In
diesem Zusammenhang ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein korrosionsbeständiges Element,
welches mit großer
Korrosionsbeständigkeit
ausgestattet ist, sowie ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
Das
korrosionsbeständige
Element gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt
davon, der einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist, aus einem korrosionsbeständigen Material
besteht, das wenigstens eines von einem Oxid, welches Calciumoxid
und Aluminiumoxid enthält,
und von Calciumaluminiumoxid enthält und bei dem die Seltenerdelemente
weniger als 5 Gew.-% ausmachen.
Das
korrosionsbeständige
Material mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung weist
eine überaus hervorragende
Korrosionsbeständigkeit
auf. Daher kann das korrosionsbeständige Element, bei dem wenigstens
der Abschnitt, welcher der korrosiven Umgebung ausgesetzt ist, aus
dem korrosionsbeständigen Material
gebildet ist, mit der äußerst großen Korrosionsbeständigkeit
ausgestattet werden. Bei dem korrosionsbeständigen Element muss nur wenigstens
der Abschnitt davon, welcher der korrosiven Umgebung ausgesetzt
ist, aus dem vorstehend beschriebenen korrosionsbeständigen Material
gebildet sein. Daher kann bei dem korrosionsbeständigen Element ein Teil davon
aus dem vorstehend beschriebenen korrosionsbeständigen Material gebildet sein,
oder das gesamte Element kann aus dem vorstehend beschriebenen korrosionsbeständigen Material
gebildet sein.
Z.B.
kann das Calciumaluminiumoxid wenigstens eines von Ca12Al14O33 und Ca3Al2O6 enthalten.
Dadurch wird die Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen
Elements weiter verbessert.
Es
ist bevorzugt, dass das korrosionsbeständige Material Calcium in einem
Anteil von 30 bis 80 Gew.-% und Aluminium in einem Anteil von 20
bis 70 Gew.-% enthält.
Dadurch kann das korrosionsbeständige Material
mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung
bei niedrigerer Temperatur hergestellt werden.
Das
korrosionsbeständige
Element kann einschließen:
einen Grundkörper
und eine korrosionsbeständige
Schicht aus dem korrosionsbeständigen
Material, welche auf dem Grundkörper
ausgebildet ist. Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit des korrosionsbeständigen Elements
vergrößert werden,
während
die dem Grundkörper
innewohnenden Eigenschaften ausgenutzt werden. Z.B. kann aufgrund
der Tatsache, dass der Grundkörper
einer mit einer großen
thermischen Leitfähigkeit
ist, das korrosionsbeständige
Element einschließlich
des Grundkörpers
mit großer
thermischer Leitfähigkeit
und großer
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden. Darüber
hinaus kann aufgrund der Tatsache, dass der Grundkörper einer
mit einer großen
Festigkeit ist, das korrosionsbeständige Element einschließlich des
Grundkörpers
mit einer großen
Festigkeit und großen
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden.
Es
ist bevorzugt, dass die Dicke der korrosionsbeständigen Schicht 0,5 μm bis 20 μm beträgt. Dadurch kann
eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen
Elements gewährleistet
werden, und eine durch einen Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Grundkörper
und der korrosionsbeständigen
Schicht hervorgerufene Spannung kann verringert werden.
Es
ist bevorzugt, dass die durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra) der Oberfläche des
Grundkörpers,
auf welcher die korrosionsbeständige
Schicht ausgebildet ist, 0,05 μm
bis 2,0 μm
beträgt.
Dadurch kann eine Haftung zwischen dem Grundkörper und der korrosionsbeständigen Schicht
gewährleistet
werden, und eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit des korrosionsbeständigen Elements
kann gewährleistet
werden.
Es
ist bevorzugt, dass der Grundkörper
Aluminiumnitrid enthält.
Dadurch können
die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers und
der korrosionsbeständigen
Schicht aneinander angenähert
werden, und die Haftung zwischen dem Grundkörper und der korrosionsbeständigen Schicht
kann vergrößert werden.
Da die thermische Leitfähigkeit
von Aluminiumnitrid groß ist,
kann zusätzlich
das korrosionsbeständige Element einschließlich des
Grundkörpers,
welches das Aluminiumnitrid enthält,
mit einer großen
thermischen Leitfähigkeit
und einer großen
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden.
Das
vorstehend beschriebene korrosionsbeständige Element kann für wenigstens
eine von einer Herstellung einer Halbleitervorrichtung und einer
Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung
eingesetzt werden.
Ein
Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Elements gemäß der vorliegenden
Erfindung schließt
ein: Schmelzen eines Rohmaterials eines korrosionsbeständigen Materials,
welches wenigstens eines von einem Oxid, das Calciumoxid und Aluminiumoxid
enthält,
und von Calciumaluminiumoxid enthält und bei dem die Seltenerdelemente
weniger als 5 Gew.-% ausmachen, und Abkühlen des Rohmaterials. Dadurch
kann ein korrosionsbeständiges
Element mit großer
Korrosionsbeständigkeit
bereitgestellt werden, welches aus dem korrosionsbeständigen Material
mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit besteht.
Es
ist bevorzugt, dass das Rohmaterial bei 1500°C oder niedriger geschmolzen
werden kann. Das Rohmaterial des korrosionsbeständigen Materials, welches die
vorstehend beschriebene Zusammensetzung aufweist, kann bei einer
niedrigen Temperatur von 1500°C
oder niedriger geschmolzen werden. Dadurch kann die zur Herstellung
des korrosionsbeständigen
Elements erforderliche Energie verringert werden, und seine Herstellungskosten
können
in einem großen
Ausmaß verringert
werden. Darüber
hinaus können
in dem Fall der Ausbildung der korrosionsbeständigen Schicht auf dem Grundkörper solche
Einflüsse
wie etwa eine Verformung des Grundkörpers und eine Veränderung
seiner Charakteristik, welche durch die darauf einwirkende Wärme bzw.
Hitze hervorgerufen werden, verringert werden.
Darüber hinaus
wird das vorstehend beschriebene Rohmaterial auf einem Grundkörper angebracht bzw.
angehaftet und wird geschmolzen, was es möglich macht, ein korrosionsbeständiges Element
bereitzustellen, bei dem die korrosionsbeständige Schicht auf dem Grundkörper ausgebildet
ist.
(Korrosionsbeständiges Element)
Ein
korrosionsbeständiges
Element gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht aus einem korrosionsbeständigen Material
mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit, bei dem wenigstens
ein Abschnitt, der einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist, eine
spezielle Zusammensetzung aufweist.
Die
korrosive Umgebung schließt
z.B. eine Umgebung ein, in welcher ein korrosives Gas auf Halogenbasis,
wie etwa ein Gas auf Fluorbasis und ein Gas auf Chlorbasis, vorliegt.
Darüber
hinaus schließt
die korrosive Umgebung eine Umgebung mit einer höheren Korrosionseigenschaft
ein, in welcher das korrosive Gas auf Halogenbasis in Plasma umgewandelt
ist. Darüber
hinaus schließt
die korrosive Umgebung eine Umgebung mit einer viel höheren Korrosionseigenschaft
ein, in welcher das korrosive Gas auf Halogenbasis und das Plasma
aus diesem vorliegen, wobei die Umgebung bei einer hohen Temperatur
gehalten wird.
Bei
dem korrosionsbeständigen
Element gemäß dieser
Ausführungsform
muss wenigstens der Abschnitt davon, welcher solch einer stark korrosiven
Umgebung ausgesetzt ist, nur wenigstens eines von einem Oxid, welches Calciumoxid
(CaO) und Aluminiumoxid (Al2O3)
enthält,
und von einem Calciumaluminiumoxid (CaxAlyOz) enthalten, und
muss nur aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen, in
welchem die Seltenerdelemente weniger als 5 Gew.-% ausmachen. Daher
kann bei dem korrosionsbeständigen
Element ein Teil davon aus dem korrosionsbeständigen Material bestehen, oder
das gesamte Element kann aus dem korrosionsbeständigen Material bestehen.
Das
korrosionsbeständige
Material enthält
wenigstens eines von dem Oxid, welches Calciumoxid und Aluminiumoxid
enthält,
und von dem Calciumaluminiumoxid. Speziell enthält das korrosionsbeständige Material
wenigstens eines von sowohl Calciumoxid als auch Aluminiumoxid und
von dem Calciumaluminiumoxid als eine Verbindung. Daher schließen Kombinationen
für die
in dem korrosionsbeständigen
Material enthaltenen Oxide eine Kombination aus dem Calciumoxid
und dem Aluminiumoxid als einem ersten Kombinationsbeispiel, das
Calciumaluminiumoxid als einem zweiten Kombinationsbeispiel, eine
Kombination aus dem Calciumaluminiumoxid und dem Calciumoxid als
einem dritten Kombinationsbeispiel, eine Kombination aus dem Calciumaluminiumoxid
und dem Aluminiumoxid als einer vierten Kombination und eine Kombination
aus dem Calciumaluminiumoxid, dem Calciumoxid und dem Aluminiumoxid
als einem letzten Kombinationsbeispiel ein.
Die
in dem korrosionsbeständigen
Material enthaltenen Seltenerdelemente sind auf weniger als 5 Gew.-%
eingestellt. Wenn Seltenerdelement in dem korrosionsbeständigen Material
enthalten ist, steigt im Allgemeinen der Schmelzpunkt des korrosionsbeständigen Materials
an. Bei einer Verringerung des Gehalts an Seltenerdelement sinkt
daher der Schmelzpunkt des korrosionsbeständigen Materials ab, was unter
dem Gesichtspunkt der Eigenschaften des korrosionsbeständigen Materials
und der Herstellbarkeit des korrosionsbeständigen Elements einen Vorteil
ergibt. Z.B. gibt es in dem Fall, dass der Grundkörper aus
Aluminiumnitrid (AlN) besteht, dann, wenn die Schmelztemperatur
so hoch wie 1500°C
oder höher
liegt, die Besorgnis, dass eine Veränderung des Volumenwiderstands,
eine Verschlechterung der gleichmäßigen Heizleistung und eine Kriechverformung
in dem Grundkörper
auftreten können.
Darüber
hinaus tritt bei einem Anstieg der Schmelztemperatur eine durch
einen Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen
der korrosionsbeständigen
Schicht und dem Grundkörper
hervorgerufene Spannung auf. Daher gibt es die Besorgnis, dass sich
die Haftung der korrosionsbeständigen
Schicht verschlechtert und bei der korrosionsbeständigen Schicht ein
Abblättern,
eine Rissbildung und dergleichen auftritt. Allerdings ist in einigen
Fällen
Y2O3 oder dergleichen, welches
im Allgemeinen als Sinterhilfsstoff zu dem AlN und dergleichen des
Grundkörpers
zugegeben ist, bis zu einem gewissen Maß in das korrosionsbeständige Material
hineindiffundiert und ist in dem korrosionsbeständigen Material enthalten.
Dementsprechend ist das in dem korrosionsbeständigen Material enthaltene
Seltenerdelement auf weniger als 5 Gew.-% eingestellt. Es ist mehr
bevorzugt, dass das korrosionsbeständige Material im Wesentlichen überhaupt
kein Seltenerdelement enthält.
Wie
vorstehend beschrieben, weist das korrosionsbeständige Material eine spezielle
Zusammensetzung auf, welche wenigstens eines von dem Oxid, das Calciumoxid
und Aluminiumoxid enthält,
und von dem Calciumaluminiumoxid enthält und in dem die Seltenerdelemente
weniger als 5 Gew.-% ausmachen, was es möglich macht, dass dieses eine
hervorragende Korrosionsbeständigkeit
aufweist.
In
dem Fall, dass Calciumaluminiumoxid (CaxAlyOz) enthalten ist,
kann das korrosionsbeständige
Material z.B. wenigstens eine Verbindung von Ca12Al14O33 (x = 12, y
= 14, z = 33) und Ca3Al2O6 (x = 3, y = 2, z = 6) als das betrachtete
Calciumaluminiumoxid enthalten. Speziell kann das korrosionsbeständige Material
für das
Calciumaluminiumoxid nur Ca12Al14O33 enthalten, kann nur Ca3Al2O6 enthalten, kann
sowohl Ca12Al14O33 als auch Ca3Al2O6 enthalten oder
kann des Weiteren zusätzlich
dazu ein Calciumaluminiumoxid enthalten, welches eine andere Zusammensetzung
als Ca12Al14O33 und Ca3Al2O6 aufweist. Dadurch
kann die Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen
Materials weiter verbessert werden.
Wenn
das korrosionsbeständige
Material wenigstens eines von dem Oxid, das Calciumoxid und Aluminiumoxid
enthält,
und von dem Calciumaluminiumoxid enthält und wenn die Seltenerdelemente
darin weniger als 5 Gew.-% ausmachen, dann kann das korrosionsbeständige Material
andere Elemente und Verbindungen enthalten.
Um
den Schmelzpunkt des korrosionsbeständigen Materials abzusenken
und um den Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu
dem Grundkörper
zu verringern, kann das korrosionsbeständige Material z.B. ein Oxid
wie etwa ein Alkalimetalloxid, ein Erdalkalimetalloxid und eine
glasbildende Substanz enthalten. Die glasbildende Substanz kann
z.B. Siliciumoxid (SiO2), Boroxid (B2O3), Phosphoroxid
(P2O3) und dergleichen
einschließen.
Es ist allerdings bevorzugt, dass Siliciumoxid (SiO2)
in dem korrosionsbeständigen Material
zu 10 Gew.-% oder weniger enthalten ist, um die Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen Materials
beizubehalten.
Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass die Gesamtmenge der Oxide, die von dem Oxid
verschieden sind, welches wenigstens eines von Calcium und Aluminium
enthält,
wobei das Oxid in dem korrosionsbeständigen Material enthalten ist,
weniger als 20 Gew.-% beträgt.
Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen
Materials weiter verbessert werden. Es ist mehr bevorzugt, dass
die Gesamtmenge der Oxide 10 Gew.-% oder weniger beträgt. Es ist
unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit noch mehr bevorzugt,
dass das korrosionsbeständige
Material keine Oxide enthält,
die von dem Oxid verschieden sind, welches wenigstens eines von
Calcium und Aluminium enthält.
Bezüglich der
verbleibenden Komponenten ausschließlich Sauerstoff ist es bevorzugt,
dass das korrosionsbeständige
Material Calcium in einem Anteil von 30 bis 80 Gew.-% und Aluminium
in einem Anteil von 20 bis 70 Gew.-% enthält (die Gesamtmenge von beiden
beträgt
100 Gew.-% oder weniger). Durch solch einen kompoundierten Anteil
des Calciums und des Aluminiums kann das korrosionsbeständige Material
mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung
bei niedrigerer Temperatur hergestellt werden. Bezüglich der
verbleibenden Komponenten ausschließlich Sauerstoff ist es mehr
bevorzugt, dass das korrosionsbeständige Material Calcium in einem
Anteil von 45 bis 70 Gew.-% und Aluminium in einem Anteil von 30
bis 55 Gew.-% enthält (die
Gesamtmenge von beiden beträgt
100 Gew.-% oder weniger).
Das
teilweise aus dem korrosionsbeständigen
Material gebildete korrosionsbeständige Element kann einen Grundkörper und
eine korrosionsbeständige
Schicht aus dem korrosionsbeständigen
Material einschließen,
welche auf einer Oberfläche
des Grundkörpers
ausgebildet ist. Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit des korrosionsbeständigen Elements
durch das korrosionsbeständige
Material verbessert werden, während die
dem Grundkörper
innewohnenden Charakteristika ausgenutzt werden. Z.B. kann aufgrund
der Tatsache, dass der Grundkörper
einer mit einer großen
thermischen Leitfähigkeit
ist, das korrosionsbeständige
Element einschließlich
des Grundkörpers
mit einer großen
thermischen Leitfähigkeit
und einer großen
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden. Darüber
hinaus kann aufgrund der Tatsache, dass der Grundkörper einer
mit einer großen
Festigkeit ist, das korrosionsbeständige Element einschließlich des
Grundkörpers
mit einer großen Festigkeit
und einer großen
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden.
Das
Material des Grundkörpers
ist nicht beschränkt.
Der Grundkörper
muss nur dazu in der Lage sein, die korrosionsbeständige Schicht
zu tragen, und muss mit einer Hitzefestigkeit versehen sein, um
einem Erhitzen zu widerstehend, wenn die korrosionsbeständige Schicht
ausgebildet wird. Es ist bevorzugt, dass der Grundkörper einen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher annähernd gleich
zu jenem der korrosionsbeständigen
Schicht ist. Es ist bevorzugt, dass der Unterschied im thermischen
Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Grundkörper und der korrosionsbeständigen Schicht
6,0 × 10–6/K
oder weniger beträgt.
Wenn
es z.B. erwünscht
ist, die thermische Leitfähigkeit
des Grundkörpers
zu erhöhen,
kann der Grundkörper
darüber
hinaus Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid und dergleichen enthalten.
Insbesondere
ist es bevorzugt, dass der Grundkörper Aluminiumnitrid enthält. Dadurch
können
die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers und
der korrosionsbeständigen
Schicht aneinander angenähert
werden, und die Haftung zwischen dem Grundkörper und der korrosionsbeständigen Schicht
kann verbessert werden. Da die thermische Leitfähigkeit des Aluminiumnitrids
groß ist,
kann das korrosionsbeständige
Element zusätzlich
mit einer großen
thermischen Leitfähigkeit
und großen
Korrosionsbeständigkeit
versehen werden. In dem Fall, dass für den Grundkörper ein
gesinterter Körper
aus Aluminiumnitrid eingesetzt wird, beträgt die Reinheit des gesinterten
Körpers
aus Aluminiumnitrid bevorzugt z.B. 85 Gew.-% oder mehr und mehr
bevorzugt 90 Gew.-% oder mehr.
Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Oberflächenrauheit
(Ra) (JIS B0601) der Oberfläche
des Grundkörpers,
auf welcher die korrosionsbeständige
Schicht ausgebildet ist, 0,05 μm
bis 2,0 μm
beträgt.
Die durchschnittliche Oberflächenrauheit
(Ra) der Oberfläche
ist auf 0,05 μm
oder mehr eingestellt, was es möglich
macht, die Haftung zwischen dem Grundkörper und der korrosionsbeständigen Schicht
zu gewährleisten.
Die durchschnittliche Oberflächenrauheit
(Ra) ist auf 2,0 μm
oder weniger eingestellt, was es möglich macht, eine ausreichende
Korrosionsbeständigkeit
des korrosionsbeständigen
Elements zu gewährleisten.
Es ist mehr bevorzugt, dass die durchschnittliche Oberflächenrauheit
(Ra) 0,1 μm
bis 1,2 μm
beträgt.
Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass die Dicke der korrosionsbeständigen Schicht
0,5 μm bis
20 μm beträgt. Die
Dicke der korrosionsbeständigen
Schicht ist auf 0,5 μm
oder mehr eingestellt, was es möglich macht,
eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit
der korrosionsbeständigen
Schicht zu gewährleisten.
Die Dicke der korrosionsbeständigen
Schicht ist auf 20 μm
oder weniger eingestellt, was es möglich macht, eine durch den
Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem
Grundkörper
und der korrosionsbeständigen
Schicht hervorgerufene Spannung zu verringern. Daher kann z.B. verhindert
werden, dass sich die korrosionsbeständige Schicht von dem Grundkörper ablöst und zu
einer Quelle für
Teilchen wird, wie in dem Fall, in dem die Dicke der korrosionsbeständigen Schicht
20 μm übersteigt.
Es ist mehr bevorzugt, dass die Dicke der korrosionsbeständigen Schicht
1 bis 10 μm
beträgt.
Das
vorstehend beschriebene korrosionsbeständige Element kann für verschiedene
Zwecke wie etwa die Herstellung einer Halbleitervorrichtung und
die Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung
verwendet werden, bei denen eine Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.
Z.B. kann das korrosionsbeständige
Element für eine
elektrostatische Haltevorrichtung und einen Suszeptor, die jeweils
ein Substrat wie etwa einen Halbleiterwafer und ein Flüssigkristallsubstrat
halten, einen Heizer, welcher das Substrat hält und erhitzt und des Weiteren
einen Ring und einen Ausrichtungsschieber eingesetzt werden. In
dem Fall, dass das korrosionsbeständige Element für die elektrostatische
Haltevorrichtung oder den Suszeptor eingesetzt wird, schließt das korrosionsbeständige Element
Elektroden ein. In dem Fall, dass das korrosionsbeständige Element
für den
Heizer eingesetzt wird, schließt
das korrosionsbeständige
Element einen Widerstandsheizkörper
ein.
Wenn
das korrosionsbeständige
Element ein korrosionsbeständiges
Element ist, bei dem die korrosionsbeständige Schicht auf einem Grundkörper ausgebildet
ist, der Aluminiumnitrid enthält,
ist das korrosionsbeständige
Element insbesondere mit einer großen Korrosionsbeständigkeit
und großen
thermischen Leitfähigkeit
versehen. Dementsprechend wird in dem Fall, dass das korrosionsbeständige Element
für die elektrostatische
Haltevorrichtung, den Suszeptor, den Heizer oder dergleichen eingesetzt
wird, nicht nur das korrosionsbeständige Element nicht korrodiert,
sondern zudem kann eine gleichmäßige Temperatur
des Substrats beibehalten werden.
(Herstellungsverfahren)
Das
vorstehend beschriebene korrosionsbeständige Element kann durch Schmelzen,
Abkühlen
und Verfestigen eines Rohmaterials des korrosionsbeständigen Materials
hergestellt werden, welches wenigstens eines von dem Oxid, das Calciumoxid
und Aluminiumoxid enthält,
und von dem Calciumaluminiumoxid enthält und bei dem die Seltenerdelemente
weniger als 5 Gew.-% ausmachen.
Zuerst
wird das Rohmaterial hergestellt. Für das Rohmaterial können Verbindungen
eingesetzt werden, welche Calciumoxid, Aluminiumoxid und Calciumaluminiumoxid
erzeugen, d.h. eine Quelle für
das Calciumoxid, eine Quelle für
das Aluminiumoxid, eine Quelle für
das Calciumaluminiumoxid und dergleichen. Alternativ können Calciumoxid,
Aluminiumoxid und Calciumaluminiumoxid direkt eingesetzt werden.
Z.B.
werden eine Calciumverbindung wie etwa Calciumoxid, Calciumcarbid
(CaCO3) und Calciumhydroxid (Ca(OH)2) und eine Aluminiumverbindung wie etwa
Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid (Al(OH)3) abgewogen
und miteinander vermengt, und dadurch wird das Rohmaterial hergestellt.
Eine Mischung aus der Calciumverbindung und der Aluminiumverbindung
wird zur Quelle für
das Calciumaluminiumoxid. Darüber
hinaus dient die Calciumverbindung zudem als Quelle für das Calciumoxid,
und die Aluminiumverbindung dient zudem als Quelle für das Aluminiumoxid.
Bezüglich dieser
Verbindungen ist es bevorzugt, das Rohmaterial des korrosionsbeständigen Materials
zu erhalten, indem das Calcium und das Aluminium so abgewogen und
miteinander vermengt werden, dass die Massenanteile des Calciums
und des Aluminiums in dem Rohmaterial 30 bis 80 Gew.-% bzw. 20 bis
70 Gew.-% betragen können.
Dadurch kann ein korrosionsbeständiges
Material mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung
bei einer niedrigeren Temperatur hergestellt werden.
Darüber hinaus
können
gemäß den Anforderungen
die Verbindungen, welche die vermengbaren Oxide wie etwa das Alkalimetalloxid,
das Erdalkalimetalloxid und die glaserzeugende Substanz erzeugen,
ebenfalls abgewogen und vermengt werden. Für die Verbindungen, welche
die Oxide wie etwa das Alkalimetalloxid, das Erdalkalimetalloxid
und die glaserzeugende Substanz erzeugen, können Hydroxide, Oxide und dergleichen
jener Elemente eingesetzt werden, die in dem Alkalimetall, dem Erdalkalimetall
und der glaserzeugenden Substanz enthalten sind.
Im
Falle der Herstellung eines korrosionsbeständigen Elements, bei dem die
korrosionsbeständige Schicht
auf dem Grundkörper
ausgebildet ist, wird z.B. das Rohmaterial auf dem Grundkörper angebracht,
gefolgt von Schmelzen und Abkühlen.
Das Rohmaterial muss nur auf einem Abschnitt des Grundkörpers anhaften,
für den
es erwünscht
ist, dass auf ihm die korrosionsbeständige Schicht ausgebildet wird.
Obwohl das vorstehend beschriebene Rohmaterial direkt eingesetzt
werden kann, ist es in diesem Fall bevorzugt, eines einzusetzen,
welches durch Schmelzen des Rohmaterials gefolgt von Homogenisieren
erhalten ist. Speziell wird das Rohmaterial einmal aufgeschmolzen
und abgekühlt,
gefolgt von einer Pulverisation, und das so erhaltene Pulver wird
zubereitet. Es ist bevorzugt, dass das so durch solch ein Verfahren
wie vorstehend beschrieben zu einem Pulver pulverisierte Rohmaterial
auf dem Grundkörper
angebracht wird. Dadurch kann eine gleichmäßigere korrosionsbeständige Schicht
ausgebildet werden. Es ist bevorzugt, dass der mittlere Teilchendurchmesser
des Rohmaterials in Pulverform 10 bis 50 μm beträgt. Für das Rohmaterial kann z.B.
eines eingesetzt werden, welches bei 1400°C bis 1600°C aufgeschmolzen wurde.
Um
das Rohmaterial auf dem Grundkörper
anzubringen, wird z.B. eine Lösung,
in welcher das Rohmaterial mit einem Lösungsmittel vermengt ist, oder
eine Paste, in welcher das Rohmaterial mit einem Bindemittel vermengt
ist, hergestellt. Als Nächstes
kann das Rohmaterial auf den Grundkörper auf solch eine Weise aufgebracht
werden, dass die Lösung
oder die Paste auf den Grundkörper
durch Pinseln aufgebracht wird, dass die Lösung oder die Paste auf den
Grundkörper
unter Verwendung einer Sprühvorrichtung
und dergleichen aufgesprüht
wird, dass der Grundkörper
in die Lösung
oder die Paste eingetaucht wird, gefolgt von einem Herausziehen
(Eintauchen), oder dass die Paste durch Siebdruck und dergleichen
auf den Grundkörper
aufgedruckt wird. Für
das Bindemittel kann Polyvinylalkohol (PVA) und dergleichen eingesetzt
werden.
Alternativ
wird der Grundkörper
in eine Modell- bzw. Pressform eingebracht, das Rohmaterial wird
in Pulverform auf den Grundkörper
aufgefüllt
und das Rohmaterial kann dadurch auf dem Grundkörper angebracht werden. Alternativ
wird das Rohmaterial thermisch auf den Grundkörper gesprüht, und das Rohmaterial kann
dadurch auf dem Grundkörper
angebracht werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, das Rohmaterial
thermisch aufzusprühen,
welches durch einmaliges Aufschmelzen in ein Pulver umgewandelt
wurde.
Es
ist bevorzugt, die durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra) (JIS B0601)
der Oberfläche
des Grundkörpers,
auf dem die korrosionsbeständige
Schicht ausgebildet wird, vorausgehend auf 0,05 μm bis 2,0 μm einzustellen. Es ist mehr
bevorzugt, die durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra) vorausgehend
auf 0,1 μm
bis 1,2 μm
einzustellen. Z.B. wird die Oberfläche des Grundkörpers unter
Einsatz eines Oberflächenschleifers,
einer Hochgeschwindigkeits-Läppmaschine
und dergleichen mechanisch bearbeitet, was es möglich macht, die durchschnittliche
Oberflächenrauheit
in dem vorstehend angegebenen Bereich einzustellen.
Als
Nächstes
wird das Rohmaterial in dem Zustand, in dem es auf dem Grundkörper anhaftet,
erhitzt und geschmolzen. Die Schmelztemperatur ist nicht beschränkt, solange
sie gleich zu oder höher
als die Temperatur ist, bei der das Rohmaterial schmilzt; allerdings
ist es bevorzugt, die Schmelztemperatur auf 1500°C oder niedriger einzustellen.
Das Rohmaterial des korrosionsbeständigen Materials, welches die
vorstehend beschriebene Zusammensetzung aufweist, kann bei der niedrigen
Temperatur von 1500°C
oder niedriger geschmolzen werden. Dadurch kann die zur Herstellung
des korrosionsbeständigen
Elements erforderliche Energie verringert werden, und seine Herstellungskosten
können
in einem großen
Ausmaß verringert
werden. Darüber
hinaus können
solche Einflüsse
wie etwa eine Verformung des Grundkörpers und eine Veränderung seiner
Charakteristik, welche durch die darauf angewendete bzw. einwirkende
Hitze hervorgerufen werden, verringert werden. Es ist mehr bevorzugt,
dass die Schmelztemperatur 1400°C
bis 1500°C
beträgt.
Das
Schmelzen des Rohmaterials kann z.B. in einer Inertgasatmosphäre aus Stickstoffgas,
Argongas und dergleichen sowie in einer Atmosphäre mit verringertem Druck durchgeführt werden.
Die Schmelzdauer kann z.B. auf 0,1 Stunde bis 2,0 Stunden eingestellt
werden. Darüber
hinaus ist es bevorzugt, die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs
bis zur Schmelztemperatur auf 0,5 bis 10,0°C/min einzustellen. Wenn die
Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs weniger als 0,5°C/min beträgt, gibt
es die Möglichkeit,
dass das Rohmaterial kristallisiert, was seinen Schmelzpunkt anhebt,
so dass sich die Schmelztemperatur erhöht. Die Geschwindigkeit des
Temperaturanstiegs ist auf 10,0°C/min
oder weniger eingestellt, was es möglich macht, einen Bruch des
korrosionsbeständigen
Elements zu verhindern.
Das
Rohmaterial wird wie vorstehend beschrieben geschmolzen, gefolgt
von Abkühlen,
was es möglich
macht, ein korrosionsbeständiges
Element zu erhalten, bei dem die korrosionsbeständige Schicht auf dem Grundkörper ausgebildet
ist. Es ist bevorzugt, die Geschwindigkeit der Temperaturabnahme
auf Raumtemperatur auf 1 bis 10°C/min
einzustellen. Wenn die Geschwindigkeit der Temperaturabnahme weniger
als 1°C/min oder
weniger beträgt,
dauert dies zu lange und ist nicht wirtschaftlich. Die Geschwindigkeit
der Temperaturabnahme ist auf 10°C/min
oder weniger eingestellt, was es möglich macht, ein Auftreten
eines Risses zu verhindern.
Indessen
wird im Falle der Herstellung eines vollständig aus dem korrosionsbeständigen Material
bestehenden korrosionsbeständigen
Elements das Rohmaterial geschmolzen und in die Modellform gegossen, gefolgt
von Abkühlen,
was es möglich
macht, ein korrosionsbeständiges
Element mit einer festgelegten Gestalt zu erhalten. Alternativ kann
das Rohmaterial in Pulverform in die Modellform eingefüllt, erhitzt
und geschmolzen werden, gefolgt von Abkühlen. In diesem Fall können das
Rohmaterial in Pulverform und das Bindemittel wie etwa der Polyvinylalkohol
(PVA) zudem miteinander vermengt werden, und eine so erhaltene Mischung
kann ebenfalls in die Modellform eingefüllt werden.
Zudem
können
in dem vorstehend beschriebenen Fall der Herstellung des korrosionsbeständigen Elements,
welches vollständig
aus dem korrosionsbeständigen
Material gebildet ist, die Schmelz- und Abkühlbedingungen für das Rohmaterial,
d.h. die Schmelztemperatur, die Atmosphäre, die Schmelzdauer, die Geschwindigkeit
des Temperaturanstiegs, die Geschwindigkeit der Temperaturabnahme
und dergleichen, ähnlich zu
jenen in dem vorstehend beschriebenen Fall des Ausbildens der korrosionsbeständigen Schicht
auf dem Grundkörper
eingestellt werden.
Wie
vorstehend beschrieben kann gemäß dem korrosionsbeständigen Element
und seinem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform
wenigstens ein Abschnitt davon, welcher der korrosiven Umgebung
ausgesetzt ist, aus dem korrosionsbeständigen Material gebildet sein,
welches die spezielle Zusammensetzung aufweist und eine überaus hervorragende
Korrosionsbeständigkeit
hat. Daher kann ein korrosionsbeständiges Element bereitgestellt
werden, welches mit einer äußerst großen Korrosionsbeständigkeit
versehen ist.
Dementsprechend
kann ein korrosionsbeständiges
Element bereitgestellt werden, welches selbst einer schwerwiegenden
Umgebung wie etwa der Umgebung, bei der ein korrosives Gas auf Halogenbasis
in ein Plasma umgewandelt ist, und der Umgebung, bei der das korrosive
Gas auf Halogenbasis in ein Plasma umgewandelt ist, wobei die Umgebung
des Weiteren bei einer hohen Temperatur gehalten wird, widerstehen.
Daher kann das korrosionsbeständige
Element gemäß dieser
Ausführungsform
in ausreichender Weise selbst einem Vorgang (z.B. einem Reinigungsvorgang)
unter solch einer korrosiven Hochtemperaturumgebung widerstehen,
in welcher ein herkömmliches
korrosionsbeständiges
Element aus Aluminiumnitrid korrodiert wird und sich ein Teil davon
ablöst,
so dass er Teilchen ausbildet.