(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素を含むセラミック本体と酸化物層とを含み、該酸化物層はアルミナのコーティングを有するセラミック本体の酸化により形成されていて、該アルミナの粒径は１．０ミクロン未満であり、該酸化物層は、シリカを含む非晶質マトリックス相と該非晶質マトリックス相に存在する結晶質相とを含有しており、該結晶質相はアルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方を含む針状の結晶を含み、該非晶質マトリックス相と該結晶質相は該セラミック本体を覆う均一なコンフォーマル層を形成している、セラミック部材。
【請求項２】
前記非晶質相に含まれるホウ素を更に含む、請求項１記載のセラミック部材。
【請求項３】
炭化ケイ素を含むセラミック本体に粒径１．０μｍ未満のアルミナを接触させること、及び、
該セラミック本体に酸化物層を形成し、該酸化物層は、シリカを含む非晶質マトリックス相と該非晶質マトリックス相に存在する結晶質相とを含有しており、該結晶質相はアルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方を含む針状の結晶を含み、該セラミック本体を覆う均一なコンフォーマル層を形成すること、
を含む、セラミック部材の製造方法。
【請求項４】
酸化の前に前記セラミック本体にホウ素を接触させることを更に含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
加熱炉内にセラミック部品と、少なくとも１つの請求項１記載のセラミック部材とを供給すること、及び、
該セラミック部品と該少なくとも１つのセラミック部材とを熱処理すること、
を含む、セラミック部品の加工方法。
【請求項６】
１５００℃以下の温度で１時間以上熱処理を行う、請求項５記載のセラミック部品の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ねセラミック部材に関し、そして具体的には、特に耐熱用途に使用される炭化ケイ素系セラミック部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック加工分野においてよく理解されているように、セラミック体は、一般的に比較的高温で、例えば大体１０００℃以上で、加熱又は焼成される。このような焼成作業は、このような高温に耐える耐熱性材料及び耐熱性部材の使用を必要とし、そしてそれらは、高温時だけではなく、加熱炉又は窯の実用寿命中に加熱サイクル及び冷却サイクルを繰り返す時にも、構造的な完全性を維持する。このような耐熱性部材には、焼成作業中に加工物を保持又は支持することに関係して利用される加熱炉又は窯の付属品、並びに加熱炉の加熱領域を画定する耐熱性ライニング材料と構造壁が含まれる。
【０００３】
炭化ケイ素系セラミック材料が耐熱用途において、それらの種々の高温特性のために利用されている。これらの高温特性は、耐腐蝕性、強度、耐熱衝撃性、熱伝導性及びその他の特性を含む。種々のタイプの炭化ケイ素系セラミックの中で、高密度炭化ケイ素セラミック、例えば焼結炭化ケイ素、高温プレス炭化ケイ素、及び熱間等静圧プレス炭化ケイ素が、特に丈夫な特性を有する。しかし、高密度炭化ケイ素部材（例えばＨｅｘｏｌｏｙ（登録商標））の製作に伴う製造の複雑さ及びコストのために、このような部材は、耐熱性部材として幅広くは使用されておらず、最も厳しい運転条件下で使用されているに過ぎない。他方において、コスト効率はよりよいものの比較的多孔質の炭化ケイ素材料、例えば窒化物で結合した炭化ケイ素（ＮＢＳＣ及びＮＳＩＣのような頭字語によって知られる）が、耐熱用途において実際に使用されている。
【０００４】
窒化物で結合した炭化ケイ素は、比較的多孔質の材料である傾向があり、多くの場合、その気孔率は約１０〜約１５容積パーセントの範囲内である。これらの部材は、炭化ケイ素とケイ素を含有する未焼結体から、１５００℃ほどの温度で窒素含有雰囲気中で未焼結体を焼結して製造される。窒化物で結合した炭化ケイ素は望ましい高温特性を有するものの、一つにはその固有の多孔性のために、残念ながら酸化条件で使用したときの耐酸化性が悪い。この特別な特性は過去において、窒化物で結合した炭化ケイ素部材を酸化雰囲気中で再焼成して、部材の外面を不動態化しシールするように機能する非晶質又はガラス質のシリカの薄い酸化物層を形成することにより対処されている。しかし、本発明者は、酸化プロセスによって形成された外側不動態層は、使用中に、特に厳しい焼成作業中に、過剰の酸化から部材を十分には保護せず、このことが部材の早期の欠陥を招きかねないことを認識している。不要な酸化に関連して多くのメカニズムが特定されている。
【０００５】
まず第一に、このような部材の使用中に、外側不動態層は損傷され、深い酸化のための通路を形成するおそれがある。更に、不動態層の相変化が引張り応力を引き起こし、続いて層内に亀裂を発生させ伝搬することがある。加えて、水蒸気の存在が不動態層に膨れ又は気泡を生じさせて、不動態層の欠陥及び部材の不所望な酸化を招くことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状技術の炭化ケイ素系耐熱性材料、特に窒化物で結合した炭化ケイ素部材に照らして、改善された部材、特に実際に使用する上で耐酸化性が改善された部材が、当業界で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面によれば、セラミック部材は、セラミック本体とその上に形成された酸化物層とから形成されており、セラミック本体は炭化ケイ素を含有し、そして酸化物層は非晶質相と結晶質相とを含有している。結晶質相は、アルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方から形成された異方性形状の結晶を含有している。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、窒化物で結合した炭化ケイ素を含有するセラミック本体と、該セラミック本体上に設けられた酸化物層とを含むセラミック部材が提供される。酸化物層はアルミナを含有するホウケイ酸ガラスを含む。
【０００９】
本発明のもう一つの特徴によれば、窒化物で結合された炭化ケイ素本体と、該セラミック本体上に設けられたアルミナに富む酸化物層とから形成されたセラミック部材が提供される。酸化物層は、セラミック本体を酸化させることにより形成され、非晶質相と結晶質相とを有しており、そして窒化物で結合された炭化ケイ素本体のアルミナ含有量よりも５ｗｔ％以上多くのアルミナを有する。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、セラミック本体と該セラミック本体上に設けられた酸化物層とを含むセラミック部材が提供される。セラミック本体は炭化ケイ素を含有し、そして酸化物層は、アルミナの存在下においてセラミック本体を酸化することにより形成される。アルミナは比較的微細な（サブミクロンの）粒径であることができる。
【００１１】
本発明のもう一つの特徴によれば、炭化ケイ素を含有するセラミック本体と、該セラミック本体上に設けられた酸化物層とを含むセラミック部材が提供される。酸化物層は、アルミナの存在下においてセラミック本体を酸化することにより形成される。酸化物層は非晶質相と結晶質相とを含有していて、結晶質相は針状結晶を含む。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、セラミック本体とセラミック本体上に設けられた酸化物層とを含むセラミック部材が提供される。セラミック本体は炭化ケイ素を含有し、そして酸化物層は、アルミナ及びホウ素の存在下においてセラミック本体を酸化することにより形成される。アルミナは比較的微細な（サブミクロンの）粒径を有することができる。
【００１３】
本発明の更に別の特徴によれば、炭化ケイ素を含有するセラミック本体を用意すること、このセラミック本体に粒径が約１．０ミクロン未満のアルミナをコーティングすること、そしてセラミック本体を酸化することを含む、セラミック部材の作製方法が提供される。
【００１４】
本発明の更に別の特徴によれば、炭化ケイ素を含有するセラミック本体を用意すること、このセラミック本体にアルミナとホウ素をコーティングすること、そしてセラミック本体を酸化することを含む、セラミック部材の作製方法が提供される。アルミナは比較的微細な（サブミクロンの）粒径を有することができる。
【００１５】
本発明の更に別の特徴によれば、セラミック部品の加工方法が提供される。この方法は、加熱炉内にセラミック部品と少なくとも１つの耐熱性部材とを用意し、そして該セラミック部品と該少なくとも１つの耐熱性部材とを、約１５００℃以下の温度で約１時間以上の時間熱処理することを必要とする。耐熱性部材は炭化ケイ素を含むセラミック本体と、該セラミック本体上の酸化物層から形成され、この酸化物層は微細アルミナの存在下においてセラミック本体を酸化することにより形成される。
【００１６】
本発明の更に別の特徴によれば、セラミック部品の加工方法が提供される。この方法は、加熱炉内にセラミック部品と少なくとも１つの耐熱性部材とを用意し、セラミック部品と少なくとも１つの耐熱性部材とを熱処理することを必要とする。耐熱性部材は炭化ケイ素を含むセラミック本体と、該セラミック本体上の酸化物層とから形成され、酸化物層はアルミナ含有ホウケイ酸ガラスを含有する。この方法は、セラミック部品と耐熱性部材を１３００℃以下の温度で加熱する、比較的低温のプロセスであることができる
【００１７】
添付の図面を参照することにより、本発明をよりよく理解することができ、そしてその多くの目的、特徴及び利点が当業者に明らかになる。
異なる図面において使用された同じ参照符号は同様の又は同一の品目を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一態様によれば、セラミック本体とこのセラミック本体上に設けられた酸化物層とを含むセラミック部材が提供される。セラミック本体は一般に炭化ケイ素を含有し、この炭化ケイ素は一般に、セラミック本体の主要セラミック成分を構成する（５０ｗｔ％超）。この態様によれば、セラミック本体は窒化物で結合された炭化ケイ素であり、そしてそれは、背景技術において説明したように、厳しい耐熱用途で実用されている。窒化物で結合された炭化ケイ素の場合、窒化ケイ素は二次的な成分として存在し、そして一般には、約５〜約３５ｗｔ％の範囲内、例えば約２２〜２９ｗｔ％のより狭い範囲内で提供される。セラミック本体はまた一般的に、ある程度の、典型的には約５〜約２５ｖｏｌ％の範囲内の、気孔率を有する。特定の態様は、わずかにより狭い範囲内、例えば約５〜約１５ｖｏｌ％の範囲内、又は約８〜１３ｖｏｌ％の範囲内の気孔率を有する。
【００１９】
一般的に、セラミック本体の作製は、例えば石膏型にスリップキャストすることによって成形体にされる、スラリーを作ることで始まる。セラミック本体成形技術の詳しい解説については、参照によりここに組み入れられる米国特許第４９９０４６９号明細書が注目される。一般的に言えば、乾燥基準でそれぞれ約４０ｗｔ％の細かい炭化ケイ素粉末と粗い炭化ケイ素粉末とのブレンドを混ぜ合わせる。約５ｗｔ％のアルミナ粉末と約０．５ｗｔ％の酸化鉄粉末も、約１５〜２０ｗｔ％程度の残部のケイ素粉末とともに、加える。前記重量百分率は、粉末材料の乾量基準によるものである。スリップキャストが一般に用いられるが、セラミック加工において普通に用いられる他の成形技術を利用してもよい。例えば、ドリップキャスト、プレス、加圧キャスト、押出し、及びその他の技術である。
【００２０】
次いで、水と、分散及びｐＨの調節に適した添加剤とを含有する水溶液でもって、粉末材料が提供される。安定な水性懸濁液又はスラリーの調製後、懸濁液を、キャスト用プラスター（石膏）型に注ぎ入れる。石膏型を通しての毛管作用により水が引き出されて、軟質のキャスト生成物が残る。型から分離後、乾燥させたキャスト、すなわちセラミック未焼結体を、窒素含有雰囲気中で熱処理する。一般には、未焼結体は約１２００℃より高い温度に少なくとも１２時間加熱する。特定の態様では、より高い温度及びより長い時間、例えば１３００℃程度で少なくとも１〜２日間、窒素含有雰囲気において熱処理してもよい。窒素含有雰囲気中でのセラミック本体の焼成は、本体に含有されたケイ素を窒素雰囲気と反応させるのに効果的であり、主要な炭化ケイ素相を結合させる二次的な相としての窒化ケイ素の生成を引き起こす。
【００２１】
次いで、形成されたままの窒化物で結合された炭化ケイ素の本体に、一般的に酸化処理を施す。酸化処理は一般に、アルミナの存在下において実施される。別の態様では、酸化処理はホウ素の存在下において実施される。アルミナ及び／又はホウ素は、セラミック本体の外表面に存在することができる。ホウ素は一般に元素の形態ではなく、例えばホウ酸、又は酸化処理中に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を生成する他のホウ素系前駆物質のように、溶液中にあることができる。他の前駆物質としては、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（ＢＣ）、ホウ素含有フリット（ガラス）、及びホウ素含有無機化合物が挙げられる。不溶性及び可溶性の形態の酸化ホウ素前駆物質、例えばそれぞれホウ酸及び窒化ホウ素、を使用してもよいが、用途によっては可溶性形態の酸化ホウ素前駆物質が有利である。これに関連して、可溶性形態は、炭化ケイ素本体の浸透又は浸入を向上させ、このことは深い亀裂又はその他の欠陥を直すのを助けるのに有益であろう。先に言及したホウ素には、一般に元素としてのホウ素、ホウ素錯体及び化合物が含まれるが、とは言え通常は、ホウ素系成分は酸化処理実施時に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）の前駆物質であることが望ましい。
【００２２】
アルミナは一般に、極めて微細な粒径、例えば約１．０ミクロン未満、又は約０．８ミクロン未満など、を有している。一部の態様では、粒径は約０．５ミクロン未満、又は実に約０．３ミクロン未満である。上記粒径は、酸化処理中に存在するアルミナ粉末の平均粒径である。粒径約０．２ミクロンのアルミナを基にして、特定の態様が構成された。
【００２３】
典型的には、ホウ素成分（一般に酸化ホウ素前駆物質）とアルミナ粉末、及び／又は酸化中に微細なアルミナを生成するアルミナ前駆物質を、窒化に続いてセラミック本体の外面上にコーティングする。ホウ素成分及びアルミナ又はアルミナ前駆物質成分は、同じスラリー中に両成分を取入れることにより同時にコーティングすることができ、あるいは、例えばアルミナスラリーとホウ酸溶液を別個にコーティングすることにより、別々にコーティングすることができる。セラミック本体の特定の幾何学的形状に応じて、コーティングは吹きつけ、浸漬、はけ塗り、などによって行うことができる。標準的な吹きつけ装置、例えばエアスプレイヤーなどを用いる自動、半自動又は手動の吹きつけ作業により、平らな形状にアルミナをコーティングして、表面上に薄い均一なコーティングを行うことができる。より複雑な形状、例えばポストやビームを、微細アルミナを含有するスラリーに浸漬してもよい。
【００２４】
１つの態様によれば、水溶液中に公称固形分含有率２０％のアルミナを有する商業的に入手可能なアルミナスラリーを、コーティングのために使用する。この特定のスラリーの公称ｐＨは約１０．０２であり、このｐＨは一般に約９〜約１１の範囲内にある。アルミナコーティングスラリーは、ホウ素系溶液、例えばホウ酸と組み合わせてもよい。ホウ酸レベルは、コーティングスラリー全体（ホウ酸溶液と組み合わせたアルミナスラリー）において約２〜約２５ｗｔ％でよい。１つの配合では、前述のアルミナスラリーを１０ｗｔ％ホウ酸溶液と５０／５０の比で組み合わせる。この場合、コーティングスラリーは５ｗｔ％ホウ酸を含有する。
【００２５】
コーティング作業に続いて、セラミック本体に、全般的に上述したような酸化処理を施す。この場合、酸化は、酸化雰囲気、例えば周囲空気中で、約１１００℃より高い温度、例えば約１２００℃より高い温度で、再焼成することにより行うことができる。特定の態様は、更により高い温度、例えば約１３００℃より高い温度で焼成される。
【００２６】
結果として酸化プロセス後に形成される酸化物層は、シリカを基にしており、そしてアルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方を含む。これに関連して、シリカはガラス相又は非晶質相を含むが、とは言え、例えば加熱炉の作業で耐熱性部材を実際に使用する際などには、いくらかの量の結晶性シリカが存在してもよい。シリカは、酸化物層のマトリックス相を形成する主要な且つ大部分の相であり、そのマトリックス相には結晶性アルミノケイ酸塩及び／又はアルミナ相が存在する。アルミノケイ酸塩の特定の形態は、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２の組成を有するムライトとして識別された。
【００２７】
上述のホウ素成分を取入れた態様によれば、一般に酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）は、ガラス質シリカ相に存在し、ホウケイ酸ガラスを形成している。酸化ホウ素成分の正確な含有量を一般に利用可能な特性測定技術によって見極めるのは難しいが、典型的には、酸化ホウ素はガラス中に約０．５ｗｔ％を上回り、そして典型的には約２５ｗｔ％未満の量で存在する。より典型的には、酸化ホウ素は、酸化物層のガラス相全体を基準として約０．５〜約１０ｗｔ％の範囲内で存在する。一部の態様は、制限された量、例えば約５．０ｗｔ％未満の酸化ホウ素を含有することができる。
【００２８】
一態様の特定の特徴によれば、結晶質相は、アルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方から構成される異方性形状の結晶を含有することが確認された。実際に、一部の態様は、図１に一般的に示されているように、針状結晶を有することが判っている。結晶質相は主にこのような針状結晶であってもよい。
【００２９】
模式的な説明図である図１に目を転じると、この図は、非晶質シリカマトリックス相１２と針状のアルミナ及び／又はアルミノケイ酸塩結晶１４から形成された結晶質相とを含有している外側酸化物層を有する耐熱性部材を形成するセラミック部材１０を示している。典型的には、結晶のアスペクト比は約３：１以上、一般には５：１以上である。実際に、一部の態様のアスペクト比は比較的高く、約１０：１を上回り、極めて細長い結晶であることを示した。これと関連して、アスペクト比は、一番長い寸法の長さに対して垂直な次に一番長い寸法に対する比として定義される。上の説明は針状結晶の存在に焦点を当てたものであるが、その他の態様は、酸化の前に比較的厚いアルミナコーティングを使用すること及びその他の要因から生じ得る、概してほぼ等軸の結晶を有することができる。
【００３０】
更に、一部の結晶は結晶の大きさ（最長寸法に沿った）が約０．２ミクロンよりも大きいが、しかし典型的には比較的微細であって、約３０ミクロン未満、例えば約２０ミクロン未満の結晶寸法を有する。結晶は、より狭い範囲内にあることができ、大部分は約０．５〜約１０ミクロンの範囲内の平均結晶寸法を有する。
【００３１】
ガラス質酸化物層の組成に話を移すと、種々の態様の非晶質領域に沿ったガラス層の部分（具体的には結晶質領域を除く）を試験した。一般に、ガラス質層は、約１０〜５０ｗｔ％のアルミナ、約５０〜９０ｗｔ％のシリカを含有し、残部は二次的成分、例えば酸化鉄、酸化ナトリウム及び酸化カリウムなどである。アルミナ含有量は、約１２〜５０ｗｔ％又は約１５〜２５ｗｔ％程度の、より狭い範囲内にあることができる。一つの特定の例では、ｗｔ％で、ＳｉＯ２が７５％、Ａｌ２Ｏ３が１７．６％、Ｎａ２Ｏが５．４％、Ｋ２Ｏが１．２％、Ｆｅ２Ｏ３が０．６％であると測定された。
【００３２】
ホウ素を含有する態様では、一般に、ガラス質層は約１０〜５０ｗｔ％のアルミナ、約５０〜９０ｗｔ％のシリカ、少なくとも約０．５ｗｔ％の酸化ホウ素を含有し、残りは二次的成分、例えば酸化鉄、酸化ナトリウム及び酸化カリウムなどである。アルミナ含有量は、約１２〜５０ｗｔ％、又は約１５〜２５ｗｔ％程度の、より狭い範囲内にあってもよい。酸化ホウ素の含有量も、より狭い範囲内にあることができ、例えば約０．５〜２５ｗｔ％、約０．５〜１０ｗｔ％、約０．５〜５．０ｗｔ％、約１．０〜２５ｗｔ％、約１．０〜１０ｗｔ％、約１．０〜５．０ｗｔ％、約２．０〜２５ｗｔ％、約２．０〜１０ｗｔ％、約２．０〜５．０ｗｔ％、約３．０〜２５ｗｔ％、約３．０〜１０ｗｔ％、約３．０〜５．０ｗｔ％、約４．０〜２５ｗｔ％、約４．０〜１０ｗｔ％、約４．０〜５．０ｗｔ％、約５．０〜２５ｗｔ％、又は約５．０〜１０ｗｔ％であることができる。
【００３３】
本発明の一態様によれば、酸化物層はセラミック本体の実質的に全体を覆う、ほとんど均一なコンフォーマル層を形成することができる。この酸化物層は、下にある炭化ケイ素系セラミック本体を不動態化して、過剰の酸化から保護するように機能する。特定の特徴によれば、本発明の態様は、同様に作製された、しかし酸化前にアルミナ系コーティング又はアルミナ前駆物質コーティングを付加しない対照試料と比較して、厳しい加熱炉用途において耐酸化性の著しい改善を実証した。その上、そのような対照試料は、ここに記載されたような異方性微結晶を実質的に含有していなかった。どのような特定の理論にも縛られたくはないが、アルミナ及びアルミノケイ酸塩のうちの少なくとも一方から構成される微結晶が存在することは、不所望の酸化に耐えるため加熱炉用途で実現される性能の改善に貢献すると考えられる。比較的微細なアルミナ粉末を使用することは、性能の改善、及び／又は微結晶の存在することに貢献する要因になり得る。
【００３４】
本発明の態様を、酸化プロセス中に微細なアルミナを導入することなしに作製された対照試料と比較すると、確かにこのような優れた耐酸化性が実証された。具体的には、９００℃で行われた水蒸気酸化試験中の重量増加速度を測定した。対照試料は１時間当たり１．０５×１０−４ｗｔ％増加の重量増加速度を示したのに対し、本発明の一態様（アルミナを含有するが、ホウ素は含有しない）は、１時間当たり０．７×１０−４ｗｔ％の増加を示した。この差異は耐酸化性の３３％の改善に相当する。別の態様（アルミナ及び酸化ホウ素を含有する）は、第１の態様よりも更に有意の耐酸化性の改善に相当する、１時間当たり０．０５×１０−４ｗｔ％の増加を実証した。
【００３５】
対照試料は、セラミック本体自体に存在するアルミナに由来するアルミナを、外側シリカ保護層内に含有することがあることが注目される。しかし、本発明の態様によれば、外側保護層は、層のガラス質部分に沿って測定して、対照試料と比較してアルミナに富んでいる。明確に言うならば、対照試料によると、セラミック本体中のほぼ５ｗｔ％のアルミナが、外側シリカ保護層内では約８ｗｔ％になることが判った。これに対して、本発明の態様によれば、酸化前に微細アルミナの薄いコーティングを取入れることで、保護層のアルミナ濃度がより高くなり、例えば約１０ｗｔ％より高く、約１２ｗｔ％より高く、そして一部の態様では約１５ｗｔ％よりも高くなった。別の言い方をすれば、本発明の態様によると、外側保護酸化物層は厳密な意味でのセラミック本体内におけるよりも５ｗｔ％を超える多くのアルミナを含有する。より一般的には、セラミック本体とコーティングとのアルミナ濃度の差は、一般に約７ｗｔ％を上回り、例えば約１０ｗｔ％を上回る。
【００３６】
前記説明は耐熱性部材全般に言及してはいるが、典型的には、耐熱性部材は、生産環境においてセラミック本体を、焼結することを含めて焼成するのに使用するための構造部材である。これらの支持用耐熱性部材は、垂直方向に向けることを意図されるポスト、ポストに水平方向に接続して支持用の骨組みを形成することができるビーム、典型的には平面的であってセラミック本体を支持するためにビームの上に配置されるシート、及び焼成作業中に外部雰囲気に対して開放していても閉じられていてもよい焼成用容器であるるつぼを含めた、いくつかの形状のうちの一つである、窯の付属品の形態をとることができる。窯の付属品のほかに、耐熱性部材は、加熱炉自体の構造部材、例えば壁、あるいはタイルで構成することができるライニングなど、の形態をとってもよい。「壁」という用語を使用するのは一般的であって、垂直方向の壁を表し、そしてまた加熱炉の環境を画定する天井及び床も表す。
【００３７】
前述の内容を踏まえて、本発明の態様は、ここに記載した特性を有する耐熱性部材、例えば窯の付属品などを利用する方法に関する。１つの態様によれば、セラミック部品及び少なくとも１つの耐熱性部材を加熱炉内に用意し、そしてセラミック部品を熱処理する。耐熱性部材は、ここに記載したとおりの特徴を有することができる。例えば、耐熱性部材は一般的に、サブミクロンの粒径を有するアルミナの存在下におけるセラミック本体の酸化により形成された酸化物層を有する。セラミック部品の熱処理は、かなり広い範囲にわたりかなり広い保持時間にわたって行うことができるものの、本発明の態様は、かなり低い温度、例えば約１５００℃以下での、約１時間以上の（所望の場合には）を可能にする。一部の加工作業は、更に低い温度、例えば約１４００℃未満、又は１３００℃以下の温度と、更に長い時間、例えば約４時間以上、又は更に一層長い時間、例えば約８時間以上を必要とすることがある。
【００３８】
更に、ホウ素成分を含有する態様を利用した熱処理は、更に制限を加えてもよい。セラミック部品の熱処理はかなり広い範囲とかなり広い保持時間にわたって行うことができるとは言え、このような態様は、かなり低い温度、例えば約１３００℃以下での、約１時間以上の焼成を可能にする。一部の加工作業は、更に低い温度、例えば約１２００℃未満、又は約１１００℃以下の温度と、更に長い時間、例えば約４時間以上、又は更に一層長い時間、例えば約８時間以上、を必要とすることがある。
【００３９】
セラミック加工環境において現状技術の耐熱性部材を使用することは、高温加工中に部材が一緒にくっつく原因となることがよくあるが、これは加工作業中に酸化物が生成するためであると考えられる。本発明の態様によれば、ここに記載された特性を有する酸化物層を使用することで、くっつきが軽減される。これは、上述の細かい微結晶の存在によるか、あるいはおそらく、セラミック加工で使用中に酸化物が成長するのが低減することによるか、又はこのような特徴の組み合わせによるものであろう。
【００４０】
上記の構成要素のそれぞれを、又は２つ以上を一緒にしたものを、ここに記載されたタイプとは異なる用途で利用することもできることが理解されよう。酸化物層を有する炭化ケイ素セラミック部材で体現されるものとして本発明を例示し説明してきたが、本発明の範囲からどのように逸脱することもなしに種々の変更及び置換えを行うことができるので、本発明はここに示した詳細に限定されるものではない。例えば、付加的な又は同等の置換えを行うことができ、また付加的な又は同等の生産工程を採用することができる。このように、ここに開示された発明の更なる変更及びそれと等価のものを当業者は日常的な試験を利用するだけで思いつくことであろうし、そしてそのような変更及び等価であるものは全て、特許請求の範囲によって明示された本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一態様による酸化物層内に含有された微結晶を説明する図である。
【図１】
0004571588.tif 000002