JP3803148B2

JP3803148B2 - 積層部材の再生使用方法およびこれに使用する積層部材

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Publication number: JP3803148B2
Application number: JP25609396A
Authority: JP
Inventors: 真司川崎; 敬一郎渡邊; 正雄西岡; 靖文相原
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JPH10101460A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、支持体と、この支持体の表面を被覆する被膜とを備えている積層部材を再生使用する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ガスタービン部品、ディーゼルエンジン部品のライナー等、高温雰囲気で使用されるセラミックス部材の表面耐酸化膜として、緻密質の炭化珪素被膜が有効であることが知られている。また、他にも半導体製造装置など、幾つかの用途において、セラミックス部材の表面を緻密質の炭化珪素薄膜や窒化珪素薄膜によって被覆することが知られている。こうしたセラミックス薄膜を形成する方法としては、化学的気相成長法、電気化学的気相成長法、スパッタリング法、溶射法等が知られている。例えば、気相法によると、高純度で緻密質の良質な薄膜を形成できるので、現在のところ多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした耐食性積層部材には、次の問題点があった。即ち、こうした積層部材の基体ないし支持体は、平板状等の単純な形状を有している場合もあるが、多くはかなり複雑な異形のものである。特にこうした異形の支持体を製造することには困難が伴うために、コストが高い。一方、こうした耐食性積層部材は、通常は大変に腐食性の高い条件下で使用される。特に、ハロゲン系腐食性ガスまたはそのプラズマを使用する条件下では、表面の被膜の腐食が早く進行するために、被膜の寿命が短く、頻繁に積層部材を交換する必要があるために、コストが高くなっていた。
【０００４】
本発明の課題は、支持体と、この支持体の表面を被覆する被膜とを備えている積層部材を使用するのに際して、積層部材の特に支持体を再生使用できるようにし、これによって積層部材の製造コスト、メンテナンスコストを顕著に減少させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持体と、この支持体の表面を被覆する被膜とを備えている積層部材を再生使用する方法であって、支持体と被膜との間に除去可能な接合材層を設け、被膜が消耗したときに接合材層を被膜と共に除去し、一方、除去可能な担体の表面に新しい前記被膜を形成し、前記支持体を前記被膜に対して前記接合材層を介して接合して積層体を製造し、次いで前記積層体から前記担体を除去することを特徴とする、積層部材の再生使用方法に係るものである。
【０００６】
本発明者は、前記したような積層部材において、表面の被膜が腐食等によって消耗したときに、支持体を再生使用することを想到した。しかし、現実には支持体のみの再生使用は困難であった。
【０００７】
例えば、本発明者は、消耗した被膜を支持体から除去し、次いでこの支持体の表面に再び被膜を形成することを考えた。しかし、支持体上の被膜、特に、化学的気相成長法、物理的気相成長法、電気化学的気相成長法、昇華法によって緻密質の膜を支持体上に形成した場合には、こうした緻密質かつ高硬度の膜を支持体から除去することは困難であり、このコストが大きい。
【０００８】
また、本発明者は、消耗した被膜を除去することなく、消耗した被膜の表面に直接に新たな被膜を形成することを想到した。しかし、消耗した被膜と、この上に新たに形成された被膜とは、密着せず、剥離し易いために、実用できないことが判明してきた。
【０００９】
このため、本発明者は、支持体と被膜との間に除去可能な接合材層を設け、被膜が消耗したときに接合材層を被膜と共に除去し、次いで新しい被膜を接合材層を介して支持体へと接合することを想到した。これによって、支持体を再使用した場合にも、被膜の剥離を防止でき、前記したような困難な被膜の除去という問題がなくなった。この結果、積層部材の被膜が消耗したときに、高価な支持体を再使用できるようになった。
【００１０】
本発明の好適な態様においては、接合材層を被膜と共に除去する一方、除去可能な担体の表面に被膜を形成する。被膜を除去した後の支持体を、被膜付きの担体に対して、接合材層を介して接合して積層体を製造し、次いで積層体から担体を除去する。
【００１１】
特に緻密質の薄膜を支持体上に形成する際には、通常は過酷な成膜条件を適用する必要がある。例えば、化学的気相成長法等の気相法の場合には、支持体を高温で保持すると共に、塩素系のガスに対して支持体を暴露する必要がある。また、溶射法の場合には、溶融した原料粉末を支持体の表面に衝突させる必要がある。これらの理由から、支持体の表面には、マイクロクラックや微小亀裂などの欠陥部分が発生し易く、また平坦性が劣化し易い。このため、支持体と被膜とを備えている積層部材を製造するのに際して、支持体が不可避的に劣化し易く、この結果被膜の物性も劣化し易い。
【００１２】
これに対して、前記したように、除去可能な担体の方に被膜を形成するようにすると、被膜を形成する過酷な工程で、担体の特に表面にマイクロクラックや微小亀裂等の欠陥が発生しても、被膜は最終的には過酷な成膜プロセスを経ていない支持体の方に一体化される。従って、積層部材の被膜は、担体の劣化の影響を受けることはなく、従って積層部材の特性が良好であり、特に被膜と支持体との界面付近における物性が特に良好になる。
【００１３】
主としてこの態様について、図１〜図５を適宜参照しつつ、説明する。最初に、例えば図１（ａ）に示すような担体１を準備する。担体１は、盤状の本体１ｂと、本体１ｂの一方の主面から突出している盤状突起１ａとを備えている。むろん、本発明を実施するのに際しては、担体の形状は、最終的に目的とする被膜の形状に合わせて種々変更することができる。この段階では、通常は担体を構成する材質を加工することによって、所定形状の担体１を製造する。次いで、担体１の表面２を覆うように被膜３Ａを形成し、被膜上に接合材を含有する層７を形成する。
【００１４】
次いで、図１（ｂ）に示すように、支持体９Ａに対して接合材層８を介して被膜３Ａを接合することによって、積層体４を製造する。本実施形態では、支持体９Ａは、盤状の本体９ａと、本体９ａの周縁部分から突出している環状の突起９ｂとを備えており、本体９ａ上および環状突起９ｂの内側に凹部５が形成されている。
【００１５】
次いで、図１（ｃ）に示すように、担体１を除去し、被膜３Ａを担体のあった側に向かって露出させる。この結果、支持体９Ａと被膜３Ａを備えている積層部材１０Ａが得られる。積層部材１０Ａの凹部１８は、被膜３Ａに面している。
【００１６】
この後、新品の積層部材１０Ａを使用する。この結果、被膜３Ａが腐食を受け、消耗する。本発明に従って、消耗した被膜３Ａを接合材層８と共に除去することによって、図２（ａ）に示す支持体９Ｂを得る。次いで、図２（ｂ）に示すように、支持体９Ｂに対して接合材層８を介して被膜３Ｂを接合することによって、積層体４０を製造する。
【００１７】
次いで、図２（ｃ）に示すように、担体１を除去し、被膜３Ｂを担体のあった側に向かって露出させる。この結果、支持体９Ｂと被膜３Ｂを備えている積層部材１０Ｂが得られる。
【００１８】
このようにして、いったん使用された支持体９Ａを、接合材層および消耗した被膜を取り除いた後に再使用することができる。しかも、この際、接合材層の除去は被膜の除去よりも容易であり、かつ支持体への被膜の密着性も良好にできる。
【００１９】
本発明において、担体上に被膜を形成する方法としては、化学的気相成長法、物理的気相成長法、電気化学的気相成長法、スラリーコート法、溶射法、昇華法を好適な方法として例示できる。被膜の相対密度が９９％以上である場合、および／または被膜を構成する材質の純度が９８％以上である場合には、化学的気相成長法、物理的気相成長法、電気化学的気相成長法、昇華法が特に好ましい。
【００２０】
担体の材質としては、カーボン、セラミックス、金属、有機物を使用することが好ましい。担体の材質としてカーボン、金属または有機物を使用すると、特に担体の機械加工が容易である。また、被膜を形成する工程で、８００°Ｃ以上での熱処理が必要な場合には、カーボンまたはセラミックスを使用することが好ましい。
【００２１】
積層体から担体を除去する方法としては、担体を加熱して熱分解する方法、担体を酸化して除去する方法、担体を加工によって除去する方法、担体を酸処理することによって除去する方法、担体を溶解させて除去する方法がある。これらの除去方法は、使用する担体の材質に応じて選択することができる。このうち、特にカーボンからなる担体を使用すると、酸化によって比較的に簡単に除去することができるので、特に好ましい。
【００２２】
被膜の材質としては、セラミックス、金属、有機物が好ましい。被膜に耐食性が要求される場合には、セラミックスが好ましい。耐食性と、６００°Ｃ以上の高温に対する耐久性が要求される場合には、炭化物または窒化物が好ましく、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムが特に好ましい。担体上の被膜に対して追従しうる支持体の材質としては、金属、有機物またはセラミックスを使用できる。
【００２３】
接合材を使用することによって、支持体と被膜との密着性が一層向上し、接合が強固となる。接合材としては、シリコーン樹脂等の樹脂、セラミックス、金属シリコン、ガラスを使用でき、またこれらの混合物を使用できる。このうち、シリコーン樹脂等の樹脂を使用すると、比較的に低温で被膜と支持体とを接合することができる。シリコーン樹脂やポリエーテル樹脂等を使用すると、接合材の弾性により、支持体と被膜の剥離や亀裂の原因となる内部応力を抑制できるので、特に好ましい。
【００２４】
積層部材から接合材層を除去する方法としては、接合材層を加熱して熱分解する方法、接合材層を酸化して除去する方法、接合材層を加工によって除去する方法、接合材層を酸処理することによって除去する方法、接合材層を溶解させて除去する方法がある。これらの除去方法は、使用する接合材の材質に応じて選択することができる。樹脂を使用した場合には酸化法が好ましく、特にシリコーン樹脂を使用した場合には、熱分解法が好ましい。金属シリコンまたはガラスを使用した場合には酸処理や溶解法が好ましい。また、これらの接合材の中に、骨材としてセラミックス粉末を混合することによって、接合材の特性を制御することができる。
【００２５】
次に反応焼結法を応用した積層部材の製造方法について、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、説明する。図１（ａ）に示すような担体１を準備し、担体１の表面２を覆うように被膜３Ａを形成する。次いで、図３（ａ）に示す所定形状のセラミックス成形体１２を準備する。この成形体１２は、盤状の本体１２ａと、本体１２ａの周縁部分から突出している環状の突起１２ｂとを備えている。この段階では、成形体１２の内側表面に対して被膜３Ａが接触しているが、接合はしていない。成形体１２を構成するセラミックスとしては、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムを例示できる。
【００２６】
成形体１２の上側表面に、反応焼結可能な物質を含有する層１３を形成する。層１３は、好ましくは、前記物質を含有する圧粉体からなる。この圧粉体中には、前記物質の粉末以外には、分散媒体と、必要に応じて有機物とを含有させる。成形体が炭化珪素、窒化珪素からなる場合には、珪素粉末を使用し、成形体が窒化アルミニウム、酸化アルミニウムからなる場合には、アルミニウム粉末を使用する。
【００２７】
次いで、このアセンブリの全体を加熱し、反応焼結を進行させる。この過程で、アルミニウムや珪素が層１３から下方へと向かって浸透していき、反応する。アルミニウムや珪素の一部分は、成形体１２を横断し、被膜３Ａと成形体との界面に達する。これによって、図３（ｂ）に示す積層体１４が得られる。積層体１４においては、反応焼結体１５が、前記の珪素またはアルミニウムを主成分とする接合材層１６を介して、被膜３Ａに対して接合されている。
【００２８】
この積層体１４から、前記したようにして担体１を除去し、図３（ｃ）に示す積層部材１７を得る。積層部材１７においては、支持体１５の表面に接合材層１６を介して被膜３Ａが形成されている。支持体１５は、盤状の本体１５ａと、本体１５ａの周縁部分から突出している環状の突起１５ｂとを備えている。
【００２９】
次いで、被膜３Ａが消耗したときには、積層部材１７から被膜および接合材層１６を除去し、反応焼結体からなる支持体９Ｂ（図２（ａ）参照）を得る。この支持体９Ｂを使用し、前記した方法に従って支持体を再使用する。
【００３０】
本発明においては、従来製造できなかった組み合わせの被膜と支持体とを備えている積層部材を製造し、再使用できる。特に、支持体として耐熱性の一般に低い有機物ないし樹脂を使用しつつ、被膜としてセラミックス被膜、金属被膜（特に化学的気相成長法、物理的気相成長法、電気化学的気相成長法、昇華法による被膜）を形成し、両者をシリコーン樹脂等の樹脂接着材によって接合できる点が画期的である。
【００３１】
このように支持体を樹脂によって形成した場合について、特に好ましい実施形態を、図４、図５を参照しつつ、説明する。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、担体１の表面２を覆うように被膜３Ａを形成し、被膜３Ａ上に接合材層２６を形成する。接合材層２６は、好ましくは、酸処理により除去可能なガラス層からなる。所定形状の型２０を設置し、通常法に従って樹脂材料を空間２１中に流し込み、固化させる。この結果、図４（ｂ）に示す積層体４１が得られる。積層体４１においては、樹脂からなる支持体２２Ａが、接合材層２７を介して被膜３Ａに対して接合されている。本実施形態では、支持体２２Ａは、盤状の本体２２ａと、本体２２ａの周縁部分から突出している環状の突起２２ｂとを備えており、本体２２ａ上および環状突起２２ｂの内側に凹部５が形成されている。
【００３３】
次いで、図４（ｃ）に示すように、担体１を除去し、被膜３Ａを担体のあった側に向かって露出させる。この結果、支持体２２Ａ、被膜３Ａおよび接合材層２７を備えている積層部材２３Ａが得られる。
【００３４】
新品の積層部材２３Ａを使用すると、被膜３Ａが腐食を受け、消耗する。本発明に従って、消耗した被膜３Ａを除去することによって、図５（ａ）に示す支持体２４を得る。２４ａは盤状の本体であり、２４ｂは突起である。次いで、図５（ｂ）に示すように、被膜３Ｂおよび接合材層２６が形成された担体１に対して、所定間隔を置いて支持体２４を対向させる。この際、凹部５の中に突起１ａが収容されるようにし、支持体２４の表面と接合材層２６との間に所定幅の空間２８を形成する。
【００３５】
この空間２８中に、好ましくは支持体２４を構成する樹脂の溶融物を流し込み、固化させる。この固化の過程で、樹脂が接合材層に対して強固に接合し、新しい支持体が形成され、積層体（図示しない）が得られる。この積層体から担体１を除去することによって、図５（ｃ）に示す積層部材２３Ｂが得られる。積層部材２３Ｂにおいては、支持体２２Ｂが接合材層２７を介して被膜３Ｂに対して接合されている。支持体２２Ｂは、本体２２ａと環状部分２２ｂとを備えており、また支持体２４よりも若干寸法が大きくなっている。
【００３６】
本発明においては、被膜を昇華法によって形成することにより、高純度で耐食性に優れた被膜を得ることができる。この場合、特に多結晶セラミックス被膜を形成することが好適であり、炭化珪素多結晶被膜を形成することが一層好ましい。この実施態様について説明する。
【００３７】
本発明者は、多結晶の炭化珪素被膜を形成する方法を模索していたが、この過程で、単結晶の製造方法として知られている昇華法に着目した。そして、基板等を種々変更して実験を重ねた結果、セラミックス原料（特に炭化珪素原料）を加熱して気化させ、この原料の蒸気を担体上に堆積させることによって、高純度の多結晶被膜が得られることを見いだした。こうして得られたセラミックス被膜は、例えば強力な腐食力を有するハロゲン系腐食性ガスに対しても強い耐食性を有しているという、驚くべき結果を得た。
【００３８】
ハロゲン系腐食性ガスとしては、ＣＦ₄、ＮＦ₃、ＣｌＦ₃、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒを例示できる。ＣＦ₄、ＮＦ₃、ＣｌＦ₃の中で、ＣｌＦ₃が特にＦラジカルの解離度が高く、同じ温度およびプラズマ出力下で比較すると、最も強い腐食性を有している。
【００３９】
このような結果が得られた原因はいまだ完全には明らかではないが、次の理由によるものと推定される。即ち、炭化珪素原料を気化させて、基体上に堆積させる段階で、炭化珪素原料中の不純物を清浄化する効果があり、ある程度純度の高い原料粉末、特に好ましくは純度９９．５％以上の原料粉末を選択することによって、金属不純物の含有量が１０ｐｐｍ以下という極めて高純度の炭化珪素多結晶被膜を形成できる。
【００４０】
ここで、炭化珪素多結晶被膜を昇華法によって形成した場合に、混酸に対して耐性があることが確認された。この理由は、おそらく、基体上に堆積するときの温度が、昇華法による場合が高く、２０００℃程度に上昇することによって、堆積される膜内の結晶性および結晶粒子の成長の度合いと形状とが影響したものと考えられる。
【００４１】
本発明者は更に具体的に、これらの点を検討した結果、炭化珪素多結晶体が、平均粒径が１０μｍ以上である六角柱状粒子の集合体からなることが特に好ましいことを見いだした。この平均粒径は、通常は、６μｍ以下である。更に、主として３Ｃの結晶相からなる六角柱状粒子の集合体であることか好ましい。
【００４２】
炭化珪素多結晶被膜の密度は３．１５ｇ／ｃｃ以上、３．２１ｇ／ｃｃ以下であることが特に好ましい。
【００４３】
また、炭化珪素多結晶被膜の結晶性については、炭化珪素多結晶体のＸ線回折チャートにおける最強ピークの半価幅が０．３０°以下であることが特に好ましい。これは０．２０°以上であり、通常は０．２４°以上である。前記半価幅の測定方法について述べる。炭化珪素多結晶体の試料を粉砕して平均粒径３０μｍ以下の粉末を得、この粉末を試料ホルダーにセットする。Ｘ線回折装置においては、管球として銅を使用し、ゴニオメーター半径１８５ｍｍとし、ＤＳスリット１°とし、ＳＳスリット１°とし、ＲＳスリット０．３ｍｍとし、回折側にグラファイト単結晶のモノクロメーターを設置した。
【００４４】
図６は、上記の方法に従って、多結晶被膜を製造するための装置の一例を模式的に示す断面図である。ルツボ３４の内側空間３７は、隔壁３５によって２つに仕切られている。本実施形態では、隔壁３５の上側の空間３７ａを原料室として使用し、隔壁３５の下側の空間３７ｂを成膜室として使用する。隔壁３５は、原料室３７ａと成膜室３７ｂとを区分している。隔壁３５は、原料の蒸気が通過できるものであることが必要であり、このために通気孔が設られているか、あるいは蒸気の通過が可能なほどに十分に多孔質でなければならない。
【００４５】
原料室３７ａは蓋３８によって密閉されており、原料室３７ａ内に炭化珪素原料３６が収容されている。成膜室３７ｂの下端部に担体１が固定されている。蓋３８および担体１は、原料室３７ａ、成膜室３７ｂ中の蒸気が外に漏れることを、妨げる役割をしている。
【００４６】
ルツボ３４内において、原料室３７ａ側は相対的に温度が高く、担体１側の成膜室３７ｂは、相対的に温度が低い。原料３６からの蒸気が、矢印Ａのように隔壁３５を通過して、低温側である成膜室へと移動し、担体１の表面に炭化珪素膜３Ａ（３Ｂ）が形成される。
【００４７】
炭化珪素原料３６は、昇華し易さの点からは粉末であることが好ましいが、粉末に限定はされない。粉末の成形体を使用すると、原料室３７ａ内に充填できる原料粉末の重量を多くできるし、原料の取り扱いも容易となるため、好ましい。
【００４８】
担体１は、多様な材料で作製できるが、多結晶セラミックスからなっていることが、良質な炭化珪素多結晶体を生成させるために好ましい。基体の材質としては、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ，Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、Ｃ、Ｓｉおよびこれらの複合体を例示できる。
【００４９】
また、炉の低温部分と高温部分とは、いずれが上になっていても良い。しかし、図６に示すように、高温部分（セラミックス原料のある部分）の方を上にすると、下側から上方へと向かって熱が上昇してくるために、低温部分（担体１のある部分）と高温部分との間の温度差を一定に保つことが容易になるため、好ましい。また、高温部分と低温部分とが水平になるように、配置しても良い。
【００５０】
原料の加熱方法としては、いろいろな方法が適用できるが、比較的手軽に高温状態を生成できる抵抗加熱法や高周波加熱法が好ましい。高周波加熱法による場合には、高周波の放電が生じない圧力以上で、反応を行わせる必要がある。炭化珪素多結晶体の結晶性および堆積速度を向上させるためには、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力とすることが好ましく、０．５Ｔｏｒｒ以下の圧力とすることが、更に好ましい。このような低い圧力下で堆積を行う場合には、抵抗加熱法によって原料を加熱することが好ましい。
【００５１】
また、均質な結晶性を有する炭化珪素多結晶被膜や、均一な厚さを有する炭化珪素多結晶被膜を形成できるようにするためには、担体の温度を均一に保つ必要がある。この点から、担体内の温度分布は±２０℃以内にすることが好ましく、±５℃以内とすることが、更に好ましい。
【００５２】
本発明は、各種の製品、例えば耐食性積層部材に対して、適用することができる。こうした製品として、ガスタービン等の高温雰囲気で使用されるセラミックス部品があげられる。具体的にはガスタービン用の燃焼器、静翼、動翼、熱交換器、燃焼ガス通路部品に適用できる。
【００５３】
また、本発明を、電磁波透過体に対して適用できる。これには、電磁波透過窓、高周波電極装置、高周波プラズマを発生させるためのチューブ、高周波プラズマを発生させるためのドームを例示できる。また、本発明を、半導体ウエハーを設置するためのサセプターに対して適用できる。こうしたサセプターとしては、セラミック静電チャック、セラミックスヒーター、高周波電極装置を例示することができる。この他、ダミーウエハー、シャドーリング、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、シャワー板等の各半導体製造用装置の基材として、使用することができる。
【００５４】
【実施例】
以下、更に具体的な実験結果について述べる。
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｃ）で参照しつつ説明した方法に従って積層部材１０Ａを製造し、次いで図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明した方法に従って、支持体を再使用し、積層部材を再生した。
【００５５】
具体的には、カーボン製の円盤状担体１を使用した。担体１は、直径３０ｃｍ、高さ１０ｃｍの突起１ａと、直径３４ｃｍ、高さ２ｃｍの本体１ｂとを備えている。担体１上に、後述する方法に従って、厚さ１ｍｍの炭化珪素被膜３Ａを形成した。具体的には、図７に示す成膜装置を使用し、カーボンからなる担体１の上に炭化珪素被膜３Ａを形成した。ただし、図７において、図６に示した部材と同じ部材には同じ符号を付け、その説明は省略する。
【００５６】
ルツボ３４は円筒形をしており、ルツボの材質は高密度のカーボン（Ｃ）からなっている。平均粒径０．５μｍ、純度９９．５％のα−ＳｉＣ粉末を、１００ｋｇｆ／ｃｍ²の荷重で一軸プレスし、直径φ３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの円板状成形体３６を得た。この成形体３６を、原料室３７ａに充填した。原料３６を充填したルツボ３４を、図７に示す真空加熱炉中に設置した。ただし、３１は炉床であり、３２は炉壁である。
【００５７】
炉内に抵抗加熱ヒーター３３を設置し、ヒーター３３の内側を２２００℃に加熱した。なお、加熱温度は、ＳｉＣの昇華が始まる２０００℃以上とする必要があり、２２００〜２４００℃が好ましい。この時、炉内の雰囲気はアルゴンとし、圧力は０．０１Ｔｏｒｒとした。温度制御を原料室３７ａの近傍で行っていることから、原料室３７ａの温度は２２００℃となっているが、ヒーター３３の無い成膜室３７ｂは、原料室３７ａよりも若干低い温度となっている。特に、炉床３１に接している担体１は、担体１から炉床３１へと熱が逃げるために、成膜室３７ｂ内よりも一層低い温度となっている。本実施例では、原料室の温度と担体の温度との差を５０℃とした。なお、原料室の温度と担体の温度との差は、２０℃以上、５００℃以下とすることが好ましい。
【００５８】
ルツボ３４内を多結晶の成長温度まで昇温する際には、担体１上に不安定な結晶核の成長が起こらないように、ルツボ３４内にアルゴン雰囲気を満たした。所定の成長温度に到達した後に、ルツボ３４内を減圧し、多結晶の成長を開始させた。
【００５９】
５時間の成膜を実施した結果、膜厚１ｍｍ程度の緻密質の多結晶炭化珪素被膜３Ａが担体１上に堆積した。この膜３の表面は、滑らかで透明感があった。この膜３Ａの密度は３．１９ｇ／ｃｃであり、平均粒径は２００μｍであり、純度は９９．９９９％以上であった。
【００６０】
別途、内径３０ｃｍ、外径３４ｃｍ、高さ１２ｃｍ、底面の厚さ２ｃｍの円筒状の窒化アルミニウム焼結体を、支持体９Ａとして用意した。支持体９Ａの焼成条件は、１９００°で３時間とした。炭化珪素被膜３Ａ付きの担体１と支持体９Ａとを嵌め合わせる際、両者の隙間が０．０５ｍｍとなるように、両者を予め加工した。
【００６１】
炭化珪素被膜３Ａの表面に、シリコーン樹脂を塗布して塗布層７を形成した。図１（ｂ）に示すように各部材をはめ合わせ、真空中でプレス処理を行い、塗布層７に対して垂直に圧力を加えた。このプレス処理によって、炭化珪素被膜３Ａ付きの担体１と支持体９Ａとが、強固に接合された。次いで、カーボン製の担体１を機械加工によって除去した。以上によって、炭化珪素膜が内張りされた窒化アルミニウム製の耐食性積層部材を製造することに成功した。
【００６２】
次いで、積層部材１０Ａを加熱処理することにより、シリコーン樹脂層８を熱分解で除去し、炭化珪素被膜３Ａを支持体から剥離させ、支持体９Ｂを得た。次いで、前記とまったく同じ方法にしたがって、担体１上に厚さ１ｍｍの炭化珪素被膜３Ｂを形成し、被膜３Ｂをシリコーン樹脂層８によって支持体９Ｂへと接合し、積層部材１０Ｂを得た。
【００６３】
（実施例２）
実施例１と同様に、図１（ａ）〜（ｃ）で参照しつつ説明した方法に従って積層部材１０Ａを製造し、次いで図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明した方法に従って、支持体を再使用し、積層部材を再生した。
【００６４】
ただし、炭化珪素被膜３Ａ（３Ｂ）の形成方法は、以下のように変更した。即ち、担体１上に化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって厚さ１ｍｍの炭化珪素膜を形成した。ＣＶＤ処理条件は１３５０°で１０時間とし、原料として四塩化炭素、メタン、水素を使用した。
【００６５】
炭化珪素膜３Ａの表面に、シリコーン樹脂を塗布して塗布層７を形成した。図１（ｂ）に示すように各部材をはめ合わせ、真空中でプレス処理を行い、塗布層７に対して垂直に圧力を加えた。このプレス処理によって、炭化珪素膜３Ａ付きの担体１と支持体９Ａとが、強固に接合された。次いで、カーボン製の担体１を機械加工によって除去した。以上によって、炭化珪素膜が内張りされた窒化アルミニウム製の耐食性積層部材を製造することに成功した。
【００６６】
次いで、積層部材１０Ａを加熱処理することにより、シリコーン樹脂層８を熱分解で除去し、炭化珪素被膜３Ａを支持体から剥離させ、支持体９Ｂを得た。次いで、前記とまったく同じ方法にしたがって、担体１上に厚さ１ｍｍの炭化珪素被膜３Ｂを形成し、被膜３Ｂをシリコーン樹脂層８によって支持体９Ｂへと接合し、積層部材１０Ｂを得た。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、支持体と、この支持体の表面を被覆する被膜とを備えている積層部材を使用するのに際して、積層部材の特に支持体を再生使用でき、これによって積層部材の製造コスト、メンテナンスコストを顕著に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、担体１上に被膜３Ａおよび接合材を含有する層７を形成した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、積層体４を示す断面図であり、（ｃ）は、新品の積層部材１０Ａを示す断面図である。
【図２】（ａ）は、消耗した被膜３Ａを積層部材１０Ａから除去した後の再生された支持体９Ｂを示す断面図であり、（ｂ）は、積層体４０を示す断面図であり、（ｃ）は、再生された支持体９Ｂを備えている積層部材１０Ｂを示す断面図である。
【図３】（ａ）は、被膜３Ａ、セラミックス成形体１２および反応焼結する物質の層１３を担体１上に形成した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、積層体１４を示す断面図であり、（ｃ）は、新品の積層部材１７を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、担体１上に被膜３Ａおよび接合材層２６を形成し、型２０を設置した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、積層体４１を示す断面図であり、（ｃ）は、新品の積層部材２３Ａを示す断面図である。
【図５】（ａ）は、消耗した被膜３Ａを積層部材２３Ａから除去した後の再生された支持体２４を示す断面図であり、（ｂ）は、被膜３Ｂおよび接合材層２６が形成された担体１に対して支持体２４を対向させている状態を示す断面図であり、（ｃ）は、再生された支持体２２Ｂを備えている積層部材２３Ｂを示す断面図である。
【図６】本発明の積層部材を製造するのに際して、多結晶被膜を製造するために使用できる装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の積層部材を製造するのに際して、多結晶被膜を製造するために使用できる装置の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１担体３Ａ最初に形成された被膜３Ｂ再生された支持体上に形成された被膜４、１４積層体５支持体の凹部７接合材を含有する層８、１６、２６、２７接合材層９Ａ、１５、２２Ａ新品の支持体９Ｂ、２４再生された支持体９ａ、１５ａ、２２ａ、２４ａ盤状の本体９ｂ、１５ｂ、２２ｂ、２４ｂ環状の突起１０Ａ、１７、２３Ａ新品の積層部材１０Ｂ、２３Ｂ再生された積層部材
１２成形体１３反応焼結する物質の層１８積層部材の凹部
２０樹脂を流し込むための型２１樹脂を流し込むための空間３４ルツボ３５隔壁３６原料３７ルツボ３４の内側空間３７ａ原料室３７ｂ成膜室Ａ隔壁３５を通過する原料の蒸気

Claims

支持体と、この支持体の表面を被覆する被膜とを備えている積層部材を再生使用する方法であって、前記支持体と前記被膜との間に除去可能な接合材層を設け、前記被膜が消耗したときに前記接合材層を前記被膜と共に除去し、一方、除去可能な担体の表面に新しい前記被膜を形成し、前記支持体を前記被膜に対して前記接合材層を介して接合して積層体を製造し、次いで前記積層体から前記担体を除去することを特徴とする、積層部材の再生使用方法。
前記被膜が炭化物または窒化物からなることを特徴とする、請求項１記載の積層部材の再生使用方法。
前記接合材層の除去方法が、熱分解、酸化、加工、酸処理または溶解であることを特徴とする、請求項１又は２記載の積層部材の再生使用方法。
前記接合材層が樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の積層部材の再生使用方法。