fe, Na 및 K의 원소(이하, 제1 부성분 원소라 칭함) 중 1 이상을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 제1 부성분 원소(제1 부성분 원소의 화합물)는, 비교적 용이하게 입수할 수 있고, 화학적으로 안정되어 있기 때문에 취급이 용이하다. 또한, 부성분 원소는, 유리층 내에서 화합물로서 존재하고 있어도 좋고, 특히 산화물로서 존재하고 있는 것이 바람직하다.
유리층은, Si-SiC질 기재 표면에 요철을 형성한 후, Si-SiC질 기재를 산화 분위기에서 가열(소성)함으로써 형성할 수 있다. 유리층의 주체재인 SiO2는, Si-SiC질 기재를 구성하고 있는 Si의 일부가 산화된 것이어도 좋고, Si-SiC질 기재의 표면에 Si를 포함하는 유리층용 원료를 배치하고, 유리층용 원료에 포함되는 Si 성분이 산화된 것이어도 좋다. 또한, 유리층이 상기한 부성분 원소를 포함하는 경우, 유리층용 원료는, 부성분 원소를 포함하고 있어도 좋다. 유리층용 원료는, 분말상, 입자상 등의 고체여도 좋고, 페이스트상, 액상 등의 유체여도 좋다. 또한, 유체의 유리층용 원료를 이용하는 경우, 유리층용 원료를 Si-SiC질 기재의 표면에 배치(도포)한 후, 산화 분위기에 있어서의 가열(소성)에 앞서 유리층용 원료를 건조시켜도 좋다.
유리층을 형성할 때의 가열(소성) 조건은, 소망하는 유리층의 두께, 유리층에 포함되는 성분, 유리층용 원료의 사용 유무, 유리층용 원료의 종류에 따라, 예컨대 900∼1350℃에서 1∼5시간으로 조정되어도 좋다. 또한, 가열 장치(소성로) 내에 도입하는 산화성 가스로서, 산소, 오존, 이산화탄소 등을 이용할 수 있다.
내화물의 형상이 판형 또는 상자형인 경우, 내화물은, 가열로 내에서 전자부품 등의 피소성물을 소성할 때에 피소성물을 배치하기 위한 소성용 세터여도 좋다. 내화물을 소성용 세터로서 이용하는 경우, 피소성물과 내화물이 반응하는 것을 억제하기 위해, 유리층 상에 표면 코팅층을 설치하여도 좋다. 표면 코팅층은, 피소성물에 대하여 반응성이 낮은 재질로 형성되어 있어도 좋고, 피소성물의 종류(재질)에 따라 상이한 재질을 선택할 수 있다. 예컨대, 피소성물이 티탄산바륨으로 구성되는 세라믹 콘덴서의 경우, 표면 코팅층으로서, 티탄산바륨에 대한 반응성이 낮은 지르코니아 화합물, 이트리아 화합물(Y2O3)을 선택하는 것이 바람직하다. 표면 코팅층으로서 지르코니아 화합물을 선택하는 경우, 칼시아(CaO) 또는 이트리아(Y2O3)로 안정화된 안정화 지르코니아, BaZrO3, CaZrO3 중 적어도 1종으로 이루어진 지르코니아 화합물 중, 피소성물에 대한 반응성을 고려하여 최적의 지르코니아를 적절하게 선택하면 좋다.
또한, 전자부품의 종류(재질)에 따라서는 알루미나와 지르코니아의 공정물(共晶物)을 포함하는 용사 피막을 표면 코팅층으로서 이용할 수도 있다. 또한, 표면 코팅층의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 용사 또는 스프레이 코팅법 등, 적절하게 알맞은 수법을 채용할 수 있다. 또한, 표면 코팅층으로서 지르코니아 화합물을 이용하는 경우, Si-SiC질의 기재와 지르코니아질의 표면 코팅층의 열팽창차에 기인하는 박리 등의 발생을 억제하기 위해, 유리층과 표면 코팅층 사이에 알루미나질, 멀라이트질 등의 중간층을 설치하여도 좋다.
실시예
(제1 실시예: 내화물의 제조 공정)
도 1을 참조하여, 내화물의 제조 공정에 대해서 설명한다. 또한, Si-SiC질 기재의 소성체에 대해서는, 제조 방법도 포함시켜 공지되어 있다. 그 때문에, 이하의 설명에서는, 주로 Si-SiC질 기재의 표면에 유리층을 형성하는 공정에 대해서 설명한다.
우선, 평판형의 Si-SiC질 기재의 소성체를 제작하여(단계 S1), Si-SiC질 소성체의 표면에 잔존한 Si 성분을 제거하고, Si-SiC질 소성체의 표면에 요철을 제작하였다(단계 S2). Si-SiC질 소성체의 겉보기 기공률은, 2% 이하였다. Si-SiC질 소성체의 표면에 대해서, 표면 조도계(가부시키가이샤 미쓰토요 제조: SJ-210)를 이용하여 표면 조도 Rz(ISO1997, JIS B 0601:2001)를 측정하였다. Si-SiC질 소성체의 표면 조도 Rz는 29 ㎛였다.
다음에, Si-SiC질 소성체의 표면에 유리층용 원료를 도포하고, 유리층용 원료를 건조시킨 후, Si-SiC질 소성체를 소성하였다(단계 S3). 유리층용 원료로서, 10% NaCl 수용액을 이용하였다. 구체적으로는, Si-SiC질 소성체의 표면 전체에 10% NaCl 수용액을 10 g/㎡ 도포하고, 대기 분위기 중에서 100℃, 1시간 동안 건조를 행하여, Si-SiC질 소성체의 표면에 유리층용 원료를 고착시켰다. 다음에, 대기 분위기의 소성로 내에 Si-SiC질 소성체를 배치하고, 승온 속도 100℃/h로 1300℃까지 승온시켜, 1300℃에서 5시간 동안 유지하고, 실온까지 자연 강온시켜, 내화물을 제작하였다. 내화물의 표면 전체에 유리층이 형성되어 있는 것이 육안 및 현미경(SEM)으로 확인되었다.
도 2는 내화물의 표층 근방의 SEM 사진을 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유리층은, Si-SiC질 소성체의 전체면을 피복하고 있었다. 유리층의 평균 두께는 6 ㎛로서, Si-SiC질 소성체의 표면 조도 Rz보다 얇았다. 그 때문에, 내화물의 표면(유리층의 표면)에도 요철이 확인되었다. 또한, 유리층의 상부에 설치되어 있는 층은, SEM 사진을 찍기 위한 시료를 작성할 때에 이용한 수지이다.
(제2 실시예: 내화물의 강도 평가)
롤러형의 내화물을 복수 제작하여, 내화물의 강도 평가를 행하였다. 우선, 상기한 단계 S1 및 S2의 공정을 거쳐 외경 42 mm, 내경 30 mm, 길이 1000 mm의 롤러 형상의 Si-SiC질 소성체를 얻었다. 얻어진 Si-SiC질 소성체의 겉보기 기공률은, 2% 이하였다. 다음에, 대기 분위기의 소성로 내에 Si-SiC질 소성체를 배치하고, 승온 속도 100℃/h로 소정 온도까지 승온시켜, 소정 온도에서 소정 시간 동안 유지함으로써, 기재(Si-SiC질 소성체)에 포함되는 Si를 산화시키고, 기재 표면에 유리층을 퇴적시키며, 실온까지 자연 강온시켜, 내화물을 제작하였다(시료 1∼12).
시료 2는, 소정 온도 1200℃로 하고, 소정 시간 1시간으로 하였다. 시료 3∼12는, 시료 2에 대하여 소정 온도, 및/또는, 소정 시간을 변화시켜, 기재 표면에 퇴적되는 유리층의 양을 변화시켰다. 구체적으로는, 시료 3∼5는, 시료 2에 대하여 소정 온도를 낮추거나 및/또는 소정 시간을 짧게 하였다. 한편, 시료 6∼12는 시료 2에 대하여 소정 온도를 높이거나 및/또는 소정 시간을 길게 하였다. 또한, 시료 1은, Si-SiC질 소성체을 얻은 후, 대기 분위기에 있어서의 소성을 행하지 않았다(유리층을 퇴적시키지 않았다).
얻어진 내화물은, 모두, 내화물의 표면 전체에 유리층이 형성되어 있는 것이 육안 및 현미경(SEM)으로 확인되었다(시료 1을 제외함). 다음에, 시료 2∼12에 대해서, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율(W)을 측정하였다. Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율은, 유리층 형성 전의 Si-SiC질 기재(Si-SiC질 소성체)의 질량(W0)과, 유리층 형성 후의 내화물의 질량(W1)을 측정하고, 하기 식 (1)에 의해 산출하였다. 도 3에 각 시료의 질량 비율(W)을 나타낸다.
식 (1): W=((W1-W0)/W0)×100
(강도 평가)
시료 1∼12에 대해서 굽힘 강도를 측정하였다. 굽힘 강도는, 얻어진 시료를 스팬 600 mm의 스팬대 상에 올리고, 상온에서 3점 굽힘 시험을 실시하여, 측정하였다. 도 3에, 각 시료의 굽힘 강도 결과를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율이 0.001 질량% 이상 5 질량% 이하인 시료(시료 2∼11)는, 130 MPa 이상의 높은 강도를 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 특히, 질량 비율이 0.003 질량% 이상 3 질량% 이하인 시료(시료 2, 4∼11)는, 한층 더 높은 강도(150 MPa 이상)를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세히 설명하였으나, 이들은 예시에 불과하며, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술에는, 이상으로 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것으로, 출원시 청구항 기재의 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (8)

  1. SiC 입자를 주체(主體)로 하고, SiC 입자간에 금속 Si가 포함되는 Si-SiC질 기재와,
    상기 Si-SiC질 기재의 표면을 피복하는 SiO2를 주체로 하는 유리층을 구비하고 있고,
    상기 Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율이 0.001 질량% 이상 5 질량% 이하인 것인 내화물.
  2. 제1항에 있어서, 유리층의 두께가 상기 Si-SiC질 기재의 표면의 요철의 깊이보다 얇은 것인 내화물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Si-SiC질 기재의 표면의 요철의 표면 조도(粗度) Rz가 0.1 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하인 것인 내화물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유리층이 Al, Ca, Fe, Na, K, Mg, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것인 내화물.
  5. 제4항에 있어서, 유리층이 Al, Ca, Fe, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것인 내화물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si-SiC질 기재에 대한 유리층의 질량 비율이 0.003 질량% 이상 3 질량% 이하인 것인 내화물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si-SiC질 기재의 겉보기 기공률이 5% 이하인 것인 내화물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유리층 상에 표면 코팅층이 설치되어 있는 것인 내화물.
KR1020217007470A 2019-10-02 2020-09-04 내화물 KR102516641B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-182486 2019-10-02
JP2019182486 2019-10-02
PCT/JP2020/033680 WO2021065355A1 (ja) 2019-10-02 2020-09-04 耐火物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210043638A true KR20210043638A (ko) 2021-04-21
KR102516641B1 KR102516641B1 (ko) 2023-03-30

Family

ID=75337205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217007470A KR102516641B1 (ko) 2019-10-02 2020-09-04 내화물

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7225376B2 (ko)
KR (1) KR102516641B1 (ko)
CN (1) CN114430733B (ko)
TW (1) TWI751709B (ko)
WO (1) WO2021065355A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118510739A (zh) * 2022-03-28 2024-08-16 日本碍子株式会社 烧成用承烧板
WO2023188454A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 日本碍子株式会社 焼成用セッター

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06144966A (ja) * 1992-11-02 1994-05-24 Ngk Insulators Ltd Si−SiC質耐火物
JP2002284577A (ja) * 2001-03-26 2002-10-03 Nichias Corp 耐火物及びその製造方法
JP2012056813A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Nippon Crucible Co Ltd 耐火材の成形焼成物
JP2015171985A (ja) * 2014-02-19 2015-10-01 日本碍子株式会社 複合耐火物およびその製造方法
JP2018002536A (ja) * 2016-06-30 2018-01-11 日本碍子株式会社 耐火板

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6169116A (ja) * 1984-09-13 1986-04-09 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコンウエハ−の連続cvdコ−テイング用サセプター
JP2548949B2 (ja) * 1987-09-01 1996-10-30 東芝セラミックス株式会社 半導体製造用構成部材
JP2668119B2 (ja) * 1988-03-15 1997-10-27 東海高熱工業株式会社 炭化けい素−金属けい素材料の製造方法
JPH09268062A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Nippon Steel Corp 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法
EP1043420A1 (en) * 1999-04-07 2000-10-11 Ngk Insulators, Ltd. Silicon carbide body
JP4394343B2 (ja) * 2002-12-11 2010-01-06 日本碍子株式会社 炭化珪素質多孔体及びその製造方法、並びにハニカム構造体
JP2006183972A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Ngk Insulators Ltd 電子部品用焼成治具
JP5154276B2 (ja) * 2008-03-26 2013-02-27 コバレントマテリアル株式会社 電子部品焼成用道具材
JP5465216B2 (ja) * 2010-08-11 2014-04-09 日本碍子株式会社 焼成用セッター
CN103339087B (zh) * 2011-02-04 2015-10-21 日本碍子株式会社 碳化硅材料、蜂窝结构体及电热式催化剂载体
JP2012211071A (ja) * 2011-03-18 2012-11-01 Ngk Insulators Ltd Si−SiC系複合材料の製造方法
JP6078885B2 (ja) * 2013-04-02 2017-02-15 日本碍子株式会社 複合耐火物および複合耐火物の製造方法
JP6225093B2 (ja) * 2014-10-27 2017-11-01 日本碍子株式会社 複合耐火物
CN105418086A (zh) * 2015-11-20 2016-03-23 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种氧化硅结合碳化硅材料
JP6876635B2 (ja) * 2018-01-10 2021-05-26 日本碍子株式会社 焼成用セッター

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06144966A (ja) * 1992-11-02 1994-05-24 Ngk Insulators Ltd Si−SiC質耐火物
JP2002284577A (ja) * 2001-03-26 2002-10-03 Nichias Corp 耐火物及びその製造方法
JP2012056813A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Nippon Crucible Co Ltd 耐火材の成形焼成物
JP2015171985A (ja) * 2014-02-19 2015-10-01 日本碍子株式会社 複合耐火物およびその製造方法
JP2018002536A (ja) * 2016-06-30 2018-01-11 日本碍子株式会社 耐火板

Also Published As

Publication number Publication date
JP7225376B2 (ja) 2023-02-20
WO2021065355A1 (ja) 2021-04-08
JPWO2021065355A1 (ja) 2021-10-21
TW202116703A (zh) 2021-05-01
KR102516641B1 (ko) 2023-03-30
CN114430733A (zh) 2022-05-03
TWI751709B (zh) 2022-01-01
CN114430733B (zh) 2023-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2579592C1 (ru) Керамический матричный композитный компонент, покрытый барьерными для окружающей среды покрытиями, и способ его производства
KR102107631B1 (ko) 복합 내화물 및 복합 내화물의 제조 방법
KR101276506B1 (ko) 표면 처리 세라믹스 부재, 그 제조 방법 및 진공 처리 장치
KR102516641B1 (ko) 내화물
JP7220527B2 (ja) 焼成用道具材
JP6948466B2 (ja) 焼成治具
CN109689595B (zh) 在表面上具有至少一个涂层的用于辊式炉的辊
KR20190085482A (ko) 소성용 세터
JP5465143B2 (ja) SiC焼成用道具材
US6617017B2 (en) Firing jig for electronic element
KR20240128842A (ko) 제어된-다공도 코팅을 갖는 알칼리 금속 분말 소성용 지지체
JPH0798707B2 (ja) 機能部品焼成用の多孔性耐火成形体
JP2004115332A (ja) 電子部品焼成用治具
KR20050073455A (ko) 전자 부품을 소성하기 위한 지그
JP2002316877A (ja) 電子部品用焼成治具
JP5100726B2 (ja) セッター
JP2014006031A (ja) 電子部品焼成用治具及びその製造方法
JP4054098B2 (ja) 焼成治具
JP3936007B2 (ja) 焼成治具
JPH05296671A (ja) 焼成用治具
JPH0682166A (ja) 焼成用治具
JP2004107125A (ja) 電子部品焼成用治具
JP2004238215A (ja) 非反応性溶射膜を有する炭化珪素質焼結部材及びその製造方法
JP2004115331A (ja) 電子部品焼成用治具
JP2818113B2 (ja) 焼成用治具

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant