JPH06104594B2 - 耐熱性絶縁管 - Google Patents
耐熱性絶縁管Info
- Publication number
- JPH06104594B2 JPH06104594B2 JP1874886A JP1874886A JPH06104594B2 JP H06104594 B2 JPH06104594 B2 JP H06104594B2 JP 1874886 A JP1874886 A JP 1874886A JP 1874886 A JP1874886 A JP 1874886A JP H06104594 B2 JPH06104594 B2 JP H06104594B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- intermediate layer
- graphite
- boron nitride
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱電対用保護管等に用いられる耐熱性に優れた
絶縁管に関する。
絶縁管に関する。
（従来技術） セラミックスの分野では、その焼成工程等において、10
0気圧加圧焼結炉や、HIP炉などが頻繁に用いられつつあ
るが、特に焼成工程における温度管理において、熱電対
や放射温度計等の測定器具を用いている。これらの測定
器具は炉中に設置され、なかには2000℃を越える雰囲気
にも曝されることから、特に熱に対する強度の向上が強
く望まれている。
0気圧加圧焼結炉や、HIP炉などが頻繁に用いられつつあ
るが、特に焼成工程における温度管理において、熱電対
や放射温度計等の測定器具を用いている。これらの測定
器具は炉中に設置され、なかには2000℃を越える雰囲気
にも曝されることから、特に熱に対する強度の向上が強
く望まれている。
そこで、現在は第１図の断面図に示すように熱電対１を
カーボンや窒化ホウ素などからなる円筒状の保護管２に
入れて使用している。
カーボンや窒化ホウ素などからなる円筒状の保護管２に
入れて使用している。
しかしながら、従来における上記の保護管はいずれも強
度が低く、特にカーボンでは、反応性は高く、保護管の
成分が溶出、浸出し、被測定物に悪影響を及ぼすなどの
欠点を有している。
度が低く、特にカーボンでは、反応性は高く、保護管の
成分が溶出、浸出し、被測定物に悪影響を及ぼすなどの
欠点を有している。
（発明の目的） 本発明は、上記問題に対して案出されたものであってそ
の目的は、耐熱性に優れた安価な保護管を提供するにあ
る。さらに、設ける膜と基体との密着性を上げつつ、強
度を向上させ、且つ母材成分を完全に密封した保護管を
提供するにある。
の目的は、耐熱性に優れた安価な保護管を提供するにあ
る。さらに、設ける膜と基体との密着性を上げつつ、強
度を向上させ、且つ母材成分を完全に密封した保護管を
提供するにある。
（発明の構成） 本発明によれば、黒鉛からなる絶縁管形状の基体の外表
面に中間層を介して熱分解窒化ホウ素を被覆し、その中
間層を熱膨張係数が前記黒鉛と熱分解窒化ホウ素との中
間的値を有するSiC、B4Cおよびランダム配向した窒化ホ
ウ素の群から選ばれる少なくとも１種により構成したこ
とによって、絶縁管自体の強度および耐熱性を向上させ
ることができる。
面に中間層を介して熱分解窒化ホウ素を被覆し、その中
間層を熱膨張係数が前記黒鉛と熱分解窒化ホウ素との中
間的値を有するSiC、B4Cおよびランダム配向した窒化ホ
ウ素の群から選ばれる少なくとも１種により構成したこ
とによって、絶縁管自体の強度および耐熱性を向上させ
ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明によれば、基体として低コストおよび加工性に優
れる黒鉛を用い、黒鉛基体表面に熱分解窒化ホウ素（以
下、単にPBNと称す）の膜を設ける。PBNは電気絶縁性、
熱伝導性、耐熱衝撃性に優れ、特に高温下で化学的安定
性、耐酸化性にも優れていることから、保護管自体を耐
熱性に優れたものとすることができる。ところが基体で
ある黒鉛とPBNとの熱膨張係数には、PBN膜の配向によっ
て変動するが、２〜10×10-6／℃程度の差があり、PBN
膜を設けても加熱−冷却サイクルのくり返しで剥離する
傾向にある。
れる黒鉛を用い、黒鉛基体表面に熱分解窒化ホウ素（以
下、単にPBNと称す）の膜を設ける。PBNは電気絶縁性、
熱伝導性、耐熱衝撃性に優れ、特に高温下で化学的安定
性、耐酸化性にも優れていることから、保護管自体を耐
熱性に優れたものとすることができる。ところが基体で
ある黒鉛とPBNとの熱膨張係数には、PBN膜の配向によっ
て変動するが、２〜10×10-6／℃程度の差があり、PBN
膜を設けても加熱−冷却サイクルのくり返しで剥離する
傾向にある。
本発明によれば、このような黒鉛基体の熱膨張係数とPB
Nとの熱膨張係数との差によるPBN膜の剥離を防止するた
め第２図の部分断面図に示す如く黒鉛基体１とPBN膜３
の間に熱膨張差を、緩和させるために中間層４を設ける
ことが重要である。
Nとの熱膨張係数との差によるPBN膜の剥離を防止するた
め第２図の部分断面図に示す如く黒鉛基体１とPBN膜３
の間に熱膨張差を、緩和させるために中間層４を設ける
ことが重要である。
中間層４は、それ自体黒鉛とPBNの熱膨張係数の中間的
値を取るものが選択される。本発明では、SiC,B4Cある
いはランダム配向した窒化ホウ素から選ばれる少なくと
も１種以上の組合わせが挙げられる。これらの中間層成
分のうち、炭化物は基体（カーボン）との反応生成物と
して生成すると基体成分を中間層によって密封すること
ができ、カーボンの浸出を防止することができる。ま
た、ランダム配向した窒化ホウ素は、BN膜の配向性、即
ち、ａ軸配向、ｃ軸配向の割合によって膜の熱膨張係数
が約２乃至30×10-6／℃の範囲で制御可能であることを
利用したもので、その成膜時の基体温度あるいは反応ガ
ス組成によって変更可能である。さらに上記の中間層は
気相成長法特にCVD法に従えばいずれも中間層からPBN膜
の形成まで同一反応槽内で連続的に形成することが可能
であることから層自体連続となり、基体と各膜との密着
性も向上する。
値を取るものが選択される。本発明では、SiC,B4Cある
いはランダム配向した窒化ホウ素から選ばれる少なくと
も１種以上の組合わせが挙げられる。これらの中間層成
分のうち、炭化物は基体（カーボン）との反応生成物と
して生成すると基体成分を中間層によって密封すること
ができ、カーボンの浸出を防止することができる。ま
た、ランダム配向した窒化ホウ素は、BN膜の配向性、即
ち、ａ軸配向、ｃ軸配向の割合によって膜の熱膨張係数
が約２乃至30×10-6／℃の範囲で制御可能であることを
利用したもので、その成膜時の基体温度あるいは反応ガ
ス組成によって変更可能である。さらに上記の中間層は
気相成長法特にCVD法に従えばいずれも中間層からPBN膜
の形成まで同一反応槽内で連続的に形成することが可能
であることから層自体連続となり、基体と各膜との密着
性も向上する。
また、中間層は複数の層から構成することもでき、好ま
しくは母材からSiC、B4Cを第１層として設け、第２層と
してランダム配向した窒化ホウ素を設ける。この構成に
よれば第１層によって確実に母材の成分を密封でき、第
２層によって熱膨張係数を上下両層の中間的膨張係数に
調整することによって、母材からPBN膜までの密着性を
より確実に向上させることができる。
しくは母材からSiC、B4Cを第１層として設け、第２層と
してランダム配向した窒化ホウ素を設ける。この構成に
よれば第１層によって確実に母材の成分を密封でき、第
２層によって熱膨張係数を上下両層の中間的膨張係数に
調整することによって、母材からPBN膜までの密着性を
より確実に向上させることができる。
本発明の耐熱性絶縁管を製造するには、黒鉛から成る基
体を反応槽内に配置して、500乃至1500℃の基体温度に
制御し、そこに反応ガスとしてSiH4,SiCl4等のSi含有ガ
ス、またはBCl3等のホウ素含有ガスおよびこれらとH2ガ
スを導入すると、基体上にSiまたはＢの膜が生成され
る。その時基体のカーボンとの反応によりSiCまたはB4C
が生成される。その後、連続してBCl3,NH3,H2の３種の
ガスを所定の割合で導入することによってPBN膜が生成
される。また、ランダム配向した窒化ホウ素はBN膜の生
成にあたり基体温度を500乃至1500℃、反応ガス比NH3/B
Cl3比を１乃至20の範囲に設定することによって、BNの
配向性をランダム制御し、その熱膨張係数を黒鉛のそれ
と近似の値に制御することができる。
体を反応槽内に配置して、500乃至1500℃の基体温度に
制御し、そこに反応ガスとしてSiH4,SiCl4等のSi含有ガ
ス、またはBCl3等のホウ素含有ガスおよびこれらとH2ガ
スを導入すると、基体上にSiまたはＢの膜が生成され
る。その時基体のカーボンとの反応によりSiCまたはB4C
が生成される。その後、連続してBCl3,NH3,H2の３種の
ガスを所定の割合で導入することによってPBN膜が生成
される。また、ランダム配向した窒化ホウ素はBN膜の生
成にあたり基体温度を500乃至1500℃、反応ガス比NH3/B
Cl3比を１乃至20の範囲に設定することによって、BNの
配向性をランダム制御し、その熱膨張係数を黒鉛のそれ
と近似の値に制御することができる。
なお、中間層を複数層とする場合は適宜反応ガスを交換
すればよい。
すればよい。
中間層、PBN膜の厚みは適宜設定できるが中間層が１乃
至100μｍ、PBN膜が0.01乃至1mmであることが密着強
度、コストの見地から望ましい。
至100μｍ、PBN膜が0.01乃至1mmであることが密着強
度、コストの見地から望ましい。
以下、本発明を次の例で説明する。
実施例１ 高緻密黒鉛から成るＵ字状絶縁管形状の成形体を作製
し、これをCVD反応槽内に配置し、該成形体を900℃に熱
し、そこへSiH4ガスを30Torrの圧力で導入し、１時間珪
化反応を行った。その結果黒鉛成形体の表面に10μｍの
膜厚で炭化珪素を全面に形成した。
し、これをCVD反応槽内に配置し、該成形体を900℃に熱
し、そこへSiH4ガスを30Torrの圧力で導入し、１時間珪
化反応を行った。その結果黒鉛成形体の表面に10μｍの
膜厚で炭化珪素を全面に形成した。
然る後、連続して該反応室内にBCl3ガス、NH3ガスおよ
びH2ガスをそれぞれ10CC/min、10CC/min及び100CC/min
の流速で導入して圧力20Torrとし、10時間にわたって接
触反応をさせ、前記炭化珪素膜の全面に厚さ200μｍのP
BN膜を形成した。
びH2ガスをそれぞれ10CC/min、10CC/min及び100CC/min
の流速で導入して圧力20Torrとし、10時間にわたって接
触反応をさせ、前記炭化珪素膜の全面に厚さ200μｍのP
BN膜を形成した。
得られた絶縁管内に熱電対を設置してN2中およびAr中で
2000℃まで測定を行ったが、膜の剥離も生じることな
く、優れた耐熱性を示した。
2000℃まで測定を行ったが、膜の剥離も生じることな
く、優れた耐熱性を示した。
実施例２ 実施例１と同様の成形体を作製して、反応槽内に設置し
1500℃に加熱し、圧力5TorrでBCl310CC/min、H2150CC/m
inの流速で混合ガスを導入し、１時間のホウ化反応を行
い５μｍのB4Cの中間層を形成した。さらに連続して、
同一条件でNH3ガスを10CC/minの流速で導入し200μｍの
PBN膜を形成した。
1500℃に加熱し、圧力5TorrでBCl310CC/min、H2150CC/m
inの流速で混合ガスを導入し、１時間のホウ化反応を行
い５μｍのB4Cの中間層を形成した。さらに連続して、
同一条件でNH3ガスを10CC/minの流速で導入し200μｍの
PBN膜を形成した。
得られた絶縁管内に熱電対を設置し、実施例１と同様に
測定を行ったところ、2000℃においても優れた耐熱性を
示し、何ら支障は生じなかった。
測定を行ったところ、2000℃においても優れた耐熱性を
示し、何ら支障は生じなかった。
実施例３ 黒鉛から成る成形体基体をCVD反応槽内に設置して、基
体を800℃に加熱し、NH3,BCl3,H2をそれぞれ10CC/min、
10CC/min（NH3/BCl3＝１）、150CC/minの圧力1Torrで１
時間反応を行い熱膨張係数４×10-6／℃のランダム配向
したBN膜を、５μ形成した。その後、基体温度を1500℃
に上げる他は全く同一条件で10時間反応を行い、200μ
のPBN膜を形成した。
体を800℃に加熱し、NH3,BCl3,H2をそれぞれ10CC/min、
10CC/min（NH3/BCl3＝１）、150CC/minの圧力1Torrで１
時間反応を行い熱膨張係数４×10-6／℃のランダム配向
したBN膜を、５μ形成した。その後、基体温度を1500℃
に上げる他は全く同一条件で10時間反応を行い、200μ
のPBN膜を形成した。
得られた絶縁管内に熱電対を設置して実施例１と同様な
条件で測定を行ったところ、膜の剥離もなく優れた耐熱
性を示した。
条件で測定を行ったところ、膜の剥離もなく優れた耐熱
性を示した。
実施例４ 実施例１と同様に成形体を反応槽内に配置して1500℃に
加熱して圧力5Torr及びBCl310cc/min、H2状成形体を反
応槽に配置して1500℃に加熱し圧力5Torr及びBCl310cc/
min、H2150cc/minの流速で混合ガスを導入して１時間の
ホウ化反応を行いB4Cの３μｍの中間層を形成した後、
基体を800℃に加熱し、NH3,BCl3,H2をそれぞれ20cc/mi
n、10cc/min（NH3/BCl3＝２）150cc/minの圧力1Torrで
２時間反応を行い熱膨張係数４×10-6／℃のランダム配
向したBN膜を10μｍ形成した。
加熱して圧力5Torr及びBCl310cc/min、H2状成形体を反
応槽に配置して1500℃に加熱し圧力5Torr及びBCl310cc/
min、H2150cc/minの流速で混合ガスを導入して１時間の
ホウ化反応を行いB4Cの３μｍの中間層を形成した後、
基体を800℃に加熱し、NH3,BCl3,H2をそれぞれ20cc/mi
n、10cc/min（NH3/BCl3＝２）150cc/minの圧力1Torrで
２時間反応を行い熱膨張係数４×10-6／℃のランダム配
向したBN膜を10μｍ形成した。
その後、基体温度を1500℃に上げる他はまったく同一条
件で５時間反応を行い150μｍのPBN膜を形成した。
件で５時間反応を行い150μｍのPBN膜を形成した。
得られた絶縁管内に熱電対を設置してN2中で測定を行っ
たが2000℃においても何ら問題なく2000℃までの加熱−
冷却を10回くり返して何ら変化なく優れた耐熱性、膜密
着性を示した。
たが2000℃においても何ら問題なく2000℃までの加熱−
冷却を10回くり返して何ら変化なく優れた耐熱性、膜密
着性を示した。
（発明の効果） 以上に述べたように本発明の耐熱性絶縁管は、黒鉛基体
表面に熱分解窒化ホウ素と黒鉛との中間の熱膨張係数を
有するSiC,B4Cあるいはランダム配向した窒化ホウ素の
うち少なくとも１種から成る中間層を介して、熱分解窒
化ホウ素（PBN）を被覆することによって、PBN層を基体
に対し強固に密着させ、それによって、絶縁管として、
耐熱性、強度に優れ、しかも安価で長寿命のものが得ら
れる。
表面に熱分解窒化ホウ素と黒鉛との中間の熱膨張係数を
有するSiC,B4Cあるいはランダム配向した窒化ホウ素の
うち少なくとも１種から成る中間層を介して、熱分解窒
化ホウ素（PBN）を被覆することによって、PBN層を基体
に対し強固に密着させ、それによって、絶縁管として、
耐熱性、強度に優れ、しかも安価で長寿命のものが得ら
れる。
なお、本発明の絶縁管は、焼成炉等の高温域で測定する
熱電対の保護管の他、るつぼ、鋳型等のあらゆる分野に
応用することができる。
熱電対の保護管の他、るつぼ、鋳型等のあらゆる分野に
応用することができる。
第１図は従来の絶縁管を、熱電対保護用として用いた場
合の断面図、第２図は本発明の絶縁管の部分断面図であ
る。 １……基体 ３……熱分解窒化ホウ素膜 ４……中間層
合の断面図、第２図は本発明の絶縁管の部分断面図であ
る。 １……基体 ３……熱分解窒化ホウ素膜 ４……中間層
Claims (1)
- 【請求項１】黒鉛からなる絶縁管形状の基体の外表面に
中間層を介して熱分解窒化ホウ素を被覆した耐熱性絶縁
管であって、前記中間層は熱膨張係数が前記黒鉛と熱分
解窒化ホウ素との中間的値を有するとともに、SiC、B4C
およびランダム配向した窒化ホウ素の群から選ばれる少
なくとも１種から成ることを特徴とする耐熱性絶縁管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1874886A JPH06104594B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 耐熱性絶縁管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1874886A JPH06104594B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 耐熱性絶縁管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176976A JPS62176976A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH06104594B2 true JPH06104594B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=11980270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1874886A Expired - Lifetime JPH06104594B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 耐熱性絶縁管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104594B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102795868A (zh) * | 2012-08-13 | 2012-11-28 | 北京博宇半导体工艺器皿技术有限公司 | 一种高温电加热用的氮化硼-碳化硼-石墨复合发热体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103091A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | 新技術開発事業団 | 窒化ホウ素系複合セラミツクス成形物の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP1874886A patent/JPH06104594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102795868A (zh) * | 2012-08-13 | 2012-11-28 | 北京博宇半导体工艺器皿技术有限公司 | 一种高温电加热用的氮化硼-碳化硼-石墨复合发热体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176976A (ja) | 1987-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3492153A (en) | Silicon carbide-aluminum nitride refractory composite | |
| JPH0710665A (ja) | 静電チャック付セラミックスヒーター | |
| JPS6221867B2 (ja) | ||
| JPH0469119B2 (ja) | ||
| US6605352B1 (en) | Corrosion and erosion resistant thin film diamond coating and applications therefor | |
| EP1365219A2 (en) | Thermocouple protective tube | |
| US4717693A (en) | Process for producing beta silicon nitride fibers | |
| JPH06104594B2 (ja) | 耐熱性絶縁管 | |
| Leipold et al. | Materials of construction for silicon crystal growth | |
| JP2684106B2 (ja) | セラミックス被覆用黒鉛基材及びｃｖｄ炉用内部部品 | |
| JPH0688866B2 (ja) | 窒化ホウ素被覆ルツボおよびその製造方法 | |
| JP3442077B2 (ja) | Ｃｖｄ窒化ケイ素の製造方法 | |
| EP0310343B1 (en) | Silicon nitride sintered members | |
| JPS62176981A (ja) | 窒化ホウ素被覆ルツボ | |
| JPS61268442A (ja) | 多層構造の耐熱容器 | |
| JP3220730B2 (ja) | 常圧ｃｖｄ装置のための黒鉛製ウエハ保持治具 | |
| Pochet et al. | Practical aspects of deposition of CVD SiC and boron silicon carbide onto high temperature composites | |
| JPH0784357B2 (ja) | 窒化ホウ素被覆ルツボ | |
| US3825440A (en) | Vapor deposition method | |
| JPS6045154B2 (ja) | 耐火材料 | |
| JPH0692761A (ja) | ＣＶＤ−ＳｉＣコートＳｉ含浸ＳｉＣ製品およびその製造方法 | |
| JPS63166789A (ja) | シリコン単結晶引上装置用黒鉛製ルツボとその製造方法 | |
| JPS61291484A (ja) | 黒鉛るつぼ | |
| JP2002277330A (ja) | 熱電対用保護管及びその製造方法並びにこの保護管を用いた温度測定方法 | |
| US3783031A (en) | Method for producing evaporation inhibiting coating for protection of silicon-germanium and silicon-molybdenum alloys at high temperatures in vacuum |