JP2538973B2 - Ceramic heater manufacturing method - Google Patents
Ceramic heater manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はヒータ芯線を内部に埋め込んだ構造のセラミ
ックヒータに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic heater having a structure in which a heater core wire is embedded.
(従来の技術) 従来、タングステン等からなるヒータ芯線を内部に埋
め込んだ構造の例えば窒化ケイ素からなるセラミックヒ
ータの製造方法としては、加熱状態下で一軸圧縮により
成形体を得るホットプレス法や、特公昭61-46432号公報
で開示された方法を利用して、ヒータ芯線を埋め込んだ
成形体を一旦予備焼成した後静水圧プレスを行って成形
体を得るシンターHIP法が知られている。(Prior Art) Conventionally, as a manufacturing method of a ceramic heater made of, for example, silicon nitride having a structure in which a heater core wire made of tungsten or the like is embedded, a hot pressing method for obtaining a molded body by uniaxial compression under heating, A sinter HIP method is known in which a molded body having a heater core wire embedded therein is once pre-baked by using the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-46432 and then subjected to hydrostatic pressing to obtain a molded body.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、加熱状態下で一軸圧縮により成形体を
得るホットプレス法においては、コイル状のヒータ芯線
が圧縮中につぶれる恐れがあるとともに、一軸圧縮のた
め例えば窒化ケイ素の芯状結晶体が並列して、得られた
焼結体に異方性が生じる問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the hot pressing method of obtaining a molded product by uniaxial compression under a heated state, the coiled heater core wire may be crushed during compression and, for example, silicon nitride is used for uniaxial compression. There was a problem that the core-shaped crystal bodies of No. 1 were arranged side by side and the obtained sintered body had anisotropy.
また、シンターHIP法においては、ヒータ芯線を埋め
込んだ成形体を一旦予備焼成しているが、この時には、
ヒータ芯線とセラミックスとの間に隙が生じたままとな
りそれをいくら高圧ガス下にさらしてもヒータ芯線のま
わりに隙間が生じたままである問題があった。Also, in the sintering HIP method, the molded body with the embedded heater core wire is once pre-fired.
There is a problem that a gap remains between the heater core wire and the ceramics, and a gap remains around the heater core wire even if the gap is exposed to high-pressure gas.
本発明の目的は上述した課題を解消して、良好な性質
のセラミックヒータを簡単に得ることのできる製造方法
を提供しようとするものである。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a manufacturing method capable of easily obtaining a ceramic heater having good properties.
(課題を解決するための手段) 本発明のセラミックヒータの製造方法は、ヒータ芯線
を内部に埋め込んだセラミック粉末を0.5〜2.0ton/cm2
の圧力で金型プレスにより予備成形する工程と、バイン
ダー除去のため予備成形体を350〜700℃の温度で仮焼す
る工程と、仮焼後の予備成形体を2.0〜7.0ton/cm2の圧
力で静水圧プレスして、クラック幅が0.8mmを超えるク
ラックが存在しないセラミック成形体を得る工程と、こ
のセラミック成形体をガラスカプセルで被覆して熱間静
水圧プレス処理する工程とからなることを特徴とするも
のである。(Means for Solving the Problems) In the method for manufacturing a ceramic heater of the present invention, the ceramic powder having the heater core wire embedded therein is 0.5 to 2.0 ton / cm 2.
Of pre-molding with a die press at a pressure of 2, the step of calcining the pre-molded body at a temperature of 350 to 700 ℃ for binder removal, and the pre-molded body after calcination of 2.0 to 7.0 ton / cm 2 . Hydrostatic pressing with pressure to obtain a ceramic molded body having a crack width of 0.8 mm or less, and a step of coating the ceramic molded body with a glass capsule and hot isostatic pressing. It is characterized by.
(作用) 上述した構成において、ヒータ芯線を埋め込んだ所定
のセラミック成形体にガラスカプセルを被覆して熱間静
水圧プレス処理することにより、成形体を等方的に加圧
することができ、コイル状のセラミック芯線がつぶれる
恐れもなく、良好な性質のセラミックヒータを得ること
ができる。また、ガラスカプセルを利用した熱間静水圧
プレス前の成形体中のクラック幅をすべて0.8mm以下と
することにより、熱間静水圧プレス処理後にクラックは
すべて塞がり、得られた成形体中およびヒータ芯線とセ
ラミックスとの間に発生する隙間をなくすことができ
る。(Operation) In the above-described configuration, a predetermined ceramic molded body in which the heater core wire is embedded is covered with a glass capsule and subjected to hot isostatic pressing, whereby the molded body can be isotropically pressed to form a coil shape. It is possible to obtain a ceramic heater having good properties without fear of the ceramic core wire being crushed. In addition, by setting the crack width in the molded product before hot isostatic pressing using glass capsules to all 0.8 mm or less, all the cracks are closed after hot isostatic pressing, and the resulting molded product and heater The gap generated between the core wire and the ceramic can be eliminated.
ここで、熱間静水圧プレス前の成形体中のクラック幅
を0.8mm以下と限定するのは、後述する実施例から明ら
かなように、クラックの幅が0.8mmを超えると成形体中
にクラックが残り、ヒータ芯線と成形体との間に隙間が
残るためである。Here, the crack width in the molded body before hot isostatic pressing is limited to 0.8 mm or less, as is clear from the examples described below, when the width of the crack exceeds 0.8 mm cracks in the molded body. This is because a gap remains between the heater core wire and the molded body.
なお、クラック幅を0.8mm以下とした成形体を得るに
は、ヒータ芯線を内部に埋め込んだセラミック粉末を金
型プレスまたは射出成形等の手段で予備成形し、バイン
ダー除去のため予備成形体を仮焼し、仮焼後の予備成形
体を静水圧プレスすると簡単に所定の成形体を得ること
ができるため好ましい。また、ガラスカプセルを利用し
た熱間静水圧プレス処理は従来から公知の技術であり、
例えば特公昭59-35870号公報で開示された技術を利用で
きる。In order to obtain a compact with a crack width of 0.8 mm or less, preform the ceramic powder with the heater core wire embedded therein by means such as die pressing or injection molding, and temporarily remove the preform to remove the binder. It is preferable to subject the preformed body after baking and calcination to isostatic pressing because a predetermined formed body can be easily obtained. Further, hot isostatic pressing using a glass capsule is a conventionally known technique,
For example, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-35870 can be used.
(実施例) 第1図は本発明のセラミックヒータの製造方法の一例
を示すフローチャートである。まず、セラミック材料と
して窒化ケイ素粉末と所定量の焼結助剤および有機質バ
インダーを混合した後、混合した粉末中にコイル状の例
えばタングステン芯線を設置して、0.5〜2.0ton/cm2の
圧力で金型プレスにより成形して予備成形体を得る。こ
こでは、金型プレスを利用する方法のほか、射出成形に
より予備成形体を得ることもできる。次に、得られた予
備成形体を使用した有機バインダーに応じた350〜700℃
の温度で仮焼して、バインダーを除去する。次に、バイ
ンダーを除去した予備成形体に2.0〜7.0ton/cm2の圧力
で静水圧プレスを実施して、クラック幅を0.8mm以下に
制御した成形体を得る。最後に、このクラック幅を制御
した成形体に対してガラスカプセルを被覆して熱間静水
圧プレスを実施することにより、所定のセラミックヒー
タを得ている。(Example) FIG. 1 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention. First, after mixing silicon nitride powder as a ceramic material and a predetermined amount of a sintering aid and an organic binder, a coil-shaped tungsten core wire, for example, is installed in the mixed powder, and the pressure is 0.5 to 2.0 ton / cm 2 . A preform is obtained by molding with a die press. Here, in addition to the method using a die press, a preform can be obtained by injection molding. Next, depending on the organic binder using the obtained preform 350 ~ 700 ℃
Calcination is performed at the temperature of to remove the binder. Next, the preformed body from which the binder has been removed is subjected to hydrostatic pressing at a pressure of 2.0 to 7.0 ton / cm 2 to obtain a molded body in which the crack width is controlled to 0.8 mm or less. Finally, the molded body with the crack width controlled is coated with a glass capsule and hot isostatic pressing is performed to obtain a predetermined ceramic heater.
以下、実際の例について説明する。 Hereinafter, an actual example will be described.
実施例 直径1mm、長さ60mmのコイル状のタングステン芯線
と、窒化ケイ素100gに対し以下の第1表に示す焼結助剤
と有機質バインダーとしてポリビニルアルコール5重量
%とを外配で予備混合した混合粉末を準備し、60×60mm
の金型中で混合粉末中にタングステン芯線を埋め込み第
1表に示す圧力で金型プレス成形して、60×60×10mmの
角板状の予備成形体を得た。その後、有機質バインダー
を除去するため大気炉中で第1表に示す条件で仮焼し、
取扱いを容易にするため第1表中に示す圧力で静水圧プ
レス(ラバープレス)を実施して成形体を得た。得られ
た成形体にBN粉末を塗布した後、ガラスのアンプル中に
真空下で封じ込め第1表に示す条件で保持してガラスカ
プセルHIPを実施して、試料No.1〜11の本発明および比
較例のセラミックヒータを得た。Example A mixture of a coiled tungsten core wire having a diameter of 1 mm and a length of 60 mm, a sintering aid shown in Table 1 below and 5% by weight of polyvinyl alcohol as an organic binder preliminarily mixed with 100 g of silicon nitride. Prepare powder, 60 × 60mm
In the mold, a tungsten core wire was embedded in the mixed powder and press-molded under the pressure shown in Table 1 to obtain a 60 × 60 × 10 mm rectangular plate-shaped preform. Then, in order to remove the organic binder, it is calcined under the conditions shown in Table 1 in an atmospheric furnace,
To facilitate handling, a hydrostatic press (rubber press) was carried out at the pressure shown in Table 1 to obtain a molded product. After coating the obtained molded body with BN powder, it was sealed in a glass ampoule under vacuum and held under the conditions shown in Table 1 to carry out glass capsule HIP, and the invention of Sample Nos. 1 to 11 and A ceramic heater of a comparative example was obtained.
なお、各試料の製造過程において、ラバープレス後の
成形体中のクラックの幅と、得られたセラミックヒータ
中のタングステン芯線と窒化ケイ素焼結体の隙間の有無
を走査型電子顕微鏡(SEM)で調査した。また、セラミ
ックヒータの特性評価をするために焼結体である角板を
第1表に示す温度の炉内で加熱し、25℃の水中に投下し
てクラックの新規発生の有無を調べた。結果を第1表に
示す。In the manufacturing process of each sample, the width of cracks in the molded body after rubber pressing and the presence or absence of a gap between the tungsten core wire and the silicon nitride sintered body in the obtained ceramic heater were checked by a scanning electron microscope (SEM). investigated. Further, in order to evaluate the characteristics of the ceramic heater, a square plate, which is a sintered body, was heated in a furnace at a temperature shown in Table 1 and dropped in water at 25 ° C. to check whether new cracks were generated. The results are shown in Table 1.
第1表の結果から、ガラスカプセルを使用した熱間静
水圧プレス前の成形体中のクラック幅が0.8mm以下の本
発明品は、クラックの新規発生がないとともにタングス
テン芯線と窒化ケイ素焼結体間に隙間がないのに比べ
て、比較例ではクラックの新規発生が生じ隙間もあるも
のがあった。 From the results shown in Table 1, the product of the present invention having a crack width of 0.8 mm or less in the molded body before hot isostatic pressing using glass capsules has no new generation of cracks and has a tungsten core wire and a silicon nitride sintered body. In contrast to the case where there is no gap between them, in the comparative example, some cracks were newly generated and there were gaps.
(発明の効果) 以上説明したところから明らかなように、本発明のセ
ラミックヒータの製造方法によれば、所定のヒータ芯線
を埋め込んだセラミック成形体にガラスカプセルを被覆
して熱間静水圧プレス処理することにより、コイル状の
セラミック芯線がつぶれる恐れもなく、成形体に異方性
が生じることもなく、さらにヒータ芯線のまわりに隙間
も発生しない良好な性質のセラミックヒータを得ること
ができる。(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing a ceramic heater of the present invention, a ceramic molded body in which a predetermined heater core wire is embedded is coated with a glass capsule and hot isostatic pressing is performed. By doing so, it is possible to obtain a ceramic heater having good properties, in which there is no fear that the coil-shaped ceramic core wire is crushed, no anisotropy occurs in the molded body, and no gap is generated around the heater core wire.
更にガラスカプセルを使用した熱間静水圧プレス前の
成形体に存在するクラック幅をチェックすることで歩留
りよく焼結体が得られるようになった。Further, by checking the crack width existing in the molded body before hot isostatic pressing using glass capsules, it has become possible to obtain a sintered body with good yield.
第1図は本発明のセラミックヒータの製造方法の一例を
示すフローチャートである。FIG. 1 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention.
Claims (1)
粉末を0.5〜2.0ton/cm2の圧力で金型プレスにより予備
成形する工程と、バインダー除去のため予備成形体を35
0〜700℃の温度で仮焼する工程と、仮焼後の予備成形体
を2.0〜7.0ton/cm2の圧力で静水圧プレスして、クラッ
ク幅が0.8mmを超えるクラックが存在しないセラミック
成形体を得る工程と、このセラミック成形体をガラスカ
プセルで被覆して熱間静水圧プレス処理する工程とから
なることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。1. A step of preforming a ceramic powder having a heater core wire embedded therein by a die press at a pressure of 0.5 to 2.0 ton / cm 2 , and a preform for removing a binder.
A step of calcination at a temperature of 0 to 700 ° C and a preform after calcination are hydrostatically pressed at a pressure of 2.0 to 7.0 ton / cm 2 to form ceramics with no cracks with a crack width exceeding 0.8 mm. A method of manufacturing a ceramic heater, comprising: a step of obtaining a body; and a step of coating the ceramic molded body with a glass capsule and subjecting to hot isostatic pressing.
Priority Applications (1)
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JP63068273A JP2538973B2 (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Ceramic heater manufacturing method |
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JPH01241787A JPH01241787A (en) | 1989-09-26 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5767297A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-23 | Kyoto Ceramic | Ceramic heater |
JPS5935870A (en) * | 1982-08-20 | 1984-02-27 | Hitachi Ltd | Partial pressure casting method |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63068273A patent/JP2538973B2/en not_active Expired - Fee Related
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