KR101425328B1

KR101425328B1 - 실리콘화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101425328B1
Application number: KR1020137005354A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 브루흐; 요한 다이메르
Original assignee: 에스지엘 카본 에스이
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2014-08-01
Also published as: DE102010038914A1; WO2012016747A1; CN103249694A; CN103249694B; KR20130041293A; JP2013535396A; EP2601154A1; US20130142954A1; JP5730392B2

Abstract

본원 발명은 탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는: 유입구(110) 및 배출구(120)를 가지고, 내부 공간에 실리콘화 디바이스(130)가 위치되는 챔버(100); 및 상기 실리콘화 디바이스와 상기 배출구(120) 사이뿐만 아니라 상기 유입구(110)와 상기 실리콘화 디바이스(130) 사이에서 연장하는 고정형 홀딩 부분(210), 및 서로에 대해서 평행하게 이동할 수 있는 2개의 비임들(221 및 222)을 포함하는 이송 부분(220)을 가지는 컨베이어 디바이스(200)를 포함하고, 상기 홀딩 부분(210) 및 이송 부분(220) 모두는 각각의 슬롯들(210a, 220a)의 쌍들을 포함하고, 상기 각 쌍 중의 하나의 슬롯들(210a, 220a)이 운송 디바이스(200)의 길이방향 축(L)에 대해서 서로 대면하여 놓이고 그리고 로드(10) 또는 공작물을 수용하도록 직접적으로 디자인되고, 상기 운송 부분(220)은 상승, 전진 및 하강 이동을 포함하는 반복되는 이동들의 사이클로 구동될 수 있고, 그에 따라 상기 유입구(110)로부터 상기 실리콘화 디바이스(130)까지, 그리고 실리콘화 디바이스로부터 배출구(120)까지 길이방향 축(L)을 따라서 주기적인 방식으로 홀딩 부분(210) 상에 놓인 로드들(10)을 이동시킨다.

Description

실리콘화 장치 및 방법{SILICIZING APPARATUS AND METHOD}

본원 발명은 탄소-함유 공작물들(workpieces)을 실리콘화하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

실리콘화(siliconizing) 재료를 위한 프로세스는 안정성이 증대된 탄소-함유 공작물들을 제공하는 마무리(finishing) 프로세스이다. 기본 반응은 실리콘 탄화물을 형성하기 위해서 공작물 내에서 탄소 및 실리콘을 융합시키는 것이다.

탄소를 함유하는 실리콘화 재료들을 위한 방법의 예가 EP 0 956 276 A1에 개시되어 있다. 그러한 방법에 따라서, 분말화된 실리콘과 조합된, 실리콘화하고자 하는 탄소-함유 재료가 가열되고, 그에 따라 용융된 실리콘이 재료 내로 침투하고 그리고 그 재료와 적어도 특정 범위까지 반응하여 실리콘 탄화물을 형성한다. 그러나, 그러한 방법은 배치식(batches)으로만 실시될 수 있고, 이는 그러한 방법의 대규모 이용을 제한한다.

그에 대한 개선이 DE　10　2006　009　388　B4에서 제시되어 있다. 상기 공보에 개시된 방법은 특별한 온도 및 압력 조건들이 우세한(prevail) 몇 개의 챔버들에 걸쳐서 분배된다. 이어서, 실리콘화하고자 하는 공작물을 각각의 챔버 내에 연속적으로 배치하여, 공작물을 가열하고, 실리콘과 반응시키고, 그리고 공작물을 냉각시킨다. 공작물이 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 일단 이송되면, 새로운 공작물이 제 1 챔버 내로 도입될 수 있다. 이는, 처리량(throughput)이 개선되나, 제한된 범위 내에서만 개선된다는 것을 의미한다.

그에 따라, 본원 발명의 목적은 방법이 연속적으로 실시될 수 있게 허용하는 탄소-함유 공작물들의 실리콘화를 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적은 제 1 항의 특징들을 가지는 장치에 의해서 그리고 제 8 항의 특징들을 가지는 방법에 의해서 달성된다.

바람직한 실시예들이 종속항들에 규정되어 있다.

본원 발명의 하나의 실시예에 따라서, 탄소-함유 공작물들을 실리콘화하기 위한 장치는 이하를 포함한다: 즉, 유입구 및 배출구를 가지고 내부에 실리콘화 디바이스가 위치되는 챔버;

실리콘화 디바이스와 배출구 사이뿐만 아니라 유입구와 실리콘화 디바이스 사이에서 연장하는 고정형 홀딩 부분, 및 서로에 대해서 평행하게 이동할 수 있는 2개의 비임들을 포함하는 이송 부분을 가지는 컨베이어 디바이스를 포함하고, 상기 홀딩 부분 및 이송 부분 모두는 각각의 슬롯들의 쌍을 포함하고, 상기 각 쌍 중의 하나의 슬롯들이 컨베이어 디바이스의 길이방향 축(L)에 대해서 서로 대면하고(face) 그리고 로드(rod) 또는 공작물 자체를 수용하도록 디자인되고, 상기 이송 부분은 상승, 전진(advance) 및 하강 운동을 포함하는 반복되는 운동들의 사이클로 구동될 수 있고, 그에 따라 상기 유입구로부터 상기 실리콘화 디바이스까지, 그리고 실리콘화 디바이스로부터 배출구까지 길이방향 축(L)을 따라서 색인되는(indexed) 방식으로 홀딩 부분 상에 놓인(resting) 로드들을 이동시킨다.

그에 따라, 실리콘화 디바이스에 추가적으로, 장치의 키이 요소(key element)가 특별하게 디자인된 컨베이어 디바이스가 된다. 이에 의해서, 처리되는 공작물들이 간헐적인 방식으로 챔버의 내부를 통해서 실리콘화 디바이스를 향해서 이동되고 이어서 실리콘화 프로세스 이후에 실리콘화 디바이스로부터 다시 멀리 이동된다. 본원 발명에 따른 방법에서 디바이스를 이용할 때, 이동들의 각각의 사이클에서, 로드들 중 하나에 장착된 공작물 또는 공작물들이 실리콘화 디바이스의 방향으로 홀딩 부분을 따라서 이송되고 이어서 실리콘화 디바이스로부터 멀리 배출구까지 이송된다. 이와 관련하여, 홀딩 부분의 슬롯들의 쌍 내에 각각 놓이는, 로드들 또는 캐리어들 또는 공작물 자체는 운동들의 사이클의 상승 단계에서 이송 부분의 비임들에 의해서 아래로부터 파지된다(caught hold of). 그에 따라, 로드들이 홀딩 부분의 슬롯들의 각각의 쌍으로부터 취해지고(taken out of) 이어서 이송 부분의 슬롯들의 쌍 내에 놓여진다. 다음, 전진(advance), 단계에서, 이송 부분의 비임들의 슬롯들 내에 놓여진 로드들이 전방(forward) 방향으로 운송되고, 그러한 방향은 미리-셋팅된 거리에 걸쳐 유입구-실리콘화 디바이스-배출구 순서로 규정된다. 다음에, 하강 단계에서, 로드들이 다시 홀딩 부분 상에 배치되나, 이번에는, 각각의 로드가, 예를 들어, 전방 방향으로 각각의 인접한 슬롯들의 쌍 내에 원래 배치되었던 슬롯들의 쌍으로부터 전방 방향으로 거리를 둔 슬롯들의 쌍 내에 배치된다. 이러한 방식으로, 로드들이 전방 방향을 따라서 증가하는 방식으로 챔버를 통해서 이송된다.

이동들의 개별적인 사이클들 사이에, 몇 분 또는 심지어 몇 시간의 간격이 있을 수 있고, 그러한 간격 동안에 로드들 및 그에 따른 로드들 상의 공작물들이 홀딩 부분 상에 놓여지고 또는, 이러한 간격 중에, 선행하는 이동들의 사이클에서 실리콘화 디바이스 내로 도입되었던 그러한 로드들이, 다음의 이동들의 사이클에서 실리콘화 디바이스로부터 제거되기 전에 적절하게, 실리콘 프로세스를 거치게 되고, 그리고 이어서 배출구의 방향으로 컨베이어 디바이스를 따라서 다시 한번 운송된다. 이어서, 전체적으로, 공작물들은, 실리콘화 디바이스 내부에 있게 되는 상기 간격의 지속 시간 보다 상당히 더 긴 기간 동안, 챔버 내에 있게 되고, 그에 따라 공작물들은 마무리 목적을 위해서 내부에서 실리콘과 접촉할 수 있다. 유입구로부터 실리콘화 디바이스까지의 전술한 증가적인 진행(progress)의 지속시간 동안에, 공작물들은 1300 ℃ 내지 1800 ℃의 챔버 내의 우세한 높은 온도들에 의해서 점진적으로 가열되며, 그에 따라 실리콘화 디바이스 내로 도입될 때, 그 공작물들은 적절한 온도에 도달하게 된다. 일반적으로, 실리콘화 디바이스 자체는 챔버의 가장 높은 온도의 부분을 구성하는데, 이는 실리콘화 디바이스가 용융 상태의 실리콘을 포함하기 때문이다. 그러나, 예열 온도가 실리콘화 온도 보다 더 높게 셋팅되도록 그러한 온도가 또한 프로그램될 수 있다. 반대로, 공작물은 실리콘화 디바이스로부터 챔버 배출구까지의 경로 중에 냉각된다.

전술한 방식에서, 본원 발명의 디바이스에 의해서 연속적인 방법이 구현될 수 있다. 이는, 높은 단위 시간 당 공작물 처리량이 얻어질 수 있게 하는 장점을 가진다. 또한, 챔버는 각 배치에 대해서 가열되고 이어서 다시 냉각될 필요가 없다. 공작물들의 가열 및 냉각 프로세스가 챔버 내에서 적어도 부분적으로 실시되기 때문에, 종래 기술에서와 같은 복수의 챔버들의 시퀀스가 절대적으로 필수적이지 않게 된다.

챔버 내의 온도 및 압력 조건들을 안정적으로 유지하기 위해서, 바람직하게 유입구 및 배출구 모두가 공기 폐색부들(airlocks)의 형태가 되고, 이는 로드들 상의 공작물들의 도입 및 회수(withdrawal)가 챔버 내부의 조건들의 교란 없이 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 안정적인 공기 폐색부들이 당업계에 공지되어 있으며, 그에 따라 그들의 구성에 대해서 본원에서 구체적으로 설명할 필요는 없을 것이다.

본원에서 기술된 컨베이어 디바이스는 로드들 상에 매달린(hung) 공작물들의 증가적인 이동이 챔버 내부에서 가능하다는 것을 의미한다. 이송 부분의 비임들에 의해서 로드들을 하강시킴으로써 또는 아래로부터 로드들을 캐칭함으로써 이동들의 사이클 동안에 로드들이 홀딩 부분의 슬롯들의 쌍과 이송 부분의 슬롯들의 쌍 사이에서 그리고 이송 부분들의 슬롯들의 쌍들로부터 홀딩 부분의 슬롯들의 쌍들로 교환되기 때문에, 적은 기계적 로딩(loading)만이 운송 및 셋팅 다운 중에 발생된다. 챔버 내에서 높은 온도들이 우세한 영역 내에서 이동하는 기계적 록킹 부분들이 없도록, 컨베이어 디바이스 자체가 구성될 수 있다. 이러한 단순한 기구(mechanics)는, 컨베이어 디바이스가 챔버 내에서 우세한 극한의 온도 조건들 하에서도 내마모성을 가진다는 것을 의미한다. 이와 관련하여, 구동부(drive), 제어부 등과 같은 컨베이어 디바이스의 임계적(critical) 요소들 모두가 챔버의 외부에 의도적으로 배치되는 한편, 챔버 내부에 위치되는 컨베이어 디바이스의 부분들은 이송 부분 및 홀딩 부분의 가동(movable) 비임들로 제한된다는 것을 주지하여야 한다. 챔버 내에 있는 컨베이어 디바이스의 부분들이, 예를 들어, 그라파이트(graphite)로부터, 특히 미세-입자형 그라파이트로부터 또는 CFC 성분들로부터 제조될 수 있고, 그에 따라 그 부분들이 손상 없이 높은 온도를 견딜 수 있다.

이송 부분뿐만 아니라, 컨베이어 디바이스의 홀딩 부분이 또한 서로 평행한 2개의 비임들의 형태일 수 있다. 이송 부분의 비임들과 대조적으로, 홀딩 부분의 비임들이 고정 방식으로 챔버 내에 고정된다. 홀딩 부분의 비임들 및 이송 부분의 비임들 모두의 각각이 컨베이어 디바이스의 길이방향 축(L)을 따라서 서로의 다음에 배열되는 슬롯들의 쌍을 가진다. 본원 발명의 일 실시예에 따라서, 이송 부분의 제 1 비임이 홀딩 부분의 제 1 비임에 인접하여 한 방향으로 연장하고 그리고 이송 부분의 제 2 비임이 홀딩 부분의 제 2 비임에 인접하여 동일한 방향으로 연장한다. 다시 말해서, 이송 부분의 하나의 비임이 홀딩 부분의 2개의 비임들 사이에서 홀딩 부분의 비임에 인접하는 한편, 이송 부분의 제 2 비임이 홀딩 부분의 비임들에 의해서 형성되는 중간 공간 외부의 홀딩 부분의 다른 비임에 인접한다. 이러한 구성은, 홀딩 부분의 슬롯들의 쌍 중의 2개의 슬롯들의 분리가 이송 부분의 슬롯들의 쌍 중의 2개의 슬롯들의 분리와 동일하다는 장점을 가진다. 이러한 방식에서, 로드들이 슬롯들 내에 놓이는 위치들 사이의 각 로드의 영역이 항상 동일하고, 그에 따라 동작 중에 로드들 상의 로딩이 일정하게 유지된다.

이동들의 사이클은 특히 폐쇄형 사이클일 수 있고, 그러한 폐쇄형 사이클은, 다음 순서로, 상승, 진행, 하강 및 복귀 이동을 포함한다. 이러한 방식에서, 이송 부분의 슬롯들 상에 로드들이 없는 동안에, 이송 부분의 비임의 복귀 이동이 실행된다. 이러한 방식에서, 이송 부분의 비임들이 준-직사각(quasi-rectangular) 이동으로 이동되고, 그에 따라 이동의 각 사이클 이후에, 이송 부분의 시작 위치가 다시 얻어진다. 그에 따라, 이송 부분의 비임들이 단지 작은 거리 만큼 홀딩 부분에 대해서 전방 방향으로 변위되고; "작은 거리"라는 표현은, 각 사이클의 전방 방향을 따른 이동에 적용될 때, 유입구로부터 실리콘화 디바이스를 통해서 배출구까지의 로드들의 전체 변위에 대한 것이다. 특히, 이러한 분율은 20%, 바람직하게 10% 미만이다.

본원 발명의 바람직한 실시예에서, 유입구와 실리콘화 디바이스 사이에서 연장하는 홀딩 부분의 제 1 섹션은 실리콘화 디바이스와 배출구 사이에서 연장하는 제 2 섹션 위에서 공간적으로 배치된다. 이는, 유입구 및 배출구가 챔버의 동일한 측부(side) 상에 배열된다는 것을 의미하고, 예를 들어, 하나 바로 밑에 하나가 배열된다는 것을 의미한다. 이러한 실시예에서, 컨베이어 디바이스는 로드를 우선 제1 방향으로 유입구로부터 실리콘화 디바이스로, 이어서 실리콘화 디바이스로부터 하향으로 이송하고, 그리고 추가적인 단계에서 제 2 방향으로 실리콘화 디바이스로부터 배출구로 이송하며, 여기에서 제 2 방향은, 예를 들어, 제 1 방향에 대해서 역-평행(anti-parallel) 방향으로 놓일 수 있다. 이는, 실리콘화 프로세스(제 2 섹션) 후의 냉각 페이즈(phase)가 가열 페이스(제 1 섹션) 대신에 하부 영역 내에서 실시된다는 장점을 가지고, 이때 이미 실리콘화된 공작물들로부터의 열이 에너지-절감 방식으로 이용되어 도입되는 공작물들의 가열 프로세스를 지원하기 위해서 이용될 수 있다.

실리콘화 디바이스는, 예를 들어, 저장 용기를 포함할 수 있고, 그러한 저장 용기 내에는 2개의 롤러 위크들(wicks)이 배치되고, 그에 따라 한 번의 이동 사이클에서, 홀딩 부분 상에 놓인 로드가 롤러 위크들 사이에 배치되도록 그리고 이동들의 후속 사이클에서, 다시 취해지고 그리고 홀딩 부분 상에 다시 배치되도록, 컨베이어 디바이스가 디자인된다. 이러한 실시예는 공작물들이 대략적으로 원형 형상일 때 이러한 실시예가 특히 유리하며, 그에 따라 롤러 위크들의 회전에 의해서 저장 용기 내에 포함된 용융 실리콘 내로 공작물들이 연속적으로 침지되게 한다. 분명하게, 다른 공지된 메커니즘들을 이용하여 컨베이어 디바이스에 의해서 공급되는 공작물을 용융 실리콘을 포함하는 저장 용기 내에 침지시킬 수 있을 것이다.

본원 발명의 내용에서, "공작물"이라는 용어는 마무리된 부분들뿐만 아니라, 실리콘화 프로세스를 거치는 반(semi)-마무리된 제품들 또는 브랭크들(blanks)을 의미한다.

본원 발명은 또한 탄소-함유 공작물들을 실리콘화하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다: 즉, a) 하나 이상의 공작물들을 로드 상에 배치하는 단계; b) 실리콘화 챔버의 유입구와 실리콘화 디바이스 사이 뿐만 아니라 실리콘화 디바이스와 배출구 사이에서 실리콘화 챔버로부터 연장하는 고정형 홀딩 부분, 그리고 서로에 대해서 평행하게 이동할 수 있는 2개의 비임들을 가지는 이송 부분을 포함하는 컨베이어 디바이스의 슬롯들의 쌍 상에 로드를 놓는 단계; c) 로드가 유입구로부터 실리콘화 디바이스 내로 증가하는 방식으로 운송되도록, 홀딩 부분 상의 이송 부분에 의한 한 번의 또는 반복되는 상승, 전진 및 하강에 의해서 로드를 이송하는 단계; d) 실리콘화 디바이스 내에서 공작물을 실리콘화하는 단계; 및 e) 로드가 실리콘화 디바이스로부터 배출구로 멀리 증가하는 방식으로 운송되도록, 홀딩 부분 상의 이송 부분에 의한 반복되는 상승, 전진 및 하강에 의해서 로드를 이송하는 단계를 포함한다.

그에 따라, 이러한 방법은 전술한 장치가 채용될 때 연속적인 방법이 된다. 복수의 로드들이 컨베이어 디바이스를 이용하여 동시에 이송될 수 있기 때문에, 챔버의 내부에서 프로세스의 여러 스테이션들 내에서 특정한 수의 공작물들이 항상 존재한다. 공작물을 로드에 대해서 배치 또는 고정하기 위한 단계 a)가 일반적으로 챔버 외부에서, 예를 들어 공기 폐색부 내에서, 실리콘화 챔버 내에서 우세한 온도 보다 낮은 온도에서 실시되고, 이에 대해서는 전술한 내용을 참조할 수 있다. 적절한 기하학적 형태에서, 로드가 필요 없을 수 있으며; 공작물이 컨베이어 디바이스 상에 직접 배치될 수 있다.

단계 c) 및 e)에서, 상승, 전진 및 하강의 이동들의 사이클이 서로 동일할 수 있을 것이다. 이는, 전진의 길이 및 상승 또는 하강 높이가 이동들의 각각의 사이클에서 동일하다는 것을 의미한다. 그에 따라, 동일하게 프로파일링된(profiled) 이동이 방법을 통해서 실시되고, 이는 방법을 제어하는 것이 바람직하게 단순화된다는 것을 의미한다.

전술한 바와 같이, 이동들의 사이클이 폐쇄형일 수 있고, 그러한 사이클이 이송 부분들의 비임들의 순서에 따른 상승, 전진, 하강 및 복귀 이동을 포함하고, 이때 비임들의 복귀 운동 중에, 로드가 홀딩 부분의 슬롯들의 쌍 내에 수용된다. 이러한 방식에서, 로드들이 홀딩 부분 상에 놓여지는 "대기 기간"을 이용하여 이송 부분의 비임들을 복귀시킨다. 또한, 이러한 타입의 이동에서, 이송 부분의 비임들이 보다 적은 범위로 로딩되는데, 이는 그 비임들이 이동의 작은 유닛들을 통해서 변위되기만 하면 되기 때문이다.

추가적인 실시예에서, 실리콘화 디바이스는 용융 실리콘으로 충진된 저장 용기를 포함하고, 실리콘화 디바이스 내로의 운송은 저장 용기 내에서 로드 상에 배치된 공작물들을 롤러 위크들 상으로 하강시키는 것을 포함한다. 그러나, 그 대신에, 로드들은 또한 로드들을 하강시키기 위한 다른 디바이스를 이용하여 실리콘화 용융체(melt) 내에 침지될 수 있고, 또는 로드들이 고정형 위크들 상에 배치될 수 있을 것이다.

단계 a)는 공작물 내의 관통 개구부를 통해서 로드를 안내하는 단계를 포함한다. 다시 말해서, 각각의 공작물이 로드 상으로 "끼워진다(threaded)". 공작물 및 로드의 치수들에 따라서, 복수의 공작물들이 또한 로드 상에서 서로 나란히 배치될 수 있다. 이러한 방식에서, 본원 발명의 방법의 경우에 단위 시간 당 공작물의 처리량이 증가된다. 관통 개구부들은 예를 들어 공작물의 본질적인 특성일 수 있고, 그리고 공작물들을 로드 상에 위치시키기 위해서 특정되어 배치되고 개방된 개구부들일 수 있을 것이다.

공작물이 로드에 고착되는 것을 방지하기 위해서, 실리콘-배척(repellent) 재료로 이루어진 슬리브가 로드와 공작물 사이에 배치될 수 있을 것이다. 그러나, 준비된 공작물을 로드로부터 제거하는 것을 용이하게 하기 위해서, 공작물에의 부착에 대응(counter)하기 위한 로드의 다른 타입의 침지가 가능하다.

전술한 바와 같이, 단계 e)는 단계 c)의 공간 영역 아래의 공간 영역에서 실시될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 단계 e)를 막 통과한 공작물들의 냉각으로부터의 열이 방법 단계 c) 스테이지 있는 공작물들을 가열하는데 이용될 수 있다. 이는 방법에서의 비용을 절감한다.

첨부 도면들을 참조하여, 비-제한적인 예시적 실시예의 도움을 받아서 본원 발명을 보다 구체적으로 설명할 것이다.

도 1은 본원 발명의 방법에서 이용되는 바와 같은 로드 상의 공작물들을 도시한 측면도이다.
도 2는 탄소-함유 공작물들을 실리콘화하기 위한 본원 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 평면도이다.
도 3은 도 2의 실시예의 측면도이다.
도 4는 본원 발명의 장치의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.
도면들에서, 동일한 참조 번호들을 이용하여 여러 가지 실시예들에서의 동일한 또는 유사한 구성요소들을 표시하였다.

도 1은 공작물들(1)의 예시적인 배열을 도시한 도면으로서, 상기 공작물들의 각각은 관통 개구부(1a)를 가지고, 상기 개구부를 통해서 상기 공작물들이 로드(10) 상으로 또는 둥근 비임으로 안내된다. 도시된 실시예에서, 브레이크 디스크들이 본원 발명의 방법을 이용하여 실리콘화하기 위한 공작물들(1)의 예들로서 주어진다. 그러나, 명백하게, 다른 공작물들 및 반-마무리 제품들이 본원 발명의 방법을 이용한 마무리 처리를 위해서 제공될 수 있다. 본원 발명의 비-제한적인 예들로서, 플레이트들, 튜브들, 로드들 및 다른 기하형태들이 있다.

본원 발명의 방법의 제 1 단계 a)에서, 공작물들(1)이 로드(10) 상에 위치된다. 본원에서 제시된 구성에서, 공작물들(1)이, 특별한 고정물들을 필요로 하지 않고, 로드 상에서 고정적으로 유지된다. 실리콘화 프로세스 동안에 공작물들(1)이 로드(10)에 부착되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들어, 로드가 비-점착(non-stick) 코팅, 즉 실리콘-배척 코팅, 예를 들어 붕소 질화물, 실리콘 질화물 또는 유사한(comparable) 재료들로 형성된 코팅을 구비할 수 있을 것이다.

이제 도 2를 참조하면, 이는 본원 발명에 따른 장치의 제 1 실시예를 평면도로 도시한다. 도면은 이하에서 실리콘화 챔버로서 또한 설명하는 챔버(100)의 내부를 도시하며, 상기 챔버 내에서는 실리콘화 프로세스 이전에 또는 이후에 적절하게 공작물(1)의 가열 및 냉각과 같은 방법의 몇 가지 단계들을 내부에서 실시할 수 있을 것이다.

챔버(100)는 유입구(110) 및 배출구(120)를 포함하고, 이러한 실시예에서 상기 유입구와 배출구는 챔버(100) 내에서 서로 대면한다. 유입구(110)와 배출구(120) 사이에는 실리콘화 디바이스(130)가 존재하고, 상기 실리콘화 디바이스는, 이러한 경우에, 용융 실리콘으로 충진된 가열된 저장 용기(131)의 형태이다. 챔버(100)의 이러한 부분은 실리콘을 액체 상태로 유지하기 위한 충분히 높은 온도에서 유지되는 것이 중요하다. 롤러 위크들(132)이 저장 용기(131) 내로 도입되고, 이러한 경우에, 용융체 내로 공작물들(1)의 전체 원주들을 순차적으로 침지시키기 위해서 2개의 롤러 위크들(132)이 각각의 자체 축들 주위로 회전될 수 있다(단계 d)).

본원 발명의 장치는 또한 제 1 비임(211) 및 제 2 비임(212)을 가지는 홀딩 부분(210)을 포함하는 컨베이어 디바이스(200)를 포함한다. 상기 비임들(211 및 212)은, 도시된 바와 같이, 컨베이어 디바이스(200)의 길이방향 축(L)을 따라서 서로 본질적으로 평행하게 배열되며, 상기 각각의 비임(211, 212)은 슬롯들(210a)을 포함한다. 길이방향 축(L)과 관련하여 대면하는 홈(210a)과 함께 제 1 비임(211)의 각각의 홈(210a)이 로드(10)를 수용하기 위한 슬롯들의 쌍을 형성한다.

유사한 방식으로, 컨베이어 디바이스(200)의 이송 부분(220)은 제 1 비임(221) 및 제 2 비임(220)을 포함하고, 상기 비임들은 컨베이어 디바이스(200)의 길이방향 축(L)을 따라서 서로 평행하게 배열된다. 이송 부분(220)의 제 1 비임(221)이 제 1 방향(도면의 좌측)을 따라 홀딩 부분(210)의 제 1 비임(211)에 인접하도록, 이송 부분(220)의 제 1 비임(221)이 배치된다. 유사하게, 이송 부분(220)의 제 2 비임(222)이 제 1 방향(도면의 좌측)을 따라 홀딩 부분(210)의 제 2 비임(212)에 인접한다. 또한, 이송 부분(220)의 비임(221, 222)은 쌍으로 배열되는 슬롯(220a)을 각각 포함한다.

도 3 및 4는 로드(10) 상에 공작물들(1)을 배치한 후에 본원 발명의 방법의 추가적인 과정을 도시한다. 이러한 경우에, 로드들(10)은 컨베이어 디바이스(200) 상에 이미 배치되어 있고, 이때 도시된 챔버(100) 외부에 배치하는 단계 b)가 실시된다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 컨베이어 디바이스(200)의 홀딩 부분(210) 및 이송 부분(220) 모두가 2 섹션들 내에 있으며, 이때 실리콘화 디바이스(130)의 상류의 제 1 섹션(도면의 좌측)에서, 로드들(10)을 실리콘화 디바이스로 이송하는 단계 c)가 실시된다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 많은 수의 로드들(10)이 이송 방향(직선형 화살표)으로 서로 인접하여 이송 부분(220)의 비임(222)의 슬롯들(220a) 내에 배치되고, 이때 상기 비임들(222)은 상기 홀딩 부분(210)의 비임들(212)에 대해서 상승된 위치에 있다. 비임들(221)(도 3 및 4에는 도시되지 않음)과 함께, 비임(222)은 이제, 도 3 및 4의 좌측에서 폐쇄 라인으로 도시한 바와 같이, 폐쇄형 이동 사이클을 실행한다. 이동들의 각각의 사이클에서, 각각의 로드가 실리콘화 디바이스의 저장 용기(131)에 대해서 우측으로 변위되고 이어서 홀딩 부분(210)의 슬롯들(210a) 상으로 다시 한번 더 배치된다.

도 3의 중심에 도시된 공작물(1)은 실리콘화 단계 c)에 있고; 그 공작물은 저장 용기(131)의 롤러 위크들(132) 상의 제위치에 있으며, 그에 따라 그 공작물은 저장 용기(131) 내의 용융 실리콘 내로 침지될 수 있다. 단계 c)의 이동들의 최종 사이클에서, 공작물이 컨베이어 디바이스(200)의 이송 부분(220)으로부터 이러한 롤러 위크(132) 상으로 하강된다.

컨베이어 디바이스(200)의 제 2 섹션에서(도 3에서 실리콘화 디바이스(130)의 우측으로), 단계 e) 즉, 배출구(120)(도 3에서 도시되지 않음)의 방향으로 로드들(10)을 이송하는 단계가 실시된다. 이는, 도 3의 우측에서 폐쇄형 라인으로 표시된 바와 같이, 단계 c)와 유사한 방식으로 실시된다. 이러한 방식에서, 이송 부분(220)의 이동의 사이클이, 인접한 슬롯들(210a)의 쌍으로부터의 슬롯들(210a)의 하나의 쌍의 분리 만큼 또는 그 거리의 복수배(multiple) 만큼 이송 방향으로 운송하는 것을 포함할 수 있다. 단계 e) 중에, 공작물들(1)은 그 공작물들이 실리콘화 디바이스(130)로부터 증가되는 방식으로 멀리 이동됨에 따라 서서히 냉각된다.

도 4는 도 3의 실시예의 대안적인 실시예를 도시한 도면으로서, 여기에서는 단계 d)에서 방출되는 열이 특별한 효과를 위해서 이용된다. 도 2 및 3의 실시예와 대조적으로, 이러한 경우에, 컨베이어 디바이스(200)의 제 2 섹션이 실리콘화 디바이스(130)의 동일한 측부 상에, 그러나 컨베이어 디바이스(200)의 제 1 섹션 아래에 배치된다.

다시 이러한 도면에서, 홀딩 부분(210)의 비임들(212) 및 이송 부분(220)의 비임들(222)이 이동들의 폐쇄형 사이클(폐쇄형 화살표 라인) 내의 위치에서 그들의 각각의 슬롯들(210a, 220a)과 함께 도시되어 있으며, 상기 비임(222)은 비임(212)에 대해서 상승되고 그에 따라 공작물들(1)은 그들의 이동 페이즈에 있고, 그러한 이동 페이즈에서 공작물들은 홀딩 부분(210) 상에 놓이지 않는다.

이러한 실시예에서, 단계들 c) 및 d) 사이에, 중간 단계가 개재되어야 하고, 현재 상기 실리콘화 디바이스의 저장 용기(131) 내에 있는 상기 공작물들(1) 및 그들의 로드(10)가 컨베이어 디바이스(200)의 제 2 섹션 상으로 하향 운송된다. 이러한 것은 컨베이어 디바이스(220) 자체의 비임들(221, 222)에 의해서, 또는, (하향 이송을 위한 부가적인 비임들의 쌍과 같은) 독립적인 메커니즘에 의해서 또한 실시될 수 있다.

본원 발명에 따른 디바이스 및 본원 발명의 방법은, 공지된 방법들에 대비하여, 사용 재료를 절감할 수 있고 그리고 보다 큰 공작물 처리량을 나타내는 실리콘화 프로세스를 제공할 수 있다.

1; 공작물
1a; 관통 개구부
10; 로드
100; 챔버
110; 유입구
120; 배출구
130; 실리콘화 디바이스
131; 저장 용기
132; 롤러 위크
200; 컨베이어 디바이스
210; 홀딩 부분
210a; 슬롯들의 쌍
211; 제 1 비임
212; 제 2 비임
220; 이송 부분
220a; 슬롯들의 쌍
221; 제 1 비임
222; 제 2 비임

Claims

탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치이며,
유입구(110) 및 배출구(120)를 가지고, 내부에 실리콘화 디바이스(130)가 위치되는 챔버(100); 및
실리콘화 디바이스(130)와 배출구(120) 사이뿐만 아니라 상기 유입구(110)와 실리콘화 디바이스(130) 사이에서 연장하는 고정형 홀딩 부분(210), 및 서로에 대해서 평행하게 이동할 수 있는 2개의 비임들(221 및 222)을 포함하는 이송 부분(220)을 가지는 컨베이어 디바이스(200)를 포함하고,
홀딩 부분(210) 및 이송 부분(220) 모두는 각각의 슬롯들(210a, 220a)의 쌍들을 포함하고, 각 쌍 중의 한 쌍의 슬롯들(210a, 220a)은 컨베이어 디바이스(200)의 길이방향 축(L)에 대해서 서로 대면하고, 하나 이상의 공작물(1)이 배치된 로드(10)를 수용하도록 디자인되고, 이송 부분(220)은 상승, 전진 및 하강 이동을 포함하는 반복되는 이동들의 사이클로 구동될 수 있고, 그에 따라 유입구(110)로부터 실리콘화 디바이스(130)까지, 그리고 실리콘화 디바이스로부터 배출구(120)까지 길이방향 축(L)을 따라서 색인되는 방식으로 홀딩 부분(210) 상에 놓인 로드들(10)을 이동시키며,
실리콘화 디바이스(130)는 저장 용기(131)를 포함하고, 저장 용기 내에는 2개의 롤러 위크들(132)이 배치되고, 한 번의 이동 사이클에서, 홀딩 부분(210) 상에 놓인 로드(10)가 롤러 위크들(132) 사이에 배치되도록 그리고 이동들의 후속 사이클에서, 다시 취해지고(taken up) 홀딩 부분(210) 상에 배치되도록, 컨베이어 디바이스(200)가 배치되는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
홀딩 부분(210)의 슬롯들(210a)의 쌍들은 서로 동일한 거리에 있는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
홀딩 부분(210)은 서로 평행한 비임들(211 및 212)을 포함하는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
제 3 항에 있어서,
이송 부분의 제 1 비임(221)이 홀딩 부분(210)의 제 1 비임(211)에 인접하여 한 방향으로 연장하고, 이송 부분의 제 2 비임(222)이 홀딩 부분의 제 2 비임(212)에 인접하여 동일한 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
이동들의 사이클은 폐쇄되고, 상승, 진행, 하강 및 복귀 이동의 순서를 가지는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
유입구(110)와 실리콘화 디바이스(130) 사이에서 연장하는 홀딩 부분(210)의 제 1 섹션이 실리콘화 디바이스(130)와 배출구(120) 사이에서 연장하는 제 2 섹션 위에서 공간적으로 배치되는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 장치.
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법이며,
a) 하나 이상의 공작물들(1)을 로드(10) 상에 배치하는 단계;
b) 실리콘화 챔버의 유입구(110)와 실리콘화 챔버 내부의 실리콘화 디바이스(130) 사이 뿐만 아니라 실리콘화 디바이스(130)와 배출구(120) 사이에서 실리콘화 챔버로부터 연장하는 고정형 홀딩 부분(210), 그리고 서로에 대해서 평행하게 이동할 수 있는 2개의 비임들(221 및 222)을 가지는 이송 부분(220)을 포함하는 컨베이어 디바이스(200)의 한 쌍의 슬롯들(210a, 220a) 상에 로드(10)를 놓는 단계;
c) 로드(10)가 유입구(110)로부터 실리콘화 디바이스(130) 내로 단계적으로 운송되도록, 홀딩 부분(210) 상의 이송 부분(220)에 의한 한 번의 또는 반복되는 상승, 전진 및 하강에 의해서 로드(10)를 이송하는 단계;
d) 실리콘화 디바이스(130) 내에서 공작물(1)을 실리콘화하는 단계; 및
e) 로드(10)가 실리콘화 디바이스(130)로부터 멀어지며 배출구(120)로 단계적으로 운송되도록, 홀딩 부분(210) 상의 이송 부분(220)에 의한 반복되는 상승, 전진 및 하강에 의해서 로드(10)를 이송하는 단계를 포함하며,
이 때, 실리콘화 디바이스(130)는 용융 실리콘으로 충진된 저장 용기(131)를 포함하고, 실리콘화 디바이스(130) 내로의 운송은 저장 용기(131) 내에서 로드(10) 상에 배치된 공작물들(1)을 롤러 위크들(132) 상으로 하강시키는 것을 포함하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
제 7 항에 있어서,
단계 c) 및 e)에서, 상승, 전진 및 하강의 이동들의 사이클들이 서로 동일한 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
이동들의 사이클이 폐쇄되고, 사이클은 이송 부분(220)의 비임들(221, 222)의 상승, 전진, 하강 및 복귀 이동을 이 순서대로 포함하고, 비임들(221 및 222)의 복귀 이동 중에, 로드(10)는 홀딩 부분(210)의 한 쌍의 슬롯들(210a) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
단계 a)는 공작물(1)의 관통 개구부를 통해서 로드(10)를 안내하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
제 10 항에 있어서,
실리콘-배척 재료로 이루어진 슬리브가 로드(10)와 공작물(1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
단계 e)는 공간적으로 단계 c)의 영역 아래의 영역에서 실시되는 것을 특징으로 하는
탄소-함유 공작물들(1)을 실리콘화하기 위한 방법.
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