JPH0472012A

JPH0472012A - 超高真空熱処理炉

Info

Publication number: JPH0472012A
Application number: JP18473090A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Okabe; 修一岡部; Kazuhiro Miyazawa; 宮澤　一広
Original assignee: C & Ee kk; Sanby Co Ltd
Current assignee: C & Ee kk; Sanby Co Ltd
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1992-03-06

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】〔産業上の利用分野〕本発明は超高真空熱処理炉、即ち、被処理物の焼入れ、
ろう付、窒化、炭化、拡散接合等の処理を行なう炉に関
し、特に、チタン、アルミニウム等、酸化を受けると表
面が発色したり、処理の精度が低下するろう付、窒化、
炭化、拡散接合に用いる材料を処理する分野で適用され
、雰囲気中の油分、水分はもとより、残存する大気中の
酸素による様々な悪影響を防止する超高真空熱処理炉に
関する。

〔従来の技術〕

従来、丑記したような真空炉や真空ろう付炉等にあって
は、加熱ヒータや断熱材を容器内の被処理物が入れられ
るのと同一の空間に置かれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ト記した断熱材としては、ファイバー状のフェルトや積
層構造とした金属製反射板があるが、前記したように被
処理物の収容場合と同一空間にあるため、被処理物の出
入の際、容器内を大気に解放することにより、大気中の
ほこり、油分（ミスト）、水分がこの断熱材の表面に付
着してしまい、真空排気しても１０“〜１（ｌル（Ｔｏ
ｒｒ）程度が実用炉としての限度となっていた。一般的
な炭素鋼やステンレス等の熱処理であれば、これで充分
であるが、チタン等の酸化しやすいものは残存酸素によ
り表面が酸化され着色が生じてしまうことがある。

また、たとえ着色はなくとも表面が酸化されているため
に、例えばチタンの窒化や真空中での拡散接合を行なう
場合、表面酸化膜がバリヤーとなって窒化スピードが遅
くなり、拡散接合も温度を上昇しないとできなくなって
しまう。

ろう付にあっても、例えばアルミニウムのろう付におい
ては表面の強固な酸化膜を除去し、良好なろう付を得る
ために酸素分圧を極力低下させる必要がある。しかし、
従来の真空炉では前述の残存ガスのため、マグネシウム
等の酸素ゲッター材を入れて酸素を取除く作業が必要と
されていた。

これらの残存する酸素を少なくするには、単に真空ポン
プを大きくするだけでは不充分であり、ヒータ、碍子、
断熱材等の表面に付着している油分、水分、ガス分子か
らなる数百Ａの不純物層の影響を排除する必要があり、
特にセラミック碍子や断熱材は大きなネックとなってい
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記した従来の技術の問題点に着目してなされ
たもので、かかる問題点を解消して、特に酸素による悪
影響を受けることが極めて少なく、チタンやアルミニウ
ム等の酸化し易い材料でも多目的な処理を容易になすこ
とができ、しかも、メンテナンスやヒータや断熱材の損
傷防止ができ、清浄な真空状態を得ることができる超高
真空熱処理炉を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明に係る超高真空熱処理
炉は、被処理物を超高真空あるいは稀薄高純度ガス中で
熱処理、ろう付、拡散接合等の多目的処理を行ない、被
処理物および容器内壁の表面に付着している油脂分、水
分、容器内の大気、特に酸素を取除くため超高真空とな
す設備に適用される超高真空熱処理炉にあって、容器を
外部容器と内部容器とよりなる二重構造とし、その外部
容器と内部容器との空間に加熱ヒータとファイ／へ一状
断熱層を配設してあることを特徴としている。

〔作用〕

上記した構成としたことにより、ヒータや断熱材は被処
理物の出入の際にも大気と触れることがなくなり、これ
らの表面に耐着している油分や水分の離脱による影響が
なくなって清浄な真空を得ることができることとなり、
容器内部の清掃やメンテナンスが容易となり、また、ヒ
ータや断熱材には別の安全なガスを送ることで損傷を防
止でき、チタン等の酸化し易い材料の様々な多目的処理
が容易に可能となるのである。

〔実施例〕

次に、本発明の実施の一例を第１図を参照して説明する
。

第１図は本発明を実施した超高真空熱処理炉を示す断面
図であり、図中１は容器を示している。

この容器１は上下に分割される１外部容器２ａと下外部
容器２ｂとからなる外部容器２と上内部容器３ａと上内
部容器３ｂとからなる内部容器３との二重構造となって
いる。また、この外部容器２と内部容器３はその分割箇
所においてバッキングを介してボルト締めされ、内部の
メンテナンスや清掃を可能なようにしている。さらに、
容器ｌは特に図示しない駆動装置により上下部は開閉さ
れ被処理物４を内部に出入できるようになっている。ま
た、外部容器２と内部容器３とで構成される空間内には
ヒータ５・５・・・及び断熱材６命６が配設され、外部
より電力等で加熱できるようになっている。

外部容器２の外側には排気管７ａφ７ｂ・７Ｃが設けら
れ、排気管７Ｃは内部容器３内の空間と連絡し、高真空
ポンプ８、遮断弁９ａｅ　９　ｂを介して真空ポンプ１
０に連結している。排気管７ａ・７ｂは遮断弁９Ｃを介
して真空ポンプｌＯに直結している。なお、１１は真空
ポンプ１０と継げられた大気放出管である。

また、ガス導入設備はガスボンベ（タンク）１２より流
湯調整装置１３及び遮断弁１４を通って容器ｌ内へガス
が導入されるようになっている。

図では単ラインで示しであるが、実際は複数のガスライ
ンが設けられることとなる。このガスラインの途中より
分岐して０Ｎ−ＯＦＦ弁１５を介して外部容器２内への
ライン１６ａと内部容器３内へ入るライン１６ｂ、及び
前記した遮断弁９Ｃをバイパスして０ＮＯＦＦ弁１７が
設けられ、排気管７Ｃ１７ａまたは７ｂより圧力が導か
れた差圧計１８からの信号を処理する信号変換器１９謂
りの信号により、前記した０Ｎ−ＯＦＦ弁１５φ１７が
ケーブル１９＆を介して開閉されるようになっている。

尚、図中２０ａ・２０ｂは冷却用の／゛ズル、２１ａ−
２１ｂ遮断弁、２２は送風機、２３は直流電源、２４は
電線である。

本実施例に係る超高真空処理炉は上記のように構成され
ているもので、被処理物４を容器１内に装入後、真空ポ
ンプ１０を作動させ遮断弁９ａ番９ｂ−９ｃを開とする
ことで外部容器２、内部容器３内の大気が大気放出管１
１により放出される。ある一定置下の圧力（ＩＴｏ　ｒ
　ｒ、１３３Ｐａ）になると、ターボ分子ポンプ等の高
真空ポンプ８が作動して内部容器３内の圧力は低下し、
高真空となる０次いで、ヒータ５・５・・・を加熱し内
部容器３温度を摂氏４００度以北に保つと、付着した油
分、水分、ガス等が離脱し、内部容器３巾は超高真空と
なる。さらに、清浄な状態を得るにはアルゴン水素等の
ガスを遮断弁１４を開き、茨量調整装置１３によって波
量を制御しながら内部容器３内・＼送る。ガス圧力を放
電に適した状態（１０〜１０　　Ｔｏｒｒ）に保ちなが
ら、直流電源２３より電線２４を経て被処理物４にマイ
ナス電圧（〜ＩＫＶ）を印加すると、ガスが放電により
イオン化され、イオン化されたガス分子が被処理物表面
をたたくので（イオンポンバー）”）７１浄化される。

通常、数十分、このイオンボンバードを行ない、ガス電
源を切ると、圧力が降下する。

この状態を保ちつつ、ろう付、拡散接合などの超高真空
処理ができる。

イオン窒化、イオン浸炭等を行なう場合には。

前述した工程で一度高真空にした後、ガスを導入し、被
処理物４にマイナス電圧を印加し、放電させながら処理
をする。この場合、圧力は数Ｔｏｒｒであり、内部容器
３の内外圧力差はほとんどないから圧力荷重は発生しな
い。

ガス窒化、浸炭などを行なう場合には、大気圧以トでガ
スを導入する。この場合、遮断弁９ｂは一度閉じて充圧
後、少し開け、ガス導入量だけリックさせる。

差圧計１８により、内部容器３、外部容器２内の圧力差
がある一定値以りになると（±１０Ｔ。

ｒｒ）、例えば充圧時、内部容器３内の圧力が外部容器
２内の圧力より一定値以上高くなると、０ＮＯＦＦ弁１
５が開となり、ガスが外部容器２内に導入される。逆に
、内部容器３内の圧力が外部容器２内の圧力より一定値
以ヒ下がると、０ＮＯＦＦ弁１７が開いて外部容器２内
の圧力を逃がす、かくして、内部容器３内外の圧力差は
一定値以上に保たれるので、内部容器３の耐圧強度は問
題とならず、非常に薄くて済む、従って熱慣性が少なく
省エネルギーとなり、加熱、冷却時間も少なくて済む。

また、０Ｎ−ＯＦＦ弁１５・１７は圧力差が一定値以上
にならないと開かないので、外部容器２内のヒータ５Φ
５・・・や断熱材６から出る油分、水分等の不純物のガ
スがガス導入管を通って内部容器３内に導入（拡散）し
てくることがない、何故なら、ＯＮ−〇ＦＦ弁１５φ１
７が開く時は常に圧力差があり、ガスは必ず外部容器２
の方向へ向って波れるから、不純カス拡散と逆向きとな
るからである。

〔発明の効果〕

上記したように、本願発明に係る超高真空熱処理炉によ
ると、被処理物が収容される空間にヒータや断熱材がな
いので、これらの表面に付着している油分、水分の離脱
による影響がなく、清浄な真空状態を得ることができ、
メンテナンスや清掃が容易に行なえる。また、処理ガス
がいかなる種類でもヒータや断熱材には別の安全なガス
を送ることができ、ヒータや断熱材を傷めたり、汚れを
生ずることがない。

また、チタンやアルミニウム等の酸化しやすい材料であ
っても様々な多目的処理が可使となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した超高真空熱処理炉を示す断面
図である。１・・・容器　２・・・外部容器　３・・・内部容器４
・・・被処理物　５・・・ヒータ　６・・・断熱材８・
・・高真空ポンプ　ｌＯ・・・真空ポンプ１２・・・ガ
スボンベ５・１７・・・０Ｎ−ＯＦＦ弁８・・・差圧計１９・・・信号変換器特許出願人　有限会社　シーアンドニー同　　　有限会
社　サンビー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理物を超高真空あるいは稀薄高純度ガス中で
熱処理、ろう付、拡散接合等の多目的処理を行ない、被
処理物および容器内壁の表面に付着している油脂分、水
分、容器内の大気、特に酸素を取除くため超高真空とな
す設備に適用される超高真空熱処理炉にあって、容器を
外部容器と内部容器とよりなる二重構造とし、その外部
容器と内部容器との空間に加熱ヒータとファイバー状断
熱層を配設してあることを特徴とする超高真空熱処理炉
。
（２）前記外部容器と内部容器とで形成される空間と内
部容器内との差圧を検出する差圧計を配し、一定差圧以
上になると外部容器と内部容器とで形成される空間にガ
スを導入する弁及びガスを排出する弁を各々設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超高真空熱
処理炉。
（３）前記被処理物にマイナス電圧を印加し、前記した
稀薄高純度ガス中でイオン化放電させてイオンボンバー
ドを行ない、被処理物の表面を清浄化する電源を有して
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項に記載の超高真空熱処理炉。