JP4499334B2 - 耐熱性材料「レフシコート」およびそれを用いた高温ヒーター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１０００〜１９００℃で酸化媒体中で操作する電気ヒーター、部品、センサーおよびツールに使用するための材料の提供に関する。この提案される耐熱性材料は個々の部品、高温保護被覆および部品構成要素の高温はんだ付け接合を製造するのに適切であり、それらもまた他の高温材料：耐熱金属材料およびそれにもとづく合金、炭素および炭化ケイ素材料、ならびに耐熱金属「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）のケイ化物にもとづく複合材料から製造されうる。提案される耐熱性材料は複合材料およびそれからの物品を製造するのに用いられ得、種々の組合わせで他の高温材料の用途を有する。
【０００２】
公知の保護被覆材料を有する炭化ケイ素電気ヒーターがこの分野で知られており、ＳＵ１６９４５５２に記載されている。保護被覆は二ケイ化モリブデンにもとづく懸濁液を付着させ、ついで焼成することにより製造される。二ケイ化モリブデン７５〜８５％および酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム１５〜２５％が懸濁液に導入され、これらの酸化物の比は９：１である。成分の同一比が、２００〜２５０_”ｍまでの厚さを有しうる仕上げ保護被覆の材料においてほとんど変更されないで保存される。比較的大きい厚さの被覆は温度サイクルの過程ではく離し、劣化する；もし被覆の厚さが比較的小さいと、被覆材料および高温で酸化条件下でのヒーター全体の使用寿命は著しく低下される。
【０００３】
このような材料の難点はその低い安定性である。被覆の厚さはクラックの形成なしに増加され得ない。これはヒーターの基礎を構成する炭化ケイ素の熱膨張係数の値（_”＝（４〜４．６）×１０^-6／ｄｅｇ〔V.V.Vikulin,Structural and Funetional Ceramics,Obninsk,1997,Institute of Nuclear Power（ロシア語）〕）、および被覆材料の基礎を構成する正方晶系二ケイ化モリブデンの値（_{” a}＝８．２×１０^-6／ｄｅｇ，_{” c}＝９．４×１０^-6／ｄｅｇ）におけるかなりの差異のためである。被覆における酸化物相は二ケイ化モリブデンが有するよりもはるかに高い熱膨張係数を有する。その結果、被覆は２０℃／秒よりも高い速度で温度サイクルの作用下で容易にクラックを生じ、そしてヒーターは故障する。
【０００４】
この分野で知られているのは炭化ケイ素電気ヒーターであり、粉末冶金法により製造される公知の耐熱性保護被覆材料を含む〔ＳＵ１６８５７５２〕。その被覆材料は厚さ１８０〜２２０_”ｍを有するケイ化モリブデンＭｏ₃ＳｉおよびＭｏ₅Ｓｉ₃のサブ層および厚さ１５０〜２５０_”ｍを有する二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）の外側サブ層からなる。保護被覆層の合計厚さは、クラック形成のために約５００_”ｍを超えて増加され得ない。酸化媒体中で１５００〜１６００℃および温度サイクル条件下での使用寿命を増加させるために、被覆は２つの層を含む：下方のケイ化モリブデンＭｏ₃ＳｉおよびＭｏ₅Ｓｉ₂からなるサブ層はそれらを１：５の比で含有し、そして二ケイ化モリブデンにもとづく層はさらにジルコニウムおよびイットリウムの酸化物の９５：５の比の混合物からの酸化物フィラー２０〜３０ｗｔ％、ならびに酸化物フィラー中の次の比の成分を有するアルミン酸ナトリウムを含む：ジルコニウムおよびイットリウムの酸化物の混合物５０〜９０ｗｔ％；アルミン酸ナトリウム１０〜５０ｗｔ％。
【０００５】
２層被覆の形態における材料の主な難点は２０℃／秒より高い加熱および冷却速度、および１６００〜１７００℃以上の温度での温度サイクルでの低い安定性である。ＳＵ１６９４５５２を超えて４７０_”ｍまで増加された被覆の厚さは、使用寿命を限定し、クラックの形成なしに著しくはさらに増大され得ない。これは炭化ケイ素、下方のケイ化モリブデンからなるサブ層、および二ケイ化モリブデン層の熱膨張係数のかなりの差異のためである。この環境は温度サイクル条件下、特にその高い速度、での被覆材料および電気ヒーター全体の安定性を制限する。
【０００６】
炭素製品を接合するための接合剤として二ケイ化モリブデンを使用することが知られている（ＧＢ２０１５９１０）。
【０００７】
炭素製品を一緒に接合するために使用される二ケイ化モリブデンの主な難点は接合された接合の低安定性である。温度サイクル条件下で、クラックはこのように接合された製品に容易に形成されるが、これは二ケイ化モリブデンおよび炭素材料の間の熱膨張係数の大きな差異による。
【０００８】
耐熱金属をはんだ付けするために高融点はんだとしてケイ化モリブデンＭｏＳｉ₂＋Ｍｏ₅Ｓｉ₃の共融を使用することが知られている〔G.B.Cherniack,A.G.Elliot,High-temperature behavior of MoSi₂ and Mo₅Si₃,Journal of the American Ceramic Society,vol.47,No.3,pp.136〜141.a〕。
【０００９】
はんだ付けのために使用される共融の主な難点は温度サイクル条件下で接合の小さな安定性であり、これは厚さが０．２ｍｍを超えるとき、はんだ付けされた接合に容易にクラックが形成して接続される。
【００１０】
高温複合材料は公知であり〔ＵＳ４９７０１７９〕、ケイ化物マトリックスおよびそこに分散された炭化ケイ素からなる。二ケイ化モリブデンはマトリックスの５０〜９０モル％を占め、そしてその残りの部分は、ＷＳｉ₂，ＮｂＳｉ₂，ＴａＳｉ₂，Ｍｏ₅Ｓｉ₂，Ｗ₅Ｓｉ₃，Ｎｂ₅Ｓｉ₃，Ｔａ₅Ｓｉ₃，Ｔｉ₅Ｓｉ₃，ＴｉＳｉ₂，ＣｒＳｉ₂，ＺｒＳｉ₂，ＹＳｉ₂からなる群より選ばれる少くとも１つの耐熱ケイ化物により占められる。炭化ケイ素は１０ｖｏｌ％を占め、そしてサブミクロン粉末もしくはウイスカー（伸長した単結晶）の形態、またはこれらの形態の混合物の形態であり、主に０．１〜２．０の径を有する粒子からなる。明細書で指摘されるように、わずかな量の（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂固溶体が材料中に存在しうる。
【００１１】
この複合材料の主な難点は：材料中の高含量の二ケイ化モリブデンと関連して、２０℃／秒より高い速度の温度サイクル条件下でクラック形成および続く劣化への低抵抗性である。はんだとしてこの材料を使用しようとする試みは材料中に存在する炭化ケイ素のサブミクロン粒子の劣化をもたらすのが必然的である。
【００１２】
提案する発明にもっとも関連する従来技術（プロトタイプ）は公知の高温強度性および耐熱性複合材料「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）〔ＲＵ２１６０７９０〕であり、炭化ケイ素ならびにＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂，（ＭＯ，Ｗ）Ｓｉ₂，Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃，（ＭＯ，Ｗ）Ｓｉ₃および／またはＭｏ₅Ｓｉ₃Ｃおよび／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ相の形態のモリブデンおよびタングステンの二ケイ化物を含み、次の成分比（ｖｏｌ％）を有する：Ｍｏ₅Ｓｉ₃およびＷ₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃおよび／またはＭｏ₅Ｓｉ₃Ｃ １５〜８５；タングステンおよび／またはモリブデンの二ケイ化物ＷＳｉ₂およびＭｏＳｉ₂および／または（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂５５まで；炭化ケイ素２〜８５；材料のケイ化物相における耐熱金属の各計量中のモリブデンおよびタングステン含量は、Ｍｏ ７〜８０；Ｗ ２０〜９３の比（ｗｔ％）にある。
【００１３】
プロトタイプ材料の主な難点は、容量割合が８５％に達しうる炭化ケイ素粒子からなる骨格（凝集性）構造に存在するためにはんだ付け接合および保護被覆を与えるためにそれを使用する困難性と関連する。２０００℃以上の温度まで高温強度を与えるのはまさに、「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）材料における炭化ケイ素粒子の凝集である。しかし、はんだ付けでもっともよく要求される２０００℃未満の温度で「レフシック」の完全な溶融の可能性を妨げるのはまさに炭化ケイ素骨格の凝集である。型における続く鋳込みのために「レフシック」材料を再溶融するのは実際には不適当である：一般に、溶融は不完全であり、幅広い温度範囲（２００℃にわたって）で生じる。結晶化後に得られる溶融は「レフシック」材料ではない。そのうえ、「レフシック」材料における二ケイ化物の濃度は５５ｖｏｌ％に制限され、１２００〜１６００℃の温度を含む幅広い範囲の温度で（耐熱性）酸化媒体中で最大の高耐腐食性を得るのを必ずしも可能にしない。「レフシック」材料における相および化学組成の比較的狭いスペクトルは被覆および基材の熱膨張係数をはんだ接合材料およびはんだ付けにより接合された材料のものに必ずしも適合させ得ない。
【００１４】
提案される発明の技術的成果は耐熱性材料の提供にあり、この材料から完全に製造される分離部品を製造すること、ならびに耐熱金属のケイ化物および炭化ケイ素「レフシック」にもとづく高温材料に、炭素、炭化ケイ素材料、耐熱金属およびその合金に、そしてそのような耐熱材料の溶融ではんだ付けにより上述の材料から得られる複合材料およびそれからの製品に、保護被覆を付着させること、の両方に使用されうる。提案される耐熱性材料は耐熱金属のケイ化物固溶体を含み、高い耐熱性および耐熱衝撃性を有し、これは異なる比の主な相（耐熱金属のケイ化物、他の金属および酸化物のケイ化物）を有する耐熱性材料を得る可能性により、材料の指示された相組成により確実にされ、幅広い範囲の組成内で溶融状態での高流動性を確実にする。プロトタイプ材料と異なり、使用されると多くの場合、提案される材料は、１ｍｍ以上のオーダーの長さで主に定められる炭化ケイ素粒子を含まないのが通常であり、そして純炭素の相を絶対に含まない。提案される「レフシコート」（“ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ”）材料において、もし存在すれば炭化ケイ素はフィラーの役割を演じ、すべての場合に決して導入されず、はんだ付けで接合された材料の、およびはんだの、および／または基材および被覆材料の熱膨張係数を適合させるのを助ける。
【００１５】
本発明の要旨は、モリブデンおよびタングステンのケイ化物Ｍｅ₅Ｓｉ₃およびＭｅＳｉ₂ならびに炭化ケイ素を含む耐熱性材料にあり、固溶体（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃、（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃおよび（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の形態のケイ化物を含み、次の成分比（ｖｏｌ％）を有し：
（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ５〜９８、
（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ２〜９５、
耐熱性材料における耐熱金属の合計量中のモリブデンおよびタングステンの比は：
Ｍｏ ２〜９０、
Ｗ １０〜９８、
の範囲にあり、そして
材料は
炭化ケイ素 ０〜５５ｖｏｌ％
を含み；
（ｉ）ケイ化物Ｍｏ₅Ｓｉ₃および／またはＷ₅Ｓｉ₃および／またはＭｏ₅Ｓｉ₃Ｃは全容量の０〜９０％が、相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃで置換されていてもよく、および／または（ｉｉ）ＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂は全容量の０〜９０％が相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂で置換されていてもよく；
ケイ化物相Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ，Ｍｏ₅Ｓｉ₃Ｃ，ＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の少くとも１つに０〜３０ｗｔ％の量でレニウムが含まれていてもよく；
ケイ化物相、Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，ＭｏＷ₅Ｓｉ₃Ｃ，ＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の少くとも１つに、タングステンおよびモリブデンに代えてタンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、ハフニウムを含む群からの１つ以上の元素を次の含有量（ｗｔ％）で含んでいてもよく：Ｔａ ０〜２８；Ｎｂ ０〜１８；Ｔｉ ０〜１５；Ｚｒ ０〜１９；Ｈｆ ０〜２６；そして（ｉ）１ｍｍまたはそれよりも長い結合した炭化ケイ素粒が存在せず、且つ（ｉｉ）純炭素の相が存在しない、ことを特徴とする耐熱性材料に存する。
【００１６】
耐熱性材料は、ケイ化物Ｍｏ₅Ｓｉ₃および／またはＷ₅Ｓｉ₃および／またはＭｏ₅Ｓｉ₃Ｃを相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃの全容量％の０〜９０％の合計量で、相Ｍｏ₅Ｓｉ₃、Ｍｏ₅Ｓｉ₃Ｃ、（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃの５〜９８ｖｏｌ％の全容量％で、および／またはＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂を相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の全容量％の０〜９０％の合計量で、二炭化物ＭｏＳｉ₂、ＷＳｉ₂および（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の２〜９５ｖｏｌ％の全容量％で、さらに含みうる。
【００１７】
耐熱性材料は、ケイ化物相Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ，Ｍｏ₅Ｓｉ₃Ｃ，ＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の少くとも１つに０〜３０ｗｔ％の量でレニウムをさらに含みうる。
【００１８】
さらに、耐熱性材料は、Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，ＭｏＷ₅Ｓｉ₃Ｃ，ＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の少くとも１つに、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニア、ハフニウムを含む群からの１つ以上の元素をさらに含み得、これらの金属の含量（ｗｔ％）がＴａ ０〜２８；Ｎｂ ０〜１８；Ｔｉ ０〜１５；Ｚｒ ０〜１９；Ｈｆ ０〜２６であり、その濃度の上限近傍に上記金属のケイ化物が存在しうる。
【００１９】
さらに、耐熱性材料は、活発に酸素と結合する元素：ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび/またはランタノイド、マンガンの少なくとも１つを含み得、これらの元素の合計量は全耐熱性材料の質量の０〜１２wt％であり、そしてそれらは主に単一もしくは複合酸化物の形態にあり、それはケイ酸塩を含む。
【００２０】
さらに、耐熱性材料は、バナジウム、クロム、鉄、ニッケルおよびコバルトを含む群からの少くとも１つの元素を全材料の質量の０〜５％の合計量で含み得、該元素はその単一もしくは複合酸化物を含む形態、および／またはこれらの元素と、ケイ素との、および／または次の金属：タングステン、モリブデン、レニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムの少くとも１つとの、合金の形態である。
【００２１】
さらに、耐熱性材料は断面が８０_”ｍ以下であるケイ化物粒子を含みうる。
【００２２】
さらに、耐熱性材料は２層もしくは多層よりなり得、層は化学組成、相組成および構造が異なる。
【００２３】
さらに、本発明の耐熱性材料は、耐熱金属もしくは合金、および/または、炭素および炭化ケイ素、および/または、耐熱金属のケイ化物および炭化ケイ素を含む複合材料、から構成される部品の保護被覆部またははんだ接合部を成すことができる。
【００２４】
さらに、耐熱性材料は、酸化ケイ素４０〜９９．９ｗｔ％、ならびに次の群の元素の少くとも１つの酸化物の合計０．１〜６０ｗｔ％：ホウ素、ゲルマニウム、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび／またはランタノイド、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステンおよびレニウム、を含む外側ケイ酸塩層を有しうる。
【００２５】
さらに、耐熱性材料は内側層に０〜７５ｖｏｌ％の気孔を含む２層もしくは多層の保護層として製造されうる。
【００２６】
さらに、材料は表面に正方晶相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および／またはＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂の粒子を含み得、そしてこれらの相は表面に平行な結晶面｛００１｝を有する主たる結晶配向（組織）をもつ。
【００２７】
さらに本発明の要旨は、炭化ケイ素、ならびにモリブデンもしくはタングステンおよび／または黒鉛および／または他の緻密炭素材料および／または耐熱金属もしくはその合金および／または炭化ケイ素のケイ化物からなる「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）複合材料から製造された作動部および電流引込線からなる、１６００〜２０００℃までの温度で酸化媒体中で働く電気ヒーターであり、電気ヒーターの作動部ならびに１００〜２００℃を超える温度の作用を受ける作動部の電流引込線に、保護膜として付着されるのは請求項１記載の耐熱性材料であり、そして電流引込線および作動部は請求項１記載の耐熱性材料ではんだ接合により接続されており、それは（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／またはノボトニー（Ｎｏｖｏｔｎｙ）相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ、ならびに（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および炭化ケイ素のケイ化物固溶体を含み、成分の比（ｖｏｌ％）は：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ５〜９８；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂２〜９５；炭化ケイ素０〜５５；であり、そして耐熱性材料中の耐熱金属の合計質量におけるモリブデンおよびタングステンの比はＭｏ ２〜９０；Ｗ １０〜９８の範囲（ｗｔ％）である。
【００２８】
さらに、電気ヒーターにおいて、酸化から保護される表面の少くとも１部に、炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含む「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）複合材料からなる保護被覆が付着され、その被覆の外側に、提案される材料からなる保護被覆が更に付着され得る。
【００２９】
さらに、電気ヒーターにおいて、酸化に対する保護が、作動部、または作動部および電流引込線の最大高温部分で、異なる構造および組成の提案される材料から構成され得、そして作動部および電流引込線は異なる部分で異なる構造および組成の提案材料を使用して、はんだ付けにより接合されうる。
【００３０】
さらに本発明の要旨は、炭化ケイ素から製造された作動部、ならびに炭化ケイ素、およびモリブデンもしくはタングステンおよび／または黒鉛および／または他の緻密な炭素材料のケイ化物を含む「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）材料から製造された電流引込線からなる、１４００〜１６００℃までの温度で酸化雰囲気中で働く電気ヒーターであり、その電流引込線に、１００〜２００℃を超える温度の作用を受ける部分に保護膜として本発明の耐熱性材料が付着され、電流引込線および作動部ははんだ接合により接続され得、それは（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／またはノボトニー（Ｎｏｖｏｔｏｎｙ）相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ、ならびに（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および炭化ケイ素のケイ化物固溶体を含み、成分の比（ｖｏｌ％）は：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ５〜９８；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂２〜９５；炭化ケイ素０〜５５；であり、そして耐熱性材料中の耐熱金属の合計質量におけるモリブデンおよびタングステンの比はＭｏ ２〜９０；Ｗ １０〜９８の範囲（ｗｔ％）である。
【００３１】
さらに、炭化ケイ素からなる作動部を有する電気ヒーターにおいて、電流引込線の最高温度部の酸化からの保護は、異なる部分で異なる構造および組成を有する本発明材料を用いて、はんだ付けにより接合されうる。
【００３２】
さらに、電気ヒーターにおいて、電流引込線は、黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料から製造され得、保護層を有さない接触部を有する。
【００３３】
さらに、電気ヒーターにおいて、電流引込線は、黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料および／または炭化ケイ素材料および／または炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含む「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）複合材料、から製造されるエンベロープ、ならびにそのエンベロープの内部空間に位置するコア、からなり得、該コアは耐熱金属もしくは合金から製造された導電体であり、本発明の耐熱性材料の助力でその長さにわたって電流引込線のエンベロープとはんだ付けされ、そして電流引込線上に本発明耐熱性材料からなる保護層を有する。
【００３４】
さらに、電気ヒーターにおいて、電流引込線は、黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料および／または炭化ケイ素材料および／または炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物からなる「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）複合材料から製造されるエンベロープ、ならびにそのエンベロープの内部空間に位置するコア、からなり得、該コアは耐熱金属もしくは合金から製造された導電体であり、電流引込線を作動部とはんだ付けした位置から１０ｍｍまでの距離でのみ電流引込線のエンベロープとはんだ付けされており、そして電流引込線の接触部分は耐熱金属で製造された導電体の、作動部とのはんだ付けの場所の反対側の端である。
【００３５】
さらに、電気ヒーターにおいて、耐熱金属もしくは合金から製造される導電体は電流引込線を作動部とはんだ付けした位置から１０ｍｍより大きい距離で電流引込線のエンベロープに内部空間ではんだ付けされうる。
【００３６】
さらに電気ヒーターにおいて電流引込線は耐熱金属もしくは合金で製造されており、本発明の材料の助力で酸化に対して保護を有する。
【００３７】
さらに、電気ヒーターにおいて、作動部は本発明の耐熱性材料で直接に、および／または「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）材料から製造された１つ以上のストラップの助力で、はんだ付けにより相互接続された２つの分岐からなり得、ストラップは本発明の耐熱性材料からなる保護被覆を備えられ且つ本発明の耐熱性材料の助力で作動部にはんだ付けされ、ストラップの比抵抗はヒーターの作動部の分岐の比抵抗よりも小さいか等しく、そしてストラップの断面は作動部の分岐の断面よりも大きいか等しい。
【００３８】
さらに電気ヒーターにおいて、作動部は「レフシック」（“ＲＥＦＳＩＣ”）材料から製造されたインサートを含み、インサートを有する電流引込線と作動部を有するインサートを本発明の耐熱性材料の助力ではんだ付けすることにより接続し、インサートは本発明の耐熱性材料からの保護層を有し、インサートの比抵抗はヒーターの作動部の比抵抗より小さいか、もしくは等しく、そしてインサートの断面は作動部の分岐の断面よりも大きいか、もしくは等しい。
【００３９】
共融組成Ｍｅ₅Ｓｉ₃−ＭｅＳｉ₂およびＭｅ₅Ｓｉ₃−ＭｅＳｉ₂−Ｍｅ₅Ｓｉ₃Ｃにもとづいて、モリブデンおよびタングステンのケイ化物の溶融は、炭素、炭化ケイ素材料、耐熱金属およびそれらの合金上に、そして耐熱金属のケイ化物および炭化ケイ素にもとづく複合材料上に保護被覆を創出するために適しており、さらにこれらの材料からの分離部品をはんだ付けにより１つの部分に結合するためにも適している。ここで記号Ｍｅはモリブデンおよびタングステンの固溶体もしくはケイ化物を表わすのに使用され、それは我々が実験的に確立したように、結晶化後に形成され、そこではタングステンおよびモリブデンを置換する元素として、他の耐熱金属（タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム）が請求項に示されるような量で存在しうる。
【００４０】
ノボトニー（Ｎｏｖｏｔｎｙ）相Ｍｅ₅Ｓｉ₃Ｃ＝（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ＣはＭｏ−Ｗ−Ｓｉ−Ｃ系で形成され、ケイ化物Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ｗ₅Ｓｉ₃、およびＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂よりも幅広い範囲により特徴づけられる。その組成における最大の偏差は炭素について観察される。我々の評価によれば、その濃度の相対的変化は従来の式Ｍｅ₅Ｓｉ₃Ｃに関して−６５〜＋２０％の範囲で生じうる。耐熱金属およびケイ素について、これらの偏差は±８％を超えない。耐熱性材料において炭素、ケイ素および耐熱金属に関してノボトニー相の存在のための濃度限界はそのドーパントの濃度の組合わせについての最も大きく依存する。ノボトニー相はケイ化物相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，Ｍｏ₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂，ＭｏＳｉ₂，ＷＳｉ₂のバックグラウンドに対してＸ線粉末解析の助力で信頼性よく同定し得、原子結晶構造によりそれらと異なる。それはケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₃，Ｍｏ₅Ｓｉ₃およびＷ₅Ｓｉ₃とともに金属顕微鏡法（走査電子もしくは光学顕微鏡）により測定される。その相は他の耐熱金属ケイ化物よりも高強度を有し、耐熱性材料の組成に入り、これは１０００℃を超える温度で特に著しい。実験結果および物品の試験はノボトニー相を含有する耐熱性材料は１７００〜１９００℃までの作動温度に耐えることを示した。
【００４１】
ノボトニー相Ｍｏ₅Ｓｉ₃Ｃおよび／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃは置換反応により容易に形成される（ここでＭｅ＝モリブデンもしくは固溶体Ｍｏ−Ｗ）：
５ＭｅＳｉ₂＋７Ｃ→Ｍｅ₅Ｓｉ₃＋７ＳｉＣ （１）
この反応において、ノボトニー相の形成は、炭化ケイ素の形成を伴うか、それもこの場合、保護被覆および／またははんだ接合の組成に入る。反応（１）が進行するのに必要な炭素は、溶融されるべき材料の組成、１部が製造されるブランクに、予備的に導入されうる。
【００４２】
共融ケイ化物溶融物と相互作用する炭素の濃度が小さく、そして分散形態であるとき、ノボトニー相は得られる反応により形成されうる。
【００４３】
Ｃ＋Ｍｅ _５ Ｓｉ ₃ →Ｍｅ₅Ｓｉ₃Ｃ （２）
（ここでＭｅ＝モリブデンもしくは固溶体Ｍｏ−Ｗ）ここでは炭化ケイ素は形成されない。炭素は、炭化水素の熱分解生成物もしくは二酸化炭素として、本発明材料を調製するプロセスにおける炉雰囲気から直接に、または被覆が付着される炭素材料から、スリップ混合物のバインダの組成から（もし後者が有機化合物を含むなら）、溶融ゾーンに導入されうる。
【００４４】
耐熱性材料に入る相の熱膨張係数が固体状態で存在する温度間隔を通して比較的近く（３〜１０）×１０^-6／ｄｅｇであり、さらにケイ化物相が１０００℃を超える温度で著しい可塑性を明示するという事実により、被覆の作成、およびはんだ付けのために耐熱性材料組成物を選定することが可能であり、製造部品の冷却およびその温度サイクルの際にクラック形成をもたらさない。はんだ付けおよび被覆作業は、同時もしくはいかなる順序でも実行されうる。この場合、実験的に明らかにされた融点対耐熱性材料の組成依存性を用いることが可能である。このように準２元素（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂において共融相組成に近い溶融のために、１０から９８ｗｔ％へのモリブデンの負担でタングステン量の増加は約１９０５から２０２０℃に材料の融点を連続して上昇させる。一般に、レニウムのドーピングは耐熱性材料の融点をある程度低下させることを可能にする。もっと耐熱性材料から比較的小さい耐熱性材料への通過により、被覆の厚さを徐々に増加させ、多層化することが可能である。はんだ付けは２もしくは多層被覆を付着させる異なる段階で、または被覆のある層を付着させるのと同時に、実行されうる。請求項１に規定されるすべての相は１８５０℃より低い温度で化学的に両立し得、主な成分についての温度による相互溶解性変動は小さく、そしてこれは耐熱性材料の耐熱性および温度サイクルにおける安定性にも寄与する。
【００４５】
本発明材料からのはんだ付けもしくは保護被覆の付着における、完全もしくは部分溶融の使用は続く固溶体（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の結晶化において相の形成を導く。特定の方法が、はんだ付け接合の組成において相Ｍｏ₅Ｓｉ₃、Ｗ₅Ｓｉ₃、ＭｏＳｉ₂、Ｍｏ₅Ｓｉ₃Ｃを保存するのに要求され、それは対応する相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃよりも常に少量（相−固溶体の体積割合の９０％）である。これらの場合、相Ｍｏ₅Ｓｉ₃および／またはＷ₅Ｓｉ₃および／またはＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂および／またはＭｏ₅Ｓｉ₃Ｃが、はんだ付け接合材料もしくは基材および保護被覆材料と接続される部分の熱膨張係数と適合させる観点から有用であり、または被覆の要求される化学的性質を得るのに有用であるとき、これらの相が固溶体に十分には転換されないように特定の手段が取られるべきである。液相焼成もしくは不完全溶融がこの目的のために使用されうる。
【００４６】
「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」材料における炭化ケイ素の凝集は望ましくなく、そして５００_”ｍ以上の長さの凝集は許容され得ない：１６００〜１７００℃を超える温度で、炭化ケイ素は、被覆もしくははんだ付け接合の表面の外観の場合に、促進されたガス腐食を受ける。炭化ケイ素の干渉性構造を有する材料において、１つの炭化ケイ素の粒子からもう１つに伝わり、まずはんだ接合もしくは保護被覆、ついで保護された、もしくははんだ接合された材料をこわす。「ＲＥＦＳＩＣ」材料について、炭化ケイ素もしくは炭素構成成分の凝集は絶対的に必要である：「ＲＥＦＳＩＣ」材料が２０００℃以上までの温度で外部機械的負荷を受け、耐えることができる骨格を発達させるのはまさにこれによる。その結果、「ＲＥＦＳＩＣ」材料は「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」材料よりも本質的に高い耐熱性を示す。
【００４７】
本発明の耐熱性材料と「ＲＥＦＳＩＣ」材料の間に明確な境界はないが、それらは目的、特性、組成および構造が異なる。ある場合には、その材料は炭化ケイ素成分の凝集が分析された後にのみ「ＲＥＦＳＩＣ」もしくは「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」に任命されうる。さらにある場合には、２０００℃を超える熱処理後に、「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」材料の炭化ケイ素成分は３次元骨格の形成に十分な凝集を獲得しうる；得られる材料はすでに「ＲＥＦＳＩＣ」材料に任命されるべきである。
【００４８】
材料の組成（モリブデンおよびタングステン）の組成に入る主な耐熱金属間の最適割合の特に実際的な問題に対する選択は、ケイ化物相−固溶体ＭｅＳｉ₂およびＭｅ₂Ｓｉ₃で同形的に交換可能であり、得られる材料の最終的な特性への異なる作用に関連する。タングステンの負担でモリブデン濃度の増加は１５００℃までの温度で空気中のもっと高い耐熱性を有するもっと軽量の材量を得ることを可能にする。１６００℃より低い温度で二ケイ化物−固溶体は相Ｍｅ₅Ｓｉ₃よりも高い耐熱性を付与する。もっと高い温度で、相Ｍｅ₅Ｓｉ₃の耐熱性はもっと高いことがわかる。材料を構成する相の最適割合はその使用する温度条件に依存する。
【００４９】
モリブデンの負担でタングステンの相対的な割合を増加させると、耐熱衝撃性が増加し、温度サイクルにおいて炭素および炭化ケイ素材料から製造される部分の割合でケイ化物成分の適合性を向上させる。請求項に規定されるケイ化物ドーピング元素の濃度の増加も異なる温度間隔について異なる媒体中で被覆およびはんだ接合の強度を増加させる。ドーピングも被覆およびはんだ接合の耐熱性材料の微細構造を変更して、比較的低温でそれらの機械的性質を増加することを可能にする。
【００５０】
ケイ化物Ｍｅ₅Ｓｉ₃およびＭｅＳｉ₂においてモリブデンを置換することについて請求項に規定される範囲のタングステンおよびレニウムの使用は材料の耐熱性を増加させることを可能にする。ケイ化物におけるモリブデンおよび／またはレニウムは幅広い範囲の温度内で材料の耐熱性を得ることを可能にする。モリブデンに関してケイ化物の量の増加に伴うタングステンおよび／またはレニウムのレニウムは耐熱衝撃性を上昇させうる。さらに、タングステンおよび／またはレニウムでモリブデンを置換することは材料の熱膨張係数を低下させる。同一の効果が相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の負担でケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃの体積分率の増加により得られうる。請求項に規定された上限近くの量でレニウムをドーピングすると、ケイ化レニウムが形成される。
【００５１】
規定された量で材料の組成に、活発に酸素と結合する元素：ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび／またはランタノイド、マンガンを含有させると、被覆の化学的および物理的性質を変動させうる。たとえば、１〜１０Ｐａの真空での酸化についての触媒活性、「プレーグ」（“ｐｌａｇｕｅ”）（すなわち、１５０〜１２００℃の温度範囲で、通常１〜１００時間で、酸素および水蒸気の存在下でガス腐食での劣化）への傾向、密度、熱膨張係数による支持体との適合性である。ここで示される元素は主として単一もしくは複合酸化物の形態であり、ケイ酸塩を含む。それらは、モリブデンおよびタングステン、レニウム、材料の配合物に入る他の耐熱金属と、ならびに互いに、一緒になり結合酸化物およびケイ酸塩を形成しうる。特定の化合物の形成は、被覆を付着するため、もしくははんだ付けのために組成物を調製している間、ならびに溶融の間、もしくは特定の酸化焼成の間、もしくは酸化媒体で仕上げ被覆の実施の過程で生じる。このような場合、変化はここで引用した元素の関与とともに化合物の化学組成で生じ得、そしてその濃度は一連の請求項で規定される範囲で変動しうる。
【００５２】
酸化物は、粒界、内側層の気孔および耐熱性材料の表面で見られうる。内側層の酸化物は脱酸素のプロセスで、そして酸素を有する導入添加剤の反応で、形成され得、出発材料もしくは炉雰囲気のいずれかに含まれる。添加は粉末冶金法で予め調製された合金を用いて、または予備的な溶融の助力で導入されうる。たとえば粉末冶金法により材料の内側層に酸化物もしくはケイ酸塩フィラーを導入することも可能である。後者の場合、２５ｖｏｌ％までの比較的大きい体積分率が材料に達成されうる。その結果、材料の熱伝導性および電気伝導性、耐腐食性のような特性が著しく変る。これは、表面が酸化物膜で覆われた内部気孔を材料が有するときに特に著しい。
【００５３】
耐熱性材料の組成に規定された量でバナジウム、クロム、鉄、ニッケルおよびコバルトを導入することはケイ化物の「プレーグ」傾向を低下させ、耐熱性材料の低温強度を増加させる。これらの金属の酸化物は被覆の内側および外側ケイ酸塩層の組成に入り得、それに増大した抵抗性を付与する。
【００５４】
ドーピングと組合わせた微粒スリップ質量もしくは高結晶化速度の使用は被覆（断面が８０_”ｍより小さい）およびはんだ接合のケイ化物相の微粒構造を得ることを可能にし、それにより得られる耐熱性材料の機械的特性を高める。
【００５５】
大部分が結合しておらず、または少し短かく結合しているにすぎず、通常５０_”ｍより小さく、好ましくは５０_”ｍより小さい粒径を有する、耐熱性材料の組成に、炭化ケイ素を導入することは、支持体および被覆の材料の熱膨張係数を、（４〜７）×１０^-6／ｄｅｇの熱膨張係数の値の範囲で、はんだおよび接合される部分にもっと適合させることにより、被覆およびはんだ接合の許容しうる厚さを増加させることを可能にする。炭化ケイ素含量０〜５５vol％で、耐熱性材料の溶融物の十分な流動性を維持し、クラックの形成なしに接合されるべき部分の十分な厚さの被覆およびはんだ付けの付着を与える。最大流動性は共融（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂に近い組成で示される。
【００５６】
２層もしくは多層の保護被覆およびはんだ付け接合を用いて、基材と被覆の耐熱性材料との間の熱膨張係数の対比を「段階的」に選定することが可能である。耐熱性材料の層は逐次的に付着され得、真空中、保護媒体もしくは空気中で高温処理の間にスリップ法もしくは層の焼成により逐次的に付着された被覆の配向された結晶化を用いうる。耐熱性材料の層状構造は各層の性質の利点を用いて、その特性を向上するのを助ける。たとえば、比較的厚い導電性内側層が、比較的導電性は小さいが電気的衝撃作用にもっと安定である層で被覆される電気ヒーター上に、保護被覆を構成する耐熱性材料は両方の層の利点を究極的に結合する。
【００５７】
空気中もしくは他の酸化媒体中で焼成することは構成される外側ケイ酸塩被覆層の焼成の過程の形成を促進する。量は一連の請求項で規定されるが、それは酸化ケイ素、ならびに元素：ホウ素、ゲルマニウム、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび／またはランタノイド、鉄、バナジウム、クロム、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステンおよびレニウムの群からの少くとも１つの酸化物による。
【００５８】
表面酸化物膜および内側酸化物相の組成は、空気中もしくは他の酸化媒体（「自然」酸化物被覆および酸化物相）において耐熱性材料を焼成する過程で形成され得、または特別の「合成」酸化物被覆およびフィラーの付与により実質的に広く調節されうる。材料の内側層の形成後に、使用のための製品作成の最終段階で、それらの表面は、スリップもしくはスプレー堆積法を用いることにより、予め調製された、要求組成を有するフリット粉末で、または酸化物および／または炭酸塩（または加熱時に容易に分解しうる他の化合物、好ましくは技術的条件下で酸化物残留物を与える）の混合物で、被覆される。「合成」被覆を与えるために、酸化物、モリブデンおよびタングステンのケイ化物を一緒に含むスリップを用いることができる。焼成後に得られる層は表面にケイ酸塩被覆を形成し、ガラス状もしくは部分的に結晶構造を有する。
【００５９】
本発明の耐熱性材料が、耐熱金属もしくはその合金に付着され、その上に保護膜を、またはそのはんだ付けを創出するとき、拡散プロセスが隣接層に生じる。サブ層の組成は、主な保護被覆もしくははんだ接合の層よりも、状態図によれば卑金属にもっと富んで形成される。保護被覆を耐熱金属に付着させるために、または、「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」の助力で比較的低融点を有する耐熱金属（たとえば、ニオブ、モリブデンおよびそれらの合金）をはんだ付けするために、もっと耐熱の金属（たとえば、タングステンおよびタンタルまたはその合金）のケイ化物に富むサブ層を付着させることは基本的な被覆を付着する前に予備的に役に立つ。
【００６０】
電気ヒーターの低温部分（引込み線、接触ユニット、測定用電極）および部品は耐熱性材料の助力で高温部分にはんだ付けされ得、表面部分のみに本発明の耐熱性材料からなる保護被覆を有し、そしてその残りの部分には異なる保護被覆（たとえば炭化ケイ素およびケイ酸塩系）を有する。黒鉛（もしくは他の炭素材料）で製造された電気ヒーターの引込線の、または耐熱金属およびその合金からなる引込線の、接触部分には保護被覆は付着されない。それらの使用温度が１００〜２００℃を超えない部分であるからである。その結果、接触部は使用時に接触抵抗が安定である。
【００６１】
電気ヒーターの同一部分および部品を示すために文献で異なる文言が使用されうることに留意すべきである：作動もしくは能動部；電流引込線、引込線もしくは引出部。
【００６２】
気孔を含む被覆の内側層は、加熱冷却条件下、ならびに内側から冷却された部分の安定状態操業条件下の両方で、被覆の耐熱性および被覆内の温度差を上昇させることを可能にする。
【００６３】
正方晶系相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および／またはＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂の粒子を含む被覆に対するガス腐食速度は、表面で（ケイ化物の１〜数個の特徴的な断面径の厚さを有する層において）、これらの相が表面に平行な結晶面｛００１｝を有する主な配向（組織）を有する場合、数倍に低下されうることを我々は実験的に確認した。その組織はモリブデンの特徴的な単色放射において極図｛００２｝の助力で実験的に検討された。スリット幅４ｍｍでのカウンターは１０．２〜１０．４°の範囲のＷｕｌｆｆ−Ｂｒａｇｇ二重角に設定され、正方晶系モリブデン二ケイ化物の構造を引用されたすべての相の回折を同時に記録することを可能にした。耐熱性材料からなる保護被覆の配向結晶化の助力で、二ケイ化物の指示構造を得ることが可能であった。この場合における主な結晶配向は被覆表面に平行であることがわかる二ケイ化物の結晶面｛００１｝により特徴づけられうる。１５°もの角たわみで、回折強度は１０倍より多く低下し、２５°より大きいたわみ角で少くとも２０倍低下するが、これは０°に等しい被覆表面からのたわみ角に相当する最大と比較される。
【００６４】
層の相および化学組成は、基材およびはんだ付けにより接合される部分の被覆の同時熱膨張において変形の最大近似の要件から生じて選ばれる〔A.G.Pomashin,V.V.Vikulin,Scientific Princigles of Designing and Creating Ceramic Parts for Engines,in:“Nauka Proizvodstvu”No.9,1999,pp.8-13〕。不均一温度の場における物品操作の不均一加熱もしくは安定状態条件下で、最高温度は部品部分の１つへの被覆の外側層に達する。温度差は、部品の操作条件に依存して何千度にも達しうる。その場合、不均一加熱により生じる変形値は、被覆もしくははんだ接合および包含される部品の他の部分の形態で耐熱性材料の層の熱膨張の負担で適合されるべきである。
【００６５】
高導電性を有する材料からなる電気ヒーターのための電流引込線を製造することは有用である。これは電流引込線を加熱するために電力損を減少させ、比較的小さい断面の電流引込線を使用することを可能にし、引込線に沿う熱伝導性の負担で操業炉からの熱損を減少させる。本発明の場合、引込線のための最良の材料は黒鉛（もしくは他の緻密な炭素材料）もしくは耐熱金属およびそれらの合金である。材料自体の黒鉛の重要な利点は、大きい電流負荷で低接触抵抗であり、かつ接触の高安定性である。黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料から製造されるエンベロープを含む電流引込線の製造により、それは本発明の材料により高温での酸化に対して保護されており、ケイ化物で含浸された炭化ケイ素材料を含み、コアは耐熱金属およびそれらの合金からなり、引込線の高電流伝送能力、低接触抵抗、および低熱伝導性の組合わせを得ることが可能である。コアはその長さ全部にわたって、または分離部分内のみをエンベロープにはんだ付けされるべきであるが、エンベロープは熱ガスの浸入に対してかたくシールされる。電流引込線の比較的冷たい部分では、コアの密封は必須ではない。もし必要ならば、引込線の冷ゾーンに位置されるコアの接触端はクランプ付きのアダプターの助力で、または溶接で引込線に直接に結合されうる。もし作動部もしくはインサートへの引込線のはんだ付けが同時に実施されると、はんだ付けの位置は接続ストラップもしくは作動部への引込線をはんだ付けする場所から１０ｍｍ離れて間隔をあけられ、金属コアは引込線のほとんどすべての長さにわたって伸長する。しかし、引込線の電気抵抗、したがってそこでの電気損を急に消滅させることが十分であるのがわかることが多いが、接触部に隣接する引込線の部分内のみである。その場合、金属導体は引込線をはんだ付けする位置から作動部もしくはインサートの方へ１０ｍｍ以上の距離で、エンベロープにはんだ付けされるべきである。
【００６６】
引込線は平行に、対向して、互いに角度をなして、または同軸上に配置されうる。「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」および「ＲＥＦＳＩＣ」材料の助力で、作動部を垂直方向のみならず、水平もしくはいかなる他の態様ででも配置させて最も種々の構造のヒーターを操業させるのを具体化することが可能である。
【００６７】
作動部から引込線への接合として「ＲＥＦＳＩＣ」材料からなるインサートを用いることは、ヒーターの使用寿命を増加させるのを可能にする。一般に、インサートの長さは炉内温度から１２００〜１３００℃までの断熱による炉断熱の接合部スパンに対応する。このようなインサートは保護被覆およびはんだ付け接合を備え、提案される「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」からなる。
【００６８】
「ＲＥＦＳＩＣ」材料から製造されるストラップは、作動部の離れた分岐を接続し、ヒーターの作動部の複雑な配置を得るのを可能にし、作動部の長さを増大させうる。このようなストラップは提案される「ＲＥＦＳＩＣＯＡＴ」材料からなる保護被覆およびはんだ付け接合を有する。
【００６９】
提案される材料の助力で、そして「ＲＥＦＳＩＣ」材料からなる接続ストラップを使用することにより、炭化ケイ素から製造されるヒーターの潜在的な使用は実質的に拡大されうる。比較的小さい大きさの引込線の提供に関連する利点に加えて、接続ストラップおよびはんだ付けの使用は炭化ケイ素電気ヒーターの形態および大きさの範囲を劇的に広げることを可能にする。
【００７０】
たいていの場合、提案される耐熱性材料、それから製造される被覆、またははんだ付け接合は、そこではその材料は構成成分であるが、配向結晶化法により製造されうる。ある場合には、もし組成における溶融が共融に近く、過剰相の２５ｖｏｌ％より小さく含有するのであれば鋳造法を用いるのが有用である。粉末法により製造されたブランクの液相焼成法は、もし組成が焼成温度で溶融したケイ化物相の共融物の３〜１５ｖｏｌ％に相当するのであれば、有用である。実行されるプロセスの作動温度は１８５０〜２２００℃の範囲である。
【００７１】
例１ 完全に耐熱性材料から製造された部品
供給装入物が粉末タングステンから粉末冶金法により調製され、カリウムおよびアルミニウム（合計量０．０３ｗｔ％）、モリブデン、ケイ素、レニウムおよびフェロマンガンの粉末が添加された。２０４０℃で装入物を溶融後に、酸化アルミニウムにもとづくセラミックから製造された一時に予備焼成された薄壁型に鋳造された（チタンおよびジルコニウムの酸化物が添加された）。結晶化および室温まで冷却の後に得られた３０×８×８０ｍｍのプレート状のブランクは次の相組成を有していた：相−固溶体（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ４３ｖｏｌ％；相−固溶体（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ４７ｖｏｌ％；平均気孔率１０％。含量（ｗｔ％）：モリブデン８６；タングステン１０；レニウム１．５；鉄０．６；マンガン０．１８；カリウム＋アルミニウム０．０１２；残りは制御し得ない混合物。ブランクを最終寸法２８×５×７７ｍｍに研磨した後、テストプラントのプラズマビームを遮断するためのシャッターが得られた。エネルギー束密度５０００ｋＷ／ｍ²を有するプラズマ源から８０ｍｍの距離で、そのシャッターは１８５０℃までの表面についての最高温度で８０回までのビーム遮断に耐えた。
【００７２】
例２ 完全に耐熱性材料から製造された部品
７×７×８０ｍｍの棒の形態の部品が、組成：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ９７ｖｏｌ％＋（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ３ｖｏｌ％を有する圧密粉末ブランクを真空中で１７００〜２０８０℃で１時間、焼成することにより得られた。出発粉末の調製方法は酸化物からのタングステンおよびモリブデンの結合した還元段階を含み、つづいて１６００℃までの温度で水素雰囲気下でケイ化物を合成した。ケイ化物−固溶体はタングステン９８ｗｔ％およびモリブデン２ｗｔ％を含んでいた。得られた部品は平均気孔率約１７％を有し、粒径は８０_”ｍより小さかった。試料は２０５０℃でプラズマトロンで空気雰囲気で２分間の焼成に耐えた。平均加熱速度は７０℃／秒であり、破壊しないで質量減は２ｍｇ／ｃｍ²未満であった。その結果、被覆は表面に形成され、平均で二酸化ケイ素９９．４ｗｔ％、およびモリブデンおよびタングステンの酸化物０．６ｗｔ％を含んでいた。得られた部品は高耐熱性であり、１５回の温度サイクルテストに破壊なしに耐えた。その加熱速度と冷却速度は近似していた。
【００７３】
例３ 耐熱金属で製造され、完全に耐熱性材料で被覆された、部品
径１０ｍｍで高さ１８ｍｍの円筒形状のブランクが焼結粉末タングステン−２０％モリブデン合金から製造された。配向結晶化条件下でモリブデン、タングステン、タンタルおよびケイ素を含む供給溶融を有するぬれのために、保護被覆はブランク表面全体にわたって形成され、厚さ０．６〜１．２ｍｍ、相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃（６９ｖｏｌ％）＋（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂（３１ｖｏｌ％）中にタングステン５８％、モリブデン２５％およびタンタル１７％を含んでいた。粒径４０／２８_”ｍを有するダイアモンドダストでその端面を高さ１９．０ｍｍまで研磨した後に、得られた部品は誘導炉で１６５０〜１７５０℃の温度でアルミニウム、チタンおよびジルコニウム酸化物にもとづくセラミックを焼成するための支持体として用いられた。安定状態条件下での質量減速度の特性は０．２ｍｇ／ｃｍ²／時間であった。
【００７４】
例４ 炭素材料で製造され、耐熱性材料では完全には被覆されておらず、そしてはんだ付け接合を含まない部品
炭素−炭素複合材料からの支持体が、平均粒径１２０_”ｍを有する炭化ケイ素粉末（３２ｗｔ％）および粒径２０〜７５_”ｍを有するケイ化物粉末（６８ｗｔ％）の予め調製された混合物で表面の１つにスリップ法を用いて被覆された。それはモリブデン、タングステンおよびケイ素を含んでいた。モリブデンおよびタングステンは１２および８８ｗｔ％の比であった。ケイ化物混合物の全質量において、ケイ素１９％は耐熱金属８１％を説明した。得られた混合物はポリビニルアルコールの水性溶液にもとづくバインダーの助力で初期厚さ約２．５ｍｍに付着された。真空下、２０００〜２１５０℃の温度での熱処理後に、ノボトニー相を含む耐熱金属のケイ化物を含む多孔質の緻密な炭化ケイ素被覆が支持体表面に形成された。スリップがケイ化物の粉末混合物の助力で２回適用され、上述の方法に類似するが異なる成分含有を有し：モリブデンおよびタングステンは６１および３９ｗｔ％の比であり、炭化ケイ素は存在しなかった。ケイ化物混合物において、ケイ素２３ｗｔ％は耐熱金属７７ｗｔ％を説明した。配向結晶条件下で１９３０℃で、ケイ化物−固溶体（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃおよび（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂、それぞれ５６および４４ｖｏｌ％の外側緻密層を形成した。厚さは約１１００_”ｍであった。正方晶系ケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂における外側層に、被覆表面に平行な結晶面｛００１｝を有する明瞭な結晶組織が形成された。多孔質の内側層は厚さ約１ｍｍであり、炭化ケイ素、（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃およびノボトニー相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂を含み、それぞれ４３，３８および１９ｖｏｌ％（（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ３０％およびノボトニー相８％を有する）の比であり、気孔率は約３０％であった。被覆の酸化物外側層は付着されたフリットを空気中で焼成して調製され、ＳｉＯ₂ ６３；Ｋ₂Ｏ １２；Ｙ₂Ｏ₃ １４；Ａｌ₂Ｏ₃ ６；ＳｒＯ ５を含んでいた（ｗｔ％）。合計厚さ２．２〜２．５ｍｍを有する、得られた片面被覆は酸化条件下で３００〜１８００℃の温度範囲で高い耐熱性を示した。部品の他の部分は酸化条件下ではなく、３００℃を超える加熱を受けず、または炭化ケイ素を含むホウケイ酸塩被覆で被覆された。
【００７５】
例５ 「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部分を有する電気ヒーターであり、提案される耐熱性材料を使用して製造された（はんだ付けおよび保護被覆）
電気ヒーターの黒鉛引込線が「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料「耐熱金属ケイ化物−炭化ケイ素」にもとづく作動（能動）部に、組成（ｗｔ％）：モリブデン４７；タングステン３０；ケイ素２３（モリブデンおよびタングステンの質量比は６１および３９％）を有するはんだの助力で、結合された。０．２〜１．４ｍｍの厚さを有するはんだ付け接合において、（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂相が５３および４７ｖｏｌ％の比で存在していた。黒鉛引込線上に１．５〜３ｍｍの厚さを有する保護被覆は同一のタングステン／モリブデン比および相組成（ｖｏｌ％）：炭化ケイ素８；（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃相１９％；およびノボトニー相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ４９、合計６８％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂２４、を有していた。炭化ケイ素粒子の断面は５〜１０_”ｍであった。保護層のケイ化物部分はさらに：ＳｉＯ₂ ６０．３；Ｋ₂Ｏ １７．３；ＺｎＯ １７．９；Ａｌ₂Ｏ₃ ４．５を含む（ｗｔ％）外側酸化物層で被覆された。黒鉛引込線の接触部、長さ２５ｍｍは何の被覆もされないままであった。
【００７６】
例６ 「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部を有する電気ヒーターであり、提案される耐熱性材料を使用して製造された（はんだ付けおよび保護被覆）
例５と同一であるか、厚さ６００〜１２００_”ｍを有し、相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃、（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂（モリブデン／タングステン質量比は８５および１５％）およびＭｏＳｉ₂を含み、ｖｏｌ％比で５，７４および２１、であるスリップ被覆が作動部の表面に付着された。ケイ化物粒子の断面は８０_”ｍを超えなかった。保護層のケイ化物部分は：ＳｉＯ₂ ４６；Ｋ₂Ｏ ２７；ＣａＯ １３；Ａｌ₂Ｏ₃ １４を含む（ｗｔ％）外側酸化物層で被覆された。作動部は空気中で１７８０℃までの温度で急速加熱および長時間操業に耐える。
【００７７】
例７ 耐熱性材料を使用して製造されたはんだ付け接合を含む部品であり、該材料からなる保護被覆は完全にはされていない
タングステン−２０％レニウム合金から製造される０．５ｍｍ径の線が耐熱金属ケイ化物および炭化ケイ素を含む「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料の試料にはんだ付けされた。相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃、（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂（モリブデン／タングステンｗｔ％比は９２および８）が６２および３８ｖｏｌ％比である、を含むはんだの助力で電気的測定を実行した。はんだ付け接合の厚さは０．０３〜０．４ｍｍ、保護被覆の厚さは０．０２〜０．９ｍｍであった。はんだ付けの場所が６ｍｍより大きい距離で線は保護被覆を有さなかった。複合材料試料の電気抵抗の混度依存性を検討するためになされたポテンシャル接触ははんだ付けの場所から１５ｍｍより大きい距離で塑性曲げに耐え、１１００〜１８００℃に加熱された試料について短時間測定を実行するのを可能にした。はんだ接合におけるモリブデン／タングステン比はそれぞれ３７および６３ｗｔ％であった。
【００７８】
例８ 耐熱性材料の助力ではんだ付けされた引込線で炭化ケイ素材料からの作動部を有する電気ヒーターを製造、引込線にのみ耐熱性材料からの保護被覆を有する
径７ｍｍの電気ヒーターの黒鉛引込線が、次の組成（ｗｔ％）：モリブデン６９；タングステン１３；ケイ素１８を有するはんだを用いて、外径および内径がそれぞれ１４および６ｍｍである管の形状で、アルミナバインダーに炭化ケイ素から製造される電気ヒーターの作動物にはんだ付けされた。はんだ接合において、相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃおよび（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂がそれぞれ５６，６および３８ｖｏｌ％の比で存在した。厚さ０．７〜１．３ｍｍを有する黒鉛引込線上の保護被覆はタングステン／モリブデン質量比２７および７３％を有し、相組成（ｖｏｌ％）：炭化ケイ素１９；相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃（３７％）＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ（１１％）合計４８％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ３３であった。引込線の被覆における炭化ケイ素粒子の断面は５〜１０_”ｍであった。引込線上の保護層のケイ化物部分は、さらに：ＳｉＯ₂ ５７；Ｋ₂Ｏ １９；Ｎａ₂Ｏ ４；Ｙ₂Ｏ₃ ６；Ａｌ₂Ｏ₃ ５；ＣａＯ ６；ＢａＯ ３を含む（ｗｔ％）外側酸化物層で被覆された。黒鉛引込線および炭化ケイ素からなる作動部の接触部分は何も被覆されないままであった。小さい大きさの引込線を有し１０００〜１４００℃の作動温度に比較的高い耐性を有する、得られた電気ヒーターは入力リード線と信頼しうる接触を特徴とした。
【００７９】
例９ 耐熱性材料からの保護被覆を有するはんだ付け引込線を有する炭化ケイ素材料からの作動部を有する電気ヒーターの製造
例８と同様であるが、炭化ケイ素作動部の表面に、耐熱性金属（ｗｔ％）：タングステン；チタン５；タンタル３；およびモリブデン２０の合計質量で含み、厚さ０．７ｍｍである、耐熱性材料のスリップ保護被覆（第１層）をさらに付着された。被覆は次の比（ｖｏｌ％）：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃４８；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ２５でケイ化物相を含んでいた。体積の残りの部分は気孔（１９％）により占められ、そしてケイ素、イットリウム、チタン、カリウム、アルミニウムを被覆の質量の３％を合計量で複合酸化物は含んでいた。被覆のこの層の焼成表面に、第２の層が付着され、ケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃（７５ｗｔ％モリブデンおよび２５ｗｔ％タングステン）およびＭｏＳｉ₂の粉末の混合物からなり、ケイ素およびアルミニウムの酸化物も含んでいた。配向結晶化プラントの熱いゾーンを通過後に、被覆の最外層はヒーターの作動部上に形成され、それは相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃，（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂およびＭｏＳｉ₂を５３，３５および１２ｖｏｌ％の比で含んでいた。イットリウム、チタン、カリウム、およびアルミニウムの合計含量は被覆質量の約４％であった。被覆の合計厚さは１．１〜２．５ｍｍであった。ヒーターは１６００℃での長期間の操業に耐える。
【００８０】
例１０ 二ケイ化物およびノボトニー相を含む耐熱性材料から完全になる部品の製造
従来の粉末冶金法の助力で、管が製造され、_”２０／_”８（内側）×６００ｍｍ、ノボトニー相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ １４ｖｏｌ％およびジケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ８６ｖｏｌ％を含んでいた。タングステン／モリブデン比はそれぞれ９０および１０％であった。炭化ケイ素およびケイ化物（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃はＸ線法で検出されなかった。スリップ法により管の円筒表面および端面に付着させた後、被覆は厚さ６００〜１２００_”ｍ、粉末（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ （７５ｖｏｌ％）＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃（２５ｖｏｌ％）の混合物からなり主な画分は６０／４０_”ｍ、内側層と同様な同一タングステン／モリブデン比を有し、管はガラス溶融炉に開口する底部より空気を撹拌してガラス塊を供給するのに用いられた。
【００８１】
例１１ 耐熱性材料（はんだ付けおよび保護被覆）、ならびに黒鉛エンベロープおよびタングステンコアを有する引込線を用いて製造され、「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部を有する電気ヒーター
例６と同様であり、引込線は外径９ｍｍおよび内径３ｍｍを有し、全長１２５ｍｍであり、組成（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂（５５ｖｏｌ％）＋（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₃（４５ｖｏｌ％）（タングステン２５ｗｔ％およびモリブデン７５ｗｔ％）ではんだ付けして製造され、黒鉛製の２つのセミ円筒形であり、引込線の長軸に関して対称的である。径２．２ｍｍのタングステン棒がその長さにわたってエンベロープに密着して封入された（作動部を有するはんだ付けの位置まで）。引込線の接触部は黒鉛エンベロープ上に作成され、ボス２０ｍｍ長さおよび径１５ｍｍであった。
【００８２】
例１２ 耐熱性材料（はんだ付けおよび保護被覆）、ならびに黒鉛エンベロープおよびタングステンコアを有する引込線を用いて製造され、「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部を有する電気ヒーター
例１１と同様であるが、タングステンコアは接触点から引込線上の位置まではんだ付けされ、作動部とはんだ付けされる位置から５０ｍｍをあけ、黒鉛エンベロープの切れ込みは炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含む複合材料のストリップに近接する。ストリップ長さは作動部からその接触部までの引込線の長さに一致した。ストリップの厚さおよび長さははんだ付け後に切れ込みがシールされるのを可能にした。
【００８３】
例１３ 耐熱性材料を使用（はんだ付けおよび保護被覆）して製造され、作動部と引込線の間にインサートを備える、「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部を有する電気ヒーター
例１２と同様であるが、断面が３×４．５ｍｍの作動部と引込線の間に、インサートが設けられ、該作動部にはんだ付けされ、そして該引込線は断面が６×６ｍｍであり作動部と同一材料で作成される。
【００８４】
例１４ 耐熱性材料を使用して（はんだ付けおよび保護被覆）製造される、「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部を有する電気ヒーター
例１３と同様であるが１７０ｍｍの長さを有する作動部の２つの分岐の間に、接続ストラップが設けられ、該分岐にはんだ付けされ、断面３．５×４．５ｍｍ、長さ２０ｍｍを有し、作動部の全長を３６０ｍｍに増加させることを可能にする。ヒーターは図１に示され、そこで１は引込線の接触部、２は引込線、３はコア、４はインサート、５は作動部の分岐、６は接続ストラップである。
【００８５】
例１５ 耐熱性材料を使用して（はんだ付けおよび保護被覆）製造され、黒鉛引込線を備えた、「ＲＥＦＳＩＣ」複合体からなる作動部を有する電気はんだ鉄のための電気ヒーター
電気ヒーターは「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料からなる作動部の２つの平行な分岐を含む。０．８ｍｍの溝が分岐の間に設けられ、分岐の前端は共通し、後端は切込みにより開かれている。両方の分岐はダイヤモンド切削砥石で不完全な切削により作成され、それはブランクの対称軸に沿って０．５ｍｍの厚さを有し、外径６ｍｍおよび長さ６０ｍｍを有する円筒形状を有する。この円筒形の前端は切削を受けず、はんだビットは研磨により供給される。未切削のはんだペンシルの長さは１０ｍｍである。作動部の分岐を製造するのに用いられる「耐熱金属ケイ化物−炭化ケイ素」複合材料の組成は次のとおりである：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ １８ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ １４ｖｏｌ％；主に結合された炭化ケイ素６１ｖｏｌ％；気孔は容積の７％を占める。モリブデン／タングステン質量比は２９および７１％である。外表面に、提案される耐熱性材料からなる保護被覆が付着され、次の組成を有する：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ３１ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ６９ｖｏｌ％；モリブデン４２ｗｔ％；およびタングステン５８ｗｔ％。保護被覆のケイ化物部分は：ＳｉＯ₂ ７５；Ｋ₂Ｏ １８；ＣａＯ ５；Ａｌ₂Ｏ₃ ２を含む（ｗｔ％）外側酸化物層でさらに被覆される。作動部の分岐の端に、はんだビットに対向して、２つの黒鉛引込線がはんだ付けされる。これらの引込線は互いに接触せず、外径１８ｍｍおよび内径６ｍｍの円筒のセグメントを形成し、作動部の両分岐を８ｍｍ引寄せ、はんだ付けによりその位置に固定された。引込線の前側は円鎖表面の１部であり（図２参照）、そこで７は引込線、８は作動部の２つの分岐、９は半円ビットである。図３は図２のＡ−Ａ線の断面である。黒鉛引込線は組成：（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ４７ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ５３ｖｏｌ％；モリブデン８３ｗｔ％およびタングステン１７ｗｔ％を有する提案される耐熱性材料の助力ではんだ付けにより作動部に接合される。各黒鉛引込線は長さ３７ｍｍを有し、電気ヒーターの１つの分岐にのみはんだ付けされた。作動部に対向する引込線の一端には入力線に結合するための接触部がある。空気中で１５００〜１６００℃に急速に加温されうるような電気ヒーターの助けにより、貴金属の合金をはんだ付けすることが可能である。
【００８６】
例１６ 小さな試料における高温プロセスを調べるように適応された微小炉において使用するための黒鉛にもとづく電気ヒーター
外径４２ｍｍ、内径２４ｍｍおよび長さ２４０ｍｍを有する黒鉛管において、対称的な１００ｍｍ長さの溝が作動部に対する３０ｍｍの外径に沿った中央部に設けられる。溝および管端の間の２つの接合点は外径に沿って、各３０ｍｍ長さに円錐溝（_”４０×_”３０）の形状で作成される。管軸に沿って狭いカッターの助けで切断された管半分は組成：相（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ４７ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ５３ｖｏｌ％；全質量の８２％のモリブデン、１０％のタングステンおよび８％のレニウムを含む、の提案される耐熱性材料ではんだ付けにより相互接続される。はんだ付けにより管に半分を結合する前に、３層の保護被覆が、作動部および円錐接合点（空気中で操業する微小炉のための電気ヒーターを示す図４を参照）の外側および内側表面に付着される。第１の内側層（図４参照、層Ｉ、Ｉは多層保護被覆の断片であり、外側層について示され、図４に拡大される；１０は内側の「ＲＥＦＳＩＣ」層であり、１１は中間のケイ化物層、１２は被覆の内側酸化物層）は厚さ２００〜４００_”ｍの厚さを有し、「ＲＥＦＳＩＣ」複合材料（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃＋（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ２１ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ２４ｖｏｌ％；主に結合された炭化ケイ素５５ｖｏｌ％；モリブデンおよびタングステンの全含量それぞれ７５および２５ｗｔ％、を含む。それに付着されるのは提案される耐熱性材料（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃ ３５ｖｏｌ％；（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ６５ｖｏｌ％（図４参照、層ＩＩ、ＩＩはヒーターの半分の間のはんだ付け接合）からなる第２の１００〜３００_”ｍ厚さの層であり、モリブデンおよびタングステンの合計含量はそれぞれ８５および１５ｗｔ％である。作動部および円錐接合点の長さに沿って半分をはんだ付けした後に、保護被覆の第３の層（図３参照、層３）が付着され、厚さ１５０〜４００_”ｍを有し：ＳｉＯ₂ ７３；Ｋ₂Ｏ ２１；ＳｒＯ ３；Ｙ₂Ｏ₃ ３を含む（ｗｔ％）。引込線として機能する黒鉛管の外側端は水冷収縮で固着される。作動部の中央における管の内側温度は１６００〜１７００℃に達する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電気ヒーターの１例を示す。
【図２】 本発明における引込線の１例を示す。
【図３】 図２のＡ−Ａ線における断面を示す。
【図４】 本発明の電気ヒーターの一例を示す。
【図５】 図４のＩ部の拡大図。

Claims (17)

1. モリブデンおよびタングステンのケイ化物Ｍｅ₅Ｓｉ₃およびＭｅＳｉ₂ならびに炭化ケイ素を含む耐熱性材料であり、固溶体（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃、（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃおよび（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂の形態のケイ化物を含み、次の成分比（ｖｏｌ％）を有し：
   （Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃および／または（Ｍｏ，Ｗ）₅Ｓｉ₃Ｃ ５〜９８、
   （Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂ ２〜９５、
   耐熱性材料における耐熱金属の合計量中のモリブデンおよびタングステンの比は：
   Ｍｏ ２〜９０、
   Ｗ １０〜９８、
   の範囲（ｗｔ％）にあり、そして
   材料は
   炭化ケイ素 ０〜５５ｖｏｌ％
   を含み；
   そして（ｉ）１ｍｍまたはそれよりも長い結合した炭化ケイ素粒が存在せず、且つ（ｉｉ）純炭素の相が存在しない、ことを特徴とする耐熱性材料。
2. 活発に酸素と結合する元素：ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび／またはランタノイド、マンガンの少くとも１つを含み、これらの元素の合計量は全耐熱性材料の質量の０〜１２ｗｔ％であり、そしてそれらは主に単一もしくは複合酸化物の形態にあり、それはケイ酸塩を含む、ことを特徴とする請求項１記載の耐熱性材料。
3. バナジウム、クロム、鉄、ニッケルおよびコバルトを含む群からの少くとも１つの元素を全材料の質量の０〜５％の合計量で含み、該元素はその単一もしくは複合酸化物の形態にあり、それはケイ酸塩を含む、および／またはこれらの元素と、ケイ素との、および／または次の金属：タングステン、モリブデン、レニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムの少くとも１つとの、合金の形態である、ことを特徴とする請求項１記載の耐熱性材料。
4. 断面が８０μmより小さいケイ化物粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の耐熱性材料。
5. ２層もしくは多層よりなり、層は化学組成、相組成および構造が異なることを特徴とする請求項１記載の耐熱性材料。
6. 耐熱金属もしくは合金、および／または、炭素および炭化ケイ素、および／または、耐熱金属のケイ化物および炭化ケイ素を含む複合材料、から構成される部品の保護被覆部またははんだ接合を成す請求項１記載の耐熱性材料。
7. 酸化ケイ素４０〜９９．９ｗｔ％、ならびに次の群の元素の少くとも１つの酸化物の合計０．１〜６０ｗｔ％：ホウ素、ゲルマニウム、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタンおよび／またはランタノイド、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステンおよびレニウム、を含む外側ケイ酸塩層を有することを特徴とする、請求項６記載の耐熱性材料。
8. 内側層に０〜７５ｖｏｌ％の気孔を含むことを特徴とする、請求項６記載の耐熱性材料。
9. 表面に正方晶相（Ｍｏ，Ｗ）Ｓｉ₂および／またはＭｏＳｉ₂および／またはＷＳｉ₂の粒子を含み、そしてこれらの相は表面に平行な結晶面｛００１｝を有する主たる結晶配向（組織）をもつことを特徴とする請求項１記載の耐熱性材料。
10. （ｉ）炭化ケイ素およびモリブデンまたはタングステンのケイ化物を含み、炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料および／または（ｉｉ）黒鉛および／または（ｉｉｉ）他の緻密炭素材料および／または（ｉｖ）耐熱金属もしくはその合金および／または（ｖ）炭化ケイ素から製造された作動部および電流引込線からなる、１６００〜２０００℃までの温度で酸化媒体中で働く電気ヒーターであり、請求項１記載の耐熱性材料が該電気ヒーターの作動部及び電流引込線に保護膜として適用され、そして電流引込線および作動部は請求項１記載の耐熱性材料ではんだ接合により相互接続されている、ことを特徴とする電気ヒーター。
11. 酸化から保護される表面の少くとも１部に、炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含み、そして炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料からなる保護被覆が付着され、その被覆の外側に更に請求項１記載の耐熱性材料からなる保護被覆が付着される、ことを特徴とする請求項１０記載の電気ヒーター。
12. 炭化ケイ素から製造された作動部、および（ｉ）炭化ケイ素およびモリブデンまたはタングステンのケイ化物を含み、炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料および／または（ｉｉ）黒鉛および／または（ｉｉｉ）他の緻密炭素材料および／または（ｉｖ）耐熱金属もしくはその合金および／または（ｖ）炭化ケイ素から製造された電流引込線からなる、１４００〜１６００℃までの温度で酸化雰囲気中で働く電気ヒーターであり、その電流引込線に、保護膜として請求項１記載の耐熱性材料が付着され、電流引込線および作動部は請求項１記載の耐熱性材料ではんだ接合により接続されている、ことを特徴とする電気ヒーター。
13. 電流引込線が、黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料から製造され、保護層を有さない接触部を有する請求項１０〜１２のいずれかに記載の電気ヒーター。
14. 電流引込線が、黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料および／または炭化ケイ素材料および／または炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含み、そして炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料から製造されるエンベロープ、ならびにそのエンベロープの内部空間に位置するコア、からなり、該コアは耐熱金属もしくは合金から製造された導電体であり、該耐熱性材料の助力でその長さにわたって電流引込線のエンベロープとはんだ付けされ、そして電流引込線上に該耐熱性材料からなる保護層を有する、ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の電気ヒーター。
15. 電流引込線のエンベロープが黒鉛もしくは他の緻密な炭素材料、および／または炭化ケイ素材料および／または炭化ケイ素ならびにモリブデンおよびタングステンのケイ化物を含み、そして炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料から製造され、耐熱金属もしくは合金から製造される導電性コアはエンベロープの内部空間に位置され、該コアは電流引込線を作動部とはんだ付けした位置から１０mmまでの距離でのみ電流引込線のエンベロープとはんだ付けされており、そして電流引込線の接触部は耐熱金属で製造された導電体の、作動部とのはんだ付けの場所の反対側の端である、ことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の電気ヒーター。
16. 作動部が請求項１〜９のいずれか記載の該耐熱性材料で直接に、および／または炭化ケイ素およびモリブデンまたはタングステンのケイ化物を含み、炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料から製造された１つ以上の接続ストラップの助力で、はんだ付けにより相互接続された２つの分岐からなり、ストラップは異なる部分において請求項１〜９記載の該耐熱性材料からなる保護被覆を備えられ且つ異なる部分において請求項１〜９記載の該耐熱性材料の助力で作動部にはんだ付けされており、ストラップの比抵抗はヒーターの作動部の分岐の比抵抗よりも小さいか、もしくは等しく、そしてストラップの断面は作動部の分岐の断面より大きいか等しい、ことを特徴とする請求項１０〜１５記載の電気ヒーター。
17. 作動部と電流引込み線の間にインサートが設けられており、作動部は炭化ケイ素およびモリブデンまたはタングステンのケイ化物を含み、炭化ケイ素の骨格構造の存在を特徴とする複合材料から製造されたインサートを含み、インサートを有する電流引込線と作動部を有するインサートを異なる部分で請求項１〜９記載の該耐熱性材料の助力ではんだ付けすることにより接続し、インサートは異なる部分で請求項１〜９記載の該耐熱性材料から製造される保護被覆を有し、そしてインサートの比抵抗はヒーターの作動部の比抵抗よりも小さいか、もしくは等しく、そしてインサートの断面は作動部の分岐の断面よりも小さいか、もしくは等しい、ことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の電気ヒーター。

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