JPS60237264A - セラミツクス製結合部材の製造方法 - Google Patents

セラミツクス製結合部材の製造方法

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JPS60237264A
JPS60237264A JP9378884A JP9378884A JPS60237264A JP S60237264 A JPS60237264 A JP S60237264A JP 9378884 A JP9378884 A JP 9378884A JP 9378884 A JP9378884 A JP 9378884A JP S60237264 A JPS60237264 A JP S60237264A
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JP
Japan
Prior art keywords
bellows
ceramics
ceramic
base body
silicon nitride
Prior art date
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Pending
Application number
JP9378884A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Doi
土井 晴夫
Yoshio Nakamura
中村 佳夫
Hiroshi Aoki
博史 青木
Shigetaka Wada
重孝 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP9378884A priority Critical patent/JPS60237264A/ja
Publication of JPS60237264A publication Critical patent/JPS60237264A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/04Bellows
    • F16J3/047Metallic bellows

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) 本発明け、管等の機械部品や装置間の結合、接続に利用
されるベローズ等の結合部材、特に高温環境下での使用
に適するセラミックス製結合部材の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来より、結合部材のベローズ等は、振動また叶卒位す
る枦械部品等との結合、接続によ〈利用されているが、
従来のべp−ズ等雌、主にステンレス鋼等の金属製であ
り、例えは8(10’0以上の高温状態で使用すると、
酸化腐食を生じるなめ、高温流体がベローズ内を流れる
などの高?fJL環境下での使用が困簿であった@この
ため、金属より一般に耐熱耐食性に優れるセラミックス
を材質とする結合部材の開発が望まれていた〇近年、薄
肉でも十分に高い強度を有する高性能セラミックス、例
えば窒化珪素(815N4 ) 、炭化珪素(Sin)
などが開発され、ベローズ等の一肉結合部材の製造の可
能性が出てきlt、Lかしながら・この種のセラミック
ス製薄肉結合部材と、仲、の様械部品との接続用のセラ
ミックス継手とを取り付ける方法が未だ提案されておら
ず、これ故、セラミックス製ベローズ等岐有効に実用化
さ、れていなかった。
(発明の目的) 本発明け、上記の事情を考慮してなされたも “ので、
その目的岐、高温でかつ振動や外′カ等が加わる状態で
も使用可能なセラミックス製結合部材の製造方法を提供
することにある。
(発明の構成) 本発明のセラミックス製結合部材の製造方法はSOVD
(Ohemical Vapour Depositi
on )を利用して、セラミックス膜を気相成長させて
、ベローズ等の結合部材を成形する方法で、その構成は
、ベローズ等の結合部材の外形形状を有する基体を黒鉛
等の焼却可能な材料で成形し、該基体の両端にセラミッ
クス継手を付設し1次に窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ックスを前記基体および継手の表面に析出させ、その後
前記基体を焼却することを特徴をするものである。本発
明を更に詳述すると、本発明の製造方法社、例えばまず
塊状や略筒形等の黒鉛基体を、所望′の結合部材の外形
形状を有するように、例えdベローズの場合には蛇腹形
状の面を有するように成形し、続いてセラミックス継手
を、例えばベローズの場合に岐フランジ形状の継手を黒
鉛基体の両端に付設好ましくは該基体に固定し、次にこ
の黒鉛基体を加熱炉の反応管内に収め、OVDにより例
えは窒化珪素(Si3N4)の場合に轄3 SiO/4
+ 4NH5→Si 5N4 + 12HOJという化
学反応、または炭化珪素(8i0)の場合にけ5i(O
H5)075→8i0+3HOA! という化学反応を
利用して、テトラタνロシラン(8i(V4)およびア
ンモニア。
メチルトリフルロシラン(Si (a(s)Cls)e
の蒸気をキャリヤーガス(例えば、水素ガス)と共に反
応管中に導き、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックスを
黒鉛基体の表面およびセラミックス継手の表面に連続し
て析出させ、そのセラミックス膜を気相成長させて所望
の肉厚を有するベローズ等の結合部材を形成し、しかる
後黒鉛基体を空気巾約700°Cの温度で加熱、焼却す
る製法である。従って、この製法により、セラミ。
クス継手を一体に備えたセラミックス製結合部材が得ら
れることとなる。DI上述べた本発明の製造方法は、下
記の実施例により更に明らかとなる。
(実施例) 実施例1 との実施例の製造方法は、窒化珪素(Si3N4)製セ
ラミックス継手を有する窒化珪素(Si3Na)製セラ
ミックスベローズを製造する方法である〇以下、詳述す
る。まず、第1図に示すように、黒鉛よりなる略筒形の
基体1を成形した。基体1の外周面には、ベローズの外
形形状をなす蛇腹状の基礎向2が形成され、また基体1
の両側に蝶、円板リング形状の窒化珪素製セラミックス
継手3が付設されている。さらに、基体1の内側両端に
は、反応ガスが基体1内に侵入するのを防止するための
円板4が嵌合して収められている。
次に、第2図に示すように、基体1を加熱炉5の反応管
6内に設置した。反応管6の容積岐十分に大きく取られ
ており、基体1を均一に加熱することができる。紗いて
、炉5を加熱して炉内温度を1400oCに維持する七
共に、減圧して、 反応管6内の真空度を30Torr
に保ち、テトラクopシラン(8i014>およびアン
モニア(NH,)の蒸気を1:10流に比で水素ガスの
キャリヤーガスと共に反応管6内に送り込み(図中、矢
印P方向)、窒化珪素を基体10基礎面2およびセラミ
ックス継手30表面などに析出させたOこの条件での窒
化珪素膜の成長速度社約0.1mm/hrであった。反
応蒸気を2時間流し続けて、窒化珪素膜の厚さが約0.
2 mmに達したところで、反応蒸気の供給を止め、基
体1を放冷した〇しかる後、窒化珪素付着の基体lをt
aX炉(図示せず)内に移し、大気雰囲気中で7(’1
000 tで徐々に加熱して、黒鉛製の基体1を酸化、
焼却した。この結果、第3図に示すような、両側にセラ
ミックス継手3,3を一体に備えた窒化珪素製ベローズ
7(肉厚約0.2mm)が得られた。
このベローズ7祉、継手3と一体であり、管等の機械部
品と容易に接続、結合することができ七〇。
実施例2 この実施例は、ガス々−ビン用回転式熱交換器のシール
部に使用するベローズのII造方法である。以下、詳述
する。
第4図ないしが6図に示す回転式熱交換器において、8
け熱交換器コアを示し、また9位数ファ8を回転させる
コア回転ギヤ、10・−・鉱該コア8を支持するベアリ
ングを夫々示す。熱交換器コア8岐、低圧部11と高圧
部12とに分れており、ガスタービン(図示せず)より
の750°0ないし1200°0の高温排ガスが低圧部
11に供給され(図中、矢印A方向)その後大気中へ放
出される(図中、矢印B方向)一方、4 kg/cm2
ないし6kg/cm2の圧縮空気が高圧部12に送り込
まれ(図中、矢印C方向)その後ガスタービンの燃焼室
へ逆り出されるようになっている(図中\矢印り方向)
。その際、コア8内で熱交換が行なわれて、排ガス社冷
却される一方、圧縮空気岐650°0ないし1100°
atで加熱されて高温吸気となるようになっている。1
3および14t;を高温排ガスおよび高温吸気が流れる
低圧力差シよび高圧力差シール部を示す。このシール部
13.14(全体の外在的4311rrm)を第7図に
拡大して示すように、熱交換器コア8とガスタービン本
体の間には、両端に炭化珪素(8i0) 1ltlセラ
ミックス継手38〜3dを接合する炭化珪素(SiO)
製ぺp−ズ7a、7bが夫々、コア8側に酸化ニッケル
(Nip)製摺動材15を介在させて接続され”Cおり
1ガスタービンの振動卒位を吸収可能としている0次に
、この低圧力差シール部13内のイレーズ7aの製造過
程を述べると、まず第8図に示すように、ベローズの外
形形状をなす基礎面2aを有する黒鉛W基体1aを成形
し、炭化珪素製セラミックス継手3a、3bを該基体1
aO両側に付設した。
次に、この基体1aを実施例1と同様な炉の反応管内に
設置し、続いて炉を加熱しかつ反応管内を減圧して、炉
内温度を1450°C9反応管内の真空度を約30 T
orr K * 節し、メチルトリクロロシラン(5i
(a(s)Ols)の蒸気をキャリヤーガス(水素ガス
)と共に反応管中に導き、炭化珪素を基体1aの基礎面
2およびセラミックス継手3a、3bの表面に析出させ
た。この条件での炭化珪素膜の成長蒼度岐約0.1 m
m/h rであった0なお、この場合、炭化珪素膜を形
成する必要がない基体部分には、予め窒化硼素(BN)
粉末を塗布しておき、炭化珪素の析出を防止した。メチ
ルトリクロロシラン蒸気を2時間流し続けて、炭化珪素
膜の厚さが約0.2mmに達したところで、その蒸気の
供給を止め、基体1aを放冷した。
しかる後、炭化珪素付着の基体1aを炉より取出し、大
気雰囲気中で約700°Cまで加熱して、黒鉛製の基体
1aを焼却し、この結果両側にセラミックス継手3a、
3bを一体に備えた炭化珪素製ベローズ7aが得られた
◇高圧力差シール部内の炭化珪素製ベローズ7bも、上
記と同様にして得ることができた。
従来のシール部では、第9図に示すような、両端にステ
ンレス鋼(808)製継手16.16を接合したステン
レス鋼製ベローズ17を使用していたため・耐熱性に劣
り、ガスタービンか♂i温排ガスおよび高温吸気の熱に
よってシール部が破損し易く、排ガス等が外部に漏れる
ことが多かった。これに対して、実施例2の製法によ抄
得念継手一体の炭化珪素製ベローズ7a、 7bを用い
た場合に蝶、ガスタービンの振動が伝達される状態で使
用されかつ1200°0にもなる高温排ガス。
および高温吸気が流通しても、ベローズ等が破損し排ガ
ス等が漏れることが無かった〇(発明の効果) 以上説明したように、本発明の結合部材の製造方法d、
OVDによりセラミックス膜をセラミックス継手付設の
基体の装面上に気相成長させて結合部材を成形ししかる
後該基体を焼却する製法としたことにより、他の機械部
品との接続、結合が容易で、かつ高温流体(例えは、8
0000以上)が流れるなどの高f!A′fR境下に適
用可能な継手一体のセラミックス製結合部材を製造する
ことができ、しかもベローズ等を製造する場合には0、
約80α00以上の高温下で振動や外力等が加わる状態
においても使用可能な結合部材を得る仁とができる。従
って、本発明の製法による結合部材社特に、自動車エン
ジン等の振動機械とセラミックス製ターボ・チャージャ
八ウジング等の高温装置との接続などに有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の実施例1のセラミックス
製結合部材の製造方法に従う各製造過程を示す図、 第3図れ実施例1cI製造方法に従って得られたセラミ
ックス製結合部材を示す断面図、第4図は実施例2の製
造方法に従って得られた結合部材を備え付けた回転式熱
交換器を示す・正面図、 第5図は第4図の回転式熱交換器を示す平面図(シール
部を除く。)、 第6図は第4図のv’r−vT、mにおける断面図、第
7図は第6図の回転式熱交換器近傍のシール部を示す拡
大断面図、 第8図は実施例2の製造方法に従って得られた結合部材
(第7図に図示する。)の製造過程を示す図、 第9図位従来のシール部の要部を示す断面図であ7−8 図中、 1.1a・・・基体 3.3a〜3d・・・セラミックス継手7.7a、7b
・・・セラミックス製ベローズ特許出願人 株式会社 
豊田中央研究所第1図 才2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ベローズ等の結合部材の外形形状を有する基体を黒鉛等
    の焼却可能な材料で成形し、該を体の両端にセラミック
    ス継手を付設し、次に窒化硅素、炭化珪素等のセラミッ
    クスを前記基体および継手の表面に析出させ、その後前
    記基体を焼却することを特徴とする継手を一体的に備え
    たセラミックス製結合部材の製造方法0
JP9378884A 1984-05-10 1984-05-10 セラミツクス製結合部材の製造方法 Pending JPS60237264A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7055236B2 (en) * 1999-08-13 2006-06-06 Asahi Glass Company, Limited Joining method for high-purity ceramic parts

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5128647A (ja) * 1974-09-03 1976-03-11 Fujitsu Ten Ltd Kanonsoshi

Patent Citations (1)

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