＜OCC News＞
「誘導炉加熱によるAl4SiC4の合成」
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2024.3.8発行　Vol.30
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関係各位

　平素より格別のお引き立てを賜り、心より御礼申し上げます。

　さて、今回は、当財団で研究しているAl4SiC4の合成についてご紹介します。
製鋼プロセスにおいて最も使用されるれんが種は炭素含有耐火物です。炭素は、大気の様な酸素を含む環境下で使用すると酸化して消失する特性を有しており、炭素含有耐火物も炭素が酸化消失しない方法を取り入れる必要があります。その一般的な手法としては、酸化防止剤と呼ばれる金属や炭化物を添加することです。代表原料としてはAl、SiおよびSiCがあり、中でもAlは応用頻度が高くなっています。
　Alは酸化防止剤として働くことにより、最終的には耐火原料として多く使用されているAl2O3になりますが、その反応過程でAl4C3が生成することがあります。Al4C3が残留すると、炉が低温になった際に空気中の水分と反応することでAl(OH)3へ変化し、再加熱時(Al2O3への変化時)に膨張します(水蒸気の発生)。この変化過程は、れんがを破損する原因となるためにAl4C3の残留は好ましくありません。
　一方、Al4SiC4は、AlやSiCと同様に炭素の酸化防止剤として用いることが可能で、最も特徴的であるのはいかなる条件でもAl4C3が生成しないことです。そのほかに、断熱効果が高い、SiCの焼結助剤に応用可能など、耐火物分野以外でも活用が期待され、現在では着目されている複合炭化物となっています。しかし、Al4SiC4は多量合成がなされておらず、市販価格も5000円/kg(バッチ式)と高価となっており、普及には合成コストの削減が重要であります。
　これまで市販されていたAl4SiC4は、カーボン炉を使用したバッチ式炉を用いて5時間以上の熱処理を必要とする合成手法が用いられております。この手法は、消費電力量を多くする傾向があり、それが市販価格へ大きく影響していると考えられました。本研究では、この消費電力量を少なくする製造方法の採用を目標としました。
　今回は、ある電力を印加し、瞬時に高温まで加熱する手法の誘導炉加熱に着目しました。瞬時に合成温度に加熱できる本手法は、短時間合成を得やすく、消費電力量も少なくなります。本手法を用いた合成粉末は、Al4C3を含まないAl4SiC4が主鉱物相の粉末であることが分析されました。しかし、金属原料の偏析層も確認されたことから、今後の課題として、出力条件の最適化が必要であることが示唆されました。
　引続きの検討にあたり、各位の一層のご支援を賜りたいと思います。

▼ 誘導炉加熱によるAl4SiC4の合成▼
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以上、OCCからのお知らせでした。
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