JPH0791109B2 - 窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法 - Google Patents
窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法Info
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- JPH0791109B2 JPH0791109B2 JP2229587A JP22958790A JPH0791109B2 JP H0791109 B2 JPH0791109 B2 JP H0791109B2 JP 2229587 A JP2229587 A JP 2229587A JP 22958790 A JP22958790 A JP 22958790A JP H0791109 B2 JPH0791109 B2 JP H0791109B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐熱衝撃性に優れた窒化珪素質SiC耐火物とそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
［従来の技術及び発明が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、その他の焼成用治具、サヤ等に多用されてい
る。
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、その他の焼成用治具、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、SiC粒子
に10重量％程度の粘土を混合して、混練・成形・焼成
し、珪酸塩鉱物、例えば粘土鉱物によりSiC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
しながら、この方法で製造されるSiC耐火物は、耐火度
が低い粘土鉱物を粒界結合部としているため、高温での
軟化変形や酸化が生じ易いという問題がある。
に10重量％程度の粘土を混合して、混練・成形・焼成
し、珪酸塩鉱物、例えば粘土鉱物によりSiC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
しながら、この方法で製造されるSiC耐火物は、耐火度
が低い粘土鉱物を粒界結合部としているため、高温での
軟化変形や酸化が生じ易いという問題がある。
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、成形体を非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SiC耐火物
を製造することが開示されている。このSiC耐火物は、S
iC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、高温での機械的強度、耐熱衝撃性を向上させる
ことを目的としたものである。
混合、成形した後、成形体を非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SiC耐火物
を製造することが開示されている。このSiC耐火物は、S
iC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、高温での機械的強度、耐熱衝撃性を向上させる
ことを目的としたものである。
しかしながら、米国特許第2752258号明細書に記載の方
法により製造されるSiC耐火物にあっても、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
割れ等が生じ、さらに被焼成物への着色等が発生するこ
とが判明した。
法により製造されるSiC耐火物にあっても、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
割れ等が生じ、さらに被焼成物への着色等が発生するこ
とが判明した。
［課題を解決するための手段］ 従って、本発明は上記従来のSiC耐火物の問題を解決
し、高温使用時での変形や膨れが極力抑えられ、また割
れ等の生じないSiC耐火物とその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
し、高温使用時での変形や膨れが極力抑えられ、また割
れ等の生じないSiC耐火物とその製造方法を提供するこ
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骨材粒子が60
重量％以上で、粒界結合部主相がSi3N4質又はSi2ON2質
のSiC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0.2〜0.3の範囲で含有され、かつ610kg/cm2以上
の曲げ強度を有す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1300〜1500℃の温度で酸化処理することによ
り、上記のSiC耐火物を製造することを特徴とする窒化
珪素質SiC耐火物の製造方法、により達成することがで
きる。
重量％以上で、粒界結合部主相がSi3N4質又はSi2ON2質
のSiC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0.2〜0.3の範囲で含有され、かつ610kg/cm2以上
の曲げ強度を有す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1300〜1500℃の温度で酸化処理することによ
り、上記のSiC耐火物を製造することを特徴とする窒化
珪素質SiC耐火物の製造方法、により達成することがで
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
成形体を窒素含有雰囲気下で焼成した後、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。
成形体を窒素含有雰囲気下で焼成した後、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
生じない、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。
した場合においても、変形や膨れが殆どなく、割れ等も
生じない、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下において焼
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
耐熱衝撃性等を向上させることを見出した。
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
耐熱衝撃性等を向上させることを見出した。
本発明のSiC耐火物は、SiC骨材粒子と、主としてSi3N4
又はSi2ON2からなる粒界結合部とから構成される。
又はSi2ON2からなる粒界結合部とから構成される。
SiC骨材粒子は60重量％以上、好ましくは65〜80重量％
以上で、残部の粒界結合部はSi3N4又はSi2ON2、及びガ
ラス質相あるいは結晶質相から構成される。
以上で、残部の粒界結合部はSi3N4又はSi2ON2、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（SiO2）の多形の一種であるクリストバ
ライトがSiCに対して、Ｘ線ピーク高さ比21.9°（クリ
ストバライトのピーク）/34.1°（SiCのピーク）で0.2
〜0.3の範囲、好ましくは0.1〜0.25の範囲で含有され
る。ここで、Ｘ線ピークはCuのＫαを利用した２θ値と
した。クリストバライトとSiCの比が上記の範囲外の場
合には、高温で長時間使用時においてSiC耐火物の変
形、膨れ、割れ等が生じ、さらに被焼成物への着色が発
生する。
ライトがSiCに対して、Ｘ線ピーク高さ比21.9°（クリ
ストバライトのピーク）/34.1°（SiCのピーク）で0.2
〜0.3の範囲、好ましくは0.1〜0.25の範囲で含有され
る。ここで、Ｘ線ピークはCuのＫαを利用した２θ値と
した。クリストバライトとSiCの比が上記の範囲外の場
合には、高温で長時間使用時においてSiC耐火物の変
形、膨れ、割れ等が生じ、さらに被焼成物への着色が発
生する。
本発明の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骨材粒子6
0〜90重量％に対して金属Si8〜35重量％、好ましくはSi
C骨材粒子65〜75重量％に対して金属Si19〜24重量％で
ある。
状に成形する。混合割合としては、通常、SiC骨材粒子6
0〜90重量％に対して金属Si8〜35重量％、好ましくはSi
C骨材粒子65〜75重量％に対して金属Si19〜24重量％で
ある。
SiC骨材粒子の粒度としては、５メッシュ以下（4000μ
ｍ以下）のものが好ましく、６メッシュ以下（3360μｍ
以下）のものを用いることがさらに好ましい。
ｍ以下）のものが好ましく、６メッシュ以下（3360μｍ
以下）のものを用いることがさらに好ましい。
また、金属Siの粒度としては、350μｍ以下が好まし
い。
い。
なお、SiC骨材粒子及び金属Si以外に、ベントナイト、
カオリン等の粘土鉱物を混合することもでき、さらに、
少量のCaO等を添加することができる。
カオリン等の粘土鉱物を混合することもでき、さらに、
少量のCaO等を添加することができる。
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％以上が好ましく、99容量％以上が更
に好ましい。窒素の含有割合が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
じるという問題がある。
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％以上が好ましく、99容量％以上が更
に好ましい。窒素の含有割合が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
じ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1100〜1500℃の範
囲、好ましくは1300〜1450℃の範囲であり、焼成時間と
しては１〜30hrが適当である。
囲、好ましくは1300〜1450℃の範囲であり、焼成時間と
しては１〜30hrが適当である。
次いで、このようにして得られた焼成体を、1300〜1500
℃の温度で酸化処理する。酸化処理温度が1300℃未満の
場合、耐熱衝撃性等が向上したSiC耐火物を得ることが
できないか、あるいは曲げ強度が低くくなる。また、酸
化処理温度が1500℃を超えると、耐熱衝撃性はよいもの
の多少曲げ強度が低下する。なお、酸化処理時間は通常
１〜30hrである。
℃の温度で酸化処理する。酸化処理温度が1300℃未満の
場合、耐熱衝撃性等が向上したSiC耐火物を得ることが
できないか、あるいは曲げ強度が低くくなる。また、酸
化処理温度が1500℃を超えると、耐熱衝撃性はよいもの
の多少曲げ強度が低下する。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、CO、CO2、O2濃度の制御を行なう場
合がある。
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、CO、CO2、O2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、
本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
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メッシュ以下の粒度のものを75重
量％、粒径10μｍ以下の金属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
を外配量で８重量％添加・混練し、400×350×10mm（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。
量％、粒径10μｍ以下の金属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
を外配量で８重量％添加・混練し、400×350×10mm（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。
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。
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）/34.1°（SiCのピーク高さ）を求
め、第１表に示した。
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）/34.1°（SiCのピーク高さ）を求
め、第１表に示した。
ここで、クリストバライトの生成量は、試料の表層と内
層とでは幾分の差が生じる。特に、試料が肉厚（50mm厚
程度）であると、内層には殆どクリストバライトが生成
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
トがあれば、本発明の目的は達せられる。ここでは、10
mm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量を調べ
た。
層とでは幾分の差が生じる。特に、試料が肉厚（50mm厚
程度）であると、内層には殆どクリストバライトが生成
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
トがあれば、本発明の目的は達せられる。ここでは、10
mm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量を調べ
た。
尚、耐熱衝撃性（ΔT700-RT）は、焼成体を700℃⇔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℃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％H2O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。
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℃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％H2O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。
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1300〜1500℃で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。
に1300〜1500℃で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］ 以上説明した通り、本発明によれば、曲げ強度等の機械
的強度が大であるとともに、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、割れ等も生じな
い、という極めて優れた耐熱衝撃性を有し、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SiC
耐火物とその製造方法を提供することができる。
的強度が大であるとともに、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、割れ等も生じな
い、という極めて優れた耐熱衝撃性を有し、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SiC
耐火物とその製造方法を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 敏之 愛知県尾張旭市旭ケ丘町旭ケ丘5668番地の 81 (72)発明者 長谷川 勝 岐阜県可児郡御嵩町井尻65番地 (56)参考文献 特開 昭63−69757（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】SiC骨材粒子が60重量％以上で、粒界結合
部主相がSi3N4質又はSi2ON2質のSiC耐火物であって、Si
C粒界結合部に副相として存在するクリストバライトがS
iC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0.2〜0.3の範囲で含
有され、かつ610kg/cm2以上の曲げ強度を有することを
特徴とする窒化珪素質SiC耐火物。 - 【請求項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1300〜1500℃の温度で酸化処理することによ
り、請求項１記載のSiC耐火物を製造することを特徴と
する窒化珪素質SiC耐火物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229587A JPH0791109B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229587A JPH0791109B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114968A JPH04114968A (ja) | 1992-04-15 |
| JPH0791109B2 true JPH0791109B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=16894519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229587A Expired - Lifetime JPH0791109B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 窒化珪素質ＳｉＣ耐火物とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791109B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740392C1 (ru) * | 2019-10-22 | 2021-01-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Способ получения карбидокремниевых огнеупоров |
| CN116178023A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-30 | 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 | 一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369757A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-29 | 株式会社日立製作所 | 複合セラミツクス及びその製造法 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2229587A patent/JPH0791109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04114968A (ja) | 1992-04-15 |
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