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公開番号2025043291
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2024148297
出願日2024-08-30
発明の名称耐熱性材料
出願人ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド,Honeywell International Inc.
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C04B 41/87 20060101AFI20250321BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】基材が高温に耐えるように、基材上にコーティングを形成する方法を提供する。
【解決手段】基材上にコーティングを形成する方法であって、コーティングが、ケイ素に富む耐熱性混合物から形成され、ケイ素に富む耐熱性混合物が、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマー、及び炭化ケイ素粉末を含む、形成することと、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマーを熱分解し、ケイ素に富む耐熱性材料を形成するために、コーティングを加熱することであって、ケイ素に富む耐熱性材料が、炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末及び過剰なケイ素を含む、加熱することと、過剰なケイ素の少なくとも一部分を酸化させ、強化耐熱性材料を形成するために、ケイ素に富む耐熱性材料を加熱することと、を含み、強化耐熱性材料が、炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む、方法とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
基材上にコーティングを形成することであって、前記コーティングが、ケイ素に富む耐熱性混合物から形成され、前記ケイ素に富む耐熱性混合物が、
ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマー、及び
炭化ケイ素粉末を含む、形成することと、
前記ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマーを熱分解し、ケイ素に富む耐熱性材料を形成するために、前記コーティングを加熱することであって、前記ケイ素に富む耐熱性材料が、炭化ケイ素マトリックス中の前記炭化ケイ素粉末及び過剰なケイ素を含む、加熱することと、
前記過剰なケイ素の少なくとも一部分を酸化させ、強化耐熱性材料を形成するために、前記ケイ素に富む耐熱性材料を加熱することと、を含み、前記強化耐熱性材料が、前記炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む、方法。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記コーティングを加熱することが、
前記炭化ケイ素プレセラミックポリマーを前記炭化ケイ素マトリックスに熱分解するために、前記炭化ケイ素プレセラミックポリマーを熱分解温度より上に加熱することと、
前記炭化ケイ素マトリックスを結晶化させるために、前記炭化ケイ素マトリックスを結晶化温度より上に加熱することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
物品であって、
基材と、
前記基材を覆うコーティングと、を含み、前記コーティングが、強化耐熱性材料を含み、前記強化耐熱性材料が、
ポリマー由来炭化ケイ素マトリックス、
前記炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末、及び
前記炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む、物品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、耐熱性材料に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
耐熱性材料は、溶融金属の取り扱いを助けるために高温用途で使用することができる。例えば、鋳物工場において、耐熱性材料は、取鍋及び炉などの金属加工ユニットを形成又はコーティングするために使用され得る。金属加工中に生じる厳しい条件により、金属加工ユニットは腐食及び侵食を受ける場合があり、これにより、金属加工ユニット全体の交換につながる場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、１つ以上の耐熱性材料から構成要素又はコーティングを形成するためのシステム及び技法を説明する。航空宇宙又は鋳物構成要素などの基材又は構成要素は、摂氏約１２００度（℃）を超える温度を有する極超音速航空宇宙用途、又はスラグ若しくは他の酸化種に曝露される鋳物用途など、比較的高温の酸化及び摩耗環境に曝されるデバイス又はシステムの一部分であり得る。化学種が構成要素を劣化させるのを防止するために、酸化種に曝露され得る耐熱性構成要素の表面は、高密度であり、酸化種の浸透に対して高い抵抗を有する。
【０００４】
いくつかの例では、コーティング又は構成要素は、粒子又は他の摩耗源からの劣化に耐える安価な原料を使用して、比較的高密度の耐熱性材料から形成される。高密度の耐熱性材料は、ポリマー由来炭化ケイ素マトリックス、及び炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末を含む。耐熱性材料の機械的強度、耐食性、及び耐衝撃性などの機械的特性を高めるために、耐熱性材料は、炭化ケイ素粉末の粒界に形成された二酸化ケイ素相を含む。
【０００５】
耐熱性材料は、ケイ素に富む耐熱性混合物に由来する。ケイ素に富む耐熱性混合物は、少量の比較的高価な炭化ケイ素プレセラミックポリマー、及び多量の比較的安価な炭化ケイ素粉末を含む。第１の加熱段階では、混合物を熱分解して、ケイ素に富む耐熱性材料を形成する。第２の加熱段階では、ケイ素に富む耐熱性材料の過剰なケイ素を酸化させて、気孔率を更に低減し、強化耐熱性材料の機械的強度を増加させる二酸化ケイ素相を形成する。このようにして、比較的単純な加工及び安価な原料を使用して、鋳造用途に好適な高密度耐熱性構成要素を形成することができる。
【０００６】
いくつかの例では、耐熱性材料は、航空宇宙構成要素の基材上にコーティングを形成するために使用され得る。コーティングは、ケイ素に富む耐熱性混合物を有するペーストとして基材の表面に適用されてもよい。結果として得られるコーティングは、酸化種の移動及び流体中の粒子による摩耗の両方に耐えることができる。他の例では、耐熱性材料は、鋳造システムの耐熱性構成要素を形成するために使用され得る。耐熱性構成要素は、ニアネットシェイプのプレフォームから形成され、ケイ素に富む耐熱性混合物から成形されてもよい。結果として得られる耐熱性構成要素は、酸化種の移動及び耐熱性構成要素の表面に接触する機器によって引き起こされる損傷の両方に耐えることができる。
【０００７】
一例では、方法は、基材上にコーティングを形成することを含む。コーティングは、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマーと炭化ケイ素粉末とを含むケイ素に富む耐熱性混合物から形成される。方法は、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマーを熱分解し、ケイ素に富む耐熱性材料を形成するために、コーティングを加熱することを更に含む。ケイ素に富む耐熱性材料は、炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末及び過剰なケイ素を含む。方法は、過剰なケイ素の少なくとも一部分を酸化させ、強化耐熱性材料を形成するために、ケイ素に富む耐熱性材料を加熱することを更に含む。強化耐熱性材料は、炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む。
【０００８】
別の例では、物品は、基材及び基材を覆うコーティングを含む。コーティングは、ポリマー由来炭化ケイ素マトリックス、炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末、及び炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む、強化耐熱性材料を含む。
【０００９】
別の例では、方法は、ケイ素に富む耐熱性混合物から耐熱性構成要素のプレフォームを形成することを含む。ケイ素に富む耐熱性混合物は、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマー及び炭化ケイ素粉末を含む。方法は、ケイ素に富む炭化ケイ素プレセラミックポリマーを熱分解し、ケイ素に富む耐熱性材料を形成するために、プレフォームを加熱することを更に含む。ケイ素に富む耐熱性材料は、炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末及び過剰なケイ素を含む。方法は、過剰なケイ素の少なくとも一部分を酸化させ、強化耐熱性材料を形成するために、ケイ素に富む耐熱性材料を加熱することを更に含む。強化耐熱性材料は、炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む。
【００１０】
別の例では、耐熱性構成要素は、ポリマー由来炭化ケイ素マトリックス、炭化ケイ素マトリックス中の炭化ケイ素粉末、及び炭化ケイ素粉末の粒界にある二酸化ケイ素相を含む、強化耐熱性材料を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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