反応焼結炭化ケイ素は、その優れた物理的特性により、主要な化学原料として広く使用されています。その適用範囲は、研磨剤の製造、抵抗加熱部品（シリコンモリブデン棒、シリコンカーボン管など）の製造、耐火製品の製造の3つの側面があります。特殊耐火材料として、鉄鋼製錬では鉄高炉、キュポラなどのプレス加工、腐食や損傷の強い耐火製品として使用されます。レアメタル（亜鉛、アルミニウム、銅）製錬では、溶解炉の装入物、溶融金属搬送パイプ、フィルター装置、クランプポットなどに使用されます。また、宇宙技術では、プレスエンジンのテールノズル、連続高温天然ガスタービンブレードとして使用されます。ケイ酸塩産業では、さまざまな工業用キルン小屋、ボックス型抵抗炉の装入物、サガーとして多数使用されています。化学工業では、ガス発生、原油キャブレター、排ガス脱硫炉などに使用されています。
α-SiC を純粋な材料として製造する場合、その強度が比較的大きいため、ナノスケールの超微細粉末に粉砕することは非常に困難であり、粒子は板状または繊維状になります。これを粉砕してコンパクトに成形しても、その分解温度付近まで加熱しても、非常に明瞭な折り畳みは発生せず、焼結もできず、製品の緻密化レベルが低く、耐酸化性も劣ります。そのため、工業生産では、α-SiC に少量の粒子状物質である球状の β-SiC 超微細粉末を添加し、添加剤を選択して高密度製品を得ます。製品の結合剤としては、種類に応じて、金属酸化物、窒素化合物、高純度グラファイトに分類でき、例えば、粘土、酸化アルミニウム、ジルコン、ジルコニウムコランダム、石灰粉末、積層ガラス、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、高純度グラファイトなどがあります。成形接着剤の水溶液は、ヒドロキシメチルセルロース、アクリルエマルジョン、リグノセルロース、タピオカデンプン、酸化アルミニウムコロイド溶液、二酸化ケイ素コロイド溶液などから1種以上を用いることができる。添加剤の種類と添加量の違いにより、成形体の焼成温度は異なり、温度範囲は1400～2300℃である。例えば、粒径分布が44μm以上のα-SiC70%、粒径分布が10μm未満のβ-SiC20%、粘土10%、リグノセルロース溶液4.5%、8%を均一に混合し、50MPaの作動圧力で成形し、1400℃で4時間空気中で焼成すると、製品の見かけ密度は2.53g/cm3、見かけ気孔率は12.3%、引張強度は30～33mpaとなる。表2には、異なる添加剤を用いた数種類の製品の焼結特性が示されている。
一般的に、反応焼結炭化ケイ素耐火物は、圧縮強度、耐熱衝撃性、耐摩耗性、熱伝導性、耐溶剤腐食性など、あらゆる面で優れた特性を広い温度範囲にわたって備えています。しかし、抗酸化作用が弱いため、高温環境下で体積膨張や変形を起こし、耐用年数が短くなるという欠点もあります。反応焼結炭化ケイ素耐火物の耐酸化性を確保するために、結合層の選択に関する多くの研究が行われてきました。粘土（金属酸化物を含む）融着法が用いられていますが、緩衝効果が得られず、炭化ケイ素粒子は依然として空気酸化や腐食の影響を受けます。
投稿日時：2023年6月21日