MXPA99007218A - Herramienta de horno con buena trabajabilidad - Google Patents

Abstract

Una herramientade horno utiliza un material compuesto de fibras que comprende un agregado de filamentos en el que el filamento incluye al menos un haz de fibras de carbón y un componente de carbón diferente a fibras de carbón se combinan tridimensionalmente y forman integralmente para no separarse entre sí;y una matriz elaborada de fibras basada en Si-SiC rellenas entre los filamentos adyacentes entre sídentro del agregado del filamento. La herramienta de horno tiene buena trabajabilidad y presión de trabajo y excelente durabilidad.

Description

HERRAMIENTA DE HORNO CON BUENA TRABA ABILIDAD Antecedentes de la Invención y Declaración de Técnica Re1 cionada La presente invención se refiere a una herramienta de horno con una forma complicada, por ejemplo, que con una pluralidad de ranuras finas y más particularmente se refiere a una herramienta de horno con buena trabajabilidad que puede emplearse convenientemente para estaño soldar partes automotrices, partes electrónicas, etc. Convencionalmente, materiales cerámicos convenientes se han seleccionado de manera óptima de acuerdo con la temperatura de sinterizado, atmósfera, etc., como materiales para una herramienta de horno empleada para estaño soldar partes automotrices, partes electrónicas, etc. A diferencia de montajes ordinarios, sin embargo se proporciona una pluralidad de ranuras para llenarse con el metal de relleno de estaño soldado para permitir estaño soldar en posiciones predeterminadas de un objeto en un horno. El procesamiento de rectificado en general se realiza de esta manera para formar una pluralidad de ranuras en la herramienta de horno con una precisión predeterminada .

Sin embargo, los materiales de la herramienta de horno son cerámicos para los cuales tienden a ocurrir problemas debido a la no trabajabilidad y fragilidad resultante por su alto grado de dureza, y cuando se forma una pluralidad de ranuras en la herramienta de horno a precisión predeterminada, un costo de procesamiento se vuelve superior para hacerlo irreal . Las herramientas de horno al carbón que se han empleado convencionalmente, tienen problemas tales como deficiente durabilidad, aunque incluso una pluralidad de ranuras mencionadas anteriormente pueden procesarse fácilmente en ellas . COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriormente mencionados, y un objeto de la presente invención es proporcionar una herramienta de horno con buena trabajabilidad y precisión de procesamiento, así como alta durabilidad en ambientes de alta temperatura, fuertes oxidación y corrosión. La presente invención proporciona una herramienta de horno con buena trabajabilidad, que comprende: una herramienta para hornos con buena trabajabilidad, caracterizado porgue comprende: un material compuesto en fibras que comprende un agregado de filamento en el que el filamento incluye al menos un haz de fibras de carbón y un componente de carbón diferente a fibras de carbón se combinan tridimensionalmente y forma integralmente para no separarse entre sí, y una matriz elaborada de material de base Si-SiC relleno entre el filamento adyacentes entre sí dentro del agregado de filamentos. En la presente invención, de preferencia la precisión de formado (Ra) de un material compuesto de fibras empleado para herramientas de horno no es superior a 3 µm, más preferiblemente no mayor que 2 µm. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos acompañantes: La Figura 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente la configuración de agregado de filamento de un material compuesto en fibras de acuerdo con la presente invención. Las Figuras 2A y 2B son vistas en sección transversal que muestran esquemáticamente la micro estructura de la parte principal de un material de compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención, en donde la Figura 2A es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea Ila-IIa, de la Figura 1, y la Figura 2B es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea IIb-IIb de la Figura 1. La Figura 3 es una vista agrandada de una parte de la Figura 2A.

La Figura 4 es una vista en perspectiva seccional parcial que muestra esquemáticamente la micro estructura de la parte principal de un material de compuesto de fibras de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. La Figura 5A es una vista seccional de una herramienta de horno 11 y la Figura 5B es una vista seccional de una herramienta de horno 16. La Figura 6 es una gráfica que muestra los resultados de pruebas de durabilidad 1 y 2 de una herramienta de horno bajo gas atmosférico. La Figura 7 es una gráfica que muestra los cambios en resistencia de rectificado contra cantidad de rectificación para los materiales que constituye la herramienta de horno de la presente invención y otro material . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Una herramienta de horno de acuerdo con la presente invención, emplea un material compuesto de fibras que comprende : un agregado de filamentos en donde los filamentos incluyen al menos un haz de fibras de carbón y un componente de carbón diferente a fibras de carbón que se combinan tridimensionalmente y forman integralmente para no separarse entre sí; y una matriz constituida por material basado en Si-SiC relleno entre filamentos adyacentes entre sí dentro del agregado de filamentos.

El uso de un material compuesto de fibras de esta composición permite que la herramienta de horno tenga buena trabajabilidad y presión de trabajo o de procesamiento en conjunto con alta durabilidad en ambientes caliente y de fuertes oxidación y corrosión. Como resultado, la herramienta de horno de la presente invención puede constituirse en una forma complicada, tal como con una pluralidad de ranuras finas adecuadas para elementos de soporte para estaño soldado. Luego, la precisión de trabajo (Ra) de un material de fibras compuestas empleado para una herramienta de horno de la presente invención, de preferencia no es superior a 3 µm. Esto es debido a que la forma de la herramienta de horno puede corresponder definitivamente con un objeto de estaño soldado. Para el material compuesto de fibras empleado para la herramienta de horno de la presente invención como se ilustra en la Figura 7, es preferible que la resistencia de rectificación contra una cantidad de rectificación sea 1/5-1/40 respecto a la de un material Si-SiC. Ya que esto permite una producción relativamente fácil de una herramienta de horno con una forma complicada resultando en una enorme reducción en costos de procesamiento .

A continuación, el material compuesto de fibras novedoso de acuerdo con la presente invención se describirá. El material es cuestión de una nueva idea, que surge al dar mejora a la composición básica de un compuesto así denominado C/C. El compuesto C/D producido en el siguiente procedimiento se conoce. De varios centenares a varias decenas de miles de piezas ordinariamente de fibras de carbón que tienen un diámetro de aproximadamente 10 µm se forman en haces para obtener haces de fibras (filamentos) y los haces de fibras se disponen bidimensionalmente para constituir una hoja unidireccional (hoja UD) o diversos tipos de género. Estas hojas o telas se laminan para constituir un producto preformado con una estructura predeterminada (preforma de fibras) . Una matriz elaborada de carbón se forma dentro del producto preformado por el método de infiltración por químico (CPI = Chemical Vapor Infiltration) o por un método de sinterizado por impregnación-polimero-inorgánico para obtener un compuesto C/C. El material compuesto de fibras utiliza un compuesto C/C como un material de cuerpo y tiene una excelente característica para mantener la estructura de fibras de carbón, sin dañar la estructura. Aún más, el material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención tiene la micro estructura llena con la matriz constituida por un material de base Si-SiC entre los filamentos que están adyacente entre sí en el agregado de filamentos . En la presente invención, material de base Si-SiC es un término general para el material que contiene carburo de silicio y Si como el componente principal. En la presente invención, cuando se impregna Si en el compuesto C/C o en el producto moldeado constituido del compuesto C/C, Si reacciona primordialmente con el componente de carbón o carbón restante en el compuesto, y se carboniza parcialmente para hacer crecer Si, una parte del cual se carboniza entre los agregados de filamento. La matriz puede contener algunas fases intermedias de la fase de silicio, en donde el silicio ha permanecido casi puramente en la fase de carbón al silicio casi pura. Esto es, la matriz típicamente está compuesta de la fase de silicio y la fase de carburo de silicio, pero la matriz puede contener la fase co-existente Si-SiC en donde cambia el contenido de carbón con el gradiente con base en silicio entre la fase de silicio y la fase de carburo de silicio. Materiales de base Si-SiC es un término general para el material en donde la concentración de carbón cambia de 0% en mol a 50% en mol en este sistema Si-SiC.

En el material compuesto de fibras de preferencia, la matriz comprende la fase de carburo de silicio que ha crecido o se ha desarrollado sobre la superficie del filamento. En este caso, la resistencia a cada filamento en sí se mejora adicionalmente y el material compuesto de fibras difícilmente se daña. En el material compuesto de fibras, de preferencia la matriz comprende la fase de silicio que está constituida de silicio y la fase de carburo de silicio se ha desarrollado entre esta fase de silicio y el filamento. En este caso, la superficie del filamento se refuerza por la fase de carburo de silicio. Al mismo tiempo, la micro dispersión de tensión se promueve adicionalmente debido a la parte central de la matriz esta compuesta por la fase de silicio que tiene una dureza relativamente baja. En el material compuesto de fibras, de preferencia la matriz tiene una composición inclinada en donde la velocidad de contenido de silicio se vuelve superior de acuerdo con la distancia desde la superficie del filamento. En el material compuesto de fibras, de preferencia el agregado de filamentos comprende más de un elemento de la estructura de filamentos, cada uno de los elementos de estructura de filamento se forma al disponer más de un filamento bidimensionalmente en una dirección casi paralela y cada uno de los elementos de conjuntos de filamento se lamina. El material compuesto de fibras tiene una estructura laminada en donde los elementos de estructuras de filamentos que tienen una pluralidad de capas, se laminan hacia una dirección. En este caso, más preferiblemente, la dirección de la longitud de cada filamento en los elementos de estructura de filamentos adyacentes entre sí, se intersectan unos a otros . La dispersión de tensión se promueve adicionalmente. Más preferiblemente, la dirección de la longitud de cada filamento en los elementos de estructuras de filamentos adyacentes entre sí, se intersectan entre sí en ángulos rectos. De preferencia, las matrices forman una estructura de red tridimensional al conectarse entre sí en el material compuesto de fibras. En este caso, más preferiblemente, las matrices se disponen en cada uno de los elementos de estructura de filamentos, bidimensionalmente en una dirección casi paralela, las matrices han crecido, en cada de los elementos de estructura de filamentos adyacentes entre sí, conectadas entre sí y las matrices forman estructuras de red tridimensional con ellas. El espacio entre los filamentos adyacentes entre sí puede llenarse con la matriz al nivel de 100%, pero el espacio entre los filamentos puede llenarse parcialmente con la matriz . El compuesto de carbono diferente a las fibras de carbono en el filamento de preferencia es polvo de carbón y más preferiblemente el polvo de carbón que se hace de grafito . La Figura 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente la idea del agregado de filamentos. La Figura 2A es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea lia- lia de la Figura 1, y la Figura 2B son vistas en sección transversal que se toman en la línea Ilb-IIb de la Figura 1. La Figura 3 es una vista agrandada de una parte tomada de la Figura 2A. El esqueleto de un material compuesto de la Figura 7 comprende el agregado de filamentos 6. El agregado de filamentos 6 se construye al laminar los elementos de estructura de filamentos 1A, IB, 1C, ID, 1E, 1F hacia arriba y hacia abajo. En cada uno de los elementos de estructura de filamentos, cada uno de los filamentos 3 se dispone bidimensionalmente y la dirección de la longitud de cada uno de los filamentos es casi paralela entre sí. La dirección de la longitud de cada uno de los filamentos en cada uno de los elementos de estructura de filamentos adyacentes entre sí hacia arriba y hacia abajo intersecta en ángulos rectos. Esto es, la En este ejemplo, las matrices 8A y 8B comprenden las fases de carburo y silicio 4a, 4b que revisten la superficie del filamento y las fases de material de base Si-SiC 5A, 5B en donde la proporción del carbón contenido es menor que en las fases de carburo de silicio 4A, 4B. Las fases de carburo de silicio pueden contener parcialmente silicio. - En este ejemplo, las fases de carburo de silicio 4A, 4B se han desarrollado también entre los filamentos 2A, 2B adyacentes entre sí hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las matrices 8A, 8B recorre sobre la superficie del filamento en la forma larga y estrecha, de preferencia linealmente y cada una de las matrices 8A y 8B intersecta a ángulos rectos entre sí. Las matrices 8A en los elementos de estructura de filamentos 1A, 1C, 1E y las matrices 8b en los elementos de estructura de filamento IB, ID, 1F que intersectan las matrices 8A en ángulos rectos, se conectan respectivamente en la parte de espacio entre los filamentos 2A y 2A. Como resultado, las matrices 8A, 8B forman redes tridimensionales como un todo. La Figura 4 es una vista en perspectiva seccional parcial de la parte principal de un material compuesto de fibras que constituye una herramienta de horno de otra modalidad de la presente invención. En este ejemplo una fase de carburo de silicio no existe substancialmente entre los filamentos 2A y 2B adyacentes entre sí hacia arriba y hacia abajo. En cada uno de los elementos de la estructura de filamentos, la matriz 8A u 8B se forma individualmente entre los filamentos 2A y 2A adyacentes entre sí, o entre los filamentos 2B y 2B adyacentes entre sí. Las formas de las matrices 8A y 8B son las mismas que los ejemplos de la Figura 1 a la Figura 3, excepto porque no existe una fase de carburo de silicio entre los filamento adyacentes entre sí hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las matrices 8A y 8B individualmente comprende la fase de carburo de silicio 5C que se ha desarrollado en contacto con las superficies de los filamentos 2A y 2B, y la fase de material de base Si-SiC que se ha desarrollado en la fase de carbono de silicio 5c separada del filamento. Cada una de las fases de material de base Si-SiC de preferencia tienen una composición inclinada, en donde la concentración de silicio se vuelve inferior de acuerdo con la distancia desde la superficie del filamento o de preferencia comprende una fase de silicio. Como se ilustra en la Figura 5A, el material compuesto de fibras 11 de acuerdo con la presente invención, de preferencia comprende el compuesto C/C 15 y la capa de material compuesto de fibras 13 que se ha desarrollado porque la superficie del compuesto C/C 15 se impregna con Si, y la capa de silicio 14 puede haberse desarrollado en la capa de material compuesto de fibras 13. El número de referencia 12 muestra el área del cuerpo del compuesto C/C que nunca se ha impregnado con Si. Como se ilustra en la Figura 5 (b) , todo el elemento 16 de preferencia se forma con el material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención. En el caso de que la capa de material compuesto de fibras 13 se proporciona, su espesor de preferencia es .01 a 100 mm. Además, la concentración de Si en la capa del material compuesto de fibras, de preferencia se vuelve inferior desde la superficie hacia el interior. Si el material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención contiene 10 a 70% en peso de fibras de carbón, el material puede contener, por ejemplo los elementos diferentes a carbón tales como nitruro de boro, boro, cobre, bismuto, titanio, cromo, tungsteno y molibdeno . El espesor de la capa de material compuesto de fibras 13, que se proporciona por el hecho de que Si-SiC se impregna en el material del cuerpo, de preferencia es .01 a 100 mm, más preferiblemente .05 a 50 mm, y en particular .1 a 10 mm . La concentración de Si en la capa del material compuesto de fibras 13 de preferencia se proporciona de manera tal que la concentración se inclina o disminuye en un rango desde 90/100 a 0/100 desde la superficie de la capa hacia el interior. El material de compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención, como se describió anteriormente, puede contener una, dos o más de dos substancias seleccionadas del grupo que consiste de nitruro de boro, boro, cobre, bismuto, titanio, cromo, tungsteno y molibdeno. Debido a que estas substancias tienen una propiedad lubricante, al impregnar estas substancias en el material del cuerpo constituido por el compuesto C/C, incluso en la parte del material del cuerpo impregnada con un material de base Si-SiC, la propiedad lubricante en las fibras puede mantenerse y el declive de las propiedades físicas puede evitarse. Por ejemplo, el contenido de nitruro de boro de preferencia es .1 a 40% en peso a 100% en peso del material de cuerpo constituido del compuesto C/C. Es debido a que el efecto de adición de propiedad de lubricante con nitruro de boro no puede obtenerse adecuadamente en la concentración que es inferior a .1 % en peso y en el caso en el que la concentración que es mayor a 40% en peso, la fragilidad del nitruro de boro aparece en el material compuesto.

El material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención puede producirse de preferencia en el siguiente procedimiento. Haces de fibras de carbón se elaboran al producir los haces que contienen coques y alquitrán-aglutinante pulverulento, que eventualmente se vuelven una matriz y además, de ser necesario el hacer los haces que contienen polvos de resina fenol . Un revestimiento suave elaborado de plástico tal como una resina termoplástica se elabora alrededor del haz de fibras de carbón para obtener un material intermedio suave o blando. El material intermedio blando se hace que tenga una forma de filamento (solicitud de Patente Japonesa No. 63-231791), y se moldea con una prensa en caliente de 3,000 a 2,000°C, a presión atmosférica hasta de 500 kg/cm2, para obtener un producto moldeado después que la cantidad necesaria del material se lamina. De acuerdo con la demanda, el producto moldeado se carboniza de 700 a 1,200°C y se hace grafito de 1,500 a 3,000°C para obtener un producto quemado. Las fibras de carbón pueden ser cualquiera de las fibras de carbón de base alquitrán que se obtienen al proporcionar alquitrán para uso de centrifugado, centrifugado de fusión del alquitrán, haciendo el alquitrán infusible y carbonizándolo, y fibras de carbón de base PNA que se obtienen al impartir resistencia a flama a fibras de polímero de acrilonitrilo (o copolímero) y al carbonizar las fibras. Como precursor de carbón que es necesario para producir una matriz, pueden emplearse resinas termofijas tales como resinas fenolicas y resinas epoxi, alquitrán y brea pueden emplearse, y estos pueden contener coques metal, compuestos de metal, compuestos inorgánicos y orgánicos . Después de esto, este producto moldeado o este producto quemado, producido según el método anterior y Si se mantienen en un rango de temperatura de 1,100 a 1,400°C bajo una presión de .1 a 10 hPa en el horno por una o más que una hora. De preferencia, en el proceso, se deja que circule gas inerte para formar una capa de Si-SiC en la superficie de producto moldeado o del producto quemado de manera tal que 0.1 o más que 0.1 (NL) (litro normal: corresponde a 5,065 litros a 1,200°C, bajo una presión de 0.1 hPa (del gas se deja que circule por kilogramo de peso total del producto moldeado o producto quemado, y Si. Posteriormente, la temperatura se eleva de 1,400 a 2,500°C, de preferencia 1,700 a 1,800°C, para fundir un material de base Si-SiC para impregnar el material al interior de los poros del producto moldeado o el producto quemado anteriormente descritos y para formar el material . En el proceso, en el caso en el que el producto moldeado se emplea, el producto moldeado se quema para obtener el material compuesto de fibras. El producto moldeado o el producto quemado y Si se mantienen a temperatura de 1,100 a 1,400°C, bajo una presión de 1 a 10 hPa por una hora o más. En el proceso, la cantidad de gas inerte a utilizarse se controla de manera tal que por un kg de peso total del producto moldeado o el producto quemado y Si, 0.1 o más que 0.1 NL de preferencia, uno o más que un NL, más preferiblemente más de 10 NL de gas inerte se hacen circular. De esta manera, en el proceso de quemado (es decir en el proceso en el que Si aún no se funde o impregna) debido a que proporcionar una atmósfera de gas inerte retira el gas generado tal como CO que se logra por el cambio en el cual la substancia inorgánica o el polímero inorgánico se vuelve cerámica a partir de la atmósfera de quemado y evita la contaminación de la atmósfera de quemado provocada por el factor externo tal como 02 o semejantes en el aire, es posible mantener baja porosidad del material compuesto de fibras que se obtiene al fundir e impregnar Si en el proceso subsecuente. En el proceso en el que Si se funde e impregna en el producto fundido o el producto quemado, la temperatura circundante se eleva a 1,450 a 2,500°C, más preferiblemente 1,700 hasta 1,800°C. Luego, la presión en el horno de quemado se mantiene de preferencia en un rango de .1 a 10 hPa. La atmósfera en el horno de preferencia es un gas inerte o atmósfera de gas argón. Como se describió anteriormente, debido a que la combinación del uso del material intermedio suave, la impregnación de silicio y la fusión de silicio logran la retención de poros largos y estrechos entre el filamento en el producto quemado o el producto fundido, el silicio fácilmente migra a la parte interior del producto moldeado o del producto quemado sobre los poros largos y estrechos. En el proceso de migración, el silicio reacciona con carbón en el filamento y gradualmente se carboniza desde el lado de la superficie al filamento para producir el material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención. La profundidad de la capa de material compuesto de fibras se controla con la porosidad y el diámetro de los poros. Por ejemplo, en el caso en donde el espesor de una capa de material de base Si-SiC es de .01 a 10 mm, la porosidad en la parte cercana al producto de molde o el producto quemado se diseña al menos 5 a 50% y el diámetro promedio de los poros se diseña de 1 o más µm. La porosidad en el producto moldeado o el producto quemado de preferencia es 10 a 50% y el diámetro promedio de los poros de preferencia es 10 o más µm. Es debido a que si la porosidad es inferior al 5%, el aglutinante en el producto moldeado o el producto quemado no puede ser retirado y que si la porosidad es mayor a 50%, el material basado en Si-SiC se impregna demasiado profundamente al interior del material del cuerpo para perder resistencia a choque del material compuesto de fibras. A fin de formar la capa del material compuesto de fibras en la superficie del compuesto C/C, el producto moldeado diseñado para que de una porosidad de 0.1 a 30% al menos en parte cerca de la superficie durante quemado, de preferencia se emplea. A fin de hacer la porosidad en el producto moldeado o el producto quemado se vuelve inferior de la superficie hacia el interior, más de unas hojas preformadas, elaboradas de filamento preformado de alquitrán-aglutinante diferente, se disponen y moldean de manera tal que desde el interior al lado de capa superficial, el alquitrán - aglutinante se vuelven más grande . A fin de hacer que la concentración de silicio en la capa del material compuesto de fibras tenga una inclinación, el producto quemado se ajusta para que tenga la porosidad en la parte cercana a las superficies que se vuelven inferior desde la superficie al interior, o el producto moldeado se ajusta para tener la porosidad al menos en parte cerca de la superficie que se vuelve inferior durante quemado, desde la superficie hacia el interior, se emplean para producir el material compuesto de fibras . Ejemplos A continuación, la presente invención es ilustrada con más detalle por ejemplos, sin embargo, la presente invención no se limita a los ejemplos. Las propiedades de los materiales compuestos gue se obtienen por cada ejemplo se midieron por los métodos que se describen a continuación. (Método de medición de Porosidad) porosidad (%) = [ ( 3- 1) / ( 3-W2) ] x 100 (por el método de Arquímedes) Peso seco ( l) : medido después de secar la muestra a 100°C por una hora en un horno. Bajo peso de agua ( 2) : medido en agua después de hervir la muestra en agua y hacer que el agua migre dentro de los poros completamente . Peso de beber ( 3) : medido a presión atmosférica después de hacer que el agua migre a la muestra completamente . (Método para evaluar resistencia a compresión) Se calcula la resistencia a compresión utilizando la pieza de prueba cargada por compresión con la siguiente fórmula: Resistencia a compresión = P/A (en la fórmula, P es la carga cuando se carga con la carga máxima, A es el área seccional mínima de la pieza de prueba) . (Método para evaluar coeficiente dinámico de fricción) . La fuerza friccional Fs (N) se mide en la pieza de prueba de 60 mm x 60 mm x 5mm (espesor) montado en un soporte rotatorio y prensado contra el material asociado c) (bola SUJ, 10 mm) con una carga constante Fp (N) . El coeficiente de fricción dinámica se calcula con la siguiente fórmula: Coeficiente de fricción µ = Fs/Fp (Método de evaluación de precisión de trabajo) . La Ra se evalúa de acuerdo con JIS B 0601- 1994. (Método de trabajabilidad) . La trabajabilidad se evalúa con base en una cantidad de una piedra de rectificación GC que se rectifica cuando la pieza de prueba de 60 mm x 60 mm x 5 mm (espesor) se rectifica o muele utilizando la piedra de rectificación GC con una carga de UG. (Prueba de durabilidad bajo gas atmosférico 1) Cada pieza de prueba así obtenida se calienta desde la temperatura ambiente a 1,150°C durante 15 minutos, se mantiene a 1,150°C por 20 minutos y luego se enfría a temperatura ambiente por 15 minutos en gas DX (punto de rocío: +10°C) . Este proceso se considera como un ciclo. Los cambios en peso de la pieza de prueba después de 100 ciclos se midieron para evaluar la durabilidad. Los componentes principales del gas DX fueron N2 (71%), CO (11%), H2 (13%), y C02 (5%). (Prueba de durabilidad en gas atmosférico 2) Cada pieza de prueba así obtenida se calienta desde la temperatura ambiente a 1,100°C durante por 15 minutos, se mantiene a 1,150°C por minutos y luego se enfría a temperatura ambiente por 15 minutos en gas H2 (punto de rocío: 50 °C) . Este proceso se considera como un ciclo. Los cambios en peso de la pieza de prueba después de 100 ciclos se midieron para evaluar la durabilidad. (Ejemplos 1-2) Un material compuesto de fibras en donde la fase de carburo de silicio se forma sobre la superficie del filamento y un material Si-SiC se llena entre los filamentos, se prepara al fundir e impregnar Si en un material de cuerpo compuesto C/C de un espesor de 100 mm. El compuesto C/C se prepara por el siguiente método. Al impregnar resina fenol en fibras de carbón estiradas y alineadas en una dirección, aproximadamente 10,000 fibras de carbón largas con diámetro 10 µm se amarraron en un haz para obtener un haz fibroso (filamento) . El filamento se dispone como se ilustra en la Figura 1, para obtener una hoja de material pre- impregnado (pre-preg) . Luego, la hoja pre-preg se procesa a 180°C y a 10 kg/cm2 con una prensa caliente para curar la resina fenol y se quema a 2,000°C en nitrógeno para obtener un compuesto C/C . El compuesto obtenido tuvo una densidad de 1.0 g/cm2 y una porosidad de 50%. Un compuesto C/C luego se coloca verticalmente en un crisol de carbón lleno con forma de silicio con pureza de 99.8% y de tamaño de partículas promedio 1 mm. Después de eso, el crisol se mueve a un horno de quemado. El compuesto C/C se procesa para impregnar silicio en el compuesto y producir el material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invención, bajo la siguiente condición: la temperatura del horno de quemado de l,300°C, el gasto de flujo de gas argón como gas inerte de 20 NL/minuto, la presión interna del horno de 1 hPa, el tiempo de retención de 4 horas y luego la temperatura del horno se eleva a 1,600°C mientras que la misma presión del horno se retiene . Los resultados medidos tales como densidad porosidad, resistencia a compresión, coeficiente de fricción dinámico, presión de trabajo y trabajabilidad del material compuesto de fibras obtenido, se ilustran en la Tabla 1 y los resultados de la prueba de durabilidad 1 (cloro) y la prueba de durabilidad 2 (ejemplo 2) en gas atmosférico se ilustran en la Figura 6. (Ejemplos Comparativos 1-2) Por comparación, trozos de prueba compuestos por un material de carbón se sometieron a la prueba de durabilidad 1 (Ejemplo Comparativo 1) y la prueba de durabilidad 2 (Ejemplo Comparativo 2) en gas atmosférico y los resultados se ilustran en la Figura 6. La medición de la presión del trabajo mostró que Ra fue 15.0 µm. La trabajabilidad se evalúa para el material compuesto de fibras mencionada anteriormente en un material basado en Si-SiC (EWSIC fabricado por NGK Insulators, Ltd.) bajo las condiciones experimentales mostradas en la tabla 2 y los resultados ilustrados en la Figura 7 se obtuvieron. [Tabla 1] [Tabla 2] Condiciones Rectificador: MSG-300HG (Mitsui Hi-tech) de trabaj o : Fluido de rectificado: N-COOL S-l (National Trade) Método de rectificado: rectificado transverso en plano húmedo Velocidad periférica de rueda: 30 m/s (25 m/s, 27 m/s) Velocidad de alimentación de mesa: 20 m/min (10 m/min, 12 m/min) Alimentación longitudinal: 3 mm/paso (1.5 mm/paso, 2 mm/paso) Alimentación unitaria: 10 µm (10 µm) Alimentación total: 10 mm Desprendimiento de chispas : 0 tiempo Nota: Valores en paréntesis son de documentos Rueda Tipo: SDC200N100BF50 empleada: Tamaño: F 300 x 10 mm (Discusión) Como es aparente de la Figura 6, se encontró que el material compuesto de fibras empleado en la herramienta de horno de la presente invención exhibió una menor velocidad de reducción de peso en comparación con el material de carbón convencional, no presentó incidencia de fisuración por 100 ciclos en ambas en pruebas de durabilidad 1 y 2, y fue excelente y en durabilidad incluso en la presencia de una cantidad menor de componentes de oxígeno (debido al punto de rocío de +10°C a -50°C) . También se encontró que la precisión de trabajo del material compuesto de fibras empleado en la herramienta de horno de la presente invención se expresa por Ra no superior a 3 µm, mientras que el del material de carbón se expresa por Ra de aproximadamente 15.0 µm, los resultados indicaron excelente presión de trabajo para el primero. En cuanto a la trabajabilidad, como se ilustra en la Figura 7, el material de compuesto de fibras empleado en la herramienta de horno de la presente invención puede trabajarse a una velocidad aproximadamente 10 veces más rápida que para el material base Si-SiC y la cantidad de piedra de rectificado desgastada se reduce, los resultados indican excelente trabajabilidad. Como se mencionó anteriormente, la herramienta de horno de la presente invención puede emplearse convenientemente como una herramienta de horno con una forma complicada tal como una pluralidad de ranuras finas, ya que tiene buena trabajabilidad y precisión de trabajo junto con mejorada durabilidad en ambientes de alta temperatura y fuertes oxidación y corrosión.

Claims (2)

1. REIVINDICACIONES 1. - Una herramienta para hornos con buena trabajabilidad, caracterizada porque comprende: un material compuesto en fibras que comprende un filamento agregado, el filamento incluye al menos un haz de fibras de carbón y un componente de carbón diferente a fibras de carbón se combinan tridimensionalmente y forma integralmente para no separarse entre sí, y una matriz elaborada de material de base Si-SiC relleno entre el filamento adyacente entre sí dentro del agregado de filamentos .
2. 2. - La herramienta de horno con buena trabajabilidad de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la precisión de trabajo (Ra) no es mayor a 3 µm.