JPH0256425B2 - - Google Patents
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- JPH0256425B2 JPH0256425B2 JP63332521A JP33252188A JPH0256425B2 JP H0256425 B2 JPH0256425 B2 JP H0256425B2 JP 63332521 A JP63332521 A JP 63332521A JP 33252188 A JP33252188 A JP 33252188A JP H0256425 B2 JPH0256425 B2 JP H0256425B2
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Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
この発明は天然砂鉄原料を用いた面発熱皮膜の
形成方法に関し、融雪瓦、壁面暖房材、農耕用土
壌加温材、鏡面のくもりや着雪防止材、コンクリ
ート内部に埋設した床内部暖房材等の幅広い分野
での発熱構造に利用可能である。 ＜従来の技術＞ 従来の面状発熱体としては発熱塗料の塗布、コ
ーテイング処理したカーボン繊維布、無電解メツ
キ処理セラミツク粉末の溶射皮膜、セラミツク粉
末（TiO2／Cr2O3系）の溶射皮膜等が提案されて
いる。 ＜発明が解決しようとする課題＞ しかし発熱塗料やコーテイング処理したカーボ
ン繊維布は、強度や耐久性に問題があり、無電解
メツキ処理セラミツク粉末の溶射皮膜は、溶射材
料の製造工程の複雑化、コスト上昇等の問題があ
る。 セラミツク粉末（TiO2／Cr2O3系）の溶射皮膜
は、電気特性に問題があり、温度抵抗係数が著し
く負であるため発熱すると電気抵抗が著しく低下
する等温度制御性が悪く、自己発熱により溶融す
る場合もある。 ＜課題を解決するための手段＞ 上記のような問題点を解決すための本発明の方
法は、基材表面に天然砂鉄又は天然砂鉄と天然砂
鉄以外の金属粉末の混合物をプラズマ溶射して通
電により発熱する面発熱皮膜を形成することを特
徴としている。 ＜実施例＞ Ａ 溶射方法及び装置 第１図は本発明の実施例に使用したプラズマ溶
射用のガン（米国．ベーステート社製、プラズマ
出力17〜26KW）の構造例を示し、一方の電極と
なる中空のノズル本体１内には他方の電極２が固
設され、両電極には電源３が接続され、電極２の
先端位置のノズル本体１にはプラズマ炎４の通過
する小孔からなる噴出孔５が穿設され、ノズル本
体１内の底部後方にはアルゴン等の不活性ガスを
噴入する（35／min）ガス導入孔６が形成され
ている。 上記ガンの溶射材供給口７は前記噴出孔５の外
部に交差方向に近接して開口するパイプで形成さ
れている。 上記プラズマ溶射ガンの噴出孔５に対向せしめ
て基材８が位置せしめられ（溶射距離100mm）、溶
射材は供給口７よりプラズマ炎４内に噴出溶融
し、上記基材８の表面に溶射され、発熱皮膜９と
して付着させる。 Ｂ 溶射材及びその前処理 溶射材としては島根県多郡仁多町産出の天然砂
鉄（第一試料）を粒径44〜105μmに水洗分級し且
つ磁選精製した物を用いた。第一試料の未精製の
砂鉄原粉の化学分析値は第１表に示す通りであ
り、ちなみに他の実験で用いた瓦用釉薬原料とし
て市販されている他産地の天然砂鉄原料（第二試
料）の未精製のものの化学分析値を第２表に示
す。
形成方法に関し、融雪瓦、壁面暖房材、農耕用土
壌加温材、鏡面のくもりや着雪防止材、コンクリ
ート内部に埋設した床内部暖房材等の幅広い分野
での発熱構造に利用可能である。 ＜従来の技術＞ 従来の面状発熱体としては発熱塗料の塗布、コ
ーテイング処理したカーボン繊維布、無電解メツ
キ処理セラミツク粉末の溶射皮膜、セラミツク粉
末（TiO2／Cr2O3系）の溶射皮膜等が提案されて
いる。 ＜発明が解決しようとする課題＞ しかし発熱塗料やコーテイング処理したカーボ
ン繊維布は、強度や耐久性に問題があり、無電解
メツキ処理セラミツク粉末の溶射皮膜は、溶射材
料の製造工程の複雑化、コスト上昇等の問題があ
る。 セラミツク粉末（TiO2／Cr2O3系）の溶射皮膜
は、電気特性に問題があり、温度抵抗係数が著し
く負であるため発熱すると電気抵抗が著しく低下
する等温度制御性が悪く、自己発熱により溶融す
る場合もある。 ＜課題を解決するための手段＞ 上記のような問題点を解決すための本発明の方
法は、基材表面に天然砂鉄又は天然砂鉄と天然砂
鉄以外の金属粉末の混合物をプラズマ溶射して通
電により発熱する面発熱皮膜を形成することを特
徴としている。 ＜実施例＞ Ａ 溶射方法及び装置 第１図は本発明の実施例に使用したプラズマ溶
射用のガン（米国．ベーステート社製、プラズマ
出力17〜26KW）の構造例を示し、一方の電極と
なる中空のノズル本体１内には他方の電極２が固
設され、両電極には電源３が接続され、電極２の
先端位置のノズル本体１にはプラズマ炎４の通過
する小孔からなる噴出孔５が穿設され、ノズル本
体１内の底部後方にはアルゴン等の不活性ガスを
噴入する（35／min）ガス導入孔６が形成され
ている。 上記ガンの溶射材供給口７は前記噴出孔５の外
部に交差方向に近接して開口するパイプで形成さ
れている。 上記プラズマ溶射ガンの噴出孔５に対向せしめ
て基材８が位置せしめられ（溶射距離100mm）、溶
射材は供給口７よりプラズマ炎４内に噴出溶融
し、上記基材８の表面に溶射され、発熱皮膜９と
して付着させる。 Ｂ 溶射材及びその前処理 溶射材としては島根県多郡仁多町産出の天然砂
鉄（第一試料）を粒径44〜105μmに水洗分級し且
つ磁選精製した物を用いた。第一試料の未精製の
砂鉄原粉の化学分析値は第１表に示す通りであ
り、ちなみに他の実験で用いた瓦用釉薬原料とし
て市販されている他産地の天然砂鉄原料（第二試
料）の未精製のものの化学分析値を第２表に示
す。
【表】
【表】
第２図Ａ〜ＤはいずれもＸ線回折図（入射角
2θ）を示し、同図Ａは第一試料の未精製砂鉄原粉
のＸ線回折結果で、上記第１表に対応するもので
ある。同図Ｂ、Ｃは上記第一試料の水洗分級後の
ものと、さらにこれを磁選精製したもののＸ線回
折図をそれぞれ示すものである。これらの水選分
級及び磁選精製により第一試料は磁鉄鉱
（Fe3O4）と赤鉄鉱（Fe2O3（α））を主成分とする
溶射材として精製される。 第２図Ｄは上記溶射材を前述した溶射方法によ
り基材８の表面に、膜厚120μm、皮膜面積15×２
（cm2）で溶射形成した皮膜９のＸ線回折図を示し
ている。 Ｃ 溶射皮膜の電気特性及び発熱特性 第３図は試料ａ（精製済砂鉄100％）による溶射
皮膜（膜厚120μm）に対し、電圧を10V、20V、
30V、40V、50V、55V、（AC）と順次制御しな
がら通電した場合の皮膜９の表面温度経時変化を
示し、抵抗値は従来のセラミツク粉末溶射の場合
と略同様に低下するが（第５図参照）、電圧によ
つて温度制御が可能であることを示している。 第４図は上述した10〜55Vの範囲で電圧制御し
た場合の皮膜９のワツト密度の変化に対応する皮
膜９表面温度の上昇変化を示しており、前記試料
ａ（精製済第一試料の砂鉄100％、膜厚120μm）の
ほか、試料ｂ（砂鉄99％、鉄粉（Fe）１％の混合
比で膜厚130μm）、同ｃ（砂鉄97％、Fe3％、膜厚
160μm）、同ｄ（砂鉄99％、銅粉（Cu）１％、膜
厚120μm）、同ｅ（砂鉄a97％、Cu3％、膜厚
120μm）を用いて同様にした皮膜９を形成した場
合のワツト密度―温度変化の特性を示している。 第５図は上記試験における試料ａ〜ｅの皮膜９
の表面温度の変化と抵抗値の変化を表しており、
第５図及び第４図の結果から砂鉄に対して他の金
属粉末を添加することにより抵抗値の調整が可能
な事、特に発熱させるための使用電源（例えば
AC100V、同200V、DC12V等）に応じた抵抗値
の調整が広い範囲で可能な事及び発熱能力を変え
ずに抵抗値を変えること（微調整）が可能である
事等が予測できる。 なお、同一条件の下で第２表に示す第二試料に
より形成した溶射皮膜では通電よる発熱がなく、
発熱皮膜材料としては利用不可能であることが判
明するとともに天然砂鉄中にも発熱用溶射材とし
て利用できるものと不可能なものとが存在するこ
とが確認された。 Ｄ 発熱皮膜の電気制御特性 第６図は試料ａによる皮膜に対する負荷電流を
一定（０，300A）に保つように温度変化に対応
して電圧を調整（メーターリレー等による自動制
御）した場合の消費電力の変化を示すものであ
る。第５図に示すように通電による温度上昇によ
り皮膜９の抵抗値が下がり、電流が大きくなるた
め消費電力が過大になることによつて皮膜が溶融
する危険がある。 従つて安全確実な温度制御は、電流を一定値に
保つことが望ましく、このために温度上昇に対応
して電圧を下降させるように制御したもので、電
流を０，300Aで一定に保つと皮膜の温度も一定
になり電圧は当初より下降せしめられることとな
り、これに伴つて消費電力も下降し、消費電力の
節減をもたらし、温度制御性も良いことが明らか
である。 ＜発明の効果＞ 以上の如く構成される本発明の方法は次のよう
な具体的効果を奏するものである。 イ 従来の金属とセラミツクス複合皮膜の場合、
溶射材はおよそ5000〜10000円／Kgと高価であ
るが、天然砂鉄の場合約50〜100円／Kg前後で
供給できるので材料費が格段に安価であり、し
かも量的にも安定供給できる。 ロ 天然砂鉄は、分級・水ひ・磁選等の簡単な前
処理のみで溶射材とすることができる。 ハ 砂鉄を溶射することにより粘土焼結体、金
属、ガラス（ゆう薬）等形状の制約のない基材
表面に面発熱性を有する皮膜を形成する事がで
きる。 ニ 砂鉄皮膜は基材との密着性及び発熱特性がす
ぐれており、高強度である。 ホ 砂鉄に鉄、銅等の金属粉末を混合して溶射皮
膜を形成する事により発熱皮膜の抵抗値を調整
でき、使用電源の規格にみあつた電気特性を有
する皮膜が得れる。
2θ）を示し、同図Ａは第一試料の未精製砂鉄原粉
のＸ線回折結果で、上記第１表に対応するもので
ある。同図Ｂ、Ｃは上記第一試料の水洗分級後の
ものと、さらにこれを磁選精製したもののＸ線回
折図をそれぞれ示すものである。これらの水選分
級及び磁選精製により第一試料は磁鉄鉱
（Fe3O4）と赤鉄鉱（Fe2O3（α））を主成分とする
溶射材として精製される。 第２図Ｄは上記溶射材を前述した溶射方法によ
り基材８の表面に、膜厚120μm、皮膜面積15×２
（cm2）で溶射形成した皮膜９のＸ線回折図を示し
ている。 Ｃ 溶射皮膜の電気特性及び発熱特性 第３図は試料ａ（精製済砂鉄100％）による溶射
皮膜（膜厚120μm）に対し、電圧を10V、20V、
30V、40V、50V、55V、（AC）と順次制御しな
がら通電した場合の皮膜９の表面温度経時変化を
示し、抵抗値は従来のセラミツク粉末溶射の場合
と略同様に低下するが（第５図参照）、電圧によ
つて温度制御が可能であることを示している。 第４図は上述した10〜55Vの範囲で電圧制御し
た場合の皮膜９のワツト密度の変化に対応する皮
膜９表面温度の上昇変化を示しており、前記試料
ａ（精製済第一試料の砂鉄100％、膜厚120μm）の
ほか、試料ｂ（砂鉄99％、鉄粉（Fe）１％の混合
比で膜厚130μm）、同ｃ（砂鉄97％、Fe3％、膜厚
160μm）、同ｄ（砂鉄99％、銅粉（Cu）１％、膜
厚120μm）、同ｅ（砂鉄a97％、Cu3％、膜厚
120μm）を用いて同様にした皮膜９を形成した場
合のワツト密度―温度変化の特性を示している。 第５図は上記試験における試料ａ〜ｅの皮膜９
の表面温度の変化と抵抗値の変化を表しており、
第５図及び第４図の結果から砂鉄に対して他の金
属粉末を添加することにより抵抗値の調整が可能
な事、特に発熱させるための使用電源（例えば
AC100V、同200V、DC12V等）に応じた抵抗値
の調整が広い範囲で可能な事及び発熱能力を変え
ずに抵抗値を変えること（微調整）が可能である
事等が予測できる。 なお、同一条件の下で第２表に示す第二試料に
より形成した溶射皮膜では通電よる発熱がなく、
発熱皮膜材料としては利用不可能であることが判
明するとともに天然砂鉄中にも発熱用溶射材とし
て利用できるものと不可能なものとが存在するこ
とが確認された。 Ｄ 発熱皮膜の電気制御特性 第６図は試料ａによる皮膜に対する負荷電流を
一定（０，300A）に保つように温度変化に対応
して電圧を調整（メーターリレー等による自動制
御）した場合の消費電力の変化を示すものであ
る。第５図に示すように通電による温度上昇によ
り皮膜９の抵抗値が下がり、電流が大きくなるた
め消費電力が過大になることによつて皮膜が溶融
する危険がある。 従つて安全確実な温度制御は、電流を一定値に
保つことが望ましく、このために温度上昇に対応
して電圧を下降させるように制御したもので、電
流を０，300Aで一定に保つと皮膜の温度も一定
になり電圧は当初より下降せしめられることとな
り、これに伴つて消費電力も下降し、消費電力の
節減をもたらし、温度制御性も良いことが明らか
である。 ＜発明の効果＞ 以上の如く構成される本発明の方法は次のよう
な具体的効果を奏するものである。 イ 従来の金属とセラミツクス複合皮膜の場合、
溶射材はおよそ5000〜10000円／Kgと高価であ
るが、天然砂鉄の場合約50〜100円／Kg前後で
供給できるので材料費が格段に安価であり、し
かも量的にも安定供給できる。 ロ 天然砂鉄は、分級・水ひ・磁選等の簡単な前
処理のみで溶射材とすることができる。 ハ 砂鉄を溶射することにより粘土焼結体、金
属、ガラス（ゆう薬）等形状の制約のない基材
表面に面発熱性を有する皮膜を形成する事がで
きる。 ニ 砂鉄皮膜は基材との密着性及び発熱特性がす
ぐれており、高強度である。 ホ 砂鉄に鉄、銅等の金属粉末を混合して溶射皮
膜を形成する事により発熱皮膜の抵抗値を調整
でき、使用電源の規格にみあつた電気特性を有
する皮膜が得れる。
図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明
の実施方法を示す原理的な説明図、第２図Ａ〜Ｄ
は本発明の実施に用いる溶射材の前処理段階毎の
Ｘ線回折図及び溶射後の皮膜のＸ線回折図、第３
図は皮膜の温度特性図、第４図は数種の皮膜の電
力密度と温度特性図、第５図は同じく皮膜温度と
抵抗値の特性図、第６図は皮膜の制御特性の１例
を示すグラフである。 １…ノズル本体、２…電極、３…電源、４…プ
ラズマ炎、５…噴出孔、６…ガス導入口、７…溶
射材供給口、８…基材、９…皮膜。
の実施方法を示す原理的な説明図、第２図Ａ〜Ｄ
は本発明の実施に用いる溶射材の前処理段階毎の
Ｘ線回折図及び溶射後の皮膜のＸ線回折図、第３
図は皮膜の温度特性図、第４図は数種の皮膜の電
力密度と温度特性図、第５図は同じく皮膜温度と
抵抗値の特性図、第６図は皮膜の制御特性の１例
を示すグラフである。 １…ノズル本体、２…電極、３…電源、４…プ
ラズマ炎、５…噴出孔、６…ガス導入口、７…溶
射材供給口、８…基材、９…皮膜。
Claims (1)
- １ 基材表面に天然砂鉄又は天然砂鉄と天然砂鉄
以外の金属粉末の混合物をプラズマ溶射して通電
により発熱する面発熱皮膜を形成する天然砂鉄原
料を用いた面発熱皮膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332521A JPH02179860A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 天然砂鉄原料を用いた面発熱皮膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332521A JPH02179860A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 天然砂鉄原料を用いた面発熱皮膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179860A JPH02179860A (ja) | 1990-07-12 |
| JPH0256425B2 true JPH0256425B2 (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=18255853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63332521A Granted JPH02179860A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 天然砂鉄原料を用いた面発熱皮膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02179860A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157577A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Fujiki Kosan Kk | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2745438B2 (ja) * | 1990-07-13 | 1998-04-28 | 株式会社荏原製作所 | 加熱用伝熱材料及び発熱体とそれを用いた加熱装置 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63332521A patent/JPH02179860A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007157577A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Fujiki Kosan Kk | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02179860A (ja) | 1990-07-12 |
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