(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属珪素含浸炭化珪素質の焼結体からなる基材と、当該基材の表面に形成された、被加工材を支持するための支持層と、から構成された熱間加工用の支持体であって、
前記基材が気孔率２〜８％の金属珪素含浸炭化珪素質の焼結体からなり、
前記支持層が、前記基材に比して被加工材との反応性が低い材質の溶射被膜からなることを特徴とする熱間加工用支持体。
【請求項２】
支持層が、タングステン、ジルコニウム、タングステンカーバイド、ジルコニア、ジルコン、スピネル、酸化クロム、アルミナ−ジルコニア混合物、アルミナ−酸化クロム混合物のうちの少なくとも１種からなる請求項１に記載の熱間加工用支持体。
【請求項３】
基材形状が、チューブ状、樋状又はローラ状である請求項１又は２に記載の熱間加工用支持体。
【請求項４】
支持層が、単層若しくは複層の被膜状である請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間加工用支持体。
【請求項５】
支持層が、タングステン、ジルコニア又はジルコンの溶射被膜からなる請求項４に記載の熱間加工用支持体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間加工用の被加工材を加熱・加工する際に、当該被加工材を支持するための熱間加工用支持体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間加工は、被加工材を加熱炉内で高温加熱した後、鍛造加工、圧延加工をはじめとする塑性加工を行う金属材料の加工方法であり、変形抵抗が低く、加工が容易であることから、自動車、建設機械、電機製品、農業機械等の各種金属部品の製造に広範に用いられている。
【０００３】
熱間加工においては、鍛造加工であれば断面が円形、正方形等に加工された鋼片であるビレット材等、圧延加工であれば平板状の鋼板等が被加工材として使用され、これらの被加工材を燃焼式加熱炉、誘導加熱炉等の加熱炉により所定の加工温度まで加熱した後、所望の形状に加工する。
例えば平板状の鋼板を圧延加工する場合には、所定の温度に加熱された鋼板を上下の圧延用ローラ間に挟持して圧延加工を行う。
【０００４】
また、円形断面のビレット材を誘導加熱炉で加熱し、鍛造加工する場合であれば、図２に示すように被加工材であるビレット材２０を、誘導加熱炉入口側からプッシャー、ピンチローラ等によってチューブ状に構成された炉心管１１内に連続的に送り込むことにより、炉心管１１内周の底面部を摺動させながら、各加熱ブロック１０の炉心管１１内を順番に通過させる。
【０００５】
この際、コイル導管１３への通電によって発生した誘導電流によってビレット材２０を順次加熱し、最後の加熱ブロック１０の炉心管１１に至るまでに所望の加工温度（例えば１２００℃）とし、次いで鍛造加工を行う。
【０００６】
上述の例においては、被加工材であるビレット材や鋼板を、誘導加熱炉の炉心管や圧延用ローラにより支持した状態で加熱・加工を行っている。即ち、当該炉心管や圧延用ローラは被加工材を加熱・加工する際の支持体として機能している（以下、このような部材を単に「支持体」という。）。
【０００７】
支持体には、少なくとも被加工材の加熱条件（温度、雰囲気等）における強度と高い熱伝導率が必要とされ、この他にも耐熱性、耐衝撃性、耐食性、低比熱であること等、種々の特性が要求される。従って、従来は耐火セラミックの中でもこれらの性質に優れる炭化珪素（以下、「ＳｉＣ」と記す。）、窒化珪素（以下、「Ｓｉ3Ｎ4」と記す。）、若しくは金属珪素含浸炭化珪素（以下、「Ｓｉ−ＳｉＣ」と記す。）からなる焼結体、が支持体として使用されてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には支持体をＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ−ＳｉＣからなる焼結体で構成した場合でも、被加工材との摩擦によって支持体が容易に溶損し、或いは極めて短期間で摩耗するため、支持体の耐用時間が１〜２ヶ月程度と短いという現象が生じていた。
【０００９】
この現象は、熱間加工が１２００℃程度という極めて高温で行われることに起因して、支持体を構成するＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ−ＳｉＣと、被加工材中に加工性向上のため添加される低融点成分（例えば鉛等）、或いは被加工材自体（例えば鉄分等）とが反応してしまうためであると考えられる。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、支持体としての要求特性を備えることに加え、溶損や摩耗が少なく耐用時間の長い熱間加工用支持体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意検討した結果、所定の気孔率のＳｉ−ＳｉＣの焼結体からなる基材の表面に、前記基材に比して被加工材との反応性が低い材質の溶射被膜からなる支持層を形成することにより、上記の従来技術の問題点を解決できることに想到して本発明を完成した。
【００１１】
即ち、本発明によれば、金属珪素含浸炭化珪素質の焼結体からなる基材と、当該基材の表面に形成された、被加工材を支持するための支持層と、から構成された熱間加工用の支持体であって、前記基材が気孔率２〜８％の金属珪素含浸炭化珪素質の焼結体からなり、前記支持層が、前記基材に比して被加工材との反応性が低い材質の溶射被膜からなることを特徴とする熱間加工用支持体が提供される。
【００１２】
本発明の支持体は、支持層がタングステン、ジルコニウム、タングステンカーバイド、ジルコニア、ジルコン、スピネル、酸化クロム、アルミナ−ジルコニア混合物、アルミナ−酸化クロム混合物のうちの少なくとも１種からなることが好ましく、基材形状がチューブ状、樋状又はローラ状である場合に好適に用いることができる。
【００１３】
また、本発明の支持体は、支持層が単層若しくは複層の被膜状であることが好ましく、支持層がタングステン、ジルコニア又はジルコンの溶射被膜からなることが更に好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の熱間加工用支持体（以下、単に「支持体」という。）は、所定の気孔率のＳｉ−ＳｉＣ焼結体からなる基材の表面に、前記基材に比して被加工材との反応性が低い材質の溶射被膜からなる支持層を有することを特徴とする。
【００１６】
このような支持体は、支持体としての要求特性に優れるＳｉ−ＳｉＣによって基材が構成されることに加え、被加工材は専ら支持層によって支持される。即ち、被加工材と基材を構成するＳｉ−ＳｉＣとは直接接触せず、両者は反応しないため、支持体の溶損や摩耗が少なく耐用時間を長くすることが可能である。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１７】
（１）基材
基材は支持体の主たる構成部分であるため、少なくとも被加工材の加熱条件（温度、雰囲気等）における強度と高い熱伝導率を有する材質で構成することが必要であり、この他にも耐熱性、耐衝撃性、及び耐食性を備えた材質で構成することが好ましく、均一かつ速やかな加熱を担保するべく比熱が小さい材質により構成することが好ましい。
【００１８】
例えば、耐火セラミックの中でも特に上記特性に優れる炭化珪素質（以下、「ＳｉＣ質」と記す。）、窒化珪素質（以下、「Ｓｉ３Ｎ４質」と記す。）、若しくは金属珪素含浸炭化珪素質（以下、「Ｓｉ−ＳｉＣ質」と記す。）からなる焼結体を挙げることができる。
なお、本発明の支持体は基材表面に支持層を形成するため、基材については耐摩耗性や被加工材との反応性を考慮する必要はない。
【００１９】
ＳｉＣ質焼結体としては、例えばＳｉＯ2結合のＳｉＣ焼結体やＳｉ3Ｎ4結合のＳｉＣ焼結体等が、Ｓｉ3Ｎ4質焼結体としては、例えばＳｉ3Ｎ4原料粉末に、イットリア等の焼結助剤を添加混合して成形後、焼成して得られるＳｉ3Ｎ4焼結体等が挙げられる。
【００２０】
上記いずれの焼結体もＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4のみで構成されている必要はなく、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするもの、具体的にはＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4が７５重量％以上焼結体中に含まれているものであれば足りる。
なお、基材としてより高い熱伝導性が要求される場合にはＳｉＣ質焼結体を、耐衝撃性が要求される場合にはＳｉ3Ｎ4質焼結体を選択することが好ましい。
【００２１】
但し、本発明においては支持体の基材をＳｉ−ＳｉＣ質焼結体により構成することとした。Ｓｉ−ＳｉＣ質焼結体は熱伝導性、強度に優れるため、本発明の支持体を構成する基材として特に好適に用いることができるからである。
Ｓｉ−ＳｉＣ質焼結体とは、金属Ｓｉ及びＳｉＣを構成成分として含む焼結体をいい、例えば本出願人が既に開示した、ＳｉＣ粉体、黒鉛粉、有機質バインダー及び、水分又は有機溶剤を含有してなる成形用原料を成形し、当該成形体を金属Ｓｉ雰囲気で、かつ減圧の不活性ガス雰囲気又は真空中において、１３５０〜２５００℃で焼成してなるＳｉ−ＳｉＣ質焼結体等が挙げられる（特開平５−２７０９１７号公報）。
【００２２】
Ｓｉ−ＳｉＣ質焼結体を基材として選択する場合には、焼結体中の金属Ｓｉ含有量を２〜３５重量％とすると、支持体の耐衝撃性、均熱性、耐食性が向上するため好ましい。金属Ｓｉが２重量％未満では耐食性、耐衝撃性が低下する場合があり、３５重量％超では均熱性の面で劣る場合がある。
なお、金属Ｓｉ含有量は金属Ｓｉ、黒鉛粉、増孔剤の添加量により制御することが可能である。
【００２３】
基材の形状は、加熱炉の方式等によって適宜選択することができる。例えば誘導加熱炉を使用する場合であれば基材に誘導電流を流さないため樋状（半割チューブ状）であることが好ましく、燃焼式加熱炉を使用する場合にはチューブ状とする必要がある。
また、鋼板を圧延加工する場合であればローラ状のものを使用すればよい。
【００２４】
（２）支持層
本発明の支持体は、基材の表面に支持層を形成している。このような構成により、被加工材は専ら支持層によって支持され、基材を構成するＳｉＣ等とは直接接触しないため、被加工材中の成分（例えば鉛等）や被加工材自体（例えば鉄等）との反応による基材（即ち支持体）の溶損や摩耗を防止することができる。
【００２５】
支持層は、少なくとも基材と比較して被加工材との反応性が低い材質からなることが要求される。本明細書において「被加工材との反応性」というときは、被加工材の加熱・加工条件（温度、雰囲気等）における被加工材との反応性を意味し、被加工材自体との反応性の他、被加工材中の成分（例えば鉛等の低融点成分）との反応性も含まれる。具体的には被加工材自体或いは被加工材中の成分と反応して低融点成分を形成するような材質では支持層が損耗してしまうため好ましくない。例えばシリカは被加工材中の鉛と反応して低融点の鉛ガラスを生成するため、アルミナや金属珪素も鉄（即ち被加工材自体）と反応して低融点成分を生成するため支持層を構成する材質としては不適である。
【００２６】
「被加工材との反応性が低い材質」は、被加工材の成分組成や加熱・加工条件等により異なるため、条件に適合する材質を個別に選択する必要がある。但し、低融点成分の鉛を０．５重量％程度含む一般的なビレット材、鋼板を１２００℃程度で加工する場合（以下、このような条件を「一般的な加工条件」という。）を想定すれば、被加工材との反応性が低い金属としてはタングステン、ジルコニウム等が、セラミックとしては、タングステンカーバイド、ジルコニア、ジルコン、スピネル、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）等が挙げられる。
【００２７】
更には、アルミナ−ジルコニア混合物、アルミナ−酸化クロム混合物等のように２種以上のセラミック又は金属の混合物であっても良い。一般的な加工条件の下では、アルミナ−ジルコニア混合物であればジルコニアが少なくとも１０重量％以上含まれていることが必要であり、アルミナ−酸化クロム混合物であれば酸化クロムが少なくとも５％以上含まれていることが必要である。
【００２８】
なお、被加工材との反応性については、実際の加熱・加工条件（温度、雰囲気等）の下でテストピース上に被加工材を一定時間載置し、テストピース表面の変質の程度を確認する方法により比較的簡便に評価できる。
【００２９】
支持層は被加工材と基材とを接触させないため、ある程度の厚みを有していることが必要である。このような観点から支持層の厚みは少なくとも０．２ｍｍ超であることが必要であり、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることが更に好ましい。被加工材と基材が接触しないことを条件としてその形態は特に限定されないが、例えば単層若しくは複層の被膜状とする方法や、基材表面に複数の板状体を配置して支持層とする方法等が挙げられる。上記いずれの形態であっても、被加工材は専ら支持層によって支持され、基材表面と接触することはないため本発明の目的を達成することができる。
【００３０】
支持層を被膜状とする場合には、例えば溶射、ＣＶＤ、スパッタ、真空蒸着、スクリーン印刷、セラミックスラリーをディッピング後焼成する等、従来公知の膜形成法により支持層を形成できる。
被膜は単層のものは勿論のこと、複層のものであってもよく、例えば図１に示すようにチューブ状、樋状の基材２の内周面に被膜３を形成すればよい。
【００３１】
但し、本発明においては支持体の支持層を溶射により形成された溶射被膜とした。溶射によれば厚み０．５ｍｍ程度の被膜を形成することも可能であり、また、溶射被膜は３０００〜６０００℃の高温で溶融した金属やセラミックを基材に噴射して形成するため被膜の強度が高いからである。
【００３２】
溶射被膜の材質としては、既述した金属、セラミック、或いは２種以上のセラミック又は金属の混合物を好適に用いることができるが、特にタングステン、ジルコニア、又はジルコンからなる溶射被膜とすることが被加工材との反応性が低い点において好ましい。中でもジルコン（ＺｒＳｉＯ4）は耐摩耗性、耐食性にも優れ、溶融金属に濡れ難いという特徴をも有するため溶射被膜を構成する材質として好適に用いることができる。
溶射方法は特に限定されないが、タングステンのような高融点材料の溶射が可能であるプラズマ溶射が好ましい。
【００３３】
本発明においては支持層を溶射被膜とするため、気孔率が２〜８％のＳｉ−ＳｉＣ焼結体からなる基材に溶射被膜を形成する。
基材の気孔率が２％未満であると溶射被膜が基材に強固に固着しない一方、気孔率が８％を超えるとＳｉ−ＳｉＣの特徴である熱伝導性が低下し、加熱開始時や温度差がつきやすい部分において支持体がスポーリングにより破損したり、局部的なオーバーヒート状態を生じた場合に支持体表面に劣化を生じる場合があるからである。
【００３４】
Ｓｉ−ＳｉＣからなる基材の表面にＳｉＣのＣＶＤ被膜からなる支持層を有する支持体も好ましい。ＣＶＤによれば厚み１ｍｍ程度の被膜を形成することが可能であり、また、ＣＶＤ被膜は化学反応を利用して膜を形成するため被膜が緻密であり、耐摩耗性に優れ、被加工材との反応性も低いからである。Ｓｉ−ＳｉＣからなる基材にＳｉＣのＣＶＤ被膜を形成すると、熱伝導性に優れ、被加工材との反応性が低い支持体を構成できる点において特に好ましい。
【００３５】
支持層を複数の板状体を基材表面に配置して形成する場合には、既述した金属、セラミック、或いは２種以上のセラミック又は金属の混合物からなる板状体を基材の表面、即ち被加工材との接触面に配置すればよい。
複数の板状体を基材表面に配置して支持層を形成する方法は、機械的なはめ込みや接着が可能であり、溶射やＣＶＤと比較して支持層の厚みを大きくできる点において好ましい。
【００３６】
例えば、被加工材との反応性が低いセラミックであるジルコニア焼結体をチューブ状や樋状の基材の内周面、或いはローラ状基材の表面に貼着することにより支持層を形成することができる。
セラミック焼結体を基材表面に貼着する方法としては、例えばアルミナ−シリカ−珪酸ソーダ、アルミナ−シリカ−ＳｉＣ−燐酸アルミニウム等の無機質接着剤により接着する方法等が挙げられる。
【００３７】
支持層は、必ずしも基材表面の全面を被覆するように形成する必要はなく、基材表面に断続的に形成してもよい。例えば図３，図４に示すように基材表面に帯状若しくは斑点状に形成することも可能である。
このような方法は、支持層と基材との熱膨張率の差を緩和できるので、支持層の剥離を防止することができる点において好ましい。
帯状若しくは斑点状の支持層は、例えば支持層と相補的な形状にスリット、孔を設けたアルミ板等で基材表面をマスキングして溶射を行う方法、基材表面に帯状若しくは斑点状に板状体を配置する方法等によって形成することができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の支持体について、実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３９】
（参考例１）
参考例１では、以下に示すＳｉＯ２結合ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４又はＳｉ−ＳｉＣの焼結体を長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ８ｍｍの形状としたものを基材とし、当該基材の表面に種々の材質で支持層を形成し、被加工材との反応性を評価した。
【００４０】
▲１▼ＳｉＯ2結合ＳｉＣ：平均粒径２５０μｍ（最大粒径５００μｍ）の骨材となるＳｉＣを６５重量％、平均粒径８μｍ（最大粒径２０μｍ）の微粉のＳｉＣを３５重量％からなる混合物１００％に対し、結合材生成用助剤としてＣａＯ，Ｖ2Ｏ5を各々０．５重量％、バインダとしてヘキサメタリン酸ナトリウムを０．５重量％、水を２０重量％添加し混合した後、セッコウ型を用いた鋳込み成形により成形体を得た。
【００４１】
当該成形体は８０℃で１０時間乾燥後、酸化雰囲気で、１４００℃で５時間焼成して焼結体を得た（以下、「焼結体Ａ」という。）。焼結体の組成はＳｉＣ：ＳｉＯ2：その他の成分＝８７：１２：１であり、見かけ気孔率が８．５％、嵩比重が２．５６であった。
【００４２】
▲２▼Ｓｉ3Ｎ4：平均粒径１０μｍのＳｉ3Ｎ4９５重量％、焼結助剤のＹ2Ｏ3５重量％からなる混合物１００重量％に対し、３０重量％の水を添加し混合した後、セッコウ型を用いた鋳込み成形を行い、更にＣＩＰ処理を施すことにより成形体を得た。当該成形体は、窒素雰囲気下、１９００℃で焼成して焼結体を得た（以下、「焼結体Ｂ」という。）。
【００４３】
▲３▼Ｓｉ−ＳｉＣ：平均粒径８０μｍ（最大粒径２００μｍ）の骨材となるＳｉＣを６５重量％、平均粒径５μｍ（最大粒径８μｍ）の微粉のＳｉＣを３０重量％、カーボン粉末５重量％からなる混合物１００％に対し、バインダとしてヘキサメタリン酸ナトリウムを０．５重量％、水を２５重量％添加し混合した後、セッコウ型を用いた鋳込み成形により成形体を得た。
【００４４】
当該成形体は８０℃で１０時間乾燥後、金属Ｓｉ雰囲気で、かつ、真空中において、１６５０℃で金属Ｓｉを含浸させながら焼成して焼結体を得た（以下、「焼結体Ｃ」という。）。焼結体の組成はＳｉＣ：Ｓｉ＝８１：１９であり、見かけ気孔率が０．２％、嵩比重が２．９９であった。
【００４５】
（比較例１−１〜１−３）
比較例１−１は焼結体Ａ、比較例１−２は焼結体Ｂ、比較例１−３は焼結体Ｃを所定形状（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ８ｍｍ）とし、そのまま使用した。
【００４６】
（参考例１−１）
比較例１−３のサンプルに粒径５０〜１００μｍのタングステン粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００４７】
（参考例１−２）
比較例１−３のサンプルに粒径１０〜７４μｍの金属ジルコニウム粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００４８】
（参考例１−３）
比較例１−３のサンプルに粒径２０〜８８μｍのタングステンカーバイド粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００４９】
（参考例１−４）
比較例１−３のサンプルに粒径３０〜７０μｍの安定化ジルコニア（ジルコニア：イットリア重量比＝９２：８）粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００５０】
（参考例１−５）
比較例１−３のサンプルに粒径１０〜７４μｍのジルコン（ジルコニア：シリカ重量比＝６５：３５）粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００５１】
（参考例１−６）
比較例１−３のサンプルに粒径５０〜１００μｍのスピネル（アルミナ：マグネシア重量比＝６５：３５）粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００５２】
（参考例１−７）
比較例１−３のサンプルに粒径４４〜１０５μｍのアルミナ−酸化クロム（重量比９３：７）の混合粉末をプラズマ溶射して膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。即ち、混合物の溶射被膜を形成した。
【００５３】
（参考例１−８）
比較例１−３のサンプルに粒径５０〜１００μｍのタングステン粉末をプラズマ溶射して膜厚５０μｍの溶射被膜を形成し、更に粒径３０〜７０μｍのアルミナ：ジルコニア（重量比８０：２０）の混合粉末をプラズマ溶射して膜厚３００μｍの溶射被膜を形成した。即ち、複層の溶射被膜を形成した。
【００５４】
（参考例１−９）
比較例１−３のサンプルに対し、ＳｉＣ生成用ガスであるＣＨ４とＳｉＣｌ４との混合ガスを１３００℃で反応させてＣＶＤ処理を行い、膜厚５００μｍのＳｉＣのＣＶＤ被膜を形成した。
【００５５】
（評価）
参考例、比較例のサンプルの表面に０．５重量％の鉛を含有する、長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのビレット材を載置し、表１に記載の温度条件の下８時間保持し、サンプル表面の溶損の程度を目視判断することにより、ビレット材との反応性を評価した。溶損の程度は溶損が全く認められないか、極わずかに溶損が認められるものを◎、部分的に溶損が認められるものを○、全体的に溶損が認められるものを×として評価した。その結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
0004175745.tif 000002
【００５７】
表１に示したように、通常の熱間加工の加熱温度１２００℃においては支持層を形成していない比較例１−１〜１−３のサンプルは溶損が認められたのに対し、支持層を形成した参考例１−１〜１−９のサンプルには溶損が認められなかった。参考例１−１（タングステン溶射），１−４（ジルコニア溶射），１−５（ジルコン溶射）は１３２０℃という高温条件でも溶損は認められず参考例のサンプルの中でも特に良好な結果を示した。
【００５８】
（参考例２）
参考例２では、支持体の表面で被加工材を実際に往復運動させて支持体の溶損、摩耗の程度を評価した。支持体としては、参考例１と同様の方法で作製した長さ２５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ８ｍｍの板状焼結体を基材とし、当該基材の表面に断続的に支持層を形成したものを使用した。
【００５９】
（比較例２−１，２−２）
比較例２−１は焼結体Ａ、比較例２−２は焼結体Ｃを所定形状（長さ２５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ８ｍｍ）とし、そのまま使用した。
【００６０】
（参考例２−１）
幅５ｍｍのスリットが１０ｍｍ間隔で設けられているアルミニウム製のスリット板で比較例２−２のサンプルをマスキングし、粒径５０〜１００μｍのタングステン粉末をプラズマ溶射して、図３に示すように幅５ｍｍ、膜厚５００μｍの帯状の溶射被膜３３を１０ｍｍ間隔で形成した。
【００６１】
（参考例２−２）
隣接する３つの孔の中心を結んだときに各辺１２ｍｍの正三角形となるように１０ｍｍφの孔が穿設された、アルミニウム製の有孔板で比較例２−２のサンプルをマスキングし、粒径５０〜１００μｍのタングステン粉末をプラズマ溶射して、図４に示すように１０ｍｍφ、膜厚５００μｍの溶射被膜４３を斑点状に形成した。
【００６２】
（参考例２−３）
図５に示すように比較例２−２のサンプルに、長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１ｍｍの形状とした、見掛け気孔率０％、見かけ比重６．０の安定化ジルコニア（ジルコニア：イットリア重量比＝９２：８）焼結体５３を２ｍｍ間隔で、アルミナ−シリカ−珪酸ソーダ無機質接着剤を使用して貼着した。
【００６３】
（評価）
参考例、比較例のサンプルの表面に０．５重量％の鉛を含有する、長さ５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの板状ビレット材を載置し、Ｏ２：Ｎ２重量比が５：９５の雰囲気の電気炉中で１３００℃に加熱し、速度２０ｍｍ／秒で１００時間往復運動させ、サンプル表面の損耗度を評価した。支持体の表面の損耗が厚さ０．１ｍｍ以下であれば◎、０．１〜１ｍｍであれば○、１ｍｍ超であれば×として評価した。その結果を表２に示す。
なお、ビレット材は酸化による組織変化の影響を避けるため、５時間おきに交換しながら評価を行った。
【００６４】
【表２】
0004175745.tif 000003
【００６５】
その結果、表２に示すように比較例２−１，２−２では厚さ１ｍｍを超える損耗が認められたのに対し、参考例２−１，２−２の損耗は厚さ０．１ｍｍ以下と殆ど認められず良好な結果を示した。参考例２−３はやや損耗が認められるものの十分実用可能なレベルであり、実機における耐用時間は比較例２−１（１〜２ヶ月程度）の２倍以上とすることが期待できる。
【００６６】
（実施例３）
実施例３では、支持体の表面で被加工材を実際に往復運動させて支持体の溶損、摩耗の程度を評価した。支持体は、参考例１と同様の方法で作製した長さ２００ｍｍ×内径６８ｍｍφ×外径８０ｍｍφの中空管を半割した樋状のＳｉ−ＳｉＣ焼結体を基材とし（以下、「焼結体Ｄ」という。）、当該基材の表面に支持層を形成したものを使用した。但し、基材は鋳込み成形ではなく、押出成形で作製した。焼結体ＤのＳｉＣ：Ｓｉ重量比は８０：２０、焼結体の見掛け気孔率は２．５％であった。
【００６７】
（比較例３−１）
焼結体Ｄに支持層を形成せずそのまま使用した。
【００６８】
（実施例３−１）
焼結体Ｄに粒径３０〜７０μｍの安定化ジルコニア（ジルコニア：イットリア重量比＝９２：８）粉末をプラズマ溶射して、図６（ａ）に示すように膜厚５００μｍの溶射被膜６３を形成した。
【００６９】
（実施例３−２）
幅５ｍｍのスリットが２ｍｍ間隔で設けられているアルミニウム製のスリット板で焼結体Ｄをマスキングし、粒径３０〜７０μｍのジルコニア（ジルコニア：カルシア重量比＝９６：４）粉末をプラズマ溶射して、図６（ｂ）に示すように幅５ｍｍ、膜厚５００μｍの帯状の溶射被膜７３を２ｍｍ間隔で形成した。
【００７０】
（実施例３−３）
隣接する３つの孔の中心を結んだときに各辺１２ｍｍの正三角形となるように１０ｍｍφの孔が穿設された、アルミニウム製の有孔板で焼結体Ｄをマスキングし、実施例１−１と同様の方法で溶射を行い、図６（ｃ）に示すように１０ｍｍφ、膜厚５００μｍの溶射被膜８３を斑点状に形成した。
【００７１】
（参考例３−１）
焼結体Ｄに対し、ＳｉＣ生成用ガスであるＣＨ４とＳｉＣｌ４との混合ガスを１３００℃で反応させてＣＶＤ処理を行い、図６（ａ）に示すように膜厚５００μｍのＳｉＣのＣＶＤ被膜を形成した。
【００７２】
（評価）
実施例、参考例、比較例のサンプルの表面に０．５重量％の鉛を含有する、長さ１００ｍｍ×外径５５ｍｍφの円柱状ビレット材を使用し、参考例２と同様にしてサンプル表面の損耗量を評価した。支持体の表面の損耗が厚さ０．１ｍｍ以下であれば◎、０．１〜１．０ｍｍであれば○、１．０ｍｍ超であれば×として評価した。その結果を表３に示す。
なお、ビレット材は酸化による組織変化の影響を避けるため５時間おきに交換しながら評価を行った。
【００７３】
【表３】
0004175745.tif 000004
【００７４】
その結果、表３に示すように比較例３−１の支持体は厚さ２．５ｍｍを超える損耗が認められたのに対し、実施例３−１〜３−３、参考例３−１の支持体は損耗が厚さ０．５ｍｍ以下と殆ど認められず良好な結果を示した。
【００７５】
（実施例４）
実施例４では、Ｓｉ−ＳｉＣ焼結体の気孔率が、支持体の熱伝導率及び溶射被膜の固着強度に与える影響について評価した。実施例４でも、参考例１と同様の方法で作製したＳｉ−ＳｉＣ焼結体を長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ８ｍｍに切断したものを基材とした。但し、焼成の際に金属Ｓｉの含浸量を調整することにより、０．３〜１０％の範囲内で見かけ気孔率が異なる７水準の基材を作製し、実施例３−１と同様に各基材に粒径３０〜７０μｍの安定化ジルコニア（ジルコニア：イットリア重量比＝９２：８）粉末をプラズマ溶射して、膜厚５００μｍの溶射被膜を形成した。
【００７６】
基材と溶射被膜の固着強度は、図７に示すように各支持体９１の基材９２側及び支持層９３側の双方にエポキシ樹脂系接着剤により測定用治具９４の平板部（２０ｍｍ×２０ｍｍ）を接着し、引張強度を測定することにより評価した。熱伝導率は JIS R2618に準拠し熱線法にて測定した。
その結果を表４に示す。
【００７７】
【表４】
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【００７８】
表４に示すようにＳｉ−ＳｉＣ焼結体の見かけ気孔率が本発明の範囲（２〜８％）のものについては熱伝導率、溶射被膜の固着強度とも良好であった。一方、見掛け気孔率が２％未満のものは溶射被膜が強固に固着されず、８％超のものは熱伝導率が低下した。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の支持体は、所定の気孔率のＳｉ−ＳｉＣ焼結体からなる基材の表面に、前記基材と比較して、被加工材との反応性が低い材質の溶射被膜からなる支持層を形成したので、支持体として必要な耐熱性、強度、耐衝撃性、耐食性、耐摩耗性、低比熱、高熱伝導率を備えるとともに、支持体の溶損や摩耗を防止できる。
従って、例えば燃焼式加熱炉や誘導加熱炉の炉心管、圧延用ローラとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の熱間加工用支持体の一の実施例を示す概略斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図２】  誘導加熱炉の形態を示す縦断面図である。
【図３】  本発明の熱間加工用支持体の実施態様を示す概略斜視図である。
【図４】  本発明の熱間加工用支持体の実施態様を示す概略斜視図である。
【図５】  本発明の熱間加工用支持体の実施態様を示す概略斜視図である。
【図６】  本発明の熱間加工用支持体の実施態様を示す概略斜視図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。
【図７】  支持層の固着強度の試験方法を示す概略説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。
【符号の説明】
１…熱間加工用支持体、２…基材、３…支持層、４…被加工材（ビレット材）、１０…加熱ブロック、１１…炉心管、１１ｃ…フランジ部、１２…断熱材、１３…コイル導管、１４…外殻、２０…ビレット材、３１…熱間加工用支持体、３２…基材、３３…支持層、４１…熱間加工用支持体、４２…基材、４３…支持層、５１…熱間加工用支持体、５２…基材、５３…支持層、６１…熱間加工用支持体、６２…基材、６３…支持層、７１…熱間加工用支持体、７２…基材、７３…支持層、８１…熱間加工用支持体、８２…基材、８３…支持層、９１…熱間加工用支持体、９２…基材、９３…支持層、９４…治具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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