JP2001089268A - 釉薬付アルミナ部材 - Google Patents

釉薬付アルミナ部材

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JP2001089268A
JP2001089268A JP27049699A JP27049699A JP2001089268A JP 2001089268 A JP2001089268 A JP 2001089268A JP 27049699 A JP27049699 A JP 27049699A JP 27049699 A JP27049699 A JP 27049699A JP 2001089268 A JP2001089268 A JP 2001089268A
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glaze
alumina
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JP27049699A
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Tomosuke Makino
友亮 牧野
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5022Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with vitreous materials

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酷な使用条件であっても破壊等の不具合が
生じない釉薬付アルミナ部材を提供すること。 【解決手段】 板状に突出する鍔11を有するアルミナ
容器3の表面に、ガラス釉薬5を焼き付けた釉薬付アル
ミナ容器1であって、第1の鍔11aの根元におけるア
ルミナ容器3のR寸法を1、同じ第1の鍔11aの根元
におけるガラス釉薬5のR寸法を2の割合とした場合
に、アルミナ容器3にかかる応力を基準値1.00とし
たとき、応力が基準値に対して1.8以下となるように
ガラス釉薬5の厚みを規制した釉薬付アルミナ容器1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば真空スイッ
チ容器、サイリスタ整流器容器、電子管容器等に使用さ
れる釉薬付アルミナ部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えばシリコン整流器などの
半導体を絶縁及び気密的に収容するために、セラミック
製の容器が使用されている。この容器は、例えばアルミ
ナ製の筒状体の外表面に、電気を流れ難くする沿面絶縁
距離を確保する目的で(即ち絶縁性を高める目的で)、
鍔状の凸部や波状のコルゲーション(以下単に鍔と記
す)を設けたものである。
【0003】また、上述したセラミック製の容器の表面
には、汚れ防止のために、通常、ガラス質の釉薬(ガラ
ス釉薬)が焼き付けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す様に、セラミック製の容器P1から突出する鍔P2
のR状の根元部分P3には、ガラス釉薬P4を塗布する
際に、ガラス釉薬P4が溜り易いので、ガラス釉薬P4
の層の厚みが大きくなってしまう。
【0005】しかも、例えば容器P1の材料であるアル
ミナの熱膨張係数は、7.5〜8.0×10-6/℃であ
り、それに対して、ガラス釉薬P4の熱膨張係数は、約
5.0〜×10-6/℃とかなり小さい。そのため、ガラ
ス釉薬P4の焼付け後には、鍔P2の根元部分P3には
大きな残留応力がかかり、使用条件によっては、容器P
1が、鍔P2の根元部分P3を起点にして破壊する可能
性があるという問題があった。
【0006】本発明は上記の問題点を鑑みて提案された
ものであり、過酷な使用条件であっても破壊等の不具合
が生じない釉薬付アルミナ部材を提供することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)前記目的を達成す
るための請求項1の発明は、板状に突出する鍔を有する
アルミナ部材の表面に、ガラス釉薬を焼き付けた釉薬付
アルミナ部材であって、前記鍔の根元におけるアルミナ
部材のR寸法を1、同じ鍔の根元におけるガラス釉薬の
R寸法を2の割合とした場合に、前記セラミック部材に
かかる応力を基準値1.00としたとき、前記応力が前
記基準値に対して1.8以下となるように前記ガラス釉
薬の厚みを規制したことを特徴とする釉薬付アルミナ部
材を要旨とする。
【0008】上述した様に、アルミナの熱膨張係数とガ
ラス釉薬の熱膨張係数とにはかなり差があるので、釉薬
焼付け後の冷却の際に、応力がかかって鍔の根元が割れ
易いが、本発明では、前記応力を基準値に対して1.8
以下となるように、ガラス釉薬の厚みを設定しているの
で、即ちアルミナ部材のR寸法とガラス釉薬のR寸法を
調節してガラス釉薬の厚みを規定しているので、アルミ
ナ部材の割れの発生を防止できる。
【0009】(2)請求項2の発明は、前記応力が前記
基準値に対して1.5以下となるように前記ガラス釉薬
の厚みを規制したことを特徴とする前記請求項1に記載
の釉薬付アルミナ部材を要旨とする。
【0010】特に、前記応力が基準値に対して1.5以
下となるようにガラス釉薬の厚みを規制すると、アルミ
ナ部材の割れの防止効果が大きく、一層好適である。 (3)請求項3の発明は、前記アルミナ部材において、
その鍔の根元の周囲の縦断面形状が略L字状であること
を特徴とする前記請求項1又は2に記載の釉薬付アルミ
ナ部材を要旨とする。
【0011】本発明は、鍔の突出する形状を例示したも
のであり、例えば筒状体の外表面から鍔が垂直に突出し
ている場合には、その縦断面が略L字状となる。この様
な場合には、前記冷却時に鍔の根元部分に割れが発生し
易いが、上述した様にガラス釉薬の厚みを規定すること
により、その割れを防止することができる。
【0012】(4)請求項4の発明は、前記アルミナ部
材は、筒状体の外周面に、その外周面を一周するように
前記鍔を立設したことを特徴とする前記請求項1〜3の
いずれかに記載の釉薬付アルミナ部材を要旨とする。
【0013】本発明は、アルミナ部材の形状を例示した
ものである。ここでは、筒状体の外周面に環状に鍔を設
けてあるので、軸方向における沿面絶縁距離を大きくす
ることができる。尚、鍔を複数個並列して設けることに
より、沿面絶縁距離を一層大きくすることができる。
【0014】(5)請求項5の発明は、前記アルミナ部
材は、Al23を85重量%以上含むことを特徴とする
前記請求項1〜4のいずれかに記載の釉薬付アルミナ部
材を要旨とする。本発明は、アルミナ部材の組成を例示
したものである。ここで、Al23を85重量%以上含
む場合には、十分な強度と高い絶縁性を確保することが
できる。
【0015】(6)請求項6の発明は、前記ガラス釉薬
は、SiO2;60〜80重量%、Al23;10〜2
0重量%、K2O;4〜10重量%を含むとともに、残
部に、Na2O、MgO、CaO、F23のうち少なく
とも1種を含むことを特徴とする前記請求項1〜5のい
ずれかに記載の釉薬付アルミナ部材を要旨とする。
【0016】本発明は、ガラス釉薬の組成を例示したも
のである。ここで、上述した組成とすると、アルミナ部
材の表面に、滑らかなガラス面を容易に形成することが
できる。 (7)請求項7の発明は、前記釉薬付アルミナ部材は、
半導体素子を収容する容器であり、該容器の外周面に環
状には、沿面絶縁距離を大きくするための前記鍔が設け
られていることを特徴とする前記請求項1〜6のいずれ
かに記載の釉薬付アルミナ部材を要旨とする。
【0017】本発明は、釉薬付アルミナ部材の用途を例
示したものである。ここでは、釉薬付アルミナ部材は、
例えばサイリスタを絶縁及び気密的に内蔵する容器に使
用される。また、容器の外周面に鍔を設けることによ
り、沿面絶縁距離が増加するので、絶縁性を高めること
ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の釉薬付アルミナ部
材の実施の形態の例(実施例)を、図面を参照して説明
する。 (実施例)ここでは、釉薬付アルミナ部材として、サイ
リスタ整流器用の容器を例に挙げる。尚、図1はサイリ
スタ整流器用の容器の縦断面図、図2はその一部を拡大
して示し縦断面図である。
【0019】a)図1及び図2に示す様に、本実施例の
サイリスタ整流器用の容器(以下単に釉薬付アルミナ容
器とも記す)1は、基体となるアルミナ製の容器(以下
単にアルミナ容器とも記す)3の表面を、ガラス釉薬5
で覆ったものであり、アルミナ容器3は、筒状体7と、
筒状体7の外周面9に一体に設けられた3枚の鍔11
a,11b,11c(11と総称する)とからなる。
【0020】前記アルミナ容器3は、主成分がアルミナ
の部材であり、その組成は、例えばAl23;92重量
%、SiO2;5.8重量%、MgO;1.1重量%、
CaO;1.1重量%からなる。一方、ガラス釉薬5
は、SiO2;77重量%、Al23;13重量%、K2
O;5重量%、Na23;1.3重量%、CaO;3.
0重量%、Fe23;0.1重量%からなる。
【0021】また、前記筒状体7は、内径φ158m
m、外径φ170mm、高さ30mm、壁の厚み6mm
の筒状体である。前記鍔11は、筒状体7の外周面9か
ら、高さ8mm、厚み2mm、鍔11同士の間隔2.2
mmにて、垂直に突出した突起であり、筒状体7の外周
面9を一周するように環状に設けられている。従って、
筒状体7と第1の鍔11a(図の上方)とは、軸方向の
縦断面が略L字状となっている。
【0022】また、第1の鍔11aの根元部分は、R寸
法(R1=1mm)の隅の丸み(鍔R部)が形成されて
おり、更にその根元部分を覆うガラス釉薬11により、
R寸法(R2=2.5mm)の隅の丸み(釉薬R部)が
形成されている。尚、筒状体7の外表面9の平坦部にお
けるガラス釉薬5の厚みt1は、約0.3mmであり、
鍔11の(鍔R部R1を除く)平均的なガラス釉薬5の
厚みt2は、約0.2mmである。
【0023】つまり、この構成により、本実施例の釉薬
付セラミック容器1では、第1の鍔11aの根元におけ
るアルミナ容器3のR寸法を1、同じ第1の鍔11の根
元におけるガラス釉薬5のR寸法を2の割合とした場合
に、アルミナ容器3にかかる応力を基準値1.00とし
たとき、応力が基準値に対して1.8以下となるように
ガラス釉薬5の厚みが規制されている。
【0024】b)次に、前記釉薬付セラミック容器1の
製造方法を説明する。まず、前記組成となるように、主
成分のアルミナ粉、アルミナ粉以外の副成分の粉体、バ
インダーを、粉砕、調合し、スプレードライにて粉末と
する。次に、このスプレードライ粉末をラバープレスに
て成形し、その外側を切削して、筒状体から鍔が突出し
た成形体を作製する。
【0025】次に、この成形体を焼成し、筒状体7及び
鍔11からなるアルミナ容器3を作製する。また、これ
とは別に、前記組成となるように、ガラス釉薬の材料を
細かく粉砕して、水に溶かしておく。
【0026】そして、この水に溶かしたガラス釉薬成分
を、前記焼成したアルミナ容器3の表面に吹き付け塗布
する。ここで、ガラス釉薬5の厚み、特に、第1の鍔1
1aの根元部分におけるガラス釉薬の厚み(従って釉薬
R部のR寸法)の調節は、塗り重ねる回数等により行な
う。
【0027】その後、大気中にて、1400℃で、ガラ
ス釉薬5の焼付けを行ない、釉薬付ガラス容器1を完成
する。 c)次に、上述したようにして製造される釉薬付ガラス
容器1の効果を確認するために行った実験例について説
明する。
【0028】最初の実験は、下記条件による応力解析
(線形FEM応力解析)、即ちコンピュータによるモデ
ル実験である。 1.入力条件;全体の温度を200℃から0℃に降下
(荷重条件;200℃降温) モデラー;MSC/ARIES ソルバー、プリポスト;MSC/PATRAN、ADWANCED FEA 2.使用する材料の物性値;下記表1参照 3.モデル;軸対称のアルミナ容器 そして、本実験例では、上記条件のもとで、R1、R
2、t1、t2を、下記表2の値に設定して、応力比を求
めた。
【0029】尚、R1:第1の鍔11aの根元部分のR
寸法 R2:第1の鍔11aの根元部分を覆うガラス釉薬11
のR寸法 t1:筒状体7の外表面9の平坦部におけるガラス釉薬
5の厚み t2:鍔11の(鍔R部R1を除く)平均的なガラス釉
薬5の厚み 次に、前記モデル実験における釉薬付アルミナ容器を
実際に製造し、その実体に対して、200℃降下の実験
を行なって、鍔の根元部分におけるワレ等の発生を有無
を調べた。その結果を、同じく下記表2に記す。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】 この表2からも明かなように、本発明の範囲の試料No.
1〜7は、応力比が1.8以下であるので、第1の鍔の
根元部分に割れが発生することなく好適であった。特
に、応力比が1.5以下のもの(試料No.1〜3,7)
は、アルミナ部材にかかる絶対応力値が十分小さくなる
ので、一層好適である。
【0032】それに対して、応力比が1.8を上回る比
較例(試料No.8〜11)では、第1の鍔の根元部分に
ワレが発生するので、好ましくない。尚、本発明は前記
実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうること
はいうまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した様に、本発明では、鍔の根
元におけるアルミナ部材のR寸法を1、同じ鍔の根元に
おけるガラス釉薬のR寸法を2の割合とした場合に、セ
ラミック部材にかかる応力を基準値1.00としたと
き、その応力が基準値に対して1.8以下となるように
ガラス釉薬の厚みを規制しているので、鍔の根元部分の
ワレの発生を防止することができる。
【0034】つまり、本発明によって、鍔の根元部分の
残留応力を低減することにより、移送時や使用時等の過
酷な条件においても、釉薬付アルミナ部材は破壊するこ
となく、正常な機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の釉薬付アルミナ容器を示す断面図で
ある。
【図2】 実施例の釉薬付アルミナ容器の要部を拡大し
て示す断面図である。
【図3】 従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1…釉薬付アルミナ容器 3…アルミナ容器 5…ガラス釉薬 7…筒状体 11a,11b,11c,11…鍔

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状に突出する鍔を有するアルミナ部材
    の表面に、ガラス釉薬を焼き付けた釉薬付アルミナ部材
    であって、 前記鍔の根元におけるアルミナ部材のR寸法を1、同じ
    鍔の根元におけるガラス釉薬のR寸法を2の割合とした
    場合に、前記セラミック部材にかかる応力を基準値1.
    00としたとき、前記応力が前記基準値に対して1.8
    以下となるように前記ガラス釉薬の厚みを規制したこと
    を特徴とする釉薬付アルミナ部材。
  2. 【請求項2】 前記応力が前記基準値に対して1.5以
    下となるように前記ガラス釉薬の厚みを規制したことを
    特徴とする前記請求項1に記載の釉薬付アルミナ部材。
  3. 【請求項3】 前記アルミナ部材において、その鍔の根
    元の周囲の縦断面形状が略L字状であることを特徴とす
    る前記請求項1又は2に記載の釉薬付アルミナ部材。
  4. 【請求項4】 前記アルミナ部材は、筒状体の外周面
    に、その外周面を一周するように前記鍔を立設したこと
    を特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載の釉薬
    付アルミナ部材。
  5. 【請求項5】 前記アルミナ部材は、Al23を85重
    量%以上含むことを特徴とする前記請求項1〜4のいず
    れかに記載の釉薬付アルミナ部材。
  6. 【請求項6】 前記ガラス釉薬は、SiO2;60〜8
    0重量%、Al23;10〜20重量%、K2O;4〜
    10重量%を含むとともに、残部に、Na2O、Mg
    O、CaO、F23のうち少なくとも1種を含むことを
    特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の釉薬付
    アルミナ部材。
  7. 【請求項7】 前記釉薬付アルミナ部材は、半導体素子
    を収容する容器であり、該容器の外周面に環状には、沿
    面絶縁距離を大きくするための前記鍔が設けられている
    ことを特徴とする前記請求項1〜6のいずれかに記載の
    釉薬付アルミナ部材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011121839A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 釉薬層付きセラミック絶縁体

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