JP4535620B2 - 過剰ｃｖｄ反応物の制御方法及びその装置 - Google Patents
過剰ｃｖｄ反応物の制御方法及びその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4535620B2 JP4535620B2 JP2000577343A JP2000577343A JP4535620B2 JP 4535620 B2 JP4535620 B2 JP 4535620B2 JP 2000577343 A JP2000577343 A JP 2000577343A JP 2000577343 A JP2000577343 A JP 2000577343A JP 4535620 B2 JP4535620 B2 JP 4535620B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactant
- excess
- cvd
- exhaust
- gaseous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000376 reactant Substances 0.000 title claims description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 54
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 53
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 25
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 20
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 19
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- -1 aluminum halide Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 5
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims 2
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 10
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- ZBMRKNMTMPPMMK-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[hydroxy(methyl)phosphoryl]butanoic acid;azane Chemical compound [NH4+].CP(O)(=O)CCC(N)C([O-])=O ZBMRKNMTMPPMMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020004 porter Nutrition 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は化学蒸着（ＣＶＤ）法における排気流中の過剰反応物を制御し、ＣＶＤ装置の排気装置における過剰反応物による液体および／または固体金属の堆積物を減少させることに関する。
【０００２】
（背景技術）
化学蒸着（ＣＶＤ）では、低温（例えば約１００度Ｃから６００度Ｃ）のハロゲン化金属気体（ｍｅｔａｌ ｈａｌｉｄｅ ｇａｓ）を発生させ、高熱レトルト（例えばレトルト温度２００度Ｃから１２００度Ｃ）にそのハロゲン化金属気体を導入し、ハロゲン化金属気体とレトルトに配置される基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とを反応させてその上にコーティングを形成することを伴う。一般に大過剰のハロゲン化金属気体は、高熱コーティングレトルト中の反応物が不足するのを防止するのに用いられる。ハロゲン化金属気体は腐食性および／または有毒性を有しており、ＣＶＤ法は多くの場合、減圧圧力状態にて遂行される。それゆえに、コーティングレトルトのオフガスシステム（排気装置）では、一般的に苛性アルカリ溶液で充填され過剰ハロゲン化混合気を中和する液封真空ポンプを備えている。
【０００３】
高熱のレトルト排気装置に過剰ＣＶＤ反応物が堆積すると、液体金属（ｌｉｑｕｉｄ ｍｅｔａｌ）堆積物のために各種装置が急速に腐食したり、あるいは、反応物の凝縮（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）および／または分解による固体あるいはスポンジ金属堆積物のために排気装置が閉塞したりすることがある。多量のＣＶＤコーティング生産作業に際しては、そのようなレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞によって、コーティングを実行する間に時間を浪費し、排気装置の洗浄／修理に費用がかかることになる。
【０００４】
これまで、レトルト排気装置に過剰ＣＶＤ反応物が堆積するのを防止するのに、二つのアプローチが用いられてきた。第１のアプローチは、排ガス装置（ｏｆｆ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ）を加熱して堆積を防止することである。しかし、多くの主要なハロゲン化金属の沸騰点あるいは昇華点は高い（例えば２００度Ｃ以上）ため、このアプローチは例えばパイプ、バルブ、ジョイントといった高温腐食耐性および酸化耐性のある各種装置に限定される。加えて、加熱設備（ヒータ、ヒータ制御装置等）が必要となるため、費用が増加し、複雑に構造なり、ＣＶＤ装置の保守の手間が増える。
【０００５】
第２のアプローチは、排気装置の始まりの部分に配置されるトラップあるいはコンデンサによることである。このアプローチは、市販のＣＶＤツールコーティング装置において一般的に用いられるものである。切削ツールのＣＶＤセラミック表面硬化は、ハロゲン化金属蒸気が第２ガスと反応してツール上に化合物コーティング（例えば酸化物、窒化物等）を形成することなる。従って、コーティングレトルト排気には、多くの場合、レトルト外部にあるトラップで収集できる固体反応生成物が含まれることになる。米国特許５ ２６１ ９６３には、ゲッタリングスクリーンを用いて、ＣＶＤアルミナイジングによる過剰ハロゲン化金属気体をコーティングレトルト内部で凝縮することが記載されている。しかし、排気装置を加熱する場合と同様に、内部および／または外部にある排気トラップあるいはコンデンサを使用すると、資金およびＣＶＤ装置維持費の両方が増加することになってしまう。
【０００６】
そこで、ＣＶＤ装置の排気流中の過剰気体反応物による液体および／または固体金属の堆積物を制御してそれを減少させる必要性、およびコーティングを実行する間の排気装置の洗浄／修理回数を減らす必要性がある。
【０００７】
これらの必要性を満たすことが、本発明の目的である。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、ＣＶＤコーティング装置の排気管路中の過剰ＣＶＤ気体反応物による有害な堆積物を制御する方法と装置に関するものであり、ＣＶＤ排気装置中の液体および／または固体金属（ｌｉｑｕｉｄ ａｎｄ／ｏｒ ｓｏｌｉｄ ｍｅｔａｌ）の有害な堆積物を減らすべく、排気流中に気体化学反応物（ｇａｓｅｏｕｓ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔａｎｔ）を導入して一つ以上の過剰気体反応物（ｅｘｃｅｓｓ ｇａｓｅｏｕｓ ｒｅａｃｔａｎｔ）成分と反応させて固体反応生成物（ｓｏｌｉｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）を形成することに関する。
【０００９】
例示のためであって限定のためではないが本発明の実施例において、ＣＶＤレトルトの排気流に気体化学反応物を導入して過剰塩化アルミニウムや亜塩化物のような過剰ハロゲン化金属と反応させ、細かく分割した金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、その他の微粒子を反応生成物として形成し、それらは排気流で除去のためにスクラッバに運ばれるか、コーティング実行中に排気管路を水で洗うことで容易に除去される排気管路上の残留物の薄層として堆積することになる。例示の反応物は二酸化炭素であり、排気管路に金属酸化物および金属炭化物の粉末粒子を形成する。
【００１０】
本発明は、多量のＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、またその点が有利である。本発明は、レトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を防ぐのに、複雑で高価なＣＶＤ装置の追加資本設備を必要とせずに、安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【００１１】
（発明を実施するための最良の形態）
ＣＶＤコーティング装置および関連する排気装置が概略的に図示されている。ＣＶＤコーティング装置は、耐火性加熱炉１４に配置される金属シェルを含むリアクタあるいはレトルト１２を備えており、その耐火性加熱炉１４は、適切な高いＣＶＤ温度にまで加熱するためにレトルト１２周囲の動作位置まで下げられ、ＣＶＤ作業終了時にはレトルト１２内の基材Ｓが除去されるように上げられる。その加熱炉１４は、本発明を構成するものではないが通常型の天井クレーンあるいはその他の機械装置（図示せず）で上下される。加熱炉１４は、耐火性ライニング１６の内側に電気抵抗発熱体１５を備えている。内側に延長する加熱炉のフランジ１４ａとレトルト１２のフランジ１２ｄとの間で密封機構を形成するために、Ｏリングが設けられている。
【００１２】
基材Ｓはレトルト１２に載せられ、天井クレーンやその他の機械装置を用いてレトルトベース１２ｂからレトルト金属シェル１２ａを切り離すことでレトルトから除去される。その基材Ｓは、複数のトレイあるいは棚１３に配置され、この棚１３は、中心気体反応物供給管あるいは管路１８に設けられる。レトルトベース１２ｂは、ＣＶＤ装置の床に載せてある支持台Ｂに取り付けられる。図で示すように、ＣＶＤ作動の間レトルトベース１２ｂは、環状の支持面フランジ１２ｃを備え、その支持面フランジには、レトルトシェル１２ａの外側に延長するフランジ１２ｄが、その間にＯリングを設けた状態で配置される。
【００１３】
レトルト１２近傍の底には、積み重なって軸方向に間隔をおいた複数の放射熱シールド２が設けられている。これらの熱シールドは超合金板からなり、中央気体反応物供給管１８に配置される。この熱シールドは、レトルトのベース１２ｂに向けられる放射エネルギーを縮小するように機能する。排出ガス／過剰気体反応物がゲッタリングスクリーンを通過して供給管路１８周囲に設けられる外側の排気管あるいは管路２０に入るように、米国特許５ ２６１ ９６３および５ ４０７ ７０４のバスタ等によって記載されている型のゲッタリングスクリーン（図示せず。教示は本明細書に組み入れられる）を、熱シールド２と中央気体反応物供給管路１８周囲との間に任意で配置することができる。しかしながら、ゲッタリングスクリーンは、本発明の実施においては不要である。
【００１４】
中央気体反応物供給管路１８は、排気管あるいは管路２０の内部で同心円状に設けられ、その排気管２０はベース１２ｂを通って延長し、熱シールド２下のレトルト内部へ連通する。
【００１５】
排気管あるいは管路２０は、横に延長する水平なコネクタ管路２２を備えており、通常型の液封真空ポンプ２４および電動ポンプモータ２６に連通する。この管路２２の温度は、管路に排出される三塩化アルミニウムの沸点を超えなければならず、このため通常型の電気ヒータ（図示せず）での加熱が必要となる。
【００１６】
バキュームポンプ２４が苛性アルカリ溶液で充填され、過剰なハロゲン化混合気を中和する。このバキュームポンプ２４は、キニーバキューム社（マサチューセッツ州カントン）のＫＬＲＣ型として入手可能である。そのポンプ２４は、水素および／またはアルゴンを周囲大気に排出する排気管２４ａを備えている。ポンプ２４は 第１・第２管路２７、２８を経て苛性溶液貯蔵部および沈降タンク３０に連通する。
【００１７】
気体ＣＶＤ反応物は、中央供給管路１８を経てレトルト内部に導入される。その気体反応物は、周知の従来のゼネレータで発生させられる。例示のためであって限定づけるためではないが、そのゼネレータは一つ以上の従来の低温（例えば約１００度Ｃから６００度Ｃ）ハロゲン化金属気体ジェネレータ４０でありえ、レトルト１２の外部にあり、管路１８でレトルトの内部へ連通する。その管路１８は反応物ガスの温度を適切に維持するために加熱され、管路中のハロゲン化金属気体の凝縮を防止する。
【００１８】
金属気体ジェネレータ４０は一般的に、適切な供給源３５および３６から管路４３を経て、酸ハロゲン化ガス（例示であるがＨＣｌやＨｆガス）と、還元あるいは不活性キャリヤガス（例えば水素、アルゴン、あるいはその混合気）との混合気が含まれるガス流が供給される。
【００１９】
典型的な低温ハロゲン化金属ゼネレータ４０は、基材Ｓに酸化耐性および腐食耐性のあるアルミニド（ａｌｕｍｉｎｉｄｅ）コーティングを形成し、そのゼネレータには、アルミニウムペレットのベッドＡｌと、供給される酸ハロゲン化ガスに応じて定まる反応温度にまでペレットを加熱する加熱装置（図示せず）とが設けられる。例示のためであって限定づけるためではないが、約３００度ＣのペレットをＨＣｌガスに用いることもできる。
【００２０】
酸ハロゲン化／キャリヤガス流は、ゼネレータ４０に供給され、キャリヤガスとの要求割合に応じた三塩化アルミニウムガスを形成できる温度、圧力および流量の下で加熱されたペレット上を流れる。その結果生じるハロゲン化アルミニウム／キャリヤガス混合気は、ゼネレータ４０から供給管路１８を経てレトルト内部作業区域１２ｒに、気体反応物の流れとして供給される。レトルト内部に連通するバキュームポンプ２４は、ゼネレータ４０を介して気体反応物が流れるのに必要な圧力を維持し、費消されたコーティングガスをレトルト作業区域１２ｒから排出する。
【００２１】
外部ゼネレータ４０からの気体反応物は、作業区域１２ｒ中にある物質の反応性変更ベッド（ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ−ａｌｔｅｒｉｎｇ ｂｅｄ）６０を介して任意に流れ、米国特許５ ２６４ ２４５および５ ４６２ ０１３に記載されているように、例えば三塩化アルミニウムガスを、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ（より高活性度のＡｌ）といったより反応性のあるアルミニウム亜塩化物ガスに変えることで、コーティングガスの反応性を増すことができる。この特許の教示は、このために本願明細書に引用したものとする。
【００２２】
塩化アルミニウム／キャリヤガスの混合気、あるいはより高活性度のアルミニウム亜塩化物／キャリヤガスの混合気は、加熱された基材Ｓ（例えば２００度Ｃから１２００度Ｃのレトルト温度）の外部面および任意に内部面を通過し、用いられるＣＶＤコーティング気体組成やパラメータ等によって定まる適切な拡散アルミニドやその他のコーティングを形成する。
【００２３】
本発明は、特定のＣＶＤ反応物ガスジェネレータや、特定のガス反応物組成や、用いられる特定のＣＶＤコーティング温度・圧力・時間パラメータに限定されない。一般にガスタービンエンジンブレードやベーンに施される単純なあるいは改質（ｍｏｄｉｆｙ）された（例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｉ等の介在物で改質される）ニッケルおよび／またはコバルト基超合金の拡散アルミニドコーティングが含まれる（これに限定されないが）ＣＶＤレトルトを用いて、様々なコーティングを形成できる。内側あるいは外側に成長した単純なあるいは改質された拡散アルミニドコーティングを形成するＣＶＤ条件下で、拡散アルミニドコーティングを基材に施すことができる。米国特許５ ６５８ ６１４および通し番号０８／６ ８５ ３８０並びに０８／１９７ ４９７には、外側に成長した拡散アルミニドコーティングを形成するためのＣＶＤコーティングパラメータが記載されている。
【００２４】
上記のように、大過剰のハロゲン化金属気体反応物（例えば塩化アルミニウムおよび／または亜塩化物）は、ＣＶＤコーティングの間における、高温コーティングレトルト１２の反応物が不足するのを防止するのに用いられる。例えば、一般的に初めの気体反応物の１０％未満は、ＣＶＤレトルト１２中で使い果たされる。したがって、管路２０および２２を介して引き出される排出ガスには、キャリヤガスと、更には拡散アルミニドコーティングを形成するに際して三塩化アルミニウムおよび／またはアルミニウム亜塩化物を備える過剰かつ未反応コーティングガス（例えば未反応ハロゲン化金属気体）とが含まれる。既述のように、レトルト排気装置中に過剰なＣＶＤ反応物が堆積すると、液体金属の堆積のために装置が急速に腐食したり、固体あるいはスポンジ金属の堆積ために排気装置が閉塞したりするという結果を引き起こす。多量のＣＶＤコーティング生産作業の際にそのようにレトルト排気装置が急速に腐食しかつ／または閉塞すると、時間を浪費しコーティング作業間の排気装置の洗浄／修理費用が高くなる。
【００２５】
例えばＣＶＤ排気装置の排気管路２２が３インチの直径でありレトルトからバキュームポンプ２４まで約１５フィート長さであると仮定すると、約１０１０度Ｃ以上のレトルト１２の超合金基材上にＡｌＣｌ、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ３の混合気からなるコーティングガスを用いて内側へ成長した高活性度の拡散アルミニドコーティングを形成させる際には、過剰反応物によって、１０時間以上のＣＶＤコーティング作業時間で排気管路２２に重大な金属アルミニウムスポンジ堆積物が作り出されて、排気管路２２を閉塞することになり、その結果排気管路の洗浄が必要となり、かなりの生産停止時間が生じることになる。さらに、管路２２に金属アルミニウムスポンジが蓄積すると、レトルトおよびレトルト圧力を介してのコーティングガス流の制御に関する問題が生じる。
【００２６】
本発明は、例えば作業区域１２ｒからバキュームポンプ２４へ連通する排気管路２０を介して排出された排気流の過剰なＣＶＤ気体反応物の堆積物を制御する方法と装置を提供するものである。本発明は、ＣＶＤ排気装置（例えば特に排気管路２２）の有害な液体および／または固体金属物質の堆積物を減らすため、気体化学反応物を管路２０および２２を介してレトルト１２から出る排気流へと導入して、一つ以上の過剰気体反応物成分と反応させ、固体反応生成物を形成することを伴う。
【００２７】
例示のためで限定のためでないが本発明の実施例において本発明は、コーティング作業の間に、塩化アルミニウムと反応してより安定した合成物を形成する二酸化炭素や一酸化炭素や酸化窒素やその他の気体のような、酸化、窒化および／または炭化した気体化学反応物を、ＣＶＤレトルト１２の排気流に導入して、上記典型的な実施例における過剰塩化アルミニウムおよび亜塩化物のような過剰ハロゲン化金属と反応させ、反応生成物として細かく分割された金属酸化物、炭化物、窒化物その他の微粒子を反応生成物として形成させ、それらは除去のため排気流でポンプ２４ひいては沈降タンク３０にまで運ばれ、かつ／または、それらは排気管路２２を水で洗うことで容易に除去される排気管路２２内部面の粉末残留物の薄層として堆積させることになる。
【００２８】
本発明例示の実施例に従った気体化学反応物は、気体化学反応物高圧シリンダのような質量流量制御装置５０を経て導入される（図１）。その質量流量制御装置５０は気体化学反応物供給源５２に接続する。質量流量制御装置は、ポーターインストルメント社（ペンシルバニア州、ハットフィールド）の２０２型として入手可能な従来の流量制御装置であって、管路２０のフィッティング５４を経て排気管路２０に至る気体化学反応物を測ることができる。
【００２９】
その気体化学反応物は、ＣＶＤ排気装置特に排気管路２２の液体および／または固体金属（例えば液体および／またはスポンジアルミニウム）の有害な堆積物を減らすため、例えば典型的実施例における三塩化アルミニウムおよび亜塩化物のような過剰気体反応物成分と反応して固体反応生成物を形成するに十分な流量になるように調節される。
【００３０】
例えば、ＡｌＣｌ、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ３の混合気からなるコーティングガスを用いて１０１０度Ｃ以上のレトルト１２の超合金基材上に高活性度拡散アルミニドコーティングを形成する１０時間以上にわたる上記の方法において、排出ガス流量は１０８４ｓｃｆｈ（標準状態における気体の流量）で１３ｓｃｆｈの質量流量制御装置５０を用いて、フィッティング５４がある排気管路２０への高圧二酸化炭素シリンダから二酸化炭素を測定した。このように二酸化炭素を導入して、１０時間後に排気管路２２内部面に細かい固体の粉末残留物の薄い（１／４インチ未満）層を作り出した。その粉末残留物層は、管路２２から園芸用ホースの水で容易に洗浄除去された。
【００３１】
排気管路２２の微粉残留物Ｘ線回折解析によって、酸化アルミニウムでコーティングされた小さい球（例えば１ミクロン直径の球）としてのＡｌ２Ｏ３、Ａｌ４Ｃ３およびアルミニウム金属が存在することが示された。温度測定によって、管路２０の排気温度は、炭酸ガスが導入される温度に近い約８００度Ｃであったことが示された。この点に関して出願人がいかなる理論にも拘束されたくないとしても、明らかに、酸化アルミニウムコーティングされたアルミニウム球が形成されたのは、二酸化炭素不足による非平衡状態の結果であった。概して、管路２０および２２の二酸化炭素の流量が増すにつれて、固体粉末残留物層の厚さは最終的にはゼロ近くにまで減少し、残留物中のコーティングされたアルミニウム球のフラクションも減少する。
【００３２】
本発明は、多量ＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、その点につき有利である。本発明は、レトルト排気装置が急速に腐食および／または閉塞するという問題につき、複雑で高価なＣＶＤ装置の設備追加を必要とせずに安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【００３３】
（産業上の利用可能性）
以上のように、本発明は、多量のＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、またその点が有利である。本発明は、レトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を防ぐのに、複雑で高価なＣＶＤ装置の追加資本設備を必要とせずに、安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＣＶＤコーティングレトルトおよび過剰なハロゲン化金属反応物をレトルトから排出する排気装置の概略図である。
（技術分野）
本発明は化学蒸着（ＣＶＤ）法における排気流中の過剰反応物を制御し、ＣＶＤ装置の排気装置における過剰反応物による液体および／または固体金属の堆積物を減少させることに関する。
【０００２】
（背景技術）
化学蒸着（ＣＶＤ）では、低温（例えば約１００度Ｃから６００度Ｃ）のハロゲン化金属気体（ｍｅｔａｌ ｈａｌｉｄｅ ｇａｓ）を発生させ、高熱レトルト（例えばレトルト温度２００度Ｃから１２００度Ｃ）にそのハロゲン化金属気体を導入し、ハロゲン化金属気体とレトルトに配置される基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とを反応させてその上にコーティングを形成することを伴う。一般に大過剰のハロゲン化金属気体は、高熱コーティングレトルト中の反応物が不足するのを防止するのに用いられる。ハロゲン化金属気体は腐食性および／または有毒性を有しており、ＣＶＤ法は多くの場合、減圧圧力状態にて遂行される。それゆえに、コーティングレトルトのオフガスシステム（排気装置）では、一般的に苛性アルカリ溶液で充填され過剰ハロゲン化混合気を中和する液封真空ポンプを備えている。
【０００３】
高熱のレトルト排気装置に過剰ＣＶＤ反応物が堆積すると、液体金属（ｌｉｑｕｉｄ ｍｅｔａｌ）堆積物のために各種装置が急速に腐食したり、あるいは、反応物の凝縮（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）および／または分解による固体あるいはスポンジ金属堆積物のために排気装置が閉塞したりすることがある。多量のＣＶＤコーティング生産作業に際しては、そのようなレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞によって、コーティングを実行する間に時間を浪費し、排気装置の洗浄／修理に費用がかかることになる。
【０００４】
これまで、レトルト排気装置に過剰ＣＶＤ反応物が堆積するのを防止するのに、二つのアプローチが用いられてきた。第１のアプローチは、排ガス装置（ｏｆｆ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ）を加熱して堆積を防止することである。しかし、多くの主要なハロゲン化金属の沸騰点あるいは昇華点は高い（例えば２００度Ｃ以上）ため、このアプローチは例えばパイプ、バルブ、ジョイントといった高温腐食耐性および酸化耐性のある各種装置に限定される。加えて、加熱設備（ヒータ、ヒータ制御装置等）が必要となるため、費用が増加し、複雑に構造なり、ＣＶＤ装置の保守の手間が増える。
【０００５】
第２のアプローチは、排気装置の始まりの部分に配置されるトラップあるいはコンデンサによることである。このアプローチは、市販のＣＶＤツールコーティング装置において一般的に用いられるものである。切削ツールのＣＶＤセラミック表面硬化は、ハロゲン化金属蒸気が第２ガスと反応してツール上に化合物コーティング（例えば酸化物、窒化物等）を形成することなる。従って、コーティングレトルト排気には、多くの場合、レトルト外部にあるトラップで収集できる固体反応生成物が含まれることになる。米国特許５ ２６１ ９６３には、ゲッタリングスクリーンを用いて、ＣＶＤアルミナイジングによる過剰ハロゲン化金属気体をコーティングレトルト内部で凝縮することが記載されている。しかし、排気装置を加熱する場合と同様に、内部および／または外部にある排気トラップあるいはコンデンサを使用すると、資金およびＣＶＤ装置維持費の両方が増加することになってしまう。
【０００６】
そこで、ＣＶＤ装置の排気流中の過剰気体反応物による液体および／または固体金属の堆積物を制御してそれを減少させる必要性、およびコーティングを実行する間の排気装置の洗浄／修理回数を減らす必要性がある。
【０００７】
これらの必要性を満たすことが、本発明の目的である。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、ＣＶＤコーティング装置の排気管路中の過剰ＣＶＤ気体反応物による有害な堆積物を制御する方法と装置に関するものであり、ＣＶＤ排気装置中の液体および／または固体金属（ｌｉｑｕｉｄ ａｎｄ／ｏｒ ｓｏｌｉｄ ｍｅｔａｌ）の有害な堆積物を減らすべく、排気流中に気体化学反応物（ｇａｓｅｏｕｓ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔａｎｔ）を導入して一つ以上の過剰気体反応物（ｅｘｃｅｓｓ ｇａｓｅｏｕｓ ｒｅａｃｔａｎｔ）成分と反応させて固体反応生成物（ｓｏｌｉｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）を形成することに関する。
【０００９】
例示のためであって限定のためではないが本発明の実施例において、ＣＶＤレトルトの排気流に気体化学反応物を導入して過剰塩化アルミニウムや亜塩化物のような過剰ハロゲン化金属と反応させ、細かく分割した金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、その他の微粒子を反応生成物として形成し、それらは排気流で除去のためにスクラッバに運ばれるか、コーティング実行中に排気管路を水で洗うことで容易に除去される排気管路上の残留物の薄層として堆積することになる。例示の反応物は二酸化炭素であり、排気管路に金属酸化物および金属炭化物の粉末粒子を形成する。
【００１０】
本発明は、多量のＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、またその点が有利である。本発明は、レトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を防ぐのに、複雑で高価なＣＶＤ装置の追加資本設備を必要とせずに、安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【００１１】
（発明を実施するための最良の形態）
ＣＶＤコーティング装置および関連する排気装置が概略的に図示されている。ＣＶＤコーティング装置は、耐火性加熱炉１４に配置される金属シェルを含むリアクタあるいはレトルト１２を備えており、その耐火性加熱炉１４は、適切な高いＣＶＤ温度にまで加熱するためにレトルト１２周囲の動作位置まで下げられ、ＣＶＤ作業終了時にはレトルト１２内の基材Ｓが除去されるように上げられる。その加熱炉１４は、本発明を構成するものではないが通常型の天井クレーンあるいはその他の機械装置（図示せず）で上下される。加熱炉１４は、耐火性ライニング１６の内側に電気抵抗発熱体１５を備えている。内側に延長する加熱炉のフランジ１４ａとレトルト１２のフランジ１２ｄとの間で密封機構を形成するために、Ｏリングが設けられている。
【００１２】
基材Ｓはレトルト１２に載せられ、天井クレーンやその他の機械装置を用いてレトルトベース１２ｂからレトルト金属シェル１２ａを切り離すことでレトルトから除去される。その基材Ｓは、複数のトレイあるいは棚１３に配置され、この棚１３は、中心気体反応物供給管あるいは管路１８に設けられる。レトルトベース１２ｂは、ＣＶＤ装置の床に載せてある支持台Ｂに取り付けられる。図で示すように、ＣＶＤ作動の間レトルトベース１２ｂは、環状の支持面フランジ１２ｃを備え、その支持面フランジには、レトルトシェル１２ａの外側に延長するフランジ１２ｄが、その間にＯリングを設けた状態で配置される。
【００１３】
レトルト１２近傍の底には、積み重なって軸方向に間隔をおいた複数の放射熱シールド２が設けられている。これらの熱シールドは超合金板からなり、中央気体反応物供給管１８に配置される。この熱シールドは、レトルトのベース１２ｂに向けられる放射エネルギーを縮小するように機能する。排出ガス／過剰気体反応物がゲッタリングスクリーンを通過して供給管路１８周囲に設けられる外側の排気管あるいは管路２０に入るように、米国特許５ ２６１ ９６３および５ ４０７ ７０４のバスタ等によって記載されている型のゲッタリングスクリーン（図示せず。教示は本明細書に組み入れられる）を、熱シールド２と中央気体反応物供給管路１８周囲との間に任意で配置することができる。しかしながら、ゲッタリングスクリーンは、本発明の実施においては不要である。
【００１４】
中央気体反応物供給管路１８は、排気管あるいは管路２０の内部で同心円状に設けられ、その排気管２０はベース１２ｂを通って延長し、熱シールド２下のレトルト内部へ連通する。
【００１５】
排気管あるいは管路２０は、横に延長する水平なコネクタ管路２２を備えており、通常型の液封真空ポンプ２４および電動ポンプモータ２６に連通する。この管路２２の温度は、管路に排出される三塩化アルミニウムの沸点を超えなければならず、このため通常型の電気ヒータ（図示せず）での加熱が必要となる。
【００１６】
バキュームポンプ２４が苛性アルカリ溶液で充填され、過剰なハロゲン化混合気を中和する。このバキュームポンプ２４は、キニーバキューム社（マサチューセッツ州カントン）のＫＬＲＣ型として入手可能である。そのポンプ２４は、水素および／またはアルゴンを周囲大気に排出する排気管２４ａを備えている。ポンプ２４は 第１・第２管路２７、２８を経て苛性溶液貯蔵部および沈降タンク３０に連通する。
【００１７】
気体ＣＶＤ反応物は、中央供給管路１８を経てレトルト内部に導入される。その気体反応物は、周知の従来のゼネレータで発生させられる。例示のためであって限定づけるためではないが、そのゼネレータは一つ以上の従来の低温（例えば約１００度Ｃから６００度Ｃ）ハロゲン化金属気体ジェネレータ４０でありえ、レトルト１２の外部にあり、管路１８でレトルトの内部へ連通する。その管路１８は反応物ガスの温度を適切に維持するために加熱され、管路中のハロゲン化金属気体の凝縮を防止する。
【００１８】
金属気体ジェネレータ４０は一般的に、適切な供給源３５および３６から管路４３を経て、酸ハロゲン化ガス（例示であるがＨＣｌやＨｆガス）と、還元あるいは不活性キャリヤガス（例えば水素、アルゴン、あるいはその混合気）との混合気が含まれるガス流が供給される。
【００１９】
典型的な低温ハロゲン化金属ゼネレータ４０は、基材Ｓに酸化耐性および腐食耐性のあるアルミニド（ａｌｕｍｉｎｉｄｅ）コーティングを形成し、そのゼネレータには、アルミニウムペレットのベッドＡｌと、供給される酸ハロゲン化ガスに応じて定まる反応温度にまでペレットを加熱する加熱装置（図示せず）とが設けられる。例示のためであって限定づけるためではないが、約３００度ＣのペレットをＨＣｌガスに用いることもできる。
【００２０】
酸ハロゲン化／キャリヤガス流は、ゼネレータ４０に供給され、キャリヤガスとの要求割合に応じた三塩化アルミニウムガスを形成できる温度、圧力および流量の下で加熱されたペレット上を流れる。その結果生じるハロゲン化アルミニウム／キャリヤガス混合気は、ゼネレータ４０から供給管路１８を経てレトルト内部作業区域１２ｒに、気体反応物の流れとして供給される。レトルト内部に連通するバキュームポンプ２４は、ゼネレータ４０を介して気体反応物が流れるのに必要な圧力を維持し、費消されたコーティングガスをレトルト作業区域１２ｒから排出する。
【００２１】
外部ゼネレータ４０からの気体反応物は、作業区域１２ｒ中にある物質の反応性変更ベッド（ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ−ａｌｔｅｒｉｎｇ ｂｅｄ）６０を介して任意に流れ、米国特許５ ２６４ ２４５および５ ４６２ ０１３に記載されているように、例えば三塩化アルミニウムガスを、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ（より高活性度のＡｌ）といったより反応性のあるアルミニウム亜塩化物ガスに変えることで、コーティングガスの反応性を増すことができる。この特許の教示は、このために本願明細書に引用したものとする。
【００２２】
塩化アルミニウム／キャリヤガスの混合気、あるいはより高活性度のアルミニウム亜塩化物／キャリヤガスの混合気は、加熱された基材Ｓ（例えば２００度Ｃから１２００度Ｃのレトルト温度）の外部面および任意に内部面を通過し、用いられるＣＶＤコーティング気体組成やパラメータ等によって定まる適切な拡散アルミニドやその他のコーティングを形成する。
【００２３】
本発明は、特定のＣＶＤ反応物ガスジェネレータや、特定のガス反応物組成や、用いられる特定のＣＶＤコーティング温度・圧力・時間パラメータに限定されない。一般にガスタービンエンジンブレードやベーンに施される単純なあるいは改質（ｍｏｄｉｆｙ）された（例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｉ等の介在物で改質される）ニッケルおよび／またはコバルト基超合金の拡散アルミニドコーティングが含まれる（これに限定されないが）ＣＶＤレトルトを用いて、様々なコーティングを形成できる。内側あるいは外側に成長した単純なあるいは改質された拡散アルミニドコーティングを形成するＣＶＤ条件下で、拡散アルミニドコーティングを基材に施すことができる。米国特許５ ６５８ ６１４および通し番号０８／６ ８５ ３８０並びに０８／１９７ ４９７には、外側に成長した拡散アルミニドコーティングを形成するためのＣＶＤコーティングパラメータが記載されている。
【００２４】
上記のように、大過剰のハロゲン化金属気体反応物（例えば塩化アルミニウムおよび／または亜塩化物）は、ＣＶＤコーティングの間における、高温コーティングレトルト１２の反応物が不足するのを防止するのに用いられる。例えば、一般的に初めの気体反応物の１０％未満は、ＣＶＤレトルト１２中で使い果たされる。したがって、管路２０および２２を介して引き出される排出ガスには、キャリヤガスと、更には拡散アルミニドコーティングを形成するに際して三塩化アルミニウムおよび／またはアルミニウム亜塩化物を備える過剰かつ未反応コーティングガス（例えば未反応ハロゲン化金属気体）とが含まれる。既述のように、レトルト排気装置中に過剰なＣＶＤ反応物が堆積すると、液体金属の堆積のために装置が急速に腐食したり、固体あるいはスポンジ金属の堆積ために排気装置が閉塞したりするという結果を引き起こす。多量のＣＶＤコーティング生産作業の際にそのようにレトルト排気装置が急速に腐食しかつ／または閉塞すると、時間を浪費しコーティング作業間の排気装置の洗浄／修理費用が高くなる。
【００２５】
例えばＣＶＤ排気装置の排気管路２２が３インチの直径でありレトルトからバキュームポンプ２４まで約１５フィート長さであると仮定すると、約１０１０度Ｃ以上のレトルト１２の超合金基材上にＡｌＣｌ、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ３の混合気からなるコーティングガスを用いて内側へ成長した高活性度の拡散アルミニドコーティングを形成させる際には、過剰反応物によって、１０時間以上のＣＶＤコーティング作業時間で排気管路２２に重大な金属アルミニウムスポンジ堆積物が作り出されて、排気管路２２を閉塞することになり、その結果排気管路の洗浄が必要となり、かなりの生産停止時間が生じることになる。さらに、管路２２に金属アルミニウムスポンジが蓄積すると、レトルトおよびレトルト圧力を介してのコーティングガス流の制御に関する問題が生じる。
【００２６】
本発明は、例えば作業区域１２ｒからバキュームポンプ２４へ連通する排気管路２０を介して排出された排気流の過剰なＣＶＤ気体反応物の堆積物を制御する方法と装置を提供するものである。本発明は、ＣＶＤ排気装置（例えば特に排気管路２２）の有害な液体および／または固体金属物質の堆積物を減らすため、気体化学反応物を管路２０および２２を介してレトルト１２から出る排気流へと導入して、一つ以上の過剰気体反応物成分と反応させ、固体反応生成物を形成することを伴う。
【００２７】
例示のためで限定のためでないが本発明の実施例において本発明は、コーティング作業の間に、塩化アルミニウムと反応してより安定した合成物を形成する二酸化炭素や一酸化炭素や酸化窒素やその他の気体のような、酸化、窒化および／または炭化した気体化学反応物を、ＣＶＤレトルト１２の排気流に導入して、上記典型的な実施例における過剰塩化アルミニウムおよび亜塩化物のような過剰ハロゲン化金属と反応させ、反応生成物として細かく分割された金属酸化物、炭化物、窒化物その他の微粒子を反応生成物として形成させ、それらは除去のため排気流でポンプ２４ひいては沈降タンク３０にまで運ばれ、かつ／または、それらは排気管路２２を水で洗うことで容易に除去される排気管路２２内部面の粉末残留物の薄層として堆積させることになる。
【００２８】
本発明例示の実施例に従った気体化学反応物は、気体化学反応物高圧シリンダのような質量流量制御装置５０を経て導入される（図１）。その質量流量制御装置５０は気体化学反応物供給源５２に接続する。質量流量制御装置は、ポーターインストルメント社（ペンシルバニア州、ハットフィールド）の２０２型として入手可能な従来の流量制御装置であって、管路２０のフィッティング５４を経て排気管路２０に至る気体化学反応物を測ることができる。
【００２９】
その気体化学反応物は、ＣＶＤ排気装置特に排気管路２２の液体および／または固体金属（例えば液体および／またはスポンジアルミニウム）の有害な堆積物を減らすため、例えば典型的実施例における三塩化アルミニウムおよび亜塩化物のような過剰気体反応物成分と反応して固体反応生成物を形成するに十分な流量になるように調節される。
【００３０】
例えば、ＡｌＣｌ、ＡｌＣｌ２およびＡｌＣｌ３の混合気からなるコーティングガスを用いて１０１０度Ｃ以上のレトルト１２の超合金基材上に高活性度拡散アルミニドコーティングを形成する１０時間以上にわたる上記の方法において、排出ガス流量は１０８４ｓｃｆｈ（標準状態における気体の流量）で１３ｓｃｆｈの質量流量制御装置５０を用いて、フィッティング５４がある排気管路２０への高圧二酸化炭素シリンダから二酸化炭素を測定した。このように二酸化炭素を導入して、１０時間後に排気管路２２内部面に細かい固体の粉末残留物の薄い（１／４インチ未満）層を作り出した。その粉末残留物層は、管路２２から園芸用ホースの水で容易に洗浄除去された。
【００３１】
排気管路２２の微粉残留物Ｘ線回折解析によって、酸化アルミニウムでコーティングされた小さい球（例えば１ミクロン直径の球）としてのＡｌ２Ｏ３、Ａｌ４Ｃ３およびアルミニウム金属が存在することが示された。温度測定によって、管路２０の排気温度は、炭酸ガスが導入される温度に近い約８００度Ｃであったことが示された。この点に関して出願人がいかなる理論にも拘束されたくないとしても、明らかに、酸化アルミニウムコーティングされたアルミニウム球が形成されたのは、二酸化炭素不足による非平衡状態の結果であった。概して、管路２０および２２の二酸化炭素の流量が増すにつれて、固体粉末残留物層の厚さは最終的にはゼロ近くにまで減少し、残留物中のコーティングされたアルミニウム球のフラクションも減少する。
【００３２】
本発明は、多量ＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、その点につき有利である。本発明は、レトルト排気装置が急速に腐食および／または閉塞するという問題につき、複雑で高価なＣＶＤ装置の設備追加を必要とせずに安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【００３３】
（産業上の利用可能性）
以上のように、本発明は、多量のＣＶＤコーティング生産作業において今まで経験してきたレトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を避けることができ、またその点が有利である。本発明は、レトルト排気装置の急速な腐食および／または閉塞を防ぐのに、複雑で高価なＣＶＤ装置の追加資本設備を必要とせずに、安価でかつ効果がある問題解決法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＣＶＤコーティングレトルトおよび過剰なハロゲン化金属反応物をレトルトから排出する排気装置の概略図である。
Claims (19)
- 排気管路の液体および／または固体金属の堆積物を減らすため、気体化学反応物を排気流に導入することで、前記排気流の過剰気体反応物と反応させて固体反応生成物（金属化合物）微粒子を形成することからなる、化学蒸着装置の排気管路における過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記排気流が前記排気管路を通過し、前記気体化学反応物が化学蒸着レトルト近傍の前記排気管路に導入されることを特徴とする請求項１に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記排気管路は、前記排気流から前記固体反応生成物微粒子を除去するスクラッバに連通することを特徴とする請求項２に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 酸化剤および／または炭化剤および／または窒化剤である前記気体化学反応物は、気体ハロゲン化金属が含まれる前記排気流に導入されることを特徴とする請求項１に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法方法。
- 前記気体ハロゲン化金属には、ハロゲン化アルミニウムが含まれることを特徴とする請求項４に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記ハロゲン化アルミニウムは、三塩化アルミニウムおよび亜塩化物からなるグループから選ばれることを特徴とする請求項５に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記気体化学反応物は、塩化アルミニウムと反応してより安定した合成物を形成する二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素およびその他の気体からなるグループから選ばれることを特徴とする請求項４に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記気体化学反応物は、前記過剰気体反応物と反応することで、酸化物、炭化物、窒化物、およびその混合物並びに固溶体からなるグループから選ばれる前記固体反応生成物微粒子を形成することを特徴とする請求項１に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記排気管路における液体および／または固体金属の堆積物を減らすことになる前記固体反応生成物微粒子を前記排気流に形成するために、ハロゲン化アルミニウムと反応する前記気体化学反応物を前記排気流に導入することが含まれる、前記化学蒸着装置の排気管路における過剰気体ハロゲン化アルミニウム反応物による堆積を制御することを特徴とする請求項１に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記ハロゲン化アルミニウムは、三塩化アルミニウムおよび亜塩化物からなるグループから選ばれることを特徴とする請求項９に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記気体化学反応物は、酸化剤、炭化剤、および窒化剤からなるグループから選ばれることを特徴とする請求項９に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 前記気体化学反応物は、前記ハロゲン化アルミニウムと反応することで、酸化アルミニウム、炭化アルミニウム、およびその混合物並びに固溶体からなるグループから選ばれる前記固体反応生成物微粒子を形成することを特徴とする請求項９に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御方法。
- 化学蒸着装置において、反応室を設け、前記反応室に連通する気体反応物供給源を設け、前記反応室と連通して前記反応室から過剰気体反応物を排出する排気管路を設け、前記排気管路の液体および／または固体金属の堆積物を減らすために、排気流の前記過剰気体反応物と反応して固体反応生成物微粒子を形成する量の気体化学反応物を前記排気流に導入する手段を設けたことを特徴とする過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記手段は、前記反応室近傍の前記排気管路に連通することを特徴とする請求項１３に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記手段には、前記排気管路に連通する質量流量計を設けたことを特徴とする請求項１３に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記反応室は、ハロゲン化アルミニウム気体反応物供給源に連通することを特徴とする請求項１１に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記手段は、酸化剤、炭化剤および窒化剤からなるグループから前記過剰気体反応物に比例して選ばれる気体化学反応物の供給源に連通することを特徴とする請求項１６に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記気体化学反応物の供給源は、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素および酸素からなるグループから選ばれる気体化学反応物の供給源であることを特徴とする請求項１７に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
- 前記排気管路は、スクラッバに連通することを特徴とする請求項１３に記載の過剰ＣＶＤ反応物の制御装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/175,067 | 1998-10-19 | ||
| US09/175,067 US6143361A (en) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | Method of reacting excess CVD gas reactant |
| PCT/US1999/024231 WO2000023636A1 (en) | 1998-10-19 | 1999-10-14 | Excess cvd reactant control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002527629A JP2002527629A (ja) | 2002-08-27 |
| JP4535620B2 true JP4535620B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=22638727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000577343A Expired - Fee Related JP4535620B2 (ja) | 1998-10-19 | 1999-10-14 | 過剰ｃｖｄ反応物の制御方法及びその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6143361A (ja) |
| EP (1) | EP1125003B1 (ja) |
| JP (1) | JP4535620B2 (ja) |
| DE (1) | DE69915853T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000023636A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001034871A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | Far West Electrochemical, Inc. | Apparatus and method for performing simple chemical vapor deposition |
| US20030047141A1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-13 | Warnes Bruce M. | Coating gas generator and method |
| US6793966B2 (en) * | 2001-09-10 | 2004-09-21 | Howmet Research Corporation | Chemical vapor deposition apparatus and method |
| US7390535B2 (en) | 2003-07-03 | 2008-06-24 | Aeromet Technologies, Inc. | Simple chemical vapor deposition system and methods for depositing multiple-metal aluminide coatings |
| US7559969B2 (en) * | 2003-09-19 | 2009-07-14 | Sri International | Methods and apparatuses for producing metallic compositions via reduction of metal halides |
| US7273635B2 (en) * | 2003-09-29 | 2007-09-25 | Howmet Corporation | Method of forming aluminide diffusion coatings |
| DE10346033A1 (de) * | 2003-10-02 | 2005-05-04 | Siltronic Ag | Gasverdünnungsvorrichtung |
| DE102006004702B3 (de) * | 2006-01-31 | 2007-10-25 | Cotec Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum allseitigen Beschichten von Gegenständen |
| GB0605048D0 (en) * | 2006-03-14 | 2006-04-26 | Boc Group Plc | Apparatus for treating a gas stream |
| KR100819101B1 (ko) * | 2006-10-26 | 2008-04-02 | 삼성전자주식회사 | 메모리 소자 및 그의 제조방법 |
| US9353625B2 (en) * | 2009-01-13 | 2016-05-31 | General Electric Technology Gmbh | Device for cleaning oxidized or corroded components in the presence of a halogenous gas mixture |
| US9909202B2 (en) | 2014-05-02 | 2018-03-06 | General Electric Company | Apparatus and methods for slurry aluminide coating repair |
| CN115948723A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-11 | 楚赟精工科技(上海)有限公司 | Mocvd排气系统及清理方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745010A (en) * | 1987-01-20 | 1988-05-17 | Gte Laboratories Incorporated | Process for depositing a composite ceramic coating on a cemented carbide substrate |
| US4940213A (en) * | 1987-08-24 | 1990-07-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exhaust processing apparatus |
| US4923717A (en) * | 1989-03-17 | 1990-05-08 | Regents Of The University Of Minnesota | Process for the chemical vapor deposition of aluminum |
| JP2726118B2 (ja) * | 1989-09-26 | 1998-03-11 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| US5250323A (en) * | 1989-10-30 | 1993-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Chemical vapor growth apparatus having an exhaust device including trap |
| US5108983A (en) * | 1989-11-21 | 1992-04-28 | Georgia Tech Research Corporation | Method for the rapid deposition with low vapor pressure reactants by chemical vapor deposition |
| US5217756A (en) * | 1990-06-08 | 1993-06-08 | Nec Corporation | Selective chemical vapor deposition of aluminum, aluminum CVD materials and process for preparing the same |
| US5261963A (en) * | 1991-12-04 | 1993-11-16 | Howmet Corporation | CVD apparatus comprising exhaust gas condensation means |
| US5614247A (en) * | 1994-09-30 | 1997-03-25 | International Business Machines Corporation | Apparatus for chemical vapor deposition of aluminum oxide |
| US5648113A (en) * | 1994-09-30 | 1997-07-15 | International Business Machines Corporation | Aluminum oxide LPCVD system |
| US5658614A (en) * | 1994-10-28 | 1997-08-19 | Howmet Research Corporation | Platinum aluminide CVD coating method |
| JP3554390B2 (ja) * | 1995-01-24 | 2004-08-18 | 日本原子力研究所 | デカボランガスの酸化処理法 |
| JPH08319586A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Nec Yamagata Ltd | 真空処理装置のクリーニング方法 |
| JP3265974B2 (ja) * | 1996-01-10 | 2002-03-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法 |
| EP0784103B1 (en) * | 1996-01-10 | 2003-04-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of manufacturing coated cutting tools |
| JPH09202973A (ja) * | 1996-01-24 | 1997-08-05 | Tokyo Electron Ltd | 成膜処理装置の排気システム構造 |
| US5827370A (en) * | 1997-01-13 | 1998-10-27 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for reducing build-up of material on inner surface of tube downstream from a reaction furnace |
-
1998
- 1998-10-19 US US09/175,067 patent/US6143361A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-14 EP EP99954974A patent/EP1125003B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-14 WO PCT/US1999/024231 patent/WO2000023636A1/en active IP Right Grant
- 1999-10-14 DE DE69915853T patent/DE69915853T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-14 JP JP2000577343A patent/JP4535620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6143361A (en) | 2000-11-07 |
| EP1125003A1 (en) | 2001-08-22 |
| DE69915853T2 (de) | 2005-02-10 |
| EP1125003B1 (en) | 2004-03-24 |
| DE69915853D1 (de) | 2004-04-29 |
| JP2002527629A (ja) | 2002-08-27 |
| WO2000023636A1 (en) | 2000-04-27 |
| EP1125003A4 (en) | 2002-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5261963A (en) | CVD apparatus comprising exhaust gas condensation means | |
| JP4535620B2 (ja) | 過剰ｃｖｄ反応物の制御方法及びその装置 | |
| US5462013A (en) | CVD apparatus and method for forming uniform coatings | |
| US4699082A (en) | Apparatus for chemical vapor deposition | |
| TWI498165B (zh) | 具有經矽化物塗覆的金屬表面之反應器 | |
| US8839740B2 (en) | Simple chemical vapor deposition systems for depositing multiple-metal aluminide coatings | |
| US4623400A (en) | Hard surface coatings for metals in fluidized beds | |
| JP5612574B2 (ja) | ワークピース上に反応ガス混合物から層を析出するためのｃｖｄ反応器 | |
| US6206973B1 (en) | Chemical vapor deposition system and method | |
| JP3173054B2 (ja) | 金属材料の表面処理方法 | |
| US20190226082A1 (en) | Cvd reactor and method for cleaning a cvd reactor | |
| US7955569B2 (en) | Metal halide reactor for CVD and method | |
| JPH11158634A (ja) | Ｃｖｄ表面被覆法及びｃｖｄ反応器 | |
| JP2008095179A (ja) | 基体の被覆用の方法および装置 | |
| EP0682718B1 (en) | METHOD OF MAKING CVD Si3N4 | |
| US3405000A (en) | Process for coating metal articles employing fluidized bed | |
| JP2002527572A (ja) | 石油分野で使用される耐火性金属のための耐コーキングコーティング | |
| CA1267767A (en) | Chemical vapour deposition of titanium borides on graphite mold | |
| JP3673294B2 (ja) | 気相法炭素繊維の製造法及びその装置 | |
| JP4804354B2 (ja) | クロロシラン類の反応装置 | |
| JPS62218576A (ja) | プラズマｃｖｄ法 | |
| Papazoglou | CVD of ceramic coatings in a hot wall and fluidised bed reactor | |
| Willneff et al. | Gas phase transport of gold with gold (III) oxide and carbon monoxide | |
| JPH10237655A (ja) | 薄膜製造装置用排気装置および排気方法 | |
| Guth | CVD Coating of Ceramic Monofilaments |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061005 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100113 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100409 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100409 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100610 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100615 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |