JPH11236267A - 耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法 - Google Patents
耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法Info
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Classifications
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アクティブ酸化領域である酸素濃度の低い領域
でも、ＳｉＯガスの発生を抑制し、十分な耐酸化性を備
えたＳｉＣ−Ｓｉ複合材を提供する。 【解決手段】ＳｉＣ７０〜９０重量％とＳｉ３０〜１０
重量％とからなるＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出して
存在するＳｉをＳｉ３Ｎ４に転化させた複合材料及び骨
材としてＳｉＣ体にＳｉを溶融含浸させたＳｉＣ−Ｓｉ
複合材を窒素雰囲気中で１４００〜２１００℃の温度で
熱処理する製造方法。
でも、ＳｉＯガスの発生を抑制し、十分な耐酸化性を備
えたＳｉＣ−Ｓｉ複合材を提供する。 【解決手段】ＳｉＣ７０〜９０重量％とＳｉ３０〜１０
重量％とからなるＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出して
存在するＳｉをＳｉ３Ｎ４に転化させた複合材料及び骨
材としてＳｉＣ体にＳｉを溶融含浸させたＳｉＣ−Ｓｉ
複合材を窒素雰囲気中で１４００〜２１００℃の温度で
熱処理する製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近年、炉用構造材
が部材として用いられてきたＳｉＣ−Ｓｉ複合材におい
て、酸素濃度が低いアクティブ酸化領域で用いられる耐
酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材に関する。
が部材として用いられてきたＳｉＣ−Ｓｉ複合材におい
て、酸素濃度が低いアクティブ酸化領域で用いられる耐
酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、１０００℃〜１３００℃の温度領
域の加熱炉の構成部材としてＳｉＣ−Ｓｉ複合材の使用
が飛躍的に伸びている。ＳｉＣ−Ｓｉ複合材は、高温強
度や耐酸化性に非常に優れた材料で、耐久性の面からロ
ーラ、梁、支柱、さや、棚板、吊り棒などの用途に広く
採用されている。これらの用途には、再結晶質ＳｉＣ、
反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ常圧焼結体が以前から用いられ
てきた。再結晶質ＳｉＣは耐酸化性、高温強度で反応焼
結ＳｉＣは、寸法精度や形状、ＳｉＣ常圧焼結体はコス
ト面などで欠点を有しており、ユーザーの要求仕様を十
分に満たすまでに至らなかった。ＳｉＣ−Ｓｉ複合材
は、ＳｉＣ体の気孔の中にＳｉを溶融含浸して得られる
ため、ほとんど気孔がなく、耐熱性、高温強度、耐熱衝
撃性、耐摩耗性、耐酸化性を具備しており、更に比較的
安価で製造できる材料であるため、今後大きく伸びる材
料として脚光を浴びている。
域の加熱炉の構成部材としてＳｉＣ−Ｓｉ複合材の使用
が飛躍的に伸びている。ＳｉＣ−Ｓｉ複合材は、高温強
度や耐酸化性に非常に優れた材料で、耐久性の面からロ
ーラ、梁、支柱、さや、棚板、吊り棒などの用途に広く
採用されている。これらの用途には、再結晶質ＳｉＣ、
反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ常圧焼結体が以前から用いられ
てきた。再結晶質ＳｉＣは耐酸化性、高温強度で反応焼
結ＳｉＣは、寸法精度や形状、ＳｉＣ常圧焼結体はコス
ト面などで欠点を有しており、ユーザーの要求仕様を十
分に満たすまでに至らなかった。ＳｉＣ−Ｓｉ複合材
は、ＳｉＣ体の気孔の中にＳｉを溶融含浸して得られる
ため、ほとんど気孔がなく、耐熱性、高温強度、耐熱衝
撃性、耐摩耗性、耐酸化性を具備しており、更に比較的
安価で製造できる材料であるため、今後大きく伸びる材
料として脚光を浴びている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳｉＣ−Ｓｉ複合材
は、緻密でＳｉが含有されているため酸化雰囲気の使用
において、表面にＳｉＯ２が生成し保護膜となり、素材
中にＯ２の拡散がみられず、非常に耐酸化性が優れてい
る。しかし、酸素濃度が低い領域（数％レベル以下のＯ
２濃度）の場合 ２Ｓｉ＋Ｏ２→２ＳｉＯ↑ の反応がおこり、ガス体のＳｉＯが発生する。このＳｉ
Ｏは保護膜にならないだけでなく、発生したＳｉＯガス
は炉内で被加熱物などと反応し、悪影響を与える問題が
発生していた。（アクティブ酸化） つまり、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出しているフリ
ーのＳｉは非常に活性な状態となっており、微量なＯ２
と反応し、ＳｉＯガスを発生させるものである。例え
ば、各種の焼成容器において、容器内が密閉状態となる
と容易に酸素濃度が低い状態となり、ＳｉＯガスが発生
し、容器内に充填した被加熱物と反応し、得率を著しく
低下させ、大きな問題となっていた。本発明の目的は、
酸素濃度の低い領域でも十分な耐酸化性を持ったＳｉＣ
−Ｓｉ複合材及びその製造方法を提供することにある。
は、緻密でＳｉが含有されているため酸化雰囲気の使用
において、表面にＳｉＯ２が生成し保護膜となり、素材
中にＯ２の拡散がみられず、非常に耐酸化性が優れてい
る。しかし、酸素濃度が低い領域（数％レベル以下のＯ
２濃度）の場合 ２Ｓｉ＋Ｏ２→２ＳｉＯ↑ の反応がおこり、ガス体のＳｉＯが発生する。このＳｉ
Ｏは保護膜にならないだけでなく、発生したＳｉＯガス
は炉内で被加熱物などと反応し、悪影響を与える問題が
発生していた。（アクティブ酸化） つまり、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出しているフリ
ーのＳｉは非常に活性な状態となっており、微量なＯ２
と反応し、ＳｉＯガスを発生させるものである。例え
ば、各種の焼成容器において、容器内が密閉状態となる
と容易に酸素濃度が低い状態となり、ＳｉＯガスが発生
し、容器内に充填した被加熱物と反応し、得率を著しく
低下させ、大きな問題となっていた。本発明の目的は、
酸素濃度の低い領域でも十分な耐酸化性を持ったＳｉＣ
−Ｓｉ複合材及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、Ｓｉ
Ｃ７０〜９０重量％とＳｉ３０〜１０重量％とからなる
ＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出して存在するＳｉをＳ
ｉ３Ｎ４に転化させたことを特徴とする。更に、骨材と
してのＳｉＣ体にＳｉを溶融含浸して得られたＳｉＣ−
Ｓｉ複合材を窒素雰囲気中で１４００〜２１００℃の温
度で熱処理することを特徴とする。
Ｃ７０〜９０重量％とＳｉ３０〜１０重量％とからなる
ＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出して存在するＳｉをＳ
ｉ３Ｎ４に転化させたことを特徴とする。更に、骨材と
してのＳｉＣ体にＳｉを溶融含浸して得られたＳｉＣ−
Ｓｉ複合材を窒素雰囲気中で１４００〜２１００℃の温
度で熱処理することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の母材となるＳｉＣ−Ｓｉ
複合材は、ＳｉＣが７０〜９０重量％とＳｉが３０〜１
０重量％の組成割合からなる複合セラミックスが用いら
れる。ＳｉＣが７０重量％未満、Ｓｉが３０重量％を越
える場合は、含浸したＳｉが多いため耐クリープ特性や
耐摩耗性が低下する。また、ＳｉＣが９０重量％を越
え、Ｓｉが１０重量％を下回ると残存する気孔が多くな
って、強度低下や耐酸化性の低下を招くこととなる。本
発明において、表面の露出したＳｉのみＳｉ３Ｎ４に転
化させれば良く、表面層部分の数μｍ程度で十分であ
る。内部のＳｉは、ＳｉＯガスの発生には関与しない。
又、転化させる方法は、様々考えられるが窒素雰囲気中
で１４００℃以上の温度で熱処理することで容易に転化
できる。反応時間も短時間で十分である。２１００℃を
越えると短時間でもＳｉの抜ける量が多くなり、気孔が
大きくなるため好ましくない。
複合材は、ＳｉＣが７０〜９０重量％とＳｉが３０〜１
０重量％の組成割合からなる複合セラミックスが用いら
れる。ＳｉＣが７０重量％未満、Ｓｉが３０重量％を越
える場合は、含浸したＳｉが多いため耐クリープ特性や
耐摩耗性が低下する。また、ＳｉＣが９０重量％を越
え、Ｓｉが１０重量％を下回ると残存する気孔が多くな
って、強度低下や耐酸化性の低下を招くこととなる。本
発明において、表面の露出したＳｉのみＳｉ３Ｎ４に転
化させれば良く、表面層部分の数μｍ程度で十分であ
る。内部のＳｉは、ＳｉＯガスの発生には関与しない。
又、転化させる方法は、様々考えられるが窒素雰囲気中
で１４００℃以上の温度で熱処理することで容易に転化
できる。反応時間も短時間で十分である。２１００℃を
越えると短時間でもＳｉの抜ける量が多くなり、気孔が
大きくなるため好ましくない。
【０００６】
【実施例】ＳｉＣ粉末からなる成形体を窒素雰囲気中
で、２０００℃の温度で加熱し、Ｓｉを溶融含浸した。
組成割合として、ＳｉＣ８０重量％とＳｉ２０重量％と
の複合材料を得た。この複合材料を１８００℃の温度で
１時間窒素雰囲気中で熱処理し、本発明に係る複合材を
得た。該複合材を１〜２％のＯ２濃度のＮ２雰囲気中、
１３００℃の温度の炉内に曝した。結果を表１に示す。
なお、比較のため、熱処理の無いもの、１３００℃での
熱処理、２１５０℃での熱処理したものについても評価
した。
で、２０００℃の温度で加熱し、Ｓｉを溶融含浸した。
組成割合として、ＳｉＣ８０重量％とＳｉ２０重量％と
の複合材料を得た。この複合材料を１８００℃の温度で
１時間窒素雰囲気中で熱処理し、本発明に係る複合材を
得た。該複合材を１〜２％のＯ２濃度のＮ２雰囲気中、
１３００℃の温度の炉内に曝した。結果を表１に示す。
なお、比較のため、熱処理の無いもの、１３００℃での
熱処理、２１５０℃での熱処理したものについても評価
した。
【０００７】
【表１】 表１の実施例に示すように本発明は、ＳｉＯによる酸化
もなく、又、Ｓｉの減少もないことから、気孔率の増大
もないため、耐酸化性や強度劣化もみられない材料とい
える。
もなく、又、Ｓｉの減少もないことから、気孔率の増大
もないため、耐酸化性や強度劣化もみられない材料とい
える。
【０００８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明のＳｉＣ−Ｓｉ複
合材は酸素濃度の低い領域でもＳｉＯガスの発生を抑制
し、十分な耐酸化性を得ることができる。窒素雰囲気中
で熱処理することで表面のＳｉをＳｉ３Ｎ４に転化させ
ることは非常に容易で、更にコスト的にも大きな負担と
ならないため、１０００〜１３００℃の温度領域の加熱
炉の構成部材、例えばローラ、梁、支柱、さや、棚板、
吊り棒などに広く利用できるものである。
合材は酸素濃度の低い領域でもＳｉＯガスの発生を抑制
し、十分な耐酸化性を得ることができる。窒素雰囲気中
で熱処理することで表面のＳｉをＳｉ３Ｎ４に転化させ
ることは非常に容易で、更にコスト的にも大きな負担と
ならないため、１０００〜１３００℃の温度領域の加熱
炉の構成部材、例えばローラ、梁、支柱、さや、棚板、
吊り棒などに広く利用できるものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＳｉＣ７０〜９０重量％とＳｉ３０〜１
０重量％とからなるＳｉＣ−Ｓｉ複合材の表面に露出し
て存在するＳｉをＳｉ３Ｎ４に転化させたことを特徴と
する耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材。 - 【請求項２】 骨材としてのＳｉＣ体にＳｉを溶融含浸
させたＳｉＣ−Ｓｉ複合材を窒素雰囲気中で１４００℃
〜２１００℃の温度で熱処理する耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ
複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096525A JPH11236267A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096525A JPH11236267A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11236267A true JPH11236267A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=14167566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10096525A Pending JPH11236267A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11236267A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060004513A (ko) * | 2004-07-09 | 2006-01-12 | 엘지전자 주식회사 | 고전압 점화기용 질화규소/탄화규소 복합재료 제조방법 |
| JP2006151719A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Bridgestone Corp | ヒータ用炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
| KR20100086527A (ko) * | 2009-01-23 | 2010-08-02 | 한국과학기술연구원 | 2상구조 세라믹체를 이용한 다이아몬드막-코팅 세라믹체 및이의 제조방법 |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP10096525A patent/JPH11236267A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060004513A (ko) * | 2004-07-09 | 2006-01-12 | 엘지전자 주식회사 | 고전압 점화기용 질화규소/탄화규소 복합재료 제조방법 |
| JP2006151719A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Bridgestone Corp | ヒータ用炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
| KR20100086527A (ko) * | 2009-01-23 | 2010-08-02 | 한국과학기술연구원 | 2상구조 세라믹체를 이용한 다이아몬드막-코팅 세라믹체 및이의 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A02 | Decision of refusal |
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