JP3449439B2 - 複合焼結体及びその用途 - Google Patents

複合焼結体及びその用途

Info

Publication number
JP3449439B2
JP3449439B2 JP13754794A JP13754794A JP3449439B2 JP 3449439 B2 JP3449439 B2 JP 3449439B2 JP 13754794 A JP13754794 A JP 13754794A JP 13754794 A JP13754794 A JP 13754794A JP 3449439 B2 JP3449439 B2 JP 3449439B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
weight
protective tube
molten metal
sintered body
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP13754794A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH082969A (ja
Inventor
健一 安達
欣夫 佐々木
保男 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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 Denki Kagaku Kogyo KK filed Critical Denki Kagaku Kogyo KK
Priority to JP13754794A priority Critical patent/JP3449439B2/ja
Publication of JPH082969A publication Critical patent/JPH082969A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3449439B2 publication Critical patent/JP3449439B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Si3 4 、AlN、
Al23 及びBNを含む混合粉末を焼結して得られた
複合焼結体とその用途に関する。詳しくは、溶融金属の
温度を放射温度計で繰返し測定するのに好適な耐食性、
耐熱衝撃性、耐酸化性に優れ、ガス発生の少ない複合焼
結体とその複合焼結体で構成された溶融金属測温用保護
管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、溶融金属の測温については消耗型
浸漬熱電対による方法が知られている(例えば特公昭53
-47711号公報)。この熱電対は、ライフ1〜2回の消耗
型であるので容易に測温できるが繰返して使用すること
ができず、また外筒は紙であるので測温時に焼けたカス
が溶融金属内に混入する等の問題があった。また、熱電
対素線をBN製保護管に差し込んで連続的に測温する技
術もあるが、熱電対保護管の取り付け構造が複雑になる
等の問題があった。
【0003】一方、Si3 4 、AlN、Al23
びBNを複合した溶湯金属の耐食性部材については、以
下の公知がある。 (a)窒化珪素又はサイアロンからなる内層と窒化硼
素、二酸化珪素及び窒化アルミニウムを主成分とする外
層とからなり、前記内層と前記外層とが一体的に焼結さ
れてなる溶湯浸漬用部材(特開平2−38391号公
報)。
【0004】(b)一般式Si6-Z AlZ Z
8-Z (但しZは0.8〜2.0)で表わされるβサイア
ロン40〜80重量%、六方晶窒化硼素8〜40重量%
及びジルコニア10〜40重量%からなり、前記βサイ
アロンのマトリックス中に六方晶窒化硼素とジルコニア
が分散した焼結体によって構成されてなる水平連続鋳造
用ブレークリング(特開平2−255248号公報)。
【0005】しかしながら、(a)の技術では、高密度
(相対密度99%)、高強度(曲げ強度80kg/mm
2 :常温及び1000℃)の焼結体が得られる反面、耐
熱衝撃性ΔTが600℃と低いので鋳鉄、合金等の高融
点金属の温度を繰返し測定するには不適当である。
【0006】一方、(b)の技術は、高融点金属に対す
る耐食性に優れている反面、水中急冷法による曲げ強度
が10%劣化する温度が581〜614℃、30%劣化
するする温度が618〜672℃であるので溶融金属の
温度を繰返し測定する保護管としては耐熱衝撃性が不充
分であった。
【0007】また、(a)、(b)いずれの焼結体にお
いても溶融金属と接触するとガスが多く発生するので、
精度よく繰返して測温することができないという問題が
あった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記問
題を解消することを目的として種々検討した結果、以下
の事柄を見いだし、本発明を完成させたものである。
【0009】(1)焼結体の構成成分は、Si3 4
AlN、Al23 及びBNの混合粉末を焼結して得ら
れたものが最適であり、それらの割合をSi3 4 30
〜55重量%、AlN5〜15重量%、Al23 10
〜30重量%及びBN20〜40重量%とすることによ
って、溶融金属に対する耐食性、耐熱衝撃性、耐酸化性
のバランスに優れたものとなる。
【0010】(2)機械加工性と耐熱衝撃性の点から焼
結体の気孔率は20〜30%とするのがよい。
【0011】(3)原料BN粉末として、結晶子(L
a)の大きさ800以上の粒子を50重量%以上含む
ものを用いると、溶融金属に対する耐食性と耐熱衝撃性
が特に優れる。
【0012】(4)上記焼結体で構成された溶融金属測
温用保護管は、耐熱衝撃性、耐食性及び耐酸化性に優れ
ているので放射温度計で繰返し測温した場合に長寿命と
なり、しかもガスの発生が非常に少ないので精度よく測
温することができる。
【0013】(5)上記焼結体で構成された溶融金属測
温用保護管であっても、特定形状からなるものは特に繰
返し測温した場合の耐熱衝撃性、耐荷重(溶湯に対する
耐衝撃強度)を高めることができるので更なる長寿命化
を図ることができる。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
3 4 30〜55重量%、AlN5〜15重量%、A
2 3 10〜30重量%及び結晶子の大きさ(La)
800以上の粒子を50重量%以上含むBN20〜4
0重量%からなる混合粉末を焼結して得られたものであ
って、気孔率20〜30%、温度1200℃における酸
化重量減少率0.03mg/cm2 ・Hr以下であるこ
とを特徴とする耐食性複合焼結体である。また、本発明
は、この複合焼結体で構成されてなることを特徴とする
溶融金属測温用保護管である。更に、本発明は、この
融金属測温用保護管において、外壁の任意の部位から先
端部にかけてテーパーが施されてなり、しかも先端部位
の内寸/外寸の比が0.5〜0.7であることを特徴と
する溶融金属測温用保護管である。
【0015】以下、更に詳しく本発明を説明する。
【0016】本発明の複合焼結体は、Si3 4 、Al
N、Al23 及びBNの混合粉末を焼結して得られた
ものである。これらの成分は、複合焼結体中にあっては
βサイアロンとBNの状態で存在していると考えられ
る。これらの成分のうち、Si 3 4 、AlN及びAl
23 は溶融金属に対する耐食性と耐酸化性に寄与する
ものであり、BNは耐熱衝撃性を向上させる。
【0017】溶融金属に対する耐食性、耐熱衝撃性、耐
酸化性のバランスのとれたものとするための好適な割合
は、Si3 4 30〜55重量%、AlN5〜15重量
%、Al23 10〜30重量%及びBN20〜40重
量%である。
【0018】BNが20重量%未満では耐熱衝撃性が不
足し保護管が短ライフとなるとともに機械加工性が低下
する。また、40重量%をこえるとSi3 4 、AlN
及びAl2 3 成分の合計量が相対的に不足するので耐
食性と耐酸化性が低下する。中でも、原料BN粉末とし
て、結晶子(La)の大きさ800以上の粒子を50
重量%以上(100%を含む)含むものを用いると上記
(3)の効果を有する複合焼結体を製造することができ
る。
【0019】Si3 4 、AlN及びAl23 が上記
割合未満では耐酸化性が低下し、また上記割合をこえる
と耐食性が低下する。
【0020】Si3 4 、AlN、Al23 及びBN
からなる混合粉末の粒度は微粉であることが好ましく、
10μm以下特に5μm以下であることが好ましい。混
合粉末の調製は、乾式混合又はアルコール等の有機媒体
を用いた湿式混合により行うことができる。混合機とし
ては、ボールミル、振動ミル等が使用され、混合時間と
しては、0.5〜3時間程度が適切である。
【0021】混合粉末は、窒素、アルゴン等の非酸化性
雰囲気下、温度1600〜1900℃程度でホットプレ
ス又は常圧焼結されて本発明の複合焼結体が製造され
る。
【0022】以上の条件で製造された複合焼結体であっ
ても、混合粉末の組成とその焼結条件によって種々の気
孔率と温度1200℃における酸化重量減少率を持った
ものとなるが、本発明の複合焼結体は気孔率20〜30
%で、温度1200℃における酸化重量減少率0.03
mg/cm2 ・Hr以下のものである。
【0023】気孔率が20%未満では、耐熱衝撃性と機
械加工性が低下し、また30%をこえると溶融金属に対
する耐食性が悪化する。一方、温度1200℃における
酸化重量減少率0.03mg/cm2 ・Hrをこえると
ガスの発生が多くなり、溶融金属の測温を精度よく行う
ことが困難となる。
【0024】本発明における温度1200℃における酸
化重量減少率(mg/cm2 ・Hr)は、25×13×
1mmの供試体を温度1200℃の空気雰囲気炉で1時
間保持後冷却した前後の重量を測定することによって算
出することができる。
【0025】複合焼結体の酸化重量減少とガス発生のメ
カニズムについては次のように説明することができる。
すなわち、4BN+3O2 →2B2 3 +2N2 の反応
によってBNはB2 3 に転化し重量増加するはずであ
るが、実際には生成したB23 は約900℃以上の温
度でガス化するので複合焼結体は重量減少する。
【0026】本発明の複合焼結体の用途は、鋳造ノズ
ル、ブレークリング、溶解ルツボ、熱電対用又は測温用
の保護管等の溶融金属処理用治具であるが、本発明のよ
うに溶融金属に対する耐食性、耐熱衝撃性、耐酸化性に
優れ、ガスの発生も少ないという特性は特に溶融金属測
温用保護管として適しているものである。
【0027】本発明の溶融金属測温用保護管の断面形状
としては、特開昭55-160401 号公報に記載のように円
形、楕円形、矩形等のいずれであってもよいが、好まし
くは外壁の任意の部位から先端部にかけてテーパーが施
されてなり、しかも先端部位の内寸/外寸比が0.5〜
0.7であるものであって、このものは繰返し測温した
場合の保護管先端部の耐熱衝撃性と保護管のテーパー開
始部付近の耐荷重を更に高めることができる。
【0028】先端部位の内寸/外寸比が0.5未満では
肉厚が厚くなりすぎて熱応答速度が悪くなり、また0.
7をこえると肉厚が薄くなりすぎて耐荷重が低下する。
外壁に施されるテーパーは、外壁の任意の部位すなわち
上部開口部又は任意の中間部から先端部にわたって形成
されるが、好ましくは保護管長さの30〜70%特に4
0〜60%の部位から先端部にわたって形成されている
ことである。テーパーの傾斜程度については、保護管先
端部(テーパー終了部)の肉厚に対するテーパー開始部
の肉厚の比が1.5〜2.0となるようにすることが好
ましい。この比が1.5未満では耐荷重が不足してテー
パー開始部付近が折損し易くなり、また2.0をこえる
とテーパー開始部の肉厚が厚くなって耐熱衝撃性が低下
する。
【0029】このような形状の保護管は、溶融金属に浸
漬して使用されるが、その浸漬深さとしては、湯面が保
護管長さの30〜70%特に40〜60%となる位置、
特に湯面がテーパー開始部付近となる位置であることが
好ましい。
【0030】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
【0031】実施例1 Si3 4 粉(平均粒径1μm)、AlN粉(平均粒径
10μm)、Al2 3粉(平均粒径0.3μm)及び
BN粉(La900の粒子80重量%、La600
の粒子20重量%であり、平均粒径10μm)を表1に
示す割合で混合し、混合粉末を調製した。これを黒鉛ダ
イスに充填し、温度1800℃、圧力100kg/cm
2 でホットプレス焼結して複合焼結体(直径250mm
×高さ200mm)を製造した。この成分をX線回折に
より分析したところ、BNとβサイアロンが同定され
た。
【0032】次いで、複合焼結体から保護管(外径16
mm、内径10mm、長さ180mm)を機械加工し、
アルキメデス法による相対密度(%)と、上記した温度
1200℃における重量減少率(mg/cm2 ・Hr)
を耐酸化性として測定した。気孔率(%)は100%か
ら相対密度(%)を差し引いた値である。
【0033】更に、保護管を温度1500℃の鋳鉄に3
0秒間浸漬(浸漬深さ80mm)し温度を測定する操作
を繰り返し行い、クラックの発生又は溶損したときの繰
り返し使用回数(保護管のライフ)を測定した。また、
測温中のガスの発生の有無を観察した。これらの結果を
表1に示す。
【0034】実施例2〜3 混合粉末の割合を表1のようにしたこと以外は、実施例
1と同様にして保護管を製作した。
【0035】実施例4 ホットプレス温度を1700℃としたこと以外は、実施
例1と同様にして保護管を製作した。
【0036】実施例5 ホットプレス焼結のかわりに常圧焼結(混合粉末をスリ
ップキャスト成形しそれを窒素雰囲気下、温度1850
℃で焼結)したこと以外は、実施例1と同様にして保護
管を製作した。
【0037】実施例6 保護管の外壁に、上部開口部100mmの位置から先端
部にわたってテーパーを施したこと以外は、実施例1と
同様にして保護管を製作した。なお、テーパーの傾斜
は、テーパー終了部の肉厚に対するテーパー開始部の肉
厚の比が1.7となるようにした。
【0038】比較例1〜4 混合粉末の割合とそのホットプレス温度を表1のように
したこと以外は、実施例1と同様にして保護管を製作し
た。
【0039】比較例5 結晶子(La)の大きさが900の粒子20重量%、
600の粒子80重量%であり、平均粒径10μmで
あるBN粉末を用いたこと以外は、実施例1と同様にし
て保護管を製作した。
【0040】
【表1】
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、溶融金属に対する耐食
性、耐熱衝撃性、耐酸化性のバランスに優れ、ガス発生
の少ない複合焼結体と溶融金属測温用保護管が提供され
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−280887(JP,A) 特開 昭61−72605(JP,A) 特開 昭62−176904(JP,A) 特開 昭62−163940(JP,A) セラミック工学ハンドブック,技報堂 出版株式会社,1989年 4月10日,p. 891−893 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/584 G01K 1/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si 3 4 30〜55重量%、AlN5
    〜15重量%、Al 2 3 10〜30重量%及び結晶子
    の大きさ(La)800以上の粒子を50重量%以上
    含むBN20〜40重量%からなる混合粉末を焼結して
    得られたものであって、気孔率20〜30%、温度12
    00℃における酸化重量減少率0.03mg/cm2
    Hr以下であることを特徴とする耐食性複合焼結体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の複合焼結体で構成されて
    なることを特徴とする溶融金属測温用保護管。
  3. 【請求項3】 外壁の任意の部位から先端部にかけてテ
    ーパーが施されてなり、しかも先端部位の内寸/外寸の
    比が0.5〜0.7であることを特徴とする請求項2記
    載の溶融金属測温用保護管。
JP13754794A 1994-06-20 1994-06-20 複合焼結体及びその用途 Expired - Fee Related JP3449439B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13754794A JP3449439B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 複合焼結体及びその用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13754794A JP3449439B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 複合焼結体及びその用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH082969A JPH082969A (ja) 1996-01-09
JP3449439B2 true JP3449439B2 (ja) 2003-09-22

Family

ID=15201253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13754794A Expired - Fee Related JP3449439B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 複合焼結体及びその用途

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3449439B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316897A (ja) * 2001-04-13 2002-10-31 Nikon Corp フッ化物単結晶の製造方法および製造装置
JP5485999B2 (ja) * 2008-09-17 2014-05-07 ダイヤモンド イノベイションズ インコーポレーテッド 立方晶窒化ホウ素セラミック複合体およびその製造方法
JP4667520B2 (ja) * 2009-03-31 2011-04-13 三井金属鉱業株式会社 窒化ケイ素基複合セラミックス及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
セラミック工学ハンドブック,技報堂出版株式会社,1989年 4月10日,p.891−893

Also Published As

Publication number Publication date
JPH082969A (ja) 1996-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0793629B1 (fr) Nouveaux materiaux formes de grains refractaires lies par une matrice de nitrure d'aliminium ou de sialon contenant du nitrure de titane
US4796671A (en) Protective tube for thermocouple and method of producing same
KR0134955B1 (ko) 내열충격성 및 탄성을 갖는 물품 제조방법
JP3449439B2 (ja) 複合焼結体及びその用途
JPH1149568A (ja) 非鉄溶融金属用黒鉛炭化珪素質坩堝及びその製造方法
JP3449450B2 (ja) 溶融金属測温用保護管
JP3944871B2 (ja) 炭素含有セラミック焼結体
JP3194344B2 (ja) 窒化ホウ素含有材料およびその製造方法
JP2966009B2 (ja) 高耐食性,高耐スポーリング性ZrB▲下2▼―黒鉛質耐火物の製造方法
JP3476312B2 (ja) ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル
JP3358040B2 (ja) 連続鋳造用ノズル
JPS60145954A (ja) 加熱炉の被加熱材支持面用炭化クロム焼結体
JP3587493B2 (ja) 窒化硼素とスピネルの複合焼結体
JPH09328364A (ja) 溶融金属用部材
JP2599894B2 (ja) 炭素含有耐火物
JP3002567B2 (ja) 炭化クロム系セラミックスの製造法
JPS6152099B2 (ja)
JP2873585B2 (ja) 低融点溶融金属浸漬保護管
JPH1046281A (ja) 耐食性及び熱衝撃抵抗性に優れた複合材料とそれを用いた構造体
JPH0635914B2 (ja) 黒鉛坩堝
JPH0729849B2 (ja) 炭化珪素質焼結体の製法
JP2000169231A (ja) 耐酸化性炭素系材料
JPS6355166A (ja) 水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズル
JPH1053454A (ja) 炭素含有耐火物の製造方法
JPH0940463A (ja) サイアロン−bn複合焼結体及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080711

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090711

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100711

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees