JPH0560715A - セラミツク体の欠陥検出方法 - Google Patents
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Abstract
のきわめて微小な欠陥を簡便に検出できるセラミック体
の欠陥検出方法を提供する。 【構成】セラミック体に存在する微小空隙よりなる欠陥
中に浸透性に優れた導電性液体を浸透せしめるか、また
は、熱処理あるいは化学処理により導電層を形成するこ
とができる浸透性に優れた液体を浸透せしめた後、前記
熱処理あるいは化学処理を施すことにより該欠陥中に導
電層を形成せしめ、該導電性液体もしくは該導電層によ
り短絡される二点間の電気伝導度を測定することにより
セラミック体の欠陥を検出することを特徴とするセラミ
ック体の欠陥検出方法。
Description
層体あるいは粉末プレスによる構造体等のセラミック体
に存在する積層不良やクラック等の微小空隙よりなる欠
陥を検出する方法に関するものである。
法として以下の方法が知られていた。例えば、セラミッ
ク体に存在する微小空隙の中に色素の入った高浸透性液
体を浸透せしめた後、一旦セラミック体の表面に付着し
た液体を洗浄する。その結果、欠陥の存在しないところ
には色素は付着しないが、欠陥の存在するところには色
素が残る。そのため、色素の有無を肉眼で確認すること
により欠陥検出を行うことができる。また、上記色素の
代わりに蛍光塗料を用いる場合もある。この場合には、
蛍光塗料を含浸、水洗したセラミック体に暗室中で紫外
線を照射することにより、欠陥内に浸透した蛍光塗料が
発光することを利用してセラミック体中の欠陥を検出す
ることができる。いずれの場合においても、欠陥検出
は、人間の目により判断に任せられていた。
陥検出方法は、人間の目による判定であるために検査す
る人の熟練度合により検出能力に差が生じたり、小さい
欠陥を見逃す可能性があった。また検査が人間の目に頼
るものであるために工程の自動化に支障を来し、効率の
悪い生産工程とならざるを得ない問題もあった。
検査人の熟練度に無関係にセラミック体のきわめて微小
な欠陥を簡便に検出できるセラミック体の欠陥検出方法
を提供しようとするものである。
欠陥検出方法は、微小空隙よりなる欠陥中に浸透性に優
れた導電性液体を浸透せしめ欠陥内に導電層を形成させ
るか、熱処理あるいは化学処理により導電層を形成でき
る高浸透性液体を欠陥中に浸透させた後、前記処理を施
すことにより欠陥内に導電層を形成せしめた後、該導電
層により短絡される二点間の電気伝導度を測定すること
によりセラミック体の欠陥を検出することを特徴とする
ものである。この短絡される二点はセラミック体隔壁の
一方の面と他の一方の面との間でもよいし、セラミック
体の同一面上にある二点でもよい。また短絡される二点
の内の一点としてセラミック体内部に予め設けられた電
極を利用してもよいし、短絡される二点としてセラミッ
ク体隔壁の一方の面と他方の面に予め設けられた電極、
もしくは、セラミック体の同一面上に併設された電極を
利用してもよい。
る微小空隙よりなる欠陥中に導電性液体を導入又は導電
層を形成し、欠陥部を導電性にしている。そのため、こ
の導電性液体又は導電層により短絡される二点間の電気
伝導度を測定することにより、欠陥が存在するときは導
電して大きな電流が流れ、この電流値を所定の値と比較
することにより欠陥の存在を知ることができる。そのた
め、人手を介さずに欠陥の有無の判断を行うことがで
き、欠陥の判定を自動化することができる。
の一例の流れを示すフローチャートである。本発明のセ
ラミック体の欠陥検出方法においては、まずセラミック
体の欠陥に導電性の物質を設ける。本発明の適用可能な
セラミック体の材料としては、ジルコニア,アルミナ,
マグネシア,ムライト,ZnO,チタン酸バリウム,ガ
ラス,βアルミナ,窒化珪素,炭化珪素,窒化ホウ素等
の電気,電子,磁気材料,構造材料,切削材料などのほ
とんど全ての材料があげられる。ここで使われる導電性
液体としては、例えば、塩酸,硝酸,酢酸,蟻酸,クロ
ル酢酸などの無機酸や有機化合物及びそれらの塩類,ア
ンモニア,アミンなどの塩基及びそれらの塩類の水溶液
が利用できる。
を形成できる液体として、有機金属錯体,有機金属塩,
無電界メッキ液などが利用できる。さらに熱処理により
含浸液を炭化させて導電層を形成できるものとしては、
例えば、アルキルベンゼンのような炭化水素,高沸点の
アルコール類,エステル類などの炭化水素を主成分とす
る液状有機化合物や有機染料を含有する液体が利用でき
る。
理により導電層を形成できる液体をセラミック体の欠陥
に浸透させるのであるが、該欠陥が小さい場合や浸透性
のあまりよくない液体を使用する場合には、セラミック
体を液中に浸漬させた後、減圧して欠陥内に液を確実に
浸透させる工夫を施してやればよい。
電気伝導度を測定する。二点間の導通を調べるときの電
極形成方法としては、例えば、導電性液体を用いるとき
は、セラミック体の近傍に電気良導体を設置すればよい
し、熱処理、化学処理により導電層を形成した場合に
は、導電層自身を電極としてもよいし、セラミック体表
面に金属箔を圧着させてもよい。また、予め電極を設け
る場合には、スクリーン印刷、メッキ、蒸着、刷毛塗り
などの手法が利用できる。このような電極は製品に必要
な場合にはそのまま残しておけばよいし、不要な場合に
は、検査終了後に化学処理、物理処理等によって除去し
てしまえばよい。
所定の大きさの値と比較して、比較した結果に基づき、
検知した導電率が所定の大きさの値よりも大きいときは
欠陥有りと、また検知した導電率が所定の大きさの値よ
りも小さいときは欠陥無しと判断する。これにより、セ
ラミック体の欠陥を検出することができる。ここで、所
定の大きさの値は、予め実際のセラミック体について電
圧を流したときの結果から、求めておく必要がある。次
に本発明の方法によりセラミック体の欠陥検出を行った
具体例に付いて記述する。
法を適用可能な酸素センサの一例の構造を展開して示す
図である。図2に示す酸素センサにおいて、1は固体電
解質、2は固体電解質1の一方の表面に設けた測定電
極、3は固体電解質1の他方の表面に設けた基準電極、
4は空気孔4aを有する固体電解質、5は固体電解質、
6はヒータ保護用のアルミナ層、7は固体電解質、8は
固体電解質上に設けたヒータ保護用のアルミナ層、9は
アルミナ層6と8の間に設けたヒータ、10はヒータ端
子、11はヒータ端子を絶縁するための層である。このよ
うな構成のヒータを有する酸素センサにおいて、ヒータ
絶縁のために配置したアルミナ層6、8は固体電解質の
ジルコニアとの熱膨張係数の違いによって発生する応力
を緩和するために多孔質となっている。
質のアルミナ層6、8中に埋設されているが、アルミナ
層自体が緻密なジルコニアからなる固体電解質5、7に
よって外部とは完全に遮断されているので、素子全体を
液中に含浸させても固体電解質5、7に欠陥がない限り
アルミナ層6、8に液体が浸透することはない。しかし
ながら、固体電解質5、7に欠陥があってこの欠陥がア
ルミナ層6、8に通じていると、液体が多孔質なアルミ
ナ層6、8に浸透する。その後の処理によって浸透した
液体を導電層とする。次にヒーター9に電圧を印加し素
子温度が上昇すると固体電解質にも導電性が生じるた
め、図3に示す回路にしたがって電極2ないし3とヒー
ター9との間にリーク電流が流れる。この電流値を検出
すれば、ヒーター9を取り囲むセラミック体中にクラッ
クが存在するかどうかを判定することができる。以上の
測定概略を基に実施例をより詳細に説明する。
れた後、該液中に図2に示した酸素センサーを完全浸漬
する。次にビーカーごと密閉容器内に入れゲージ圧−70
0 mmHg以上の真空度で3分保持した後大気に開放し
た。素子をビーカーより取り出し表面に付着した有機溶
剤を水で洗い流し、温度120℃にて1時間以上乾燥した
後、有機溶剤を炭化させた。該炭化温度は用いる液体に
よって異なるため一義的には決められないが、ほぼ300
〜600℃が適当である。保持時間はだいたい1〜5分程
度でよい。実施例では、素子に付属しているヒーターに
通電し、素子表面温度を400 〜500 ℃に保持した。この
加熱により有機溶剤は炭化されて導通が現れる。リーク
電流測定時には、素子温度を炭化温度よりも100 〜200
℃程下げ、ヒーター9と測定極2もしくは基準極3との
間を流れる電流値を求め、この値が所定値以上の場合に
は、例えば、ブザーを鳴らして作業者に警告を発して不
良品としてはね除けさせる。この方法により目視検査で
は検出できなかった微小なクラックを検出することがで
きた。
たがヒーターのついていない場合には、セラミック体を
電気炉の中に入れ、大気中で上記温度にて加熱し、有機
溶剤を炭化させればよい。また実施例では有機染料を含
む有機溶剤を含浸液として用いる場合について説明した
が、該液は導電性を有する液体であっても、含浸後に化
学処理を施すことにより導電性を発する液であっても同
様の効果を発揮する。
によれば、セラミック体の微小空隙よりなる欠陥に浸透
性に優れた導電性液体を浸透せしめるか、または、熱処
理あるいは化学処理により導電層を形成できる浸透性に
優れた液体を浸透させた後前記熱処理あるいは化学処理
を施すことにより欠陥中に導電層を形成し、該導電層に
より短絡される二点間の電気伝導度を測定することによ
りセラミック体中の欠陥を検出することができる。その
ため、目視によらず極めて微小な欠陥を正確に検出する
ことができる。
流れを示すフローチャートである。
能な酸素センサの一例の構造を展開して示す図である。
めの図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 セラミック体に存在する微小空隙よりな
る欠陥中に浸透性に優れた導電性液体を浸透せしめる
か、または、熱処理あるいは化学処理により導電層を形
成することができる浸透性に優れた液体を浸透せしめた
後、前記熱処理あるいは化学処理を施すことにより該欠
陥中に導電層を形成せしめ、該導電性液体もしくは該導
電層により短絡される二点間の電気伝導度を測定するこ
とによりセラミック体の欠陥を検出することを特徴とす
るセラミック体の欠陥検出方法。 - 【請求項2】 熱処理により導電層を形成し得る液体が
炭化水素を主成分とするものであり、かつ、熱処理が炭
化である請求項1記載の検出方法。 - 【請求項3】 化学処理により導電層を形成し得る液体
が金属塩を含み、かつ、化学処理が還元処理である請求
項1記載の検出方法。
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