JP2005522401A - 珪化モリブデンタイプの加熱エレメントを製造する方法および加熱エレメント - Google Patents
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Abstract
本発明は珪化モリブデンおよびこの基礎物質の合金から本質的になる加熱エレメントを製造する方法に関する。本発明は、珪化モリブデンアルミニウム、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｙＡｌｙ）２を、純度少なくとも９８％を有するＳｉＯ２と混合することによりＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２およびＡｌ２Ｏ３を実質的に含有する材料を製造することを特徴とする。本発明は加熱エレメントにも関する。
Description
本発明は珪化モリブデンタイプ（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｔｙｐｅ；珪化モリブデン型）の加熱エレメント（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ；加熱要素）を製造する方法に関し、また加熱エレメントにも関する。
珪化モリブデンタイプの電気抵抗エレメントはスウェーデン特許明細書の０００３５１２−１および０００４３２９−９に記載されている。特許明細書０００３５１２−１によると加熱エレメントの抵抗材料には、有害物（ｐｅｓｔ）の生成が本質的に防止される程度までアルミニウムを含有するようにされているＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２が含まれている。
このような材料が４００〜６００℃の温度範囲で操作されるとき、有害物が生成せず、あるいはほんの少量の有害物が生成することが分かっている。有害物はＭｏＳｉ２およびＯ２からＭｏＯ３を生成することにより生成される。
有害物の生成が顕著に減少しまたはなくなる理由は、エレメントの表面上でのＡｌ２Ｏ３の生成による。
好ましい１つの態様によるとｘは０．２〜０．６の範囲にあるようにされる。
他の特許明細書０００４３２９−９には、珪化モリブデンおよびこの基礎的材料の合金とから主としてなり、高温で操作される加熱エレメントの有用な寿命期間を延長する方法が教示されている。
この特許明細書によると加熱エレメントは、その表面上に酸化アルミニウムの安定的でゆっくり成長する層を維持するのに十分な程度までアルミニウムを含有するようにされる。
好ましい態様によると、加熱エレメントの材料は、ｘが０．２〜０．６の範囲にあるＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２を含有するようにされる。
アルミニウムを含有する珪化モリブデンタイプの材料は、低温および高温の双方で改善された腐食特性を有することが見いだされている。
このような材料は、ＭｏＳｉ２粉末をアルミノ珪酸塩のような酸化物性の原料物質と混合することによりしばしば生成される。原料材料がベントナイト粘土であるとき、比較的低い融点が得られ、このことはいわゆる溶解（ｓｍｅｌｔ）相焼結に寄与し、この焼結は、ＭｏＳｉ２を含有しまた１５〜２０容積％に相当するある割合で珪酸アルミニウムを含有する濃密な材料を生じる。
ベントナイト粘土はいろいろな組成を有する。いくつかのベントナイトには、６０重量％のＳｉＯ２が含まれる一方、いくつかは７０重量％よりいくらか多いＳｉＯ２を含有する。Ａｌ２Ｏ３の含有率は変化するが、含有率は通常１３〜２０重量％の間にある。融点は約１２００〜１４００℃の間で変化する。
ＳｉＯ２を主として含有するベントナイト粘土は、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２を含有する加熱エレメントの製造の際に使用することができる。Ａｌで合金化された珪化物とともに焼結するとき、１つの化学的交換反応が起き、この反応では、酸素のＡｌに対する親和性がＳｉに対するそれより大きい結果、Ｓｉが珪酸アルミニウムから離れ、そしてアルミニウムが珪化物から離れる結果として、珪化物中に入りそして酸化物相によって吸収される。この交換反応もまた複合物質の焼結特性の改善に寄与する。最終的な材料はＡｌが実質的に枯渇しているＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２を含有し、その場合、酸化物相は必須物としてＡｌ２Ｏ３を含有する。
製造の標準的な手順には、モリブデン、珪素およびアルミニウムを粉末状で混合しそしてこの粉末混合物を通常遮蔽ガス雰囲気下で焼成することが関与する。この結果、ｙが上記の式におけるｘより大きいＭｏ（Ｓｉ１−ｙＡｌｙ）２物質のケーキが、上記の交換反応の結果として生じる。反応は発熱性である。ケーキは次いで砕かれそして通常１〜２０μｍの程度の微細な粒子寸法まで粉砕される。この粉末は湿潤したセラミック材料を生成するようにベントナイト粘土と混合される。この材料は押し出し成形されそして、直径が、後程のエレメントの直径に対応する棒状に乾燥される。次いで材料は、含められる成分の融解温度を越える温度で焼結される。
しかしながら、この種のエレメントには欠点がある。問題は、エレメントの表面上で生成する酸化物つまりＡｌ２Ｏ３が、時々剥離して去りまたは薄片としてとれる、つまり周期的操作の場合にエレメントの表面から放たれることである。
剥離する酸化物は、エレメントの外表面で一層急速に希薄化するアルミニウムの継続的な酸化に対抗して、より弱い保護を与える。その上、剥離する酸化物はエレメントが装着されるオーブン（ｏｖｅｎ）を汚染するおそれがあり、このようなエレメントを有するオーブン内で熱処理される製品の性能および外観が著しく損なわれる危険がある。このことは加熱過程でこのようなエレメントの使用に制限を加える。
この問題は本発明によって解決される。
従って本発明は、珪化モリブデンタイプおよびこの基礎的物質の合金を実質的に含む加熱エレメントを製造する方法に関し、またモリブデンアルミノ珪化物、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｙＡｌｙ）２を、純度少なくとも９８％を有するＳｉＯ２と混合することにより、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２とＡｌ２Ｏ３を実質的に含有する物質を製造することを特徴とする。
さらに本発明はこの種類のそして請求項５に示されるような主要な特徴を有する加熱エレメントに関する。
以下本発明を一層詳細に説明する。
本発明によると、珪化モリブデンタイプとこの基礎的物質の合金とから主としてなる加熱エレメントは、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｙＡｌｙ）２を主として含有する粉末を高度に純粋なＳｉＯ２と混合することにより製造される。純粋な二酸化珪素は約１７００℃の融解温度を有する。しかしながら、ＳｉＯ２を使用するとき、酸化物中のＳｉと珪化物中のＡｌとの上記の交換反応の結果、高密度の焼結された生成物が生じる。
ここにいうＳｉＯ２は純粋なＳｉＯ２としてまたは高純度の珪酸アルミニウムとして存在することができる。しかしながら、関連する１つ以上の物質で珪化モリブデンが合金化されるのを防止する特性であって、それによって珪化モリブデンの結晶格子の対称性が留保されるであろう特性を、珪酸塩中の他の物質が有する珪酸塩中にＳｉＯ２を含ませることができる。ムライトおよびシリマナイトは、この関連で考えられる物質の例である。
従って、本発明ではベントナイト粘土が二酸化珪素で置き換えられ、これによってＭｇ、Ｃａ、Ｆｅ、ＮａおよびＫのようなベントナイト粘土中の不純物が加熱エレメントに移ることが排除され、従って、このエレメントの機能に対するこのような不純物のマイナスの効果が除去される。
結晶格子の対称性を変化させることなく、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２物質中でモリブデンをＲｅまたはＷで部分的に置き換えることができる。
室温と高い温度例えば１５００℃との間での周期的操作の後に剥離しない酸化物が低い汚染的含有率で得られることが驚くべきことに見いだされている。
１つの態様によると、ｘは０．４〜０．６の範囲にあるようにされる。
好ましい１つの態様によると、ｘは０．４５〜０．５５範囲にあるようにされる。
このようにして、本発明は導入部で述べた問題を解決し、またオーブン内で処理される物質に害を与えることなく本発明のエレメントをオーブン内で有益に使用することを可能にする。
添付する特許請求の範囲の内で変形を行うことが可能であるので、本発明が上記した態様に限定されると考えるべきでない。
Claims (9)
- 珪化モリブデンアルミニウム、Ｍｏ（Ｓｉ１−ｙＡｌｙ）２を純度少なくとも９８％のＳｉＯ２と混合することによりＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２とＡｌ２Ｏ３とを実質的に含有する材料を製造することを特徴とする、珪化モリブデンタイプおよびこの基礎物質の合金とから本質的になる加熱エレメントを製造する方法。
- ＳｉＯ２が珪酸塩中に存在し、そして、珪酸塩中の残りの物質が、関与する１つ以上の物質と珪化モリブデンが合金化することができないような、あるいは珪化モリブデンの結晶格子の対称性が維持されるような特性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- ｘが０．４〜０．６の範囲にあるようにされることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- ｘが０．４５〜０．５５の範囲にあるようにされることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- Ｍｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２物質中でモリブデンをＲｅまたはＷで部分的に置き換えることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の方法。
- エレメントがＭｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２物質とＡｌ２Ｏ３とから主としてなり、そして、純度少なくとも９８％を有するＳｉＯ２が製造過程で添加されることを特徴とする、珪化モリブデンタイプおよびこの基礎物質の合金とから実質的になる電気加熱エレメント。
- ｘが０．４〜０．６の範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の加熱エレメント。
- ｘが０．４５〜０．５５の範囲にあるようにされることを特徴とする請求項７に記載の加熱エレメント。
- Ｍｏ（Ｓｉ１−ｘＡｌｘ）２物質中のモリブデンがＲｅまたはＷによって部分的に置き換えられることを特徴とする請求項５、６、７または８に記載の加熱エレメント。
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