耐熱治具

質問

治具を製作したいのですが、素材の選定で困ってます。
条件　９００度まで加熱し、１０分ほど保持した後に１０分で常温に冷却します。
この過程で常に処理物には部分的に１０～２０ｋｇｆ/ｃm2の力を加えます。
治具の大きさは２ｃｍ*２ｃｍ*厚さ程度のものを考えてます。

割れない、変形しない素材がありましたら教えてください。
耐熱ステンレスやセラッミクを検討してます。

回答No.3

Mullite

セラミックス焼成用道具材のご使用をお奨めします。使用される条件の中に「処理雰囲気」と「昇温スピード」及び「被処理物の組成」が記載されていませんので「この素材でOK」と回答することは出来ませんが、使用条件に耐えうるのもはあるはずです。
ちなみに、熱処理に使用される耐熱治具のことを「焼成用道具材」又は「窯道具材」英語では「kiln furniture」等と一般に呼ばれています。
古くから食器、衛生陶器、タイル、瓦の焼成に使用されており、最近では様々な電子部品セラミックスの焼成用道具材として過酷な使用条件下で使用されているものもあります。
ご自分で治具を製作されたいとのことですが、セラミックス(耐火物)の自作は無理と思います。
そこで上述した「窯道具材」を入手する方法として、熱処理炉又はヒーターのメーカーに問い合わせば直ぐに教えてくれるでしょう。
参考：http://www.nikkato.co.jp/
　　　　http://www.yotai.co.jp/

回答No.2

k-ani

9011さんのご回答の通りセラミックスは熱衝撃には弱い材質です。汎用品のアルミナなどはΔＴが約200度で、耐熱衝撃抵抗に優れた窒化珪素でも一般的には600度程です。９００度からの急冷は問題があると思われます。
これは私の経験上の回答ですが、アルミナでも耐熱衝撃抵抗の面では２ｃｍ*２ｃｍでも厚みが大きくなければＯＫだと思います。肉薄であれば熱膨張差が緩和され1000度の炉内から炉外に取り出しても使用可能でした。
セラミックスも形状効果により可能性があると思います。材料も様々で耐食性の面で特色のあるものや、比較的金属に近い熱膨張を示すものもあります。
汎用品のアルミナは安価ですので、お試しになられてみてはいかがでしょうか。

参考URL：

http://www.ceramics-online.jp/

回答No.1

9011

お困りなのが、治具の熱膨張と熱衝撃と思い投稿しました。セラミックスの場合は、９００℃から１０分で常温まで冷却しますと、熱衝撃が高すぎて割れます。この熱衝撃に耐えられるセラミックスは世の中に存在しないと思います。また、耐熱性を持たせるステンレスはニッケルを多く含ませることが有効な方法です。耐熱ステンレスでは無く、ニッケルでどうでしょうか。但し、９００℃では限界があります。特に、金属の場合、被処理物の熱伝導率と治具の熱伝導率の問題があり難しいと思います。
　もし、非酸化雰囲気であれば、黒鉛が有効です。今までの経験上、黒鉛あれば、２５００℃（真空）で常用できます。安全係数を考えるのであれば東洋炭素ＩＳＯ６３という材質であれば通常の金属と同等（アイゾット強度は低いです）です。黒鉛の熱膨張率は材料によって変わりますが５×１０（－６剰）１／Ｋです。また、黒鉛材を用いることで浸炭が問題となるのであれば、浸炭で投稿願います。

お礼

回答ありがとうございます。大変参考になります。
セラミミックでは熱衝撃に耐えられないということですね。
お察しの通り熱衝撃に耐えれるか？繰り返し使うことで固定位置がずれないか？
高温度で荷重に耐えられるか？加工物と反応しないか？熱膨張など問題が山ずみです。
　現在、(株)アクトメントのＮＣＨ1という素材を第一候補にしていますが、黒鉛も是非検討したいと思います。

ありがとうございました。