JPH04114968A

JPH04114968A - 窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法

Info

Publication number: JPH04114968A
Application number: JP2229587A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hanzawa; 茂半澤; Toshiharu Kinoshita; 寿治木下; Hideo Saito; 斎藤　日出男; Toshiyuki Ito; 敏之伊藤; Masaru Hasegawa; 勝長谷川
Original assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-15
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0791109B2

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】［産業上の利用分野コ本発明はｆｉＦ＃熱衝撃性に優れた窒化珪素質５ｉＣ−
大物とその製造方′／Ｊ：に関する。

［従来の枝術及び発明か解決しようとする課題］炭化珪
素（ＳｉＣ）耐火物は、優れた耐熱性耐火性から、工業
上重要な地位を占めており、例えば陶磁器焼成用の棚板
、その他の焼成用ｆｈ共、サヤ等に多用されている。

このようなＳｉＣ耐火物の製造方法として、従来、Ｓｉ
Ｃ粒子にｌＯ重量％程度の粘土を混合して、混練・成形
・焼成し、珪酸Ｊ′！！鉱物、例えば粘土鉱物によりＳ
ｉＣ粒子−を結合させてＳｉＣ耐火物を製造する方法が
知られている。しかしなから、この方法て製造されるＳ
ｉＣ耐火物は、耐火度か低い粘−１−η、糊を粒界結合
部としているため、高温での軟化変形や醇化か生し易い
という聞届かある。

また、米国特許第２７５２２５８号明細書にはＳｉＣ粒
子にＳｉを混合、成形した後、成形体をノ１酸化性の窒
素含有雰囲気下において焼成することにより、窒化珪素
質のＳｉＣ＃火物を製造することか開示されている。こ
のＳｉＣ耐火物は、ＳｉＣ粒子を窒化珪素からなる結合
材により結合させたものであり、高温ての機械的強度、
耐熱衝撃性を向−ヒさせることを目的としたものである
。

しかしなから、米国特許第２７５２２５８壮明細’ＡＩ
に記載の方法により製造されるＳｉＣ耐人物にあっても
、高温で長時間使用時においてはＳｉＣ耐火物の変形や
膨れ、あるいは割れ等か生し、さらに被焼成物へのＬ色
塚か発生することか判明した。

［課題を解決するだめの手段］従って、本発明は−に記従来のＳｉＣ耐火物の聞届を解
決し、高温使用時ての変形や膨れか極力抑えられ、また
割れ等の生じないＳｉＣ耐大物とその製造力υ、を提供
することを［目的とするものである。

そしてその目的は、本発明によれば、ＳｉＣ骨材粒子−
か６０重量％以」二で、粒界結合部主相かＳｉ３Ｎ、質
又は５１２ＯＮ２質のＳｉＣ耐火物てあって、ＳｉＣ粒
界結合部に副相として存在するクツストハライトかＳｉ
Ｃに対して、Ｘ線ど−ク比２１．９°　（クツストハラ
イト火物ピーク）／３４．１６　（ＳｉＣ＋／）ピーク
）て０．０５〜０．４５の範囲て含有されることを特徴
とする窒化珪素質ＳｉＣ耐火物、および、ＳｉＣ骨材粒
子に金属Ｓｉを混合し、これを成形した後、該成形体を
窒素含有雰囲気下において焼成し、次いで１１００°Ｃ
以−１−の温ＩＫて酸化処理することを特徴とする窒化
珪素質ＳｉＣ耐火物の製造力Ｖ５、により達成すること
かてきる。

［作用］本発明のＳｉＣ耐火物は、ＳｉＣ骨材粒子と金属Ｓｉと
からなる成形体を窒素含イｊ雰囲気ドて焼成した後、さ
らに所定温度で酸化処理することににより製造される。

この方法で製造されたＳｉＣ耐火物は、高温で長時間使
用した場合においても、変形や膨れが殆どなく、割れ等
も生しない、という極めて優れた耐熱衝撃性を有し、ま
た被焼成物への着色も生じない。

従来の方法では、成形体を窒素含有雰囲気Ｆ′において
焼成しており、本発明のように、引続いての酸化処理を
施していない。本発明者は、窒素雰囲気下の焼成後に酸
化処理をさらに施すことが、前記のように、ＳｉＣ耐火
物の耐熱衝撃性等を向■−させることを見出した。

本発明のＳｉＣ耐大物は、ＳｉＣ骨材粒子と、１ミとし
てＳｉ３Ｎ４又はＳ　１２　ＯＨ２カらなる粒界結合部
とから構成される。

ＳｉＣ骨材粒子は６０屯ノ□１％以−１−１好ましくは
６５〜８０重７４１％以上て、残部の粒界結合部はＳｉ
３Ｎイ又はＳ　１２　ＯＨ２、及びガラス質相あるいは
結晶質相から構成される。

そして、シリカ（Ｓｉ０２）の多形の一種であるクリス
トハライｌへかＳｉＣに対１／て、Ｘ線ピーク高さ比２
１−９°　（クリストバライトのピーク）／３４．１°
　（ＳｉＣのビー１て０．０５〜０．４５の範囲、好ま
しくは０．１〜ｏ、２５の範囲で含有される。ここて、
Ｘ線ピークはＣｕのに、を利用した２θ値とした。クラ
ス１〜ハライドとＳｉＣの比か１．記の範囲外の場合に
は、高温て長時間使用時において５ｉＣ−大物の変形、
膨れ、割れ等か生し、さらに被焼成物への着色が発生ず
る。

本発（ＪのＳｉＣ耐火物は次のように製造される。

即ち、ＳｉＣ骨材粒子に金属Ｓｉを混合し、これを所望
の形状に成形する。混合割合としては、通常、ＳｉＣ骨
材骨材粒子６０〜垂０金属Ｓ　ｉ　８　〜３　５　ｆ；、：３、好ましくはＳ
ｉＣ骨材粒子６５〜７　５　屯．１，ｊ−％に対して金
属５ｉＬ９〜２４屯ｊ１１−％である。

ＳｉＣ骨材粒子の粒度としては、５メツシユ以下（４０
００μｍ以下）のものか好ましく，６メツシユ以下（　
３　３　６　０　ｇｖａ以下）のものを用いることかさ
らに好ましい。

また、金属Ｓｉの粒度としては、３５０７１ｍ以ドか好
ましい。

なお、ＳｉＣ骨材粒子及び金属Ｓｉ以外に、ペン１〜ナ
イト、カオリン等の粘−上鉱物を混合することもてき、
さらに、少帽のＣａＯ等を添加することかできる。

次に、得られた成形体を窒素含有雰囲気下において焼成
する。ここで、窒素含有雰囲気における窒素の含有割合
としては、９０容量％以上か好ましく、９９容量％以上
か更に好ましい。窒素の含有割合か９０容量％未満の場
合には、窒化速度の遅延や一部の酸素により未窒化現象
を生しるという問題がある。

焼成温度は、その最高保持温度が通常１１００〜１５０
０℃の範囲、好ましくは１３００〜１４５０°Ｃの範囲
てあり、焼成時間としては１〜３０ｈｒか適当である。

次いで、このようにして得られた焼成体を、１１００℃
以上、好ましくは１２００〜１５５０°Ｃの温度て醸化
処理する。酸化処理温度か１１００°Ｃ未満の場合、耐
熱衝撃性等が向上したＳｉＣ耐大物を得ることかてきな
い。また、酸化処理温度が１５５０℃を超えると、耐熱
衝撃性はよいものの多少曲げ強度か低下する。なお、酸
化処理時間は通常１〜３０ｈｒである。

また、クリストバライトの元になるシリカガラスの生成
を有利にするため、最高温度に達する前に数回の温度保
持を行なうことや、Ｃ０１Ｃ０２，０２濃度の制御を行
なう場合がある。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが１
本発明はこれらの実施例に限られるものではない。

（実施例１）ＳｉＣ骨材粒子として６メツシユ以下の粒度のものを７
５重量％、粒径１０ル膿以ドの金属Ｓｉを１５重量％、
ベントナイトを９．５重量％、ＣａＯを０．５重量％を
調合し、これに水分な外配琶て８重量％添加・混練し、
４００ｘ３５０ｘｌＯＩＩ１１（厚さ）に成形した。こ
の成形体を、窒素ガス雰囲気中１４００℃で１０時間で
焼成した。

尚、昇温速度及び降温速度は夫々１００℃／ｈｒとした
。

次いで得られた焼成体に対し、第１表に示すような各種
の条件にて酸化処理を施した。

得られた酸化処理後の焼成体の強度（曲げ強さ）、耐熱
衝撃性、着色の有無について測定し、第１表に示した。

また、酸化処理後の焼成体の組成を測定し、クリストバ
ライトとＳｉＣのＸ線ピーク高さ比２１．９°　（クリ
ストバライトのピーク高さ）／３４、ｌｏ　（ＳｉＣの
ピーク高さ）を求め、第１表に示した。

ここて、クリストバライトの生成琶は、試料の表層と内
層とては幾分の差か生しる。特に、試料が肉厚（５０ｍ
ｍ厚程度）であると、内層には殆どクリストバライトか
生成しないことが多々生じる。しかし、これとて表層近
く（表層〜内部５ｍｍ）に、本発明の範囲のクリストバ
ライトかあれば、本発明の目的は達せられる。ここでは
、ｌＯ■厚の板を用いているので、板の任意の部分から
サンプリングして、第１表に示すクリストバライト鼠を
調べた。

尚、耐熱衝撃性（△Ｔ　７００−ＲＴ）は、焼成体を７
００℃φ室温に繰返し配置した場合の割れの発生具合に
より示した。又、焼成体上に陶器を配置し１２００°Ｃ
で１回目使用時の場合の陶器への着色の有無を求めた。

さらに、焼成体を９０重量％Ｈ２０の雰囲気下１１５０
℃で５００ｈｒさらした場合の裂けおよび膨れ具合を測
定した。

（以下、余白）第１表の結果から明らかなように、窒素雰囲気焼成の後
に１１００°Ｃ以上て酸化処理を施してなる焼成体は、
酸化処理を施さない焼成体に比し曲げ強度も大きく、被
焼成物への着色も無いうえ。

極めて耐熱衝撃性に優れることがわかる。

［発明の効果］以」−説明した通り、本発明によれば、曲げ強度等の機
械的強度か大であるとともに、高温で長時間使用した場
合においても、変形や膨れが殆どなく、割れ等も生しな
い、という極めて優れた耐熱＃撃性を有し、さらに被焼
成物への着色も生じない、という優れた窒化珪素質Ｓｉ
Ｃ耐大物とその製造方法を提供することかてきる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉＣ骨材粒子が６０重量％以上で、粒界結合部
主相がＳｉ＿３Ｎ＿４質又はＳｉ＿２ＯＮ＿２質のＳｉ
Ｃ耐火物であって、ＳｉＣ粒界結合部に副相として存在
するクリストバライトがＳｉＣに対して、Ｘ線ピーク比
２１．９゜（クリストバライトのピーク）／３４．１゜
（ＳｉＣのピーク）で０．０５〜０．４５の範囲で含有
されることを特徴とする窒化珪素質ＳｉＣ耐火物。
（２）ＳｉＣ骨材粒子に金属Ｓｉを混合し、これを成形
した後、該成形体を窒素含有雰囲気下において焼成し、
次いで１１００゜Ｃ以上の温度で酸化処理することを特
徴とする窒化珪素質ＳｉＣ耐火物の製造方法。