再結晶SiCの焼成雰囲気と使用可能温度

再結晶SiCの大気雰囲気での最高使用温度は1,650℃ですが、酸素の無い雰囲気焼成ではそれ以上の温度でも使用可能です。

SiC99%の再結晶SiCが1,650℃を超えてくると使えない理由はその温度以上ではSiCと酸素が反応してしまいシリカの泡が生成されてしまうからです。一方、無酸素雰囲気での焼成ですとその反応は起きず、2000℃近くで使われている例もあります。

下の写真は無酸素雰囲気焼成で使用されている、再結晶SiCの外径φ450 x 内径φ405 x 高さ200mm の枠です。ReSiC muffle

肉厚は22.5mmあり1個当たりの重量は16.3kg です(カサ比重=2.7)。再結晶SiCですと肉厚で比較的大きな製品も対応可能です。

再結晶SiCリングセッター

再結晶SiCの特徴は最高使用温度が1,650℃と他のSiCよりも高い温度で使用できる点です。下の写真は再結晶SiCセッターφ240 x 6t の片面にアルミナコーティングをしたものです。ReSiC Plate Φ240x6t backReSiC Plate Φ240x6t

テストの結果ドイツの老舗メーカー様に継続納入が決定しました。1400℃焼成のIn/Out 約5時間のローラーハースで使われます。真ん中の穴は製品中央部も十分に加熱し焼きむらを防ぐ目的です。再結晶SiCは気孔率約15%、表面はやすりの様な感じで比較的ざらついていますので、コーティングの食いつきも良いです。

SiC炉床板

プッシャー炉のSiC炉床板(レール)です。SiC(炭化ケイ素)は耐摩耗性が高く、上を台板が押されて滑ってゆくこの炉床板にはSiCが適しております。

SiC pussher kiln hearth

SiCの種類としては、酸化物結合(シリカ結合)SiCで、基本的には通常のSiC棚板等と同じですが、炉床板の場合は炉の中に設置され続ける為、SiCが一番酸化されやすい約700~1000℃の温度帯で長時間炉に入っていても酸化されにく、また高温での耐摩耗性にも優れた特別な配合になっております。

ムライト支柱組台車

前回記事のスペースを大きく取ったSi-SiCビーム組台車とは対照的に、低めのムライト支柱で隙間なく組まれた台車の写真です。Highly filled Kiln Car

シャトル窯で食器を焼成する際の一般的な棚組方式で、SiC棚板1枚当たりL型ムライト支柱を3個使用し棚組みしています。立ちの低い皿系統の製品が多い為それに合わせて低めの支柱を使い、なかなかの充填率になっています。

Si-SiC(反応焼結SiC)ビーム組台車

少し前の海外の写真となりますが、Si-SiC(反応焼結SiC)ビームと酸化物結合SiC支柱を組み合わせた台車の写真です(棚板も酸化物結合SiC棚板)。SiSiC Beam kiln carSi-SiCビーム台車の特徴は支柱の数を減らし空間を広く取る事により大物製品の焼成において窯詰め/窯出しの作業効率が良くなりますし、支柱の数が減る事でガスの省エネも期待できます。また、ビーム=線で棚板を支える形になりますので、SiC棚板の反り軽減にもなります。

尚、写真の台車は支柱を台車に埋め込まずにカートップの上に設置するという日本ではあまり見られないタイプです。

Si-SiC(反応焼結SiC)保護管

Si-SiC(反応焼結SiC)製の熱電対保護管です。SiSiC protection tubeSiSiC protection tube edge一般的な熱電対保護管はアルミナ質の物が多いですが、高強度・高熱伝導・ち密質という特徴からSi-SiC製の保護管が採用される場合もあります。但し、Si-SiCの最高使用温度は1,350℃ですので、その温度以下の焼成に限ります(1,350℃を超えてくると含浸させてある金属シリコンが徐々に出てきてしまいます)。

保護管の先端形状はストレート・ドーム型どちらも可能です。根元側に固定用の溝加工も可能です(焼成前のグリーンの状態で加工)。

Si-SiC(反応焼結SiC)ラジアントチューブバーナー

Si-SiC(反応焼結SiC)製のラジアントチューブバーナーの内筒管(外筒管の中に挿入されるスリーブ)です。Radiant tube burnner inner熱処理炉等のバーナーで使用されます。Si-SiCはセラミックスの中ではかなり熱伝導率が高い材質であり、熱効率が良いです。最高使用温度は1,350℃ですので、金属製バーナーチューブでは垂れたり劣化したりする環境でも長く使えます。穴開けの位置や数は最終焼成前のグリーンの状態で加工しますので、図面に合わせて対応可能です(焼成後は非常に硬くなり、後加工はほぼ不可能となります)。

Si-SiC(反応焼結SiC)ビーム・Si-SiCピンストッパー

前回記事に引き続き、別のSi-SiCビーム固定方法です。

上と下のビームにそれぞれ穴を開け、Si-SiC製のピンを指す方法です。SiSiC Pin StopperSiSiC Pin Stopper2

単純な方法ではありますが合理的です。写真では下のSi-SiCビームも貫通してピンが刺さっていますが、ビーム強度を少しでも下げたくないという場合は下ビームの下の穴は開けずにピンの長さを短く調節するのも良いかと思います。

尚、Si-SiCの穴開け加工は焼成前のグリーンでないと加工できません。焼成後の完成品Si-SiCは非常に硬いですので、やるとしても非常に高額な費用となり穴付きの物を新たに製作した方が安くできるくらいです。

他にも弊社が発案した非常に効果的なSi-SiCビーム固定方があり、実際トンネル炉で採用されております。状況に応じて最適な提案ができますので、ビームのずれにお困りの企業様は是非お問い合わせ下さい。

Si-SiC(反応焼結SiC)ビーム・段付ストッパー

焼成温度1350℃以下の条件ですとSi-SiC(反応焼結SiC)が使え、高強度なSi-SiCビームは炉の構造材として力を発揮します。しかしトンネル炉などで常に台車が移動する条件では、井桁に組むビーム組が台車の振動によりずれてきてしまう場合があります。それを防止する一つの方法として下の段付きストッパー形状というのがあります。2019 10 SiSiC beam with stopper1

段と段の間に上(もしくは下)のビームを組む方法です。2019 10 SiSiC beam with stopper2

この形状を組み合わせれば90度に組まれたビームはずれなくなります。

またこの方法以外にもいくつか効果的なビームずれ防止策があります。SiCビーム組みのずれ問題を解消したいという場合は、是非弊社にお問い合わせ下さい。