JP2004231463A - Firing furnace and method for producing non-oxide ceramic sintered compact - Google Patents

Firing furnace and method for producing non-oxide ceramic sintered compact Download PDF

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Hiroto Matsuda
弘人 松田
Takeshi Mori
武 森
和宏 ▲のぼり▼
Kazuhiro Nobori
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a firing furnace which requires only a small maintenance work and in which a dewaxing process and a sintering process can be performed for producing a sintered compact having a constant quality, and to provide a production method thereof using the firing furnace. <P>SOLUTION: The firing furnace has a chamber which can be closed, a heating chamber which is provided in the chamber and has a heater, a first exhaust tube connected to the chamber, a first vacuum pump connected to the first exhaust tube, a second exhaust tube directly connected to the heating chamber, and a collecting apparatus for collecting binder components in the exhaust gas and a second vacuum pump which are connected to the second exhaust tube. The method for producing the non-oxide ceramic sintered compact comprises a process for continuously performing the dewaxing process and the sintering process by using the firing furnace. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス等の焼結用焼成炉に関し、特に、脱脂工程と焼結工程の両工程を実施できる焼成炉、およびこの焼結炉を用いた非酸化物セラミックス焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、非酸化物セラミックス焼結体を作製する場合は、セラミックスの原料粉や焼結助剤とバインダとを混合し、種々の成形方法を用いて成形体を作製した後、成形体を脱脂用焼成炉に入れ、大気中で加熱して脱脂処理を行う。この後、バインダが除去された脱脂処理後の成形体を焼結用焼成炉に移し、そこで、不活性ガス中あるいは真空中で成形体を高温に焼成し、焼結体を得ている。このように、従来、焼成雰囲気および焼成温度の異なる脱脂工程と焼結工程は、それぞれ別々の焼成炉を用いて行われていた。
【0003】
したがって、脱脂用焼成炉と、焼結用焼成炉の二つの設備が必要であるため、設備コストに負担がかかるとともに、各焼成炉への材料の搬入、搬出作業や、昇温、降温の温度管理に要する時間が製造コストの負担となっていた。
【0004】
一方、MIM(Metal Injection Molding)用の焼成炉においては、このような設備コストの低減、および工程の短縮化を目的に、脱脂工程と焼結工程とを一つの炉で行える真空脱脂焼成炉が提案されており(特許文献1)、非酸化物セラミックス用の焼成炉においても、同様な目的で、脱脂工程と焼結工程とを一つの炉で行える焼成炉の使用が望まれている。
【0005】
【特許文献1】
特公平6−41610号公報。図1
【0006】
【特許文献2】
特開平9−48668号公報。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、半導体製造装置において基板の固定手段として使用されている静電チャックでは、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックス焼結体が基材として使用されている。静電チャックの基板吸着特性には、セラミックス基材の体積抵抗率が大きく寄与し、この体積抵抗率には、セラミックス基材中の不純物の種類およびその含有量が影響するため、不純物含有量を高精度に調整することが必要である。したがって、焼結体中にバインダ成分が混入したり、これらの不純物濃度が場所により不均一であると、製品性能が阻害される。
【0008】
また、半導体製造装置において基板の加熱手段として使用されているセラミックスヒータでも、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックスがセラミックス基材として使用されているが、輻射熱量を増大させるため、あるいは顧客の嗜好にあった外形的美観を具える目的で、黒色化セラミックス基材を使用することが提案されている(特許文献2)。この特許文献2には、黒色化の方法として、窒化アルミニウム焼結体に500ppm〜5000ppmのカーボンを含有させる方法が開示されている。
【0009】
このように、非酸化物セラミックス焼結体の製造方法では、設備コストの低減、および工程の短縮化を目的に脱脂工程と焼結工程とを連続して実施できる焼成炉を使用することが望まれる一方で、その用途に応じて非酸化物セラミックス焼結体中の不純物含有量を高精度に調整できる焼成炉を使用する必要がある。
【0010】
しかしながら、特許文献1に開示されているような真空脱脂焼成炉の構成では、バインダ成分が排気管に付着しやすい。また、バインダ成分を含むガスを排気する配管と焼成炉内を真空排気する排気管が共通であるため、排気管に付着したバインダ成分が増加すると、これらの付着物からのガスの影響が無視できず、焼成炉内を所望の真空度が得られにくくなるため、配管のオーバホールが高い頻度で必要となる。さらに、焼成雰囲気中にバインダ成分が混入しやすいため、焼成条件が安定せず、上述するような不純物含有量の高精度な調整が困難であるとともに、所定の不純物含有量の焼結体を再現よく製造することも困難である。
【0011】
本発明の目的は、上述する従来の課題に鑑み、脱脂工程と焼成工程とを連続して行うことが可能で、メンテナンスの負担が少なく、しかも所定の特性の焼結体を再現よく製造できる焼成炉を提供することである。
【0012】
また、本発明の別の目的は、焼結体中のカーボン含有量を、再現よく調整できる非酸化物セラミックスの製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の焼成炉の特徴は、密閉可能なチャンバと、チャンバ内に設けられ、ヒータを備えた加熱室と、チャンバ又は加熱室に接続される第1の排気管と、第1の排気管に接続される第1の真空ポンプと、加熱室に直接接続される第2の排気管と、第2の排気管に接続される、排ガス中のバインダ成分を捕集する捕集装置と、捕集装置を介して第2の排気管に接続される第2の真空ポンプとを有することである。
【0014】
上記本発明の焼成炉の特徴によれば、チャンバに接続された第1の排気管とは別に、加熱室に直結された第2の排気管と、それに接続された、排ガス中のバインダ成分を捕集する捕集装置を備えているため、脱脂工程で排出されるバインダ成分を含む排ガスの排気には加熱室に直結する第2の排気管で排気を行い、排ガス中に含まれるバインダ成分を捕集装置で捕集するとともに、それ以外の工程での排気は、第1の排気管で排気するよう、排気管を使い分けることができる。よって、1台の焼成炉において脱脂工程と焼結工程の両方を連続に行うことができるとともに、第1の排気管には、バインダ成分の付着が生じず、清浄な状態に維持できる。また、第2の排気管は、加熱室に直結しているので、バインダ成分が加熱室外部に漏れることなく効率良く排気でき、チャンバ内壁等へのバインダ成分の付着を防止できる。また、第2の真空ポンプの手前にバインダ成分の捕集装置を設けているため、第2の真空ポンプ内のバインダ成分による汚染を抑制できる。従って、脱脂工程後の焼成工程において、配管やチャンバ内壁に付着したバインダからの脱ガスの影響を受けることがなく、安定した焼成雰囲気を再現よく確保できるとともに、配管やポンプのオーバホール頻度を大幅に低減できる。
【0015】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、さらに、チャンバに接続され、チャンバ又は加熱室内に不活性ガスを供給するガス供給管と、チャンバ内の圧力をモニターする圧力計と、チャンバ内の圧力に応じて、チャンバ内への不活性化ガスの供給量を調整するガス流量制御装置とを有してもよい。この場合は、チャンバ内を所定の圧力の不活性ガス雰囲気を維持することができる。従って、非酸化物セラミックスや金属等の焼結体の作製に適するとともに、チャンバ内の圧力調整により、バインダの脱脂の度合い等を調整することができる。
【0016】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、さらに、チャンバ内のCO濃度をモニターするCO濃度計を有してもよい。この場合は、脱バインダの進行に伴い変化するチャンバ内のCO濃度をモニターすることにより、処理時間等の脱バインダ処理条件を正確に調整できる。
【0017】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、さらに、加熱室と捕集装置との間の第2の排気管を加熱する加熱手段を有することが好ましい。第2の排気管を加熱することにより、バインダ成分の凝結を防ぎ、第2の排気管を清浄に保つことができる。従って、焼成工程において、第2の排気管に付着したバインダ成分からの発生ガスの影響を受けず、清浄な焼成雰囲気を得ることができる。
【0018】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、さらに、捕集装置と第2の真空ポンプとを介して第2の排気管に接続され、排ガス中の有機成分を燃焼する燃焼装置を有してもよい。この場合は、捕集装置で捕集できなかったバインダ成分を確実に燃焼装置で分解できるため、排ガスに残る有機臭を取り除くことができる。
【0019】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、第1の真空ポンプと、第2の真空ポンプは、共通する1台のロータリーポンプであってもよい。この場合は、装置コストを低減できる。
【0020】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、第1の排気管と第1の真空ポンプとの間に、第1の真空ポンプより高真空用の第3の真空ポンプを介在させてもよい。チャンバ内をより高真空状態にすることができる。
【0021】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、さらに、加熱室内に載置された被焼結材を一軸方向に加圧する加圧機構を有してもよい。加圧機構を加えることにより、ホットプレス焼結が可能になる。
【0022】
本発明の上記特徴を有する焼成炉において、ヒータとして、グラファイトヒータを用いてもよい。この場合は、高温焼成が必要な非酸化物セラミックスの焼結が可能になる。
【0023】
本発明の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法は、上記本発明の焼成炉を使用して、脱脂工程と焼結工程とを連続に行うことを特徴とする。
【0024】
上記本発明の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法によれば、上述する本発明の焼成炉を用いて、脱脂工程と焼結工程を連続に行うので、昇温および降温に要する時間を節約でき、より製造工程を短時間化できるとともに、バインダ成分による汚染の影響のない焼成雰囲気により、安定した品質の焼結品を再現よく提供できる。
【0025】
上記本発明の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法は、上記焼成炉を用いて、
不活性ガス雰囲気中で、非酸化物セラミックス成形体をバインダの熱分解に必要な温度に加熱する脱脂工程と、不活性ガス雰囲気中の大気圧より高い加圧条件下で、脱脂後の非酸化物セラミックス成形体を焼結に必要な焼成温度にまで加熱する昇温工程と、不活性ガス雰囲気の大気圧より高い加圧条件下で、非酸化物セラミックスを上記焼成温度で焼成する焼結工程とを有するものであってもよい。
【0026】
この場合は、脱脂工程後の昇温工程及び焼成工程において、高い加圧状態を維持するため、脱脂工程中に成形体に残ったバインダ成分のガス化を抑制し、焼結体中にカーボンを残留させることができる。その結果、バインダの高分散性により、所定量のカーボンを均一に含有した非酸化物セラミックスの焼結体を得ることが可能になる。
【0027】
上記本発明の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法は、上記焼成炉を用いて、
不活性ガス雰囲気中で、非酸化物セラミックス成形体をバインダの熱分解に必要な温度に加熱する脱脂工程と、不活性ガス雰囲気中の減圧条件下で、脱脂後のセラミックス成形体を焼結に必要な焼成温度にまで加熱する昇温工程と、不活性ガス雰囲気の大気圧より高い加圧条件下で、非酸化物セラミックスを焼成温度で焼成する、焼結工程とを有するものであってもよい。
【0028】
この場合は、脱脂工程後の昇温工程で高真空状態とし、脱脂工程中に成形体に残ったバインダ成分のガス化を促進し、焼結体中のバインダ成分の残留を抑制できる。その結果、バインダ成分によるカーボンを残留させない非酸化物セラミックス焼結体を得ることが可能になる。
【0029】
なお、上記本発明の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法において、脱脂工程では、第2の排気管を介してチャンバ内のガスの排気を行い、脱脂工程以外の工程では、第1の排気管を介してチャンバ内のガスの排気を行うことが望ましい。
【0030】
また、上記非酸化物セラミックスは、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、サイアロンからなる群より選択された一の非酸化セラミックス、もしくはその群より選択される少なくともニ以上の非酸化物セラミックスの複合材であってもよい。
【0031】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る焼成炉は、脱脂工程と焼結工程とを連続に実施できる焼成炉であり、バインダ成分を含む排ガス用の排気管と真空排気用の排気管を備えた焼成炉である。以下、図1を参照し、本実施の形態に係る焼成炉の構成について説明する。なお、ここではホットプレス焼結用焼成炉の例を挙げて説明するが、焼成炉の種類に限定はなく、加圧機構のない常圧焼結用焼成炉であってもよい。
【0032】
図1に示すように、本実施の形態に係る焼成炉は、密閉可能なチャンバ10とこのチャンバ10内に設置された加熱室12とを有する。加熱室12は、カーボンコンポジット板で被覆された炭素繊維マット等の断熱材で囲まれており、その内側に例えば2000℃以上の加熱が可能なグラファイト等のヒータ14が配置されている。なお、加熱室12は完全な密閉状態ではなく、雰囲気圧力はチャンバ10と等しい値を示す。チャンバ10の外壁には冷却水配管が設けられており、冷却水の循環により冷却されている。
【0033】
チャンバ10外部に設置された架台16には、上下一軸方向の加圧が可能な加圧機構18が固定されており、加熱室12の中央には、この加圧機構に接続された上ラム18aと下ラム18bが配置されている。未焼結材であるバインダを含むセラミックス成形体は、モールド40内にセットされ、下ラム18bの台座に載置される。
【0034】
チャンバ10には、真空排気用の真空排気管(第1の排気管)20が接続されており、さらに、この真空排気管20には、メカニカルブースターポンプ22、ロータリーポンプ24等の一以上の排気ポンプに接続されている。加熱室12を含むチャンバ10内は、ロータリーポンプ24およびさらにそれよりも高真空用のポンプであるメカニカルブースターポンプ22により、高真空雰囲気にすることができる。なお、使用する排気用ポンプの種類および数には特に限定がなく、ロータリーポンプのみを使用することも可能である。また、メカニカルブースターポンプ22の代わりに拡散ポンプ等を使用することもできる。なお、真空排気管20は、チャンバ10ではなく加熱室12に接続されていてもよい。
【0035】
一方、チャンバ10には、チャンバ内の圧力をモニターする圧力センサー54が設置されている。また、チャンバ10には、不活性ガス導入管が接続されており、例えば窒素(N)ガス等の不活性ガスがマスフローコントローラ50を介してチャンバ内に導入される。
【0036】
チャンバ内への不活性ガスの導入は、チャンバ縦方向における中央から下部の位置に、複数の不活性ガス導入管を円周方向に均等に配置し、各導入管より等量の不活性ガスを導入することが好ましい。こうすることにより、成形体からの脱バインダを均一にむら無くできる。なお、不活性ガス導入管は、チャンバ10でなく加熱室12に接続してもよい。この場合も、脱バインダを均一にむら無く行うためには、加熱室下方の円周方向に均等に複数の不活性ガス導入管を配設することが好ましい。
【0037】
マスフローコントローラの流量値は、自動制御回路を備えた調節計52によって、圧力センサー54でのモニター値に応じ、チャンバ10内の圧力が一定になるよう調整される。
【0038】
さらに、チャンバ10にはCO濃度計56が設置されている。このCO濃度計56によれば、チャンバ内のCO濃度をモニターできるため、特に脱脂工程における脱バインダ処理に伴うCO濃度の変化をモニターできる。したがって、所望の脱バインダ状態を得るための脱バインダ処理時間を正確に調整することが可能になる。なお、上記CO濃度のモニターのためには、数%以下のCO濃度測定が可能なCO濃度計56を使用することが好ましい。
【0039】
本実施の形態に係る焼成炉は、さらに、上述する真空排気管20とは別に、加熱室12内に直結された、バインダ成分を含む排ガスの専用排気管である、脱脂用排気管30(第2の排気管)を有している。脱脂用排気管30は、バインダ成分を捕集するコールドトラップ32に接続されており、さらに、その下流でロータリーポンプ24に接続されている。真空排気管20と脱脂用排気管30には、それぞれ電磁開閉弁21と33が備えられており、脱脂工程では、電磁開閉弁21を閉じ、電磁開閉弁33を開け、脱脂用排気管30を介して排気し、それ以外の工程では、電磁開閉弁21を開け、電磁開閉弁33を閉じ、真空排気管20を介して排気される。
【0040】
また、加熱室12からコールドトラップ32に至る脱脂用排気管30部分については、周囲にバンドヒータ31等の加熱手段を付設し、配管内を高温に維持し、バインダ成分の凝結を防止している。
【0041】
コールドトラップ32内では、チラー34で冷却された液が循環し、コールドトラップ32内を通過する排ガスを冷却し、排ガス中に含まれるバインダ成分を液化し、捕集する。
【0042】
コールドトラップ32は、排気管30aでロータリーポンプ24に接続されている。なお、コールドトラップ32により、排ガス中の大部分のバインダ成分は捕集されるため、バインダ成分の混入によるロータリーポンプ24のオイルの汚染はほとんど生じない。
【0043】
ロータリーポンプ24の排気管は、ロータリーポンプ24から排出されるオイルミストを捕集するオイルミストトラップ36を介して、排ガス燃焼装置38に接続されている。コールドトラップ32で捕集できず、排ガス中に微量に残ったバインダ成分は、この排ガス燃焼装置38により外部から供給される大気との反応で燃焼される。こうして、排ガスは有機臭を完全に取り除いた後、外部に排気される。
【0044】
なお、脱脂用排気管30を含む脱脂用排気系統と真空排気管20を含む真空用排気系統を完全に独立にし、それぞれに別のロータリーポンプを備えることも可能であるが、図1に示すように、ロータリーポンプ24およびその下流の排気系統を共通にすることも可能であり、設備コストを低減する上でも好ましい。
【0045】
以上に説明する本実施の形態に係る焼成炉によれば、脱脂工程中は、加熱室12に直結された脱脂用排気管30を用いて排気を行うため、真空排気管20やメカニカルブースター22等の真空用ポンプがバインダ成分で汚染されるのを防ぐことができる。
【0046】
また、脱脂用排気管30を介して排気されるバインダ成分を含む排ガスは、コールドトラップ32でバインダ成分を捕集した後にロータリーポンプ24を通過するので、ロータリーポンプのオイルの汚染も防止できる。さらに、加熱室12からコールドトラップ32に至る脱脂用排気管30を加熱しているため、脱脂用排気管30へのバインダ成分の付着を防止することができる。従って、このような本実施の形態に係る焼成炉によれば、バインダ成分による配管やポンプの汚染が少なく、オーバホールの頻度を大幅に低減できるため、メンテナンスコストを抑制することができる。
【0047】
一方、真空排気管20やチャンバ10内壁へのバインダ成分の付着がほとんど生じないため、バインダ成分による焼成雰囲気の汚染がなく、一定の品質の焼成体を再現よく製造することが可能になる。
【0048】
なお、脱脂用排気管30は、バインダの滞留を防止する目的で傾斜を設けると更に良い。また、脱脂用排気管30の加熱室12への接続箇所は加熱室12を縦方向に見て中心部、円周方向に見て2個所以上で等配に接続した方が更に好ましい。このような構成とすることにより、成形体からの脱バインダ処理をむらなく均一に進行できるため、焼結体の色むら対策として有効である。
【0049】
また、図示しないが、さらに、上記真空排気管20と別に、チャンバ10とメカニカルブースター22との間に補助真空排気管を設けても良い。例えばこの補助真空排気管の配管径を、真空排気管20よりも細くすることにより、排気速度を低減できるので、被加熱物が粉末状の場合には、補助真空排気管でゆっくりと排気することにより、急激な排気による粉末の飛散を防止できる。
【0050】
次に、上述した本実施の形態に係る焼成炉を用いた非酸化物セラミックス焼結体の製造方法について説明する。なお、ここでは、窒化アルミニウムを例にとり、まず、バインダ成分を微量残留させた、黒色窒化アルミニウム焼結体の製造方法について説明する。
【0051】
窒化アルミニウム粉体、焼結助剤であるイットリア及びバインダを混合し、スラリーもしくは混合粉を作製し、一軸加圧成形、CIP、スリップキャスト、押し出し成形、射出成形等の種々の成形方法を使用して、バインダを含む成形体を作製する。成形体の形状は限定されないが、例えば径200mm〜350mm、厚み約10mmの円盤状の成形体を作製する。また、バインダの種類は、限定されないが、例えば、ポリメタクリル酸アルキル等のアクリル系のバインダを使用する。
【0052】
次に、バインダを含んだ窒化アルミニウム成形体をモールド40にセットし、これを図1に示す加熱室12内の下ラム18bの台座に載置する。モールドには図示しない上パンチ、下パンチ、スリーブ、スペーサーなどが付帯されており成形体を複数枚セット可能になっている。成形体の脱バインダを効率よく均一に行うため、上パンチ、下パンチに側面にガス溝を設けたり、成形体とスリーブの界面にCクロスなどのカーボンの多孔体を用いたりしてもよい。
【0053】
チャンバ10を密閉し、真空排気用排気系統を用いてチャンバ10内を減圧にする。即ち、脱脂用排気管30にある電磁開閉弁33を閉じ、真空排気管20の電磁開閉弁21を開いて、まず、ロータリーポンプ24を使用して、チャンバ10内を予備排気する。排気状態が安定したら、メカニカルブースターポンプ22による排気を開始し、メカニカルブースターポンプ22とロータリーポンプ24の2台のポンプによりチャンバ10内を排気する。こうして、チャンバ10および加熱室12内を約0.06Torr(8Pa)程度まで減圧する。この減圧操作により、チャンバ10および加熱室12に付着した水分や酸素がガス化し、排気されるとともに、成形体中に残る水分等も一部蒸発し、排気される。
【0054】
次に、窒素ガスをマスフローコントローラ50を介してチャンバ10内に供給し、チャンバ10内圧力を約15Torr(2×10Pa)に調整する。このチャンバ10内圧力の調整は、圧力センサー54でチャンバ内圧力をモニターし、この値に基づいて、制御機能を有する調節計52で、マスフローコントローラ50の窒素流量設定値をコントロールする。チャンバ10内の圧力が約15Torr(2×10Pa)程度に安定したら、脱脂工程を開始する。
【0055】
脱脂工程では、成形体中のバインダの分解温度に応じ、加熱室12内の成形体を500℃〜600℃に昇温し、チャンバ10内を約15Torr(2×10Pa)の窒素雰囲気に維持した状態で脱バインダ処理を行う。この間に分解しガス化したバインダの分解生成物(バインダ成分)は、加熱室12に直結されている脱脂用排気管30を介してロータリーポンプ24により排気される。排気されたバインダ成分はコールドトラップ32で大部分が液化され、捕集される。
【0056】
図2は、バインダ成分の蒸気圧曲線のデータ例を示すグラフである。例えば、バインダとしてポリメタクリル酸アルキルを使用した場合、熱分解により、n−ブチルメタクリレート、i−ブチルメタクリレート等のバインダ成分ガスが発生する。これらのバインダ成分が、脱脂用排気管30内で凝結せず、しかもコールドトラップ32で効率良く捕集するためには、図2に示す各成分の蒸気圧曲線を参考に、コールドトラップ32の温度および脱脂用排気管30の加熱温度を決定する。例えば、図2のグラフを参考にすれば、脱脂用排気管20内の圧力が15Torr(2×10Pa)である場合、上述するいずれのバインダ成分も凝結しないようにするためには、脱脂用排気管30内温度を約60℃以上に設定することが好ましい。一方、これらのバインダ成分をコールドトラップ32で捕集するには、これらのバインダ成分の蒸気圧をできるだけ低減できる温度、例えば15℃以下、より好ましくは液体窒素温度等に冷却する。
【0057】
なお、コールドトラップ32で捕集されずに、残ったバインダ成分については、排ガス燃焼装置38によって燃焼されるため、最終的に外部に排出されるガスには、有機成分による臭気は残らない。
【0058】
脱バインダ処理時間は、通常より短く1時間〜数時間とする。正確な処理時間の調整は、チャンバ10に設置されたCO濃度計56を用いて行う。脱バインダ処理の開始に伴い、バインダの分解によりチャンバ10内のCO濃度が上昇し、やがて飽和する。さらに進行するとCO濃度が減少し、脱バインダが終了する。したがって、チャンバ10内のCO濃度をCO濃度計56によりモニターすることにより、脱バインダの進行状態を正確に把握することができる。例えば完全に脱バインダが終了した時点のCO濃度より、やや高めの濃度、例えば0.01〜1vol%に達したところで、脱バインダ処理を終了させる。すなわち、加熱室の温度を脱バインダ条件である500〜600℃の保持過程を終了し、焼成温度である1600〜1900℃へと昇温過程へ移行する。こうして、成形体に一定量のバインダ成分を残留させるために必要な脱バインダ処理時間を正確に調整できる。
【0059】
脱脂工程が終了したら、排気ラインを必要に応じて高真空用ラインに切り替える。すなわち、脱脂用排気管30の電磁開閉弁33を閉じ、以降は、真空排気管20の電磁開閉弁21を必要に応じ開閉操作する。
【0060】
なお、焼成炉を自動運転する場合は、CO濃度計56から出力される電気信号を、図示しない自動制御装置に転送し、そこで、CO濃度をモニターして、予め設定したCO濃度、例えばこの場合は0.01〜1vol%に達したら、ヒータ14の出力を自動的に上昇させ、500℃〜600℃の保持過程から1600℃〜1900℃の焼成過程への昇温過程へと移行操作を行うようにする。また、この移行操作に伴い、排気ラインの切り替えおよび、後述するチャンバ内圧力調整操作も同時に連動して行うように設定しておくことが好ましい。
【0061】
続いて、チャンバ10内に窒素ガスを導入し、チャンバ内を1.5気圧(1.52×10Pa)の加圧状態に調整する。この加圧状態を維持したまま、加熱室12内を窒化アルミニウムの焼結のために必要な焼成温度である1600℃〜1900℃まで昇温する。このようにチャンバ10内の圧力を1.5気圧の高い圧力状態に維持することにより窒化アルミニウム中に微量残ったバインダのガス化の進行が抑制され、バインダ成分であるカーボンを焼結体中に残留させることができる。
【0062】
加熱室12が1600℃〜1900℃に達したら、加圧機構18の上ラム18aと下ラム18bとを稼動させ、上下の一軸方向にモールド40内に載置した成形体を、例えば200〜300kg/cmで加圧する。こうして、1600℃〜1900℃、200〜300kg/cmの条件で約1時間〜3時間ホットプレス焼結を行う。
【0063】
焼結が終了したら、上ラム18aと下ラム18bによる加圧を解除し、加熱室12内を冷却し、チャンバ10内を大気圧に戻し、焼結体を取り出す。
【0064】
上述する製造方法によれば、脱脂工程において、CO濃度計56を用いて、チャンバ内のCO濃度を正確にモニターすることにより所定量のバインダを成形体中に残留させるよう、脱バインダ処理時間を調整するとともに、脱脂工程後、チャンバ10内を加圧状態で維持し、焼結温度まで昇温し、焼成を行うことにより窒化アルミニウム焼結体中のカーボン量を例えば約800ppm程度残留させた黒色窒化アルミニウムを得ることができる。
【0065】
黒色窒化アルミニウム焼結体の製造方法には、金属紛やカーボン紛を添加させる方法等もあるが、上述するようなバインダ成分を残留させる方法によれば、バインダの持つ良好な分散性により、バインダが均一に窒化アルミニウム成形体中に混合されているため、焼結後に得られた窒化アルミニウム焼結体においても、バインダの残留成分であるカーボンを焼結体中に均一に残留させることができる。従って、場所による色調むらのない良好な黒色焼結体である窒化アルミニウムを製造することができる。
【0066】
こうして得られた黒色窒化アルミニウム焼結体は、輻射熱量を増大させる効果を持つため、セラミックスヒータの基材として、あるいは顧客の嗜好にあった外形的美観を提供する種々のセラミックス基材として使用できる。
【0067】
さらに、上述する図1に示す焼成炉によれば、脱脂用排気管30やチャンバ10に、バインダ成分の付着が生じない。従って、従来のように、排気管やチャンバに付着したバインダ成分による焼成雰囲気の汚染等の問題が生じず、再現性が良好な窒化アルミニウムの焼結体を製造することができる。
【0068】
次に、別の窒化アルミニウム焼結体の製造方法について説明する。ここでは、焼結体中にバインダ成分を残留させない、すなわちカーボンをほとんど含有しない白色もしくは灰白色の窒化アルミニウム焼結体の製造方法について説明する。
【0069】
黒色焼結体を作製する上述の方法の場合と同様に、バインダを含んだままの窒化アルミニウム成形体をモールド40内にセットし、真空排気管20を介してチャンバ10内を約0.06Torr(8Pa)程度に到達するまで減圧する。この後、排気ラインを真空排気管20から脱脂用排気管30に切り替え、脱脂工程を開始する。
【0070】
脱脂工程では、成形体中のバインダの分解温度に応じ、加熱室12内の成形体を500℃〜600℃に昇温し、チャンバ10内を約0.6Torr(80Pa)に調整し、上述した黒色焼結体の製造条件に較べ、十分に長い約3時間以上脱バインダ処理を行う。具体的には、CO濃度計56により脱バインダ処理中のチャンバ10内のCO濃度をモニターし、CO濃度が例えば0.1vol%以下に達するまで、脱バインダ処理を行う。
【0071】
この間、分解しガス化したバインダ成分は脱脂用排気管30を介してロータリーポンプ24により排気される。排気されたバインダ成分はコールドトラップ32により捕集され、コールドトラップ32を通過した排ガスは、さらに、ロータリーポンプ24を経て、外部に排気される。なお、コールドトラップ32で捕集されずに、排ガス中に残ったバインダ成分は、排ガス燃焼装置38によって燃焼される。
【0072】
脱脂工程が終了したら、排気系ラインを高真空用ラインに切り替える。すなわち、脱脂用排気管30の電磁開閉弁33を閉じ、真空排気管20の電磁開閉弁21を開き、チャンバ10内が0.06Torr(8Pa)程度の真空度に達するまで、メカニカルブースターポンプ22およびロータリーポンプ24を用いて排気を行う。この真空度を維持したまま、加熱室12内を窒化アルミニウムの焼結のための焼成温度である1600℃〜1900℃まで昇温する。このように、脱脂工程後チャンバ内を減圧状態に保って焼成温度まで昇温させることで、脱脂工程で成型体中に残留した少量のバインダ成分もほぼ完全にガス化する。
【0073】
加熱室12が1600℃〜1900℃に達したら、窒素をチャンバ10内に導入し、1.5気圧(1.52×10Pa)の加圧状態とする。加圧機構18の上ラム18aと下ラム18bとを稼動させ、モールド40内に載置した成形体を、例えば200〜300kg/cmで上下一軸方向に加圧し、ホットプレス焼成を約1時間〜3時間行う。焼結が終了したら、上ラム18aと下ラム18bによる加圧を解除し、加熱室12内を冷却し、チャンバ内を大気圧に戻し、焼結体を取り出す。
【0074】
こうして、バインダの残量成分がほとんど残留しない窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。上述した黒色焼結体の製造方法の場合と同様に、上述する図1に示す焼成炉によれば、脱脂用排気管30と真空排気管20とを別々に設けており、しかも脱脂用排気管30やチャンバ10内にバインダ成分の凝結が生じない。従って、従来のように、排気管に付着したバインダ成分による焼成雰囲気の汚染等の問題が生じず、再現性が良好な白色または灰白色の窒化アルミニウムの焼結体を製造することができる。
【0075】
なお、上述する製造方法を使用してセラミックスヒータを作製する場合は、窒化アルミニウムの成形体中に、例えば、抵抗発熱体として、モリブデン(Mo)等の高耐熱性の金属ワイヤを埋設する。また、静電チャックを作製する場合は、窒化アルミニウム成形体中に電極として、メッシュ状のMo電極を埋設するとよい。
【0076】
セラミックスヒータや静電チャックのように、セラミックス焼結体内に金属体を埋設する場合は、一旦金属体を成形体中に埋設した後は、大気中でのバインダ除去は、金属の酸化を招くため好ましくない。しかし、図1に示す焼成炉を用いた上述する製造方法によれば、脱脂工程から焼成工程まで不活性雰囲気中で進行するので、電極の酸化を防止することもできる。
【0077】
以上、図1に示す焼成炉を用いた窒化アルミニウム焼結体の製造方法について説明したが、上述する焼成炉は、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等あるいは、これらの複数の非酸化物セラミックスのコンポジット等、種々の非酸化物セラミックスの焼結用焼成炉として使用することができる。
【0078】
例えば、窒化珪素焼結体を作製する場合には、窒化珪素粉体とMgOや、AlおよびCeO等の焼結助剤紛を混合し、種々の成形方法を用いてバインダを含む成形体を作製する。その後、このバインダを含む成形体を図1に示す焼成炉内の加熱室12に載置し、上述する方法と同様な手順で脱脂および焼結を行う。焼結工程における、焼成温度および焼成時間は、1700℃〜1800℃、約1時間〜数時間とするとよい。
【0079】
また、サイアロンの焼結体を作製する場合には、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナもしくは二酸化珪素の各粉末およびバインダを加えて、種々の方法を用いて成形体を作製し、窒化珪素と同様な焼成条件を用いて焼結を行う。
【0080】
さらに、炭化珪素の焼結体を作製する場合は、炭化珪素に焼結助剤であるBCを用いてバインダを含む成形体を作製し、その後、このバインダを含む成形体を図1に示す焼成炉内の加熱室12に載置し、上述する方法と同様な手順で脱脂および焼成を行う。焼成温度および焼成時間は、2000℃〜2200℃、約1時間〜5時間とする。
【0081】
以上、実施の形態および実施例に沿って本発明の非酸化物セラミックス焼結用焼成炉および非酸化物セラミックス焼結体の製造方法について説明したが、本発明は、これらの実施の形態および実施例の記載に限定されるものでない。種々の改良および変更が可能なことは当業者には明らかである。
【0082】
なお、上述する例では、成形体を脱脂および焼結させているが、成形体に限らず、バインダを含む粒状体の脱脂および焼結するために本発明の焼成炉を使用することもできる。さらに、本発明の焼成炉は、金属粉や金属成型体の焼結にも使用できる。焼成炉のヒータおよび加熱室の断熱材として耐酸性の材料を使用すれば、酸化物セラミックスの焼結体の製造に使用することも可能である。
【0083】
【発明の効果】
以上に説明するように、本発明の焼成炉によれば、成形体の脱脂工程と焼結工程を1台の焼成炉で行うことができるため、設備コストを低減できる。また、脱脂工程と焼結工程と連続に行うことができるため、製造工程を短縮化することができる。さらに、本発明の焼成炉によれば、脱脂用の排気管と真空用の排気用の排気管をそれぞれ独立に有しているため、高真空用配管内を清浄に維持することができる。従って、配管やポンプのオーバホール回数を減らし、メンテナンスコストを大幅に低減できる。
【0084】
また、本発明のセラミックス焼結体の製造方法によれば、脱脂工程と焼結工程と連続に行うことができるため製造コストを大幅に低減することができるとともに、清浄な焼成雰囲気を再現できるためバインダの残留成分であるカーボン量を精度良く調整でき、安定した品質の焼結体を再現よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る焼成炉を示す概略構成図である。
【図2】バインダ成分の蒸気圧曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
10 チャンバ
12 加熱室
14 ヒータ
16 架台
18 圧力機構
18a 上ラム
18b 下ラム
20 真空排気管
21 電磁開閉弁
22 メカニカルブースターポンプ
24 ロータリーポンプ
31、31a 脱脂用排気管
32 コールドトラップ
34 チラー
36 オイルミストトラップ
38 排ガス燃焼装置
40 モールド
50 マスフローコントローラ
52 調節計
54 圧力センサー
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a firing furnace for sintering ceramics and the like, and more particularly to a firing furnace capable of performing both a degreasing step and a sintering step, and a method for producing a non-oxide ceramic sintered body using the sintering furnace. .
[0002]
[Prior art]
In general, when producing a non-oxide ceramic sintered body, a ceramic raw material powder or a sintering aid is mixed with a binder, and a molded body is produced using various molding methods. It is placed in a firing furnace and heated in the air to perform a degreasing treatment. Thereafter, the green body after the degreasing treatment from which the binder has been removed is transferred to a firing furnace for sintering, where the green body is fired at a high temperature in an inert gas or in a vacuum to obtain a sintered body. As described above, conventionally, the degreasing step and the sintering step having different firing atmospheres and firing temperatures have been performed using separate firing furnaces.
[0003]
Therefore, two facilities, a degreasing baking furnace and a sintering baking furnace, are required, which imposes a burden on equipment costs, and the work of loading and unloading materials into and out of each baking furnace, as well as the temperature for raising and lowering the temperature. The time required for management was a burden on manufacturing costs.
[0004]
On the other hand, in a baking furnace for MIM (Metal Injection Molding), a vacuum degreasing baking furnace capable of performing a degreasing step and a sintering step in one furnace for the purpose of reducing such equipment costs and shortening the process. It has been proposed (Patent Document 1) that the use of a firing furnace that can perform the degreasing step and the sintering step in one furnace is also desired for the same purpose in a firing furnace for non-oxide ceramics.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 6-41610. FIG.
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-9-48668.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in an electrostatic chuck used as a means for fixing a substrate in a semiconductor manufacturing apparatus, a non-oxide ceramic sintered body such as silicon nitride or aluminum nitride is used as a base material. The substrate resistivity of the electrostatic chuck is greatly influenced by the volume resistivity of the ceramic substrate. The volume resistivity is affected by the type and content of impurities in the ceramic substrate. It is necessary to adjust with high precision. Therefore, if a binder component is mixed in the sintered body or the concentration of these impurities is not uniform in some places, the product performance is impaired.
[0008]
Also, in a ceramic heater used as a substrate heating means in a semiconductor manufacturing apparatus, non-oxide ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride are used as a ceramic base material. It has been proposed to use a blackened ceramic base material for the purpose of providing an aesthetic appearance that meets the taste of the Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-157,086 (Patent Document 2). Patent Literature 2 discloses a method for adding 500 ppm to 5000 ppm of carbon to an aluminum nitride sintered body as a blackening method.
[0009]
As described above, in the method for producing a non-oxide ceramic sintered body, it is desirable to use a firing furnace capable of continuously performing the degreasing step and the sintering step for the purpose of reducing equipment costs and shortening the steps. On the other hand, it is necessary to use a firing furnace capable of adjusting the content of impurities in the non-oxide ceramics sintered body with high accuracy depending on the application.
[0010]
However, in the configuration of the vacuum degreasing firing furnace as disclosed in Patent Document 1, the binder component easily adheres to the exhaust pipe. In addition, since the pipe for exhausting the gas containing the binder component and the exhaust pipe for evacuating the inside of the firing furnace are common, if the binder component attached to the exhaust pipe increases, the influence of the gas from these deposits can be ignored. In addition, since it is difficult to obtain a desired degree of vacuum in the firing furnace, it is necessary to frequently overhaul the piping. Furthermore, since the binder component is easily mixed into the firing atmosphere, the firing conditions are not stable, and it is difficult to adjust the impurity content with high precision as described above, and a sintered body having a predetermined impurity content is reproduced. It is also difficult to manufacture well.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to perform a degreasing step and a sintering step continuously, reduce the maintenance burden, and produce a sintered body having predetermined characteristics with good reproducibility. Is to provide a furnace.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a method for producing a non-oxide ceramic in which the carbon content in a sintered body can be adjusted with good reproducibility.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The features of the firing furnace of the present invention include a sealable chamber, a heating chamber provided in the chamber and having a heater, a first exhaust pipe connected to the chamber or the heating chamber, and a first exhaust pipe. A first vacuum pump connected thereto, a second exhaust pipe directly connected to the heating chamber, a collector connected to the second exhaust pipe for collecting a binder component in the exhaust gas, and a collector. And a second vacuum pump connected to the second exhaust pipe via the device.
[0014]
According to the characteristics of the firing furnace of the present invention, apart from the first exhaust pipe connected to the chamber, the second exhaust pipe directly connected to the heating chamber and the binder component in the exhaust gas connected to the second exhaust pipe are connected to the second exhaust pipe. Since a trapping device for trapping is provided, exhaust gas containing a binder component discharged in the degreasing step is exhausted by a second exhaust pipe directly connected to the heating chamber, and the binder component contained in the exhaust gas is exhausted. The exhaust pipe can be selectively used so that the exhaust gas is collected by the collecting device and exhausted in other steps is exhausted by the first exhaust pipe. Therefore, both the degreasing step and the sintering step can be performed continuously in one baking furnace, and the first exhaust pipe can be maintained in a clean state without adhesion of a binder component. In addition, since the second exhaust pipe is directly connected to the heating chamber, the binder component can be efficiently exhausted without leaking to the outside of the heating chamber, and the adhesion of the binder component to the inner wall of the chamber can be prevented. In addition, since the binder component trapping device is provided before the second vacuum pump, contamination by the binder component in the second vacuum pump can be suppressed. Therefore, in the baking process after the degreasing process, the stable baking atmosphere can be secured with good reproducibility without being affected by degassing from the pipe or the binder adhering to the inner wall of the chamber. Can be reduced.
[0015]
In the firing furnace having the above characteristics of the present invention, further, a gas supply pipe connected to the chamber and supplying an inert gas into the chamber or the heating chamber, a pressure gauge monitoring the pressure in the chamber, and a pressure gauge in the chamber. A gas flow controller for adjusting the supply amount of the inert gas into the chamber may be provided accordingly. In this case, an inert gas atmosphere at a predetermined pressure can be maintained in the chamber. Therefore, it is suitable for producing a sintered body of non-oxide ceramics or metal, and the degree of degreasing of the binder can be adjusted by adjusting the pressure in the chamber.
[0016]
The baking furnace having the above features of the present invention may further include a CO concentration meter for monitoring the CO concentration in the chamber. In this case, by monitoring the CO concentration in the chamber that changes with the progress of the binder removal, the binder removal processing conditions such as the processing time can be accurately adjusted.
[0017]
It is preferable that the firing furnace having the above feature of the present invention further include a heating unit that heats the second exhaust pipe between the heating chamber and the collection device. By heating the second exhaust pipe, condensation of the binder component can be prevented, and the second exhaust pipe can be kept clean. Therefore, in the firing step, a clean firing atmosphere can be obtained without being affected by the gas generated from the binder component attached to the second exhaust pipe.
[0018]
The firing furnace having the above characteristics of the present invention may further include a combustion device connected to the second exhaust pipe via the collection device and the second vacuum pump to burn organic components in the exhaust gas. Good. In this case, since the binder component that could not be collected by the collection device can be reliably decomposed by the combustion device, the organic odor remaining in the exhaust gas can be removed.
[0019]
In the firing furnace having the above characteristics of the present invention, the first vacuum pump and the second vacuum pump may be a single common rotary pump. In this case, the apparatus cost can be reduced.
[0020]
In the firing furnace having the above characteristics of the present invention, a third vacuum pump for a higher vacuum than the first vacuum pump may be interposed between the first exhaust pipe and the first vacuum pump. The inside of the chamber can be made in a higher vacuum state.
[0021]
The sintering furnace having the above characteristics of the present invention may further include a pressing mechanism for pressing the sintering material placed in the heating chamber in a uniaxial direction. Hot press sintering becomes possible by adding a pressing mechanism.
[0022]
In the firing furnace having the above characteristics of the present invention, a graphite heater may be used as a heater. In this case, sintering of non-oxide ceramics that requires high-temperature firing becomes possible.
[0023]
The method for producing a non-oxide ceramics sintered body of the present invention is characterized in that the degreasing step and the sintering step are continuously performed using the above-described firing furnace of the present invention.
[0024]
According to the method for producing a non-oxide ceramic sintered body of the present invention, since the degreasing step and the sintering step are performed continuously using the above-described firing furnace of the present invention, the time required for raising and lowering the temperature is saved. As a result, the manufacturing process can be shortened, and a sintered product of stable quality can be provided with good reproducibility by a firing atmosphere free from the influence of contamination by a binder component.
[0025]
The method for producing a non-oxide ceramic sintered body of the present invention, using the firing furnace,
A degreasing step in which the non-oxide ceramic molded body is heated to a temperature required for thermal decomposition of the binder in an inert gas atmosphere, and a non-oxidation after degreasing under a pressure condition higher than the atmospheric pressure in the inert gas atmosphere. Sintering step of heating the ceramic body to the sintering temperature required for sintering, and sintering the non-oxide ceramics at the above sintering temperature under the pressurized condition higher than the atmospheric pressure of the inert gas atmosphere May be provided.
[0026]
In this case, in the temperature raising step and the firing step after the degreasing step, in order to maintain a high pressurized state, gasification of the binder component remaining in the compact during the degreasing step is suppressed, and carbon is contained in the sintered body. Can be left. As a result, due to the high dispersibility of the binder, it is possible to obtain a sintered body of non-oxide ceramics uniformly containing a predetermined amount of carbon.
[0027]
The method for producing a non-oxide ceramic sintered body of the present invention, using the firing furnace,
A degreasing step in which the non-oxide ceramic body is heated to a temperature required for thermal decomposition of the binder in an inert gas atmosphere, and a step of sintering the degreased ceramic body under reduced pressure in an inert gas atmosphere. Even if it has a sintering step of firing the non-oxide ceramics at the firing temperature under a pressurizing condition higher than the atmospheric pressure of the inert gas atmosphere, and a heating step of heating to the required firing temperature. Good.
[0028]
In this case, a high vacuum state is set in the temperature raising step after the degreasing step, and the gasification of the binder component remaining in the compact during the degreasing step is promoted, so that the residual binder component in the sintered body can be suppressed. As a result, it is possible to obtain a non-oxide ceramic sintered body that does not leave carbon due to the binder component.
[0029]
In the method for producing a non-oxide ceramic sintered body of the present invention, in the degreasing step, the gas in the chamber is exhausted through the second exhaust pipe, and in the steps other than the degreasing step, the first exhaust is performed. It is desirable to exhaust the gas in the chamber through a tube.
[0030]
Further, the non-oxide ceramic is a non-oxide ceramic selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and sialon, or a composite material of at least two or more non-oxide ceramics selected from the group. It may be.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The firing furnace according to the present embodiment is a firing furnace capable of continuously performing the degreasing step and the sintering step, and is a firing furnace including an exhaust pipe for exhaust gas containing a binder component and an exhaust pipe for vacuum exhaust. . Hereinafter, the configuration of the firing furnace according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, an example of a firing furnace for hot press sintering will be described, but the type of the firing furnace is not limited, and a firing furnace for normal pressure sintering without a pressing mechanism may be used.
[0032]
As shown in FIG. 1, the firing furnace according to the present embodiment has a chamber 10 that can be hermetically sealed and a heating chamber 12 installed in the chamber 10. The heating chamber 12 is surrounded by a heat insulating material such as a carbon fiber mat covered with a carbon composite plate, and a heater 14 such as graphite capable of heating at, for example, 2000 ° C. or higher is disposed inside the heating chamber 12. Note that the heating chamber 12 is not in a completely closed state, and the atmospheric pressure shows a value equal to that of the chamber 10. A cooling water pipe is provided on the outer wall of the chamber 10 and is cooled by circulation of the cooling water.
[0033]
A pressurizing mechanism 18 capable of pressurizing in an up-down uniaxial direction is fixed to a gantry 16 installed outside the chamber 10, and an upper ram 18 a connected to this pressurizing mechanism is provided at the center of the heating chamber 12. And the lower ram 18b. A ceramic molded body including a binder which is a non-sintered material is set in a mold 40 and mounted on a base of the lower ram 18b.
[0034]
A vacuum exhaust pipe (first exhaust pipe) 20 for vacuum exhaust is connected to the chamber 10, and the vacuum exhaust pipe 20 further includes one or more exhaust pumps such as a mechanical booster pump 22 and a rotary pump 24. Connected to pump. The inside of the chamber 10 including the heating chamber 12 can be made to have a high vacuum atmosphere by a rotary pump 24 and a mechanical booster pump 22 which is a pump for higher vacuum. The type and number of exhaust pumps to be used are not particularly limited, and it is also possible to use only a rotary pump. In addition, a diffusion pump or the like can be used instead of the mechanical booster pump 22. The evacuation pipe 20 may be connected to the heating chamber 12 instead of the chamber 10.
[0035]
On the other hand, the chamber 10 is provided with a pressure sensor 54 for monitoring the pressure in the chamber. Further, an inert gas introduction pipe is connected to the chamber 10 and, for example, nitrogen (N 2 Inert gas such as gas is introduced into the chamber via the mass flow controller 50.
[0036]
Introducing the inert gas into the chamber is performed by uniformly arranging a plurality of inert gas inlet pipes in the circumferential direction at a position from the center to the lower part in the longitudinal direction of the chamber, and supplying an equal amount of inert gas from each inlet pipe. Preferably, it is introduced. By doing so, the binder can be uniformly removed from the molded body. Note that the inert gas introduction pipe may be connected to the heating chamber 12 instead of the chamber 10. Also in this case, in order to perform the binder removal uniformly, it is preferable to dispose a plurality of inert gas introduction pipes evenly in the circumferential direction below the heating chamber.
[0037]
The flow rate value of the mass flow controller is adjusted by a controller 52 having an automatic control circuit so that the pressure in the chamber 10 becomes constant in accordance with the value monitored by the pressure sensor 54.
[0038]
Further, a CO concentration meter 56 is installed in the chamber 10. According to the CO concentration meter 56, since the CO concentration in the chamber can be monitored, a change in the CO concentration accompanying the debinding process in the degreasing step can be monitored. Therefore, it is possible to accurately adjust the binder removal processing time for obtaining a desired binder removal state. In order to monitor the CO concentration, it is preferable to use a CO concentration meter 56 capable of measuring a CO concentration of several percent or less.
[0039]
The firing furnace according to the present embodiment further includes a degreasing exhaust pipe 30 (first exhaust pipe 30) which is a dedicated exhaust pipe for exhaust gas containing a binder component, which is directly connected to the inside of the heating chamber 12, separately from the above-described vacuum exhaust pipe 20. 2 exhaust pipes). The degreasing exhaust pipe 30 is connected to a cold trap 32 for collecting a binder component, and further connected to the rotary pump 24 downstream of the cold trap 32. The vacuum exhaust pipe 20 and the degassing exhaust pipe 30 are provided with electromagnetic on-off valves 21 and 33, respectively. In the degreasing step, the electromagnetic on-off valve 21 is closed, the electromagnetic on-off valve 33 is opened, and the degreasing exhaust pipe 30 is opened. In other steps, the electromagnetic on-off valve 21 is opened, the electromagnetic on-off valve 33 is closed, and the air is exhausted through the vacuum exhaust pipe 20.
[0040]
In addition, a heating means such as a band heater 31 is provided around the degreasing exhaust pipe 30 from the heating chamber 12 to the cold trap 32 to maintain the inside of the pipe at a high temperature to prevent the binder component from condensing. .
[0041]
In the cold trap 32, the liquid cooled by the chiller 34 circulates, cools the exhaust gas passing through the cold trap 32, liquefies and collects a binder component contained in the exhaust gas.
[0042]
The cold trap 32 is connected to the rotary pump 24 via an exhaust pipe 30a. Since most of the binder components in the exhaust gas are collected by the cold trap 32, contamination of the oil of the rotary pump 24 by mixing of the binder components hardly occurs.
[0043]
An exhaust pipe of the rotary pump 24 is connected to an exhaust gas combustion device 38 via an oil mist trap 36 that collects oil mist discharged from the rotary pump 24. A small amount of the binder component that cannot be collected by the cold trap 32 and remains in the exhaust gas is combusted by the exhaust gas combustion device 38 by a reaction with the air supplied from outside. Thus, the exhaust gas is exhausted to the outside after completely removing the organic odor.
[0044]
The degassing exhaust system including the degassing exhaust pipe 30 and the vacuum evacuation system including the vacuum exhaust pipe 20 may be completely independent, and each may be provided with a separate rotary pump, as shown in FIG. In addition, the rotary pump 24 and the exhaust system downstream thereof can be made common, which is preferable from the viewpoint of reducing equipment costs.
[0045]
According to the baking furnace according to the present embodiment described above, during the degreasing step, since the evacuation is performed using the degreasing exhaust pipe 30 directly connected to the heating chamber 12, the vacuum exhaust pipe 20, the mechanical booster 22, and the like are used. Can be prevented from being contaminated by the binder component.
[0046]
Further, the exhaust gas containing the binder component exhausted through the exhaust pipe 30 for degreasing passes through the rotary pump 24 after collecting the binder component by the cold trap 32, so that the contamination of the oil of the rotary pump can be prevented. Furthermore, since the exhaust pipe 30 for degreasing from the heating chamber 12 to the cold trap 32 is heated, the adhesion of the binder component to the exhaust pipe 30 for degreasing can be prevented. Therefore, according to the firing furnace according to the present embodiment, the contamination of the piping and the pump by the binder component is small, and the frequency of overhaul can be greatly reduced, so that the maintenance cost can be suppressed.
[0047]
On the other hand, since the binder component hardly adheres to the vacuum exhaust pipe 20 and the inner wall of the chamber 10, the firing atmosphere is not contaminated by the binder component, and a fired body of a constant quality can be manufactured with good reproducibility.
[0048]
The exhaust pipe 30 for degreasing is more preferably provided with a slope for the purpose of preventing the stagnation of the binder. Further, it is more preferable that the connection point of the degreasing exhaust pipe 30 to the heating chamber 12 is equally connected at two or more locations at the center when the heating chamber 12 is viewed in the vertical direction and at two or more places in the circumferential direction. By adopting such a configuration, the binder removal process from the molded body can proceed uniformly and evenly, which is effective as a measure against color unevenness of the sintered body.
[0049]
Although not shown, an auxiliary evacuation pipe may be provided between the chamber 10 and the mechanical booster 22 separately from the evacuation pipe 20. For example, by making the pipe diameter of the auxiliary evacuation pipe smaller than the evacuation pipe 20, the evacuation speed can be reduced. Therefore, when the object to be heated is powdery, slowly exhaust the evacuation with the auxiliary evacuation pipe. Thereby, scattering of powder due to rapid exhaustion can be prevented.
[0050]
Next, a method for manufacturing a non-oxide ceramics sintered body using the above-described firing furnace according to the present embodiment will be described. Here, taking aluminum nitride as an example, first, a method for producing a black aluminum nitride sintered body in which a trace amount of a binder component is left will be described.
[0051]
The aluminum nitride powder, the sintering aid yttria and the binder are mixed to prepare a slurry or a mixed powder, and various molding methods such as uniaxial pressure molding, CIP, slip casting, extrusion molding, and injection molding are used. Thus, a molded body containing a binder is produced. Although the shape of the molded body is not limited, for example, a disk-shaped molded body having a diameter of 200 mm to 350 mm and a thickness of about 10 mm is produced. The type of the binder is not limited. For example, an acrylic binder such as polyalkyl methacrylate is used.
[0052]
Next, the aluminum nitride molded body including the binder is set in the mold 40, and is placed on the pedestal of the lower ram 18b in the heating chamber 12 shown in FIG. An unillustrated upper punch, lower punch, sleeve, spacer, and the like are attached to the mold, and a plurality of molded bodies can be set. In order to efficiently and uniformly remove the binder from the compact, gas grooves may be provided on the side surfaces of the upper punch and the lower punch, or a porous carbon material such as C cloth may be used at the interface between the compact and the sleeve.
[0053]
The chamber 10 is sealed, and the inside of the chamber 10 is depressurized using an evacuation system for evacuation. That is, the electromagnetic on-off valve 33 of the exhaust pipe 30 for degreasing is closed, the electromagnetic on-off valve 21 of the vacuum exhaust pipe 20 is opened, and the inside of the chamber 10 is first pre-evacuated using the rotary pump 24. When the evacuation state is stabilized, evacuation by the mechanical booster pump 22 is started, and the inside of the chamber 10 is evacuated by the two pumps, the mechanical booster pump 22 and the rotary pump 24. Thus, the pressure inside the chamber 10 and the heating chamber 12 is reduced to about 0.06 Torr (8 Pa). By this decompression operation, moisture and oxygen adhering to the chamber 10 and the heating chamber 12 are gasified and exhausted, and at the same time, moisture and the like remaining in the compact are partially evaporated and exhausted.
[0054]
Next, nitrogen gas is supplied into the chamber 10 via the mass flow controller 50, and the pressure in the chamber 10 is set to about 15 Torr (2 × 10 3 Adjust to Pa). The pressure in the chamber 10 is adjusted by monitoring the pressure in the chamber with the pressure sensor 54 and controlling the nitrogen flow set value of the mass flow controller 50 by the controller 52 having a control function based on this value. When the pressure in the chamber 10 is about 15 Torr (2 × 10 3 When it is stabilized to about Pa), the degreasing step is started.
[0055]
In the degreasing step, the temperature of the molded body in the heating chamber 12 is raised to 500 ° C. to 600 ° C. in accordance with the decomposition temperature of the binder in the molded body, and the inside of the chamber 10 is heated to about 15 Torr (2 × 10 3 The binder removal processing is performed while maintaining the nitrogen atmosphere of Pa). The decomposition product (binder component) of the binder decomposed and gasified during this time is exhausted by the rotary pump 24 via the degreasing exhaust pipe 30 directly connected to the heating chamber 12. Most of the exhausted binder component is liquefied in the cold trap 32 and collected.
[0056]
FIG. 2 is a graph showing an example of data of a vapor pressure curve of a binder component. For example, when polyalkyl methacrylate is used as a binder, a binder component gas such as n-butyl methacrylate or i-butyl methacrylate is generated by thermal decomposition. In order for these binder components not to condense in the exhaust pipe 30 for degreasing and to be efficiently collected by the cold trap 32, the temperature of the cold trap 32 must be determined by referring to the vapor pressure curve of each component shown in FIG. And the heating temperature of the exhaust pipe 30 for degreasing is determined. For example, referring to the graph of FIG. 2, the pressure in the exhaust pipe 20 for degreasing is 15 Torr (2 × 10 3 In the case of Pa), it is preferable to set the temperature in the degreasing exhaust pipe 30 to about 60 ° C. or more in order not to condense any of the binder components described above. On the other hand, in order to collect these binder components by the cold trap 32, the binder components are cooled to a temperature at which the vapor pressure of these binder components can be reduced as much as possible, for example, 15 ° C. or lower, more preferably to the temperature of liquid nitrogen.
[0057]
Note that the remaining binder components that are not collected by the cold trap 32 are burned by the exhaust gas combustion device 38, so that the odor due to the organic components does not remain in the gas finally discharged to the outside.
[0058]
The binder removal processing time is shorter than usual and ranges from one hour to several hours. Accurate adjustment of the processing time is performed using the CO concentration meter 56 installed in the chamber 10. With the start of the binder removal processing, the CO concentration in the chamber 10 increases due to the decomposition of the binder, and the CO concentration eventually saturates. As the process proceeds further, the CO concentration decreases, and the binder removal ends. Therefore, by monitoring the CO concentration in the chamber 10 with the CO concentration meter 56, the progress of the binder removal can be accurately grasped. For example, when the concentration reaches a slightly higher concentration, for example, 0.01 to 1% by volume than the CO concentration at the time when the binder removal is completed, the binder removal processing is completed. That is, the process of maintaining the temperature of the heating chamber at 500 to 600 ° C., which is the binder removal condition, ends, and the process shifts to the temperature rising process to 1,600 to 1,900 ° C., which is the firing temperature. In this way, it is possible to accurately adjust the binder removal processing time required for allowing a fixed amount of the binder component to remain in the molded body.
[0059]
When the degreasing step is completed, the exhaust line is switched to a high vacuum line as required. That is, the electromagnetic on-off valve 33 of the degreasing exhaust pipe 30 is closed, and thereafter, the electromagnetic on-off valve 21 of the vacuum exhaust pipe 20 is opened and closed as required.
[0060]
In the case of automatically operating the firing furnace, an electric signal output from the CO concentration meter 56 is transferred to an automatic control device (not shown), where the CO concentration is monitored, and a preset CO concentration, for example, in this case, When the temperature reaches 0.01 to 1 vol%, the output of the heater 14 is automatically increased, and a transition operation is performed from a holding process at 500 ° C. to 600 ° C. to a heating process at a firing process at 1600 ° C. to 1900 ° C. To do. In addition, it is preferable to set such that the switching of the exhaust line and the pressure adjustment operation in the chamber, which will be described later, are simultaneously performed in conjunction with the shift operation.
[0061]
Subsequently, a nitrogen gas is introduced into the chamber 10 to evacuate the chamber to 1.5 atm (1.52 × 10 5 The pressure is adjusted to Pa). While maintaining this pressurized state, the inside of the heating chamber 12 is heated to 1600 ° C. to 1900 ° C., which is a firing temperature required for sintering aluminum nitride. By maintaining the pressure in the chamber 10 at a high pressure of 1.5 atm in this way, the progress of gasification of the binder remaining in the aluminum nitride in a trace amount is suppressed, and carbon as a binder component is contained in the sintered body. Can be left.
[0062]
When the temperature of the heating chamber 12 reaches 1600 ° C. to 1900 ° C., the upper ram 18a and the lower ram 18b of the pressurizing mechanism 18 are operated, and the formed body placed in the mold 40 in the upper and lower uniaxial directions is, for example, 200 to 300 kg. / Cm 2 And pressurize. Thus, 1600 ° C to 1900 ° C, 200 to 300 kg / cm 2 Hot press sintering is carried out under the conditions described above for about 1 to 3 hours.
[0063]
When the sintering is completed, the pressurization by the upper ram 18a and the lower ram 18b is released, the inside of the heating chamber 12 is cooled, the inside of the chamber 10 is returned to the atmospheric pressure, and the sintered body is taken out.
[0064]
According to the above-described manufacturing method, in the degreasing step, the CO concentration meter 56 is used to accurately monitor the CO concentration in the chamber so that a predetermined amount of the binder remains in the molded body so that the binder removal processing time is reduced. In addition to the adjustment, after the degreasing step, the inside of the chamber 10 is maintained in a pressurized state, the temperature is raised to the sintering temperature, and the sintering is performed so that the amount of carbon in the aluminum nitride sintered body is, for example, about 800 ppm. Aluminum nitride can be obtained.
[0065]
As a method for producing a black aluminum nitride sintered body, there is a method of adding a metal powder or a carbon powder, and the like. Is uniformly mixed in the aluminum nitride molded body, so that even in the aluminum nitride sintered body obtained after sintering, carbon as a residual component of the binder can be uniformly left in the sintered body. Therefore, it is possible to manufacture aluminum nitride, which is a good black sintered body without color tone unevenness depending on places.
[0066]
Since the black aluminum nitride sintered body thus obtained has the effect of increasing the amount of radiant heat, it can be used as a base material of a ceramic heater or various ceramic base materials that provide an external aesthetic appearance that meets customer's preference. .
[0067]
Further, according to the above-described firing furnace shown in FIG. 1, the binder component does not adhere to the degreasing exhaust pipe 30 or the chamber 10. Therefore, unlike the related art, there is no problem such as contamination of the firing atmosphere due to the binder component attached to the exhaust pipe or the chamber, and a sintered body of aluminum nitride with good reproducibility can be manufactured.
[0068]
Next, a method for manufacturing another aluminum nitride sintered body will be described. Here, a method for producing a white or off-white aluminum nitride sintered body that does not leave a binder component in the sintered body, that is, contains almost no carbon will be described.
[0069]
As in the case of the above-described method for producing a black sintered body, the aluminum nitride molded body containing the binder is set in the mold 40, and the inside of the chamber 10 is evacuated to about 0.06 Torr (evacuation pipe 20). The pressure is reduced until the pressure reaches about 8 Pa). Thereafter, the exhaust line is switched from the vacuum exhaust pipe 20 to the exhaust pipe 30 for degreasing, and the degreasing step is started.
[0070]
In the degreasing step, the temperature of the compact in the heating chamber 12 is raised to 500 ° C. to 600 ° C. in accordance with the decomposition temperature of the binder in the compact, and the inside of the chamber 10 is adjusted to about 0.6 Torr (80 Pa). The binder removal treatment is performed for about 3 hours or more, which is sufficiently longer than the production conditions of the black sintered body. Specifically, the CO concentration in the chamber 10 during the binder removal process is monitored by the CO concentration meter 56, and the binder removal process is performed until the CO concentration reaches, for example, 0.1 vol% or less.
[0071]
During this time, the decomposed and gasified binder component is exhausted by the rotary pump 24 via the exhaust pipe 30 for degreasing. The exhausted binder component is collected by the cold trap 32, and the exhaust gas passing through the cold trap 32 is further exhausted to the outside via the rotary pump 24. The binder component remaining in the exhaust gas without being collected by the cold trap 32 is burned by the exhaust gas combustion device 38.
[0072]
When the degreasing step is completed, the exhaust system line is switched to a high vacuum line. That is, the electromagnetic on-off valve 33 of the exhaust pipe 30 for degreasing is closed, the electromagnetic on-off valve 21 of the vacuum exhaust pipe 20 is opened, and the mechanical booster pump 22 and the Evacuation is performed using the rotary pump 24. While maintaining this degree of vacuum, the inside of the heating chamber 12 is heated to 1600 ° C. to 1900 ° C., which is the firing temperature for sintering aluminum nitride. As described above, by keeping the inside of the chamber under reduced pressure after the degreasing step and raising the temperature to the firing temperature, a small amount of the binder component remaining in the molded body in the degreasing step is almost completely gasified.
[0073]
When the temperature of the heating chamber 12 reaches 1600 ° C. to 1900 ° C., nitrogen is introduced into the chamber 10 and 1.5 atm (1.52 × 10 5 Pa). The upper ram 18a and the lower ram 18b of the pressing mechanism 18 are operated, and the compact placed in the mold 40 is, for example, 200 to 300 kg / cm. 2 And hot press firing is performed for about 1 to 3 hours. When the sintering is completed, the pressurization by the upper ram 18a and the lower ram 18b is released, the inside of the heating chamber 12 is cooled, the inside of the chamber is returned to the atmospheric pressure, and the sintered body is taken out.
[0074]
Thus, it is possible to obtain an aluminum nitride sintered body in which almost no residual component of the binder remains. As in the above-described method for producing a black sintered body, according to the firing furnace shown in FIG. 1 described above, the exhaust pipe 30 for degreasing and the vacuum exhaust pipe 20 are separately provided, and the exhaust pipe for degreasing is further provided. No condensation of the binder component occurs in the chamber 30 or the chamber 10. Therefore, unlike the related art, there is no problem such as contamination of the firing atmosphere due to the binder component attached to the exhaust pipe, and a white or off-white aluminum nitride sintered body having good reproducibility can be manufactured.
[0075]
When a ceramic heater is manufactured using the above-described manufacturing method, a high heat-resistant metal wire such as molybdenum (Mo) is embedded as a resistance heating element in an aluminum nitride compact. When an electrostatic chuck is manufactured, a mesh-shaped Mo electrode may be embedded as an electrode in the aluminum nitride molded body.
[0076]
When burying a metal body in a ceramic sintered body such as a ceramic heater or an electrostatic chuck, once the metal body is buried in the molded body, removing the binder in the atmosphere causes oxidation of the metal. Not preferred. However, according to the above-described manufacturing method using the firing furnace shown in FIG. 1, since the process proceeds from the degreasing step to the firing step in an inert atmosphere, oxidation of the electrode can be prevented.
[0077]
The method of manufacturing an aluminum nitride sintered body using the firing furnace shown in FIG. 1 has been described above. However, the above-described firing furnace is made of silicon nitride, silicon carbide, sialon, or a composite of these non-oxide ceramics. It can be used as a firing furnace for sintering various non-oxide ceramics.
[0078]
For example, when producing a silicon nitride sintered body, silicon nitride powder and MgO, Al 2 O 3 And CeO 2 Sintering aid powders are mixed, and a molded body containing a binder is produced using various molding methods. Thereafter, the compact including the binder is placed in the heating chamber 12 in the firing furnace shown in FIG. 1, and degreasing and sintering are performed in the same procedure as the above-described method. The sintering temperature and the sintering time in the sintering step are preferably 1700 ° C. to 1800 ° C., about 1 hour to several hours.
[0079]
In the case of producing a sintered body of Sialon, powders of silicon nitride, aluminum nitride, alumina or silicon dioxide and a binder are added, and a molded body is produced using various methods. Sintering is performed using firing conditions.
[0080]
Further, when producing a sintered body of silicon carbide, the sintering aid B 4 A molded body containing a binder is produced using C, and then the molded body containing the binder is placed in the heating chamber 12 in the firing furnace shown in FIG. 1 and subjected to degreasing and firing in the same procedure as described above. Do. The sintering temperature and sintering time are 2,000 ° C. to 2200 ° C. for about 1 hour to 5 hours.
[0081]
The firing furnace for sintering non-oxide ceramics and the method for manufacturing a non-oxide ceramics sintered body according to the present invention have been described above in accordance with the embodiments and examples. It is not limited to the description of the examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made.
[0082]
In the above-described example, the molded body is degreased and sintered. However, the present invention is not limited to the molded body, and the firing furnace of the present invention can be used for degreasing and sintering a granular body including a binder. Further, the firing furnace of the present invention can be used for sintering metal powders and metal molded bodies. If an acid-resistant material is used as a heat insulating material for the heater and the heating chamber of the firing furnace, it can be used for producing a sintered body of oxide ceramics.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the firing furnace of the present invention, the degreasing step and the sintering step of the compact can be performed in one firing furnace, so that the equipment cost can be reduced. Further, since the degreasing step and the sintering step can be performed consecutively, the manufacturing step can be shortened. Further, according to the firing furnace of the present invention, since the exhaust pipe for degreasing and the exhaust pipe for vacuum exhaust are independently provided, the inside of the high vacuum pipe can be kept clean. Therefore, the number of overhauls of the piping and the pump can be reduced, and the maintenance cost can be significantly reduced.
[0084]
Further, according to the method for manufacturing a ceramic sintered body of the present invention, since the degreasing step and the sintering step can be performed continuously, the manufacturing cost can be significantly reduced, and a clean firing atmosphere can be reproduced. The amount of carbon, which is a residual component of the binder, can be accurately adjusted, and a sintered body of stable quality can be produced with good reproducibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a firing furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a vapor pressure curve of a binder component.
[Explanation of symbols]
10 chambers
12 heating room
14 heater
16 base
18 Pressure mechanism
18a Upper ram
18b Lower ram
20 vacuum exhaust pipe
21 Solenoid on-off valve
22 Mechanical booster pump
24 Rotary pump
31, 31a Exhaust pipe for degreasing
32 cold trap
34 Chiller
36 Oil mist trap
38 Exhaust gas combustion device
40 mold
50 Mass flow controller
52 Controller
54 pressure sensor

Claims (14)

密閉可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、ヒータを備えた加熱室と、
前記チャンバ又は前記加熱室に接続される第1の排気管と、
前記第1の排気管に接続される第1の真空ポンプと、
前記加熱室に直接接続される第2の排気管と、
前記第2の排気管に接続され、排ガス中のバインダ成分を捕集する捕集装置と、
前記捕集装置を介して前記第2の排気管に接続される第2の真空ポンプと
を有することを特徴とする焼成炉。
A sealable chamber;
A heating chamber provided in the chamber and having a heater;
A first exhaust pipe connected to the chamber or the heating chamber;
A first vacuum pump connected to the first exhaust pipe;
A second exhaust pipe directly connected to the heating chamber;
A collecting device connected to the second exhaust pipe, for collecting a binder component in the exhaust gas;
A second vacuum pump connected to the second exhaust pipe via the collection device.
前記チャンバ又は前記加熱室に接続され、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給管と、
前記チャンバ内の圧力をモニターする圧力計又と、
前記チャンバ内の圧力に応じて、前記チャンバ内への前記不活性ガスの供給量を調整するガス流量制御装置と
を有することを特徴とする請求項1に記載の焼成炉。
A gas supply pipe connected to the chamber or the heating chamber and supplying an inert gas into the chamber;
A pressure gauge or a pressure gauge for monitoring the pressure in the chamber;
The firing furnace according to claim 1, further comprising: a gas flow control device that adjusts a supply amount of the inert gas into the chamber according to a pressure in the chamber.
前記チャンバ又は前記加熱室のCO濃度をモニターするCO濃度計を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の焼成炉。The firing furnace according to claim 1, further comprising a CO concentration meter that monitors a CO concentration in the chamber or the heating chamber. 前記加熱室と前記捕集装置との間の前記第2の排気管を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼成炉。The firing furnace according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heating unit configured to heat the second exhaust pipe between the heating chamber and the collection device. 前記捕集装置と前記第2の真空ポンプとを介して前記第2の排気管に接続され、排ガス中の有機成分を燃焼する燃焼装置を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼成炉。5. A combustion device connected to the second exhaust pipe via the trapping device and the second vacuum pump to burn an organic component in exhaust gas. Item 2. The firing furnace according to item 1. 前記第1の真空ポンプと、前記第2の真空ポンプは、共通する1台のロータリーポンプであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の焼成炉。The said 1st vacuum pump and the said 2nd vacuum pump are one common rotary pump, The baking furnace of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記第1の排気管と前記第1の真空ポンプとの間に、前記第1の真空ポンプより高真空用の第3の真空ポンプが介在することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の焼成炉。The third vacuum pump for a higher vacuum than the first vacuum pump is interposed between the first exhaust pipe and the first vacuum pump. Item 2. The firing furnace according to item 1. 前記加熱室内に載置される被焼結材を一軸方向に加圧する加圧機構を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の焼成炉。The firing furnace according to any one of claims 1 to 7, further comprising a pressing mechanism configured to press a material to be sintered placed in the heating chamber in a uniaxial direction. 前記ヒータは、グラファイトヒータであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の焼成炉。The firing furnace according to any one of claims 1 to 8, wherein the heater is a graphite heater. 請求項1に記載の焼成炉を使用して、脱脂工程と焼結工程とを連続に行うことを特徴とする非酸化物セラミックス焼結体の製造方法。A method for producing a non-oxide ceramics sintered body, wherein the degreasing step and the sintering step are performed continuously using the firing furnace according to claim 1. 不活性ガス雰囲気中で、非酸化物セラミックス成形体をバインダの熱分解に必要な温度に加熱する、脱脂工程と、
不活性ガス雰囲気の大気圧より高い加圧条件下で、脱脂後の非酸化物セラミックス成形体を焼結に必要な焼成温度にまで加熱する、昇温工程と、
不活性ガス雰囲気の大気圧より高い加圧条件下で、前記非酸化物セラミックスを前記焼成温度で焼成する、焼結工程と
を有することを特徴とする請求項10に記載の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法。
A degreasing step of heating the non-oxide ceramic molded body to a temperature required for thermal decomposition of the binder in an inert gas atmosphere;
A heating step of heating the degreased non-oxide ceramic molded body to a firing temperature required for sintering under a pressurized condition higher than the atmospheric pressure of an inert gas atmosphere,
The sintering step of firing the non-oxide ceramic at the firing temperature under a pressurized condition higher than the atmospheric pressure of an inert gas atmosphere, and a sintering step. The method of manufacturing the aggregate.
不活性ガス雰囲気中で、非酸化物セラミックス成形体をバインダの熱分解に必要な温度に加熱する、脱脂工程と、
不活性ガス雰囲気の減圧条件下で、脱脂後の非酸化物セラミックス成形体を焼結に必要な焼成温度にまで加熱する、昇温工程と、
不活性ガス雰囲気の大気圧より高い加圧条件下で、前記非酸化物セラミックスを前記焼成温度で焼成する、焼結工程と
を有することを特徴とする請求項10に記載の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法。
A degreasing step of heating the non-oxide ceramic molded body to a temperature required for thermal decomposition of the binder in an inert gas atmosphere;
Under a reduced pressure condition of an inert gas atmosphere, the non-oxide ceramic body after degreasing is heated to a firing temperature required for sintering,
The sintering step of firing the non-oxide ceramic at the firing temperature under a pressurized condition higher than the atmospheric pressure of an inert gas atmosphere, and a sintering step. The method of manufacturing the aggregate.
前記脱脂工程では、前記第2の排気管を介して前記チャンバ内のガスの排気を行い、
前記脱脂工程以外の工程では、前記第1の排気管を介して前記チャンバ内のガスの排気を行うことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法。
In the degreasing step, the gas in the chamber is exhausted through the second exhaust pipe,
The non-oxide ceramics sinter according to any one of claims 10 to 12, wherein in the steps other than the degreasing step, the gas in the chamber is exhausted through the first exhaust pipe. How to make the body.
前記非酸化物セラミックスは、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、サイアロンからなる群より選択された一の非酸化セラミックス、もしくは前記群より選択された少なくともニ以上の非酸化物セラミックスの複合材である請求項10〜13のいずれか1項に記載の非酸化物セラミックス焼結体の製造方法。The non-oxide ceramic is one non-oxide ceramic selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and sialon, or a composite material of at least two or more non-oxide ceramics selected from the group. A method for producing the non-oxide ceramic sintered body according to claim 10.
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