KR20190132425A - 높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체 - Google Patents

높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체 Download PDF

Info

Publication number
KR20190132425A
KR20190132425A KR1020197030563A KR20197030563A KR20190132425A KR 20190132425 A KR20190132425 A KR 20190132425A KR 1020197030563 A KR1020197030563 A KR 1020197030563A KR 20197030563 A KR20197030563 A KR 20197030563A KR 20190132425 A KR20190132425 A KR 20190132425A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor shaft
hydraulic fracturing
highly corrosive
ceramic
industrial components
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.)
Ceased
Application number
KR1020197030563A
Other languages
English (en)
Inventor
브렌트 엘리엇
데니스 렉스
팀 다이어
Original Assignee
컴포넌트 알이-엔지니어링 컴퍼니, 인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컴포넌트 알이-엔지니어링 컴퍼니, 인코포레이티드 filed Critical 컴포넌트 알이-엔지니어링 컴퍼니, 인코포레이티드
Publication of KR20190132425A publication Critical patent/KR20190132425A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00—Pressure exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Soldering of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950°C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • 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
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • 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
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/006—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/4558—Perforated rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32467—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
    • B23K2103/52—Ceramics
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/121—Metallic interlayers based on aluminium
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
    • C04B2237/127—The active component for bonding being a refractory metal
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/345—Refractory metal oxides
    • C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/366—Aluminium nitride
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/62—Forming laminates or joined articles comprising holes, channels or other types of openings
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/84—Joining of a first substrate with a second substrate at least partially inside the first substrate, where the bonding area is at the inside of the first substrate, e.g. one tube inside another tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/76—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches
    • H10P72/7604—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H10P72/7616—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating, a hardness or a material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

산업용 환경들에서 사용되도록 적응되는 사파이어와 같은 높은 마모 세라믹의 스킨 또는 커버링과 알루미나와 같은 상대적으로 값싼 세라믹의 복합재 조립체는 높은 레벨들의 부식 및/또는 침식을 겪는다. 복합재 조립체의 설계 수명은 이전에 사용되는 컴포넌트들보다 상당히 더 길 수 있다. 복합재 조립체는, 복합재 조립체가 노출될 수 있는 부식성 측면들에 조인트가 취약하지 않도록, 알루미늄과 함께 결합된 그의 세라믹 피스들을 가질 수 있다.

Description

높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체
[0001] 본 출원은 Elliot 등의 2017년 3월 21일자로 출원된, 미국 가특허 출원 번호 제62/474,597호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 이러한 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 내식성 조립체들, 및 더 구체적으로는 고도의 마모 표면들 상에 고도의 마모 재료들을 갖는 세라믹 조립체들에 관한 것이다.
[0003] 도 1은 유압식 압력 교환 펌프의 도면이다.
[0004] 도 2는 마모된 회전자의 도면이다.
[0005] 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 회전자 샤프트이다.
[0006] 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 단부 캡의 단면도이다.
[0007] 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 회전자 기저 구조물이다.
[0008] 도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 단부 캡이다.
[0009] 구조적인 지지 부분에 결합되는 마모 층을 가지는 조립체가 제공된다. 조립체는 선택적으로 세라믹 조립체로서 지칭될 수 있다. 본 발명의 조립체는 선택적으로 임의의 적합한 유형의 장비 피스 또는 산업용 컴포넌트, 예를 들어, 프래킹하기(fracking) 위해 또는 그렇지 않으면 본원에 특히 개시된 바와 같은 회전자, 프래킹 장비(fracking equipment), 슬러리 펌프들(slurry pumps)을 포함할 수 있다. 구조적 지지 부분은 선택적으로, 지지 부분, 지지부 또는 본체로서 지칭될 수 있고, 그리고 선택적으로, 세라믹 재료와 같은 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 세라믹 재료는 선택적으로, 임의의 적합한 값싼 세라믹, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 또는 알루미나, 사파이어, 산화이트륨, 지르코니아 또는 산화베릴륨을 포함할 수 있다. 마모 층은 선택적으로 스킨 층, 스킨, 커버 층, 커버, 맞물림 층, 층, 보호 층, 작업 층 또는 고도의 마모 층으로서 지칭될 수 있고, 그리고 선택적으로, 귀중한 재료, 귀중한 세라믹, 상대적으로 값비싼 세라믹, 사파이어, 모노-결정질 산화알루미늄, MgPSZ, 질화 규소, YTZ, 부분적으로 안정화된 지르코니아(PSZ 또는 세라믹 강으로서 공지됨) 또는 예를 들어 프래킹 환경에서 높은 레벨들의 부식 또는 침식을 견딜 수 있는 재료와 같은 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 마모 층은, 브레이즈 층을 선택적으로 포함할 수 있는 브레이징(brazing)과 같은 임의의 적합한 공정에 의해 구조적인 지지 본체에 결합될 수 있다. 브레이즈 층은 선택적으로, 결합 층으로서 지칭될 수 있고, 그리고 선택적으로, 임의의 적합한 재료, 예컨대, 알루미늄, 순수한 알루미늄, 금속성 알루미늄, 89중량% 초과의 알루미늄, 89중량% 초과의 금속성 알루미늄, 92중량% 초과의 알루미늄, 92중량% 초과의 금속성 알루미늄, 99중량% 초과의 알루미늄, 또는 99중량% 초과의 금속성 알루미늄으로 만들어진다. 결합 공정 또는 단계에서, 브레이즈 층은 적어도 770℃, 적어도 800℃, 1200℃ 미만, 770℃ 내지 1200℃, 800℃ 내지 1200℃, 770℃ 내지 1000℃ 또는 1100℃의 범위에 있는 것을 선택적으로 포함할 수 있는 임의의 적합한 결합 온도로 가열될 수 있다. 결합 공정 또는 단계는 임의의 적합한 환경에서 발생할 수 있으며, 이는 선택적으로 산소가 공급되지 않은(nonoxygenated) 환경, 산소가 없는 환경, 산소의 결핍 상태의 환경, 진공인 진공 환경, 1 x 10E-4 Torr보다 더 낮은 압력의 환경, 1 x 10E-5 Torr보다 더 낮은 압력의 환경, 아르곤(Ar) 대기의 환경, 다른 불활성 가스들의 분위기의 환경, 또는 수소(H2) 분위기의 환경을 포함할 수 있다. 결합 공정 또는 단계는 확산 접합이 없는, 예를 들어 마모 층과 결합 층 사이에 확산 접합이 없는 결합 층을 선택적으로 형성할 수 있다. 결합 층은 마모 층과 구조적 지지 부분 사이에 밀폐식 시일(hermetic seal), 예를 들어, <1 x 10E-9 sccm He/sec의 진공 누출 속도를 가지는 밀폐식 시일을 형성한다. 결합 층은 부식성 처리 화학반응들, 예를 들어 프래킹 화학물질들을 견딜 수 있다.
[0010] 산업용 환경들에서 사용되도록 적응되는 사파이어와 같은 높은 마모 세라믹의 스킨 또는 커버링과 알루미나와 같은 상대적으로 값싼 세라믹의 복합재 조립체는 높은 레벨들의 부식 및/또는 침식을 겪는다. 복합재 조립체의 설계 수명은 이전에 사용되는 컴포넌트들보다 상당히 더 길 수 있다. 복합재 조립체는, 복합재 조립체가 노출될 수 있는 부식성 측면들에 조인트가 취약하지 않도록, 알루미늄과 함께 결합된 그의 세라믹 피스들을 가질 수 있다.
[0011] 석유 및 가스 산업에서의 유정 작업들은, 바위 지대(rock formations)에서 석유 및 가스의 방출을 증가시키기 위해 유압식 파쇄(프래킹)를 수반할 수 있다. 유압식 파쇄는 물, 화학물질들, 및/또는 프로판의 조합을 보유하는 유체를 유정으로 고압으로 펌핑하는 것을 수반한다. 유체의 고압들은 더 많은 석유 및 가스를 방출하는 것을 돕는 한편, 프로판은, 일단 유체가 감압된다면 균열들이 폐쇄되는 것을 방지한다. 프래크(frack) 유체에서의 프로판은 연마성이 있을 수 있고, 유압식 파쇄 장비의 마모를 증가시킬 수 있다.
[0012] 유압식 파쇄 시스템들은, 고압의, 덜 연마성이 있는 유체로부터 보다 낮은 압력의, 고도 연마 유체로 압력을 전달하는 회전 컴포넌트들을 포함할 수 있는 유압식 압력 교환기 시스템을 포함할 수 있다. 고도 연마 유체(highly abrasive fluid)는 모래, 고형 입자들, 및 이물들을 포함할 수 있다. 이러한 디바이스의 회전자 및 단부 커버들은 특히 마모에 민감하다. 유압식 압력 교환기는, 마모 요구들을 만족시키기 위해 텅스텐 카바이드로 만들어질 수 있지만, 이러한 재료는 매우 값비싸고 또는 제조하기에 어렵다. 심지어 이러한 내마모성 재료의 경우에, 컴포넌트들은 침식을 겪고, 수리가 필요로 할 수 있다. 텅스텐 카바이드 시스템의 이러한 수리의 예는 US 2016/0039054에서 알게 된다. 이러한 개시에서의 수리는 큰 컴포넌트들의 전체 단면들을 톱으로 잘라내는 것(sawing off), 및 이들을 교체하는 것을 포함한다.
[0013] 유압식 압력 교환기를 위한 개선된 시스템은 극도의 내마모성 재료, 예컨대 사파이어의 마모 표면 층, 스킨을 갖는 컴포넌트들의 높은 마모 구역들을 커버할 수 있다. 이러한 접근법은, 단지 제한된 구역들에서 요구될 수 있는 높은 마모성 재료의 전체적으로 또는 상당한 부분에서 이전에 만들어진 컴포넌트와 사용될 수 있다. 전체적으로 또는 상당한 부분이 높은 마모성 재료로 만들어진 컴포넌트는, 본원에서 설명된 바와 같은 접근법으로 낮아질 수 있는 높은 비용을 유발시킬 수 있다. 높은 마모성 표면 층의 사용의 경우에, 이 때 컴포넌트의 벌크는, 제조하기에 덜 값비싸고 더 용이한 재료, 예컨대 알루미나로 만들어질 수 있다. 알루미늄과 같은 내식성 결합 층은 사용될 수 있다. 표면 층은, 내식성, 밀폐식 조인트가 생성되는 방식으로 기저 구조물에 브레이징될 수 있다. 이러한 시스템은 또한, 식별된 높은 마모 영역들을 갖는 다른 산업용 컴포넌트들을 위해 사용될 수 있다.
[0014] 도 2는 로터리 IPX(30)의 실시예의 분해도이다. 예시된 실시예에서, 로터리 IPX(30)는 하우징(44) 및 회전자(46)를 포함하는 일반적으로 원통형인 본체 부분(42)을 포함할 수 있다. 로터리 IPX(30)는 또한, 매니폴드들(54 및 52)을 각각 포함할 수 있는 2개의 단부 구조물들(46 및 50)을 포함할 수 있다. 매니폴드(52)는 입구 및 출구 포트들(58 및 56)을 포함하며, 그리고 매니폴드(54)는 입구 및 출구 포트들(60 및 62)을 포함한다. 예를 들어, 입구 포트(58)는 고압의 제1 유체를 수용할 수 있으며, 그리고 출구 포트(56)는 저압의 제1 유체를 IPX(30)로부터 멀리 내보는 데 사용될 수 있다. 유사하게는, 입구 포트(60)는 저압의 제2 유체를 수용할 수 있으며, 그리고 출구 포트(62)는 고압의 제2 유체를 IPX(30)로부터 멀리 내보는 데 사용될 수 있다. 단부 구조물들(46 및 50)은, 매니폴드들(50 및 46) 내에 배치되고 그리고 회전자(46)와의 유체 밀봉식으로 접촉을 위해 적응되는 일반적으로 평탄한 단부 플레이트들(예컨대, 단부 커버들)(66 및 64)을 각각 포함한다. 상기 유의된 바와 같이, 회전자(46)와 같은 IPX(30), 단부 플레이트(66), 및/또는 단부 플레이트(64) 중 하나 이상의 컴포넌트들은, 미리 정해진 임계치(예컨대, 적어도 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250 또는 그 초과인 비커스 경도 수)보다 더 큰 경도를 갖는 내마모성 재료(예컨대, 카바이드, 초경 합금, 규소 카바이드, 텅스텐 카바이드 등)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 텅스텐 카바이드는 보다 내구성이 있을 수 있고, 그리고 다른 재료들, 예컨대 알루미나 세라믹과 비교하여 연마 유체들에게 개선된 내마모성을 제공할 수 있다.
[0015] 회전자(46)는 원통형이고 그리고 하우징(44)에 배치될 수 있고, 그리고 회전자(46)의 길이 방향 축(68)을 중심으로한 회전을 위해 배열된다. 회전자(46)는 길이 방향 축(66)을 중심으로 대칭으로 배열되는 각각의 단부에서 개구들(74 및 72)을 갖는 회전자(46)를 통해 실질적으로 길이 방향으로 연장하는 복수의 채널들(70)을 가질 수 있다. 회전자(46)의 개구들(74 및 72)은, 회전 동안 개구들이 고압의 유체 및 저압의 유체를 각각의 매니폴드들(54 및 52)에 교번식으로 유압식으로 노출시키는 방식으로 단부 플레이트들(66 및 64)과의 유압 연통을 위해 배열된다. 침식성 프래킹 유체들과 접촉하는 이러한 시스템의 단부에서의 컴포넌트들은 특히 마모에 취약하다. 회전자(46)의 단부를 따르는 마모 구역(120)의 경우에, 이러한 마모의 예는 도 2에서 알게 된다.
[0016] 본 발명의 일부 실시예들에서, 보호 표면 층은 침식성 요소들에 대한 높은 노출의 구역에서 기저 구조물에 결합된다. 텅스텐 카바이드로 만들어진 이전에 언급된 예와는 대조적으로, 대체 회전자(substitute rotor)는 기저 구조물을 위한 제1 세라믹, 및 표면 마모 보호 층을 위한 제2 세라믹을 활용하여 만들어질 수 있다. 일부 양태들에서, 표면 층은 사파이어이다. 일부 양태들에서, 기저 구조물은 알루미나이다. 이는 제조하기에 훨씬 더 용이한 기저 구조물을 위한 세라믹, 예컨대 알루미나의 사용을 허용한다.
[0017] 사파이어 표면 층은 임의의 적합한 방식으로 기저 구조물에 고정될 수 있다. 일부 양태들에서, 표면 층은 부식성 처리 화학반응들을 견딜 수 있는 결합 층에 의해 기저 세라믹 구조물에 부착된다. 일부 양태들에서, 부식성 처리 화학반응들은 프래킹 화학물질들에 관한 것이다. 일부 양태들에서, 결합 층은 브레이즈 층에 의해 형성된다. 일부 양태들에서, 브레이즈 층은 알루미늄 브레이징 층이다. 일부 양태들에서, 표면 층, 또는 스킨은, 서로 오버레잉될 수 있거나 래버린스 인터페이스를 가질 수 있거나, 서로 접할 수 있는 복수의 피스들로 구성된다.
[0018] 일부 양태들에서, 사파이어 표면 층은 임의의 적합한 온도에서 결합 브레이즈 층에 의해 기저 세라믹 구조물에 결합된다. 일부 양태들에서, 온도는 적어도 770℃이다. 일부 양태들에서, 온도는 적어도 800℃이다. 일부 양태들에서, 온도는 1200℃ 미만이다. 일부 양태들에서, 온도는 770℃ 내지 1200℃이다. 일부 양태들에서, 온도는 800℃ 내지 1200℃이다. 일부 양태들에서, 보다 높은 온도들에서 재료 특성 열화 염려들을 가질 수 있는 세라믹을 사용할 때, 사용되는 온도는 770℃ 내지 1000℃의 범위에 있을 수 있다.
[0019] 일부 양태들에서, 사파이어 표면 층은 적합한 환경에서, 본원에서 개시되는 온도들 중 임의의 온도를 포함하는 임의의 적합한 온도에서 결합 브레이즈 층에 의해 기저 세라믹 구조물에 결합된다. 일부 양태들에서, 이 환경은 산소가 공급되지 않는 환경이다. 일부 양태들에서, 이 환경은 산소가 없다. 일부 양태들에서, 이 환경은 산소의 결핍 상태이다. 일부 양태들에서, 이 환경은 진공이다. 일부 양태들에서, 이 환경은 1 x 10E-4 Torr보다 더 낮은 압력에 있다. 일부 양태들에서, 이 환경은 1 x 10E-5 Torr보다 더 낮은 압력에 있다. 일부 양태들에서, 이 환경은 아르곤(Ar) 분위기이다. 일부 양태들에서, 이 환경은 다른 불활성 가스들의 분위기이다. 일부 양태들에서, 이 환경은 수소(H2) 분위기이다.
[0020] 일부 양태들에서, 사파이어 표면 층은, 브레이즈 층에 의해 본원에 개시되는 환경들 중 임의의 환경을 포함하는 적합한 환경에서 본원에 개시되는 온도들 중 임의의 온도들을 포함하는 임의의 적합한 온도에서 기저 세라믹 구조물에 결합된다. 일부 양태들에서, 브레이즈 층은 순수한 알루미늄이다. 일 실시예에서, 브레이즈 층은 89중량%보다 더 큰 금속성 알루미늄이다. 일부 양태들에서, 브레이즈 층은 89중량% 초과의 알루미늄을 갖는다. 일부 양태들에서, 브레이즈 층은 99중량%보다 더 큰 금속성 알루미늄이다. 일부 양태들에서, 브레이즈 층은 99중량% 초과의 알루미늄을 갖는다.
[0021] 일부 양태들에서, 사파이어 표면 층은, 본원에 개시되는 알루미늄 브레이즈 층들 중 임의에 의해 형성되는 알루미늄 결합 층을 포함하는 알루미늄 결합 층에 의해, 본원에 개시되는 환경들 중 임의의 환경을 포함하는 적합한 환경에서 본원에 개시되는 온도들 중 임의의 온도들을 포함하는 임의의 적합한 온도에서 기저 세라믹 구조물에 결합된다. 일부 양태들에서, 알루미늄 결합 층은 확산 접합이 없다. 일부 양태들에서, 알루미늄 결합 층을 형성하는 공정은 확산 접합이 없다. 일부 양태들에서, 사파이어 층과 알루미늄 결합 층 사이의 확산 접합이 존재하지 않는다. 일부 양태들에서, 알루미늄 결합 층은 사파이어 표면 층과 세라믹 구조물 사이에 밀폐식 시일을 형성한다. 일부 양태들에서, 알루미늄 결합 층은 <1 x 10E-9 sccm He/sec의 진공 누출 속도를 가지는 사파이어 표면 층과 세라믹 구조물 사이에 밀폐식 시일을 형성한다. 일부 양태들에서, 알루미늄 결합 층은 부식성 처리 화학반응들을 견딜 수 있다. 일부 양태들에서, 부식성 처리 화학반응들은 프래킹 화학물질들이다.
[0022] 기저 세라믹 구조물은, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 또는 알루미나, 사파이어, 산화이트륨, 지르코니아, 및 산화베릴륨을 포함하는 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다.
[0023] 위에서 알게 된 바와 같이, 브레이즈 층의 두께는 다양한 재료들 사이의 열팽창의 차별적인 계수들로 인해 응력들을 견딜 수 있도록 적응된다. 잔류 응력들은 아래에서 설명된 브레이징 단계들로부터 냉각(cool down) 동안 초래될 수 있다. 또한, 실온으로부터 상승하는 빠른 초기의 온도는 조립체에 걸쳐 일부 온도 비균일성을 유발시킬 수 있으며, 이는 브레이징 동안 발생되는 잔류 응력들로 악화될 수 있다.
[0024] 알루미늄은 산화된 알루미늄의 자체-제한 층(self-limiting layer)을 형성하는 특성을 갖는다. 이러한 층은 일반적은 균일하고, 그리고 일단 형성된다면, 베이스 알루미늄을 관통하고 그리고 산화 공정을 연속하는 부가의 산소 또는 다른 산화 화학반응들(이러한 불소 화학반응들)을 방지하거나 상당히 제한한다. 이러한 방식으로, 그 후 알루미늄의 표면 상에 형성되어 있는 산화물(또는 불소) 층에 의해 실질적으로 정지되거나 느려지는 알루미늄의 초기의 단기간의 산화 또는 부식이 존재한다. 브레이즈 재료는 포일 시트, 분말, 박막의 형태이거나, 본원에서 설명되는 브레이징 공정들에 대한 적합한 임의의 다른 형태 인자를 가질 수 있다. 예를 들어, 브레이징 층은 0.00019인치 내지 0.011인치 또는 그 초과의 범위에 있는 두께를 가지는 시트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 브레이즈 재료는 대략 0.0012인치의 두께를 가지는 시트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 브레이즈 재료는 대략 0.006인치의 두께를 가지는 시트일 수 있다. 통상적으로, 알루미늄에서의 (예를 들어, 마그네슘과 같은) 합금 구성성분들은 알루미늄의 입자 경계들 중간의 침전물들로서 형성된다. 이들이 알루미늄 접합 층의 산화 내성을 감소시킬 수 있는 한편, 통상적으로 이러한 침전물들은 알루미늄을 통해 연속적인 경로들을 형성하지 않으며, 그리고 이에 의해, 전체 알루미늄 층을 통해 산화제들의 관통을 허용하지 않고, 그리고 따라서 그의 부식 저항을 제공하는 알루미늄의 자체-제한하는 산화물-층 특성을 온전한 상태로 남겨진다. 침전물들을 형성할 수 있는 구성성분들을 보유하는 알루미늄 합금을 사용하는 실시예들에서, 냉각 프로토콜들을 포함하는 공정 매개변수들은 입자 경계에서의 침전물들을 최소화하도록 적응될 것이다. 예를 들어, 일부 양태들에서, 브레이즈 재료는 적어도 99.5%의 순도를 가지는 알루미늄일 수 있다. 일부 실시예들에서, 92%의 순도를 가질 수 있는 상업적으로 이용가능한 알루미늄 포일이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 합금들이 사용된다. 이러한 합금들은 Al-5w%Zr, Al-5w%Ti, 상업용 합금들(#7005, #5083, 및 #7075)을 포함할 수 있다. 이러한 합금들은 일부 실시예들에서 1100℃의 결합 온도로 사용될 수 있다. 이러한 합금들은 일부 실시예들에서 800℃ 내지 1200℃의 온도로 사용될 수 있다. 이러한 합금들은 일부 실시예들에서 보다 낮은 또는 보다 높은 온도로 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 결합 층 브레이즈 재료는 99중량%보다 더 큰 알루미늄일 수 있다. 일부 양태들에서, 결합 층 브레이즈 재료는 98중량%보다 더 큰 알루미늄일 수 있다.
[0025] 본 발명의 일부 실시예들에 따른 결합 방법들은, 결합될 세라믹 피스들에 대한 결합 재료의 습윤(wetting) 및 유동의 제어에 의존한다. 일부 실시예들에서, 결합 프로세스 중 산소의 부재는, 조인트 영역에서 재료들을 변화시키는 반응들 없이 적절한 습윤을 허용한다. 결합 재료의 적절한 습윤 및 유동에 의해, 밀폐식으로 밀봉된 조인트는, 예를 들어, 액상 소결에 대해 저온으로 얻어질 수 있다.
[0026] 브레이징 공정 동안의 산소 또는 질소의 상당한 양의 존재는, 결국 밀폐식이 아닌 조인트를 유발할 수 있는 결합 인터페이스 구역의 완전한 습윤을 간섭하는 반응들을 생성할 수 있다. 완전한 습윤 없이, 비습윤된 구역들은 조인트 인터페이스 구역에서 최종 조인트로 도입된다. 충분한 연속적인 비습윤된 구역들이 도입될 때, 조인트의 밀폐가 손실된다.
[0027] 일부 실시예들에서, 결합 공정은 매우 낮은 압력들을 제공하도록 적응되는 공정 챔버에서 수행된다. 본 발명의 실시예들에 따른 결합 공정들은 밀폐식으로 밀봉된 조인트를 달성하기 위해 산소의 결핍을 요구할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공정은 1 x 10E-4 Torr보다 더 낮은 압력으로 수행된다. 일부 실시예들에서, 공정은 1 x 10E-5 Torr보다 더 낮은 압력으로 수행된다.
[0028] 질소의 존재는, 질화알루미늄을 형성하기 위해 용융된 알루미늄과의 질소 반응으로 이어질 수 있으며, 그리고 이러한 반응 형성은 조인트 인터페이스 구역의 습윤을 간섭할 수 있다. 유사하게는, 산소의 존재는, 산화알루미늄을 형성하기 위해 용융된 알루미늄과의 산소 반응으로 이어질 수 있으며, 그리고 이러한 반응 형성은 조인트 인터페이스 구역의 습윤을 간섭할 수 있다. 5 x 10-5 Torr보다 낮은 압력의 진공 분위기를 사용하는 것은, 조인트 인터페이스 구역의 완전히 견고한 습윤, 및 밀폐식 조인트들을 허용하기 위해 충분한 산소 및 질소를 제거했던 것으로 도시되었다. 일부 실시예들에서, 하지만 수소와 같은 비산화 가스들 또는 아르곤과 같은 순수 불활성 가스들을 사용하여, 예를 들어 브레이징 단계 동안 공정 챔버에서 분위기 압력을 포함하는 압력 보다 높은 압력들의 사용은 또한, 조인트 인터페이스 구역의 견고한 습윤, 및 밀폐식 조인트들로 이어졌다. 위에서 지칭되는 산소 반응을 회피하기 위해, 브레이징 공정 동안 공정 챔버에서의 산소의 양은, 조인트 인터페이스 구역의 완전한 습윤이 악영향이 주어지지 않도록 충분히 낮아야 한다. 위에서 지칭되는 질소 반응을 회피하기 위해, 브레이징 공정 동안 공정 챔버에 존재하는 질소의 양은, 조인트 인터페이스 구역의 완전한 습윤이 악영향이 주어지지 않도록 충분히 낮아야 한다.
[0029] 최소 조인트 두께를 유지하는 것과 커플링되는, 브레이징 공정 동안 적합한 분위기의 선택은 조인트의 완전한 습윤을 허용할 수 있다. 반대로, 부적합한 분위기의 선택은 조악한 습윤, 보이드들, 및 비밀폐식 조인트로 이어질 수 있다. 브레이징하는 동안 적합한 재료 선택 및 온도와 함께 제어된 분위기 및 제어된 조인트 두께의 적합한 조합은 밀폐식 조인트들과의 재료들의 결합을 허용한다.
[0030] 일부 양태들에서, 기저 구조 세라믹은 표면 층에 대한 열팽창의 그의 계수에서 클로즈 매치(close match)를 제시하도록 선택된다. 열팽창의 계수들은 온도에 따라 변할 것이어서, 열팽창의 매칭 계수들의 선택은, 지지되도록 추구되는 처리 온도들을 통해 그리고 추가적으로 결합 층의 브레이징 온도에 이르기까지 실온으로부터 매치의 정도를 고려해야 한다.
[0031] 예시적인 실시예에서, 표면 층은 사파이어이며, 그리고 기저 구조물이 알루미나이다. 20℃(293K), 517℃(800K), 및 1017℃(1300K) 각각에서의 사파이어(단결정 산화알루미늄)의 열팽창의 계수는 5.38, 8.52, 및 9.74 x 10E-6/K이다. 20℃, 500℃, 및 1000℃ 각각에서의 소결된 알루미나의 열팽창의 계수는 4.6, 7.1, 및 8.1 x 10E-6/K이다. 이들은 양호한 매칭을 제시한다. 예시적인 실시예에서, 브레이징 층은 89% 초과의 순도를 갖는 알루미늄이고, 99중량% 초과의 Al일 수 있다.
[0032] 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 회전자(86)를 예시한다. 회전자(86)는 기저 구조물(87) 및 단부 캡(130)을 갖는다. 기저 구조물(87)은 알루미나일 수 있으며, 그리고 단부 캡(130)은 사파이어일 수 있다. 단부 캡(130)은 전술된 방법들에 따른 알루미늄 결합 층을 갖는 기저 구조물(87)에 결합될 수 있다. 기저 구조물(87)은 줄어든 직경 및 단부 캡(130)과 간섭하는 단부를 갖는 원통형이다. 단부 캡(130)은 원형 단부 플레이트를 갖는 실린더이다. 기저 구조물(87) 위에 있는 단부 캡(130)의 사용의 경우에, 회전자(86)는, 다른 접근법들에서 이전에 아는 것보다 심지어 보다 큰 내마모성을 갖는 알루미나와 같은 보다 실제적인 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
[0033] 일부 양태들에서, 단부 슬리브는 회전자 위에서 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 원형 단부 캡은 회전자와 함께 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 단부 슬리브 및 원형 단부 캡은 회전자와 함께 사용될 수 있다.
[0034] 다른 예시적인 실시예에서, 길이 방향 채널들(70)은 사파이어와 같은 높은 내마모성 재료의 원통형 라이닝들과 나란히 정렬될 수 있다. 사파이어 원통형 라이닝들은 전술된 결합 방법들에 따라 회전자 기저 구조물에 브레이징될 수 있다.
[0035] 알루미나와 같은 보다 실제적인 세라믹의 기저 구조물 위에 있는 예컨대, 사파이어의 높은 내마모성 표면 층들의 사용은 높은 마모 침식 환경들에 노출된 컴포넌트들에 대한 현재 접근법에 대해 상당한 개선을 제공한다. 알루미나에 대한 사파이어의 양호한 열팽창 매치는 재료들의 양호한 페어링(pairing)을 제공한다.
[0036] 위에서 언급된 접합 공정의 낮은 온도는 사파이어 이외에도, Mg-PSZ, 질화 규소, 및 YTZ 재료들의 사용을 가능하게 한다. 다른 재료들에 MgPSZ를 접합하기 위한 현재 공지된 공정은 >1200℃의 금속화를 요구한다. 소정의 온도에서 또는 1200℃ 초과에서 이러한 공정들 동안, MgPSZ 상의 강인화 상(toughening phase)이 정방정계 지르코니아 형성 정방형 지르코니아로 열화된다. 재료는 열적 노화(overaging)에 의해 열화된다. 적정한 MgPSZ는, 높은 마모 적용들이 재료 상의 연마제들의 마모 경화 효과로 인한 것이라는 점에서, 양호한 재료이다. MgPSZ이 연마에 의해 마모됨에 따라, MgPSZ는 지르코니아 내에 상변이로부터 표면 압축 응력을 발생시킨다. 스크래칭될(scratched) 때, 정방정계 지르코니아는 단사정계 지르코니아로 붕괴하고, 그리고 체적 팽창은 압축 표면 응력을 생성하는 지르코니아에서 발생한다. 이는 세라믹의 연마 저항(abrasion resistance)을 개선시킨다. 본 발명에 따른 공정들은, 재료들을 열화하지 않고 MpPSZ를 알루미나에 접합할 수 있는 단지 하나의 공정일 수 있다.
[0037] 일부 양태들에서, 높은 침식성 및/또는 높은 부식성 작동 환경을 겪는 컴포넌트들을 설계하고 제조하는 방법은 많은 산업용 적용들에서 경질 재료들 예컨대 진보된 세라믹들, 금속-매질-복합체들, 및 서멧들(cermets)을 활용하는 단계를 포함한다. 이러한 재료들의 특성들은 성능에서의 이익들 및 부식성, 고온, 및/또는 연마 환경들이 존재하는 적용들에서의 수명을 제공한다. 그러나, 이러한 재료들의 다른 특성은, 많은 경우들에서 이러한 재료들이 함께 결합하기에 어렵다는 점이다. 이러한 재료들을 이들 자체에 그리고 다른 재료들에 결합하기 위해 현재 사용 중인 통상적인 방법들은 접착제들, 글래싱(glassing), 능동식 브레이징, 직접적인 접합, 및 확산 접합을 포함한다. 이러한 방법들 모두는, 작동 온도, 내식성, 또는 상이한 열팽창 계수들의 결합 재료들에서 제한들을 갖는다. 예를 들어, 접착제들은 상승된 온도에서 사용될 수 없고, 제한된 내식성을 갖는다. 능동식 브레이징은 조악한 내식성을 가지며; 유리들은 제한된 내식성을 가지고, 그리고 임의의 열팽창 불일치를 견딜 수 없다. 직접적인 접합 및 확산 접합은 또한, 임의의 열팽창 불일치를 견딜 수 없을 뿐만 아니라, 값비싸고 어려운 공정들일 수 있다. 이러한 재료들 중 많은 재료들의 다른 특성은, 이 재료들이 제조하기에 어렵고 값이 비싸며; 이들의 본질상, 이 재료들은 극도로 경질이다. 요구되는 기하학적 형상들로 이 재료들을 성형하는 것은 종종 다이아몬드 툴링(diamond tooling)으로의 수백 시간들의 그라인딩을 요구할 수 있다. 가장 강하고 가장 경질인 이러한 재료들 중 일부 재료들, 예를 들어, 사파이어 및 부분적으로 안정화된 지르코니아(PSZ 또는 세라믹 강으로 공지됨)는, 이 재료들이 극도로 제한된 산업 적용들을 가지는 경우에 작업하기에 매우 비싸고 어렵다.
[0038] 채광 및 석유 탐사에서, 고도의 연마 슬러리들은 지하로부터 펌핑되어야 한다. 유사하게는, 프래킹이 고압 연마 슬러리들을 운반하기 위해 압력 교환 유닛들을 활용함에 따라, 채광 및 석유 탐사는 슬러리 펌핑 및 전달을 위한 상이한 장치의 호스트(host)를 활용한다. 이러한 펌핑 시스템들의 내부 컴포넌트들은 때때로 알루미나와 같은 진보된 세라믹으로 만들어진다. 이러한 적용들에서 PSZ의 사용의 경우에, 상당한 수명 및 성능 이점들이 초래될 수 있다. PSZ에 특정하여, 그의 재료 특성들 중 하나는 극도로 높은 내부 응력이며 ─ 이는 부분적으로 그의 큰 강도 및 연마 저항을 제공하는 것이다. 그러나, 이는, 내부 응력들로 인해, 재료가 치수적으로 안정적이지 않음에 따라, 고정밀 기계 컴포넌트들을 제조하는 것을 매우 어렵게(사실상 불가능하게) 만든다. 사용자가 정확한 형상들 및 치수들로 그라인딩하는 것을 시도함에 따라, 재료는 이동해서, 정밀한 부품들은 PSZ로 만들어질 수 없다. 필요한 것은, 현재 재료들의 비용에 가까운 비용으로 가장 좋은 재료들, 이러한 경우에, PSZ의 특성들을 활용하는 방법이다.
[0039] 예를 들어, 프래킹, 채광, 및 석유 탐사, 슬러리의 연마로 인한 마모를 겪는 회전자들, 베어링들, 단부 캡들 등과 같은 컴포넌트들에서의 연마 슬러피 펌핑 적용들의 경우에, 알루미늄 브레이징의 이전에 언급된 공정은 PSZ 또는 사파이어의 “스킨”, 또는 마모 표면 층을 알루미나의 구조물 상에 결합하도록 활용된다. 이러한 접근법을 활용하여, PSZ의 층이 견고하게 결합되는 기저 알루미나 구조물은 필요한 기하학적 형상들을 달성하도록 요구되는 치수 안정성을 제공한다. PSZ는, 연마 저항 성능이 필요하다면, 연마 저항 성능을 제공하며, 그리고 알루미나의 제조능력 및 비용들은 대부분의 구조물을 제공하는 데 사용된다. 비록 사파이어의 비용 증가 및 PSZ의 연마 저항이 일부 경우들에서 PSZ를 보다 양호하게 선택하지만, 사파이어는 또한 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 컴포넌트들은 텅스텐 카바이드, 및 극도로 경질인 세라믹 재료로 만들어진다. 이러한 컴포넌트들을 제조하는 것은 극도로 값비싸다. 마모하는 것으로 나타나는 위치들에서의 PSZ의 사용은 컴포넌트 수명을 상당하기 증가시킬 것이며, 그리고 마모를 겪지 않는 컴포넌트 구역들에서의 알루미나 세라믹 재료의 사용은 실질적으로 총 비용을 감소시킬 것이다.
[0040] 예를 들어, 가스 플라즈마 분사 노즐들이 반도체 제조시에 사용되는 경우에, 작은 피스의 사파이어는 오리피스를 만드는 데 사용될 수 있다. 노즐의 나머지는, 사용시에 제조 방법들 및 비용들을 오리피스 없이 ─ 이미 활용하여 알루미나 또는 질화알루미늄에서 제조될 수 있다. 그 후, 사파이어 오리피스는 본원에서 설명된 알루미늄 브레이징 공정을 활용하여 제자리에 접합된다. 이러한 방식으로, 사파이어의 플라즈마 침식 저항은 원래의 알루미나 노즐의 제조능력 및 비용과 커플링된다.
[0041] 반도체 제조시에, 부식성 및 고온 둘 모두인 고에너지 가스 플라즈마는 집적 회로들(integrated circuits)의 제조시에 필요한 처리를 실시하는 데 사용된다. 많은 적용들에서, 컴포넌트들은 플라즈마를 보유하고 그리고 지향시키기 위해 처리 환경에서 사용된다. 통상적으로, 에지 링들, 초점 링들, 가스 링들, 가스 판들, 블로커 판들 등으로 일반적으로 불리는 이러한 컴포넌트들은 석영, 규소, 알루미나, 또는 질화알루미늄으로 만들어진다. 플라즈마에 의한 부품들의 침식이 공정 드리프트(drift) 및 오염을 유발시킴에 따라, 시간 단위로 측정되는 수명을 가지는 이러한 컴포넌트들이 짧은 서비스 시간들 후에 컴포넌트들의 교체를 필요로 하는 것은 드문 일이 아니다. 일부 적용들에서, 플라즈마는 세라믹 노즐들의 어레이의 사용에 의해 처리 환경으로 분사된다. 이러한 노즐들은 플라즈마의 유량 및 패턴을 제어하기 위해 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 그리고 대략 0.010” 직경의 작은 오리피스를 갖는 분사 노즐모놀리스형 부품들이다. 이러한 노즐들을 위한 통상적은 재료들은 산화알루미늄 또는 질화알루미늄이다. 심지어 이러한 진보된 세라믹의 사용의 경우에, 노즐들의 수명은 고에너지 플라즈마에 의한 오리피스의 침식으로 인해 3달이다. 이는, 기계가 20개 초과의 개별적인 노즐들을 통상적으로 포함하는 노즐 어레이를 교체하기 위해 3달마다 완전히 셧다운되는(shut down) 것을 요구한다. 노즐들이 침식되고 있으면서, 노즐들은 처리의 수율들을 감소시키는 플라즈마로 오염물들을 방출한다. 그리고 노즐들이 이들의 엔드-오프-라이프(end-of-life)에 도달함에 따라, 플라즈마의 유동은 오리피스의 침식으로 인해 증가하기 시작하며, 이는 공정 성능을 변경하는 것을 허용하여, 추가적으로 수율들을 감소시킨다. 사파이어 및 산화이트륨과 같은 다른 진보된 세라믹 재료들은 이러한 플라즈마 환경에서 상당히 보다 낮은 침식 속도들을 갖는다. 에지 링들 및 분사기 노즐들과 같은 컴포넌트들이 이러한 재료들로 만들어질 수 있다면, 상당한 수명 및 성능 개선들이 유발될 것이다. 그러나, 위에서 언급된 제조 및 비용 제한들로 인해, 어느 누구도 이러한 적용을 위해 이러한 재료들을 사용하지 않는다. 필요한 것은, 현재 재료들의 비용에 가까운 비용으로 가장 좋은 재료들의 특성들을 활용하는 방법이다.
[0042] 본 발명의 양태들은, 침식 및 부식을 위한 가장 좋은 재료들, 예컨대 사파이어(모노-결정질 산화알루미늄), 산화이트륨, 및 PSZ의 특성들을 조합하는 방법에 산화알루미늄과 같은 보다 낮은 비용의 진보된 세라믹 재료들을 제공한다. 진보된 세라믹 재료들을 그 자체에 그리고 다른 재료들에 결합하기 위한 브레이징 재료로서 알루미늄을 사용하는 본 발명의 실시예들에 따라 방법을 활용하여, 가장 높은 성능 진보된 세라믹 재료들의 특성들을 알루미나와 같은 세라믹의 보다 낮은 비용 및 간단한 제조능력의 비용들 및 제조 능력과 결합하는 것이 이제 가능하다. 이러한 공정들은 높은 레벨들의 부식 및 침식 저항을 갖는 조인트들을 제조하며, 이 조인트들은 상승된 온도들에서 작동할 수 있고 그리고 결합된 재료들 사이의 열팽창시에 상당한 변형들을 견딜 수 있다.
[0043] 전술된 바와 같은 컴포넌트들의 설계의 부분으로서, 세라믹의 열팽창 차이들은 검토될 것이다. 브레이즈 층의 두께, 및/또는 표면 세라믹 층의 두께는 브레이징 및 후속하는 냉각 동안, 그리고 사용 동안 응력 레벨들을 허용가능한 레벨들 미만으로 유지하도록 선택될 수 있다.
[0044] 위의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 매우 다양한 실시예들은 본원에서 주어진 설명으로부터 구성될 수 있으며, 그리고 추가의 이점들 및 수정들이 당업자에게 용이하게 발생할 것이다. 따라서, 그의 보다 넓은 양태들에서의 본 발명은 도시되고 그리고 설명되는 특정한 상세들 및 예시적인 예들에 제한되지 않는다. 이에 따라, 이러한 상세들로부터의 이탈은 출원인의 일반적인 발명의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (36)

  1. 유압식 파쇄 시스템(hydraulic fracturing system)을 위한 회전자 샤프트(rotor shaft)로서,
    단부를 가지고 그리고 제1 세라믹을 포함하는 원통형 펌프 샤프트(cylindrical pump shaft), 상기 원통형 펌프 샤프트의 단부 위에 있는 단부 캡(end cap) ─ 상기 단부 캡은 제2 세라믹을 포함함 ─, 및 상기 펌프 샤프트와 상기 단부 캡을 결합하는 결합 층을 포함하며, 상기 결합 층은 금속성 알루미늄을 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 원통형 펌프 샤프트는 그의 길이의 대부분에 대한 제1 직경 및 단부에서의 제2 직경을 더 가지며, 상기 제2 직경은 상기 제1 직경보다 더 작은,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 단부 캡은 원통형 쉘을 포함하며, 상기 단부 캡의 외경은 상기 제1 직경인,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 사파이어를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 결합 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 단부 캡은 상기 원통형 쉘에 커플링되는 원형 단부 플레이트(circular end plate)를 더 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 MpPSZ를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 결합 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 YTZ를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 결합 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 사파이어를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 MpPSZ를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹은 YTZ를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹은 알루미나를 포함하는,
    유압식 파쇄 시스템을 위한 회전자 샤프트.
  20. 높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트로서,
    구조적 지지 부분, 하나 이상의 식별된 높은 마모 노출 표면들, 하나 이상의 보호 층들 및 상기 구조적 지지 부분의 상기 하나 이상의 보호 층들을 상기 하나 이상의 마모 노출 표면들에 결합하는 하나 이상의 결합 층들을 포함하며, 상기 하나 이상의 결합 층들은 금속성 알루미늄을 각각 포함하는,
    높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 구조적 지지 부분은 알루미나를 포함하는,
    높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보호 층들은 사파이어를 포함하는,
    높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 결합 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 결합 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 또는 부식성 환경에서의 사용을 위해 적응되는 산업용 컴포넌트.
  25. 높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법으로서,
    하나 이상의 표면 마모 층들을 하나 이상의 브레이징 층들을 갖는 산업용 컴포넌트 주요 지지 구조물 상에 배열하는 단계 ─ 상기 하나 이상의 브레이징 층들은 상기 하나 이상의 표면 마모 층들과 상기 지지 구조물 사이에 배치되며, 상기 브레이징 층은 금속성 알루미늄을 포함함 ─, 프리-브레이징 서브 조립체(pre-brazing sub assembly)를 공정 챔버(process chamber)로 배치하는 단계, 상기 공정 챔버로부터 산소를 제거하는 단계, 그리고 770℃ 초과의 온도로 가열시킴으로써 상기 표면 마모 층들을 상기 주요 지지 구조물에 결합시키며, 이에 의해 밀폐식 조인트(hermetic joint)로 상기 표면 마모 층들을 상기 주요 지지 구조물에 결합하는 단계를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 공정 챔버로부터 산소를 제거하는 단계는 1 x 10E-4 미만의 압력으로 상기 컴포넌트들의 가열 동안 진공을 적용시키는 단계를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 주요 지지 구조물은 질화알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 표면 층들은 사파이어를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  29. 제26 항에 있어서,
    상기 주요 지지 구조물은 알루미나를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 표면 층들은 사파이어를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 브레이징 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  32. 제28 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 표면 층들은 MpPSZ를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 브레이징 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  34. 제28 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 표면 층들은 YTZ를 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 브레이징 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
  36. 제25 항에 있어서,
    상기 브레이징 층은 99중량% 초과의 금속성 알루미늄을 포함하는,
    높은 침식성 환경에서의 사용을 위한 산업용 컴포넌트의 제조를 위한 방법.
KR1020197030563A 2017-03-21 2018-03-21 높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체 Ceased KR20190132425A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762474597P 2017-03-21 2017-03-21
US62/474,597 2017-03-21
PCT/US2018/023666 WO2018175665A1 (en) 2017-03-21 2018-03-21 Ceramic material assembly for use in highly corrosive or erosive industrial applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190132425A true KR20190132425A (ko) 2019-11-27

Family

ID=63584678

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197030563A Ceased KR20190132425A (ko) 2017-03-21 2018-03-21 높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체
KR1020197030565A Ceased KR20190127863A (ko) 2017-03-21 2018-03-21 높은 부식성 또는 침식성 반도체 처리 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197030565A Ceased KR20190127863A (ko) 2017-03-21 2018-03-21 높은 부식성 또는 침식성 반도체 처리 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20190066980A1 (ko)
EP (2) EP3601803A4 (ko)
JP (2) JP2020514237A (ko)
KR (2) KR20190132425A (ko)
CN (2) CN110520628A (ko)
TW (1) TW201841869A (ko)
WO (2) WO2018175647A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10933375B1 (en) 2019-08-30 2021-03-02 Fluid Equipment Development Company, Llc Fluid to fluid pressurizer and method of operating the same
KR102266986B1 (ko) * 2020-02-12 2021-06-21 에스케이씨솔믹스 주식회사 포커스링, 포커스링의 제조방법 및 반도체소자의 제조방법
CN116084876B (zh) * 2023-03-28 2024-06-25 西南石油大学 一种高耐磨且可溶的回接外筒喇叭口及密封面保护套

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1235375A (en) * 1984-10-18 1988-04-19 Nobuo Tsuno Turbine rotor units and method of producing the same
US4602731A (en) * 1984-12-24 1986-07-29 Borg-Warner Corporation Direct liquid phase bonding of ceramics to metals
JPS6278172A (ja) * 1985-09-30 1987-04-10 日本特殊陶業株式会社 セラミツクと金属との接合構造
JPS6379777A (ja) * 1986-09-24 1988-04-09 科学技術庁金属材料技術研究所長 セラミツクス基板上への被覆体の製造法
US5108025A (en) * 1991-05-20 1992-04-28 Gte Laboratories Incorporated Ceramic-metal composite article and joining method
JP3447305B2 (ja) * 1991-07-30 2003-09-16 京セラ株式会社 静電チャック
JPH06291175A (ja) * 1993-04-01 1994-10-18 Kyocera Corp 静電チャック
US5685914A (en) * 1994-04-05 1997-11-11 Applied Materials, Inc. Focus ring for semiconductor wafer processing in a plasma reactor
JP3687161B2 (ja) * 1995-11-21 2005-08-24 同和鉱業株式会社 セラミックス構造体の接合方法
JPH09199578A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Hitachi Ltd 静電吸着電極およびそれを用いたプラズマ処理装置
JPH09260472A (ja) * 1996-03-19 1997-10-03 Sony Corp 静電チャック
JP2754194B2 (ja) * 1996-03-19 1998-05-20 工業技術院長 水圧破砕用パッカー
JP3455026B2 (ja) * 1996-09-30 2003-10-06 京セラ株式会社 静電チャック
FI101565B1 (fi) * 1997-01-17 1998-07-15 Flaekt Oy Haihdutinpuhallin ja sen siipipyörä
US6129808A (en) * 1998-03-31 2000-10-10 Lam Research Corporation Low contamination high density plasma etch chambers and methods for making the same
JP4651166B2 (ja) * 2000-06-30 2011-03-16 京セラ株式会社 耐食性部材
JP3920551B2 (ja) * 2000-09-29 2007-05-30 株式会社山武 接合方法
US6620520B2 (en) * 2000-12-29 2003-09-16 Lam Research Corporation Zirconia toughened ceramic components and coatings in semiconductor processing equipment and method of manufacture thereof
US7001543B2 (en) * 2001-10-23 2006-02-21 Kyocera Corporation Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
FR2842903B1 (fr) * 2002-07-23 2004-11-19 Schlumberger Services Petrol Dispositif a helice pour acquisition de donnees dans un ecoulement
JP4057443B2 (ja) * 2003-02-10 2008-03-05 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材とその製造方法
US7001482B2 (en) * 2003-11-12 2006-02-21 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for improved focus ring
US7220497B2 (en) * 2003-12-18 2007-05-22 Lam Research Corporation Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
US7942969B2 (en) * 2007-05-30 2011-05-17 Applied Materials, Inc. Substrate cleaning chamber and components
US9624137B2 (en) * 2011-11-30 2017-04-18 Component Re-Engineering Company, Inc. Low temperature method for hermetically joining non-diffusing ceramic materials
US9315424B2 (en) * 2011-11-30 2016-04-19 Component Re-Engineering Company, Inc. Multi-layer plate device
US8932690B2 (en) * 2011-11-30 2015-01-13 Component Re-Engineering Company, Inc. Plate and shaft device
US9850568B2 (en) * 2013-06-20 2017-12-26 Applied Materials, Inc. Plasma erosion resistant rare-earth oxide based thin film coatings
US9945216B2 (en) * 2013-10-03 2018-04-17 Energy Recovery, Inc. Frac system with hydraulic energy transfer system
CN204344509U (zh) * 2014-12-12 2015-05-20 上海德耐泵业有限公司 泵轴
US9999947B2 (en) * 2015-05-01 2018-06-19 Component Re-Engineering Company, Inc. Method for repairing heaters and chucks used in semiconductor processing
EP3371881B1 (en) * 2015-11-02 2023-02-15 Watlow Electric Manufacturing Company Electrostatic chuck for clamping in high temperature semiconductor processing and method of making the same
CN105479030A (zh) * 2016-01-07 2016-04-13 哈尔滨工业大学 活性耐腐蚀SnZn基钎料及其制备方法与低温超声钎焊陶瓷和/或复合材料及铝、镁合金方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110582834A (zh) 2019-12-17
WO2018175647A1 (en) 2018-09-27
EP3601803A1 (en) 2020-02-05
EP3601803A4 (en) 2020-11-11
CN110520628A (zh) 2019-11-29
JP2020512691A (ja) 2020-04-23
US20180354861A1 (en) 2018-12-13
EP3602603A4 (en) 2020-12-30
TW201841869A (zh) 2018-12-01
WO2018175665A1 (en) 2018-09-27
WO2018175647A9 (en) 2019-03-07
EP3602603A1 (en) 2020-02-05
JP2020514237A (ja) 2020-05-21
US20190066980A1 (en) 2019-02-28
KR20190127863A (ko) 2019-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12397379B2 (en) Nickel-carbon and nickel-cobalt-carbon brazes and brazing processes for joining ceramics and metals and semiconductor processing and industrial equipment using same
US10991616B2 (en) High speed low temperature method for manufacturing and repairing semiconductor processing equipment and equipment produced using same
US12116844B2 (en) Tiling for downhole tool
KR20190132425A (ko) 높은 부식성 또는 침식성이 있는 산업용 적용들에서의 사용을 위한 세라믹 재료 조립체
US20150321952A1 (en) Coating on pdc/tsp cutter for accelerated leaching
US7837798B2 (en) Semiconductor processing apparatus with a heat resistant hermetically sealed substrate support
US6583980B1 (en) Substrate support tolerant to thermal expansion stresses
US8998268B2 (en) Sinter bonded ceramic articles
US7806984B2 (en) Semiconductor or liquid crystal producing device
WO2013124388A2 (en) Bearing and bearing assembly
EP3129182B1 (en) Brazed superabrasive assembly with active metal braze joint with stress relieving layer ; method of manufacturing of such assembly
KR20230122015A (ko) 열 및 연마 부하를 받는 터빈 블레이드를 위한 코팅
JP3941542B2 (ja) セラミックスと金属の気密接合構造及び該構造を有する装置部品
KR102908750B1 (ko) 발열요소를 코팅처리한 AlN 히터의 제조방법
JP2003257596A (ja) セラミックスヒータ及び該ヒータを用いた半導体／液晶製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20191017

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210322

Comment text: Request for Examination of Application

PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20210413

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20220719

Patent event code: PE09021S01D

PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20220921

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20220719

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I