JPH01108166A - 炭化クロムセラミックス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、製鉄所の加熱炉において、鋼塊を圧延したス
ラブを支えるスキッドボタンと称する炉床材料、機械部
品等に用いる炭化クロムセラミックスに関する。

従来の技術 従来、炭化クロム（ｃｒ３ｃ２）ｔｔ銅鋼中析出する炭
化物として存在が知られていたが、焼結用の物質とはみ
なされていなかった。この炭化クロムは焼結しにくいの
で、その焼結助剤が重要である。現在、炭化クロムセラ
ミックスに用いる焼結助剤の成分については公表されて
いないが、公開されている技術文献によれば、上記焼結
助剤として、元素の周期表の４Ａや５Ａに属する金属元
素の窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物などを用いるこ
とができるとされている。

従来、炭化クロムセラミックスを作製するには、まず、
炭化クロムの原料粉末を粉砕して粒度を調整し、次に、
この炭化クロム粉末に焼結助剤を混入し、これを金型プ
レス成型して圧粉体（グリーン成型体）を作る０次に、
この圧粉体を１次焼結（予備焼結）する、この１次焼結
は真空中で行なうが、この工程が最も難しいと言われて
いる。そして、１次焼結をＨＩＰ（Ｈａｔ　ｌ５ｏｓｔ
ａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ　）法で本焼結する。このように
して作製された炭化クロムセラミックスの平均結晶粒径
は３〜４ＩＬｍと微細であり、これは１次焼結とＨＩＰ
法による本焼結の両工程で結晶粒の成長を防ぐ工夫が施
されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記のように従来、炭化クロムセラミックスを
作製するには、焼結に困難を伴うので、作製工程に多く
の工夫が必要であり、作製が困難であった。このため、
従来においては、スキッドボタンとして耐熱合金を用い
ていたが、高価であるばかりでなく、炉内温度は、１２
００〜１５００℃に達するため、２，３年しか寿命がな
く、耐久性に劣る。また、耐熱合金を冷却する必要があ
るので、スラブの下面に焼ムラが生じ易い、更に耐熱合
金は耐スケール性に劣るので、スキッドボタンの上面が
摩耗し、スキッドとの温度勾配が一層きつくなり、熱損
失が増大する。このため、加熱炉の温度を高める必要が
あるが、加熱炉の温度を５０℃高めると、使用するエネ
ルギーコストが著しく増大し、省エネルギー化を図るこ
とができない。

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するもの
で、比較的容易に製造することができ、また耐熱合金に
比べて耐熱性を向上させることができ、また曲げ強さ、
耐スケール性、耐摩耗性等の物理的性質を向上させるこ
とができ、更には電気電導率を向上させることができる
ようにした炭化クロムセラミックスを提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、炭化クロムに重量
比で０．５〜２５％のニオブおよびニオブ系物質の少な
くとも一種が混合されて形成されたものである。

作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。

ニオブ、若しくはニオブ系物質が炭化クロムの粒子間に
存在して強固に、かつ緻密に結合することができる。ま
た、ニオブ、若しくはニオブ系物質自身が１４００〜１
６００℃の耐熱性を有し、耐熱性に優れているので、炭
化クロムに混入してもその特性を発揮することができる
。更には、電気電導性を有するニオブ、若しくはニオブ
系物質を用いることにより、電子の働きを活発化させる
ことができる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明では、ニオブ、若しくは、ニオブ系物□質として
、金属ニオブ（Ｗｂ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、窒化ニ
オブ（ＮｂＮ）、スズ化ニオブ（Ｎ　ｂ　３Ｓ　ｎ　）
、ゲルマニウム化ニオブ（Ｎ　ｂ　３Ｇ　ｅ　）、シリ
コン化ニオブ（Ｎ　ｂ　３Ｓ　＋　）、アルミニウム化
ニオブ（Ｎｂ３Ａｔ）、二酸化ニオブ（ＮｂＯ２）　、
五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）。

ニオブ酸リチウム　（ＬｉＮｂ０３）　、二塩化ニオブ
（ＮｂＣ１２）、三塩化ニオブ（ＮｂＣ１３）、四塩化
ニオブ（ＮｂＣＩ４）　、五塩化ニオブ（ＮｂＣ１５）
、オキシ塩化ニオブ（ＮｂＯＣ１３）　、二弗化ニオブ
（ＮｂＦ２）、三弗化ニオブ（ＮｂＦ３）、四弗化ニオ
ブ０ｊｂＦ４）、三弗化ニオブ（ＮｂＦ５）　、オキシ
弗化ニオブ（ＮｂＯＦ３）、五臭化ニオブ（ＮｂＢｒ２
）、三臭化ニオブ（ＮｂＢｒ３）、四臭化ニオブ（Ｍｂ
Ｂｒｔ）、五臭化ニオブ（ＮｂＢｒｓ）　。

オキシ臭化ニオブ（ＮｂＯＢｒ３）　、ニョ化ニオブ（
Ｎｂ１２）　、三ヨウ化ニオブ（Ｎｂ１３）　、四ヨウ
化ニオブ（Ｎｂ１４）　、五ヨウ化ニオブ（Ｎｂ１５）
　、オキシヨウ化ニオブ（Ｎｂ０１３）、ニオブアルコ
キシド（ニオブエトキシド）（Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５）
等を用いる。

そして、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）と、この炭化クロム
に対し、ｆｆＥｆｆｉ比で上記ニオブおよびニオブ系物
質の少なくとも一種を０．５〜２５重量％用いて炭化ク
ロムセラミックスを作製する。

次に本発明の具体的実施例および試験結果について説明
する。

クロム（Ｏｒ）とアルコールとの反応により合成したＣ
ｒアルコラード（Ｃｒ　３（ＯＲ）　４）と、ニオブ（
Ｎｂ）とアルコールとの反応により合成したＮｂアルコ
ラード（Ｗｂ（ｏＲ）５）（Ｒ−２〜４）とを有機溶媒
中に混合し、これに水を加えてそれぞれ加水分解し、生
成ゾルを洗浄、乾燥した後、約１３００℃で焼成し、炭
化クロム（Ｃｒ２Ｃ２）に五酸化二オフ（Ｎｂ２０５）
が固溶した炭化クロムセラミックスを作製した。このよ
うなアルコキシド法を用いることにより不純物総量を０
．１重量％以下に抑えて高純化することができる。そし
て、下表の実施例１〜２５で示すようにＣｒアルコラー
ドＣＣｒ５（ＯＲ）、）にＮｂアルコラ−）　（Ｎｂ（
ＯＲ）５）を　０．５〜２５重量％の範囲で用いた。

上記実施例から明らかなように本発明の炭化クロムセラ
ミックスによれば、１２００℃における曲げ強さが４５
〜５５ｋｇｆ／ｍｍ″であり、耐熱性および曲げ強さに
優れていることがわかった。また、上記実施例の炭化ク
ロムセラミックスに一般構造用圧延鋼材のｒｓｓ４１Ｊ
を押し付け、大気中で１２５０℃に加熱したが、炭化ク
ロムセラミックスが綱とほとんど反応せず、席、耗や損
傷がほとんどなかった０例えば、窒化ケイ素セラミック
スの場合、上記と同様の条件下では、綱と反応して体積
を１２％減少させた。これは窒化ケイ素セラミックス、
炭化ケイ素セラミックスなどは表面がＳ　ｉｏ　２など
の酸化物であり、鋼表面層のＦｌ！ＯＫと反応するため
に耐スケール性、耐摩耗性に劣ると考えられる。これか
らも本発明の炭化クロムセラミックスが耐スケール性、
耐摩耗性に優れていることが明らかである。また、電気
伝導率は１Ｏ−４体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）であり、電
気伝導性に優れていることがわかった。

したがって、本発明の炭化クロムセラミックスを例えば
スキッドボタンとして使用した場合、上記のように耐熱
性に優れ、また、曲げ強さや耐摩耗性などの物理的性質
に優れているので、現在使用されている耐熱合金製のス
キッドボタンに比べて約２０％、物性を向上させること
ができた。また、本発明の炭化クロムセラミックスはニ
オブ、若しくはニオブ系物質により炭化クロムの粒子を
あたかも結晶のように緻密に結合し、耐スケール性に優
れているので、スキッドボタンとして使用した場合、そ
の上面の摩耗を防止することができ、熱損失を少なくす
ることができるので、加熱のための燃料を設定量以上使
用する必要がなく、省エネルギー化を図ることができる
。また、本発明の炭化クロムセラミックスは上記のよう
に電気伝導性に優れているので、放電加工を行なうこと
ができ、上記高炉用部に限らず、機械部品に用いること
もできる。

なお、五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）の炭化クロム（ｃ　
ｒ　３ｃ　２　）に対する混合量が０．５重量％未満で
は、耐熱任、曲げ強さ、耐スケール性、耐摩耗性、電気
伝導性に劣り、２５、重量％を超えると、耐熱性、曲げ
強さ、耐スケール性、耐摩耗性、電気伝導性が向上せず
、高価となる。また、上記各具体的実施例では、五酸化
ニオブを用いた場合について説明したが、五酸化ニオブ
以外のニオブ、若しくはニオブ系物質の一種、若しくは
二種以上を用いても同等の効果を得ることができること
は容易に推測することができる。

発明の効果 以上要するに本発明によれば、炭化クロムにニオブおよ
びニオブ系物質の少なくとも一種を０．５〜２５重量％
混入しているので、ニオブ、若しくはニオブ系物質が炭
化クロムの粒子間に存在して強固に、かつ緻密に結合す
ることができる。したがって、製造工程が容易になり、
曲げ強さ、耐スケール性、耐摩耗性を向上させることが
できる。またニオブ、若しくはニオブ系物質自身が耐熱
性に優れ、電気伝導性を有するので、耐熱性、電気伝導
性を向上させることができる。

代理人　５ｆ埋士　と　モ　京　弁　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　炭化クロムに重量比で０．５〜２５％のニオブおよび
   ニオブ系物質の少なくとも一種が混合されて形成された
   ことを特徴とする炭化クロムセラミックス。