JP2001096144A - 超臨界水・亜臨界水利用装置用部材 - Google Patents
超臨界水・亜臨界水利用装置用部材Info
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- JP2001096144A JP2001096144A JP27527899A JP27527899A JP2001096144A JP 2001096144 A JP2001096144 A JP 2001096144A JP 27527899 A JP27527899 A JP 27527899A JP 27527899 A JP27527899 A JP 27527899A JP 2001096144 A JP2001096144 A JP 2001096144A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超臨界水および亜臨界水中で、腐食が少な
く、割れの懸念がない、耐摩耗性、絶縁性および熱遮断
性の高いセラミックス部材を提供する。 【解決手段】 ＺｒＯ２を主成分として、Ｙ２Ｏ３，Ｃ
ａＯ及びＭｇＯから選ばれる少なくとも一つの元素を有
する、ホットプレス法で製造した、部分安定化セラミッ
クスである。
く、割れの懸念がない、耐摩耗性、絶縁性および熱遮断
性の高いセラミックス部材を提供する。 【解決手段】 ＺｒＯ２を主成分として、Ｙ２Ｏ３，Ｃ
ａＯ及びＭｇＯから選ばれる少なくとも一つの元素を有
する、ホットプレス法で製造した、部分安定化セラミッ
クスである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水又は亜臨
界水を扱う装置に用いられる部材に関し、特に、耐摩
耗、耐食、絶縁、熱遮断などに好適な部材に関するもの
である。
界水を扱う装置に用いられる部材に関し、特に、耐摩
耗、耐食、絶縁、熱遮断などに好適な部材に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】臨界点（温度：３７４℃、圧力：２１．
７６ＭＰａ）を超えた超臨界領域にある水である超臨界
水は、有機物をほぼ瞬時に分解するため、ダイオキシ
ン、ＰＣＢ、フロンなどの有害物質を完全無害化する技
術として注目されている。図１は、超臨界水を利用して
焼却飛灰を連続処理する装置を示すもので、調整槽１０
において、焼却飛灰、水、燃料を混合して形成されたス
ラリーが、予熱器を介して超臨界水反応器１４に供給さ
れ、空気と一緒に噴射ノズル１６より噴射されて分解さ
れるようになっている。
７６ＭＰａ）を超えた超臨界領域にある水である超臨界
水は、有機物をほぼ瞬時に分解するため、ダイオキシ
ン、ＰＣＢ、フロンなどの有害物質を完全無害化する技
術として注目されている。図１は、超臨界水を利用して
焼却飛灰を連続処理する装置を示すもので、調整槽１０
において、焼却飛灰、水、燃料を混合して形成されたス
ラリーが、予熱器を介して超臨界水反応器１４に供給さ
れ、空気と一緒に噴射ノズル１６より噴射されて分解さ
れるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、環境が
高温であり、有害物質の分解によって各種の酸及びハロ
ゲンが生成すること、また、その中和のためにアルカリ
が添加されることなどの理由から、そのための装置を構
成する素材は、酸からアルカリまでの多様な環境で高い
耐食性を有することが望まれる。超臨界水中でのセラミ
ックスの利用例としては、実験装置の窓にサファイアが
使われた実績があり、Ａｌ２Ｏ３系セラミックスの耐食
性の良さが示唆されているが、他の材料に関する知見は
少ない。
高温であり、有害物質の分解によって各種の酸及びハロ
ゲンが生成すること、また、その中和のためにアルカリ
が添加されることなどの理由から、そのための装置を構
成する素材は、酸からアルカリまでの多様な環境で高い
耐食性を有することが望まれる。超臨界水中でのセラミ
ックスの利用例としては、実験装置の窓にサファイアが
使われた実績があり、Ａｌ２Ｏ３系セラミックスの耐食
性の良さが示唆されているが、他の材料に関する知見は
少ない。
【０００４】また、図１に示すようなダイオキシンを含
むごみ焼却飛灰処理装置のように、扱う物質がスラリー
を含む場合、反応器１４の噴射ノズル１６の周辺では、
スラリーの物理的作用による摩耗によって腐食は一層加
速される。このような部分の保護管としてはＳｉＣが期
待されるものの、超臨界水中の腐食に関する知見は得ら
れていない。
むごみ焼却飛灰処理装置のように、扱う物質がスラリー
を含む場合、反応器１４の噴射ノズル１６の周辺では、
スラリーの物理的作用による摩耗によって腐食は一層加
速される。このような部分の保護管としてはＳｉＣが期
待されるものの、超臨界水中の腐食に関する知見は得ら
れていない。
【０００５】一方、超臨界領域に隣接する領域にある亜
臨界水中では、高温における反応速度の高さを利用し
て、電解反応による有害物質分解プロセスの開発が行わ
れている。亜臨界水も超臨界水と同様の高い腐食性を有
しており、やはり装置は多様な環境で耐食的であること
が望まれる。電解反応を利用した分解プロセスでは、電
解のための絶縁材料が必要であり、好適なセラミックス
材料の選定が望まれている。
臨界水中では、高温における反応速度の高さを利用し
て、電解反応による有害物質分解プロセスの開発が行わ
れている。亜臨界水も超臨界水と同様の高い腐食性を有
しており、やはり装置は多様な環境で耐食的であること
が望まれる。電解反応を利用した分解プロセスでは、電
解のための絶縁材料が必要であり、好適なセラミックス
材料の選定が望まれている。
【０００６】近年、高温水中における各種セラミックス
の耐食性に関する研究が増加しつつあるが、超臨界水中
においてはごく限られた研究例しか見当たらず、超臨界
水および亜臨界水双方に好適なセラミックス材料に関す
る情報は極めて少ない。
の耐食性に関する研究が増加しつつあるが、超臨界水中
においてはごく限られた研究例しか見当たらず、超臨界
水および亜臨界水双方に好適なセラミックス材料に関す
る情報は極めて少ない。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、超臨界水およ
び亜臨界水中で、腐食が少なく、割れの懸念がない、耐
摩耗性、絶縁性および熱遮断性の高いセラミックス部材
を提供することを目的とする。
び亜臨界水中で、腐食が少なく、割れの懸念がない、耐
摩耗性、絶縁性および熱遮断性の高いセラミックス部材
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、超臨界領域
におけるセラミックスの耐食性及び割れに対する抵抗性
を改善する目的で、各種セラミックスに対する製法及び
添加元素の量の影響に関する研究を行い、以下のような
手段を発明した。
におけるセラミックスの耐食性及び割れに対する抵抗性
を改善する目的で、各種セラミックスに対する製法及び
添加元素の量の影響に関する研究を行い、以下のような
手段を発明した。
【０００９】請求項１に記載の発明は、ＺｒＯ２を主成
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、ホットプレス法で製造し
た、部分安定化セラミックスであることを特徴とする超
臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、ホットプレス法で製造し
た、部分安定化セラミックスであることを特徴とする超
臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
【００１０】請求項２に記載の発明は、ＺｒＯ２を主成
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、立方晶が安定なセラミッ
クスであることを特徴とする超臨界水・亜臨界水利用装
置用部材である。
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、立方晶が安定なセラミッ
クスであることを特徴とする超臨界水・亜臨界水利用装
置用部材である。
【００１１】請求項３に記載の発明は、ＺｒＯ２を主成
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、立方晶が安定なセラミッ
クスを表面に被覆することを特徴とする超臨界水・亜臨
界水利用装置用部材である。
分として、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ及びＭｇＯから選ばれる少
なくとも一つの元素を有する、立方晶が安定なセラミッ
クスを表面に被覆することを特徴とする超臨界水・亜臨
界水利用装置用部材である。
【００１２】請求項４に記載の発明は、常圧焼結によっ
て製造したＳｉＣセラミックスであることを特徴とする
超臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
て製造したＳｉＣセラミックスであることを特徴とする
超臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
【００１３】請求項５に記載の発明は、常圧焼結によっ
て製造したＭｇＡｌ２Ｏ４セラミックスであることを特
徴とする超臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
て製造したＭｇＡｌ２Ｏ４セラミックスであることを特
徴とする超臨界水・亜臨界水利用装置用部材である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を試験の内容を中心に
説明する。試料としては、種類、製造方法、焼結助剤お
よび結晶構造などが異なるセラミックス焼結体を用い
た。その一覧表をその特徴とともに表１に示した。
説明する。試料としては、種類、製造方法、焼結助剤お
よび結晶構造などが異なるセラミックス焼結体を用い
た。その一覧表をその特徴とともに表１に示した。
【表１】
【００１５】ここにおいて、常圧焼結は Pressureless
Sintering の頭文字をとってＰＬＳと略し、同様に反応
焼結（Reaction Bonding）はＲＢ、熱間静水圧プレス
（HotIsostatic Press）はＨＩＰ、ホットプレス（Hot
Press）はＨＰ、コールドプレス（Cold Press）はＣＰ
とした。
Sintering の頭文字をとってＰＬＳと略し、同様に反応
焼結（Reaction Bonding）はＲＢ、熱間静水圧プレス
（HotIsostatic Press）はＨＩＰ、ホットプレス（Hot
Press）はＨＰ、コールドプレス（Cold Press）はＣＰ
とした。
【００１６】常圧焼結（ＰＬＳ）は、粉末成形体を加熱
し、大気圧下またはそれ以下の圧力で焼結する方法であ
る。一般の成形法が適用でき、複雑な形状の製品に適用
可能である。ＳｉＣの場合焼結温度は約２１００℃であ
る。反応焼結（ＲＢ）は、ＳｉＣの製法を例にとると、
ＳｉＣ＋Ｃの粉末成形体に溶融Ｓｉを含浸させて焼結す
る方法である。焼結時の収縮は少ないが、高温での強度
が低下する傾向がある。熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）
は、粉末成形体に、ガスなどによって等方的圧力を加え
ながら焼結する方法である。ホットプレス（ＨＰ）は、
黒鉛ダイスなどを用い、高圧下で焼結する方法である。
単純形状品にしか適用できないが高強度が得られる利点
がある。
し、大気圧下またはそれ以下の圧力で焼結する方法であ
る。一般の成形法が適用でき、複雑な形状の製品に適用
可能である。ＳｉＣの場合焼結温度は約２１００℃であ
る。反応焼結（ＲＢ）は、ＳｉＣの製法を例にとると、
ＳｉＣ＋Ｃの粉末成形体に溶融Ｓｉを含浸させて焼結す
る方法である。焼結時の収縮は少ないが、高温での強度
が低下する傾向がある。熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）
は、粉末成形体に、ガスなどによって等方的圧力を加え
ながら焼結する方法である。ホットプレス（ＨＰ）は、
黒鉛ダイスなどを用い、高圧下で焼結する方法である。
単純形状品にしか適用できないが高強度が得られる利点
がある。
【００１７】ＺｒＯ２はＹ２Ｏ３の含有量によってその
結晶構造が異なる。ＰＬＳ−ＺｒＯ ２、ＨＰ−ＺｒＯ２
およびＨＩＰ−ＺｒＯ２は、立方晶中に準安定正方晶を
分散させた部分安定化ジルコニアであり、ＹＳＺ（Yitt
ria Stabilized Zr）と示したのはＹ２Ｏ３の添加によ
り立方晶が安定化されている安定化ジルコニアであっ
て、ＰＬＳによって製造されている。部分安定化ＺｒＯ
２は安定化剤を少量（８ｍｏｌ％以下）にして、立方晶
中に、単斜晶に変態しにくい微細な準安定状態の正方晶
（０.２〜０.３μｍ）を分散析出させている（表２およ
び、ＺｒＯ２とＹ ２Ｏ３の２元系状態図である図２参
照）。
結晶構造が異なる。ＰＬＳ−ＺｒＯ ２、ＨＰ−ＺｒＯ２
およびＨＩＰ−ＺｒＯ２は、立方晶中に準安定正方晶を
分散させた部分安定化ジルコニアであり、ＹＳＺ（Yitt
ria Stabilized Zr）と示したのはＹ２Ｏ３の添加によ
り立方晶が安定化されている安定化ジルコニアであっ
て、ＰＬＳによって製造されている。部分安定化ＺｒＯ
２は安定化剤を少量（８ｍｏｌ％以下）にして、立方晶
中に、単斜晶に変態しにくい微細な準安定状態の正方晶
（０.２〜０.３μｍ）を分散析出させている（表２およ
び、ＺｒＯ２とＹ ２Ｏ３の２元系状態図である図２参
照）。
【表２】
【００１８】試料は、ＹＳＺ以外、ファインカッターに
よってほぼ４等分に切断した。そして前処理として、耐
水研磨紙で＃１５００まで湿式研磨した後、ダイヤモン
ドペーストによって６μｍから１μｍまで研磨し、アセ
トンで脱脂および超音波洗浄を行い、腐食試験用の試料
とした。
よってほぼ４等分に切断した。そして前処理として、耐
水研磨紙で＃１５００まで湿式研磨した後、ダイヤモン
ドペーストによって６μｍから１μｍまで研磨し、アセ
トンで脱脂および超音波洗浄を行い、腐食試験用の試料
とした。
【００１９】腐食試験に用いた超臨界反応容器を図３に
示した。このオートクレーブ２０は、ハステイＣ２７６
製で、最高使用温度５００℃において、最高使用圧力が
３５０ｋｇｆ／ｃｍ２になるように設計されている。こ
の条件を超えることがあると、１次ゲージ後方の安全弁
が開く仕組みになっている。内部容器２２（容量：φ５
２×ｔ１０８．７）もオートクレーブ同様ハステロイＣ
２７６製である。
示した。このオートクレーブ２０は、ハステイＣ２７６
製で、最高使用温度５００℃において、最高使用圧力が
３５０ｋｇｆ／ｃｍ２になるように設計されている。こ
の条件を超えることがあると、１次ゲージ後方の安全弁
が開く仕組みになっている。内部容器２２（容量：φ５
２×ｔ１０８．７）もオートクレーブ同様ハステロイＣ
２７６製である。
【００２０】表１に示した全ての試料について、高純度
水中で５００℃、３００ｋｇｆ／ｃｍ２一定のもと、５
０時間の腐食試験を行った。その結果、優れた耐食性を
示した試料に関しては、新たに３.３×１０−４ＭＮａ
ＯＨ水溶液（常温でｐＨ＝１０）を用いて高純度水の場
合と同様に腐食試験を行った。
水中で５００℃、３００ｋｇｆ／ｃｍ２一定のもと、５
０時間の腐食試験を行った。その結果、優れた耐食性を
示した試料に関しては、新たに３.３×１０−４ＭＮａ
ＯＨ水溶液（常温でｐＨ＝１０）を用いて高純度水の場
合と同様に腐食試験を行った。
【００２１】試験前後における試料の質量変化を直示天
秤で測定した。表３に、腐食試験の前後における各試料
の単位面積あたりの質量変化を示す。求めた質量変化を
下記に示す式によって定義される腐食深さ（Corrosion
Depth) に換算し、図４に示す。 腐食深さ(m)＝ 質量減少量(kg)／かさ密度(kg/m３)・表面積(m２)・・（１）
秤で測定した。表３に、腐食試験の前後における各試料
の単位面積あたりの質量変化を示す。求めた質量変化を
下記に示す式によって定義される腐食深さ（Corrosion
Depth) に換算し、図４に示す。 腐食深さ(m)＝ 質量減少量(kg)／かさ密度(kg/m３)・表面積(m２)・・（１）
【表３】
【００２２】これによれば、セラミックスの種類の耐食
性を比較した場合、ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＡｌ
２Ｏ４は腐食深さの大きさから考えると耐食性が良い。
これに対してＳｉ３Ｎ４は耐食性が悪い。また、部分安
定化ＺｒＯ２は、ＰＬＳおよびＨＩＰによって製造され
たもの（ＰＬＳ−ＺｒＯ２およびＨＩＰ−ＺｒＯ２）は
試験中に崩壊するという重大な欠陥を示した。しかし、
ＨＰ−ＺｒＯ２は崩壊しなかった。ＡｌＮは腐食試験
後、質量の増加を示した。
性を比較した場合、ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＡｌ
２Ｏ４は腐食深さの大きさから考えると耐食性が良い。
これに対してＳｉ３Ｎ４は耐食性が悪い。また、部分安
定化ＺｒＯ２は、ＰＬＳおよびＨＩＰによって製造され
たもの（ＰＬＳ−ＺｒＯ２およびＨＩＰ−ＺｒＯ２）は
試験中に崩壊するという重大な欠陥を示した。しかし、
ＨＰ−ＺｒＯ２は崩壊しなかった。ＡｌＮは腐食試験
後、質量の増加を示した。
【００２３】ＺｒＯ２は、製造法およびＹ２Ｏ３含有量
に関わらず、いずれの試料も腐食深さの絶対値は小さ
く、耐食性が優れていることが分かる。特に、ＹＳＺは
今回用いた試料の中で、最小の腐食深さを示した。試験
後にＨＩＰ−ＺｒＯ２の質量が増加したのは、酸素空孔
を媒体とする反応により生成し、内部に拡散した水分
が、試験後の乾燥によっても抜けなかったものと考えら
れる。
に関わらず、いずれの試料も腐食深さの絶対値は小さ
く、耐食性が優れていることが分かる。特に、ＹＳＺは
今回用いた試料の中で、最小の腐食深さを示した。試験
後にＨＩＰ−ＺｒＯ２の質量が増加したのは、酸素空孔
を媒体とする反応により生成し、内部に拡散した水分
が、試験後の乾燥によっても抜けなかったものと考えら
れる。
【００２４】ＨＩＰ−ＺｒＯ２は、超臨界状態では崩壊
したが、亜臨界状態では崩壊しなかったことより、正方
晶から単斜晶への変態量が少なかったことを示してい
る。つまり、変態の関わる腐食の促進作用は超臨界の方
が大きいといえる。
したが、亜臨界状態では崩壊しなかったことより、正方
晶から単斜晶への変態量が少なかったことを示してい
る。つまり、変態の関わる腐食の促進作用は超臨界の方
が大きいといえる。
【００２５】次に、ＺｒＯ２の崩壊に対する単斜晶への
変態量の影響を調べるために、Ｘ線回折によって正方晶
から単斜晶への変態量を求めた。単斜晶相の最強回折線
ピーク強度：Ｉｍと正方晶の最強回折線ピーク強度：Ｉ
ｔとし、 単斜晶相の変態割合（％）＝Ｉｍ／（Ｉｍ＋Ｉｔ）×１００・・（２） と定義し、ＰＬＳ−ＺｒＯ２、ＨＩＰ−ＺｒＯ２および
ＨＰ−ＺｒＯ２におけるそれぞれの変態量を表４に示
す。ＰＬＳ−ＺｒＯ２およびＨＩＰ−ＺｒＯ２が崩壊
し、ＨＰ−ＺｒＯ２が崩壊しなかったことにより、正方
晶から単斜晶への変態量に比例して崩壊しやすくなって
いることが分かる。
変態量の影響を調べるために、Ｘ線回折によって正方晶
から単斜晶への変態量を求めた。単斜晶相の最強回折線
ピーク強度：Ｉｍと正方晶の最強回折線ピーク強度：Ｉ
ｔとし、 単斜晶相の変態割合（％）＝Ｉｍ／（Ｉｍ＋Ｉｔ）×１００・・（２） と定義し、ＰＬＳ−ＺｒＯ２、ＨＩＰ−ＺｒＯ２および
ＨＰ−ＺｒＯ２におけるそれぞれの変態量を表４に示
す。ＰＬＳ−ＺｒＯ２およびＨＩＰ−ＺｒＯ２が崩壊
し、ＨＰ−ＺｒＯ２が崩壊しなかったことにより、正方
晶から単斜晶への変態量に比例して崩壊しやすくなって
いることが分かる。
【表４】
【００２６】次に、ＳｉＣの製造法別の耐食性を比較す
る。ＰＬＳによって製造された試料は耐食性がよいとい
える。これに対して、ＲＢによって製造された試料は、
腐食深さが大きく、耐食性がよいとはいえない。ＣＶＤ
によって製造された試料は、腐食深さが大きいばかりで
なく、非常に細かく崩壊してしまった。これは柱状晶の
粒界に沿って溶液が内部まで侵入し粒界を侵したためで
あると思われる。このようにＳｉＣの耐食性は製造法に
非常に強く依存していることが分かった。
る。ＰＬＳによって製造された試料は耐食性がよいとい
える。これに対して、ＲＢによって製造された試料は、
腐食深さが大きく、耐食性がよいとはいえない。ＣＶＤ
によって製造された試料は、腐食深さが大きいばかりで
なく、非常に細かく崩壊してしまった。これは柱状晶の
粒界に沿って溶液が内部まで侵入し粒界を侵したためで
あると思われる。このようにＳｉＣの耐食性は製造法に
非常に強く依存していることが分かった。
【００２７】次に結晶構造について比較する。結晶構造
がα相のＰＬＳ−ＳｉＣ（α）はＳｉＣ試料の中でもっ
とも耐食性がよいことから、結晶構造がα相の方がわず
かではあるが、耐食性が良いと思われる。助剤（Ｂ，Ａ
ｌ，Ｃａ）の影響を調べが、助剤の添加量が少ない方が
耐食性が良いことが分かった。
がα相のＰＬＳ−ＳｉＣ（α）はＳｉＣ試料の中でもっ
とも耐食性がよいことから、結晶構造がα相の方がわず
かではあるが、耐食性が良いと思われる。助剤（Ｂ，Ａ
ｌ，Ｃａ）の影響を調べが、助剤の添加量が少ない方が
耐食性が良いことが分かった。
【００２８】Ｓｉ３Ｎ４はＰＬＳの方がＨＰよりも小さ
な腐食深さを示したものの、いずれの製造法においても
他の試料に比べて遙かに大きな腐食深さを示し、耐食性
が非常に悪いことが分かった。また、どちらの試料につ
いても、表面には腐食生成物が厚く堆積している様子が
観察された。
な腐食深さを示したものの、いずれの製造法においても
他の試料に比べて遙かに大きな腐食深さを示し、耐食性
が非常に悪いことが分かった。また、どちらの試料につ
いても、表面には腐食生成物が厚く堆積している様子が
観察された。
【００２９】ＰＬＳ−ＡｌＮは、腐食深さの絶対値でみ
れば、優れた耐食性を有しているように思えるが、表面
に関していえは、試験前は琥珀色であったが、試験後は
白色になった。Ｓｉ３Ｎ４表面に生成したものほど厚く
ないが確かに白色の腐食生成物が形成された。
れば、優れた耐食性を有しているように思えるが、表面
に関していえは、試験前は琥珀色であったが、試験後は
白色になった。Ｓｉ３Ｎ４表面に生成したものほど厚く
ないが確かに白色の腐食生成物が形成された。
【００３０】Ａｌ２Ｏ３は、製造法に関わらず優れた耐
食性を示すことが分かった。ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３および
Sapphireは特に耐食性が良かった。Ａｌ２Ｏ３は、超臨
界および亜臨界いずれの状態においても、優れた耐食性
を有していることが分かった。
食性を示すことが分かった。ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３および
Sapphireは特に耐食性が良かった。Ａｌ２Ｏ３は、超臨
界および亜臨界いずれの状態においても、優れた耐食性
を有していることが分かった。
【００３１】図５は、高純度水中で耐食性の良かったＰ
ＬＳ−ＳｉＣ（α）、ＹＳＺ、ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３、Ｐ
ＬＳ−ＡｌＮおよびＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４について、
３.３×１０−４ＭＮａＯＨ溶液（ｐＨ＝１０）を用い
て腐食試験を行った際の腐食深さを、高純度水で腐食試
験を行ったものと比較して示している。いずれの試料に
ついてもＮａＯＨ溶液中で腐食試験を行った方が大きな
腐食深さを示したが、ＹＳＺは高純度水中の腐食試験同
様、大変優れた耐食性を示した。ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ
４の耐食性もまた非常に優れていた。
ＬＳ−ＳｉＣ（α）、ＹＳＺ、ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３、Ｐ
ＬＳ−ＡｌＮおよびＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４について、
３.３×１０−４ＭＮａＯＨ溶液（ｐＨ＝１０）を用い
て腐食試験を行った際の腐食深さを、高純度水で腐食試
験を行ったものと比較して示している。いずれの試料に
ついてもＮａＯＨ溶液中で腐食試験を行った方が大きな
腐食深さを示したが、ＹＳＺは高純度水中の腐食試験同
様、大変優れた耐食性を示した。ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ
４の耐食性もまた非常に優れていた。
【００３２】以下に、結果を総括する。高純度水中にお
ける腐食試験（５００℃、３００ｋｇｆ／ｃｍ２、５０
時間）では、ＹＳＺが最も優れた耐食性を示し、つい
で、ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ａｌ２Ｏ４、ＨＰ−Ｚｒ
Ｏ２、ＰＬＳ−ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＲＢ−ＳｉＣ、Ｓｉ３
Ｎ ４の順となった。
ける腐食試験（５００℃、３００ｋｇｆ／ｃｍ２、５０
時間）では、ＹＳＺが最も優れた耐食性を示し、つい
で、ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ａｌ２Ｏ４、ＨＰ−Ｚｒ
Ｏ２、ＰＬＳ−ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＲＢ−ＳｉＣ、Ｓｉ３
Ｎ ４の順となった。
【００３３】３．３×１０−４ＭＮａＯＨ溶液中の腐食
試験では、ＹＳＺが最も優れた耐食性を示し、次いで、
ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３、ＰＬＳ
−ＳｉＣ(α) 、ＰＬＳ−ＡｌＮの順となった。
試験では、ＹＳＺが最も優れた耐食性を示し、次いで、
ＰＬＳ−ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＨＩＰ−Ａｌ２Ｏ３、ＰＬＳ
−ＳｉＣ(α) 、ＰＬＳ−ＡｌＮの順となった。
【００３４】Ａｌ２Ｏ３の耐食性の良さはＨＩＰ、Sapp
hire、ＨＰ、ＰＬＳの順となるが、全般的に製造法によ
らず優れた耐食性を示すことがわかった。
hire、ＨＰ、ＰＬＳの順となるが、全般的に製造法によ
らず優れた耐食性を示すことがわかった。
【００３５】ＰＬＳ−ＳｉＣは耐食性が良かったが、Ｃ
ＤＶ−ＳｉＣは崩壊し、ＲＢ−ＳｉＣは大きな質量減少
および腐食深を示したため、ＳｉＣの耐食性は製造法に
非常に強く依存することが分かった。
ＤＶ−ＳｉＣは崩壊し、ＲＢ−ＳｉＣは大きな質量減少
および腐食深を示したため、ＳｉＣの耐食性は製造法に
非常に強く依存することが分かった。
【００３６】ＺｒＯ２はＰＬＳおよびＨＩＰで製造さ
れ、Ｙ２Ｏ３の添加量が制限された部分安定化ジルコニ
アは崩壊してしまうが、ＹＳＺのように十分なＹ２Ｏ３
の添加によって立方晶が安定化していれば、たとえＨＰ
でなくＰＬＳで製造したものであっても、崩壊せずに高
耐食材料として利用できる。
れ、Ｙ２Ｏ３の添加量が制限された部分安定化ジルコニ
アは崩壊してしまうが、ＹＳＺのように十分なＹ２Ｏ３
の添加によって立方晶が安定化していれば、たとえＨＰ
でなくＰＬＳで製造したものであっても、崩壊せずに高
耐食材料として利用できる。
【００３７】ＡｌＮおよびＳｉ３Ｎ４は、表面に腐食生
成物を形成しながら激しく腐食することが分かった。
成物を形成しながら激しく腐食することが分かった。
【００３８】なお、亜臨界水（３００℃、８６ｋｇｆ／
ｃｍ２）でも同様の材料の評価を行ったが、全体的に腐
食が低減し、材料間の順位は超臨界水中と変わらなかっ
た。
ｃｍ２）でも同様の材料の評価を行ったが、全体的に腐
食が低減し、材料間の順位は超臨界水中と変わらなかっ
た。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超臨界水および亜臨界水中で、腐食が少なく、割れの懸
念がない、耐摩耗性、絶縁性および熱遮断性の高いセラ
ミックス部材を提供することができる。
超臨界水および亜臨界水中で、腐食が少なく、割れの懸
念がない、耐摩耗性、絶縁性および熱遮断性の高いセラ
ミックス部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超臨界水反応を用いたごみ焼却飛灰処理装置を
示す図である。
示す図である。
【図２】ＺｒＯ２とＹ２Ｏ３の２元系状態図である。
【図３】腐食試験に用いた超臨界反応容器を示す断面図
である。
である。
【図４】腐食試験の前後における各試料の腐食深さを比
較して示す図である。
較して示す図である。
【図５】ＮａＯＨ溶液（ｐＨ＝１０）を用いて腐食試験
を行った際の腐食深さを示す図である。
を行った際の腐食深さを示す図である。
Claims (5)
- 【請求項１】 ＺｒＯ２を主成分として、Ｙ２Ｏ３，Ｃ
ａＯ及びＭｇＯから選ばれる少なくとも一つの元素を有
する、ホットプレス法で製造した、部分安定化セラミッ
クスであることを特徴とする超臨界水・亜臨界水利用装
置用部材。 - 【請求項２】 ＺｒＯ２を主成分として、Ｙ２Ｏ３，Ｃ
ａＯ及びＭｇＯから選ばれる少なくとも一つの元素を有
する、立方晶が安定なセラミックスであることを特徴と
する超臨界水・亜臨界水利用装置用部材。 - 【請求項３】 ＺｒＯ２を主成分として、Ｙ２Ｏ３，Ｃ
ａＯ及びＭｇＯから選ばれる少なくとも一つの元素を有
する、立方晶が安定なセラミックスを表面に被覆するこ
とを特徴とする超臨界水・亜臨界水利用装置用部材。 - 【請求項４】 常圧焼結によって製造したＳｉＣセラミ
ックスであることを特徴とする超臨界水・亜臨界水利用
装置用部材。 - 【請求項５】 常圧焼結によって製造したＭｇＡｌ２Ｏ
４セラミックスであることを特徴とする超臨界水・亜臨
界水利用装置用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27527899A JP2001096144A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 超臨界水・亜臨界水利用装置用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27527899A JP2001096144A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 超臨界水・亜臨界水利用装置用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001096144A true JP2001096144A (ja) | 2001-04-10 |
Family
ID=17553207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27527899A Pending JP2001096144A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 超臨界水・亜臨界水利用装置用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001096144A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184339A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 安定化ジルコニア微粒子及びその製造方法 |
| JP2008268073A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Ebara Corp | 材料評価方法及びその評価方法を実施可能な処理装置 |
| CN103058277A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-04-24 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种纳米氧化锆粉体超临界水热合成方法 |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27527899A patent/JP2001096144A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184339A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 安定化ジルコニア微粒子及びその製造方法 |
| JP2008268073A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Ebara Corp | 材料評価方法及びその評価方法を実施可能な処理装置 |
| CN103058277A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-04-24 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种纳米氧化锆粉体超临界水热合成方法 |
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