JPS6246964A - 耐食性炭化珪素複合焼結体 - Google Patents
耐食性炭化珪素複合焼結体Info
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- JPS6246964A JPS6246964A JP60184641A JP18464185A JPS6246964A JP S6246964 A JPS6246964 A JP S6246964A JP 60184641 A JP60184641 A JP 60184641A JP 18464185 A JP18464185 A JP 18464185A JP S6246964 A JPS6246964 A JP S6246964A
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- JP
- Japan
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- volume
- sintered body
- powder
- sic
- silicon carbide
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped 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
- C04B35/56—Shaped 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
- C04B35/565—Shaped 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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、溶融金属、特に溶鋼に対する耐食性を改良し
た5iC−Al化合物−ZrB2複合焼結体の製造方法
に関する。
た5iC−Al化合物−ZrB2複合焼結体の製造方法
に関する。
従来、ノズル、内張り材、吹き込みパイプ等のような溶
鋼中に浸漬される部材、或いは溶鋼と接する部材を構成
する耐火材料として、アルミナ。
鋼中に浸漬される部材、或いは溶鋼と接する部材を構成
する耐火材料として、アルミナ。
マグふシア、ジルコニア等の高融点酸化物が使用されで
きた。
きた。
しかしなかぁ、かかる酸化物系の耐火物においては高I
IA強度やクリープ特性、摩耗特性等の機械的特性にお
いて劣り2、使用中に摩耗溶損や折損等を生じ、その耐
用寿命が短いという問題があった。
IA強度やクリープ特性、摩耗特性等の機械的特性にお
いて劣り2、使用中に摩耗溶損や折損等を生じ、その耐
用寿命が短いという問題があった。
そのため、かかる酸化物系の耐火物に代わって例えば、
特開昭57−123916号に記載されているように、
共有結合性が強く、高温において優れた機械的性質を示
す炭化珪素や窒化珪素を溶鋼接触部材に通用することが
試みられた。
特開昭57−123916号に記載されているように、
共有結合性が強く、高温において優れた機械的性質を示
す炭化珪素や窒化珪素を溶鋼接触部材に通用することが
試みられた。
しかしながら、この中、炭化珪素焼結体からなる構造材
は、高温においてスラグには優れた耐食性を示すが、鉄
鋼等の溶融鉄金属やその酸化物とは反応し易<、?8f
L 焼付き(融着)等を起こし、必ずしも炭化珪素本来
の優れた特性を充分に発揮できないという問題がある。
は、高温においてスラグには優れた耐食性を示すが、鉄
鋼等の溶融鉄金属やその酸化物とは反応し易<、?8f
L 焼付き(融着)等を起こし、必ずしも炭化珪素本来
の優れた特性を充分に発揮できないという問題がある。
本発明の目的は、炭化珪素本来の優れた緒特性が劣化す
ることなく、溶鋼その他の溶融金属、金属酸化物との反
応性を低減し、これらに対する酎食性を改善した特にi
8M接触部の構造材として優れた性質を存する炭化珪素
複合焼結体を得ることにある。
ることなく、溶鋼その他の溶融金属、金属酸化物との反
応性を低減し、これらに対する酎食性を改善した特にi
8M接触部の構造材として優れた性質を存する炭化珪素
複合焼結体を得ることにある。
本発明は、SiCを主体とする出発原料にZrB2を添
加して得た焼結体は、特に?8鋼中において優れた耐食
性を示すという知見に基づいて完成したものである。
加して得た焼結体は、特に?8鋼中において優れた耐食
性を示すという知見に基づいて完成したものである。
本発明における、各化合物の配合割合は、それぞれの化
合物の容積(cm3)を■、総重量(g)をW、真密度
(g/ cm3)をρとして示したとき、V=W/ρ によって求め、この比を%によって容量%として示した
ものである。例えば、SiCの場合の真密度(ρ)は3
.21 g/ cm” 、 ZrB2の場合は6.0
9g/ cm’ として算出した。
合物の容積(cm3)を■、総重量(g)をW、真密度
(g/ cm3)をρとして示したとき、V=W/ρ によって求め、この比を%によって容量%として示した
ものである。例えば、SiCの場合の真密度(ρ)は3
.21 g/ cm” 、 ZrB2の場合は6.0
9g/ cm’ として算出した。
上記SiCに対するZrB2添加は、その添加量が増大
する程効果がある。しかしながら、その添加量が50容
量%を超えると、SiC自体が有する耐酸化性、高温高
強度、耐クリープ性、耐熱衝撃性。
する程効果がある。しかしながら、その添加量が50容
量%を超えると、SiC自体が有する耐酸化性、高温高
強度、耐クリープ性、耐熱衝撃性。
耐摩耗性が失われ、高温構造材料として不適当となるの
で、その添加量は50容量%までに抑える必要がある。
で、その添加量は50容量%までに抑える必要がある。
本発明における上記ZrB2の添加による効果はSiC
マトリックスがAt元素を含存している場合に特に顕著
であることが実験によって確認されている。
マトリックスがAt元素を含存している場合に特に顕著
であることが実験によって確認されている。
このA1元素は、Al、 A1. ca 、^IN、A
lB2 。
lB2 。
Al2O3等金属のままの状態あるいは化合物の形で加
えることができ、また、SiC粉末の製造段階でSiC
粉末中に固溶させておくことも可能である。
えることができ、また、SiC粉末の製造段階でSiC
粉末中に固溶させておくことも可能である。
上記Al化合物中でも、^INはジャーナル・オブ・ア
メリカン・セラミック・ソサイアティ(J、 Ame−
rican Ceramic 5ociety )P2
60 荀65 (1982)に報告されているように、
SiCと全領域で固溶するのでSiC中に均一に分散し
特に効果的に作用する。
メリカン・セラミック・ソサイアティ(J、 Ame−
rican Ceramic 5ociety )P2
60 荀65 (1982)に報告されているように、
SiCと全領域で固溶するのでSiC中に均一に分散し
特に効果的に作用する。
このA1元素の添加の効果は、反応生成膜がA1元素の
添加によって変化し、この変化した生成膜が特に溶鋼に
対して優れた耐食性を示し、SiCと溶鋼との直接接触
を阻み、SiCが分解して溶鋼中に溶解するのを阻止す
る機能を増大するためと考えられる。
添加によって変化し、この変化した生成膜が特に溶鋼に
対して優れた耐食性を示し、SiCと溶鋼との直接接触
を阻み、SiCが分解して溶鋼中に溶解するのを阻止す
る機能を増大するためと考えられる。
SiCに対するA1化合物の添加の割合は、粉末状のS
iCに対して5〜20容量%がよく、このAl化合物含
有SiCの場合に、ZrB2の添加の璽は、マトリック
スに対して5〜50容量%のときが最も効果がある。
iCに対して5〜20容量%がよく、このAl化合物含
有SiCの場合に、ZrB2の添加の璽は、マトリック
スに対して5〜50容量%のときが最も効果がある。
本発明は、出発原料としてSiCを主体とするものであ
るが、SiCに対してTi+ W、Ta、 Nb+ C
r+Hf、 Y、 Yb等の炭化物を添加した複合炭化
物も使用でき、この際、5容量%程度までSiCとの置
換が可能である。
るが、SiCに対してTi+ W、Ta、 Nb+ C
r+Hf、 Y、 Yb等の炭化物を添加した複合炭化
物も使用でき、この際、5容量%程度までSiCとの置
換が可能である。
本発明の炭化珪素複合焼結体の製造に当たっては、成形
手段としては、−軸プレス成形、鋳込み成形、押出し成
形、射出成形、静水圧ラバープレス成形、ホットプレス
成形等、セラミックス粉末原料の一般的な成形方法が全
て適用できる。
手段としては、−軸プレス成形、鋳込み成形、押出し成
形、射出成形、静水圧ラバープレス成形、ホットプレス
成形等、セラミックス粉末原料の一般的な成形方法が全
て適用できる。
また、焼結方法としてホットプレスや旧P等の圧力を使
った焼結法を使用しなくても、非加圧焼結法が適用でき
る。このため、複雑な形状物も容易に焼結でき、機械加
工に費用のかかるこのようなセラミックスにおいては、
経済的にも非常に有利である。
った焼結法を使用しなくても、非加圧焼結法が適用でき
る。このため、複雑な形状物も容易に焼結でき、機械加
工に費用のかかるこのようなセラミックスにおいては、
経済的にも非常に有利である。
また、この焼結体の電気抵抗はZrB2の添加に伴い低
下するので、放電加工も適用でき複雑形状を加工するの
も非常に有利である。
下するので、放電加工も適用でき複雑形状を加工するの
も非常に有利である。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
〔実施例1〕
平均粒径0.4 μmのα−5iC粉末90容呈%と平
均粒径2μmのAlN粉末10容量%からなるマトリッ
クス粉末に対して、ZrB2粉末を2〜50容量%添加
した混合粉末100重量部に、ノボラック樹脂を6重量
部加え、アセトン中で50時間ボールミル混合した。こ
のスラリーを乾燥造粒し、静水圧3000 kg /
ctで25 X 25 X 120 s■に成形した。
均粒径2μmのAlN粉末10容量%からなるマトリッ
クス粉末に対して、ZrB2粉末を2〜50容量%添加
した混合粉末100重量部に、ノボラック樹脂を6重量
部加え、アセトン中で50時間ボールミル混合した。こ
のスラリーを乾燥造粒し、静水圧3000 kg /
ctで25 X 25 X 120 s■に成形した。
この成形体をArガス中、5℃/minで昇温し、20
00℃で2時間焼結した。
00℃で2時間焼結した。
また比較のため、α−5iC粉末100重量部に84C
粉末1重量部とノボラック樹脂6重量部を加えて215
0℃で2時間焼結した試料を第1表に併記した。これら
の試料は20 X 20 X 80mnに加工して溶鋼
浸漬試験に供した。78鋼との浸漬反応試験は、高周波
誘導炉を用い、1600°Cの)容鋼中に120分間浸
漬して、残留体積で溶損量を評価した。その結果は第1
表に示した。
粉末1重量部とノボラック樹脂6重量部を加えて215
0℃で2時間焼結した試料を第1表に併記した。これら
の試料は20 X 20 X 80mnに加工して溶鋼
浸漬試験に供した。78鋼との浸漬反応試験は、高周波
誘導炉を用い、1600°Cの)容鋼中に120分間浸
漬して、残留体積で溶損量を評価した。その結果は第1
表に示した。
第 1 表
※:比較品
〔実施例2]
SiC↓l)束製造時にA1元素を3mol %固溶さ
せた平均粒径0.8 pmのSiC粉末80容尾%、Z
rB2扮末20容尾%からなる混合粉末100重¥部に
、ノボラ、り樹脂6重1部を加えて、実施例1と同様に
混合、乾燥、成形、焼結を行った。その結果、焼結体の
嵩密度は理論密度の96.5%であった。このt人料は
20X20X80mmに加工して、l容l浸清J式験に
供した。78綱との浸漬反応試験は、高周波誘導炉を用
い、1600’Cの溶鋼中に120分間浸漬した。この
時の残留体積は約95%であった。
せた平均粒径0.8 pmのSiC粉末80容尾%、Z
rB2扮末20容尾%からなる混合粉末100重¥部に
、ノボラ、り樹脂6重1部を加えて、実施例1と同様に
混合、乾燥、成形、焼結を行った。その結果、焼結体の
嵩密度は理論密度の96.5%であった。このt人料は
20X20X80mmに加工して、l容l浸清J式験に
供した。78綱との浸漬反応試験は、高周波誘導炉を用
い、1600’Cの溶鋼中に120分間浸漬した。この
時の残留体積は約95%であった。
また、この焼結体の3点曲げ強度は、JIS R160
1の方法で測定すると、室温で65kg/ ms” 、
1400℃で58kg/ *脂2であった。
1の方法で測定すると、室温で65kg/ ms” 、
1400℃で58kg/ *脂2であった。
C実施例3〕
平均粒径0.4 μmのα−SiC粉末90容量%と平
均粒径3μmのAl、 c3粉末10容量%からなるマ
トリックス粉末に対して、ZrB2粉末を30容量%添
加した混合粉末100重量部に、ノボラック樹脂を6重
針部加え、アセトン中で50時間ボールミル混合した。
均粒径3μmのAl、 c3粉末10容量%からなるマ
トリックス粉末に対して、ZrB2粉末を30容量%添
加した混合粉末100重量部に、ノボラック樹脂を6重
針部加え、アセトン中で50時間ボールミル混合した。
このスラリーを乾燥造粒し、静水圧3000 kg /
ctで25X25X120 mmに成形した。この成
形体をArガス中、5°C/minで昇温し、2000
℃で2時間焼結した。焼結体の嵩密度は理論密度の96
.0%であった。この試料を20 X 20 X 8(
bmに加工して、溶鋼浸漬試験に供した。溶鋼との浸漬
反応試験は、高周波誘導炉を用い、1600°Cの溶鋼
中に120分間7受清した。この時の残留体積は杓95
%であった。
ctで25X25X120 mmに成形した。この成
形体をArガス中、5°C/minで昇温し、2000
℃で2時間焼結した。焼結体の嵩密度は理論密度の96
.0%であった。この試料を20 X 20 X 8(
bmに加工して、溶鋼浸漬試験に供した。溶鋼との浸漬
反応試験は、高周波誘導炉を用い、1600°Cの溶鋼
中に120分間7受清した。この時の残留体積は杓95
%であった。
また、この焼結体の3点曲げ強度は、JIS R160
1の方法で測定すると、室温で59kg/ **2.1
400°Cで50kg/−鳳2であった。
1の方法で測定すると、室温で59kg/ **2.1
400°Cで50kg/−鳳2であった。
〔実施例4〕
平均粒径0.4 μmのα−5iC粉末90容量%と平
均粒径2μmのAlN粉末10容1%からなる7トリノ
クス粉末に対して、ZrB2粉末をそれぞれ、30゜5
0.70容債%添加した混合粉末100重量部に、ノボ
ラック樹脂を6重量部加え、アセトン中で50時間ボー
ルミル混合した。このスラリーを乾燥造粒し、静水圧3
000 kg / cutで25X25X120 m負
に成形した。この成形体をArガス中、5°C/min
で胃温し、2000°Cで2時間焼結した。焼結体の嵩
密度はそれぞれ、理論密度の98.2%、 96.7%
、 95.4%であった。
均粒径2μmのAlN粉末10容1%からなる7トリノ
クス粉末に対して、ZrB2粉末をそれぞれ、30゜5
0.70容債%添加した混合粉末100重量部に、ノボ
ラック樹脂を6重量部加え、アセトン中で50時間ボー
ルミル混合した。このスラリーを乾燥造粒し、静水圧3
000 kg / cutで25X25X120 m負
に成形した。この成形体をArガス中、5°C/min
で胃温し、2000°Cで2時間焼結した。焼結体の嵩
密度はそれぞれ、理論密度の98.2%、 96.7%
、 95.4%であった。
これらのサンプツシを140(1’cの乾燥空気中で1
00時間、酸化膜J(験を行った。その結果、30容け
%添加品は表面に僅かに透明な酸化膜が発生したが、酸
化による強度低下は見られなかった。50容¥%添加品
は半透明な酸化膜が発生したが、酸化試験後の強度は試
験前の90%であった。70容星%、6加品は表面が白
色化し、全体にあぶくが発生し、酸化3JI′験後の強
度は試験前の50%で強度低下が著しかった。
00時間、酸化膜J(験を行った。その結果、30容け
%添加品は表面に僅かに透明な酸化膜が発生したが、酸
化による強度低下は見られなかった。50容¥%添加品
は半透明な酸化膜が発生したが、酸化試験後の強度は試
験前の90%であった。70容星%、6加品は表面が白
色化し、全体にあぶくが発生し、酸化3JI′験後の強
度は試験前の50%で強度低下が著しかった。
〔実施例5〕
第2表に示したように種々の月化合物を2〜30容M%
含むSiCマトリックス↓5)末に対して、ZrB2粉
末を20容量%添加した混合わ)未100重量部に、ノ
ボラック樹脂を6重針部加え、アセトン中で50時間ボ
ールミル混合した。このスラリーを乾燥造粒し、静水圧
3000 kg / cAで25X25X120 mm
に成形した。この成形体をArガス中、5°C/min
で昇温し、2000℃で2時間焼結した。それらのサン
プルの1600℃、120分の溶鋼浸漬試験の結果と、
1400℃における3点曲げ強度を第2表に示した。
含むSiCマトリックス↓5)末に対して、ZrB2粉
末を20容量%添加した混合わ)未100重量部に、ノ
ボラック樹脂を6重針部加え、アセトン中で50時間ボ
ールミル混合した。このスラリーを乾燥造粒し、静水圧
3000 kg / cAで25X25X120 mm
に成形した。この成形体をArガス中、5°C/min
で昇温し、2000℃で2時間焼結した。それらのサン
プルの1600℃、120分の溶鋼浸漬試験の結果と、
1400℃における3点曲げ強度を第2表に示した。
〔実施例6〕
平均粒径0.4 μmのα−SiC粉末82容量%、平
均粒径1.4μmのTiC粉末8容量%、平均粒径3μ
IのAl令C3粉末10容量%からなるマトリックス粉
末に対して、ZrB2粉末を30容量%添加した混合粉
末10帽1部に、さらにノボラック樹脂を6重量部加え
、実施例1と同様に混合、乾燥、成形、焼結を行った。
均粒径1.4μmのTiC粉末8容量%、平均粒径3μ
IのAl令C3粉末10容量%からなるマトリックス粉
末に対して、ZrB2粉末を30容量%添加した混合粉
末10帽1部に、さらにノボラック樹脂を6重量部加え
、実施例1と同様に混合、乾燥、成形、焼結を行った。
その結果、焼結体の嵩密度は理論密度の95.2%であ
った。この試料は20 X 20 X80關に加工して
溶鋼浸漬試験に供した。溶鋼との浸漬反応試験は、高周
波誘導炉を用い、1600℃の溶鋼中に120分間浸漬
した。この時の残留体積は約97%であった。
った。この試料は20 X 20 X80關に加工して
溶鋼浸漬試験に供した。溶鋼との浸漬反応試験は、高周
波誘導炉を用い、1600℃の溶鋼中に120分間浸漬
した。この時の残留体積は約97%であった。
また、この焼結体の3点曲げ強度は、JIS R160
1の方法で測定すると、1400℃で42kg/ 鰭2
であっ第 2 表 傘は1400℃における3、頓各月鍍を示す。
1の方法で測定すると、1400℃で42kg/ 鰭2
であっ第 2 表 傘は1400℃における3、頓各月鍍を示す。
本発明における炭化珪素複合焼結体は、SiCが有する
耐酸化性、高温高強度、耐クリープ性、耐熱衝撃性、耐
摩耗性等の特徴に何隻悪影響を与えることなく、とくに
溶鋼や他の溶融金属の浸透。
耐酸化性、高温高強度、耐クリープ性、耐熱衝撃性、耐
摩耗性等の特徴に何隻悪影響を与えることなく、とくに
溶鋼や他の溶融金属の浸透。
侵食を防止でき、耐食性を顕著に向上できる。
また、製造に際しては、常圧焼結法が適用でき放電加工
などの適用も可能であるので、複雑な形状を持つ耐食性
高温構造部材が製造できる。
などの適用も可能であるので、複雑な形状を持つ耐食性
高温構造部材が製造できる。
これらの特性を利用して、溶鋼等の溶融金属や高温金属
に接触する溶融金属用保護管、ルツボ、薄発源材料、ロ
ーラ、ノズル、ダイス、吹き込みパイプ、攪拌羽、回転
軸、内張りタイル等に好適に適用できるのみならず、さ
らに、SiC単体焼結体に比べ電気抵抗が低いので、溶
融金属や高温金属に接触する発熱体や電極等への適用も
可能である。
に接触する溶融金属用保護管、ルツボ、薄発源材料、ロ
ーラ、ノズル、ダイス、吹き込みパイプ、攪拌羽、回転
軸、内張りタイル等に好適に適用できるのみならず、さ
らに、SiC単体焼結体に比べ電気抵抗が低いので、溶
融金属や高温金属に接触する発熱体や電極等への適用も
可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、SiCを主体とする出発原料に50容量%までのZ
rB_2を添加してなる耐食性炭化珪素複合焼結体。 2、SiCを主体とする出発原料がAl又はAl化合物
を含有してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の耐食性炭化珪素複合焼結体。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60184641A JPS6246964A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 耐食性炭化珪素複合焼結体 |
US06/896,167 US4735923A (en) | 1985-08-21 | 1986-08-13 | Erosion-resistant silicon carbide composite sintered materials |
DE3628054A DE3628054A1 (de) | 1985-08-21 | 1986-08-19 | Erosionsbestaendige siliziumcarbid-verbundsintermaterialien |
FR868611902A FR2586414B1 (fr) | 1985-08-21 | 1986-08-20 | Nouveau materiau fritte composite a base de carbure de silicium |
GB8620352A GB2180557B (en) | 1985-08-21 | 1986-08-21 | Erosion-resistant silicon carbide composite sinters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60184641A JPS6246964A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 耐食性炭化珪素複合焼結体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6246964A true JPS6246964A (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=16156783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60184641A Pending JPS6246964A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 耐食性炭化珪素複合焼結体 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4735923A (ja) |
JP (1) | JPS6246964A (ja) |
DE (1) | DE3628054A1 (ja) |
FR (1) | FR2586414B1 (ja) |
GB (1) | GB2180557B (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6340766A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-22 | 旭硝子株式会社 | 高温鉄鋼接触部材 |
KR100337220B1 (ko) * | 1998-02-26 | 2002-05-17 | 포만 제프리 엘 | 열전도성 스핀들 모터 지지축 및, 이러한 축을 포함하는 스핀들 모터 어셈블리 및 자기 디스크 파일 |
JP2008050179A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | National Institute For Materials Science | 高密度のAlN−SiC−MeB複合焼結体を製造する方法 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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