JPH04110034A - Method and device for heat treatment - Google Patents
Method and device for heat treatmentInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高度に制御された酸素分圧雰囲気中で各種酸
化物材料を作成するだめの熱処理方法及び熱処理装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for producing various oxide materials in a highly controlled oxygen partial pressure atmosphere.
本発明は、横型炉による加熱から急速クエンチまでの工
程を制御された酸素分圧雰囲気下で連続して行うように
することにより、酸化物材料の酸素ストイキオメトリ(
酸素の過不足)を高度に制御し得る熱処理システムを提
供するものである。The present invention achieves oxygen stoichiometry (
The present invention provides a heat treatment system that can highly control the amount of oxygen (excess or deficiency).
一般に、酸化物磁性材料や酸化物超電導材料においては
、材料中に含まれる酸素量が材料の物性に大きく影響し
ている。例えば、ペロブスカイト型磁性体である(L
a +−,Ca 、)zMn O3+、や5rFeOz
−7等は、rの値の大小により磁気特性や電気特性か著
しく変化する。また、近年酸化物超電導体として注目さ
れているYBa2Cu+O□−4においても、rの値が
小さいと超電導を示すが、rの値が1に近づくにつれて
半導体化し、超電導を示さなくなるといった著しい差が
認められている。Generally, in oxide magnetic materials and oxide superconducting materials, the amount of oxygen contained in the material greatly influences the physical properties of the material. For example, perovskite magnetic material (L
a +-, Ca , )zMn O3+, and 5rFeOz
-7 etc., the magnetic properties and electrical properties change significantly depending on the magnitude of the value of r. Furthermore, even in YBa2Cu+O□-4, which has attracted attention as an oxide superconductor in recent years, it exhibits superconductivity when the value of r is small, but as the value of r approaches 1, it becomes a semiconductor and no longer exhibits superconductivity. It is being
したがって、上述のような材料の物性を検討するには、
上記材料中の酸素の過不足、いわゆる酸素ストイキメト
リを高精度に制御することか要求される。そこて、高温
で一定の酸素分圧を有する雰囲気下にて熱処理を行って
上記材料を所定の酸素含有状態とさせ、その状態を凍結
させるために、急速クエンチを行うことか必要となる。Therefore, in order to study the physical properties of the materials mentioned above,
It is required to precisely control the excess or deficiency of oxygen in the above material, so-called oxygen stoichiometry. Therefore, it is necessary to perform heat treatment in an atmosphere having a constant oxygen partial pressure at high temperature to bring the material into a predetermined oxygen-containing state, and then perform rapid quenching in order to freeze that state.
ところで、上記材料を熱処理する際に、温度制御性の点
から、対流の影響の少ない横型炉を使用することか好ま
しい。そして、このような横型炉による熱処理後に急速
クエンチを行う場合には、通常、所定の温度及び酸素分
圧を有する雰囲気中にて加熱された材料を蓋を開けて炉
外に取り出し、冷却用の容器内に落し入れる手法が採用
されている。By the way, when heat-treating the above-mentioned material, it is preferable to use a horizontal furnace which is less affected by convection in terms of temperature controllability. When rapid quenching is performed after heat treatment in such a horizontal furnace, the heated material is usually removed from the furnace by opening the lid in an atmosphere with a predetermined temperature and oxygen partial pressure, and then placed in a cooling chamber. The method used is to drop it into a container.
しかしながら、上述の手法による急速クエンチにおいて
は、所定の雰囲気で加熱された材料か、短時間ではある
か大気に晒されるので、酸素の出入りが生じてしまう。However, in the rapid quenching method described above, since the material is heated in a predetermined atmosphere or exposed to the atmosphere for a short time, oxygen enters and exits.
このため、加熱時における所定の酸素含有状態を維持す
ることは困難とされている。For this reason, it is difficult to maintain a predetermined oxygen-containing state during heating.
これに対して、縦型炉により上記材料を熱処理して急速
クエンチを行う方法かある。この場合には、縦型炉を回
転させることにより、加熱状態の材料を冷却用の容器内
に落し込むことかでき、上記材料を大気に晒すことなく
急速クエンチを行うことか可能となる。しかしなから、
縦型炉ではガス流を底部より導入するために、炉内の温
度制御性か低いという欠点かある。On the other hand, there is a method of rapidly quenching the material by heat treating it in a vertical furnace. In this case, by rotating the vertical furnace, the heated material can be dropped into a cooling container, making it possible to rapidly quench the material without exposing it to the atmosphere. However, because
In a vertical furnace, the gas flow is introduced from the bottom, so the temperature inside the furnace cannot be controlled easily.
上述のように、従来の処理方法では、加熱時の酸素含有
状態の維持や温度の制御性の点、さらには酸素分圧制御
の点で不満を残している。As described above, the conventional processing methods are unsatisfactory in terms of maintenance of oxygen-containing state during heating, controllability of temperature, and control of oxygen partial pressure.
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案された
ものであって、酸化物材料の酸素ストイキオメトリを高
度に制御することができ、しかも温度制御や酸素分圧制
御も容易な熱処理方法並びに熱処理装置を提供すること
を目的とする。Therefore, the present invention has been proposed in view of the conventional situation, and is a heat treatment method that can highly control the oxygen stoichiometry of an oxide material and also allows easy temperature control and oxygen partial pressure control. The present invention also aims to provide a heat treatment apparatus.
上述の目的を達成するために、本発明の熱処理方法は、
横型炉による加熱から急速クエンチまでの工程を、制御
された酸素分圧雰囲気下で連続して行うことを特徴とす
るものであり、さらに本発明の熱処理装置は、試料を加
熱する横型炉と、該横型炉の一端部から垂下する如く一
体的に設けられる急速クエンチ部とを備え、これら横型
炉及び急速クエンチ部の酸素分圧を制御する酸素分圧制
御手段か設けられてなることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the heat treatment method of the present invention includes:
The heat treatment apparatus of the present invention is characterized in that the steps from heating in a horizontal furnace to rapid quenching are performed continuously in an atmosphere of controlled oxygen partial pressure. A rapid quench section is provided integrally so as to hang down from one end of the horizontal furnace, and an oxygen partial pressure control means is provided for controlling the oxygen partial pressure of the horizontal furnace and the rapid quench section. It is something to do.
本発明の熱処理方法においては、横型炉による加熱から
急速クエンチまでの工程が制御された酸素分圧雰囲気下
で連続して行われるので、試料か大気に晒されることは
なく、酸素の出入りが生ずることはない。また、加熱は
横型炉で行われることから、温度制御も容易である。In the heat treatment method of the present invention, the steps from heating in a horizontal furnace to rapid quenching are performed continuously in an atmosphere of controlled oxygen partial pressure, so the sample is not exposed to the atmosphere and oxygen enters and exits. Never. Furthermore, since heating is performed in a horizontal furnace, temperature control is also easy.
また、本発明の熱処理装置では、横型炉と急速クエンチ
部か一体的に設けられており、試料を移動するだけで加
熱から急速クエンチまでの工程が円滑に実施される。Further, in the heat treatment apparatus of the present invention, the horizontal furnace and the rapid quench section are provided integrally, and the steps from heating to rapid quenching can be smoothly carried out simply by moving the sample.
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、図面
を参照しなから説明する。Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
第1図は、本実施例で用いた熱処理装置の概略構成を模
式的に示すもので、この熱処理装置は、水平方向に配置
される横長の横型炉(1)と、この横型炉(1)の一端
部から垂下する如く一体的に形成される急速クエンチ部
(2)とからなる。FIG. 1 schematically shows the general configuration of the heat treatment apparatus used in this example. This heat treatment apparatus consists of a horizontally long horizontal furnace (1) arranged horizontally; It consists of a rapid quench part (2) integrally formed so as to hang down from one end.
上記横型炉(1)には、例えば高周波誘導加熱するため
のコイル(3)か設けられており、ここでは試料の加熱
焼成が行われる。また、この横型炉(1)内には、試料
を載置するためのサンプルホルダー(4)が挿入配置さ
れており、さらにこのサンプルホルダー(4)は、炉内
の雰囲気を乱さずに移動できる手段9例えば磁気移送機
構等によって、前記横型炉(1)中央部から急速クエン
チ部(2)に亘り簡単に移動操作されるようになってい
る。そして、このサンプルホルダー(4)並びに加熱用
のコイル(3)の中央部には、例えば熱電対等からなる
温度検出機構(5)、 (6)か設けられ、これら温度
検出機構(5)、 (6)からの情報を基に横型炉(1
)内の温度を制御する温度コントローラ(7)に接続さ
れている。The horizontal furnace (1) is provided with a coil (3) for high-frequency induction heating, for example, and the sample is heated and fired here. In addition, a sample holder (4) for placing a sample is inserted into this horizontal furnace (1), and this sample holder (4) can be moved without disturbing the atmosphere inside the furnace. The means 9 can be easily moved from the center of the horizontal furnace (1) to the rapid quench section (2) by, for example, a magnetic transfer mechanism. In the center of the sample holder (4) and the heating coil (3), temperature detection mechanisms (5), (6) consisting of, for example, thermocouples are provided. Based on the information from 6), horizontal furnace (1
) is connected to a temperature controller (7) which controls the temperature within the temperature range.
一方、急速クエンチ部(2)の底部近傍の周囲によ、冷
却ジャケット(8)か設けられており、寒剤(9)によ
って充分に冷却されている。したかつて、この急速クエ
ンチ部(2)に試料を落とし込むことによって急速クエ
ンチが行われる。On the other hand, a cooling jacket (8) is provided around the bottom of the rapid quench section (2), and is sufficiently cooled by a cryogen (9). Then, rapid quenching is performed by dropping the sample into this rapid quenching section (2).
上記横型炉(1)と急速クエンチ部(2)とは、先にも
述へたように一体的に形成されるもので、この横型炉(
1)の室内と急速クエンチ部(2)の室内とは隔壁等で
区切られることなく、完全に連なった形とされている。The horizontal furnace (1) and the rapid quench section (2) are integrally formed as described above, and the horizontal furnace (
The chamber 1) and the chamber of the rapid quench section (2) are not separated by a partition or the like and are completely connected.
ただし、これら横型炉(1)と急速クエンチ部(2)の
間には大きな温度差があるため、特に急速クエンチ部(
2)に横型炉(1)の熱か伝わらないように、例えばこ
れらを接続するフランジ部(10)に冷却手段か設けら
れている。However, since there is a large temperature difference between the horizontal furnace (1) and the rapid quench section (2), especially the rapid quench section (
In order to prevent the heat of the horizontal furnace (1) from being transmitted to the horizontal furnace (1), a cooling means is provided, for example, at the flange (10) connecting these.
上述の横型炉(+)及び急速クエンチ部(2)には、雰
囲気中の酸素分圧を制御する酸素分圧制御機構か設けら
れている。以下、この酸素分圧制御機構について説明す
る。The above-mentioned horizontal furnace (+) and rapid quench section (2) are provided with an oxygen partial pressure control mechanism for controlling the oxygen partial pressure in the atmosphere. This oxygen partial pressure control mechanism will be explained below.
酸素分圧制御機構は、入口側の酸素導入系(11)及び
窒素導入系(12)と、出口側の真空排気系(13)と
に大きく分けられる。The oxygen partial pressure control mechanism is roughly divided into an oxygen introduction system (11) and a nitrogen introduction system (12) on the inlet side, and a vacuum exhaust system (13) on the outlet side.
そして、入口側からは、前記酸素導入系(11)及び酸
素導入系(12)から供給される酸素−窒素混合ガスか
炉内に導入される。すなわち、酸素は、フィルター(1
4)、電磁弁(15)、空圧弁(16)、マスフローコ
ントローラ(17)を経由して、また窒素も、フィルタ
ー(18)、電磁弁(19)、空圧弁(20)、マスフ
ローコントローラ(21)を経由してそれぞれ送られ、
これらを混合したガスか炉内雰囲気として空圧弁(22
)を介して炉内に送り込まれる。Then, from the inlet side, the oxygen-nitrogen mixed gas supplied from the oxygen introduction system (11) and the oxygen introduction system (12) is introduced into the furnace. That is, oxygen is filtered through the filter (1
4), solenoid valve (15), pneumatic valve (16), mass flow controller (17), and nitrogen is also supplied to the filter (18), solenoid valve (19), pneumatic valve (20), mass flow controller (21). ), respectively.
A pneumatic valve (22
) into the furnace.
ここで、酸素導入系(+1)のマスフローコントローラ
(17)は、3段式に切り換えられるようになっており
、それぞれ空圧弁(+6a)、 (16b)、 (+6
c)を介して並列に接続されている。そして、例えば第
1のマスフローコントローラ(17a)ては最大200
CC/分までの範囲で、第2のマスフローコントローラ
(+7b)では最大20cc/分までの範囲で、第3の
マスフローコントローラ(17c)では最大20C/分
までの範囲で流量か制御され、これによって酸素分圧を
0.1%程度まで制御することか可能となっている。Here, the mass flow controller (17) of the oxygen introduction system (+1) is designed to be switched to a three-stage type, with pneumatic valves (+6a), (16b), (+6
c) are connected in parallel via. For example, the first mass flow controller (17a) has a maximum of 200
CC/min, the second mass flow controller (+7b) controls the flow rate up to 20cc/min, and the third mass flow controller (17c) controls the flow rate up to 20C/min. It is possible to control the oxygen partial pressure to about 0.1%.
また、窒素導入系(12)は、酸素ポンプ(23)及び
逆止弁(24)を介して酸素導入系(11)と接続され
ている。この酸素ポンプ(23)は、低濃度領域での酸
素分圧の制御を行うもので、通常のジルコニアセンサに
逆に外部から電圧を印加することによって、系内の酸素
を吸収あるいは排出する装置である。Further, the nitrogen introduction system (12) is connected to the oxygen introduction system (11) via an oxygen pump (23) and a check valve (24). This oxygen pump (23) controls the oxygen partial pressure in a low concentration region, and is a device that absorbs or discharges oxygen from the system by applying an external voltage to the normal zirconia sensor. be.
したかって、系内の酸素の除去あるいは微量の酸素の導
入に有効である。Therefore, it is effective for removing oxygen in the system or introducing a trace amount of oxygen.
一方、出口側の真空排気系(13)は、例えば拡散ポン
プ(24)を配備してなるもので、これによって真空熱
処理もてきるようになっている。また、この拡散ポンプ
(24)と横型炉(1)との間には、ピラニゲージ(熱
伝導真空計) (25)やイオンゲージ(26)が設置
されている。On the other hand, the evacuation system (13) on the exit side is equipped with, for example, a diffusion pump (24), which also allows vacuum heat treatment. Furthermore, a Pirani gauge (thermal conduction vacuum gauge) (25) and an ion gauge (26) are installed between the diffusion pump (24) and the horizontal furnace (1).
さらに、横型炉(1)内の試料の平衡を確かめたり、炉
特育の残存酸素分圧値を把握すること等を目的として、
入口側と出口側の2カ所に、エアバルブ(27)あるい
はストップバルブ(28)を介してジルコニア式の酸素
分圧センサ(29)、 (30)か配置されている。こ
れら酸素分圧センサ(29)、 (30)は、入口側あ
るいは出口側での酸素分圧を0.lppm程度まて検出
することかでき、例えば雰囲気の温度変化や試料の移動
等に伴う試料からの酸素の出入り等もモニターすること
か可能である。Furthermore, for the purpose of confirming the equilibrium of the sample in the horizontal furnace (1) and understanding the residual oxygen partial pressure value of the furnace,
Zirconia oxygen partial pressure sensors (29) and (30) are placed at two locations on the inlet and outlet sides via air valves (27) or stop valves (28). These oxygen partial pressure sensors (29) and (30) measure the oxygen partial pressure at the inlet or outlet side to 0. It is possible to detect up to about 1 ppm, and it is also possible to monitor, for example, changes in the temperature of the atmosphere, the movement of oxygen from the sample due to the movement of the sample, etc.
なお、上記酸素分圧制御機構には、各所に適宜ストップ
バルブ(SV)か設けられており、系内を高真空度に保
つようになっている。The oxygen partial pressure control mechanism is provided with appropriate stop valves (SV) at various locations to maintain a high degree of vacuum within the system.
上述の加熱処理装置において、試料を加熱急冷処理する
には、サンプルホルダー(4)を先ず横型炉(1)内申
央部に位置させ、酸素分圧制御機構によって制御された
雰囲気中で加熱処理する。所定の加熱処理が終了した後
、こんとはサンプルホルダー(4)を急速クエンチ部(
2)の上に位置させ、このサンプルホルダー(4)を回
転して試料を急速クエンチ部(2)内に落下させる。こ
れによって、横型炉(1)内での熱処理から急速クエン
チまでの工程を、全く大気に晒すことなく、制御された
酸素分圧雰囲気中で連続して行うことかできる。In the above-mentioned heat treatment apparatus, in order to heat and rapidly cool a sample, the sample holder (4) is first placed in the center of the horizontal furnace (1), and the sample is heat-treated in an atmosphere controlled by an oxygen partial pressure control mechanism. . After the prescribed heat treatment is completed, the sample holder (4) is placed in the rapid quench section (
2) and rotate this sample holder (4) to drop the sample into the rapid quench section (2). As a result, the steps from heat treatment in the horizontal furnace (1) to rapid quenching can be performed continuously in a controlled oxygen partial pressure atmosphere without being exposed to the atmosphere at all.
ところで、上記熱処理装置においては、前記サンプルホ
ルダー(4)を横型炉(1)内の雰囲気を乱さずに移動
し、かつ急速クエンチ部(2)の上で回転し得るような
機構か必要である。そこで、このような移送機構の一例
である磁気移送機構(マグネティック・トランスファー
・ロート)の構造について説明する。Incidentally, the above heat treatment apparatus requires a mechanism that allows the sample holder (4) to be moved without disturbing the atmosphere within the horizontal furnace (1) and rotated above the rapid quench section (2). . Therefore, the structure of a magnetic transfer mechanism (magnetic transfer funnel), which is an example of such a transfer mechanism, will be explained.
この磁気移送機構は、第2図及び第3図に示すように、
試料(31)が載置されるサンプルホルダー(4)を支
持し当該サンプルホルダー(4)から延在されるアルミ
ナ外筒(32)を保持する内側マグネットリング(33
)と、この内側マグネットリング(33)を磁力によっ
て操作するための外側マグネットリング(34)とを主
たる構成要素とするもので、これら内側マグネットリン
グ(33)と外側マグネットリング(34)とか炉内の
雰囲気を維持するための容器隔壁(35)を挟んで同心
円状に配置されてなるものである。This magnetic transfer mechanism, as shown in FIGS. 2 and 3,
An inner magnet ring (33) supports a sample holder (4) on which a sample (31) is placed and holds an alumina outer cylinder (32) extending from the sample holder (4).
) and an outer magnet ring (34) for operating this inner magnet ring (33) by magnetic force, and these inner magnet ring (33) and outer magnet ring (34) are The containers are arranged concentrically with container partition walls (35) in between to maintain the atmosphere.
そして、上記内側マグネットJノング(33)は、上記
アルミナ外筒(32)の外径よりも若干大きな内径寸法
を有する小径部(33a)と、前記容器隔壁(35)の
内径よりも若干小さな外径寸法とされる大径部(33a
)とからなり、小径部(33a)にアルミナ外筒(32
)かネジ(36)によりネジ止め固定されている。The inner magnet J nong (33) has a small diameter part (33a) having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the alumina outer cylinder (32), and an outer diameter part (33a) having an inner diameter slightly larger than the inner diameter of the container partition wall (35). The large diameter part (33a
), and an alumina outer cylinder (32
) or screws (36).
また、大径部(33a)の局面には、細長いマグネット
(37)か所定の間隔で等間隔に配置されている。Furthermore, elongated magnets (37) are arranged at regular intervals on the surface of the large diameter portion (33a).
外側マグネットリング(34)は、上記内側マグネット
リング(33)の大径部(33a)と略等しい幅とされ
、またその内周面には、内側マグネットリング(33)
の大径部(33a)周面に配置された各マグネット(3
7)に対向する如く、やはり複数の細長いマグネット(
38)か所定の間隔で等間隔に配置されている。そして
、この外側マグネットリング(34)には、当該マグネ
ットリング(34)を回動操作するための操作レバー(
39)か設けられている。The outer magnet ring (34) has a width approximately equal to the large diameter portion (33a) of the inner magnet ring (33), and the inner magnet ring (33)
Each magnet (3
7), there are also multiple elongated magnets (
38) are equally spaced at predetermined intervals. This outer magnet ring (34) has an operating lever (
39) are provided.
また、この外側マグネットリング(34)のさらに外側
には、ボールベアリング(40)を介してスライド部(
41)か回動自在に取付けられ、このスライド部(41
)が容器隔壁(35)に沿って平行に配置される一対の
スライドレール(42)に挿通され、スライド自在とな
されている。Furthermore, a slide portion (
41) is rotatably attached, and this slide part (41
) is inserted through a pair of slide rails (42) arranged parallel to each other along the container partition wall (35), so that it can freely slide.
なお、上記容器隔壁(35)は、基端部かステンレスフ
ランジ(43)によって横型炉(1)の側面に固定され
るとともに、先端部は先端板(44)によって塞がれ、
前記横型炉(1)内の雰囲気を確実に維持し得るように
シールされている。また、先端板(44)からはテフロ
ンチューブ等で保護された熱電対(45)が挿入され、
この熱電対(45)はアルミナ外筒(32)を通じてア
ルミナ保護チューブ(46)で保護された状態でサンプ
ルホルダー(4)にまで延在されている。In addition, the container partition wall (35) is fixed to the side surface of the horizontal furnace (1) by the base end or the stainless steel flange (43), and the tip end is closed by the tip plate (44).
It is sealed so that the atmosphere inside the horizontal furnace (1) can be maintained reliably. In addition, a thermocouple (45) protected by a Teflon tube or the like is inserted from the tip plate (44).
This thermocouple (45) extends through the alumina outer cylinder (32) to the sample holder (4) while being protected by an alumina protection tube (46).
上記構成を有する磁気移送機構では、スライド部(41
)及び外側マグネットリング(34)をスライドレール
(42)に沿って矢印X方向に移動すると、これに伴っ
て内側マグネットリング(33)もマグネット(37)
とマグネット(38)との磁気的な結合によって移動す
る。したかって、模型炉(])の外部からサンプルホル
ダー(4)を移送操作することか可能となる。In the magnetic transfer mechanism having the above configuration, the slide portion (41
) and the outer magnet ring (34) along the slide rail (42) in the direction of arrow X, the inner magnet ring (33) also moves to the magnet (37).
and the magnet (38). Therefore, it becomes possible to transfer the sample holder (4) from outside the model reactor ().
一方、急速クエンチする際には、上記の操作によってサ
ンプルホルダー(4)を急速クエンチ部(2)の上に移
動するとともに、外側マグネットリング(34)に取付
けられた操作レバー(39)を矢印Y方向に回動操作す
る。すると、やはりマグネット(37)とマグネット(
38)との磁気的な結合によって、外側マグネットリン
グ(34)の回転に伴って内側マグネットリング(33
)も回転し、当然のことなからアルミナ外筒(32)及
びサンプルホルダー(4)も回転し、試料(31)か急
速クエンチ部(2)内に落下される。On the other hand, when performing a rapid quench, the sample holder (4) is moved above the rapid quench section (2) by the above operation, and the operating lever (39) attached to the outer magnet ring (34) is moved to the arrow Y. Rotate in the direction. Then, as expected, magnet (37) and magnet (
Due to the magnetic coupling with the outer magnet ring (38), the inner magnet ring (33) rotates as the outer magnet ring (34) rotates.
) rotates, and of course the alumina outer cylinder (32) and sample holder (4) also rotate, and the sample (31) is dropped into the rapid quench section (2).
次に、本発明の適用例として、実際に上述の装置を用い
て酸化物超電導体を作成し、その特性を評価した。Next, as an application example of the present invention, an oxide superconductor was actually created using the above-mentioned apparatus, and its characteristics were evaluated.
純度99.99%(4N)のNd2O5,Cen2゜及
びCuOを組成Nd +、 ssCe o、 +aCu
04になるように、それぞれ61.912g、5.5
08g。Composition of Nd2O5, Cen2゜ and CuO with purity 99.99% (4N) Nd +, ssCeo, +aCu
04, respectively 61.912g and 5.5
08g.
15、909 g精秤して500i用ポリエチレン瓶に
入れ、100個のンルコニアホールと150m1のエタ
ノールと共に20時間ホールミルを行った。15,909 g was accurately weighed and placed in a 500i polyethylene bottle, and whole milled for 20 hours with 100 Luconia holes and 150 ml of ethanol.
その後、前記試料液を熱風乾燥して、混合状態の粉体を
得た。Thereafter, the sample solution was dried with hot air to obtain a powder in a mixed state.
次に、この粉体を直径12−のロットに成型(圧力1t
/cm)した後、仮焼(T)を900°C15時間、0
□雰囲気中で行った。これを粉砕して再び成型した後、
仮焼(n)を1050°C55時間、0.雰囲気中で行
い、再び粉砕して焼成用試料を作製した。そして、今回
作製した酸素分圧制御システム(上述した熱処理装置)
を使用して、以下のような実験を試みた。Next, this powder was molded into a lot with a diameter of 12 mm (pressure: 1 t).
/cm), then calcined (T) at 900°C for 15 hours.
□It was performed in an atmosphere. After crushing this and molding it again,
Calcination (n) at 1050°C for 55 hours, 0. The test was carried out in an atmosphere, and then ground again to prepare a sample for firing. And the oxygen partial pressure control system we created this time (heat treatment equipment mentioned above)
I tried the following experiment using .
第4図に示すように、−旦試料(14X2X2に成型)
を5°C/分の昇温速度て1150°Cまて昇温し、こ
の温度で5時間保持して単相化及び焼結させた後、5°
C/分の降温速度て所定のクエンチすべき温度T0まて
下げて、マスフローコントローラ(MFC)を用い、系
内の酸素分圧か所定の値になるまで最低5時間、上記ク
エンチすべき温度T0に保持した。この時の酸素分圧の
モニターは、常に出口側を基準にした。As shown in Figure 4, -dan sample (molded into 14X2X2)
was heated to 1150°C at a heating rate of 5°C/min, held at this temperature for 5 hours to form a single phase and sinter, and then
C/min, lower the temperature to a predetermined quench temperature T0, and use a mass flow controller (MFC) to maintain the above quench temperature T0 for at least 5 hours until the oxygen partial pressure in the system reaches a predetermined value. was held at At this time, the oxygen partial pressure was always monitored based on the outlet side.
出口側の酸素分圧か目的とするクエンチ酸素分圧PO2
に達したら、炉のコントローラ電源をオフにすると同時
に、第2図及び第3図に示したマグネティックトランス
ファーロットを直ちに急速クエンチ部まで移動しく移動
時間2秒程度)、アルミナ外[(32)を回転させるこ
とによって、サンプルホルダー(4)を回転させ、試料
を落下させた。Oxygen partial pressure on the outlet side or target quench oxygen partial pressure PO2
When this happens, turn off the furnace controller power, and at the same time, immediately move the magnetic transfer rod shown in Figures 2 and 3 to the rapid quench section (moving time is about 2 seconds), and rotate the alumina outside [(32). By doing so, the sample holder (4) was rotated and the sample was dropped.
この時、急速クエンチ部(2)の受皿には、非反応性の
白金皿を用いた。また、急速クエンチ部(2)の外側は
、予め1時間以上アセトンとドライアイスの寒剤で十分
冷却した。寒剤として液体窒素を用いると、雰囲気中の
酸素等が液化して流量か変化したり、危険性か生ずるの
で、避けた方か良い。At this time, a non-reactive platinum plate was used as a saucer in the rapid quench section (2). Further, the outside of the rapid quench section (2) was sufficiently cooled in advance with a cryogen of acetone and dry ice for at least one hour. If liquid nitrogen is used as a cryogen, oxygen, etc. in the atmosphere will liquefy and the flow rate may change or become dangerous, so it is best to avoid it.
なお、冷却部分の材質は、中の状態を見やすくするため
に、石英ガラスが使用されているか、石英ガラス以外の
場合は、熱伝導性の良い銅を使用することが好ましい。As for the material of the cooling part, it is preferable to use quartz glass or, if other than quartz glass, to use copper, which has good thermal conductivity, in order to make it easier to see the inside state.
そして、−例として、クエンチ時の酸素分圧を100p
pm (1,OX l O−’気圧)としてクエンチ
温度を変化させたときの試料の低温域における電気抵抗
の温度依存性を第5図に示す。クエンチ温度か低温の7
00℃から1000℃の高温となるにつれて、電気伝導
の特性か半導体的から金属的になるのは、材料中の酸素
欠損による効果(キャリアドープ効果)であり、一方、
電気抵抗の増加は、僅かに生した不純物相(N d 2
Ce 207相)とも考えられる。更に、20に付近で
急激な電気抵抗の減少か認められるか、これは、超電導
転移である。- As an example, the oxygen partial pressure at the time of quenching is 100 p.
FIG. 5 shows the temperature dependence of the electrical resistance of the sample in the low temperature range when the quench temperature is changed as pm (1, OX l O-' atmospheric pressure). Quench temperature or low temperature 7
As the temperature increases from 00°C to 1000°C, the electrical conductivity changes from semiconducting to metallic due to the effect of oxygen vacancies in the material (carrier doping effect).
The increase in electrical resistance is due to the slightly generated impurity phase (N d 2
It is also considered to be Ce 207 phase). Furthermore, a rapid decrease in electrical resistance is observed near 20, which is a superconducting transition.
また、クエンチ温度を900℃として、クエンチ時の酸
素分圧を変化させたときの試料の低温域における電気抵
抗の温度依存性を第6図に示す。Further, FIG. 6 shows the temperature dependence of the electrical resistance of the sample in the low temperature range when the quench temperature was set at 900° C. and the oxygen partial pressure during quenching was changed.
この場合にも、クエンチ時の酸素分圧によって電気伝導
特性か変化することかわかる。In this case as well, it can be seen that the electrical conductivity characteristics change depending on the oxygen partial pressure during quenching.
以上のように、酸化物超電導体の製造には、精密に温度
や酸素分圧をコントロールすることかてき、さらに雰囲
気を一定に保ったまま急速クエンチかできるシステムか
必要であることかわかる。As described above, it can be seen that manufacturing oxide superconductors requires precise control of temperature and oxygen partial pressure, and also requires a system that can perform rapid quenching while maintaining a constant atmosphere.
逆に言えば、今回用いた熱処理装置では、温度や酸素分
圧を精密にコントロールすることかでき、雰囲気を一定
に保ったまま急速クエンチかできるということになる。Conversely, the heat treatment equipment used this time allows for precise control of temperature and oxygen partial pressure, which means that rapid quenching can be performed while keeping the atmosphere constant.
以上の説明からも明らかなように、本発明の熱処理方法
においては、加熱から急速クエンチまでの工程が、大気
に晒されることなく連続して行われるので、不用意な酸
素の出入りを抑制することかでき、加熱状態での酸素量
を良好に維持し得る急速クエンチか可能である。As is clear from the above explanation, in the heat treatment method of the present invention, the steps from heating to rapid quenching are performed continuously without being exposed to the atmosphere, so that the inadvertent entry and exit of oxygen can be suppressed. Rapid quenching is possible, and the amount of oxygen in the heated state can be maintained well.
したがって、特性に優れた酸化物磁性材料や酸化物超電
導材料を安定に製造することか可能である。Therefore, it is possible to stably produce oxide magnetic materials and oxide superconducting materials with excellent properties.
また、本発明の加熱処理装置は、横型炉と急速クエンチ
部か一体化された構造とされているので、酸素の出入り
のない急速クエンチを円滑に実施することが可能であり
、横型炉を採用しているので温度制御も容易である。In addition, the heat treatment apparatus of the present invention has a structure in which the horizontal furnace and the rapid quench section are integrated, so it is possible to smoothly perform rapid quenching without oxygen entering and exiting, and the horizontal furnace can be used. This makes temperature control easy.
第1図は本発明を適用した熱処理装置の構成例を示す模
式図であり、第2図は磁気移送機構の構造の一例を示す
断面図、第3図は第2図A−A線位置での断面図である
。
第4図は実際の熱処理プロセスにおける温度と酸素分圧
のプロファイルを示す図であり、第5図は加熱温度を変
えて作成した試料の電気抵抗の温度特性の相違を示す特
性図、第6図は酸素分圧を変えて作成した試料の電気抵
抗の温度特性の相違を示す特性図である。
l・・・横型炉
2・・・急速クエンチ部
4・・・サンプルホルダー
11・・・酸素導入系
特許出願人 ソニー株式会社
代理人 弁理士 小泡 晃(他2名)
第
図
1度
[K]
第
図FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a heat treatment apparatus to which the present invention is applied, FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of a magnetic transfer mechanism, and FIG. 3 is a diagram taken along line A-A in FIG. FIG. Figure 4 is a diagram showing the temperature and oxygen partial pressure profiles in the actual heat treatment process, Figure 5 is a characteristic diagram showing the difference in temperature characteristics of electrical resistance of samples prepared by changing the heating temperature, and Figure 6 is a characteristic diagram showing the difference in temperature characteristics of electrical resistance of samples prepared with different oxygen partial pressures. l...Horizontal furnace 2...Rapid quench section 4...Sample holder 11...Oxygen introduction system patent applicant Sony Corporation representative Patent attorney Akira Kowa (2 others) Figure 1 degree [K ] Figure
Claims (2)
、制御された酸素分圧雰囲気下で連続して行うことを特
徴とする熱処理方法。(1) A heat treatment method characterized in that the steps from heating in a horizontal furnace to rapid quenching are performed continuously in an atmosphere of controlled oxygen partial pressure.
垂下する如く一体的に設けられる急速クエンチ部とを備
え、 これら横型炉及び急速クエンチ部の酸素分圧を制御する
酸素分圧制御手段か設けられてなる熱処理装置。(2) Equipped with a horizontal furnace that heats the sample and a rapid quench section that is integrally provided so as to hang down from one end of the horizontal furnace, and an oxygen partial pressure that controls the oxygen partial pressure of the horizontal furnace and the quick quench section. A heat treatment apparatus provided with a control means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2230065A JPH04110034A (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method and device for heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2230065A JPH04110034A (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method and device for heat treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04110034A true JPH04110034A (en) | 1992-04-10 |
Family
ID=16901996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2230065A Pending JPH04110034A (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method and device for heat treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04110034A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6954660B2 (en) | 2000-03-31 | 2005-10-11 | Shinji Aoyama | Data device for cellular telephone and data backup method |
US7003268B2 (en) | 1992-09-08 | 2006-02-21 | Hitachi, Ltd. | Portable radio telephone set |
US7107043B2 (en) | 2000-03-31 | 2006-09-12 | Shinji Aoyama | Cellular telephone, and method and apparatus for backup of data of cellular telephone |
JP2012028715A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-09 | Stlab Co Ltd | Oxygen partial pressure controlling thermal treatment equipment |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2230065A patent/JPH04110034A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7003268B2 (en) | 1992-09-08 | 2006-02-21 | Hitachi, Ltd. | Portable radio telephone set |
US6954660B2 (en) | 2000-03-31 | 2005-10-11 | Shinji Aoyama | Data device for cellular telephone and data backup method |
US7107043B2 (en) | 2000-03-31 | 2006-09-12 | Shinji Aoyama | Cellular telephone, and method and apparatus for backup of data of cellular telephone |
JP2012028715A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-09 | Stlab Co Ltd | Oxygen partial pressure controlling thermal treatment equipment |
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