JPS623072A

JPS623072A - 炭化ケイ素質焼結体とその製法

Info

Publication number: JPS623072A
Application number: JP61022126A
Authority: JP
Inventors: 蔭山　信夫; 恵一朗鈴木; 古瀬　裕
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-01-09
Also published as: DE3603331A1; GB8602114D0; GB2170516A

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、炭化ケイ素質焼結体、特には、アルミニウム
（Ａｌ）分およびホウ化物を含有する炭化ケイ素質焼結
体とその製法に関する。

［従来技術とその問題点］炭化ケイ素は、硬度−剛性が高く、熱膨張率が小さく、
また分解温度が高い共有結合性化合物であり、その高密
度焼結体は、高温での強度が高く、耐熱衝撃性が高く、
耐摩耗性のすぐれた軽量の高温部材として用途が開けつ
つある。

さて、炭化ケイ素の高密度焼結体を得るためには、ホッ
トプレス法、常圧焼結法、反応焼結法、ＣＶＤ法などが
知られているが、実用上有用な常圧焼結法ではもちろん
、ホットプレス法においても焼結助剤なしでは高密度の
ものは得られていない。そのため焼結助剤の研究が精力
的に行なわれてきた。

従来は特に高い強度を有する焼結体を得る研究が盛んで
あり、ホウ素またはホウ素化合物と炭素を焼結助剤に用
いる例が特開昭５０−７８８０９、特開昭５１−１４８
７１２などに提案されている。これらの助剤は少量でち
密化を促進し、高温まで強度が劣化しないなどの優れた
点を持つものの、破壊靭性値が低い、焼成温度が高いな
どの欠点を有している。

これに対し、Ａ　Ｉ２０３　を焼結助剤として用いる例
が特開昭５７−４２５７７などに提案されており、好ま
しい条件で製造された焼結体は高い強度と高い破壊靭性
値を持っており、通常の高温構造部材として優れている
。しかし、高温で鋼材などと接触する用途に用いた場合
、炭化ケイ素と鉄の反応によってＦｅ−５ｉ−Ｃ系の低
融点化合物（セメンタイトやフェロシリコンなど）を生
じることがあり、摩耗を伴なうような用途には必ずしも
充分とはいえない、もちろん前記のホウ素またはホウ素
化合物を焼結助剤として少量用いた場合でも、この欠点
は解消されない。

一方、ＢＮ、ＴｉＢ２．ＺｒＢ２　、ＣｒＢ２などのホ
ウ化物が鉄に対して耐食性の高い材料として知られてい
るが、これらのホウ化物の高密度焼結体を得ることは困
難であり、得られたとしても高い破壊靭性値を得ること
は困難であり、または耐酸化性が不充分であった。また
、これらのホウ化物と炭化ケイ素との複合焼結体は、そ
の製造にあたって、これらのホウ化物を炭化ケイ素に大
量に添加すると、焼結が困難になる。

また特開昭５７−２７９７５にはＴｉＢ２を含有する常
圧焼結法による炭化ケイ素焼結体が提案されているが、
ホウ素および炭素を焼結助剤としているために高い破壊
靭性値を得られない、さらに特開昭５８−２０９０８４
　、特開昭５９−１０１７０２によれば、粒径数用程度
の黒色炭化ケイ素粉末に、導電性を付与するために、Ｚ
ｒＢｚやＶＢ２　を添加してホットプレス法により得ら
れた炭化ケイ素質焼結体も知られているが、Ａ　［２０
３を焼結助剤に用いても炭化ケイ素結晶粒子の形状は等
釉粒子を保ち、したがって破壊靭性値が低いと考えられ
る。

［発明の目的］本発明は、従来技術が有していた前述の問題点を解決し
ようとするものである。

すなわち、本発明は、高密度を有し、高い曲げ強度、高
い破壊靭性値などのすぐれた機械的性質を保ちながら、
高い耐食性を備え、かつ、各種形状に製造することので
きる炭化ケイ素質焼結体およびその製法を提供するもの
である。

［発明の構成］本発明は、炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してＡｌに換
算して０．５〜３５重量％のＡｌおよび／または耐火性
Ａｌ化合物と、炭化ケイ素に対して２〜８９重量％の第
４、第５または第６周期の４Ａ。

５Ａ、ｆｉＡ族元素のホウ化物から選ばれる一種以上と
を主成分とし、炭化ケイ素結晶粒子の半量具ｔが柱状お
よび／または板状の炭化ケイ素結晶粒子からなる組織を
有することを特徴とする炭化ケイ素質焼結体、および炭
化ケイ素と、炭化ケイ素に対してＡｌに換算して０．２
５〜４０重量％のＡｌおよび／またはＡｌ化合物と、炭
化ケイ素に対して２〜１２０重量％の第４、第５または
第６周期の４Ａ、５＾または６Ａ族元素のホウ素化合物
から選ばれる一種以上とを含有する成形体を、真空中ま
たはｌＯ気圧以下の非酸化性雰囲気中で１８００〜２３
００℃にて焼結することを特徴とする炭化ケイ素質焼結
体の製法である。

炭化ケイ素賀燦結体の！ｌ成本発明の炭化ケイ素質焼結体は、成分的には基本的には
三つの成分からなる。第一成分は炭化ケイ素である。第
二成分はＡｌおよび／または耐火性Ａｌ化合物である。

第三成分は第４、第５または第６周期の４Ａ、５Ａまた
はＢＡ族元素、すなわちチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニ
オブ（Ｎｂ）　、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｏｒ）、
モリブデン（Ｎｏ）、タングステン（ＩＮ）のホウ化物
から選ばれる一種以上である。

本発明の炭化ケイ素質焼結体は、好ましくはこれらの三
種の成分のみからなるが、本発明の目的争効果を損なわ
ない範囲で少量の他の成分を含有していてもよい。また
実質的にこれらの三種の成分のみからなるものであって
も、例えば原料炭化ケイ素粉末中のＦｅその他の微量不
純物、あるいは原料炭化ケイ素粉末の表面が酸化されて
いること〈由来する５ｉ０２分などの原料に由来する不
可避的不純物、さらには原料粉末の粉砕・混合過程など
において混入する不可避的不純物が含有されていてもよ
い。

第二成分であるＡｌおよび／または耐火性Ａｌ化合物は
焼結を促進させる助剤として働き、特に焼結体中の炭化
ケイ素結晶の組織をコントロールする働きをする。Ａｌ
化合物には水酸化アルミニウム、アルミニウムイソプロ
ポキシドなどのように、熱分解により水分、有機物分を
放出して高温で安定なＡｈ０３（アルミナ）などに変化
するものも少なくない９本発明における耐火性Ａｌ化合
物とはＡｌ２Ｏ３などのように高温で安定なＡｌ化合物
をいう。耐火性Ａｌ化合物には他にＡｌＮ。

ＡｌａＣ３，アルミニウムオキシナイトライド（例えば
Ａｌ２３０２７ＮＳ）、ＡｌＢ２などが挙げられるが１
本発明の第二成分としてはＡｌおよび／またはＡｌ２Ｏ
３、特にはＡｌ２Ｏ３が、原料の入手や取扱いが容易で
好ましい。

第二成分は第一成分である炭化ケイ素に対してＡｌに換
算して０．５〜３５重量％（以下、特記ない限り、単に
％と記す）とされる。３５％をこえると高温強度や耐熱
衝撃性が低下する原因となり、好ましくは２５％以下と
される。０．５％より少ないと、焼結が困難になり、好
ましくは１．０％以」二とされる。よりよい物性の焼結
体とするには、特には３．５〜１５％とされる。なお、
ｒＡｌに換算して」とは、炭化ケイ素に対してＡｌ２Ｏ
３が１０％である場合にはＡｌに換算して５．３％とな
る如き意味である。

第三成分である前記ホウ化物は、焼結体全体の鉄などに
対する耐食性を向上させる働きをすると考えられ、非酸
化性雰囲気では、それ自体が鉄などに対して濡れにくい
性質が、鉄などと炭化ケイ素が反応するのを防止してい
ると考えられる。

このようなホウ化物の例として、ＴｉＢ、ＴｉＢ２　。

ＺｒＢ　、ＺｒＢ２　、）ｌｆＢ２．Ｖ３　Ｂａ　、　
Ｎｂ５Ｂ４　、　ＴａＢ２．ＣｒＢ　、ＣｒＢ２．　Ｍ
ＯＢ２　。

ＮａＢ４　、　ＷＢ２　、　ＷＢ４などが挙げられるが
、なかでも４Ａまたは６Ａ族元素のホウ化物、特にはＴ
ｉＢ２．ＺｒＢ２゜ＣｒＢ２　、ＭＯＢ２　、ＷＢ２は
酸化性雰囲気で用いられる場合でも表面に生成する酸化
層が内部を保護するために好まし２い。

詳細な機構は不明であるが、　ＴｉＢ２の場合は、Ｔ　
ｉ０２や鉄と反応したＦｅＴｉｈが生成し、内部の炭化
ケイ素が直接鉄と反応するのを防止する。

ＺｒＢ２の場合には、Ｚ　ｒ０２や炭化ケイ素の酸化に
よるＳ　ｉ０２と反応したＺ　ｒＳ　ｉｏｎが鉄に対し
て高い耐食性を示す、　ＣｒＢ２の場合はＧｒ２０３が
鉄に対して高い耐食性を示す、　ＭＯＢ２とＷＢ２の場
合はＮｏ０３や一〇３が保護層として働くと考えられる
。なお、ＨｆはＺｒとイオン半径がほぼ等しいために、
ＺｒＢ２はＨｆＢ２と固溶体を形成することができるが
、このような固溶体であってもよい。

第三成分は第一成分である炭化ケイ素に対して２〜９９
％とされる。９９％をこえると焼結がきわめて困難にな
り、また耐酸化性や破壊靭性が低下する。より好ましく
は４９％以下とされる。

２％より少ないと、良好な耐食性が得られない。好まし
くは５％以上とされる。よりよい性質を備える焼結体と
するには、特には１０〜２９％とされる。

第一成分である炭化ケイ素にはα型とβ型があるが、焼
結体中にあってはいずれか一方であっても両者の混晶で
あってもよい。

炭化ケイ素質焼結体の組織本発明の炭化ケイ素質焼結体は、組織的には炭化ケイ素
結晶粒子の半量以上が柱状または板状の炭化ケイ素結晶
粒子からなる。

焼結体の組織は各種の光学顕微鏡または電子顕微鏡観察
により確認できる。一般の炭化ケイ素質焼結体の微細組
織にあっては、炭化ケイ素結晶粒子として、各辺の長さ
がほぼ等しい等軸粒子と、−軸方向に細長い柱状粒子と
、−軸方向が短い板状粒子が知られている。

本発明の炭化ケイ素質焼結体は、このような柱状および
／または板状の粒子が、全ての炭化ケイ素結晶粒子の半
量以上、好ましくは７０％以上、特には９０％以上を占
める。このような組織は亀裂の伝播を阻止し、高い破壊
靭性をもたらす。

このような柱状および／または板状粒子のアスペクト比
が２．０以上、さらには３．０以上であると破壊靭性の
向上をはかる上で好ましい。またこのような柱状および
／または板状粒子の長径が０．５μ以上、特には２．０
μ以上であると、等軸粒子からの粒成長を示し、アスペ
クト比も高くなり好ましい。また、長径が大きすぎると
欠陥の原因となり、この長径が１００ル以下、特には３
０ｐ以下であると高い強度を示して良い。

本発明の炭化ケイ素質焼結体において、柱状および／ま
たは板状粒子はランダムに配向しているのが望ましく、
また相互に交錯しているのが望ましい。これにより焼結
体の破壊靭性値や耐クリープ性が向上する。また本発明
の炭化ケイ素質焼結体においては、炭化ケイ素の等軸粒
子が少ないほど望ましいが、柱状および／または板状粒
子と併存していてもよく、その場合はこの等軸粒子の粒
径が３０μ、特に２０ｐＬ以下であるのが好ましい。

本発明の炭化ケイ素質焼結体の多くにあっては、組織的
には、さらに第二成分相と第三成分相が観察される。第
二成分相、例えばＡｌ２Ｏ３相は多くはトリプルポイン
トなどに粒間相として存在し、場合によっては炭化ケイ
素結晶と同程度の大きさの結晶粒子として存在し、ある
いはこれら両者の混在状態として観察される。第三成分
相は、多くは結晶粒子、特には等軸粒子として観察され
る。第二成分相の平均代表径は３０角以下であることが
高温強度や耐クリープ性の観点から好ましく、第三成分
相の平均代表径は１５鉢以下であることが強度や耐食性
の観点から好ましい。

本発明の炭化ケイ素質焼結体において、炭化ケイ素結晶
粒子、第二成分相、第三成分相はそれぞれランダムに、
かつ、マクロ的には均一に分散されていることが、強度
や耐食性が焼結体内で均一であるために望ましい。

′！１化ケイ素　盪結体の原料未発明の炭化ケイ素質焼結体の製法において、原料的に
は基本的には三つの成分からなる。第一成分は炭化ケイ
素である。第二成分はＡｌおよび／またはＡｌ化合物で
ある。第三成分は第４、第５または第６周期の４Ａ、５
ＡまたはＢＡ族元素、すなわちＴｉ、Ｚｒ、）Ｉｆ、Ｖ
、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｏ、Ｗのホウ素化合物から選ば
れる一種以上である。

原料としての炭化ケイ素はα型、β型のいずれか一方が
支配的であってもよいし１両者の混合物であってもよい
が、β型であると、α型のうちの４Ｈタイプに変わりな
がら柱状または板状粒子を形成しやすいので望ましい。

原料炭化ケイ素は純度的には高い方が望ましく、特に高
温での機械的特性を低下させないためには金属に換算し
てＮａ分、Ｋ分、Ｃａ分の含量が０．２％以下、さらに
は０．０５％以下であることがよい、また前述の如く、
表面酸化に由来する５ｉ０２分なども少ないことが望ま
しい。

第二成分としては、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３
　、ＡｌＮ。

（ｉ−Ｃ３Ｈ７０）３Ａｌ（アルミニウムトリイソプロ
ポキシド）、Ａｌ４Ｃ３，ＡｌＣ＋ｏＨ＋３０ａＮ２（
エチレンジアミンテトラ酢酸アルミニウム）などが挙げ
られ、なかでもＡｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３　、
ＡｌＮは焼結性のよい活性な微粉が得やすいので好まし
い。一般的にはこれらの一種が採用されるが、二種以上
を併用してもよい。

かかる第二成分は第一成分である炭化ケイ素に対してＡ
ｌに換算して０．２５〜４０％とされる。前述した焼結
体中の成分比と比べて数値が若干具なるが、これは焼結
過程においてＡｌ分が一般に揮散しやすく、あわせて、
雰囲気から供給することも可能だからである。好ましく
は２５％、特には１５％以下とされ、好ましくは２．０
％、特には３．５％以上とされる。限定理由は焼結体に
関して述べた理由と同様である。

第三成分としては、さきに焼結体における第三成分とし
て挙げた各種のホウ化物が同様の理由で採用でざる。ざ
らにＴｉＥＯ３，ＣｒＢＯ３などのホウ酸塩、Ｚｒ（Ｂ
Ｈｎ）ａ　、Ｉ５［Ｂ（Ｗ３０＋ｏ　）４　］　ａ　５
Ｈ２０などのホウ素化合物も単独で、あるいは前述のホ
ウ化物などと併せて採用できる。

かかる第三成分は第一成分である炭化ケイ素に対して２
〜１２０％とされる。前述した焼結体中の成分比に比べ
て数値が若干具なるが、これはホウ化物以外のホウ素化
合物が採用できるからであり、また焼結過程において第
三成分自身または第三成分の構成元素の一部が揮散する
場合もあるからである。好ましくは４９％、特には２９
％以下とされ、好ましくは５％、特には１０％以上とさ
れる。限定理由は焼結体に関して述べた理由と同様であ
る。

本発明の炭化ケイ素質焼結体の原料については、焼結体
に積極的に残存せしめる成分としてはこれらの三種のみ
からなるのが好ましいが。

本発明の目的会効果を損なわない範囲で少量の他の成分
を含有していてもよい。

炭化ケイ素質焼結体の製造プロセスこのような原料を所定量秤取し、乾式または湿式で粉砕
−混合し、好ましくは第一成分の原料の平均粒径を０．
８痔、特には０．４μ以下とし、第二および第三成分の
原料の平均粒径を１０ル、特には１ｇ以下とし、必要に
応じてさらに成形用バインダーなどを添加φ混合し、鋳
込成形、プレス成形、射出成形、押出成形などの適宜な
成形法によって成形体とされる。

得られた成形体は必要に応じて成形用バインダーなどを
除去され、ついで真空中またはｌＯ気圧以下の非酸化性
雰囲気中で１８００〜２３００℃に加熱して焼結する。

第二成分として添加されたＡｌおよび／またはＡｌ化合
物は、焼結の過程でＡｌおよび／または耐火性Ａｌ化合
物になるとともに、一部は炭化ケイ素や炭化ケイ素表面
に存在する５ｉＯｚと反応して液相を生じる。この液相
に微細な炭化ケイ素粒子が溶解析出を繰返すことによっ
て、柱状または板状に粒成長を起こすと考えられ、強度
や破壊靭性値の高い微細組織になる。最終的には液相は
主として耐火性Ａｌ化合物となる。

第三成分であるホウ素化合物は、焼結の過程で熱分解、
あるいはＡｌおよび／またはＡｌ化合物や炭化ケイ素と
反応して安定なホウ化物となるが、この焼結温度であれ
ば著しい粒成長を起こすことは少ない。

原料粉末を０．８μ、以下に粉砕すると、１０気圧以下
で焼結する際に１反応性が高く、液相を生成しやすく５
粒成長を起こし７ても１００　ａを越えるような著しい
粗大粒子ができに＜〈、おおむね３０ｇ以下の粒子に制
御できるので良い、１０気圧以下で焼結するのは、ち密
化をはかりやすく、また、複雑φ大型形状品を簡単な構
造の炉で焼成できるからで、特に大気圧前後または減圧
下で行なうことが好ましい。

焼結温度が１８００℃より低いと、前述の液相の生成量
が少なく、焼結が進行しない、　１９００℃以上であれ
ば焼結体密度が高くなって好ましい。

逆に２３００℃を超えると炭化ケイ素と液相の反応が激
しくなり分解が進む、　２２００℃以下であればさらに
好ましい。

非酸化性雰囲気としては好ましくはＮ２．Ａｒが挙げら
れるが、Ｎ２．Ｃ：Ｏ，Ｎｈ　などからなり、あるいは
これらを含む雰囲気であってもよい。

また非酸化性雰囲気はＡｌおよび／またはＡｌ化合物の
蒸気を含有していることが好ましい、すなわち成形体中
・のＡｌおよび／またはＡｌ化合物は焼結中にその一部
が揮散することがあるが、これを防止あるいは調節でき
るからである。

本発明の炭化ケイ素質焼結体の製法においては、好まし
くは、こうして得られた焼結体をさらに２０気圧以上の
非酸化性雰囲気中で１８００〜２３００℃にて加熱処理
される。このような加熱処理により、例えば前段の焼結
では約９０％（理論密度に対する比、以下同じ）の密度
であっても８５％以上の密度にち密化でき、強度や耐食
性の向上をもたらす。

２０気圧以上とされるのはち密化を促進するためである
。この場合、３０００気圧を超えると容器が大がかりと
なりすぎて現実的でない、特には５０〜２０００気圧と
するのがよい、また１８００℃以上、好ましくは１９０
０℃以上とするのは液相を再度生成させ、ち密化を促進
させるるためであり、２３００℃以下、好ましくは２２
００℃以下とするのは試料の分解を防ぐためである。非
酸化性雰囲気としては好ましくはＮ２．Ａｒが挙げられ
るが、Ｎ２゜ＣＯ、ＮＨ３などからなり、あるいはこれ
らを含む雰囲気であってもよい。また、このような加熱
処理における非酸化性雰囲気は、Ａｌおよび／またはＡ
ｌ化合物の蒸気を含有していてもよい。

このようにして作成された焼結体はそのままでも、ある
いは所定の形状に加工した後に使用される０本発明の焼
結体は、ホットプレス法によらずに、好ましくはいわゆ
る常圧焼結法によって製造できるので、単純形状のみな
らず複雑形状も含めて実買上、任意の形状が容易に得ら
れる。また大きさについても、ホットプレス法のような
製造装置上の制約がないので、大型品が容易に得られる
。

炭化ケイ　　焼結体の　途本発明の炭化ケイ素質焼結体は、微粉末高純度原、！−
４を用いて、Ａｌおよび／またはＡｌ化合物を焼結助剤
としていわゆる常圧焼結で得られることを特徴とする特
定の微細組織を有し、高い強度、高い靭性値、高い耐熱
衝撃性、比較的優れた耐酸化性を備えているので、各種
の高温構造部材として利用できる。また本発明の炭化ケ
イ素質焼結体は、その優れた耐食性、とりわけ鉄に対す
る優れた耐食性を活かして、高温の溶融金属、高温の鉄
（または鋼）材に接触する部材として利用できる０本発
明の炭化ケイ素質焼結体のうぢ、Ａｌ２Ｏ３やＡｌＭを
多く含むものは１５℃における電気抵抗率が１０ΩＣ１
以上で温度係数が負であるため、半導体的特性を示し、
表面を酸化してしまうと良好な絶縁体となるので、高温
で用いる半導体や絶縁体としても用いることができる。

好ましい用途としては連鋳用ローラ、搬送用ローラ、鉄
鋼加熱炉用スキッドボタン（またはスキッドレール）、
鉄鋼熱処理炉用スキッドボタン（またはスキッドレール
）、高炉−転炉−平炉・電気炉用部材、溶銑（または鋼
）接触部材５熟電対保護管、かくはんプロペラ、フィル
タなどが挙げられる３さらに実施例により本発明を説明する。

［実施例１原料として、■純度８８％以上、平均粒径０．３川の淡
緑色β型５ｉＣ５または純度９８％以」ら平均粒径０．
３ルの淡褐色α型ＳＮ；　；■純度９８％以上、平均粒
径０．５　ｊＬのα型Ａｌ２Ｏ３、または純度９８％以
上、平均粒径０．８終のＡｌ．■純度９８％以上、平均
粒径Ｑ、５　ＪＬ）Ｔｉ８２．ＺｒＢ２　、Ｉ（ｆＢ２
　、Ｖ３Ｂａ　、ＮｂａＢｎ　。

ＴａＢ、Ｃｒ８；＋　、ＭｏＢ２，１ｌ１８２　を用い
、これらを表１に示す所定の重量割合で秤取し、湿式ミ
ルにて混合シタ後、２０００ｋｇ／ｃ＋ｓ２　ｔ７）液
圧ブｖ　ｘ　テアｏｘ　ａｏＸ　ｉ。

ＩＩＩｍの大きさに成形した。

成形体の寸法よりやや大きな容積をもつ黒鉛容器にＳｉ
Ｇ粉末とＡｌ２Ｏ３粉末との混合粉末を入れ、この混合
粉末に成形体を埋めて、表１に示した焼成条件で焼結を
行なった。混合粉末は、平均粒径１ｐのα１型ＳｉＣと
上記■のα型Ａ　１２０３とを、ＳｉＣとＡｌ分との重
量比が成形体中のそれと同じになるように配合したもの
である。得られた焼結体から試験片を作成して各種試験
に供した。試験結果も表１に示す。

なお、例３にあっては、表１に示す焼成条件で焼結した
後、さらに８０気圧のＡｌ雰囲気中で１８５０℃にて２
時間、同様に加熱処理を行なって得た焼結体について示
しである０例１５，１ｌｌｔにおいては、ホウ素化合物
を加えなかった９例１７にあっては、径８０ｍｍの黒鉛
製ダイスを用いて、大気圧のＡｒ中で、３５０ｋｇ／ｃ
ｍ２の圧力でホットプレスして得た厚さ１０ｍｍの焼結
体について示しである。

例１で得られた焼結体の組成は、Ｓｉ　５３．４ＬＣ２
３，８％、Ａｌ　２．７５％、Ｔｉ　１３．５％、８５
．８６％、００．８９＄トナリ、コレカラＳｉＣニ対し
てＡ＋量ハ３．６！、ＴｉＢ２量は２４．７＄であるこ
とがわかった。

例９で得られた焼結体の組成はＳｉ　５２．８Ｘ、　Ｇ
２２．８＄、Ａｌ　３−０７＄、Ｔａ　１８．０％、８
１．０１％、Ｏ２，７２＄　トなり、これからＳｉＣに
対してＡ［ｆｉは４．１％、ＴａＢｆｆｉは２４．０鬼
であることがわかった。また、これらの微細組織はいず
れも、長径が５〜２０ＪＬ、アスペクト比が３〜６の炭
化ケイ素の柱状および／または板状晶が交錯した組織で
あった０例２〜８．１０〜１６で得られた焼結体につい
ても、その組成は例１１例９の場合と同様に成形体の組
成と大差はなく、またその微細組織も例１、例９で得ら
れた焼結体のそれと同様であった０例１７で得られた焼
結体の微細組織は、１〜５ｗの等釉粒子からなっていた
。

表１において、曲げ強度は、試料断面３×３ｍ１．下部
支点間距離２０■量、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｗ
ｉｎの３点曲げにより測定した。破壊靭性値（Ｋ＋ｃ）
は、シェブロンノツチ法により測定した。

鉄片接触試験では、大気中１２００℃において、大きさ
が２０Ｘ　２０ｍｍの試料の表面に鉄片を密着させたま
ま４８時間放置した時の侵食量を測定した。

［発明の効果〕以上詳しく述べたように、本発明によれば、炭化ケイ素
のもつ高強度、高硬度、高耐熱性といった長所とホウ化
物のもつ高耐食性を兼ね備え、　Ａｌ系焼結助剤を有効
に用いた高靭性の炭化ケイ素質焼結体が提供され、高温
の鉄鋼材に接触する際に生じていた問題を解決し、産業
上きわめて広汎に利用できる有用な新素材が提供される
。

また、この焼結体は、従来用いられてきたホットプレス
法では得がたい微細組織からなり、微粉末原料とＡｌ系
焼結助剤を用いていわゆる常圧焼結の過程を経て得られ
るところに技術的な特異性がある。さらに、実用上、大
型品や複雑形状品を安く安定して製造できる、いわゆる
常圧焼結法の利点を生かして、産業の発展に寄与する技
術を提供するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してＡｌに換算し
て０．５〜３５重量％のＡｌおよび／または耐火性Ａｌ
化合物と、炭化ケイ素に対して２〜９９重量％の第４、
第５または第６周期の４Ａ、５Ａまたは８Ａ族元素のホ
ウ化物から選ばれる一種以上とを主成分とし、炭化ケイ
素結晶粒子の半量以上が柱状および／または板状の炭化
ケイ素結晶粒子からなる組織を有することを特徴とする
炭化ケイ素質焼結体。
（２）炭化ケイ素に対してＡｌに換算して１．０〜２５
重量％のＡｌおよび／または耐火性Ａｌ化合物を含有し
てなる特許請求の範囲第１項記載の炭化ケイ素質焼結体
。
（３）炭化ケイ素に対して５〜４９重量％の前記ホウ化
物から選ばれる一種以上を含有してなる特許請求の範囲
第１項または第２項記載の炭化ケイ素質焼結体。
（４）前記ホウ化物は、第４、第５または第６周期の４
Ａまたは６Ａ族元素のホウ化物である特許請求の範囲第
１〜３項記載のいずれか記載の炭化ケイ素質焼結体。
（５）前記ホウ化物は、ＴｉＢ＿２である特許請求の範
囲第４項記載の炭化ケイ素質焼結体。
（６）前記ホウ化物は、ＺｒＢ＿２である特許請求の範
囲第４項記載の炭化ケイ素質焼結体。
（７）前記ホウ化物は、ＣｒＢ＿２である特許請求の範
囲第４項記載の炭化ケイ素質焼結体。
（８）高温の溶融金属またほ高温の鉄材もしくは鋼材に
接触する部材用の特許請求の範囲第１〜７項記載のいず
れか記載の炭化ケイ素質焼結体。
（９）鉄鋼加熱炉または鉄鋼熱処理炉のスキッドボタン
用またはスキッドレール用の特許請求の範囲第７項記載
の炭化ケイ素質焼結体。
（１０）炭化ケイ素と、炭化ケイ素に対してＡｌに換算
して０．２５〜４０重量％のＡｌおよび／またはＡｌ化
合物と、炭化ケイ素に対して２〜１２０重量％の第４、
第５または第６周期の４Ａ、５Ａまたは６Ａ族元素のホ
ウ素化合物から選ばれる一種以上とを含有する成形体を
、真空中または１０気圧以下の非酸化性雰囲気中で１８
００〜２３００℃にて焼結することを特徴とする炭化ケ
イ素質焼結体の製法。
（１１）前記成形体は、炭化ケイ素に対してＡｌに換算
して２．０〜２５重量％のＡｌおよび／またはＡｌ化合
物を含有する成形体である特許請求の範囲第１０項記載
の製法。
（１２）前記成形体は、炭化ケイ素に対して５〜４９重
量％の前記ホウ素化合物から選ばれる一種以上を含有す
る成形体である特許請求の範囲第１０項または第１１項
記載の製法。
（１３）前記ホウ素化合物は、ホウ化物である特許請求
の範囲第１０〜１２項のいずれか記載の製法。
（１４）前記ホウ化物は、ＴｉＢ＿２である特許請求の
範囲第１０〜１３項のいずれか記載の製法。
（１５）前記ホウ化物は、ＺｒＢ＿２である特許請求の
範囲第１０〜１３項のいずれか記載の製法。
（１６）前記ホウ化物は、ＣｒＢ＿２である特許請求の
範囲第１０〜１３項のいずれか記載の製法。
（１７）前記炭化ケイ素の平均粒径は０．８μ以下であ
る特許請求の範囲第１０〜１６項のいずれか記載の製法
。
（１８）前記Ａｌおよび／またはＡｌ化合物および前記
ホウ素化合物の平均粒径は１０μ以下である特許請求の
範囲第１０〜１７項のいずれか記載の製法。
（１９）前記非酸化性雰囲気はＡｌおよび／またはＡｌ
化合物の蒸気を含有している特許請求の範囲第１０〜１
８項のいずれか記載の製法。
（２０）前記成形体を真空中または１０気圧以下の非酸
化性雰囲気中で１８００〜２３００℃にて焼結し、つい
でさらに２０気圧以上の非酸化性雰囲気中で１８００〜
２３００℃にて加熱処理することを特徴とする特許請求
の範囲第１０〜１９項のいずれか記載の製法。