JP2547423B2 - 導電性サイアロンの製造方法 - Google Patents
導電性サイアロンの製造方法Info
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- JP2547423B2 JP2547423B2 JP62223270A JP22327087A JP2547423B2 JP 2547423 B2 JP2547423 B2 JP 2547423B2 JP 62223270 A JP62223270 A JP 62223270A JP 22327087 A JP22327087 A JP 22327087A JP 2547423 B2 JP2547423 B2 JP 2547423B2
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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，例えばディーゼルエンジンの副燃焼室また
は燃焼室内の余熱に使用するグロープラグのように速熱
型の機能を要求される発熱体等を構成する導電性サイア
ロンの製造方法に関するものである。
は燃焼室内の余熱に使用するグロープラグのように速熱
型の機能を要求される発熱体等を構成する導電性サイア
ロンの製造方法に関するものである。
一般にディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いた
め，副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置し，
通電発熱により，吸気温度の上昇または着火源用とし
て，エンジンの始動性を向上させる方法を採用してい
る。この種のグロープラグとしては，従来金属製シース
内に耐熱絶縁粉末を充填し，鉄クロム，ニッケル等から
なるコイル状発熱線を埋設した，いわゆるシース型と称
するものが一般的である。またそれ以外にも特開昭57−
41523号公報等に示されるように，タングステン等によ
る発熱線を，絶縁性を有する窒化ケイ素等のセラミック
材中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ
型も知られている。このようなセラミックヒータ型は，
耐熱絶縁粉末およびシースを介して間接加熱するシース
型に比べ，熱伝達効率を向上させ得ると共に，発熱特性
の面でも優れ，加熱時に短時間で赤熱して温度立ち上が
り特性を大幅に向上させ，速熱型の性能を有するため，
近年盛んに使用されるようになっている。
め，副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置し，
通電発熱により，吸気温度の上昇または着火源用とし
て，エンジンの始動性を向上させる方法を採用してい
る。この種のグロープラグとしては，従来金属製シース
内に耐熱絶縁粉末を充填し，鉄クロム，ニッケル等から
なるコイル状発熱線を埋設した，いわゆるシース型と称
するものが一般的である。またそれ以外にも特開昭57−
41523号公報等に示されるように，タングステン等によ
る発熱線を，絶縁性を有する窒化ケイ素等のセラミック
材中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ
型も知られている。このようなセラミックヒータ型は，
耐熱絶縁粉末およびシースを介して間接加熱するシース
型に比べ，熱伝達効率を向上させ得ると共に，発熱特性
の面でも優れ，加熱時に短時間で赤熱して温度立ち上が
り特性を大幅に向上させ，速熱型の性能を有するため，
近年盛んに使用されるようになっている。
また，近年この種のグロープラグにあっては，ディー
ゼルエンジンの始動性の向上やそのターボ化に伴う使用
条件の高温化に対する耐久性，さらにエンジン始動後に
おいて一定時間グロープラグに通電状態を維持すること
により，エンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に行える
ようにして，排気，騒音対策を図るという，いわゆるア
フターグロー方式の採用に対する市場要求が大きい。し
かもこのアフターグロー時間を可能な限り長時間化（例
えば10分程度）することが必要とされている。そしてこ
のようなアフターグローの長時間化を図るためには，発
熱体への通電電力を自己制御して発熱特性を大幅に改善
し，ヒータ部分における過熱を防止すると共に，その飽
和温度を適切な温度以下に維持し得る自己温度飽和機能
を有することも必要とされている。従ってこれらの点を
考慮して，速熱性および自己温度飽和性等を有し，かつ
耐熱強度等の信頼性の面でも優れた材料の出現が望まれ
ている。
ゼルエンジンの始動性の向上やそのターボ化に伴う使用
条件の高温化に対する耐久性，さらにエンジン始動後に
おいて一定時間グロープラグに通電状態を維持すること
により，エンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に行える
ようにして，排気，騒音対策を図るという，いわゆるア
フターグロー方式の採用に対する市場要求が大きい。し
かもこのアフターグロー時間を可能な限り長時間化（例
えば10分程度）することが必要とされている。そしてこ
のようなアフターグローの長時間化を図るためには，発
熱体への通電電力を自己制御して発熱特性を大幅に改善
し，ヒータ部分における過熱を防止すると共に，その飽
和温度を適切な温度以下に維持し得る自己温度飽和機能
を有することも必要とされている。従ってこれらの点を
考慮して，速熱性および自己温度飽和性等を有し，かつ
耐熱強度等の信頼性の面でも優れた材料の出現が望まれ
ている。
上記要望に応えるものとして，例えばβ型サイアロン
にTiNを含有させて導電性を付与させた材料があり，発
熱特性および自己温度飽和機能を有する材料として有望
知視されている。しかしながら，上記導電性サイアロン
を製造する場合において，原料粉末を溶剤添加により混
合後，真空乾燥時においてTiN粒子の沈降が起こるた
め，抵抗率が変動するという問題点がある。またブロッ
ク状に成形・焼結した素材の抵抗率は，成形密度の相違
により，表面より内部の方が抵抗率が大であるという現
象を生じ，このような素材を使用して，例えば前記のよ
うなグロープラグを成形若しくは機械加工手段を介して
削り出した場合には，グロープラグ相互間のみならず，
同一グロープラグにおいても各部位毎に抵抗率の値が異
なり，発熱特性が変動するという問題点がある。
にTiNを含有させて導電性を付与させた材料があり，発
熱特性および自己温度飽和機能を有する材料として有望
知視されている。しかしながら，上記導電性サイアロン
を製造する場合において，原料粉末を溶剤添加により混
合後，真空乾燥時においてTiN粒子の沈降が起こるた
め，抵抗率が変動するという問題点がある。またブロッ
ク状に成形・焼結した素材の抵抗率は，成形密度の相違
により，表面より内部の方が抵抗率が大であるという現
象を生じ，このような素材を使用して，例えば前記のよ
うなグロープラグを成形若しくは機械加工手段を介して
削り出した場合には，グロープラグ相互間のみならず，
同一グロープラグにおいても各部位毎に抵抗率の値が異
なり，発熱特性が変動するという問題点がある。
本発明は，上記従来の技術に存在する問題点を解決
し，素材相互間はもとより，素材内の各部位における抵
抗率のバラツキを大幅に低減し得る導電性サイアロンの
製造方法を提供することを目的とする。
し，素材相互間はもとより，素材内の各部位における抵
抗率のバラツキを大幅に低減し得る導電性サイアロンの
製造方法を提供することを目的とする。
上記従来技術に存在する問題点を解決するために，本
発明においては,Si6-zAlzOZN8-z（０＜Ｚ＜１）で示さ
れるβ型サイアロンに対し,TiNを含有させてなる導電性
サイアロンの製造方法において，原料TiNの平均粒径
を0.1〜10μｍとし，かつ粒度分布幅σ／（σは標準
偏差）を50％未満とする，という技術的手段を採用した
のである。
発明においては,Si6-zAlzOZN8-z（０＜Ｚ＜１）で示さ
れるβ型サイアロンに対し,TiNを含有させてなる導電性
サイアロンの製造方法において，原料TiNの平均粒径
を0.1〜10μｍとし，かつ粒度分布幅σ／（σは標準
偏差）を50％未満とする，という技術的手段を採用した
のである。
本発明において，導電性を付与するために添加含有さ
せる原料TiN粉末は，粒径が小である程サイアロン中へ
の分散が良好であるため好ましいが,0.1μｍ未満のもの
は，製造するためのコストがかかりすぎると共に，作成
後の分級が極めて困難となるのみならず，作業性を著し
く阻害するため不都合である。また粒径が10μｍを越え
ると,TiN粒子相互間の接触確立が低下して導電性を阻害
するのみならず，サイアロン本来の機械的性質を著しく
低下させるため不都合である。
せる原料TiN粉末は，粒径が小である程サイアロン中へ
の分散が良好であるため好ましいが,0.1μｍ未満のもの
は，製造するためのコストがかかりすぎると共に，作成
後の分級が極めて困難となるのみならず，作業性を著し
く阻害するため不都合である。また粒径が10μｍを越え
ると,TiN粒子相互間の接触確立が低下して導電性を阻害
するのみならず，サイアロン本来の機械的性質を著しく
低下させるため不都合である。
次に粒度分布幅がσ／にて示す値において50％を越
えると,TiN粒子のサイアロン内における分散を阻害し，
抵抗率のバラツキを抑制することができないため好まし
くない。
えると,TiN粒子のサイアロン内における分散を阻害し，
抵抗率のバラツキを抑制することができないため好まし
くない。
なおTiNの添加含有量を20vol.％を越え50vol.％未満
とするのは，まず20vol.％以下ではTiNの相互の接触に
よる導電経路が得られず，導電性を示さないため不都合
である。20vol.％を越えたものでは，正の抵抗温度特性
による導電性を示し，添加量を増加することにより電気
邸効率が連続的に変化する。一方50vol.％以上では，サ
イアロン本来の特性である耐酸化性，高温強度等が著し
く損なわれるため不都合である。
とするのは，まず20vol.％以下ではTiNの相互の接触に
よる導電経路が得られず，導電性を示さないため不都合
である。20vol.％を越えたものでは，正の抵抗温度特性
による導電性を示し，添加量を増加することにより電気
邸効率が連続的に変化する。一方50vol.％以上では，サ
イアロン本来の特性である耐酸化性，高温強度等が著し
く損なわれるため不都合である。
次にSi6-zAlzOZN8-zにおけるＺを,0を越え１未満とす
るのは，この範囲内において強度の大なる焼結体が得ら
れるからである。具体的には,Si3N4粉末,AlNポリタイプ
粉末（結晶型21R）,Al2O3粉末,Y2O3粉末を使用し，これ
らに対してTiN粉末を添加混合し，成形後1700〜1900℃
で焼結することにより，導電性サイアロン焼結体を得る
のである。
るのは，この範囲内において強度の大なる焼結体が得ら
れるからである。具体的には,Si3N4粉末,AlNポリタイプ
粉末（結晶型21R）,Al2O3粉末,Y2O3粉末を使用し，これ
らに対してTiN粉末を添加混合し，成形後1700〜1900℃
で焼結することにより，導電性サイアロン焼結体を得る
のである。
25vol.％のTiNを含有するβ型サイアロンを作成する
ために，原料粉末を下記のように秤量する（単位重量
％） Si3N4 57.8 Y2O3 4.5 AlNポリタイプ（結晶型21R） 1.9 TiN 35.7 上記原料粉末に有機溶剤としてIPAを添加し，ボール
ミルにより72時間混合する。なお混合に際してアルミナ
製のボールを使用することにより，適量のAl2O3を含有
させ得る。次に上記混合物を100℃にて４時間真空乾燥
した後，粉砕分級し,1000kg/cm2の圧力で冷間静水圧プ
レスにより,5.8mmφ×50mmの丸棒を成形し，窒素ガス雰
囲気において1770℃、５時間の常圧焼結を行った。得ら
れた焼結体の表面変質層を研削除去して，抵抗率を測定
した。表はTiNの平均粒径および粒度分布幅の異なるも
のを使用した場合の抵抗率の平均値およびバラツキであ
る。なお試料数ｎ＝18〜28である。
ために，原料粉末を下記のように秤量する（単位重量
％） Si3N4 57.8 Y2O3 4.5 AlNポリタイプ（結晶型21R） 1.9 TiN 35.7 上記原料粉末に有機溶剤としてIPAを添加し，ボール
ミルにより72時間混合する。なお混合に際してアルミナ
製のボールを使用することにより，適量のAl2O3を含有
させ得る。次に上記混合物を100℃にて４時間真空乾燥
した後，粉砕分級し,1000kg/cm2の圧力で冷間静水圧プ
レスにより,5.8mmφ×50mmの丸棒を成形し，窒素ガス雰
囲気において1770℃、５時間の常圧焼結を行った。得ら
れた焼結体の表面変質層を研削除去して，抵抗率を測定
した。表はTiNの平均粒径および粒度分布幅の異なるも
のを使用した場合の抵抗率の平均値およびバラツキであ
る。なお試料数ｎ＝18〜28である。
注（１） 平均粒径および粒度分布はマイクロトラック
法によって求めた。
法によって求めた。
（２） 粒度分布幅は標準偏差σを平均粒径σを平均
粒径で除した値σ／で表した。
粒径で除した値σ／で表した。
（３） バラツキは抵抗率の標準偏差σ′の抵抗率の
平均値で除した値σ′／で表した。
平均値で除した値σ′／で表した。
表から明らかなようにNo.2はNo.1よりも平均粒径が大
であるのに拘らず，抵抗率およびバラツキが小さい。N
o.3においては両者の値が更に小さくなる。すなわち，
抵抗率およびバラツキは,TiN原料粉の平均粒径よりも，
粒度分布幅による影響が大であり，粒度分布幅が小さい
と抵抗率およびバラツキを小さくすることができると認
められる。なお上記の傾向は,TiN原料粉の含有量の異な
るものについても同様である。但し,TiNの含有量が増加
すると，抵抗率およびバラツキが小さくなる傾向が認め
られる。従ってTiNの粒径分布幅の抵抗率およびバラツ
キに与える影響は,TiN含有量が低い領域において特に顕
著である。
であるのに拘らず，抵抗率およびバラツキが小さい。N
o.3においては両者の値が更に小さくなる。すなわち，
抵抗率およびバラツキは,TiN原料粉の平均粒径よりも，
粒度分布幅による影響が大であり，粒度分布幅が小さい
と抵抗率およびバラツキを小さくすることができると認
められる。なお上記の傾向は,TiN原料粉の含有量の異な
るものについても同様である。但し,TiNの含有量が増加
すると，抵抗率およびバラツキが小さくなる傾向が認め
られる。従ってTiNの粒径分布幅の抵抗率およびバラツ
キに与える影響は,TiN含有量が低い領域において特に顕
著である。
第１図ないし第３図は夫々本発明の実施例における導
電性サイアロンの粒子構造を示す写真であり，前記表に
示すNo.と図の番号とを対応させてある。これらの図に
おいて，白色を呈している部分が導電性を付与するTiN
粒子である。第１図よりも第２図，更には第３図の方が
TiN粒子のつながりが多く認められる。また第２図およ
び第３図に示すものの方が，よりTiNの粒度分布幅が小
であり，すなわち粒子が小径であるため，接触確率が高
くなり，抵抗率が低下し（導電性が良好となり），バラ
ツキが小さくなると認められる。
電性サイアロンの粒子構造を示す写真であり，前記表に
示すNo.と図の番号とを対応させてある。これらの図に
おいて，白色を呈している部分が導電性を付与するTiN
粒子である。第１図よりも第２図，更には第３図の方が
TiN粒子のつながりが多く認められる。また第２図およ
び第３図に示すものの方が，よりTiNの粒度分布幅が小
であり，すなわち粒子が小径であるため，接触確率が高
くなり，抵抗率が低下し（導電性が良好となり），バラ
ツキが小さくなると認められる。
本実施例においては，サイアロン中に含有するTiN量
が25vol.％のものについて記述したが，含有量が20vol.
％を越え50vol.％未満であるサイアロンについても作用
は同様である。また本発明の導電性サイアロンは，前記
のグロープラグ用のもののみに限定されず，他の発熱部
材として当然に適用可能である。
が25vol.％のものについて記述したが，含有量が20vol.
％を越え50vol.％未満であるサイアロンについても作用
は同様である。また本発明の導電性サイアロンは，前記
のグロープラグ用のもののみに限定されず，他の発熱部
材として当然に適用可能である。
本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら，導電性サイアロからなる素材相互間はもとより，素
材内の各部位における抵抗率のバラツキを大幅に低減し
得ると共に，所定の抵抗率の値を的確に制御し得るとい
う効果がある。
ら，導電性サイアロからなる素材相互間はもとより，素
材内の各部位における抵抗率のバラツキを大幅に低減し
得ると共に，所定の抵抗率の値を的確に制御し得るとい
う効果がある。
第１図ないし第３図は夫々本発明の実施例における導電
性サイアロンの粒子構造を示す写真である。
性サイアロンの粒子構造を示す写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−140386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−207881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−60983（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】Si6-zAlzOZN8-z（０＜Ｚ＜１）で示される
β型サイアロンに対し,TiNを含有させてなる導電性サイ
アロンの製造方法において，原料TiNの平均粒径を0.1
〜10μｍとし，かつ粒度分布幅σ／（σは標準偏差）
を50％未満としたことを特徴とする導電性サイアロンの
製造方法。 - 【請求項２】TiNの含有量が20vol.％を越え50vol.％未
満である特許請求の範囲第１項記載の導電性サイアロン
の製造方法。 - 【請求項３】室温時の電気抵抗率が１Ω・cm以下で，か
つ抵抗温度係数が正である特許請求の範囲第１項若しく
は第２項記載の導電性サイアロンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223270A JP2547423B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | 導電性サイアロンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223270A JP2547423B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | 導電性サイアロンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6469570A JPS6469570A (en) | 1989-03-15 |
| JP2547423B2 true JP2547423B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16795487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62223270A Expired - Lifetime JP2547423B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | 導電性サイアロンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547423B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4956032A (en) * | 1988-04-28 | 1990-09-11 | Keller Industries Ltd. | Method of grouting using a vacuum |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207881A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | セラミツク焼結体およびその製造法 |
| JPS6060983A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-08 | 株式会社デンソー | セラミックヒ−タ及びその製造方法 |
| JPS62140386A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-23 | 日立金属株式会社 | セラミツクヒ−タ |
-
1987
- 1987-09-07 JP JP62223270A patent/JP2547423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6469570A (en) | 1989-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 12 |