JP3228445B2 - 鉄鉱石を含有する溶射発熱体 - Google Patents
鉄鉱石を含有する溶射発熱体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通電発熱させる溶射発
熱体に係り、特に、導電性物質として鉄鉱石を用いた溶
射皮膜を含有する溶射発熱体に関するものである。
熱体に係り、特に、導電性物質として鉄鉱石を用いた溶
射皮膜を含有する溶射発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶射発熱体の導電性物質として
は、金属、金属と絶縁体の混合物、無電解メッキ処理セ
ラミック粒子、ＴｉＯ2 等の導電性酸化物及び天然砂鉄
等が用いられていた。これらの技術を開示した文献とし
ては、特開昭５９−９４３９４号、特開昭６４−８２６
０号、特公平２−５６４２５号各公報等がある。これら
を導電性物質として使用する問題点としては、砂鉄を除
いて高価である点にある。プラズマ溶射は基材への付着
率が約５０％と低いため、高価な材料が無駄になると共
に、ランニングコストの占める割合が２〜３割であるこ
とから加工賃が必然的に高くなる。
は、金属、金属と絶縁体の混合物、無電解メッキ処理セ
ラミック粒子、ＴｉＯ2 等の導電性酸化物及び天然砂鉄
等が用いられていた。これらの技術を開示した文献とし
ては、特開昭５９−９４３９４号、特開昭６４−８２６
０号、特公平２−５６４２５号各公報等がある。これら
を導電性物質として使用する問題点としては、砂鉄を除
いて高価である点にある。プラズマ溶射は基材への付着
率が約５０％と低いため、高価な材料が無駄になると共
に、ランニングコストの占める割合が２〜３割であるこ
とから加工賃が必然的に高くなる。
【０００３】また、金属と絶縁物の混合体ではミクロ的
にみると電気的に不連続性が生じ、更にメッキ処理では
不純物の影響があり、ＴｉＯ2 は再酸化が懸念されるた
め不安定である。一方、砂鉄は安価であるが抵抗値の調
整を高価な金属の添加によっている。また、産地により
導電性物質として利用できないものもあり、その原因が
不明であった。
にみると電気的に不連続性が生じ、更にメッキ処理では
不純物の影響があり、ＴｉＯ2 は再酸化が懸念されるた
め不安定である。一方、砂鉄は安価であるが抵抗値の調
整を高価な金属の添加によっている。また、産地により
導電性物質として利用できないものもあり、その原因が
不明であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来使
用されている導電体にはそれぞれ問題点があった。とこ
ろで、ニーズから考察すれば、精密な温度分布の達成以
外に、特に精度を必要としない場合、例えば家庭用電源
のコンセントに差し込むだけでの暖房等も多い。この場
合の導電体は抵抗率の低い金属（金属は１０-4Ω・ｃｍ
オーダ）であると、必要な電力密度を得るためには導電
体の長さを長くしたり、断面積を小さくして対応するた
めコスト高になる。このような場合はむしろ抵抗率が高
く、即ち１０0 〜１０-3Ω・ｃｍであれば、加工が容易
になり、コストダウンになる。そこで、本発明は抵抗率
が１０0 〜１０-3Ω・ｃｍと高く、コスト的に安価で入
手容易な導電性物質を用いて溶射皮膜を形成した溶射発
熱体を提供することを課題とする。
用されている導電体にはそれぞれ問題点があった。とこ
ろで、ニーズから考察すれば、精密な温度分布の達成以
外に、特に精度を必要としない場合、例えば家庭用電源
のコンセントに差し込むだけでの暖房等も多い。この場
合の導電体は抵抗率の低い金属（金属は１０-4Ω・ｃｍ
オーダ）であると、必要な電力密度を得るためには導電
体の長さを長くしたり、断面積を小さくして対応するた
めコスト高になる。このような場合はむしろ抵抗率が高
く、即ち１０0 〜１０-3Ω・ｃｍであれば、加工が容易
になり、コストダウンになる。そこで、本発明は抵抗率
が１０0 〜１０-3Ω・ｃｍと高く、コスト的に安価で入
手容易な導電性物質を用いて溶射皮膜を形成した溶射発
熱体を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、絶縁体基材と、該基材表面に導電性物
質を溶射して形成した溶射皮膜とを有する溶射発熱体に
おいて、前記導電性物質として鉄鉱石及び／又はマグネ
タイト鉱石の粉末を用いた溶射皮膜を少なくとも１部有
することを特徴とする溶射発熱体としたものである。上
記溶射発熱体において、鉄鉱石及び／又はマグネタイト
鉱石は、酸化第１鉄が１０ｗｔ％以上含有しているのが
よく、また、炭素粒を１ｗｔ％以上混合して用いるのが
よい。
に、本発明では、絶縁体基材と、該基材表面に導電性物
質を溶射して形成した溶射皮膜とを有する溶射発熱体に
おいて、前記導電性物質として鉄鉱石及び／又はマグネ
タイト鉱石の粉末を用いた溶射皮膜を少なくとも１部有
することを特徴とする溶射発熱体としたものである。上
記溶射発熱体において、鉄鉱石及び／又はマグネタイト
鉱石は、酸化第１鉄が１０ｗｔ％以上含有しているのが
よく、また、炭素粒を１ｗｔ％以上混合して用いるのが
よい。
【０００６】次に、本発明を詳細に説明する。本発明の
導電性物質として用いる鉄鉱石及び／又はマグネタイト
鉱石の粉末は、砂鉄より安価であり、その粒径は１０〜
１００μｍ程度のものがよい。また、鉱石は産地により
性状が異なるが、おおむね全Ｆｅ量は６０ｗｔ％以上
で、Ｆｅ 2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 、ＦｅＯと少量のＳｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｎＯ等を含有するものである。そ
ころで、上記酸化鉄の抵抗率は、８２．０、２．２及び
１．５×１０-2Ω・ｃｍであるが、ここでは酸化第１鉄
の挙動が重要であり、その含有率によって導電体として
利用でき、特に抵抗率の制御の可能性もある。また、マ
クネタイト鉱石はそれ自身導電体となり得る。
導電性物質として用いる鉄鉱石及び／又はマグネタイト
鉱石の粉末は、砂鉄より安価であり、その粒径は１０〜
１００μｍ程度のものがよい。また、鉱石は産地により
性状が異なるが、おおむね全Ｆｅ量は６０ｗｔ％以上
で、Ｆｅ 2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 、ＦｅＯと少量のＳｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｎＯ等を含有するものである。そ
ころで、上記酸化鉄の抵抗率は、８２．０、２．２及び
１．５×１０-2Ω・ｃｍであるが、ここでは酸化第１鉄
の挙動が重要であり、その含有率によって導電体として
利用でき、特に抵抗率の制御の可能性もある。また、マ
クネタイト鉱石はそれ自身導電体となり得る。
【０００７】一方、減圧プラズマ溶射の場合、ガス雰囲
気は水素と窒素等であり、２０００℃程度の高温場であ
るため、鉱石は水素で瞬時に還元され、 Ｆｅ2 Ｏ3 →（Ｆｅ3 Ｏ4 ）→ＦｅＯ→（Ｆｅ） Ｆｅ3 Ｏ4 →ＦｅＯ→（Ｆｅ） に変性され導電体となるものと考えられる。しかし、大
気中のプラズマ溶射は、一部酸化性雰囲気になるため、
炭素を鉱石中に混合して溶射することにより、炭素が選
択的に酸化され、鉱石の再酸化を防ぐこととなる。ま
た、還元反応（平均粒径約２０μｍ、２０００℃、平均
滞留時間１．０ｍｓ）を界面反応律速と仮定すれば、反
応完了時間は粒径に比例するため、平均粒径は小さいほ
ど速く完了する。なお、鉱石をあらかじめ水素等で還元
して、酸化第１鉄の含有量を増加させておいてもよい。
気は水素と窒素等であり、２０００℃程度の高温場であ
るため、鉱石は水素で瞬時に還元され、 Ｆｅ2 Ｏ3 →（Ｆｅ3 Ｏ4 ）→ＦｅＯ→（Ｆｅ） Ｆｅ3 Ｏ4 →ＦｅＯ→（Ｆｅ） に変性され導電体となるものと考えられる。しかし、大
気中のプラズマ溶射は、一部酸化性雰囲気になるため、
炭素を鉱石中に混合して溶射することにより、炭素が選
択的に酸化され、鉱石の再酸化を防ぐこととなる。ま
た、還元反応（平均粒径約２０μｍ、２０００℃、平均
滞留時間１．０ｍｓ）を界面反応律速と仮定すれば、反
応完了時間は粒径に比例するため、平均粒径は小さいほ
ど速く完了する。なお、鉱石をあらかじめ水素等で還元
して、酸化第１鉄の含有量を増加させておいてもよい。
【０００８】
【作用】本発明においては、上記したように、導電性物
質に鉄鉱石及び／又はマグネタイト鉱石の粉末を用いて
いるので、安価に溶射発熱体を得ることができ、また、
鉱石中の酸化第１鉄の含有率を増減することによって抵
抗率を１０0 〜１０-3Ω・ｃｍ程度に制御することがで
きる。
質に鉄鉱石及び／又はマグネタイト鉱石の粉末を用いて
いるので、安価に溶射発熱体を得ることができ、また、
鉱石中の酸化第１鉄の含有率を増減することによって抵
抗率を１０0 〜１０-3Ω・ｃｍ程度に制御することがで
きる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 鉄鉱石（平均粒径２０μｍ）のＦｅＯ含有率２０ｗｔ％
を、Ｈ2 、Ｎ2 雰囲気のプラズマ溶射で５ｇ／ｍｉｎ供
給し、あらかじめＡｌ2 Ｏ3 絶縁層が施されている２５
Ａステンレス管に膜厚１００μｍで巾１０ｃｍ溶射して
溶射発熱体を形成した。この溶射発熱体の抵抗を図１の
実験装置を用いて行った。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 鉄鉱石（平均粒径２０μｍ）のＦｅＯ含有率２０ｗｔ％
を、Ｈ2 、Ｎ2 雰囲気のプラズマ溶射で５ｇ／ｍｉｎ供
給し、あらかじめＡｌ2 Ｏ3 絶縁層が施されている２５
Ａステンレス管に膜厚１００μｍで巾１０ｃｍ溶射して
溶射発熱体を形成した。この溶射発熱体の抵抗を図１の
実験装置を用いて行った。
【００１０】図１において、溶射発熱体１が本体ステン
レス管（ＳＵＳ３０４）２の上に形成されており、溶射
発熱体１の両端に電極３を取り付け、アンメータ５を介
してスライダック（１００Ｖ、１０Ａ）４に接続されて
いる。溶射発熱体１の中央には熱電対６を設置し温度が
測定されている。この溶射発熱体１に取り付けた電極３
にスライダック４で電圧を印加し、アンメータ５を用い
た電圧降下法で測定したところ、抵抗は１０Ωであっ
た。
レス管（ＳＵＳ３０４）２の上に形成されており、溶射
発熱体１の両端に電極３を取り付け、アンメータ５を介
してスライダック（１００Ｖ、１０Ａ）４に接続されて
いる。溶射発熱体１の中央には熱電対６を設置し温度が
測定されている。この溶射発熱体１に取り付けた電極３
にスライダック４で電圧を印加し、アンメータ５を用い
た電圧降下法で測定したところ、抵抗は１０Ωであっ
た。
【００１１】実施例２ マグネタイト鉱石（平均粒径４０μｍ）を実施例１とほ
ぼ同一条件で溶射して溶射発熱体を形成し、この溶射発
熱体を図１の実験装置を用いて実施例１と同様に測定し
たところ、抵抗は約１ｋΩであった。
ぼ同一条件で溶射して溶射発熱体を形成し、この溶射発
熱体を図１の実験装置を用いて実施例１と同様に測定し
たところ、抵抗は約１ｋΩであった。
【００１２】実施例３ マグネタイト鉱石（平均粒径４０μｍ）に炭素粒（平均
２０μｍ）を１０ｗｔ％含有させて、実施例１とほぼ同
じ条件で溶射して溶射発熱体を形成し、この溶射発熱体
を図１の実験装置を用いて実施例１と同様に測定したと
ころ、抵抗は約１０Ωであった。
２０μｍ）を１０ｗｔ％含有させて、実施例１とほぼ同
じ条件で溶射して溶射発熱体を形成し、この溶射発熱体
を図１の実験装置を用いて実施例１と同様に測定したと
ころ、抵抗は約１０Ωであった。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
る。 （１）砂鉄（約５０〜１００円／ｋｇ）より安価（約数
拾円／ｋｇ）で入手が容易である。 （２）鉱石中の酸化第１鉄の含有率の増減により抵抗値
が１０0 〜１０-3Ω・ｃｍ程度に制御可能である。 （３）使用電源及び任意の電力密度に容易に対応できる
電気抵抗溶射発熱体が得られる。
る。 （１）砂鉄（約５０〜１００円／ｋｇ）より安価（約数
拾円／ｋｇ）で入手が容易である。 （２）鉱石中の酸化第１鉄の含有率の増減により抵抗値
が１０0 〜１０-3Ω・ｃｍ程度に制御可能である。 （３）使用電源及び任意の電力密度に容易に対応できる
電気抵抗溶射発熱体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶射発熱体の抵抗を測定するための実験装置の
概略説明図。
概略説明図。
１：溶射発熱体、２：ステンレス管、３：電極、４：ス
ライダック、５：アンメータ、６：熱電対
ライダック、５：アンメータ、６：熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/12 C23C 4/08 H05B 3/16 H05B 3/14
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁体基材と、該基材表面に導電性物質
を溶射して形成した溶射皮膜とを有する溶射発熱体にお
いて、前記導電性物質として鉄鉱石及び／又はマグネタ
イト鉱石の粉末を用いた溶射皮膜を少なくとも１部有す
ることを特徴とする溶射発熱体。 - 【請求項２】 前記鉄鉱石及び／又はマグネタイト鉱石
は、酸化第１鉄が１０ｗｔ％以上含有していることを特
徴とする請求項１記載の溶射発熱体。 - 【請求項３】 前記鉄鉱石及び／又はマグネタイト鉱石
は、炭素粒を１ｗｔ％以上混合して用いることを特徴と
する請求項１又は２記載の溶射発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04440393A JP3228445B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 鉄鉱石を含有する溶射発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04440393A JP3228445B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 鉄鉱石を含有する溶射発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236793A JPH06236793A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3228445B2 true JP3228445B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=12690548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04440393A Expired - Fee Related JP3228445B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 鉄鉱石を含有する溶射発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228445B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1655000A (en) * | 1998-11-25 | 2000-06-13 | Joma Chemical As | Material for producing a corrosion- and wear-resistant layer by thermal spraying |
| JP4807681B2 (ja) * | 2005-12-07 | 2011-11-02 | 富士岐工産株式会社 | 低温用の溶射発熱体及びその製造方法並びにそれを用いた加熱装置 |
-
1993
- 1993-02-10 JP JP04440393A patent/JP3228445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06236793A (ja) | 1994-08-23 |
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