本发明涉及包含内部具有空腔部的碳纤维强化碳化硅复合材料(下面有时也称为c/sic)成型体的硅含浸工序的碳纤维强化碳化硅成型体、碳纤维强化碳化硅复合材料成型体的制造方法、转子轴、转子轴的制造方法以及硅含浸装置。
背景技术
碳纤维强化碳复合材料(下面有时也称为c/c)是以提高碳材料的强度、耐冲击性等为目的而利用高强度碳纤维进行加强的碳复合材料，还是在以用于宇宙航空、用于制造半导体等最先进的技术领域为首的通常的工业用领域中所使用的先进的碳材料。其着眼点在于，使硅(si)含浸于碳纤维强化碳复合材料中，由此使得进一步加强的碳纤维强化碳化硅复合材料对于转子轴变得有效。在多数情况下，碳纤维强化碳化硅成型体表示对碳纤维强化碳化硅复合材料的构造体进行成型而得到的成型体，本说明书中将碳纤维强化碳化硅复合材料的构造体称为c/sic构造体。c/sic构造体的刚性、电阻值、导热率高，因此不会受到由磁场引起的涡电流的影响、且散热特性也高，因此适合用作转子轴的材料。然而，c/sic构造体是难加工材料，因此难以获得尺寸精度，特别是在要将空腔部设置于c/sic构造体的情况下，存在如下问题，即，重新开始对c/sic构造体本身进行切削加工而导致加工成本增大。
因此，专利文献1中公开了如下方法，即，预先对含浸si之前的碳纤维强化碳复合材料构造体进行切削加工而设置出空腔部，然后进行si的含浸而获得c/sic构造体。si的含浸是如下技术，即，将c/c构造体浸渍于si熔融而形成的si熔液，产生化学反应而实施硅化。
专利文献1：日本特开2015-195702号公报
技术实现要素：
然而，在专利文献1的技术中产生如下问题，即，在设置于c/c成型体的空腔部较小的情况下，在si的含浸加热时熔融的si因表面张力而产生毛细管现象，si侵入至空腔部，在冷却时的si凝固时，因在空腔部膨胀的si而引起c/sic成型体的裂纹。引起了裂纹的c/sic成型体无法作为产品而使用，因此制造成品率降低。因此，难以形成空腔部小的c/sic成型体，空腔部的微细化存在极限。
本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于提高内部具有空腔部的c/sic成型体的制造成品率。
为了解决上述问题而达成目的，本发明包含如下工序：对含有碳纤维、树脂以及石墨的混合粉末进行加压以及加热固化且实施碳化，形成碳纤维强化碳构造体的块；对c/c构造体的块进行形状加工，形成内部具有空腔部的c/c成型体；以及将c/c成型体浸渍于硅熔液，使硅含浸于c/c成型体。使硅含浸于c/c成型体的工序是如下工序，即，将由熔点大于或等于1500℃的材料构成的型芯插入于c/c成型体的空腔部，将空腔部的内壁堵塞并使硅含浸于其中。
发明的效果
根据本发明，能实现如下效果，即，能够提高内部具有空腔部的c/sic成型体的制造成品率。
附图说明
图1是表示实施方式1的转子轴的外观的斜视图。
图2是实施方式1的转子轴的主视图。
图3是表示实施方式1的转子轴的安装永磁体之前的状态的剖面图。
图4是实施方式1的转子轴的剖面图。
图5是表示使用实施方式1的转子轴的检流计的剖面图。
图6是表示实施方式1的转子轴的制造工序的流程图。
图7是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图8是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图9是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图10是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图11是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图12是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图13是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图14是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图15是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图16是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图17是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图18是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图19是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图20是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
图21是表示在实施方式2的转子轴的制造工序中所使用的装置的俯视图。
图22是表示在实施方式2的转子轴的制造工序中所使用的硅含浸装置的图，是图21的xxii-xxii剖面图。
图23是表示在实施方式2的转子轴的制造工序中所使用的硅含浸装置的图。
图24是表示在实施方式2的转子轴的制造工序中所使用的硅含浸装置的图。
图25是表示在实施方式3的转子轴的制造工序中所使用的硅含浸装置的图。
图26是表示在实施方式4的转子轴的制造工序的硅熔融含浸步骤中所使用的碳制的硅含浸装置的图。
图27是在实施方式4的转子轴的制造工序的硅熔融含浸步骤中所使用的卡止单元的要部放大图。
图28是图27的xxviii-xxviii剖面图。
图29是表示实施方式5的转子轴的制造工序中的硅含浸装置的图。
图30是表示实施方式6的转子轴的制造工序中的硅含浸装置的图。
图31是表示在实施方式6的转子轴的制造工序的硅含浸装置中将c/c成型体安装于坩埚的工序的图。
图32是表示在实施方式6的转子轴的制造工序的硅含浸装置中将c/c成型体安装于坩埚并填充si熔液而进行含浸的工序的图。
图33是表示在实施方式6的转子轴的制造工序的硅含浸装置中从支柱将c/sic成型体拆下后的状态的图。
图34是表示实施方式7的转子轴的制造工序中的硅含浸装置的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的c/sic成型体、c/sic成型体的制造方法、转子轴、转子轴的制造方法以及硅含浸装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于该实施方式，可以在未脱离其主旨的范围内适当地进行变更。另外，在下面所示的附图中，为了容易理解，各层或者各部件的比例尺有时与现实情况不同，在各附图之间也一样。另外，即使是剖面图，有时也为了容易观察附图而不标注剖面线。
实施方式1.
在实施方式1中，作为c/sic成型体，对内部具有用于内置永磁体的空腔部的转子轴主体的制造方法进行说明，对将永磁体设置于转子轴主体的空腔部而制造转子轴的方法进行说明。通过实施方式1的转子轴的制造方法而获得的转子轴用于电扫描器。图1是表示实施方式1的转子轴的外观的斜视图，图2是实施方式1的转子轴的主视图，图3是图2的iii-iii剖面图，是表示实施方式1的转子轴的安装永磁体之前的状态的剖面图。图4是实施方式1的转子轴的剖面图，图5是表示使用了实施方式1的转子轴的检流计的剖面图。图6是表示实施方式1的转子轴的制造工序的流程图，图7至图20是表示实施方式1的转子轴的制造工序的说明图。
在实施方式1的转子轴10的制造方法中，在利用c/c构造体形成轴状而加工成具有空腔部14的c/c成型体10s之后，将其浸渍于si熔液50ms使其含浸si而获得具有空腔部14的c/sic成型体10c，由此获得转子轴10。在实施方式1中，其特征在于，在形成为轴状的作为半加工品的具有空腔部的c/c成型体10s的空腔部14安装氮化硼(bn)制的型芯30，在固定的状态下供给si熔液50m而使si含浸于c/c成型体10c。si熔液50m大多大于或等于1400℃，因此型芯30采用熔点大于或等于1500℃的高熔点材料。在实施方式1中，型芯30由bn构成，bn的熔点大于或等于2960℃、且组分在高温下稳定，是在电绝缘体中具有最高的导热度的材料。型芯30即使在si熔液50m中也可靠地对空腔部14的内壁进行保护，并且促进si从外侧的均匀的含浸。因此，抑制了si熔液浸透至c/sic成型体10c的细的空腔部的内侧，抑制了因冷却时残留的si的膨胀而从细的空腔部产生裂纹。另外，型芯30具有止动部32，该止动部32是外径r1大于空腔部14中的作为在下部变为小径的部分的小空腔16的内径r0的径大部，止动部32阻止型芯30因si熔液50m的浮力上浮而使得小空腔16的内壁与si熔液50m接触。型芯30只要具有至少在浸渍于si熔液50m的部分将空腔部14堵塞的形状即可。如果是如实施方式1的转子用轴10那样在空腔部14的前端具有小空腔16的形状，则只要至少小空腔16由型芯30堵塞即可。
如图4所示，实施方式1的转子用轴10具有：轴主体部11，其由c/sic构造体构成；以及永磁体20，其内置于轴主体部11。该永磁体20由钕烧结磁体构成，相对于转子轴10设置于同轴上。在轴主体部11的两端形成有直径小的第1以及第2径小部12、13。
如图2及图3所示，转子轴10由如下部件构成：直径为几十mm的筒状的轴主体部11，其将永磁体20的外周面覆盖；以及第1径小部12和第2径小部13，它们形成于轴主体部11的两端。轴主体部11和一体形成的第1径小部12以及第2径小部13一起由分割面l0分割为2部分而分割成型为分割体11a、11b。分割面l0是在轴向上进行2分割的面。分割体11a、11b分别为2分割的轴主体部。轴主体部11在两端具有直径小于中央部的直径、且长度为几十mm的第1径小部12以及第2径小部13。而且，轴主体部11在轴向中央部分割为2部分、且在径向中央部分割为2部分，形成由2分割体构成的轴部件。利用粘接剂将永磁体20紧贴固定于由上述轴主体部11的分割体11a、11b形成的凹部即空腔部14。在空腔部14的一端形成有直径小的小空腔16。另一方面，在空腔部14的另一端不具有小空腔，而是实心的。另外，利用粘接剂还对相当于分割面l0的分割体11a、分割体11b的接合部进行粘接。
如图5所示，电扫描器100具有：转子轴10；壳体102，其经由轴承101而将转子轴10支撑为能够旋转；线圈103，其设置为与转子轴10的外周相对，固接于壳体102的内周面；椭圆形平面状的电控反射镜104，其是固定于转子轴10的一端的光学部件；以及编码器板105，其固定于转子轴10的另一端部。编码器板105在表面具有狭缝，与未图示的传感头协作而构成用于对电控反射镜104的角度位移反馈进行控制的旋转编码器。
下面，对实施方式1的由c/sic构造体构成的转子轴的制造方法进行说明。根据图6的流程图以及图7至图20的工序说明图对制造由c/sic构造体构成的转子轴的方法进行说明。
首先，在原料粉体混合步骤s10中，如图7所示，对pan系碳纤维m1、沥青系碳纤维m2、酚醛树脂粒子m3、石墨粒子m4的各原料进行混合而形成混合粉体m。在原料粉体混合步骤s10中，以特定重量比将pan系碳纤维、沥青系碳纤维以及酚醛树脂粒子、石墨粒子的各原料填装至混合器800并均匀地进行混合而获得混合粉体m。
接着，在粉体加压成型步骤s20中，如图8所示，将混合粉体m填充至成型用模具200，进行加压成型而形成加压粉体10b0。在上述粉体加压成型步骤s0中，将混合粉体m投入至成型用模具200内，在小于或等于作为酚醛树脂粒子的软化温度的70℃的温度下通过加压而对作为块状构造体的加压粉体10b0进行成型。
在作为该预固化状态下的块状构造体的加压粉体10b0的材料密度为0.8g/cm3至0.9g/cm3的条件下进行加压，由此能够制造由满足含浸si时的含浸效率、以及带台阶的圆柱构造的转子轴10的刚性要求的c/sic的复合材料构成的部件。通过si的含浸而获得的c/sic复合材料是材料组分比例为70％至80％的sic、小于10％的c、15％至20％的si的c/sic的复合材料。能够通过与成型品的特性、材料组分比例的要求相应地调整加压条件而控制预固化状态的块状构造体即加压粉体10b0的材料密度。此外，c/sic复合材料中的c的比例越少越好，优选使用含有0.5％至1％左右的c的材料。
然后，在粉体中树脂固化步骤s30中，如图9所示，通过加压加热成型而使得加压粉体10b0中的酚醛树脂粒子加热固化，对碳纤维强化树脂(cfrp：carbonfiberreinforcedplastics)进行成型而形成碳纤维强化树脂10b1的成型块。
在作为块状构造体的加压粉体10b0成型后的粉体中树脂固化步骤s30中，可以在树脂的固化条件下使作为进行了预固化的块状构造体的加压粉体10b0固化，由此对块状的cfrp构造体进行成型。在使用的树脂粒子为酚醛树脂的情况下，将固化条件设为150℃、1小时。在以上固化条件下使酚醛树脂固化而获得块状的cfrp构造体。在酚醛树脂的固化工序中，保持对模具进行加压的状态不变地将模具的上板的位置固定。模具中的粉体产生要恢复原样的力，但利用模具的上板一边对块状的cfrp构造体进行按压、一边将其载置于烤箱内进行加压固化。
接下来，在c/c块形成步骤s40中，如图10所示，对cfrp内的酚醛树脂实施碳化而形成c/c块10b2。
在cfrp构造体的成型后的c/c块形成步骤s40中，对cfrp构造体实施碳化而对由c/c的复合材料构成的c/c块10b2进行成型。在实施方式1的制造工序中，在真空气氛下，在10℃/min的升温速度下利用800℃、1小时的条件而实施碳化。
碳化条件根据使用的树脂而不同，因此在针对用于使碳纤维彼此粘接的粘接材料而使用除了酚醛树脂以外的树脂材料的情况下，需要基于根据使用的树脂进行材料分析的结果而确定碳化温度。
接着，在具有空腔部的c/c构造体形成步骤s50中，如图11及图12所示，将块加工成目标形状，形成作为半成型品的具有空腔部14的c/c成型体10s。图12是图11的放大剖面图。如图2至图4所示，c/c成型体10s具有第1径小部12以及第2径小部13，是具有第1径小部12以及第2径小部13的2分割体11a、11b。这里为端面彼此接合的2分割形状。针对2分割体11a、11b而执行含浸步骤。如图12所示，以作为由在一端具有第2径小部13的两端开口的筒状体构成的成型体的2分割体11a为单位，通过此后的工序而实施si的含浸。并未进行图示，但2分割体11b也具有与2分割体11a相同的形状。空腔部14在第1径小部12以及第2径小部13构成小径的小空腔16。图12示出了对2分割体11a实施硅的含浸的工序。
接着，在将型芯安装于坩埚的步骤s60中，如图13所示，对于用于安装于具有空腔部14的c/c成型体10s的内部的型芯30，将其安装于在坩埚40的底部40b形成的凹陷部41。在后文中对将型芯安装于坩埚40的步骤s60进行详细叙述。
接下来，在将具有空腔部的c/c构造体与坩埚底部的螺孔螺合的步骤s70中，如图14所示，具有空腔部14的c/c成型体10s利用由螺纹槽15和螺孔42构成的卡止部而固定于在坩埚40的底部40b形成的凹陷部41。在底部40b的凹陷部41形成有构成内螺纹的螺孔42，使构成安装有型芯30的、具有空腔部14的c/c成型体10s的外螺纹的螺纹槽15与螺孔42螺合，将具有空腔部的c/c成型体10s固定于坩埚40的底部40b。
在将具有空腔部的c/c构造体与坩埚40的底部40b的螺孔螺合的步骤s70中，型芯30的下端位于坩埚40的凹陷部41，如果在图16所示的硅熔融含浸步骤s90中将si熔液50m填充至坩埚40内部，则因si熔液50m的浮力而使得要上浮的力作用于型芯30。型芯30因上述浮力而要上浮，但因作为径大部的止动部32而阻止型芯30进入空腔部14，使得作为径大部的止动部32在与小空腔16接触的位置处停止。因此，能够维持由型芯30将空腔部14的内壁覆盖的状态，能够抑制si从空腔部14内侧向具有空腔部的c/c成型体10s浸透。
构成内螺纹部的螺孔42，在将具有空腔部的c/c成型体10s与坩埚40的底部40b的螺孔螺合的步骤s70中，除了将具有空腔部的c/c成型体10s固定于在夹具所形成的各凹陷部41时的固定用途以外，还在后述的作为硅熔融含浸步骤s90的后续工序的、将螺合解除的步骤s100中兼用作用于在沟部对外螺纹部进行折叠的应力集中部。
作为半部件的具有空腔部的c/c成型体10s的加工形状，考虑到此后的硅熔融含浸步骤s90中因si的含浸而引起的体积的缩小，设为在si的含浸之后形成最终目标形状的形状。例如，在径向上预估0.3％至0.5％的收缩量而进行包含最终加工余量的形状的加工。
外螺纹部的直径需要根据所需部件形状而变更。如果外螺纹部的沟部分的直径增大，则在作为后续工序的将螺合解除的步骤s100中难以对外螺纹部进行折叠，因此只要在能够对外螺纹部进行折叠的范围内确定外螺纹部的直径即可。通常对于外螺纹部而推荐小于或等于m6。
然后，在将硅供给至坩埚内的步骤s80中，如图15所示，将薄片状的si粒50填充至坩埚40的凹陷部41。
接着，在硅熔融含浸步骤s90中，如图16所示，对坩埚40进行加热而使得si粒50熔融，由此使得si粒50变为si熔液50m，通过毛细管现象而使得si熔液50m含浸于具有空腔部的c/c成型体10s的内部。通过实施含浸并通过化学反应实施硅化而使得组分中的碳(c)变为碳化硅(sic)，形成c/sic成型体10c。图17中示出了sic的含浸后的c/sic成型体10c的状态。坩埚40内的si熔液50m的液面降低，除了凹陷部41的外螺纹部42以外，在坩埚40内并未残留有si熔液50m。通过使得供给的si熔液50m全部都含浸于c/c成型体10s，能够以si熔液50m的供给量而规定si含有率。在含浸之前，以多于轴所需量的量而将薄片状的si粒50投入至坩埚40。稍多地投入而有意地使其产生剩余，由此充分供给轴所需的si粒50。在轴的外螺纹周围残留有si，可以通过精加工而将残留的si除去。
此外，利用毛细管现象而从c/c成型体10s的下部使si熔液50m实现含浸是一个例子，也可以从上部或者侧面将si熔液50m供给至作为半成型品的c/c成型体10s。在含浸时，也可以不将空腔部14的内壁整体堵塞，但至少在si熔液50m的液面下需要利用型芯30将空腔部14的内壁堵塞。在空腔部14具有小空腔16的情况下，重要的是至少将小空腔16堵塞。
供给的si粒50的量，在实施方式1中针对每一个c/c成型体10s而设为9.0g。该si粒50的量是根据作为最终成型品的由c/sic成型体10c构成的转子轴10的形状和密度进行计算而得到的。
另外，关于含浸，在真空气氛下，以7℃/min的升温速度在1500℃的条件下实施热处理并进行熔融、含浸，通过与作为半成型品的c/c成型体10s中的c的化学反应而获得由c/sic构成的c/sic成型体10c。
接着，在将螺合解除的步骤s100中，如图18所示，从坩埚40的底部40b的螺孔42和螺纹槽15的螺合部分对c/sic成型体10c进行折叠并将其从坩埚40取出。
接着，在取出型芯的步骤s110中，如图19所示，从c/sic成型体10c将型芯30拆除。在本实施方式中，可以在未拆除型芯30的状态下在精加工步骤s120中将型芯30切除。
最后，在精加工步骤120中，如图20所示，对作为未加工部件的c/sic成型体10c进行研磨，对永磁体20进行夹入固定、精加工，形成图1所示的作为成型品的转子轴10。在将螺合解除的步骤s100中，从坩埚40的底部40b的螺孔42和螺纹槽15的螺合部分对c/sic成型体10c进行折叠，在从坩埚40取出的时刻大多附着有si的析出物，但在精加工步骤中，通过将螺纹槽15的部分也切除而获得转子轴10。在变为产品的时刻使用螺纹槽的情况下，可以形成残留有螺纹槽的一部分的成型品。
经由上述各步骤s10至s110而获得的c/sic成型体10c，在精加工步骤120中将作为外螺纹部的螺纹槽15的剩余部除去，实施以将表面切削为恒定尺寸的加工为首的精加工，将2分割体11a以及11b的端面彼此接合，如图1所示，形成作为最终产品的转子轴10。
在粉体中树脂固化步骤s30中，在通过硅熔融含浸步骤s90而由cfrp变为c/sic成型体的工序中，确认到作为未加工部件的c/sic构造体10c的0.5％左右的尺寸的形状变化。该形状变化的程度为相对于粉体加压成型步骤s20中设定的最终形状的余量即0.7％至小于或等于1.0％。
即，能够以具有小于或等于0.5％的切削余量的尺寸而制作形状，通过精加工步骤s120而使得外形具有弧度，能够确认到能形成具有精密的形状的构造。
同时，在上述当前的c/sic成型体的表面产生si残留物的附着，需要在si的含浸之后长时间地对表面进行加工而实现形状的精度，但是在实施方式1的c/sic成型体10c中确认到残留附着的si对于转子轴10的形状未产生影响，主要在作为折叠余量的外螺纹部的螺纹槽15的剩余部附近产生。在剩余部产生残留附着的si的原因在于，与对于c/c成型体10s所需的si熔液50m的量相比而多余的si熔液50m配置于坩埚40的底部40b的凹陷部41。因此，与上述当前的方法相比，能够格外缩短通过机械加工而实施的精加工步骤s120所花费的时间。
实际上，除了折叠余量部以外，例如在转子轴的表面也析出有残留附着的si。因此，在精加工步骤中，包含插入有型芯的小空腔在内，需要对转子轴整体进行研磨。不利用型芯将空腔部的小空腔堵塞而是使其保持原样，因此与以往的方法相比能够格外缩短精加工步骤所花费的时间。
进而，通过实施方式1的方法而获得的转子轴10不会固接于坩埚40而难以脱离，能够容易地将其拆除，还能够确认到转子轴10未出现破裂或者缺口。
另外，在填充有预先确定的规定量的si粒50的坩埚40进行si熔液50m相对于c/c成型体10s的含浸处理，因此能够确认到相对于进行了处理的所有c/sic成型体10c实施了恒定且充分的si的含浸，还能够确认到未出现si的偏差、含浸不均。即，除了残留于凹陷部41的si熔液以外，所有填充至坩埚40内的si粒50都含浸于c/c成型体10s，因此可以根据填充的si粒50的量而确定si向c/c成型体10s的含浸量。
能够确认到：通过抑制转子轴10的破裂、缺口、si的含浸量的偏差，能够大幅改善作为转子轴10的制造时的成品率。
如上，根据实施方式所涉及的由c/sic构成的旋转轴的制造方法，能够大幅减少在c/sic部件的制造时所产生的表面残留的si、特别是在小空腔内析出的si，因此能够大幅缩短精加工所需的时间，并且能够实现成品率良好、特别是小型的转子轴的批量生产化。
另外，转子轴10在内部具有用于收纳永磁体20的空腔部14，因此存在如下问题，即，在当前的不使用型芯的方法中，在si的含浸时，在si的含浸加热时熔融的si因毛细管现象而侵入空腔部14，在冷却时的si凝固时，因膨胀而使得c/sic成型体引起裂纹。与此相对，根据实施方式1的方法，在将由bn形成的型芯30插入于内部的状态下，c/c成型体10s浸渍于si熔液，因此能够阻止si从内表面浸透，能够抑制裂纹的产生。另外，型芯30在si熔液中因浮力而上浮，但在圆筒状的主体部31的底部40b具有大径的止动部32，利用止动部32而防止型芯30的上浮，因此能够维持型芯30插入于c/c成型体10s的空腔部14的小空腔16的状态。因此，能够维持型芯30有效地插入于c/c成型体10s的空腔部14的状态，从而能够抑制si从空腔部14的小空腔16的内部浸透。
此外，在实施方式1中，将bn用作型芯。对于bn而言，在常压下，原子牢固地组合而成的六角网面以大的间隔而重叠，将层间连结的是弱的范德瓦耳斯力，网面牢固，因此通过晶格振动而良好地导热，在电绝缘体中具有最高的导热率。另外，bn的导热率高且热膨胀率低，因此在陶瓷中显示出最高的热冲击阻抗，即使从大于或等于1500℃的温度开始骤冷也不会遭到破坏。在真空中，直至1400℃为止是稳定的，在惰性气体中，直至2800℃为止是稳定的。不会被硅的熔体润湿。莫氏硬度为2左右，容易进行机械加工。密度为2.27g/cm3，熔点为2967℃。因此，由bn形成的型芯30在si熔液50m中不会产生化学反应，能够稳定且可靠地保护c/c成型体10s的空腔部14。
此外，由于稳定且加工性良好，因此bn对于型芯是有效的，但并不限定于bn，也可以应用以石墨为首的熔点大于或等于1500℃的高熔点材料。作为进一步的条件，优选凝固时的热膨胀率低。另外，即使是熔点大于或等于1400℃或者小于1400℃的材料，在熔融而略微残留于空腔部14内的情况下，有时也只要是凝固时的热膨胀率低的材料即可。
另外，对加热固化后的c/c构造体实施碳化、使之成型为块状的c/c块形成步骤s40中的块状构造体10b2的成型方法并不限定于实施方式1的方法，除了利用成型用模具200进行加压成型的方法以外，也可以是以在frp材料的制造中所使用的通常的注塑成型法为首的其他方法。
另外，碳化处理中的处理气氛需要防止以碳材料的氧化为首的化学反应，因此并不局限于实施方式1中所使用的真空气氛，也可以是以氩气气氛或者氮气气氛为首的惰性气氛。
另外，在硅熔融含浸步骤s90中，在实施方式1中也在真空气氛下实施，但也可以在以氩气气氛或者氮气气氛为首的惰性气氛下实施。
另外，用于对电控反射镜的旋转进行反馈控制的旋转位置检测装置并不局限于旋转编码器，可以将多个线圈安装于电机的旋转轴并利用电磁感应而将轴的角度输出的旋转变压器等其他旋转位置检测装置。
另外，永磁体并不限定于钕烧结磁体，也可以应用以铁素体磁体、铝镍钴磁体为首的强磁性材料。
实施方式2.
图21及图22是表示实施方式2的转子轴的制造工序中所使用的碳制的硅含浸装置的图，图21是俯视图，图22是图21的xxii-xxii剖面图。图23以及图24是表示含浸工序中的状态的图。实施方式2的硅含浸装置具有：坩埚40，硅熔液填充至该坩埚40；型芯30，其插入于c/c成型体10s的空腔部，由熔点大于或等于1500℃的高熔点材料构成；以及固定部，其设置于坩埚40，在由型芯30将空腔部14中的至少第2小径部13的小空腔16堵塞的状态下，将c/c成型体10s固定。固定部具有由内螺纹构成的螺孔42。
由c/sic成型体构成的转子轴10，由具有由m6的外螺纹部构成的螺纹槽15的中空的第2小径部13以及直径为几十mm的中空的大径的轴主体部11而形成为带台阶的圆柱形状。第2小径部13是同一内径的圆筒状体，小径部13的内部设置有小空腔16。
在实施方式1中，按照图6所示的流程图而同样地进行转子轴制造工序，硅含浸装置400具有：小坩埚40a，其由对表面实施了bn涂敷的9个凹部构成；以及分别设置于小坩埚40a的底部40b的凹陷部41和螺孔42，一次性地形成9个转子轴。图23是表示将c/c成型体10s安装于坩埚并填充了si粒50的状态的图。图24是表示使得si粒50熔融而从si熔液50m进行硅的熔融含浸的步骤s90的图。另外，小坩埚40a的底部40b朝向凹陷部41而形成为锥面40t。因锥面40t使得si熔液50m流入至凹陷部41而不会残留于小坩埚40a的底面，因此在硅熔融含浸步骤s90结束时能够抑制si在小坩埚40a的底面析出，能够防止向c/sic成型体10s附着。
从原料粉体混合步骤s10至精加工步骤s120，该实施方式2的使用硅含浸装置的转子轴的制造方法与实施方式1相同。
此外，在上述实施方式1以及实施方式2中，作为成型体而对带台阶的圆柱构造的部件进行了说明，但形状、大小并不限定于此，另外，并不限定于部件，特别是对于内部具有空腔部的成型体的形成是有效的。
另外，作为固定单元，对利用以外螺纹部、内螺纹部为结构要素的固定单元在坩埚的底部进行固定的方法进行了说明，但并不限定于在底部进行固定，也可以是侧壁。另外，有时还难以控制含浸的si的量，但也可以应用于使得多个成型体浸渍于1个坩埚、且同时进行si的含浸的情况。在使得多个成型体浸渍于1个坩埚、且同时进行si的含浸的情况下，优选使用同一形状同一尺寸的c/c成型体。使得si分别均匀地浸透至c/c成型体、且均匀地进行si的含浸，因此作为所获得的c/sic，能够以目标量而实现si的含浸。
实施方式3.
图25是表示在实施方式3的转子用轴的制造工序中的硅熔融含浸步骤s90中所使用的碳制的硅含浸装置的图。在实施方式3的硅含浸装置中，并不对型芯30m进行加工，而是将凸出部16s设置于c/c成型体10sp的小径部13内部的小空腔16，由此能够阻止型芯30m因浮力而上浮。凸出部16s的内缘的内径r2小于内径与凸出部16s下的空腔部14的内径相同的型芯30m的主体部31的直径r0，因此型芯30利用凸出部16s而实现卡止，不会进一步上浮。
关于其他部分的结构，与实施方式1相同，制造工序也相同，因此这里将说明省略，对相同的部位标注相同的标号。
根据实施方式3，小空腔16的加工有些困难，相反，型芯不具有作为下部的径大部的止动部32，只要是圆柱状即可，因此容易进行加工，并且能够使坩埚40的构造、特别是底部的构造简化。
实施方式4.
图26是表示在实施方式4的转子轴的制造工序中的硅熔融含浸步骤s90中所使用的碳制的硅含浸装置的图。图27及图28是卡止单元的要部放大图。图28是图27的xxviii-xxviii剖面图。在实施方式4中，在插入于c/c成型体10s的型芯30p的主体部31设置有卡止片33，通过卡挂于在坩埚40的底部40b设置的卡止体43的卡止孔44而将型芯30p固定于坩埚40。将型芯的卡止片33卡挂于在坩埚40的底部40b设置的卡止体43的卡止孔44并利用弯折片34而实现卡止，由此将型芯30p固定于坩埚40。因此，型芯30p利用坩埚40的底部40b的卡止孔44和型芯30的卡止片33而实现卡止，不会进一步上浮。
关于其他结构，与所述实施方式1相同，制造工序也相同，因此这里将说明省略，对相同的部位标注相同的标号。
根据实施方式4的硅含浸装置以及硅含浸方法，通过卡挂于在坩埚40的底部40b所设置的卡止体43的卡止孔44而将型芯30p固定于坩埚40，因此用于对型芯30p进行固定的卡止构造简单，容易制造。
实施方式5.
图29是表示在用于实施方式5的转子轴的制造工序的硅熔融含浸步骤s90中所使用的碳制的硅含浸装置的图。在实施方式5中，将卡止部17设置于c/c成型体10sp，使得卡止片46卡挂于坩埚40的底部40b的凹陷部41，由此将c/c成型体10sp固定于坩埚40。上述卡止方法是与图27及图28中示出了要部放大图的实施方式4的坩埚相同的卡止方法，使得在坩埚40的凹陷部41设置的卡止片46的前端卡挂于在c/c成型体10sp端部的卡止部17设置的卡止孔18并利用弯折片47进行卡止，由此将c/c成型体10sp固定于坩埚40。因此，c/c成型体10sp卡止于坩埚40的底部40b的卡止片46以及c/c成型体10sp的卡止部17而固定于坩埚40。关于型芯，使用实施方式3中使用的由圆柱状的主体部31构成的型芯30m，利用在c/c成型体10sp的小空腔16设置的凸出部16s而使得型芯30m的上端卡止，从而即使填充有si熔液50m，型芯30也不会进一步上浮。
在实施方式5中，在c/c成型体10sp设置有卡止部17并使得在坩埚40的底部40b设置的卡止片46卡挂于卡止部17的卡止孔18，由此将c/c成型体10sp固定于坩埚40。将在坩埚40的底部40b设置的卡止片46卡挂于c/c成型体10sp的卡止部17的卡止孔18并利用弯折片47进行卡止，由此将c/c成型体10sp固定于坩埚40。另外，利用在c/c成型体10sp的小空腔16设置的凸出部16s而使得型芯30m的上端卡止，从而即使填充有si熔液50m，也与实施方式3相同，型芯30m不会进一步上浮。
关于其他部分的结构，与实施方式1相同，制造工序也相同，因此这里将说明省略，对相同的部位标注相同的标号。
根据实施方式5的硅含浸装置以及硅含浸方法，使得在坩埚40的底部40b设置的卡止片46卡挂于c/c成型体10sp的卡止部17的卡止孔18并利用弯折片47进行卡止，由此将c/c成型体10sp固定于坩埚40，因此无需用于固定的螺纹槽，c/c成型体的卡止构造变得简单，容易制造。
实施方式6.
图30是表示在实施方式6的转子轴的制造工序中的硅熔融含浸步骤s90中所使用的碳制的硅含浸装置的图，且是表示c/c成型体10st的安装之前的坩埚的图。图31是表示将c/c成型体10st安装于坩埚40的工序的图。图32是表示将c/c成型体10st安装于坩埚40并填充si熔液50m而进行含浸的工序的图。图33是表示从支柱将c/sic成型体10ss拆除后的状态的图。在实施方式1以及实施方式2中，使用了在坩埚的底部40b设置有凹陷部41且在凹陷部41形成有具有内螺纹的螺孔的结构，但在实施方式6中，作为用于将c/c成型体10st固定于坩埚40的固定部的螺纹部与型芯一体成型。构成bn制的支柱的型芯130立起设置于坩埚40的底部40b，在型芯130形成有外螺纹部132。型芯130具有螺纹槽15st，该螺纹槽15st由在具有空腔部的c/c成型体10st的径小部13st的中间部设置的内螺纹部构成。使得c/c成型体10st的螺纹槽15st与型芯130的外螺纹部132螺合而将c/c成型体10st固定于坩埚40的底部40b。以如下方式构成，即，在固定的同时，将型芯130安装于空腔部14的端部的小空腔16。此外，在实施方式6中，在坩埚40的内壁形成有由bn膜构成的坩埚保护膜45，因此能够提高对坩埚40的保护性，能够防止si熔液50m和坩埚40的反应。
关于其他部分的结构，与实施方式1相同，制造工序也相同，因此这里将说明省略，对相同的部位标注相同的标号。
根据实施方式6，在构成作为固定单元的支柱的型芯130直接形成有外螺纹部132，无需在坩埚40形成螺纹槽，容易制造。bn的加工性高，因此还容易进行支柱的成型。
作为将构成支柱的型芯130固定于坩埚40的底部40b的方法，以基于螺纹的螺合的方法或者预先使得凹部贯穿设置于坩埚40的底部40b且最后在凹部进行铆接的方法为首，可以应用各种固定方法。
在实施方式6中，在坩埚40的内壁形成有bn膜，但也可以不形成bn膜。另外，在实施方式1至实施方式5的硅熔融含浸步骤s90中所使用的硅含浸装置中，也可以在坩埚的内壁形成bn膜。
实施方式7.
图34是表示在实施方式7的转子轴的制造工序中的硅熔融含浸步骤s90中所使用的碳制的硅含浸装置的图。在实施方式1至实施方式6中，将bn制的型芯插入于空腔部14，由此阻止si因毛细管现象而向空腔部14的端部的小径部分即小空腔16浸透。与此相对，在实施方式7的方法中，对于用于阻止si向c/c成型体的空腔部14的内壁整体浸透的保护膜35而使用bn膜。
在实施方式7中，代替型芯而形成有由bn构成的保护膜35，因此用于阻止si熔液的侵入的构造极其简单。用于阻止si熔液的侵入的保护膜35是bn膜，因此可以使si含浸于c/c成型体10s，在完成c/sic成型体之后也不将保护膜35剥离而是直接使用。
此外，由bn构成的保护膜35最终可以从构成转子轴10的c/sic成型体的内壁剥离。
并且，在c/c成型体的空腔部14的内壁整体形成用于阻止si的浸透的保护膜，并且使用实施方式1至实施方式6中所使用的型芯，由此能够更可靠地抑制si从小空腔浸透至c/c成型体，能够实现成品率的进一步的提高。
在实施方式1至实施方式7中，对如下方法进行了说明，即，在针对内部具有空腔部的c/c成型体而进行si的含浸时，利用使用了bn的型芯或者保护膜在将空腔部的内壁堵塞的状态下进行si的含浸，由此能够抑制si向空腔部内析出，能够抑制因si的体积膨胀而在c/sic成型体产生裂纹。也可以不将空腔部的内壁整体堵塞，但至少在si熔液的液面下需要利用型芯或者保护膜将空腔部的内壁堵塞。关于型芯或者保护膜，除了bn以外，只要是以碳为首的、熔点大于或等于1500℃的高熔点材料即可。此外，bn是电绝缘体，因此在将c/sic成型体用于需要对空腔部的内壁实施绝缘化的用途的情况下，可以预先利用bn膜将空腔部内壁整体覆盖，在硅熔融含浸步骤s90之后，保持原样地作为绝缘膜来使用而不将bn膜剥离。
在实施方式1至实施方式7中，在针对内部具有空腔部的c/c成型体而进行si的含浸时，在具有si熔液的液面因表面张力而上升至空腔部内的程度的大小的小空腔的情况下，至少利用由高熔点材料形成的型芯或者保护膜在空腔部的内壁堵塞的状态下针对小空腔而进行si的含浸，由此能够防止si向小空腔内析出。另外，优选以在si的含浸结束时使得si熔液残留于小空腔的端部的方式，使得内部具有空腔部的c/c成型体立起设置于坩埚的凹部。立起设置是指除了水平状态以外的状态，优选接近于铅直的状态。
si的熔点根据含有的杂质而变动。因此，在使得硅含浸于碳纤维强化碳成型体的工序中将碳纤维强化碳成型体的空腔部的内壁堵塞的材料，是具有大于或等于1500℃的熔点的材料，优选使用在si熔液中较为稳定、且反应性较低的材料。在使得硅含浸于碳纤维强化碳成型体的工序中将碳纤维强化碳成型体的空腔部的内壁堵塞的材料，只要是具有比纯si的熔点高的熔点的材料即可。还有时在小于或等于1500℃的温度下略微熔融，但只要能够抑制因si的接触而使得si向空腔部的内壁析出则可以使用。
另外，在使得硅含浸于碳纤维强化碳成型体的工序中将碳纤维强化碳成型体的空腔部的内壁堵塞的材料，优选为切削加工性高的材料。这是因为型芯优选为在硅含浸的工序之后容易取出的部件。
另外，在使得硅含浸于碳纤维强化碳成型体的工序中将碳纤维强化碳成型体的空腔部的内壁堵塞的材料，优选为热膨胀率低于si的热膨胀率的材料。将上述碳纤维强化碳成型体的空腔部的内壁堵塞的材料，优选在冷却时在空腔部内膨胀、且不会使碳纤维强化碳成型体破损。
作为满足以上条件的材料，存在以bn、碳为首的高熔点材料。
另外，作为在硅熔融含浸步骤s90中的内部具有空腔部的c/c成型体向坩埚的固定方法，并不限定于实施方式1至实施方式7的方法，可以适当地变更。另外，c/c成型体也可以不相对于坩埚内的si熔液的液面而垂直地固定，只要是一部分浸渍于si熔液、且在含浸之后使得si难以附着于c/sic成型体的要部的卡止方法，则并不限定于实施方式1至实施方式7的方法，另外，还可以组合使用在各方法中所使用的卡止方法。
在实施方式1至实施方式7中对转子轴的制造方法进行了说明，但并不限定于转子轴，也可以应用于整个c/sic成型体、特别是具有将内部贯穿的空腔部的成型体。c/sic构造体硬、且加工性差，因此难以形成将内部贯穿的空腔部，但通过实施方式1至实施方式7的方法能够获得由具有将内部贯穿的空腔部的筒状体构成的碳纤维强化碳化硅成型体。内部具有空腔部的碳纤维强化碳成型体具有筒状的轴主体部、以及空腔部的内径小于轴主体部的内径的小径部，通过通常的方法无法形成，但只要是实施方式1至实施方式7的方法则能够形成。另外，小径部的内壁只要由bn膜覆盖，则即使在含浸工序中也能够提高成品率，作为在使用时也稳定的绝缘性的保护膜而有效。特别是由内部具有空腔部的碳纤维强化碳化硅成型体构成，具有圆筒状的轴主体部、以及与轴主体部的两端连接设置的小径部的转子轴是有效的。并且，型芯或者保护膜只要至少在浸渍于si熔液的部分具有将空腔部堵塞的形状即可。
以上实施方式中示出的结构表示本发明的内容的一个例子，也可以与其他公知的技术进行组合，在未脱离本发明的主旨的范围内，可以对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
10转子轴，10s、10st、10spc/c成型体，10c、10ssc/sic成型体，11轴主体部，11a、11b分割体，l0分割面，12第1径小部，13第2径小部，14空腔部，15、15st螺纹槽，16小空腔，16s凸出部，17卡止部，20永磁体，30、30m、30p、130型芯，31主体部，33卡止片，34弯折片，35保护膜，40坩埚，40b底部，41凹部，42螺孔，43卡止体，44卡止孔，45坩埚保护膜，46卡止片，47弯折片，100电扫描器，101轴承，102壳体，103线圈，104电控反射镜，105编码器板，200成型用模具。