JP2531891B2 - セラミック体の欠陥検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック板状体の積
層体あるいは粉末プレスによる構造体等のセラミック体
に存在する積層不良やクラック等の微小空隙よりなる欠
陥を検出する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック体の欠陥を検出する方
法として以下の方法が知られていた。例えば、セラミッ
ク体に存在する微小空隙の中に色素の入った高浸透性液
体を浸透せしめた後、一旦セラミック体の表面に付着し
た液体を洗浄する。その結果、欠陥の存在しないところ
には色素は付着しないが、欠陥の存在するところには色
素が残る。そのため、色素の有無を肉眼で確認すること
により欠陥検出を行うことができる。また、上記色素の
代わりに蛍光塗料を用いる場合もある。この場合には、
蛍光塗料を含浸、水洗したセラミック体に暗室中で紫外
線を照射することにより、欠陥内に浸透した蛍光塗料が
発光することを利用してセラミック体中の欠陥を検出す
ることができる。いずれの場合においても、欠陥検出
は、人間の目による判断に任せられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記欠
陥検出方法は、人間の目による判定であるために検査す
る人の熟練度合により検出能力に差が生じたり、小さい
欠陥を見逃す可能性があった。また検査が人間の目に頼
るものであるために工程の自動化に支障を来し、効率の
悪い生産工程とならざるを得ない問題もあった。

【０００４】本発明の目的は上述した課題を解消して、
検査人の熟練度に無関係にセラミック体のきわめて微小
な欠陥を簡便に検出できるセラミック体の欠陥検出方法
を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック体の
欠陥検出方法は、微小空隙よりなる欠陥中に、熱処理あ
るいは化学処理により導電層を形成できる高浸透性液体
を欠陥中に浸透させた後、前記処理を施すことにより欠
陥内に導電層を形成せしめた後、該導電層により短絡さ
れる二点間の電気伝導度を測定することによりセラミッ
ク体の欠陥を検出することを特徴とするものである。こ
の短絡される二点はセラミック体隔壁の一方の面と他の
一方の面との間でもよいし、セラミック体の同一面上に
ある二点でもよい。また短絡される二点の内の一点とし
てセラミック体内部に予め設けられた電極を利用しても
よいし、短絡される二点としてセラミック体隔壁の一方
の面と他方の面に予め設けられた電極、もしくは、セラ
ミック体の同一面上に併設された電極を利用してもよ
い。

【０００６】

【作用】上述した構成において、セラミック体に存在す
る微小空隙よりなる欠陥中に導電層を形成し、欠陥部を
導電性にしている。そのため、この導電層により短絡さ
れる二点間の電気伝導度を測定することにより、欠陥が
存在するときは導電して大きな電流が流れ、この電流値
を所定の値と比較することにより欠陥の存在を知ること
ができる。そのため、人手を介さずに欠陥の有無の判断
を行うことができ、欠陥の判定を自動化することができ
る。

【０００７】

【実施例】図１は本発明のセラミック体の欠陥検出方法
の一例の流れを示すフローチャートである。本発明のセ
ラミック体の欠陥検出方法においては、まずセラミック
体の欠陥に導電性の物質を設ける。本発明の適用可能な
セラミック体の材料としては、ジルコニア，アルミナ，
マグネシア，ムライト，ＺｎＯ，チタン酸バリウム，ガ
ラス，βアルミナ，窒化珪素，炭化珪素，窒化ホウ素等
の電気，電子，磁気材料，構造材料，切削材料などのほ
とんど全ての材料があげられる。

【０００８】また熱処理あるいは化学処理により導電層
を形成できる液体として、有機金属錯体，有機金属塩，
無電界メッキ液などが利用できる。さらに熱処理により
含浸液を炭化させて導電層を形成できるものとしては、
例えば、アルキルベンゼンのような炭化水素，高沸点の
アルコール類，エステル類などの炭化水素を主成分とす
る液状有機化合物や有機染料を含有する液体が利用でき
る。

【０００９】上記導電性液体及び熱処理あるいは化学処
理により導電層を形成できる液体をセラミック体の欠陥
に浸透させるのであるが、該欠陥が小さい場合や浸透性
のあまりよくない液体を使用する場合には、セラミック
体を液中に浸漬させた後、減圧して欠陥内に液を確実に
浸透させる工夫を施してやればよい。

【００１０】次に、導電層を介して短絡される二点間の
電気伝導度を測定する。二点間の導通を調べるときの電
極形成方法としては、熱処理、化学処理により導電層を
形成した場合には、導電層自身を電極としてもよいし、
セラミック体表面に金属箔を圧着させてもよい。また、
予め電極を設ける場合には、スクリーン印刷、メッキ、
蒸着、刷毛塗りなどの手法が利用できる。このような電
極は製品に必要な場合にはそのまま残しておけばよい
し、不要な場合には、検査終了後に化学処理、物理処理
等によって除去してしまえばよい。

【００１１】最後に、検知した導電率を予め定めてある
所定の大きさの値と比較して、比較した結果に基づき、
検知した導電率が所定の大きさの値よりも大きいときは
欠陥有りと、また検知した導電率が所定の大きさの値よ
りも小さいときは欠陥無しと判断する。これにより、セ
ラミック体の欠陥を検出することができる。ここで、所
定の大きさの値は、予め実際のセラミック体について電
圧を印加したときの結果から、求めておく必要がある。
次に本発明の方法によりセラミック体の欠陥検出を行っ
た具体例に付いて記述する。

【００１２】図２は本発明のセラミック体の欠陥検出方
法を適用可能な酸素センサの一例の構造を展開して示す
図である。図２に示す酸素センサにおいて、１は固体電
解質、２は固体電解質１の一方の表面に設けた測定電
極、３は固体電解質１の他方の表面に設けた基準電極、
４は空気孔４ａを有する固体電解質、５は固体電解質、
６はヒータ保護用のアルミナ層、７は固体電解質、８は
固体電解質上に設けたヒータ保護用のアルミナ層、９は
アルミナ層６と８の間に設けたヒータ、１０はヒータ端
子、11はヒータ端子を絶縁するための層である。このよ
うな構成のヒータを有する酸素センサにおいて、ヒータ
絶縁のために配置したアルミナ層６、８は固体電解質の
ジルコニアとの熱膨張係数の違いによって発生する応力
を緩和するために多孔質となっている。

【００１３】本例では、ヒータ９は上述したように多孔
質のアルミナ層６、８中に埋設されているが、アルミナ
層自体が緻密なジルコニアからなる固体電解質５、７に
よって外部とは完全に遮断されているので、素子全体を
液中に含浸させても固体電解質５、７に欠陥がない限り
アルミナ層６、８に液体が浸透することはない。しかし
ながら、固体電解質５、７に欠陥があってこの欠陥がア
ルミナ層６、８に通じていると、液体が多孔質なアルミ
ナ層６、８に浸透する。その後の処理によって浸透した
液体を導電層とする。次にヒーター９に電圧を印加し素
子温度が上昇すると固体電解質にも導電性が生じるた
め、図３に示す回路にしたがって電極２ないし３とヒー
ター９との間にリーク電流が流れる。この電流値を検出
すれば、ヒーター９を取り囲むセラミック体中にクラッ
クが存在するかどうかを判定することができる。以上の
測定概略を基に実施例をより詳細に説明する。

【００１４】アゾ系染料を含む有機溶剤をビーカーにい
れた後、該液中に図２に示した酸素センサーを完全浸漬
する。次にビーカーごと密閉容器内に入れゲージ圧−70
0 mmＨｇ以上の真空度で３分保持した後大気に開放し
た。素子をビーカーより取り出し表面に付着した有機溶
剤を水で洗い流し、温度120 ℃にて１時間以上乾燥した
後、有機溶剤を炭化させた。該炭化温度は用いる液体に
よって異なるため一義的には決められないが、ほぼ300
〜600 ℃が適当である。保持時間はだいたい１〜５分程
度でよい。実施例では、素子に付属しているヒーターに
通電し、素子表面温度を400 〜500 ℃に保持した。この
加熱により有機溶剤は炭化されて導通が現れる。リーク
電流測定時には、素子温度を炭化温度よりも100 〜200
℃程下げ、ヒーター９と測定極２もしくは基準極３との
間を流れる電流値を求め、この値が所定値以上の場合に
は、例えば、ブザーを鳴らして作業者に警告を発して不
良品としてはね除けさせる。この方法により目視検査で
は検出できなかった微小なクラックを検出することがで
きた。

【００１５】本例ではヒーターを具備した素子で説明し
たがヒーターのついていない場合には、セラミック体を
電気炉の中に入れ、大気中で上記温度にて加熱し、有機
溶剤を炭化させればよい。また実施例では有機染料を含
む有機溶剤を含浸液として用いる場合について説明した
が、該液は導電性を有する液体であっても、含浸後に化
学処理を施すことにより導電性を発する液であっても同
様の効果を発揮する。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、セラミック体の微小空隙よりなる欠陥に熱処
理あるいは化学処理により導電層を形成できる浸透性に
優れた液体を浸透させた後前記熱処理あるいは化学処理
を施すことにより欠陥中に導電層を形成し、該導電層に
より短絡される二点間の電気伝導度を測定することによ
りセラミック体中の欠陥を検出することができる。その
ため、目視によらず極めて微小な欠陥を正確に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック体の欠陥検出方法の一例の
流れを示すフローチャートである。

【図２】本発明のセラミック体の欠陥検出方法を適用可
能な酸素センサの一例の構造を展開して示す図である。

【図３】本発明における欠陥検出時の原理を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１、４、５、７ 固体電解質、２ 測定電極、３ 基準
電極、６、８ アルミナ層、９ ヒータ、１０ ヒータ
端子、１１ 絶縁層

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック体に存在する微小空隙よりなる
   欠陥中に、熱処理あるいは化学処理により導電層を形成
   することができる浸透性に優れた液体を浸透せしめた
   後、前記熱処理あるいは化学処理を施すことにより該欠
   陥中に導電層を形成せしめ、該導電層により短絡される
   二点間の電気伝導度を測定することによりセラミック体
   の欠陥を検出することを特徴とするセラミック体の欠陥
   検出方法。
2. 【請求項２】熱処理により導電層を形成し得る液体が炭
   化水素を主成分とするものであり、かつ、熱処理が炭化
   である請求項１記載の検出方法。
3. 【請求項３】化学処理により導電層を形成し得る液体が
   金属塩を含み、かつ、化学処理が還元処理である請求項
   １記載の検出方法。