JPH0229638B2

JPH0229638B2 -

Info

Publication number: JPH0229638B2
Application number: JP59186968A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Yamauchi; Takao Yokoyama; Tadahiro Nomura
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1990-07-02
Also published as: JPS6168380A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は炭化ケイ素質焼結体の表面に赤外線放
射体被膜が形成されたセラミツクス赤外線放射体
とその製造方法に係り、詳しくは炭化ケイ素質焼
結体を基材とし、その表面に赤外線放射体被膜が
強固に形成され、耐熱性、耐衝撃性、機械的強度
および構造のシンプル化に優れたセラミツクス赤
外線放射体とその製造方法に関するものである。

一般に赤外線放射体は、表面温度が低く、反面
放射面積が広く、かつ被照射体の赤外線吸収率が
高いなどの特性により家庭用の暖房、食品や塗料
の乾燥又は赤外線加工などに広く利用されてい
る。近年、省エネルギーの課題から放射エネルギ
ーを効率よく放射する材料が要望されており、な
かでも赤外線を効率よく放射するセラミツクス製
の赤外線放射体が注目されている。

即ち、暖房には例えば従来の金属エレメントを
放射面にした電熱ヒーターの代りに、セラミツク
を放射面にした赤外線ヒーターとして使用するこ
とができる。特にセラミツクの表面温度を100〜
150℃位の低温とするパネルヒーターとしての用
途が注目されている。

〔従来の技術〕

従来、赤外線放射体としては、コージライト、
アルミナ等の酸化物系セラミツクス焼結体表面
に、二酸化マンガン、酸化鉄等の遷移元素酸化物
を組成とする赤外線放射体被膜が形成されたもの
が知られている。使用例としては第１図に示す様
に外表面に赤外線放射体被膜を有する酸化物系セ
ラミツクス焼結体の円筒内部にニクロム線ヒータ
ーを配置したもの等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来の赤外線放射体においては、赤外線放
射体被膜の基材として酸化物系セラミツクス焼結
体を用いているため、例えばコージライトではそ
の熱伝導率の値は約0.003cal／cm・sec・℃と低
く、加熱して使用する際に温度分布が生じ、熱衝
撃による破壊の恐れがあり、また機械的強度が低
いことから破壊しやすい。さらに加熱源としてニ
クロム線等の金属抵抗線を用いた場合、金属抵抗
線の短絡の恐れがある他、平板上の赤外線放射体
を均一に加熱することが困難である等の問題点が
あつた。

〔問題点を解決するための手段及びその作用〕

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明
は、炭化珪素質焼結体上に赤外線放射体被膜を形
成し、熱衝撃に強く機械的強度の優れたセラミツ
クス赤外線放射体とその製造方法を提供すること
を目的とする。

本発明によれば、熱伝導率が高く、高強度、高
硬度で耐食性に優れている炭化珪素質焼結体を基
材として、その表面に赤外線放射体被膜が形成さ
れていることにより熱衝撃に強く機械的強度の優
れたセラミツクス赤外線放射体を得ることができ
る。

炭化珪素質焼結体は、それ自体が一定の電気抵
抗値を有しているため発熱体として使用すること
が可能であり、それゆえ特に加熱源を取り付ける
ことなく赤外線を放射することが可能である。

また、本発明によれば、炭化ケイ素質焼結体の
表面に酸化膜を形成することが好ましい。その理
由は、炭化珪素質焼結体は炭化物系セラミツクス
焼結体であるため、赤外線放射体である遷移元素
酸化物と反応を生じ難いこと、かつ漏れ性が低い
ことから直接被膜として焼きつけることが難しい
からである。

本発明によれば、赤外線放射体被膜は二酸化マ
ンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化ク
ロムの１種又は２種以上の遷移元素酸化物が重量
比で20〜90重量部含有され、残部がコージライ
ト、ムライト、βスポジユメン、チタン酸アルミ
ニウムの１種又は２種以上の酸化物から成ること
が必要である。その理由は、前記遷移元素酸化物
は炭化珪素質焼結体にくらべて熱膨張係数（α）
が大きく（α＝約８×10^-6）炭化珪素質焼結体
（α＝４×10^-6）との間にミスマツチを生じて安
定な密着力が得られないことから、熱膨張係数の
小さなコージライト（α＝３×10^-6）、ムライト
（α＝3.5×10^-6）、βスポジユメン（α＝1.5×
10^-6）、チタン酸アルミニウム（α＝−2.6×
10^-6）等を添加することにより両者の熱膨張係数
を合わせておくことが必要であるからである。ま
た、前記遷移元素酸化物の含有比が20〜90重量部
であるのは、遷移元素酸化物の含有比が20重量部
よりも少ないと、形成された赤外線放射体被膜の
赤外線放射特性が著しく劣化してしまい、90重量
部より大きいと形成された赤外線放射体被膜の熱
膨張係数が大となり、基材である炭化珪素質焼結
体との間にミスマツチを生じ安定な密着力が得ら
れにくいためである。

次に、本発明のセラミツクス赤外線放射体の製
造方法について説明する。

本発明によれば、炭化珪素質焼結体の表面に赤
外線放射体が塗布され、1100〜1300℃の温度にて
焼成される。焼成温度が1100〜1300℃の範囲であ
る理由は、1100℃より焼成温度が低いと赤外線放
射体被膜と炭化珪素質焼結体基材との密着性が十
分でなく、1300℃より高い焼成温度では、赤外線
放射体組成物の溶融が著しく進み、赤外線放射体
被膜にムラやふくれを生じ易くなるためである。

本発明によれば、二酸化マンガン、酸化鉄、酸
化コバルト、酸化銅、酸化クロムの１種又は２種
以上の酸化物が重量比で20〜90重量と残部がコー
ジライト、ムライト、βスポジユメン、チタン酸
アルミニウムの１種又は２種以上の酸化物からな
る赤外線放射体組成物は均一に混合された後、
950〜1200℃の温度にて仮焼され、その仮焼物は
粉砕された後炭化珪素質焼結体の表面に塗付さ
れ、1100〜1300℃の温度にて焼成される。赤外線
放射体組成物は950〜1200℃の温度範囲で仮焼さ
れることにより、その焼結性が向上し、緻密な赤
外線放射体被膜を炭化珪素質焼結体上に形成する
ことができるが、その温度範囲よりも高いか、あ
るいは低い温度領域での仮焼では焼結性は向上せ
ず、緻密な赤外線放射体被膜は得られない。

本発明によれば、炭化珪素質焼結体はあらかじ
め酸化性雰囲気中で加熱して表面を酸化せしめる
か、あるいはまた、あらかじめその表面にAl、
Ｐ、Ｂ、Ge、As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、
Na、Ｋ、Li、Be、Ca、Mg、Ba、Srあるいはそ
れらの化合物のいずれか少なくとも１種を主成分
とする組成物を塗布した後、酸化性雰囲気中で加
熱することにより、その表面に酸化膜が形成され
る。炭化珪素質焼結体表面上への酸化膜形成で
は、上記の様に炭化珪素質焼結体を酸化性雰囲気
中で加熱することにより、その表面に酸化膜が形
成されるが、より均一で緻密な酸化膜を得るに
は、炭化珪素質焼結体上にあらかじめ前記のAl
以下の群に含まれる金属あるいはそれらの化合物
のいずれか少なくとも１種を主成分とする組成物
を塗付した後酸化性雰囲気中で加熱することが望
ましい。この方法によれば、前記Al以下の群に
含まれる金属の酸化物と炭化珪素上に生じる二酸
化珪素との間に共融生成酸化物が生成され、緻密
で密着性に優れた酸化膜が形成されるからであ
る。

実施例１本発明の実施例によるセラミツクス赤外線放射
体の断面図は図２に示す様である。図２におい
て、５は炭化珪素質焼結体であり、ホウ素を1.0
重量％、遊離炭素を2.0重量％含有し、3.1ｇ／cm³
の密度を有する無加圧焼結体であつて、あらかじ
めポリツシング加工し、最終的に＃200砥石で表
面仕上げしたものを使用した。前記炭化珪素質焼
結体を、塩化カルシウム2.0ｇをアルミナゾル１
重量％水溶液100mlに溶解させた懸濁液中に浸漬
した後、乾燥器中に挿入し110℃で１時間乾燥し、
次いで箱型炉に挿入し、1400℃で３時間大気中に
て酸化処理を行うことにより酸化膜４が形成され
る。１は赤外線放射体被膜である。原料として工
業用原料（純度98％以上）を用い、組成がコージライト：40重量％二酸化マンガン：36重量％酸化鉄：12重量％酸化コバルト：６重量％酸化銅：６重量％となるように調合し、ボールミルにより良く混合
後、1100℃の大気中で１時間仮焼される。次い
で、前記仮焼物をボールミルにより粉砕を行い微
粉にしたものにエチルセルロースとカービトール
アセテートよりなる溶剤を加えペーストにした
後、前記酸化膜表面にはけ塗りにより均一な膜を
形成後、箱型炉にて大気中、1150℃で１時間焼成
される。以上の工程により、炭化珪素質焼結体５
上に赤外線放射体被膜１が酸化膜４を介して強固
に接合する。

実施例２実施例２は実施例１と同様に作製したセラミツ
クス赤外線放射体の炭化珪素質焼結体に１対の電
極及びリード線を取り付けたものである。リード
線間に通電することにより炭化珪素質焼結体は直
ちに全面にわたり発熱し、その表面に形成された
赤外線放射体被膜より赤外線が均一に放射され
る。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明によれば、炭素物系セラミツ
クス焼結体である炭化珪素質焼結体上に遷移元素
酸化物を主体とする赤外線放射体被膜を形成する
ことが可能であり、耐熱性、熱衝撃性、機械的強
度に優れたセラミツクス赤外線放射体を提供する
ことができる。また、基材としての前記炭化珪素
質焼結体は優れた導電性を有し、通電することに
より発熱体として作用するため、従来の赤外線放
射体では得られなかつた、小型或いは平板状の形
状で、それ自体が発熱源を有し均一に赤外線を放
射するセラミツクス赤外線放射体を提供すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の赤外線放射体の縦断面図であ
る。第２図は本発明のセラミツクス赤外線放射体
の縦断面図である。第３図は本発明のセラミツク
ス赤外線放射体の一例の断面図である。これらの図面において、１……赤外線放射体被
膜、２……酸化物系セラミツクス焼結体、３……
ニクロム線、４……酸化膜、５……炭化珪素質焼
結体、６……電極、７……リード線。

Claims

【特許請求の範囲】１炭化ケイ素質焼結体を基材とし、炭化ケイ素
質焼結体表面の酸化膜上に赤外線放射体の被膜が
形成されていることを特徴とするセラミツクス赤
外線放射体。２前記赤外線放射体被膜は二酸化マンガン、酸
化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化クロムの１種
又は２種以上の酸化物が重量比で20〜90重量部含
有され、残部がコージエライト、ムライト、βス
ポジユメン、チタン酸、アルミニウムの１種又は
２種以上の酸化物から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の赤外線放射体。３炭化ケイ素質焼結体をあらかじめ酸化性雰囲
気中で加熱して表面を酸化せしめて酸化膜を形成
した後、赤外線放射体を塗布し、1100〜1300℃の
温度にて焼成することを特徴とするセラミツクス
赤外線放射体の製造方法。４前記赤外線放射体被膜は二酸化マンガン、酸
化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化クロムの１種
又は２種以上の酸化物が重量比で20〜90重量部と
残部がコージエライト、ムライト、βスポジユメ
ン、チタン酸、アルミニウムの１種又は２種以上
の酸化物から成る組成物を均一に混合し、該混合
物を950〜1200℃の温度で仮焼し、該仮焼物を粉
砕したものであることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の製造方法。５前記炭化ケイ素質焼結体の酸化膜はあらかじ
め炭化ケイ素質焼結体の表面にAl、Ｐ、Ｂ、Ge、
As、Sb、Bi、Ｖ、Zn、Cd、Pb、Na、Ｋ、Li、
Be、Ca、Mg、Ba、Sr、あるいはそれらの化合
物のいずれか少なくとも１種を主成分とする組成
物を塗布した後、酸化性雰囲気中で加熱して形成
されたものであることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の製造方法。