陶瓷燒結(jié)體、用其構(gòu)成的耐腐蝕性構(gòu)件、過濾器和防光暈構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷燒結(jié)體，用其構(gòu)成的耐腐蝕性構(gòu)件、過濾器和防光暈構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，作為發(fā)動(dòng)機(jī)零件、熔液金屬用構(gòu)件、切削工具等的工業(yè)用零件，使用氮化硅 質(zhì)燒結(jié)體。
[0003] 作為這樣的氮化硅質(zhì)燒結(jié)體，例如，在專利文獻(xiàn)1中，提出有一種氮化硅質(zhì)燒結(jié) 體，其含有0. 5~9體積％的平均粒徑的范圍是5~30μm的硅化鐵粒子。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平9-227236號公報(bào)
[0007] 可是，考慮以提高氮化硅質(zhì)燒結(jié)體的耐熱沖擊性為目的而含有硅化鐵，但是，若其 量過多，則存在于表層的硅化鐵變得過多，因此硅化鐵氧化時(shí)，有燒結(jié)體發(fā)生變色這樣的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是為了解決上述這樣的問題而提出的，其目的在于，提供一種陶瓷燒結(jié)體， 其控制表層所含的硅化鐵，耐熱沖擊性優(yōu)異，并且抑制了變色。
[0009] 本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體，其特征在于，相對于總質(zhì)量含有氮化硅80質(zhì)量％以上而構(gòu) 成，在表層中散布含有Fe和Si的化合物，當(dāng)量圓直徑為0.05μπι以上且5μπι以下的所述 化合物每1mm2中存在2. 0Χ10 4個(gè)以上且2. 0Χ10 5個(gè)以下。
[0010] 另外，本發(fā)明的耐腐蝕性構(gòu)件，其特征在于，使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。
[0011]另外，本發(fā)明的過濾器，其特征在于，使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。
[0012] 另外，本發(fā)明的防光暈構(gòu)件，其特征在于，使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體，相對于總質(zhì)量含有氮化硅80質(zhì)量％以上而構(gòu)成，在表 層中散布含有Fe和Si的化合物，當(dāng)量圓直徑為0. 05μm以上且5μm以下的所述化合物每 1mm2存在2. 0X10 4個(gè)以上且2. 0X10 5個(gè)以下，因此耐熱沖擊性優(yōu)異，并且能夠抑制變色。 [0014]另外，根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕性構(gòu)件，由于使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，所以耐熱沖擊 性優(yōu)異，并且能夠抑制變色。
[0015] 另外，根據(jù)本發(fā)明的過濾器，由于使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，所以耐熱沖擊性優(yōu) 異，并且能夠抑制變色。
[0016] 另外，根據(jù)本發(fā)明的防光暈構(gòu)件，由于使用上述陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，所以耐熱沖擊性 優(yōu)異，并且能夠抑制變色。
【附圖說明】
[0017] 圖1表示使用本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的耐腐蝕性構(gòu)件的一例的加熱器管 的縱剖面圖。
[0018] 圖2表示使用本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的作為耐腐蝕性構(gòu)件的一例的釣絲 用導(dǎo)向環(huán)和具備該釣絲用導(dǎo)向環(huán)的釣絲用導(dǎo)向裝置的一例，（a)是釣絲用導(dǎo)向環(huán)的俯視圖， (b)是具備（a)的釣絲用導(dǎo)向環(huán)的釣絲用導(dǎo)向裝置的立體圖。
[0019] 圖3是示意性地表示使用本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的過濾器和具備該過濾 器的氣體處理裝置的一例的概略剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體，相對于總質(zhì)量（構(gòu)成陶瓷燒結(jié)體的全部成分100質(zhì) 量％ )含有氮化硅80質(zhì)量％以上而構(gòu)成，在表層中散布含有Fe和Si的化合物（以下，在 僅記述為化合物的情況。），當(dāng)量圓直徑為〇. 05μm以上且5μm以下的化合物每1mm2中存 在2.OX104個(gè)以上、2. 0X10 5個(gè)以下。還有，本實(shí)施方式中的所謂表層，是指處于距陶瓷燒 結(jié)體的表面深度低于1_的范圍的部分，所謂內(nèi)部，是指處于陶瓷燒結(jié)體的表層以外的范 圍的部分。這樣的陶瓷燒結(jié)體，如果在表層，當(dāng)量圓直徑為0. 05μπι以上且5μπι以下的化 合物每1mm2中存在2. 0Χ10 4個(gè)以上且2. 0Χ10 5個(gè)以下時(shí)，則在熱力學(xué)上穩(wěn)定的化合物在 上述范圍內(nèi)散布，除了能夠使耐熱沖擊性提高以外，還能夠抑制陶瓷燒結(jié)體的氧化造成的 變色（以下，僅稱為氧化造成的變色。）。
[0021] 在此，所謂含有Fe和Si的化合物，是由Fe和Si構(gòu)成的化合物，或是由Fe和Si， 與氧、鎢、鋁、鎂、鈣、鈉和鉀中的至少任意一個(gè)構(gòu)成的化合物。
[0022] 作為由Fe和Si構(gòu)成的化合物，能夠例示由組成式FeSi3、FeSi2、FeSi、Fe2Si3、 Fe3Si、Fe3Si2、Fe3Si4、Fe3Si7、Fe5Si2SFe5Si3表示的，以下以FeSi2進(jìn)行說明。
[0023] 另外，在陶瓷燒結(jié)體的表層是否散布含有Fe和Si的化合物，能夠以如下方式確 認(rèn)，即，通過能量色散型X射線光譜法確認(rèn)存在于表層的元素的分布狀態(tài)，通過X射線衍射 法識別存在于表層的結(jié)晶。
[0024] 另外，當(dāng)量圓直徑為0. 05μπι以上且5μπι以下的化合物每1mm2中的個(gè)數(shù)，使用掃 描型電子顯微鏡使倍率為1000倍，例如，使面積為10. 8XΙΟ4μm2 (橫向的長度為127μm，縱 向的長度85. 3μπι)而設(shè)定范圍，以CCD照相機(jī)攝取這一范圍的圖像，使用圖像分析軟件"A 像<Λ/'（注冊商標(biāo)，旭化成工>9二7卩 （株）制），以粒子分析這樣的方法進(jìn)行分析 即可。在此，作為這一方法的設(shè)定條件，將亮度設(shè)定為暗，二值化的方法為手動(dòng)，小圖形除去 面積為5μπι2,作為表示圖像的明暗的指標(biāo)的閾值，設(shè)定為表示圖像內(nèi)的各點(diǎn)（各像素）具 有的亮度的直方圖的峰值的0. 8倍以上、2倍以下即可。還有，也可以使用光學(xué)顯微鏡代替 掃描型電子顯微鏡。
[0025] 另外，使用本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的耐腐蝕性構(gòu)件、過濾器或防光暈構(gòu)件， 如上述，耐熱沖擊性優(yōu)異，并且能夠抑制氧化造成的變色。
[0026] 還有，作為耐腐蝕性構(gòu)件，例如，能夠例示熔液金屬用的加熱器管、釣絲用的導(dǎo)向 環(huán)和半導(dǎo)體制造裝置用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件等。作為過濾器，例如，其用于捕集從內(nèi)燃機(jī)、焚燒爐或 鍋爐等發(fā)生的廢氣中所含的微粒子和水中的雜質(zhì)，能夠例示其是用于使廢氣和水通過過濾 器，在陶瓷燒結(jié)體的表面，捕集微粒子和雜質(zhì)。另外，作為防光暈構(gòu)件，能夠例示用于防止光 暈現(xiàn)象發(fā)生的構(gòu)件，這一現(xiàn)象的意思即，照到特別強(qiáng)的光的部分其周圍發(fā)白而拍攝得模糊 的現(xiàn)象。還有，防光暈構(gòu)件，例如，會被裝配在使用了CCD照相機(jī)等光學(xué)儀器的質(zhì)量檢查裝 置上，用于電子零件等的檢查。
[0027] 另外，本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體，相對于構(gòu)成陶瓷燒結(jié)體的全部成分100質(zhì)量％， 氮化硅含有80質(zhì)量％以上即可，特別是若含有85質(zhì)量％以上，則放熱特性和機(jī)械的強(qiáng)度有 更高的傾向，因此優(yōu)選。還有，氮化硅的含量，其計(jì)算是利用氮分析裝置測量陶瓷燒結(jié)體的 氮的含量，由這一氮的含量換算成氮化硅的含量即可。
[0028] 另外，構(gòu)成陶瓷燒結(jié)體的各元素的含量，能夠通過熒光X射線分析法或 ICP(InductivelyCoupledPlasma:電感親合等離子體）發(fā)光分析法求得。
[0029] 另外，本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體，優(yōu)選在氮化硅的結(jié)晶的晶界相（以下，僅稱為晶 界相）含有鈣鎂橄欖石（CaMgSi04)和鎂硅鈣石（Ca3MgSi20s)中的至少任意一種。還有，晶 界相也可以含有鈣鎂橄欖石和鎂硅鈣石以外的結(jié)晶相和非晶質(zhì)相。
[0030] 這樣的陶瓷燒結(jié)體，與在晶界相不含鈣鎂橄欖石和鎂硅鈣石的陶瓷燒結(jié)體相比， 晶界相所含的非晶質(zhì)相相對性地變少。因此，在本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體中，若曝露在酸和 堿成分中則容易腐蝕的非晶質(zhì)相相對來說少，因此即使曝露在酸和堿成分中，也能夠?qū)C(jī) 械的強(qiáng)度維持得很高，除此以外，由于高溫時(shí)特別容易溶出的非晶質(zhì)相相對地少，所以即使 曝露在高溫下也難以變形。此外，因?yàn)殁}鎂橄欖石和鎂硅鈣石的結(jié)晶相比非晶質(zhì)相導(dǎo)熱率 高，所以本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體有放熱特性高的傾向。
[0031] 另外，本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體，鈣鎂橄欖石和鎂硅鈣石的各含量的合計(jì)，優(yōu)選表 層的一方比內(nèi)部多。根據(jù)這樣的構(gòu)成，相比內(nèi)部，晶界相的非晶質(zhì)相在表層相對地少，因此 特別是針對表層，除了耐腐蝕性以外，還能夠使耐磨耗性提高。在此，含量的合計(jì)的比較，例 如，以如下方式進(jìn)行即可。在陶瓷燒結(jié)體的表層和內(nèi)部，使用X射線衍射法，分別測量鈣鎂 橄欖石和鎂硅鈣石的各峰值強(qiáng)度，分別合計(jì)強(qiáng)度最高的峰值強(qiáng)度，對其結(jié)果進(jìn)行比較即可。
[0032] 另外，本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體中，優(yōu)選在表層，衍射角34°~35°下的鈣鎂橄 欖石和鎂硅鈣石的各自的峰值強(qiáng)度^和I2的合計(jì)，相對于由X射線衍射法求得的衍射角 27°~28°下的氮化硅的峰值強(qiáng)度I。的比率{(IfU/^XlOO}為4%以上。如果是這樣 的范圍，則在表層，能夠?qū)⒕Ы缦嗟姆蔷з|(zhì)相控制得很少，因此除了耐腐蝕性以外，還能夠 提尚耐磨耗性。
[0033] 另外，本實(shí)施方式的陶瓷燒結(jié)體，也可以在晶界相中含有鋁和鈣。
[0034] 若晶界相中含有鋁和鈣，則其氧化