JPH02102907A - 補強されたグラファイト−金属ネジ継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ネジ継手に関するものであり、特にはグラフ
ァイト軸と金属軸との間のネジ継手のトルク強度を増大
する技術に関する。本発明は、アルミニウム精練に用い
られる気体散布用回転ノズルその他のグラファイト軸と
金属軸部の連結に好適に使用される。

本発明は、米国特許第４．６８５．８２２号の関連出願
である。

Ｌｌｌ二１１ アルミニウムの精練において、精練容器内に収蔵される
溶融金属中に精練用気体を分散せしめるのに回転ノズル
が一般に使用される。この目的のために溶融アルミニウ
ム中に精練用気体を分散せしめるグラファイト回転子は
、グラファイト軸に懸吊されそしてそれにより駆動され
る。このグラファイト軸は、次いで、一般にインコネル
合金がら成る金属軸に固着されそしてそれにより駆動さ
れる。これら２種の軸は、それらが単一構造体として回
転しつるよう軸を互いに適正な整列状態に保持しなけれ
ばならないネジ継手により互いに止着される。２本の軸
のこの継手は、また金属軸からグラファイト軸へと必要
とされる駆動トルクを伝達しえねばならない。

匡米孜通 米国特許第４．１９１．４８６号は、そうしたネジ継手
を例示する。しかし、グラファイトと金属部材の線熱膨
張係数の相違により昇温下でその強度低下と遭遇した。

が　　しよ　と　る 溶融アルミニウム中で回転子を駆動するのに必要とされ
る定常的な平均トルクに加えて、精練容器内での液体循
環流れ模様の変化や、所望されないが、にもかかわらず
溶融金属体中に時として存在する固体物と回転子との衝
突の結果として追加的な非定常衝撃負荷が発生する。そ
うした非定常衝撃負荷は、上述した通常的な定常駆動負
荷より一層大きいこともあり、またそれに付加する可能
性もある。

そうしたネジ継手において生成する全体トルク負荷は、
金属−グラファイト継手の破損を頻繁にもたらす程に大
きい。これは通常、グラファイト軸のネジの脱離により
起こる。しかし、幾つかの場合、グラファイト軸は、そ
のネジ域において割れが入るようになる。いずれの場合
にも、そうしたネジ継手の破損は明らかに所望されず、
高い費用につく休止時間、グラファイト軸の交換の必要
性、アルミニウム精練作業を実施する上での総合的な不
都合や余分な費用とつながる。

１豆五且」 本発明の目的は、グラファイト軸とそれを駆動する為に
使用される金属軸との間の改善されたネジ継手を提供す
ることである。

本発明の別の目的は、グラファイト軸と金属軸との間の
補強されたネジ継手を提供することである。

本発明のまた別の目的は、駆動トルクの伝達能を向上し
た、グラファイト軸と金属軸との間のネジ継手を提供す
ることである。

本発明の更に別の目的は、金属軸からグラファイト軸へ
の駆動トルク伝達能を向上せしめた、ネジ付きグラファ
イト軸及び金属軸の連結を実現する方法を提供すること
である。

ｌ豆■唱戴 本発明のネジ継手は、グラファイト軸と金属軸部品のネ
ジ連結に際して、金属軸のフランジ部分と接触するグラ
ファイト軸端表面に耐火セメントその他の接合剤（セメ
ント）の薄い層を被覆した後に、互いに止着した金属軸
及びグラファイト軸から構成される。セメントは、グラ
ファイトに結合せしめられるが、金属軸のフランジには
結合されない。別様には、固体コーティングがその固体
物質の溶液あるいはコロイド分散液から付着されつる。

固体コーティングは、前記溶液あるいはコロイド分散液
の乾燥に際してグラファイト表面に結合される。

日の貝　　舌日 本発明の目的は、ネジ継手の設計上の何らかの基本的変
化の必要な（またその金属及び／或いはグラファイト軸
部分の寸法の増加を何ら必要とすることな（、グラファ
イト軸の端表面と金属軸のフランジ部分との間の摩擦係
数を大幅に増加することにより達成される。これは、グ
ラファイト軸と金属軸部品のネジ連結の完了に際して、
金属軸のフランジ部分と接触するグラファイト軸端表面
に耐火セメント或いは他の適当なコーティングの薄い層
を被覆することにより実現される。グラファイト表面上
に置かれた耐火材或いは他の適当なコーティングと金属
軸フランジ部分との間での大幅に増大せる摩擦係数の結
果として、両部品間の従来型式のネジ継手におけるコー
ティングなしのグラファイトと金属軸フランジとの間で
の摩擦に比べて、ネジ継手におけるトルク強度が増大す
る。この有益な特徴は、このネジ継手がアルミニウム精
練目的に使用されるとき、ネジ継手が実質上増大せるト
ルク伝達能を発揮することを可能ならしめることが見出
された。

本発明の利益を達成するため従来型式のグラファイト軸
を改良する過程において、グラファイト軸と金属軸両部
品が単一構造体としてネジ連結により組み立てられると
き、金属軸のフランジ部分と接触するグラファイト軸端
表面に耐火材セメント或いは他の適当なコーティングの
薄い層を被覆しさえすればよいことが理解されよう。グ
ラファイト軸の上端部分全体がセメントで都合よく被覆
されつるが、そうした、金属軸のフランジ部分と接触す
るグラファイトの特定部分から離れてのコーティングは
本発明目的には必要とされない。更には、セメントコー
ティングがグラファイト表面にのみ被覆され、接触しあ
うグラファイト及び金属表面両方には被覆されないとい
う本発明の特徴にも注目されたい。従って、本発明の実
施においては、グラファイト表面に置かれるコーティン
グは部品が組み立てられる前に完全に乾燥せしめられる
。その結果として、セメント或いは他のコーティングは
、グラファイトに結合されるが、軸フランジの金属には
結合されない。これは、摩擦作用がグラファイト材料上
の耐火材コーティングと金属軸フランジの金属との間に
関与することを可能ならしめ、そしてこの摩擦は、ネジ
継手の補強とそのトルク強度の実質的増大をもたらす。

ここで１図面を参照すると、雌ネジを有するグラファイ
ト軸が番号１で表わされ、そして雄ネジを有する金属軸
２に番号３により全体を示される両者間のネジ連結即ち
ネジ継手により接合されている。両軸は、中心線４に一
致する軸線を有するものとして示される。実際上、金属
軸２は、グラファイト軸ｌの回転抵抗に抗して両軸間の
継手を締め付けるような方向５において駆動される。金
属軸２は、グラファイト軸ｌの穴９におけるネジ継手３
を介しての両軸の締め付けに際して、グラファイト軸ｌ
の上端面８の一部に接触する下方座面７をを提供するフ
ランジ部分６を備えて構成される。

ネジ継手のトルク強度の所望の増大は、耐火セメントの
薄い層、即ちコーティング１０をグラファイト軸１の上
端面８に、２本の軸が互いに螺合されて望ましいネジ継
手を与えるとき金属軸２の下方座面７と接触する部分に
おいて、被覆することにより達成される。コーティング
１０は、２つの軸部品が組み立てられる前に完全に乾燥
せしめられる。斯くして、コーティングはグラファイト
表面に結合されるが、金属軸フランジ座面７には結合さ
れない。このコーティングの組み込みの無いネジ継手に
比べての、本発明のネジ継手のトルク伝達能における相
当の増大は、従来の金属−ネジ継手における未処理グラ
ファイト表面と金属軸フランジとの間での摩擦と比較し
て、グラファイト表面における耐火材コーティングと金
属軸フランジ部分６の金属表面との間での著しく増大せ
る摩擦係数によりもたらされる。

未処理グラファイトの場合と比べて金属フランジ表面と
の摩擦における増大を提供することの出来る限り、任意
の従来から人手し得る耐火セメント或いは類似のコーテ
ィング材料が本発明の実方缶において使用可能であるこ
とを当業者は理解しよう。そうしたコーティング材料の
例は、米国のジルカープロダクツ社により製造されるＺ
ｉｒｃａｒＡｌｕｍｉｎａ　Ｃｅｍｅｎｔである。この
耐火セメントは、水系バインダ組成物中に、７０％アル
ミナをミルドファイバ（粉砕繊維）及びサブミクロン粒
子と組み合わせて、結合特性を向上させる為の少量のア
ルミニウム有機誘導体と共に含んで成るものとして記述
されつる。セメントは受は取ったままの状態で被覆され
つる。しかし、セメントがそこの含まれる小さな集塊物
の一部を破砕するよう粉砕されそして約１００メツシユ
篩を通して分篩されるなら、平滑で、−様なコーティン
グを被覆するのが幾分容易となることが見出された。い
ずれの場合も、セメントは、ゆっくりと回転するグラフ
ァイト軸端に一刷毛の物質を押し付けることにより被覆
されつる。約１５　Ｏｒｐｍのオーダの回転速度が特定
用途に都合よいことが判明した。平坦な合成繊維美術用
ブラシが都合よくそしてこの目的の為に充分機能するこ
とが見出された。このコーティング方法は、コーティン
グが任意の円形路に沿ってかなり一様な厚さを有するこ
とを保証し従ってコーティングの被覆が被覆される表面
の必要精度を損なわないことを保証する。グラファイト
軸１の上端面全体、即ち上端面８全体が作業の便宜上図
面に示すように、被覆され得ることを銘記されたい。し
かし、本発明の目的の為には、上述したように、金属フ
ランジ６の下方座面と接触状態となる上端面部分のみを
被覆すればよいことが理解されよう。

前記グラファイト上端面のコーティングは、絶対的にで
はないが、認められ得る時間間を置かないで行ないつる
２回の操作でコーティングを被覆することにより達成さ
れる。例えば、実際的な工業実施例では、約１／６〜１
／２分間を置いてそうした操作を実行することが便宜で
ある。第１コーテイング被覆のバインダー相の一部は、
被覆されるグラファイトの小孔に吸収され、そして第２
コーテイング被覆はそうした吸収材料に置換る役目をな
す。本発明のコーティングは、使用前に大気乾燥せしめ
られそして特別な乾燥或いは焼成操作は何ら必要とされ
ない。

本発明の実施において適用されたままのコーティングは
、代表的に、使用されるセメントが上述したように粉砕
されそして分篩されるときには約１．２〜１．４ミル厚
そしてセメントが供給業者から受は取ったままの状態で
使用されるときは約１．４〜１．９ミル厚であることが
見出された。そうした厚さは、元のグラファイト表面上
で測定される。

グラファイトの多孔中にコーティング材料の僅かの浸透
が起こるので、コーティングの全体厚さは処理部品の幾
つかの部分において上述したより大きくなることが理解
されよう。

当業者は本発明の範囲内で様々の変更がなし得ることを
理解しよう。例えば、本発明の実施に使用される金属及
びグラファイト軸は一般には、実際的な操業目的には図
面に例示されるようにして構成される。しかし、両者間
の継手がまた雌ネジを有する金属軸と、雄ネジ有しそし
て締着に際して金属軸と接触の為の肩を具備するするグ
ラファイト軸を設けることにより作製し得ることが理解
されよう。この場合、本発明の実施において被覆される
コーティングは、グラファイト部品の肩の平坦な接触表
面に被覆されよう。

本発明の実施において使用され得る他の耐火セメントの
例として、Ｎｏ、　　ｌ及びＮｏ、２’ｔＷ合物として
ここで呼ばれるコーティング材料がある。両温合物は、
バインダーとしてケイ酸ナトリウムを使用する。Ｎｏ、
　　１混合物は次の組成を有する：Ｃａｂ−０−３ｉｌ
シリカ　　　　　　　　０．５ｇケイ酸ナトリウム）容
１夜 （１８％固体）　　　　　　　　１０．０ｇＢｕｅｈｌ
ｅｒ大気浮遊 アルミナ　６４３５ＡＢ　　　　　　２．ＯｇＢｕｅｈ
ｌｅｒ　４０−６６２５ ＡＢ　　２５ｕアルミナ　　　　　　１０ｇアイポリ−
液　　　　　　　　　　１滴Ｃａｂ−０−３ｔｌシリカ
は、コーティング混合物を厚（そしてグラファイト表面
への塗布を容易にするのに使用される。これはまた、多
孔質グラファイトの毛管作用により急速にバインダー液
がコーティングから除去されるのを抑制する役目をなす
。

アルミナ粉末は、所望される高い摩擦特性を提供し、そ
して大気浮遊アルミナはまた混合物の塗布性或いは展延
性を助成する。アイポリ−液は、すべての粉末粒子の濡
れ及び混合物によるグラファイトの濡れを保証する。特
別の添加順序及び特定の混合技術は、混合物の調製に何
ら必要とされない。好都合に被覆されそして乾燥された
ままのコーティングは、Ｚｉｒｃａｒ　Ａｌｕｍｉｎａ
　Ｃｅｍｅｎｔの使用に際して得られる厚いコーティン
グと比較して、元のグラファイト表面上で約０．６ミル
厚さの寸法を有する。この厚さはグラファイトの表面孔
を浸透しそして充填した材料を含まない。Ｚｉｒｃａｒ
　Ａｌｕｍｉｎａ　Ｃｅｍｅｎｔと比較したものとして
、前記Ｎｏ、　　１混合物はそれが数時間で固体及び液
体相に分離する傾向がありそして１日かそこらでゲル化
するという欠点を有する。従って、それは使用を意図す
る数時間以内に新しく混合されるべきである。

Ｎｏ、　２混合物は次の組成を有する：Ｃａｂ−０−３
ｉｌシリカ　　　　　　　０，５ｇケイ酸ナトリウム溶
液 （１８％固体）　　　　　　　　　１ｏ、ｏｇＢｕｅｈ
ｌｅｒ　４０−６６２５ ＡＢ　　２５ｕアルミナ　　　　　　２．ＯｇＢｕｅｈ
ｌｅｒ　Ｂ　（Ｌｉｎｄｅ　Ｂアルミナ）０．５ｇＢｕ
ｅｈｌｅｒ大気浮遊 アルミナ　６４３５ＡＢ　　　　　　５．０ｇアイポリ
−ｌ夜　　　　　　　　　　　１滴この混合物は、前記
Ｎｏ、　　ｌ混合物と同態様で混合出来そしてグラファ
イトに被覆されるとき同様の性質を有する。

当業者は、上に言及した材料の組合せが本発明の実施に
おいて使用され得るセメント形式の例示であることを理
解しよう。一般に、本発明の実施に使用される耐火セメ
ントは、（１）操業条件下で溶融、解体乃至分解しない
個々の粒を有する粉末状材料、及び（２）粒子を互いに
保持しそしてまたそれらをグラファイトに結合ししかも
操業条件でその強度を保持するバインダー相を包含し、
（３）前記粉末状材料とバインダー相の組合せが容易に
塗布しうる形で入手し得ること、そして（４）前記セメ
ントはグラファイト多孔中への液体バインダー相の制限
された吸収度を有するか或いは有するものとして調製さ
れうることの条件を満足すべきである。被覆されるコー
ティングの厚さは、特定の用途において使用される特定
のコーティングの特性に依存して幾分変動することが理
解されよう、約０．５ミルから約２ミルまでの厚さが一
般に満足出来る。

本発明の作用効果が様々の例示的試験において実証され
た。ここで提示するものとしてのこうした試験及びその
結果は例示目的に過ぎないのであって、本発明を制限す
ることを意図するものでない。継手トルク強度を評価す
る為に、図面に示すようなネジ継手を得るよう組立体を
作成した。通常、グラファイト軸を固定保持しつつ、ト
ルクレンチを使用して金属軸にトルクを適用した。継手
を破損するに要したトルクを記録した。この試験は、第
１評価目的に対しては大気中室温で為された。この後、
実際の使用条件を模擬する為に、アルゴン中或いは少量
の塩素を含有するアルゴン中で３５０℃或いは４５０℃
において試験を行なった。

こうした試験を行なうに当たり考慮されるべき因子の一
つは、異なった出発グラファイト材料を使用して作製さ
れた継手のトルク強度において約２の変動係数が存在す
るという事実にある。例えば、最も頻繁に使用される特
定の継手は、２５〜５０　ｆｔ−１ｂの範囲内の室温ト
ルク強度を示す。もちろん、最大の関心は、この範囲の
下限におけるトルク強度を有する継手の場合である。本
発明のコーティングの有効性を適正に評価する為に、２
つ以上のサンプルを同じグラファイト部片から作製し、
一つのサンプルを室温において大気中で未処理のそのま
まの条件で試験し、そして他の単数乃至複数のサンプル
を比較目的の為コーティング被覆しそして様々の条件で
試験した。上述したＺｉｒｃａｒ　Ａｌｕｍｉｎａ　Ｃ
ｅｍｅｎｔを使用して本発明に従い処理したグラファイ
ト軸を使用したネジ継手は、コーティング無しのグラフ
ァイトを使用して作製された同様の継手より約６５％〜
１１５％増大せる強度を有することが見出された。トル
ク強度の最大限の増加は、出発材料の強度が弱い方が顕
著に生じることが認められた。トルク強度におけるこの
望ましい増大は、一般的温度及び雰囲気操業条件である
、３５０〜４５０℃においてアルゴン＋３．６％塩素雰
囲気での試験においてもやはり維持された。

上述したＮｏ、　　ｌ混合物を使用する比較試験におい
て、未処理グラファイトを使用するネジ継手は室温で３
９　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。他方、グラファイ
ト接触表面を前記混合物で波型した比較継手は、３５０
℃においてアルゴン＋３．６％塩素雰囲気で試験されそ
して相当に高いトルク強度を有することが見出された。

本発明の継手は８５ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。

一連の追加試験において、単一のグラファイト片を室温
で試験しそして後高温試験用のサンプルを切り出した、
試験された各サンプル組は、そのネジ端が元のグラファ
イト片の隣り合う位置からとられるように機械加工され
た２つの片から成った。元の片が室温で試験されそして
ネジは４０ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。４つの片が
この元の片から切り出されそして大気中３５０℃におい
て次の通り２種の比較試験路の未処理及びＺｉｒｃａｒ
セメント被覆試験片として試験された：第１組において
、未処理片は４９　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。

他方、本発明に従って被覆された試験片は８０ｆｔ−１
ｂのトルクに達してもいまだ破損せず、そこで試験を停
止した。第２組のものも同様の結果を示し、未処理片は
４０　ｆｔ−１ｂのトルクで破損し、他方、被覆された
試験片は８０　ｆｔ−１ｂのトルクに達してもいまだ破
損せず、そこで試験を停止した。

室温試験で３９　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した別の一
つのグラファイト片を４つの片に切り出し大気中３５０
℃において２回の追加組の比較試験において試験を行な
った。第３組試験において、未処理片は４０　ｆｔ−１
ｂのトルクで破損しそして第４組試験において、未処理
片は４３　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。第３及び４
組試験において、被覆された試験片は８０　ｆｔ−１ｂ
のトルクに達してもいまだ破損せず、そこで試験を停止
した。比較試験において破損しなかった第１〜４組の被
覆サンプルはその後、コーティングを除去しそして新し
いグラファイトを露出するように機械加工された。この
新たに作製したサンプル２つをＺｉｒｃａｒセメントで
被覆しそして４つの試験片（２つは被覆そして２つは未
被覆）を３５０℃においてアルゴン＋３．６％塩素雰囲
気で試験した。これら試験において、第１及び２組から
の未被覆サンプルは５５　ｆｔ−１ｂのトルクで破損し
、他方対応する被覆サンプルは６７　ｆｔ−１ｂのトル
クで破損した。第３及び４組からの未被覆サンプルは４
０　ｆｔ−１ｂのトルクで破損し、他方被覆サンプルは
破損前７０　ｆｔ−１ｂのトルクに達した。

追加比較試験を室温試験で２６　ｆｔ−１ｂのトルクで
破損したグラファイト片を使用して実施した。

即ち、４片をそこから切り出し、３５０℃においてアル
ゴン＋３．６％塩素雰囲気で試験した。−組は未被覆及
びＺｉｒｃａｒセメント被覆サンプルそれぞれに対して
３１及び５０　ｆｔ−１ｂのトルクでの破損をもたらし
た。他の組も同様の結果を示し、未被覆及びＺｉｒｃａ
ｒセメント被覆サンプルそれぞれに対し２８及び６１　
ｆｔ−１ｂのトルクで破損した。同じ条件下でそして同
じコーティングを使用するまた別のそうした試験におい
て、大気中で３０　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した一つ
のグラファイト片から切り出した未被覆サンプルは２５
　ｆｔ−１ｂのトルクでの破損しそして元の片の隣の位
置からのサンプルは、先に報告したように、著しく高い
トルク強度を有し、２倍の強度、即ち５０　ｆｔ−１ｂ
のトルクで破損した。

室温試験で３９　ｆｔ−１ｂのトルクで破損した一つの
グラファイト軸を５つの片に切り出した。各片をアルゴ
ン＋３．６％塩素雰囲気で試験し、次の結果を得た： ケイ酸ナトリウム 　Ｏ Ｎｏ、２混合物 無し ４と同じ ８０〜９０ 号１のコーティング　パ コーティングを前記固体物質の溶液或いはコロイド分散
液を使用してグラファイト表面を被覆しそして後溶液或
いはコロイド分散液を乾燥し、グラファイト表面に結合
した固体材料を残すことにより付着する、別のコーティ
ング形成の為の具体例について説明する。この具体例に
おいては、上述したそして本発明の具体例では一般に必
要とされた粉末状材料の使用は必要とされない。即ち、
上記例においてバインダーとして使用されたケイ酸ナト
リウム溶液のような溶液或いはコロイド分散液が、本発
明の好ましい具体例に関して上述した型式のセメントを
生成するのに使用されたアルミナ粉末或いは他のそうし
た粉末を含むことな（使用されつる。

本発明のこの具体例において使用される固体コーティン
グは、アルミニウム精練操業におけるような、金属軸と
ネジ継手を形成する被覆処理グラファイト軸の使用の操
業条件下で、固体を保ち、硬質であり且つグラファイト
軸表面に密着する固体材料から構成される。この固体材
料は硬質のものであってもグラファイト表面に弱く付着
するだけなら有効ではないことが容易に理解されよう。

同じく、この固体コーティングがグラファイト表面に充
分密着しても、軟質のものであるなら、本発明目的に有
効でないであろう。先の具体例の場合と同じ（、ここで
も、固体コーティングは、ネジ継手のグラファイト表面
に結合され、金属軸には結合されない。この理由の為、
固体材料の溶液或いはコロイド分散液は、グラファイト
表面に結合された固体材料を残すように被覆されそして
完全に乾燥された後、処理済グラファイト軸を対応する
金属軸に螺合してそれらの間にネジ継手を完成する。

先の例においてバインダー相として使用されたケイ酸ナ
トリウム溶液がグラファイト表面に固体コーティングを
付着するのに有効に使用されうるが、驚くべきことに、
様々の市販人手し得る前記材料の溶液或いはコロイド分
散液を使用しての日常試験はこうした溶液或いはコロイ
ド分散液のすべてが本発明の実施において使用するに適
当な硬質且つ密着性のコーティングを形成するべくグラ
ファイトに結合される固体材料を付着する役目をなすも
のではないことが判明したことを銘記されたい。大半の
場合、満足し得るコーティングは単にそのコーティング
をグラファイト表面に被覆しそしてコーティングが密着
性でありそしてグラファイト表面から容易には剥離しな
いことを確認することによって決定されつる。対照的に
、そうした日常的実験において、不満足な溶液或いはコ
ロイド分散液は指の爪の圧力の下でさえグラファイト表
面から容易に剥離することが見出された。本発明のこの
具体例において有効に使用されつる固体の溶液或いはコ
ロイド分散液としては、上述したようなケイ酸ナトリウ
ム溶液、コロイドアルミナ分散体及び酢酸アルミニウム
溶液等が挙げられる。これら材料は、本発明目的に有用
な硬質の且つ密着性の固体コーティングをグラファイト
表面上に形成するのに有効であることが簡単な日常試験
により決定し得る広い範囲の溶液或いはコロイド分散液
のうちの単なる例示である。ケイ酸カリウム、蟻酸アル
ミニウム溶液がそうした他の材料例である。これと逆に
、様々の材料がグラファイト表面に結合される硬質の且
つ密着性の固体コーティングを与えるのに有効でないこ
とが見出された。こうした材料例としては、コロイドシ
リカ、酢酸マグネシウム、ケイ酸リチウム及びメタはう
酸ナトリウムが含まれる。

固体コーティングはグラファイト表面上に所望される材
料の溶液或いはコロイド分乾液の−様なコーティングを
塗布することによる等して極めて容易に付着されること
が理解されよう。グラファイト部品は、溶液或いはコロ
イド分散液がグラファイト表面上にブラシ塗りされてい
る間都合良くは回転せしめられる。その後、溶液或いは
コロイド分散液は乾燥される。最初、そうした被覆はグ
ラファイトの孔に浸透し易（、従って先の例と同じくグ
ラファイト表面に薄い−様なコーティング層を累積する
ように反復的に被覆がなされる。溶液或いは分散液のの
濃度、被覆温度、グラファイト表面の多孔度等が、グラ
ファイト表面を覆うに充分のコーティング厚さの累積を
保証するよう特定の場合においてなされる被覆回数に影
響することが理解されよう。代表的な適用において、約
５〜１０回の被覆段階を適用するようコーティング被覆
過程が繰り返されるが、これより多い或いは少ない被覆
段階が特定のケースによっては使用されよう。処理され
るべきグラファイト表面が水平面にあるように（第１図
のような姿勢）グラファイト軸を垂直に位置付け、コー
ティングがグラファイト表面の多孔中に浸透しそして１
回の適用で表面上に薄いコーティング層を残すようにコ
ーティングが溜めの形で被覆されることも本発明の範囲
内である。

本具体例の実施例として、水中に３０％固体分を含有す
るケイ酸ナトリウム溶液をＦｉｓｈｅｒ　５ｃｉｅｎｔ
ｉｆｉｃケイ酸ナトリウム溶液Ｎｏ、５０−５−３３８
を使用して調製した。この溶液をグラファイト軸の関連
表面に軸を回転しそして溶液をその表面上にブラシかけ
することにより被覆した。この態様で溶液を４回被覆し
、各被覆間に約２分乾燥放置し、それにより被処理グラ
ファイト表面全体を覆う薄い固体コーティング層を形成
した。最後の被覆溶液を乾燥するに際して、固体コーテ
ィングを使用条件を模擬するよう８００下（４２７℃）
で焼成した。こうして処理されたグラファイト軸を室温
で試験するに際して、得られた摩擦トルク測定値は、処
理された軸のトルク強度が対応する未処理グラファイト
軸のそれの１２０％であることを示した。

類似の試験の目的のために、２８％固体分、即ちＺｉｒ
ｃａｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔ社のアルミナ則性化剤／硬化剤
を含有するコロイドアルミナ分散液を使用した。

コーティングをブラシにより回転しているグラファイト
軸に被覆した。この態様でコロイド液を５回被覆し、各
被覆間に約２分乾燥放置し、それにより被処理グラファ
イト表面全体を覆うに充分の固体コーティング層を形成
した。最後の被覆溶液を乾燥するに際して、固体コーテ
ィングを使用条件を模擬するよう８００°Ｆ（４２７℃
）で焼成した。こうして処理されたグラファイト軸を室
温で試験するに際して得られた摩擦トルク測定値は、処
理された軸のトルク強度が対応する未処理グラファイト
軸のそれの１００％増大を示した。

次に、上述したＺｉｒｃａｒ　Ａｌｕｍｉｎａ　Ｃｅｍ
ｅｎｔの固体相から液体相を分離することによって得ら
れた希薄酢酸アルミニウム水溶液を使用した。被処理グ
ラファイト軸を各被覆間に約２分の乾燥時間を置いてこ
の溶液を使用して１１回被覆した。処理されるべき表面
全体にコーティングが得られたに際して、コーティング
表面を２２０℃で乾燥しそして室温で試験した。未処理
グラファイト軸を上回るトルク強度の増大は約９０％で
あった。

免豆虫匁１ 以上の様々の比較試験かられかるように、金属軸フラン
ジの下方座面と接触するグラファイト軸上面部分のコー
ティングはグラファイト軸と金属軸との間で改善された
ネジ継手が実現されることを可能ならしめる。本発明に
従うグラファイト接触面のこうしたコーティングは、そ
れらの間のネジ連結を著しく補強するので、継手のトル
ク伝達能が相当に増大される。設計に基本的変化或いは
軸寸法の増大を何ら必要とすることなく、金属グラファ
イト継手のトルク能力の改善をなし得ることによって、
アルミニウム精練業界に大いなる貢献をなす。ここに開
示されるコーティング付きグラファイト軸は、従来の操
業においてしばしば見られた継手の破損やグラファイト
軸の割れを生じることなく、グラファイト軸と金属軸と
の間のネジ継手が実質高い駆動トルク及び衝撃負荷に耐
えることを可能ならしめる。このコスト上のまた操業性
の点からの利益は非常に大きい。

４、　　　　の　　　な暦　８ 図面は本発明の代表的具体例の断面図である。

ｌ：グラファイト軸 ２：金属軸 ３：ネジ継手 ４：中心線 ６：フランジ部分 ７：下方座面 ８：上端面 ９：穴 ｌＯ：コーティング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）継手を締め付けるよう駆動される雄ネジを有する金
   属軸とネジ継手を形成する雌ネジを有するグラファイト
   軸にして、端面を具備し、該端面の一部が該継手の締着
   に際して金属軸のフランジ部分の座面と接触状態となる
   グラファイト軸において、 前記金属軸フランジ部分の座面と接触するよう位置する
   グラファイト軸端面部分に結合される固体コーティング
   を含み、該コーティングが前記ネジ継手の使用の操業条
   件下で固体状態に留まり、そして硬質で且つグラファイ
   ト軸表面に密着する固体材料を含み、該固体材料が該グ
   ラファイト表面を該固体材料の溶液或いはコロイド分散
   液で被覆しそして該溶液或いはコロイド分散液を乾燥し
   てグラファイト表面に結合される固体材料を残すことに
   より付着され、そして該固体コーティングがコーティン
   グの無いグラファイトと金属接触表面間の摩擦に比較し
   てグラファイトと金属接触表面間の摩擦を実質上増大す
   る機能をなし、 それによりコーティングされたグラファイト軸と金属軸
   間の連結の完了に際しての接触表面間の増大せる摩擦が
   金属軸からグラファイト軸への駆動トルクの伝達能の大
   幅な増加をもたらすようネジ継手のトルク強度の増加を
   もたらすことを特徴とするグラファイト軸。２）コーテ
   ィングが薄い層のケイ酸ナトリウムから成る特許請求の
   範囲第１項記載のグラファイト軸。 ３）コーティングが薄い層のコロイドアルミナから成る
   特許請求の範囲第１項記載のグラファイト軸。 ４）コーティングが薄い層の酢酸アルミニウムから成る
   特許請求の範囲第１項記載のグラファイト軸。 ５）コーティングが薄い層のケイ酸カリウムから成る特
   許請求の範囲第１項記載のグラファイト軸。 ６）コーティングが薄い層の蟻酸アルミニウムから成る
   特許請求の範囲第１項記載のグラファイト軸。 ７）雌ネジを有するグラファイト軸と雄ネジを有する金
   属軸との間に形成されそして金属軸の駆動に際して両軸
   間の連結が締め付けられるようにされたネジ継手にして
   、該グラファイト軸が端面を具備し、該端面の一部が該
   継手の締着に際して金属軸のフランジ部分の座面と接触
   状態となるネジ継手において、 前記金属軸フランジ部分の座面と接触するよう位置する
   グラファイト軸端面部分に結合される固体コーティング
   を含み、該コーティングが前記ネジ継手の使用の操業条
   件下で固体状態に留まり、そして硬質で且つグラファイ
   ト軸表面に密着する固体材料を含み、該固体材料が該グ
   ラファイト表面を該固体材料の溶液或いはコロイド分散
   液で被覆しそして該溶液或いはコロイド分散液を乾燥し
   てグラファイト表面に結合される固体材料を残すことに
   より付着され、そして該固体コーティングがコーティン
   グの無いグラファイトと金属接触表面間の摩擦に比較し
   てグラファイトと金属接触表面間の摩擦を実質上増大す
   る機能をなし、 それによりコーティングされたグラファイト軸と金属軸
   間の連結の完了に際しての接触表面間の増大せる摩擦が
   金属軸からグラファイト軸への駆動トルクの伝達能の大
   幅な増加をもたらすようネジ継手のトルク強度の増加を
   もたらすことを特徴とするネジ継手。 ８）コーティングが薄い層のケイ酸ナトリウムから成る
   特許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 ９）コーティングが薄い層のコロイドアルミナから成る
   特許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 １０）コーティングが薄い層の酢酸アルミニウムから成
   る特許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 １１）コーティングが薄い層のケイ酸カリウムから成る
   特許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 １２）コーティングが薄い層の蟻酸アルミニウムから成
   る特許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 １３）互いに締着されるコーティング付きグラファイト
   軸−金属軸が溶融アルミニウム中に精練用気体を散布す
   るのに使用されるか回転ノズル用の駆動軸を構成する特
   許請求の範囲第７項記載のネジ継手。 １４）雌ネジを有するグラファイト軸と雄ネジを有する
   金属軸との間に形成されそして金属軸が両軸間の連結が
   締め付けられるよう駆動されるネジ継手にして、該グラ
   ファイト軸が端面を具備し、該端面の一部が該継手の締
   着に際して金属軸のフランジ部分の座面と接触状態とな
   るネジ継手を改善する方法において、 前記金属軸フランジ部分の座面と接触するよう位置する
   グラファイト軸端面部分に固体コーティングを付着し、
   該コーティングが前記ネジ継手の使用の操業条件下で固
   体状態に留まり、そして硬質で且つグラファイト軸表面
   に密着する固体材料を含み、該固体材料が該グラファイ
   ト表面を該固体材料の溶液或いはコロイド分散液で被覆
   しそして該溶液或いはコロイド分散液を乾燥してグラフ
   ァイト表面に結合される固体材料を残すことにより付着
   され、そして該固体コーティングがコーティングの無い
   グラファイトと金属接触表面間の摩擦に比較してグラフ
   ァイトと金属接触表面間の摩擦を実質上増大する機能を
   なし、 それによりコーティングされたグラファイト軸と金属軸
   間の連結の完了に際しての接触表面間の増大せる摩擦が
   金属軸からグラファイト軸への駆動トルクの伝達能の大
   幅な増加をもたらすようネジ継手のトルク強度の増加を
   もたらすことを特徴とするネジ継手改善方法。 １５）コーティングが薄い層のケイ酸ナトリウムから成
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６）コーティングが薄い層のコロイドアルミナから成
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １７）コーティングが薄い層の酢酸アルミニウムから成
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １８）コーティングが薄い層のケイ酸カリウムから成る
   特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １９）コーティングが薄い層の蟻酸アルミニウムから成
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 ２０）コーティングが金属と接触するグラファイト表面
   部分を完全に覆うよう数段階にわたって被覆される特許
   請求の範囲第１４項記載の方法。 ２１）コーティングが５〜１０コーティング被覆段階に
   おいて被覆される特許請求の範囲第２０項記載の方法。 ２２）コーティングがグラファイト軸の全端面を覆うよ
   う被覆される特許請求の範囲第１４項記載の方法。