JPH05152059A - 炭化珪素発熱体 - Google Patents
炭化珪素発熱体Info
- Publication number
- JPH05152059A JPH05152059A JP3271449A JP27144991A JPH05152059A JP H05152059 A JPH05152059 A JP H05152059A JP 3271449 A JP3271449 A JP 3271449A JP 27144991 A JP27144991 A JP 27144991A JP H05152059 A JPH05152059 A JP H05152059A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- heating body
- heating element
- silica
- atmosphere
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5057—Carbides
- C04B41/5059—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1025—Alkali-free or very low alkali-content materials
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 アルカリ雰囲気や金属、金属酸化物の揮発す
る雰囲気でも耐食性に優れている炭化珪素発熱体を提供
する。 【構成】 抵抗炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱
体において、該発熱体の発熱部を被覆する保護皮膜が、
β型炭化珪素粉とアルカリ金属を実質的に含まないシリ
カとからなり、その重量組成比が２０：１から７：３の
間にあることを特徴とする炭化珪素発熱体。
る雰囲気でも耐食性に優れている炭化珪素発熱体を提供
する。 【構成】 抵抗炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱
体において、該発熱体の発熱部を被覆する保護皮膜が、
β型炭化珪素粉とアルカリ金属を実質的に含まないシリ
カとからなり、その重量組成比が２０：１から７：３の
間にあることを特徴とする炭化珪素発熱体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種の雰囲気中で加熱熱
源として用いられる炭化珪素発熱体に関する。
源として用いられる炭化珪素発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素発熱体は、８００〜１５００℃
に加熱される電子部品、金属ガラスなどに用いられる抵
抗炉に広く熱源として用いられている。炭化珪素発熱体
の発熱部はほぼ１００％に近いSiC から構成されてい
る。SiC は化学的に安定な材料として知られており、高
温下での耐久性はかなり良好といえる。
に加熱される電子部品、金属ガラスなどに用いられる抵
抗炉に広く熱源として用いられている。炭化珪素発熱体
の発熱部はほぼ１００％に近いSiC から構成されてい
る。SiC は化学的に安定な材料として知られており、高
温下での耐久性はかなり良好といえる。
【０００３】ところが近年各種材料の加熱温度の高温化
や被加熱物に含まれる揮発物、例えばアルカリなどが多
様化してきており、従来にもまして炭化珪素発熱体自体
の長寿命化が強く要求されている。このため、炭化珪素
発熱体表面に各種の被覆材が用いられているのが現状
で、用途に応じその目的にあった被覆材が選択されてい
る。特に、酸化雰囲気用や窒素雰囲気用の被覆材はその
用途も広く、一般的に用いられている。
や被加熱物に含まれる揮発物、例えばアルカリなどが多
様化してきており、従来にもまして炭化珪素発熱体自体
の長寿命化が強く要求されている。このため、炭化珪素
発熱体表面に各種の被覆材が用いられているのが現状
で、用途に応じその目的にあった被覆材が選択されてい
る。特に、酸化雰囲気用や窒素雰囲気用の被覆材はその
用途も広く、一般的に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがアルカリが多
く含まれる雰囲気や金属酸化物が揮発する雰囲気では、
その侵食性の強さから今まで適切な被覆材が見あたらな
かった。対策としてSiC-CVD 被覆のものが試みられてい
るがＣＶＤ処理が非常に高価であることや、厚い被覆膜
を作ることが困難であり、かえって劣化を誘発するため
あまり用いられていない。
く含まれる雰囲気や金属酸化物が揮発する雰囲気では、
その侵食性の強さから今まで適切な被覆材が見あたらな
かった。対策としてSiC-CVD 被覆のものが試みられてい
るがＣＶＤ処理が非常に高価であることや、厚い被覆膜
を作ることが困難であり、かえって劣化を誘発するため
あまり用いられていない。
【０００５】また、他にも多種の被覆材が提案されてい
るがほとんどのものが適用範囲が狭く、広い用途に対応
できる被覆材がないのが現状であった。本発明の目的
は、上記の問題点を解決した新規の炭化珪素発熱体を提
供することにある。
るがほとんどのものが適用範囲が狭く、広い用途に対応
できる被覆材がないのが現状であった。本発明の目的
は、上記の問題点を解決した新規の炭化珪素発熱体を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の炭化
珪素発熱体は、該発熱体の発熱部を被覆する保護皮膜が
β型炭化珪素粉末とアルカリ金属を実質的に含まないシ
リカとからなり、その重量組成比が２０：１から７：３
の間にあることを特徴とする。β型炭化珪素としては、
最大粒径５μｍの粉末が好ましく、不純物としての金属
または金属酸化物が金属換算含有量として１重量％以下
であることが好ましい。シリカ源としてはアルカリ金属
を実質的に含まないシリカゾルを用いるのが良好といえ
る。
珪素発熱体は、該発熱体の発熱部を被覆する保護皮膜が
β型炭化珪素粉末とアルカリ金属を実質的に含まないシ
リカとからなり、その重量組成比が２０：１から７：３
の間にあることを特徴とする。β型炭化珪素としては、
最大粒径５μｍの粉末が好ましく、不純物としての金属
または金属酸化物が金属換算含有量として１重量％以下
であることが好ましい。シリカ源としてはアルカリ金属
を実質的に含まないシリカゾルを用いるのが良好といえ
る。
【０００７】ここでβ型炭化珪素粉末に対するシリカ量
を限定したが、この範囲よりもシリカが少なくなると被
覆材に微少の亀裂が入り、また剥離も見られるようにな
り、またこの範囲よりシリカが多くなるとβ型炭化珪素
粉末の効果がなく、アルカリ雰囲気などにおける寿命が
短くなる傾向がある。又β型炭化珪素粉末の金属及び金
属酸化物含有量が金属換算含有量で１重量％を超える
と、これらのものがアルカリなどの反応性ガスと反応
し、炭化珪素発熱体の劣化を促進する。また最大粒径が
５μｍを超えるものについては被覆層が緻密にならずム
ラもできやすいため好ましくない。
を限定したが、この範囲よりもシリカが少なくなると被
覆材に微少の亀裂が入り、また剥離も見られるようにな
り、またこの範囲よりシリカが多くなるとβ型炭化珪素
粉末の効果がなく、アルカリ雰囲気などにおける寿命が
短くなる傾向がある。又β型炭化珪素粉末の金属及び金
属酸化物含有量が金属換算含有量で１重量％を超える
と、これらのものがアルカリなどの反応性ガスと反応
し、炭化珪素発熱体の劣化を促進する。また最大粒径が
５μｍを超えるものについては被覆層が緻密にならずム
ラもできやすいため好ましくない。
【０００８】シリカ源としては一般的にシリカゾルを使
用する。シリカゾルを用いる代わりに例えばコロイダル
シリカなどを用いた場合、アルカリ含有量が多いため、
返って劣化を促進させる。高純度シリカ粉末を用いても
よいが、その場合には最大粒径１０μｍ以下のものが好
ましく、それより粒径が大きくなると均一な保護膜にな
りにくい。
用する。シリカゾルを用いる代わりに例えばコロイダル
シリカなどを用いた場合、アルカリ含有量が多いため、
返って劣化を促進させる。高純度シリカ粉末を用いても
よいが、その場合には最大粒径１０μｍ以下のものが好
ましく、それより粒径が大きくなると均一な保護膜にな
りにくい。
【０００９】溶剤は一般的にはアルコールで良い。本発
明の被覆材を炭化珪素発熱体に適用する方法としては、
焼付けが挙げられる。この場合、大気中、１１００℃以
上で１０分以上保持して焼付けることが望ましい。皮膜
の厚みは１０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましく、皮膜
の厚みが１０μｍ以下のときは皮膜としての効果はな
く、また１００μｍ以上のときは皮膜の剥離、亀裂が発
生し、やはり皮膜としての効果はない。
明の被覆材を炭化珪素発熱体に適用する方法としては、
焼付けが挙げられる。この場合、大気中、１１００℃以
上で１０分以上保持して焼付けることが望ましい。皮膜
の厚みは１０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましく、皮膜
の厚みが１０μｍ以下のときは皮膜としての効果はな
く、また１００μｍ以上のときは皮膜の剥離、亀裂が発
生し、やはり皮膜としての効果はない。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係る炭化珪素発熱体は、一般の
酸化雰囲気だけでなく、アルカリ雰囲気や金属酸化物な
どが揮発される雰囲気中でも耐食性が向上し、このた
め、寿命が長くなる。
酸化雰囲気だけでなく、アルカリ雰囲気や金属酸化物な
どが揮発される雰囲気中でも耐食性が向上し、このた
め、寿命が長くなる。
【００１１】
【実施例】本発明を実施例により説明する。外径φ２０
mm、発熱部長３００mm、端部長４００mm、定格電力３KW
の炭化珪素発熱体に、平均粒径0.４μ、全アルミニウム
含有量0.０５％、全鉄含有量0.１０％であるβ型炭化珪
素粉末５０重量％とアルコール溶剤性シリカゾル（シリ
カ量２０％のもの）５０重量％を混合し、エタノールを
溶剤として被覆材を作成し、乾燥後の厚みが１０μｍ〜
１００μｍとなるように被覆した。
mm、発熱部長３００mm、端部長４００mm、定格電力３KW
の炭化珪素発熱体に、平均粒径0.４μ、全アルミニウム
含有量0.０５％、全鉄含有量0.１０％であるβ型炭化珪
素粉末５０重量％とアルコール溶剤性シリカゾル（シリ
カ量２０％のもの）５０重量％を混合し、エタノールを
溶剤として被覆材を作成し、乾燥後の厚みが１０μｍ〜
１００μｍとなるように被覆した。
【００１２】上記発熱体を炉室内寸法幅３００mm、奥行
５００mm、有効高さ３５０mmのバッチ式抵抗炉に上下水
平に各４本、計８本取り付けた。まず処理物を入れずに
空炉状態の大気雰囲気で１３５０℃の炉内温度で操炉し
た結果、被覆がない場合１年の寿命であったのに対し、
上記被覆をしたものは1.５年以上経過しても寿命に至ら
なかった。
５００mm、有効高さ３５０mmのバッチ式抵抗炉に上下水
平に各４本、計８本取り付けた。まず処理物を入れずに
空炉状態の大気雰囲気で１３５０℃の炉内温度で操炉し
た結果、被覆がない場合１年の寿命であったのに対し、
上記被覆をしたものは1.５年以上経過しても寿命に至ら
なかった。
【００１３】その後アルカリ原料を炉内に投入し、１３
５０℃の炉内温度で１０００時間、操炉した結果、被覆
のない場合７０％の抵抗増加を示したのに対し、上記被
覆をしたものは２５％の抵抗増加率であった。尚、表面
負荷密度は５ｗ／cm2 で一定とした。 比較例１ ２０重量％の長石、１０重量％のカオリン、２０重量％
の石英及び５０重量％のα−SiC 粉末に水を加えて攪拌
し、実施例と同一寸法の発熱体に塗布し、１３００℃大
気中で１時間保持し焼付けた。焼付炉は実施例と同一
炉、同一条件で操炉した。この結果、大気中（空炉）で
は、約１年の寿命であり、アルカリ原料を熱処理すると
１０００時間で１００％の抵抗増加を示した。これはコ
ートしていないものより劣った結果であった。
５０℃の炉内温度で１０００時間、操炉した結果、被覆
のない場合７０％の抵抗増加を示したのに対し、上記被
覆をしたものは２５％の抵抗増加率であった。尚、表面
負荷密度は５ｗ／cm2 で一定とした。 比較例１ ２０重量％の長石、１０重量％のカオリン、２０重量％
の石英及び５０重量％のα−SiC 粉末に水を加えて攪拌
し、実施例と同一寸法の発熱体に塗布し、１３００℃大
気中で１時間保持し焼付けた。焼付炉は実施例と同一
炉、同一条件で操炉した。この結果、大気中（空炉）で
は、約１年の寿命であり、アルカリ原料を熱処理すると
１０００時間で１００％の抵抗増加を示した。これはコ
ートしていないものより劣った結果であった。
【００１４】比較例２ ＣＶＤ法によって、実施例と同一の発熱体の表面に４０
μｍのSiC 皮膜を形成した。上記と同一条件でテストし
た結果、大気中では約1.５年の寿命であり、アルカリ原
料と処理した場合には、１０００時間での抵抗増加率は
２５％であった。ただし、本テストでは８本中２本は５
０％以上の抵抗増加率を示し、安定性に欠ける結果であ
った。また発熱体のコストは、実施例に比べ、２倍と高
くなった。
μｍのSiC 皮膜を形成した。上記と同一条件でテストし
た結果、大気中では約1.５年の寿命であり、アルカリ原
料と処理した場合には、１０００時間での抵抗増加率は
２５％であった。ただし、本テストでは８本中２本は５
０％以上の抵抗増加率を示し、安定性に欠ける結果であ
った。また発熱体のコストは、実施例に比べ、２倍と高
くなった。
Claims (1)
- 【請求項１】 抵抗炉の熱源として用いられる炭化珪素
発熱体において、該発熱体の発熱部を被覆する保護皮膜
が、β型炭化珪素粉末とアルカリ金属を実質的に含まな
いシリカとからなり、その重量組成比が２０：１から
７：３の間にあることを特徴とする炭化珪素発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271449A JPH05152059A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 炭化珪素発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271449A JPH05152059A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 炭化珪素発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152059A true JPH05152059A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=17500185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3271449A Pending JPH05152059A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 炭化珪素発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152059A (ja) |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP3271449A patent/JPH05152059A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001023 |