JP3664567B2

JP3664567B2 - Ceramic heater and ceramic glow plug

Info

Publication number: JP3664567B2
Application number: JP10413197A
Authority: JP
Inventors: 一穂立松
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH10300084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに配設するセラミックグロープラグに好適なセラミックヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化珪素を主成分とするセラミック中に発熱体を埋設してなる窒化珪素質のセラミックヒータでは、従来より、焼結助剤としてＡｌ₂Ｏ₃- Ｙ₂Ｏ₃や希土類酸化物を用いていた（特開平３- ３１５０７４号公報、特開平３- ３４４３４１号公報、特開平４- ３１８２４号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のセラミックヒータを試作して試験した結果、以下の不具合があることを発明者らは見出した。
Ａｌ₂Ｏ₃- Ｙ₂Ｏ₃焼結助剤を使用した窒化珪素質セラミックは、高温強度や耐酸化性が劣る。
希土類酸化物の焼結助剤を使用した窒化珪素質セラミックは、高温強度および耐酸化性共、Ａｌ₂Ｏ₃- Ｙ₂Ｏ₃焼結助剤を使用したものよりは優れているが、エンジン中（特にＯ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気）での耐蝕性が劣る。
【０００４】
本発明の第１の目的は、高温強度、耐酸化性および耐蝕性に優れたセラミックヒータの提供にある。
本発明の第２の目的は、高温強度、耐酸化性およびエンジン中での耐蝕性に優れたセラミックグロープラグの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用した。
（１）窒化珪素を主成分とするセラミック中に、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＶおよびＣｒより選ばれる１種類以上の珪化物、炭化物、又は窒化物を主体とする発熱体を埋設してなるセラミックヒータにおいて、前記セラミックは、焼結助剤としてＣｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％〜１０重量％のＣｒ化合物と、希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化バナジウム、酸化タングステンおよび酸化モリブデンより選ばれる１種類以上の酸化物１重量％〜２５重量％とを含有する。
【０００６】
（２）セラミックヒータは、７０重量％〜９０重量％の窒化珪素と、焼結助剤としてＣｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％〜１０重量％のＣｒ化合物と、希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化バナジウム、酸化タングステンおよび酸化モリブデンより選ばれる１種類以上の酸化物１重量％〜２５重量％とを調製してなる未焼成の混合粉末中に、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＶおよびＣｒより選ばれる１種類以上の珪化物、炭化物、又は窒化物を主体とする未焼成の発熱体を埋設し、ホットプレス焼成して製造される。
【０００７】
（３）セラミックグロープラグは、上記(1) 又は(2) の構成を有するセラミックヒータを使用した。
【０００８】
【作用および発明の効果】
〔請求項１について〕
Ｃｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％〜１０重量％のＣｒ化合物を含有しているので、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）が向上する。
希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化バナジウム、酸化タングステンおよび酸化モリブデンより選ばれる１種類以上の酸化物１重量％〜２５重量％により、高温強度および耐酸化性が向上する。
これにより、セラミックヒータは高温強度、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）が優れる。
【０００９】
尚、Ｃｒ化合物がＣｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％未満であると、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）の向上効果が顕著に現れない。又、１０重量％を越えると、焼結性が悪化し強度が著しく低下する。
又、希土類酸化物等の酸化物が１重量％未満であると、焼結性が劣り強度が低下する。又、２５重量％を越えると耐酸化性および強度（特に高温強度）が低下する。
【００１０】
〔請求項２について〕
７０重量％〜９０重量％の窒化珪素に対し、Ｃｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％〜１０重量％のＣｒ化合物を含有しているので、焼結体（セラミックヒータ）の耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）が向上する。
７０重量％〜９０重量％の窒化珪素に対し、希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化バナジウム、酸化タングステンおよび酸化モリブデンより選ばれる１種類以上の酸化物１重量％〜２５重量％により、焼結体（セラミックヒータ）の高温強度および耐酸化性が向上する。
よって、セラミックヒータは高温強度、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）が優れる。
【００１１】
尚、７０重量％〜９０重量％の窒化珪素に対し、Ｃｒ化合物がＣｒ₂Ｏ₃換算で０．１重量％未満であると、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）の向上効果が顕著に現れない。又、１０重量％を越えると、焼結性が悪化し強度が著しく低下する。
又、７０重量％〜９０重量％の窒化珪素に対し、希土類酸化物等の酸化物が１重量％未満であると、焼結性が劣り強度が低下する。又、２５重量％を越えると焼結体（セラミックヒータ）の耐酸化性および強度（特に高温強度）が低下する。
【００１２】
〔請求項３について〕
セラミックグロープラグは、高温強度、耐酸化性および耐蝕性（Ｏ₂、Ｓ、Ｃａ雰囲気中）に優れたセラミックヒータを使用しているので、高温強度、耐酸化性およびエンジン中での耐蝕性が優れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例（請求項１、２、３に対応）を図に基づいて説明する。
図１に示すグロープラグＡは、金属外筒１と、該金属外筒１の後部１１を保持する筒状主体金具２と、金属外筒１内に嵌挿されるセラミックヒータ３と、主体金具２に絶縁状態に配設される端子電極４とを備える。
【００１４】
金属外筒１（肉厚０．６ｍｍ）は、耐熱金属で形成され、後部１１が主体金具２の先端内周２０に銀ろう付けされている。
主体金具２（炭素鋼製）は、レンチ嵌合用の六角部２２を後端に形成し、ディーゼルエンジンの燃焼室に螺着するためのねじ２３を先端外周に形成している。
【００１５】
セラミックヒータ３は、後述する方法で製造され、Ｓｉ₃Ｎ₄質セラミック３１中に取出しリード線３３、３４およびＵ字状の発熱抵抗体３２を埋設している｛取出しリード線３３、３４間の抵抗値（設計値）は７５０ｍΩ｝。
発熱抵抗体３２は、Ｓｉ₃Ｎ₄質セラミック３１中に埋設（埋設深さは０．３ｍｍ以上）され、通電発熱時には８００℃〜１３００℃に昇温する。
【００１６】
取出しリード線３３、３４は、直径０．３ｍｍのＷ（タングステン製）線であり、一端３３１、３４１を発熱抵抗体３２の端部３２１、３２２に連結し、他端３３２、３４２をＳｉ₃Ｎ₄質セラミック３１の中間および後部でセラミック表面に露出させている。
【００１７】
取出しリード線３３の他端３３２は、金属筒５１から金属外筒１を介して主体金具２に電気接続されている。
また、取出しリード線３４の他端３４２は、金属金具５２を介して端子電極４に電気接続されている。
【００１８】
ねじ４１が形成される端子電極４は、インシュレータ６１およびナット６２により主体金具２に絶縁して固定される。また、６３は給電金具（図示せず）を端子電極４に固定するためのナットである。
【００１９】
つぎに、セラミックヒータ３（比較品のセラミックヒータも同様）の製造方法を説明する。
(1) 平均粒径０．５μｍのＷＣ（炭化タングステン）に、平均粒径０．７μｍの窒化珪素を４０重量％、Ｙｂ₂Ｏ₃を５重量％添加し、５０時間湿式混合し、泥漿を製造する。
尚、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＶおよびＣｒより選ばれる１種類以上の珪化物、炭化物、又は窒化物であればＷＣ（炭化タングステン）以外でも良い｛例えばＭｏＳｉ（二硫化モリブデン）｝。
【００２０】
(2) 泥漿を１５０℃で１２時間乾燥させ、粉末にする。
(3) この粉末に、数種のバインダー３０〜７０体積％を添加し、混練ニーダー中で３時間混練する。尚、数種のバインダーには、例えば、ポリエチレン或いはワックスと、酢酸ビニルと、ポリエチレンとを混合したもの（合成樹脂系のバインダー）を使用する。
【００２１】
(4) この混練物をペレタイザーにて約３ｍｍ粒に造粒する。
(5) 取出しリード線３３、３４をセットした射出成形機に造粒物を入れ、図３に示す、立体Ｕ字状の未焼成発熱抵抗体が完成する。
【００２２】
【表１】

【００２３】
(6) 表１に示す様に、平均粒径０．７μｍの窒化珪素と、平均粒径０．５〜３μｍのＣｒ化合物（Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｎ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＣｒＳｉ₂、Ｃｒなど）と、平均粒径０．８〜３μｍの酸化物とを配合し、ボールミル中で湿式混合し、バインダーを加えた後、スプレードライにより混合粉末を得る。
【００２４】
(7) 先に製造した未焼成の発熱抵抗体（図３に示す）を上記混合粉末中に埋設し、プレス成形後にホットプレス焼成法で、Ｎ₂ガス雰囲気、１７５０℃×６０分、３００ｋｇｆ／ｃｍ₂にて焼成し、焼結体を得る。
【００２５】
(8) この焼結体をφ３．５の略円筒状に研摩（研摩により他端３３２、３４２が露出）し、金属筒５１、金属金具５２をろう付けし、図２に示すセラミックヒータ３が完成する。
【００２６】
尚、以下の工程を行うとグロープラグＡが完成する。
取出しリード線３３、３４の他端３３２、３４２（露出面）に、金属筒５１、金属金具５２をろう付けして金属外筒１に嵌め込み、金属外筒１の後部１１を主体金具２の先端内周２０に銀ろう付けする。
更に、インシュレータ６１およびナット６２によって端子電極４を主体金具２に固定する。
【００２７】
セラミックヒータ３｛(1) 〜(7) ｝および比較品のセラミックヒータ｛(8) 〜(11)｝に対して以下の試験を実施した。尚、結果を表１に示す。
セラミックヒータ３および比較品の機械的強度（常温／高温）を調べるため、常温および高温（１４００℃）での三点曲げ強度（ＭＰａ）を測定した。
【００２８】
セラミックヒータ３および比較品の耐酸化性を評価するため、１４００℃の炉内に１００時間放置し、酸化増量（ｍｇ／ｃｍ²）を測定した。
エンジン内の雰囲気は、主にＯ₂、Ｓ、Ｃａである。そこで、セラミックヒータ３および比較品を１１００℃のＣａＳＯ₄雰囲気に２０時間放置してやせ量（ｍｍ）を測定し、耐蝕性を評価した。
【００２９】
セラミックヒータ３および比較品の耐久性を調べるため、セラミックヒータ３｛(1) 〜(7) ｝および比較品のセラミックヒータ｛(8) 〜(11)｝をグロープラグとして組み付けた後にエンジンに装着し、エンジン耐久テスト（４００℃〜９００℃に晒されるサイクル運転）を非通電状態で１００００サイクル繰り返し、やせ量（ｍｍ）を測定した。
【００３０】
表１から明らかな様に、セラミックヒータ３｛(1) 〜(7) ｝は、機械的強度（常温、高温）、耐酸化性および耐蝕性の全てについて、比較品のセラミックヒータ｛(8) 〜(11)｝と比較して優れていることが確認された。
又、表１から明らかな様に、セラミックヒータ３｛(1) 〜(7) ｝を使用したグロープラグＡは、エンジンに装着した状態での耐久性について、比較品のセラミックヒータ｛(8) 〜(11)｝を使用したグロープラグと比較して優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミックヒータを使用したグロープラグの断面図である。
【図２】本発明に係るセラミックヒータの断面図である。
【図３】未焼成の発熱抵抗体の斜視図である。
【符号の説明】
Ａグロープラグ（セラミックグロープラグ）
１金属外筒
２筒状主体金具
３セラミックヒータ
３１Ｓｉ₃Ｎ₄質セラミック
３２発熱抵抗体（発熱体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic heater suitable for a ceramic glow plug disposed in a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In a silicon nitride ceramic heater in which a heating element is embedded in a ceramic mainly composed of silicon nitride, Al ₂ O ₃ -Y ₂ O ₃ or a rare earth oxide has been conventionally used as a sintering aid. (Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-315074, 3-344341, 4-31824, etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of trial manufacture and test of the above ceramic heater, the inventors have found that there are the following problems.
Silicon nitride ceramics using Al ₂ O ₃ —Y ₂ O ₃ sintering aids are inferior in high-temperature strength and oxidation resistance.
Silicon nitride ceramics using rare earth oxide sintering aids are superior to those using Al ₂ O ₃ -Y ₂ O ₃ sintering aids for both high temperature strength and oxidation resistance, but for engines Corrosion resistance in the middle (especially O ₂ , S, Ca atmosphere) is poor.
[0004]
The first object of the present invention is to provide a ceramic heater excellent in high temperature strength, oxidation resistance and corrosion resistance.
A second object of the present invention is to provide a ceramic glow plug excellent in high temperature strength, oxidation resistance and corrosion resistance in an engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
(1) Mainly composed of one or more silicides, carbides, or nitrides selected from W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V, and Cr in a ceramic mainly composed of silicon nitride. in the ceramic heater formed by burying a heating element, the ceramic, and Cr ₂ O ₃ 0.1 wt% in terms of 10% by weight of Cr compound as a sintering aid, rare earth oxides, aluminum oxide, vanadium oxide, 1% by weight to 25% by weight of one or more oxides selected from tungsten oxide and molybdenum oxide.
[0006]
(2) The ceramic heater comprises 70 wt% to 90 wt% silicon nitride, 0.1 wt% to 10 wt% Cr compound in terms of Cr ₂ O ₃ as a sintering aid, rare earth oxide, aluminum oxide W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr in an unfired mixed powder prepared by preparing 1 wt% to 25 wt% of one or more oxides selected from vanadium oxide, tungsten oxide and molybdenum oxide It is manufactured by embedding an unfired heating element mainly composed of one or more silicides, carbides, or nitrides selected from Hf, V, and Cr and performing hot press firing.
[0007]
(3) The ceramic glow plug used was a ceramic heater having the configuration of (1) or (2).
[0008]
[Operation and effect of the invention]
[About claim 1]
Since 0.1 to 10% by weight of Cr compound in terms of Cr ₂ O ₃ is contained, the oxidation resistance and the corrosion resistance (in an O ₂ , S, and Ca atmosphere) are improved.
High-temperature strength and oxidation resistance are improved by 1 wt% to 25 wt% of one or more oxides selected from rare earth oxide, aluminum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, and molybdenum oxide.
Thereby, the ceramic heater is excellent in high temperature strength, oxidation resistance, and corrosion resistance (in an atmosphere of O ₂ , S, and Ca).
[0009]
If the Cr compound is less than 0.1% by weight in terms of Cr ₂ O ₃ , the effect of improving oxidation resistance and corrosion resistance (in the atmosphere of O ₂ , S, Ca) does not appear remarkably. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the sinterability is deteriorated and the strength is remarkably lowered.
If the oxide such as rare earth oxide is less than 1% by weight, the sinterability is inferior and the strength is lowered. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the oxidation resistance and strength (especially high temperature strength) are lowered.
[0010]
[About claim 2]
Since 70 wt% to 90 wt% silicon nitride contains 0.1 wt% to 10 wt% Cr compound in terms of Cr ₂ O ₃ , the oxidation resistance of the sintered body (ceramic heater) and Corrosion resistance (in O ₂ , S, Ca atmosphere) is improved.
With respect to 70% to 90% by weight of silicon nitride, 1% to 25% by weight of one or more oxides selected from rare earth oxides, aluminum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, and molybdenum oxide, The high temperature strength and oxidation resistance of the ceramic heater are improved.
Therefore, the ceramic heater is excellent in high temperature strength, oxidation resistance and corrosion resistance (in an O ₂ , S, Ca atmosphere).
[0011]
When the Cr compound is less than 0.1% by weight in terms of Cr ₂ O ₃ with respect to 70% to 90% by weight of silicon nitride, oxidation resistance and corrosion resistance (in an O ₂ , S, Ca atmosphere) The improvement effect does not appear remarkably. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the sinterability is deteriorated and the strength is remarkably lowered.
Further, if the oxide such as rare earth oxide is less than 1% by weight relative to 70% by weight to 90% by weight of silicon nitride, the sinterability is inferior and the strength is lowered. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the oxidation resistance and strength (particularly high-temperature strength) of the sintered body (ceramic heater) are lowered.
[0012]
[About claim 3]
Ceramic glow plugs use ceramic heaters with excellent high-temperature strength, oxidation resistance and corrosion resistance (in O ₂ , S, and Ca atmospheres), so they have high-temperature strength, oxidation resistance, and corrosion resistance in the engine. Excellent.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention (corresponding to claims 1, 2, and 3) will be described with reference to the drawings.
A glow plug A shown in FIG. 1 includes a metal outer cylinder 1, a cylindrical metal shell 2 that holds the rear portion 11 of the metal outer cylinder 1, a ceramic heater 3 that is inserted into the metal outer cylinder 1, and a metal shell 2. And a terminal electrode 4 disposed in an insulated state.
[0014]
The metal outer cylinder 1 (thickness: 0.6 mm) is made of a heat-resistant metal, and the rear portion 11 is silver-brazed to the inner peripheral edge 20 of the metal shell 2.
The metal shell 2 (made of carbon steel) has a hexagonal portion 22 for fitting a wrench at its rear end, and a screw 23 for screwing it into a combustion chamber of a diesel engine on its outer periphery.
[0015]
The ceramic heater 3 is manufactured by a method to be described later, and

lead wires

33 and 34 and a U-shaped heating resistor 32 are embedded in a Si ₃ N ₄ ceramic 31 {between the

lead wires

33 and 34. The resistance value (design value) is 750 mΩ}.
The heat generating resistor 32 is embedded in the Si ₃ N ₄ quality ceramic 31 (the embedding depth is 0.3 mm or more), and the temperature is raised to 800 ° C. to 1300 ° C. during energization heat generation.
[0016]
The

lead wires

33 and 34 are W (tungsten) wires having a diameter of 0.3 mm, one

ends

331 and 341 are connected to the

end portions

321 and 322 of the heating resistor 32, and the

other ends

332 and 342 are connected to Si ₃ N. _{The four-} quality ceramic 31 is exposed to the ceramic surface in the middle and rear part.
[0017]
The other end 332 of the lead wire 33 is electrically connected to the metal shell 2 from the metal cylinder 51 through the metal outer cylinder 1.
Further, the other end 342 of the lead wire 34 is electrically connected to the terminal electrode 4 via the metal fitting 52.
[0018]
The terminal electrode 4 on which the screw 41 is formed is insulated and fixed to the metal shell 2 by an insulator 61 and a nut 62. Reference numeral 63 denotes a nut for fixing a power supply fitting (not shown) to the terminal electrode 4.
[0019]
Next, a method for manufacturing the ceramic heater 3 (the same applies to the comparative ceramic heater) will be described.
(1) 40% by weight of silicon nitride with an average particle size of 0.7 μm and 5% by weight of Yb ₂ O ₃ are added to WC (tungsten carbide) with an average particle size of 0.5 μm, and wet-mixed for 50 hours. To manufacture.
Note that other than WC (tungsten carbide) may be used as long as it is at least one silicide, carbide, or nitride selected from W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V, and Cr {for example, MoSi (two Molybdenum sulfide)}.
[0020]
(2) Dry the slurry at 150 ° C. for 12 hours to make a powder.
(3) To this powder, 30 to 70% by volume of several kinds of binders are added and kneaded for 3 hours in a kneading kneader. As some types of binders, for example, polyethylene (wax), vinyl acetate, and a mixture of polyethylene (synthetic resin binder) are used.
[0021]
(4) This kneaded product is granulated to about 3 mm by a pelletizer.
(5) The granulated material is put into an injection molding machine in which the

extraction lead wires

33 and 34 are set, and a solid U-shaped unheated heating resistor shown in FIG. 3 is completed.
[0022]
[Table 1]

[0023]
(6) As shown in Table 1, silicon nitride having an average particle diameter of 0.7 μm and Cr compound having an average particle diameter of 0.5 to 3 μm (Cr ₂ O ₃ , Cr ₂ N, Cr ₃ C ₂ , CrSi ₂ , Cr and the like) and an oxide having an average particle size of 0.8 to 3 μm are blended, wet mixed in a ball mill, a binder is added, and then mixed powder is obtained by spray drying.
[0024]
(7) The previously produced unfired heating resistor (shown in FIG. 3) was embedded in the above mixed powder, and after press molding, a hot press firing method was performed in an N ₂ gas atmosphere, 1750 ° C. × 60 minutes, 300 kgf / Firing at cm ₂ yields a sintered body.
[0025]
(8) The sintered body is polished into a substantially cylindrical shape of φ3.5 (the other ends 332 and 342 are exposed by polishing), the metal cylinder 51 and the metal fitting 52 are brazed, and the ceramic heater 3 shown in FIG. Complete.
[0026]
The glow plug A is completed when the following steps are performed.
The metal cylinder 51 and the metal fitting 52 are brazed to the other ends 332 and 342 (exposed surfaces) of the

lead wires

33 and 34 and fitted into the metal outer cylinder 1, and the rear portion 11 of the metal outer cylinder 1 is attached to the tip of the metal shell 2. The inner circumference 20 is brazed with silver.
Further, the terminal electrode 4 is fixed to the metal shell 2 by the insulator 61 and the nut 62.
[0027]
The following tests were performed on the ceramic heaters 3 {(1) to (7)} and the comparative ceramic heaters {(8) to (11)}. The results are shown in Table 1.
In order to examine the mechanical strength (normal temperature / high temperature) of the ceramic heater 3 and the comparative product, the three-point bending strength (MPa) at normal temperature and high temperature (1400 ° C.) was measured.
[0028]
In order to evaluate the oxidation resistance of the ceramic heater 3 and the comparative product, the ceramic heater 3 was left in a furnace at 1400 ° C. for 100 hours, and the increase in oxidation (mg / cm ² ) was measured.
The atmosphere in the engine is mainly O ₂ , S, and Ca. Therefore, the ceramic heater 3 and the comparative product were allowed to stand in a CaSO ₄ atmosphere at 1100 ° C. for 20 hours, and the amount of thinning (mm) was measured to evaluate the corrosion resistance.
[0029]
In order to check the durability of the ceramic heater 3 and the comparative product, the ceramic heater 3 {(1) to (7)} and the comparative ceramic heater {(8) to (11)} are assembled as glow plugs and then attached to the engine. The engine durability test (cycle operation exposed to 400 ° C. to 900 ° C.) was repeated 10,000 cycles in a non-energized state, and the amount of thinning (mm) was measured.
[0030]
As is apparent from Table 1, the ceramic heater 3 {(1) to (7)} is a comparative ceramic heater {(8) for mechanical strength (room temperature, high temperature), oxidation resistance and corrosion resistance. It was confirmed to be superior to (11)}.
Further, as is apparent from Table 1, the glow plug A using the ceramic heater 3 {(1) to (7)} is a comparative ceramic heater {(8) for durability when mounted on the engine. It was confirmed to be superior to the glow plug using ~ (11)}.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a glow plug using a ceramic heater according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a ceramic heater according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of an unfired heating resistor.
[Explanation of symbols]
A Glow plug (ceramic glow plug)
1 Metal outer cylinder 2 Cylindrical metal shell 3 Ceramic heater 31 Si ₃ N ₄ quality ceramic 32 Heating resistor (heating element)

Claims

In ceramics mainly composed of silicon nitride,
In a ceramic heater in which a heating element mainly composed of one or more silicides, carbides, or nitrides selected from W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V and Cr is embedded,
The ceramic has a Cr ₂ O ₃ 0.1 wt% in terms of 10% by weight of Cr compound as a sintering aid,
A ceramic heater comprising 1% by weight to 25% by weight of one or more oxides selected from rare earth oxides, aluminum oxides, vanadium oxides, tungsten oxides, and molybdenum oxides.

70% to 90% by weight of silicon nitride;
And Cr ₂ O ₃ 0.1 wt% in terms of 10% by weight of Cr compound as a sintering aid,
In an unsintered mixed powder prepared by preparing 1 wt% to 25 wt% of one or more oxides selected from rare earth oxide, aluminum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, and molybdenum oxide,
An unfired heating element mainly composed of one or more silicides, carbides, or nitrides selected from W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V and Cr is embedded,
Ceramic heater manufactured by hot press firing.

A ceramic glow plug using the ceramic heater according to claim 1.