铝氧碳化物组合物及其制造方法与耐火物技术

本发明专利技术提供一种可抑制使用中的Al4O4C的氧化且可使Al4O4C的效果长时间持续的铝氧碳化物（aluminum?oxycarbide）组合物。本发明专利技术的铝氧碳化物组合物为在具有Al4O4C结晶的铝氧碳化物组合物中，以任意截面观察该铝氧碳化物组合物时，Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20μm以上。该铝氧碳化物组合物可在用电弧炉使碳质原料与氧化铝质原料熔融后，在该电弧炉内冷却来制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝氧碳化物组合物及其制造方法与耐火物
本专利技术涉及陶瓷、耐火物或作为这些的原料而使用的铝氧碳化物组合物及其制造方法以及使用该铝氧碳化物组合物的耐火物。
技术介绍
作为铝氧碳化物，已知有Al2OC及Al4O4C的2种。特别是Al4O4C具有在高温下稳定、具有抗氧化效果、耐腐蚀性优异以及低热膨胀率这样的特征。是将来可期待作为耐火物、陶瓷或这些的原料的材料。特别期待可作为钢铁等的熔融金属用的耐火物使用的氧化铝碳质耐火物、氧化镁碳质耐火物等的含碳耐火物的原料。作为含有该Al4O4C (铝氧碳化物)的铝氧碳化物组合物的制造方法，非专利文献I中公开了在氩气氛下热处理氧化铝与石墨的方法。具体而言，将乙醇添加于平均粒径为0.1um的氧化铝与粒径为45 μ m以下的石墨试剂中，用玛瑙研钵混合后，经干燥，将混合物的粉体(2g)加入石墨坩埚中，使电炉内成真空后，送入氩气且在1700°C下烧成。此外，非专利文献2中公开了用电弧炉制造铝氧碳化物组合物的方法。但是，非专利文献2指出用该制造方法获得的铝氧碳化物组合物的碳量变多时，容易与水反应的Al4C3变多。另一方面，专利文献1中公开了为了抑制Al4C3的生成，均匀混合碳质原料与氧化铝，且使C成分的偏差消失。然而，已知Al4O4C在大气中在约850°C下会被氧化而氧化铝化，Al4O4C的结晶粒子微细时，作为耐火物的原料使用时会被氧化而使耐氧化性、耐腐蚀性、低热膨胀率这样的效果难以长时间持续。现有技术文献专利文献专利文献1国际公开第2010/113972号公报非专利文献非专利文献1耐火物第59卷288页2007年非专利文献2耐火物第35卷316页1983年
技术实现思路
本专利技术欲解决的课题为提供一种可抑制使用中的Al4O4C氧化且可使Al4O4C的效果长时间持续的铝氧碳化物组合物及其制造方法，以及使用该铝氧碳化物组合物的含碳耐火物。本专利技术的铝氧碳化物组合物为具有Al4O4C结晶的铝氧碳化物组合物，其特征为以任意截面观察该铝氧碳化物组合物时，Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20 μ m以上。本专利技术的铝氧碳化物组合物优选含有Al4O4C以外的刚玉(corundum)的结晶，且更优选刚玉结晶与Al4O4C结晶交互排列成层状。此外，本专利技术的铝氧碳化物组合物除Al4O4C与刚玉以外，有时也包含少量的A120C、A10N等的氧氮化物、Y-Al2O3等。此外，含碳量优选为3.2~6.3质量％以下。用于制造上述的本专利技术的铝氧碳化物组合物的本专利技术的制造方法的特征为用电弧炉使碳质原料与氧化铝质原料熔融后，在该电弧炉内冷却。在本专利技术的制造方法中，优选在所述碳质原料与所述氧化铝质原料中，添加以外加比例计为0.2~10.0质量％的选自碳化硅、碳化硼、氮化铝、氮化硼及金属中的I种以上，此外，优选以使C成分的偏差在±10%以内的方式均匀地混合碳质原料、氧化铝质原料、碳化硅等原料。 根据本专利技术，由于Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20 μ m以上，因此可抑制使用中的Al4O4C的氧化,可使Al4O4C的效果长时间持续。【附图说明】图1为本专利技术的铝氧碳化物组合物(表1的实施例2)的显微组织照片。图2为以往的铝氧碳化物组合物(表1的对比例I)的显微组织照片。【具体实施方式】本专利技术的铝氧碳化物组合物的特征为，具有Al4O4C结晶且在任意截面观察该铝氧碳化物组合物时，Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20 μ m以上。铝氧碳化物组合物中的Al4O4C结晶由于为斜方晶系，因此大多数情况下呈现柱状或角柱状的组织。用显微镜观察时，以任意截面观察形状均不同，但在观察本专利技术的Al4O4C结晶的柱状组织时，在短边方向上为10~2000 μ m左右。此外，本说明书中“A1404C结晶的截面积换算成圆时的平均直径”是指在铝氧碳化物组合物的显微镜观察中，自截面积大的Al4O4C的结晶依次累计截面积直至超过其整体一半的面积，且将所累计的各个结晶的截面积换算成圆时的各个直径的平均值。Al4O4C结晶的截面积及将截面积换算成圆时的直径可使用图像处理软件计算。如此具有平均直径为20 μ m以上这样的Al4O4C结晶的铝氧碳化物组合物可通过使碳质原料与氧化铝质原料用电弧炉熔融后，例如在该电弧炉内冷却即缓冷来制造。以往，研磨材等通过使铝氧碳化物组合物电弧熔解而制造时，用电弧炉熔融后，压铸入电弧炉外的模具中成为锭块。然而，用该制造方法，用电弧炉熔融后，为了压铸入电弧炉外的模具中，熔融后的冷却速度成为超过10°c /分钟的急冷，所得到的Al4O4C的结晶成为其平均直径为小于10 μ m的微细结晶。相对于此，用电弧炉熔融后，在该电弧炉内直接冷却时，其冷却速度成为10°C /分钟以下的缓冷，在其缓冷过程中Al4O4C的结晶成长，平均直径成为20 μ m以上。此外，铝氧碳化物组合物具有Al4O4C以外的刚玉结晶，且有时也含有少量的A120C、AlON等的氧氮化物、Y -Al2O3 等。如此若Al4O4C结晶为平均直径20 μ m以上时，则可使使用中的Al4O4C的氧化受到抑制，且可使Al4O4C的效果长时间持续。进而，当存在刚玉的结晶时，刚玉可成为屏障而使Al4O4C的氧化受到抑制，且可使Al4O4C的效果长时间持续。Al4O4C结晶的平均直径的上限并无特别限定，但因作为耐火物的骨料原料的使用粒度在通常的粗粒区域中为3_左右，故优选为3mm以下。本专利技术的铝氧碳化物组合物优选具有上述的Al4O4C结晶与刚玉结晶交互层积排列的层状组织。如上所述，已知Al4O4C在850°C以上的氧化气氛下会被氧化而成为氧化铝。被氧化成氧化铝时，无法获得作为Al4O4C本来特征的抗氧化效果、耐腐蚀性改善效果、低热膨胀效果。在使刚玉的结晶层积为层状的组织中，刚玉层具有保护Al4O4C的结晶氧化的效果，抑制铝氧碳化物组合物整体氧化的效果好，可长时间保持Al4O4C的这些特征。本专利技术的铝氧碳化物组合物优选含碳量为3.2~6.3质量％以下。该含碳量成为铝氧碳化物组合物中的Al4O4C含量的指标。即，理论上的Al4O4C的含碳量为6.52质量％、铝氧碳化物组合物的含碳量为6.52质量％时，铝氧碳化物组合物中的Al4O4C的含量成为100质量％。铝氧碳化物组合物的含碳量小于3.2质量％时Al4O4C较少，存在不能充分获得Al4O4C的效果的情况。另一方面，含碳量超过6.3质量％时，因容易产生易于水合的碳化铝，不仅缺乏组织的稳定性而且刚玉的结晶较少或者不含，因此Al4O4C的氧化抑制效果差，在氧化气氛下难以长时间保持Al4O4C15本专利技术的铝氧碳化物组合物如上所述，用电弧炉使碳质原料与氧化铝质原料熔融后，例如在该电弧炉内冷却(缓冷)而制造。作为此时使用的碳质原料，可使用通常所使用的碳质原料作为耐火物的原料。例如可使用浙青、石墨、焦炭、碳黑及粉末有机树脂等。其中，作为石墨可使用鳞状石墨、土壤石墨、膨胀石墨及人造石墨。碳质原料的C含有率为90质量％以上，更优选为95质量％以上。此外，作为氧化铝质原料，可使用通常所使用的氧化铝质原料作为耐火物的原料。例如，可使用通过拜耳法(Bayer process)等将天然帆土(bauxite)等纯化而人工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝氧碳化物组合物，在具有Al4O4C结晶的铝氧碳化物组合物中，其特征在于，以任意截面观察该铝氧碳化物组合物时，Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20μm以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.02 JP 2011-1918301.一种铝氧碳化物组合物，在具有Al4O4C结晶的铝氧碳化物组合物中，其特征在于，以任意截面观察该铝氧碳化物组合物时，Al4O4C结晶的截面积换算成圆时的平均直径为20 μ m以上。2.根据权利要求1所述的铝氧碳化物组合物，其特征在于，进一步含有刚玉结晶。3.根据权利要求2所述的铝氧碳化物组合物，其特征在于，Al4O4C结晶与刚玉结晶交互排列成层状。4.根据权利要求1~3中任一项所述的铝氧碳化物组合物，其特征在于，含碳量为3.2~6.3质量％以下。5.一种铝氧碳化物组合物的制造方法，在权利要求1~4中任一项所述的铝氧碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤峰经一郎，吉富丈记，
申请(专利权)人：黑崎播磨株式会社，
类型：
国别省市：