JPH10297976A - 炭化珪素発熱体の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来高温で行われていた炭化珪素発熱体の発熱
部と端部の接合を、低温で行えるようにすることによ
り、特別な設備を必要とせず、かつ省エネルギーを実現
する製法を提供する。 【解決手段】発熱部と端部の接合の際、炉内をある一定
の圧力（１５〜１５００Ｐａ）に減圧し制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素発熱体の
発熱部と端部の接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、発熱体を製造するには、棒状のＳ
ｉＣの両端にＳｉを含浸させ端部とする方法が採られて
いた。しかしこの方法でつくられた発熱体の端部の比抵
抗は発熱部の１０％程度であり、該端部はそれだけ電力
の損失となっていた。そこで省エネルギーの観点からこ
の電力損失を少なくするために、比抵抗の低い端部をつ
くり、これと発熱部を接合させるという技術が開発され
た。すなわち、該発熱体は、ＳｉＣからなる発熱部と、
ＳｉＣ−Ｓｉの複合材からなる端部とで構成されたもの
である。この技術により端部の電力損失を少なくするこ
とができた。上述のようなＳｉＣとＳｉＣ−Ｓｉの複合
材を接合する方法としては、ＳｉＣ，Ｃ，バインダーか
らなる接着剤を接合面に塗布して、窒素雰囲気中で高温
（１９００〜２１００℃）に加熱し、溶融したＳｉと接
着剤中のＣと反応させる反応焼結接合が行われている。
しかしこの方法は、処理温度が１９００〜２１００℃と
高温なため、黒鉛炉等の特殊な装置が必要となってく
る。またこの処理温度を低くする方法としては、炉内を
減圧するという方法（特開昭６３−１７２６８号公報）
がある。しかしこの方法だと圧力が低すぎる場合、端部
のＳｉが蒸発してしまい、比抵抗が高くなってしまう。
端部の比抵抗が上がれば発熱体として信頼性が損なわれ
てしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の接
合法では、高温、高真空で処理できる炉のような特殊な
設備がなければ、接合できないという問題があった。ま
た低温で処理すると発熱体の端部の性能に問題があっ
た。本発明の目的は黒鉛炉等の特殊な設備を必要とする
ことなく、かつ端部の性能を損ず、充分な強度を得るこ
とができる接合方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の接合方法は、Ｓ
ｉＣからなる発熱部とＳｉＣ−Ｓｉの複合材からなる端
部の接合面に、ＳｉＣ，Ｃ，バインダーからなる接着剤
を塗布し、これらを一定の減圧下（１５〜１５００Ｐ
ａ）に制御して、加熱（１４５０℃〜１６００℃）し接
合することを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明によれば、従来より５００
℃低い温度で処理することができる。もし圧力が１５０
０Ｐａ以上であれば、反応焼結が進まず接合部分の強度
が不足してしまう。また１５Ｐａ以下であれば端部に含
まれているＳｉが蒸発し比抵抗が上がってしまい、発熱
体としての用をなさない。そこで１５〜１５００Ｐａの
圧力範囲で熱処理をすれば、強度不足の点も、端部の比
抵抗が上がる点も解決できる。このように処理温度を下
げることができることにより、黒鉛炉のような特殊な装
置を使用する必要がなくなり、また接合に必要な電力量
が少なくなり、大幅なコストダウンが可能となる。

【０００６】

【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。 （実施例１〜４）ＳｉＣからなる発熱部（外径φ２０、
内径φ１０、全長３００ｍｍ）とＳｉＣ−Ｓｉの複合材
からなる端部（外径φ２０、内径φ１０、全長３００ｍ
ｍ）を、ＳｉＣ＋Ｃ＋バインダーからなる接着剤で接合
した。この接合体を圧力１５〜１５００Ｐａ、温度１５
００℃で３時間処理し試験のサンプルとした。 （比較例１）実施例１〜４と同様の接合体を圧力３００
０Ｐａ、温度１５００℃で３時間処理し比較用のサンプ
ルとした。表１に実施例１〜４とその比較例１の曲げ強
度の結果を示す。

【０００７】

【表１】 この表の結果から、本発明の実施例１〜４の圧力範囲内
の条件で接合を実施して得られた接合体は、比較例１の
接合体に対して良好な接合状態を有し、かつ充分な接合
強度を有していた。 （実施例５〜８）ＳｉＣ−Ｓｉの複合材（遊離Ｓｉ量１
２〜１７％、外径φ２０×内径φ１０×全長１００ｍ
ｍ）を圧力１５〜１５００Ｐａ、温度１５００℃で３時
間処理し、試験のサンプルとした。 （比較例２）実施例５〜８と同じ複合材を圧力１．５Ｐ
ａ、温度１５００℃で３時間処理し比較用のサンプルと
した。表２に実施例５〜８とその比較例２のＳｉ含有率
と比抵抗を示す。

【０００８】

【表２】 この表の結果から、本発明の実施例５〜８の圧力範囲内
で熱処理されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材は、比較用の複合材
比較例２に対して、Ｓｉ含有量は多くなっている。これ
は圧力が１５Ｐａ以下になると、Ｓｉの蒸発が激しくな
るためである。また比抵抗は実施例５〜８の複合材に対
して比較例２の複合材よりも低くなっている。これは実
施例５〜８の方が比較例２よりもＳｉ含有量が多いため
である。実施例５〜８の複合材のような比抵抗であれ
ば、発熱体の端部として利用することができる。また比
較例２のように複合材の比抵抗が高いと、端部の電力損
失が多くなり、発熱体に用いることができない。上記の
実施例１〜４および５〜８、比較例１および２から炭化
珪素発熱体の発熱部と端部を接合する場合、１５〜１５
００Ｐａの範囲で圧力調整を行えば、１４５０℃〜１６
００℃の温度で可能であるといえる。

【０００９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば炭化珪素
発熱体の発熱部と端部を接合する際に、圧力を１５〜１
５００Ｐａの範囲で調整することにより、加熱処理温度
は、従来より５００℃低い１４５０〜１６００℃の温度
で行うことができる。このように低い温度で処理できる
ため、黒鉛炉といった特別な装置を必要としなくなっ
た。また低い温度で処理できるため、電力消費量も少な
くなり大幅なコストダウンが図れるようになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化珪素発熱体のＳｉＣからなる発熱部
   と、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材からなる端部の接合におい
   て、圧力を１５〜１５００Ｐａの減圧下におき、温度を
   １４５０〜１６００℃で加熱処理することを特徴とする
   炭化珪素発熱体の接合方法。