JPS61206604A - セラミツクパイプの製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明によって得られるセラミックパイプはその使用目
的に応じて直径、長さ、溶射被膜の膜厚を変化、設定し
さらにセラミック溶射材料を選択することにより耐熱、
耐摩粍、耐食、耐絶縁等のあらゆる分野におけるセラミ
ックパイプとして利用が可能である。

特に、各種反応管、電気炉用炉心管、拡散炉用均熱管ま
た、溶鋼注入制御用スライディングノズル等に有用であ
る。

（従来の技術） 一般にセラミック製品は、原料を混合、混練した後、形
状及び用途に応じて加圧、押出鋳込み、射出等により成
型し次いで乾燥、焼成する工程を経て製造されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の方法でセラミックパイプを製造す
る場合、原料の化学的純度、結晶化の程度、粒度及び粒
度分布に厳密な精度が要求される。

さらに焼成においては少なくとも１０時間以］二は必要
とされ、その温度管理もセラミックパイプの品質面で大
きな要因をしめている また乾燥や焼成の際、収縮の大きさが３軸方向でそれぞ
れ異なっているため、一部分のみならず全体においても
形状の変化を起こす恐れがあり、成型の際に複雑な調整
が必要となる。また収縮が異なるために当然乾燥の際の
亀裂や変形の危険性が太きくなる。

さらに、製造に要する時間や費用、また製造のための設
備投資等、非常にコストがかかりその結果セラミックパ
イプ自体の価格が高くなるという問題があった。

（問題を解決するための手段） そこで本発明は、従来より表面処理を目的として一般に
普及しているプラズマ溶射法の中で、最大膜厚が５０ｍ
ｍ近くにも達しさらにガスプラズマ溶射法の様にアルゴ
ン、ヘリウム、水素、窒素などの高価なガスを用いず安
価な水を利用できる水プラズマ溶射法に着目し、従来の
製造技術では解決できないと予想される問題点を克服す
るにいたった。以下に本発明の具体的な製造法について
説明する。

必要とするセラミックパイプの形状に応した金属ムＪ材
外面部に水プラズマ溶射装置を用いて溶射被膜を形成す
る。

金属母材の材質については特に厳密な選択を必要としな
い。

セラミック溶射被膜を形成するためのセラミック溶射材
料としては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリ
カ、ジルコン、スピネルなどの各種酸化物をそのセラミ
ックパイプの使用用途に応じて耐熱、耐摩耗、耐食、耐
絶縁等の性能を有する単一もしくは複数の任意の材料を
使用できる。

所定厚のセラミック溶射膜厚が形成された時点で溶射を
停止し、そのセラミック溶射層を強制的にあるいは故意
に金属母材パイプ外面より剥離もしくは金属母材パイプ
を除去することによってセラミックパイプを製造できる
。剥離ならびに除去方法としては、溶射における金属母
材とセラミック層との熱膨張差を利用する方法、セラミ
ック被膜層表面に超音波の振動をあたえて母材金属表面
から剥離する方法、水プラズマ溶射施工以前に金属母材
パイプ表面に離型剤を塗布することにより故意に剥離を
生じせしめる方法あるいは、水プラズマ溶射施工完了の
後に金属母材パイプを王水等の強酸性の水溶液を用いて
溶解除去するか、切削等の機械加工により除去する方法
など任意の方法を単一もしくは複合的に採用できる。

（実施例） 以下、本発明を半導体用拡散炉ライナーチューブ等の内
面と外面において異なった特性を必要とする多層セラミ
ックパイプの製造に裟用した実施例について説明する。

母材金属としてφ１１５ｍｍＸ　１５００ｍｍＸ　２ｍ
ｍのステンレス鋼管を用いる。

まず、水プラズマ溶射の際、最小限必要とされるセラミ
ック溶射被膜との密着力を得るため、母材金属表面にブ
ラスト処理を行ない 若干の粗さをあたえ、次いで母材金属の粗面全面に離型
剤を塗布する。

溶射材料は、その使用目的に応じて２種類を選択する。

すなわち、木用途である半導体用拡散炉ライナーチュー
ブはチューブの中心軸にヒーターを備え、半導体部品が
チューブ内を通過することにより焼成されるもので、さ
らにヒーターを中心としてチューブを回転させることに
よりチューブ内の半導体が入口から出口へと徐々に移動
するものである。

チューブ内はヒーターによって１３００°Ｃ〜１６００
’Ｏに加熱されており、また外面部はチューブ全体の固
定や回転させるための冶具などでかなりの強度を必要と
する。

そこで本発明では内面に耐熱を目的としてジルコニア系
溶射材料、外面には耐強度を有するアルミナ系溶射材料
を用いる。

まずジルコニア系溶射材料を水プラズマ溶射装置を用い
て厚み２ｍｍの溶射被膜を形成しさらにその溶射被膜上
にアルミナ系溶射材料を引き続き水プラズマ溶射装置に
より２Ｉｌ１ｍの溶射被膜を形成す氷プラズマ溶躬施工
終了後、放置し自然冷却させ、形成されたジルコニア、
アルミナセラミック複合層をステンレス鋼管との熱膨張
の差と離型剤との相乗効果によって母材金属上より剥離
させ、ｔｂ　１．　ｌ　５ｍｍＸ　１５００ｍｍＸ　４
ｍｍの形状の多層セラミックパイプを得た。

（効果） 上述のごとく本発明によって得られた多層セラミックパ
イプは次の様な効果が期待できる。

すなわち、従来のセラミックパイプと同等もしくは、そ
れ以−Ｌの性能を有ししかも非常に安価に提供すること
が可能となる。

まず、複雑な製造工程ならびに管理を必要とせず、それ
にともなう製造設備も、従来の製造法と比較すると非常
に簡略化され、製造時間にいたっては、１０分の１以下
で製造が可能となる。

また、水プラズマ溶射装置を用いるため、セラミック溶
剤材料が、３００００℃という超高温のプラズマ炎中を
通過するため材料粒子は溶融され球状粒子となり溶射施
工中に自動的に粒形調整が行なわれ、従来の様に原料の
粒形を調整する必要がなく比較的、安価な材料の使用が
可能となる。

成型助剤、その他の制御剤の添加を必要としないため、
比較的安価な材料を使用するにもかかわらず純度の優れ
た高品質の製品が提供できる。

さらに、本実施例のごとく２種類以上の溶射材ネ゛１に
よる複合層を有するセラミックパイプを製造する場合、
従来法の場合、容易に製造するのは困難であったが、本
発明の場合、セラミック溶射族ｌ−中に必要な厚みが形
成された時点で他の種類のセラミック溶射材料を供給す
ることにより容易に複合層を形成できこれを繰り返すこ
とにより、２種類以」−の複合層の形成もＩｆｆ能であ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超高温プラズマによりセラミック材料を金属母材
   パイプ外面部に溶射を施しセラミック層を形成し、さら
   にそのセラミック層を金属母材パイプから分離すること
   を特徴とするセラミックパイプの製造法。
2. （２）使用用途に応じてセラミック溶射材料の粒度を徐
   々に変化させた特許請求の範囲第１項記載の製造法。
3. （３）使用用途に応じて２種類以上のセラミック溶射材
   料により、多層被覆を形成する特許請求の範囲第１項記
   載の製造法。
4. （４）セラミック層を金属母材パイプから、強制的に剥
   離して分離する特許請求の範囲第１、２、３項記載の製
   造法。
5. （５）金属母材を溶解させてセラミック層を分離する特
   許請求の範囲第１、２、３項記載の製造法