JPS6110084A - 金属電極を導電性炭化ケイ素セラミツク要素にロウ接する方法およびこの方法により製造した炭化ケイ素セラミツク要素 - Google Patents

金属電極を導電性炭化ケイ素セラミツク要素にロウ接する方法およびこの方法により製造した炭化ケイ素セラミツク要素

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JPS6110084A
JPS6110084A JP60109503A JP10950385A JPS6110084A JP S6110084 A JPS6110084 A JP S6110084A JP 60109503 A JP60109503 A JP 60109503A JP 10950385 A JP10950385 A JP 10950385A JP S6110084 A JPS6110084 A JP S6110084A
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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： 本発明は金属電極を導電性炭化ケイ素セラミック要素と
くに加熱要素に、加熱過程によって液化するケイ素によ
りロウ接する方法およびこの方法によって製造したケイ
素によってロウ接した金属電極を有する炭化ケイ素セラ
ミック要素に関する。
従来の技術 公開されていない***特願Ｐ　３２４３３９７．２号に
は燃料処理要素が提案され、その処理室は少なくとも一
部セラミック管からなり、この管は同時に加熱要素とし
て役立つ。この目的で導線を接続するため炭化ケイ素と
ほぼ同じ膨張係数を有する材料たとえばタングステンま
たはモリブデンからなる２つのリング状金属電極が設け
られる。このリング状金属電極は管の周囲または管に支
持される炭化ケイ素リング７ランジの端面にケイ素によ
りロウ接される。
ロウ接剤としてケイ素を使用することによって金属電極
と炭化ケイ素セラミック要素の間に非常に接触抵抗の小
さい良好な電気的結合が得られる。それゆえ加熱要素に
必要な大電力を伝達することもできる。両側の膨張係数
の平衡によって温度変化による棲械的負荷が避けられる
。
発明が解決しようとする問題点： 本発明の目的は高温負荷にさらされる場合も電極配置の
寿命が高くなる前記方式のロウ接法を得ることである。
問題点を解決するだめの手段゛ この目的は本発明によりセラミック要素を局部的にのみ
加熱し、この加熱をケイ素の融解直後に停止することに
よって解決される。
作用： 溶融ケイ素は電極の金属と金属ケイ化物全形成しながら
非常に強力に反応する。この材料は脆く、ロウ接結合の
寿命を低下する。しかし本発明によれば反応性溶融ケイ
素は短時間しか存在しないので、ごく少量の金属ケイ化
物しか形成されない。それは加熱をケイ素の融解直後に
すでに停止するからである。さらに局部的加熱しか行わ
れないので、加熱された範囲は加熱されない範囲への熱
導出によって迅速に冷却し、非常に急速てケイ素の融点
より降下する。
局部加熱は金属電極とセラミック要素の間の接触面の十
分な部分とくに全接触面が溶融ケイ素によってぬれるま
で続けなければならない。金属′Ｊｉ＆の溶融ケイ素で
蔽われる表面が大きいほど、ケイ素は同時て保護層を形
成するのが有利である。しかしケイ素を分布過程に必要
なより長時間液状に保持しないように注意しなければな
らない。数秒とくに１０秒または５秒以下の加熱時間が
望ましい。
局部加熱を高周波により実施するのはとくに有利である
。それによって加熱を所望範囲へ十分集中することがで
き、残りのセラミック要素の品質が加熱によって低下さ
れない。
金属電極を管状または棒状炭化ケイ素セラミック要素の
炭化ケイ素リングフランクにロウ接する場合、加熱をリ
ングフランジの範囲に制限するのが望ましい。加熱のた
めリングフランク周囲にその袖方向長さがリングフラン
ジの長さにほぼ相当する高周波コイルを配置することが
できる。
ケイ素を加熱過程前にロウ接部の範囲へ配置することが
望ましい。加熱時間をとくに短く、非常に正確に調節す
ることができる。
ケイ素は粉末またはペーストとして、すなわち水、ワッ
クスおよび（または）他の材料を添加した粉末として供
給することができる。ケイ素が加熱過程で吹き飛ばされ
たり、または他の方法で除去されないように、加熱装置
はケイ素へ大きい力をおよぼしてはならない。装置はそ
れゆえ高周波加熱の場合のように静止雰囲気で作業し、
または配置したケイ素を保護する壁を備えなければなら
ない。
有利な実施例によればセラミック部材に孔を備え、この
孔へ電極を導入し、電極がセラミック部材の表面へ出る
範囲にケイ素を配置し、次に溶融ケイ素が孔と電極の間
のギャップへ侵入するように加熱を実施する。ギャップ
は非常に迅速に溶融ケイ素で充てんされる。これは毛管
効果が輸送を促進するので、ギャップが狭い場合も同様
である。その結果電極は少なくとも孔の中にある部分に
わたって、しかし多くの場合さらにその上の部分もケイ
素１によって包囲され、作業の際の電極の腐食が防止さ
れる。
電極の孔から突出する部分は少なくとも一部耐食性保護
スリーブで蔽うことができる。それによって電極の露出
部分も腐食が保護される。
ロウ接は保護ガス下に実施するのが有利であ。
る。ロウ接過程の間酔素を遮断することによってすべて
の駿化過程が阻止されるので、さらに良好なロウ接結合
が得られる。保護ガスとしてはチッ素、アルゴン、水素
等が適する。
本発明の方法により製造した炭化ケイ素セラミック要素
の特徴は金属電極がその日つ接部の外部にある表面の少
なくとも大部分にわたって耐食性保護被覆を備えている
ことである。この方法で金属電極はロウ接部の範囲がケ
イ素層によって、その外側が保護被覆によって高い作業
温度における空気酸素の作用下に生ずるような腐食に対
し保護される。
とくに電極をピン状に形成し、セラミック要素の孔へ挿
入し、そこでケイ素により固定的にロウ接し、電極の突
出部を保護スリーブで蔽うのが有利である。それゆえ孔
の内部で防食はケイ素層により、孔の外部では保護スリ
ーブにより達成される。
セラミック要素と保護スリーブの間の電極表面露出部は
ケイ素保護層を備えるのが望ましい。
これはケイ素を孔の入口でロウ接する前にセラミック要
素上へ配置することにより簡単に達成される。
保護スリーブは有利にステンレス鋼がらなり、とくに硬
ロウによって固定することができる。
これは簡単かつ安価に実施される。
他の形成によれば保護被覆は軸方向に電極を超え、導線
を収容する。保護被覆のこの２重機能によってとくに簡
単に導線を接続することができる。
導線は保護被覆内に同様硬ロウにより固定することがで
きる。しかし硬ロウ接の代りに他の固定法たとえば溶接
も可能である。
前記の炭化ケイ素セラミック要素には付加的にケイ素を
含浸した炭化ケイ素セラミック要素も含まれる。セラミ
ック材料に温度依存抵抗特性を与えるドーピングも除外
されない。
実施例： 次に本発明の実施列を図面により説明する。
第１図には炭什ケイ素からなる管状セラミック要素１が
示され、この要素は両端に“同様炭化ケイ素からなるり
／グツランク２および３を備える。部材１〜３はたとえ
ば焼結前に接合し、焼結によって結合される。しかし焼
結後に接合し一次に溶融ケイ素を添加しながら結合する
こともできる。このような管はとくに先願Ｐ３２４３３
９７．２に記載のように、他のセラミック部材といっし
ょに蒸発・ぐ−ナとして使用することができる。
リングツランク２は軸方向の孔４を有し、この孔へビン
状の金属電極５が固定される。リングフランジ３は軸方
向の孔６を有し、この孔にビン状金属電極７が保持され
る。金属電極は炭化ケイ素とほぼ同じ膨張係数を有する
金属たとえばモリブデンまたは夕／ゲステンからなる。
両方の金属電極は外側にそれぞれステンレス鋼の保護ス
リーブまたは９′ｆ支持し、このスリーブは導線１０ま
たけ１１の固定にも役立つ。
製造は次のとおり経過する：第２図に示すようにビン状
金属電極７を孔６へ挿込む。孔の入口の電極の周囲に粉
末またはペーストのケイ素からなる堆積１２を設ける。
リングフラン）３の周囲にコイル１３を配置し、その軸
方向長さはほぼリングツランクの長さに等しい。続いて
コイル１３に高周波を送り、す／グツランクの範囲を堆
積１２中のケイ素が融解する温度に加熱する。
溶融ケイ素は堆積１２の範囲の電極７をぬらし、電極７
と孔６の間のギャップへ侵入し、その際毛管効果により
この侵入は有効に促進される。この方法で第３図に示す
ケイ素保麺層１４が得られ、この層は電極７を孔の全範
囲でおよび少し孔を超えて包囲する。コイル電流はケイ
素が液状になった直後に遮断される。セラミック要素を
局部的にのみ加熱するので、ロウ接範囲は非常に迅速に
冷却し、ケイ素は急速に凝固する。ケイ素は融解状態に
おいてのみ電極の金属と反応するので、有害な金属ケイ
化物は少量しか形成されない。
金属電極７の残部も腐食に対し保護されるように、ステ
ンレス鋼からなる保護スリーブ９を電極にかぶせ、たと
えば硬ロウにより固定する。
スリーブはこの場合ケイ素保護層１４の上縁に達し、ま
たけこれと重なるように電極７にがぶせられる。この方
法で金属電極７が蒸発バーナの場合に発生するような高
温条件でも空気酸素の作用により腐食しないことが保証
される。保護スリーブ９は孔１５を有し、この孔へ導線
１１を挿込むことができる。固定はたとえば同様硬ロウ
により実施される。
発明の効果： このように製造したロウ接部は炭化ケイ素からなる加熱
要素のみならず、他の使用目的たとえば点火電極または
イオ／化−測定電極にも適する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による炭什ケイ素セラミック要素の縦断
面図、第２図はロウ接過程直前のロウ接部の縦断面図、
第３図はロウ接部のロウ接部の縦断面図、第４図は保護
スリーブ設置後のロウ接部の縦断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、加熱過程により液化するケイ素により金属電極を導
    電性炭化ケイ素セラミック要素にロウ接する方法におい
    て、セラミック要素を局部的にのみ加熱し、ケイ素の融
    解直後にこの加熱を停止することを特徴とする金属電極
    を導電性炭化ケイ素セラミック要素にロウ接する方法。 ２、局部的加熱を高周波により実施する特許請求の範囲
    第１項記載の方法。 ３、加熱をリングフランジの範囲に限定して、管状また
    は棒状炭化ケイ素セラミック要素の炭化ケイ素リングフ
    ランジに金属電極をロウ接する特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の方法。 ４、加熱のためリングフランジの周囲に、リングフラン
    ジの軸方向長さにほぼ等しい軸方向長さを有する高周波
    コイルを配置する特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５、ケイ素を加熱過程前にロウ接部の範囲へ配置する特
    許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記
    載の方法。 ６、ケイ素を粉末で供給する特許請求の範囲第１項から
    第５項までのいずれか１項に記載の方法。 ７、ケイ素をペーストとして供給する特許請求の範囲第
    １項から第５項までのいずれか１項に記載の方法。 ８、セラミック部材に孔を設け、この孔へ電極を導入し
    、電極のセラミック部材表面への出口範囲にケイ素を配
    置し、次に融解したケイ素が孔と電極の間のギヤツプへ
    侵入するように加熱を実施する特許請求の範囲第１項か
    ら第７項までのいずれか１項に記載の方法。 ９、電極の孔から突出する部分を少なくとも一部耐食性
    保護スリーブで蔽う特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、ロウ接を保護ガス下に実施する特許請求の範囲第
    １項から第９項までのいずれか１項に記載の方法。 １１、金属電極（５、７）がそのロウ接位置の外部にあ
    る表面の少なくとも大部分にわたつて耐食性保護スリー
    ブ（８、９）を備えていることを特徴とするケイ素によ
    つてロウ接した金属電極を有する炭化ケイ素セラミック
    要素。 １２、電極（５、７）がピン状に形成され、セラミック
    要素（２、３）の孔（４、６）へ挿入され、そこでケイ
    素により固定的にロウ接され、電極の突出する部分が保
    護スリーブ（８、９）で蔽われている特許請求の範囲第
    １１項記載の要素。 １３、セラミック要素（２、３）と保護スリーブ（８、
    ９）の間の電極（５、７）の露出部分がケイ素保護層（
    １４）を備えている特許請求の範囲第１２項記載の要素
    。 １４、保護スリーブ（８、９）がステンレス鋼からなる
    特許請求の範囲第１２項または第１３項記載の要素。 １５、保護スリーブ（８、９）が硬ロウにより固定され
    ている特許請求の範囲第１２項から第１４項までのいず
    れか１項に記載の要素。 １６、保護スリーブ（８、９）が電極（５、７）から軸
    方向に突出して導線（１０、１１）を収容している特許
    請求の範囲第１１項から第１５項までのいずれか１項に
    記載の要素。 １７、導線（１０、１１）が保護スリーブ（８、９）に
    硬ロウにより固定されている特許請求の範囲第１６項記
    載の要素。
JP60109503A 1984-05-23 1985-05-23 金属電極を導電性炭化ケイ素セラミツク要素にロウ接する方法およびこの方法により製造した炭化ケイ素セラミツク要素 Pending JPS6110084A (ja)

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DE3419125.9 1984-05-23

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