SiC（酸化物結合SiC）耐火物をグラインダーで切断できるかのテストを行いました。使用した刃は3種類で1)レンガ用、2)石材用、3)コンクリート・タイル用ダイアモンドホイールです。
1)レンガ用：当てたSiCの角が少し削れた程度で全く切れず。
2)石材用：同じく当てたSiCの角が少し削れた程度で全く切れず。
3)コンクリート・タイル用ダイアモンドホイール：少し食い込みましたがそれ以上は切れず。
1)レンガ用、2)石材用はSiC耐火物に当て続けると刃がみるみる減って行き、3)ダイヤモンドホイールもダイヤ砥粒が直ぐに無くなり進まなくなりました。
SiCは砥石の原料にもなっている位の硬い材質ですので加工は容易ではありません。弊社の場合SiC耐火物専用の丸鋸（まるのこ）をオーダーメイドで製作してもらい、それを湿式切断機に取り付け切断加工しております。
複雑形状SiC耐火物として、焼却炉用SiCレンガも多数あり下記の写真はその一例です。
これらは全てプレス成形品のSiC耐火物で、気孔率も数パーセントと低く耐久性があります。
下の写真は熱処理炉のSiC製レールの一例です。
弊社販売のSiC耐火物レールは鋳込み成形ではなくプレス成形品ですので、耐荷重・耐磨耗性にも優れています。複雑形状でもプレス成形で対応できるのが弊社の強みです。
過去3回にわたり比較試験してきたSiC棚板の破断面の焼成テストのまとめです。
この様に焼成雰囲気によってSiC棚板の破断面の見た目/状態が変化しますので、SiC棚板が割れた時の状況がこれらの情報を元にある程度推測できます。
引き続き1300℃還元本焼成の炉に入れた後の新品SiC棚板の破断面の写真です。（1300℃還元焼成：A製陶所）
（1300℃還元焼成：B製陶所）
写真の通り、SiC粒径の細かい箇所は酸化焼成時と似たようなつや消し状態になりましたが、大きめの粒径部分はつや消しにはならずに紫色や緑色のような虹色っぽい色が出ており、このキラキラの色合いは新品棚板を割った破断面でも出ていなかったものです。
この様に還元焼成の場合の破断面は酸化焼成の場合と違い、SiCの大きな粒に光沢をもった色が付きます。
この原理ははっきり判らないのですが、焼成過程で大きめのSiC粒表面が一度酸化されSiO2皮膜ができ、その後還元帯に入った時点でSiO2皮膜がいくらか奪われ薄膜ができ「薄膜干渉」によって光の屈折の強調が起き色が付いた可能性もあります。
尚、同じ還元焼成でも還元度合いや時間が異なることによりこの薄膜のでき方（厚み）が変わり、よって”A製陶所”と”B製陶所”の様に色も異なってくるのではと考えられます。
前々回の記事で「新品SiC棚板破片を800℃の素焼き窯に入れたらキラキラしていた破断面が酸化されつや消しになった。」と報告しましたが、1200℃くらいの酸化本焼成では破断面がどう変化するかをテストしました。
下の写真は1,240℃の酸化本焼成の炉に入れた後の新品SiC棚板破片の破断面の写真です。
この場合も新品を割った時にはキラキラしていた破断面が酸化されつや消しになりましたが、800℃素焼きの時よりも更にマットな感じになり、大きめのSiC粒の部分でも（800℃素焼き時と違い）キラキラは残らずに全てつや消し状態になっています。
ヒートショックによる割れは800℃以下の温度帯ですので、前々回のテスト結果と合わせて考察すると、炉で使用したSiC棚板が割れた時の破断面がこの写真の様に完全にマットなつや消しになっている場合は昇温時の800℃までに棚板が割れ、その後1,200℃くらいの酸化焼成にさらされて破断面がつや消しになったという事で、SiC棚板は昇温時に割れた可能性が高くなります。
SiC棚板等のSiC耐火物を焼成した後は色が濃くなるという現象があります。下の写真は新品未使用SiC棚板の破片を更に割り、片方を1,300℃還元焼成の炉に入れた物です。
写真の通り、左側の還元焼成後の物は新品時に比べ濃いグレーになっています。これは還元焼成によってSiC棚板表面の分子レベルでの酸素欠損が起きた為と考えられます。ですので酸化焼成の場合は焼成物から酸素を奪う作用が働きませんので、この様な色の変化は通常ありません。
因みにアルミナ系耐火物でも同じく、酸素欠損が起こると白色からグレーや黒へと色が濃くなる場合があります。
SiC棚板が低温時に（物理的な力で）割れたのか、焼成時の高温時に（ヒートショックで）割れたのかは破断面の光沢度で判断できるという記事は以前掲載しましたが、更に突っ込んで、その割れがヒートカーブ中の昇温時か降温時かの判断ができるのかどうかの検証です。
焼成最高温度1300℃等でもSiC棚板がヒートショックで割れるのは赤熱状態より低温の800℃以下の温度帯です。仮に800℃くらいの温度ではSiC棚板破断面は酸化されない＝つや消しにならないという事であれば、判断面がつや消しになったのは一度それ以上の温度にさらされたという事になり＝昇温時の割れという事になります。
下の写真は常温で物理的に割ったSiC棚板（左）を800℃の素焼の炉に入れた結果（右）です。
見ての通り、破断面が酸化されつや消しになりました。この結果、降温時のヒートショック（冷め割れ）でも破断面がつや消しになりうるという事で、結論としては「破断面が酸化されつや消しになっている場合は高温時に割れた事は判っても、昇温時の割れか降温時の割れかの区別はつかない」という事になります。
中国製SiC棚板の問題点の追加です。
下の写真は中国製SiC棚板と一緒に使われたムライト系L型支柱（日本製）ですが、棚板の裏面と接した支柱の端面にSiC粒が付着してしまっています。
かなり使い込まれたSiC棚板と支柱ではまれにSiC粒が少しだけ支柱に付くケースはありますが、この様な比較的新しい支柱にこれだけ大きなSiC粒が付着しているのは中国製SiC棚板が原因です。
中国製SiC棚板はSiC自体の結合力が弱い為、使っていてもSiCのぼろ降りがおきるくらいであり、また耐酸化性能が落ちる為、棚板表面が酸化されSiC からシリカ(SiO2)が生成されやすく、シリカは冷えると固まりますので棚板側が支柱をえぐり取ったり、棚板本体のSiC粒が支柱にくっついて剥離したりします。こうなってくると支柱からSiC粒を取るのも難しく、アルミナを塗ってもSiC棚板と支柱はまたくっついてしまい、結果支柱にもダメージを与えた形になってしまっています。
中国製SiC棚板の主な特徴として最後に挙げるのが鉄分の問題です。
下の写真は何回か焼成に使われた（まだ比較的新しい）中国製SiC棚板です。
鉄分の茶色がひどく、コーティング層をも突き抜けたりしており、これでは焼成製品に鉄の茶色が色移りしてしまいます。
SiCの原料は精錬されたインゴットを粉砕して作られますが、SiC原料製造の品質管理の段階で既に鉄分の多い原料が作られるケースが多く、原料価格は安いのですが品質も価格相応です。またSiC棚板製造メーカーにおいても管理やノウハウのレベルが高くない場合はSiC棚板に鉄分がさらに混入してしまいます。
以上3回に渡って見てきた中国製SiC棚板の問題点ですが、これら以外にも新品時から既に棚板が曲がっていたり、使用して半年くらいで棚板が曲がり出したり、白っぽくなる酸化膨張が早かったり、表面にバリがあり平面でなかったり等々、色々なケースがある様です。