JPH10189226A - セラミックヒータおよびその製造方法 - Google Patents
セラミックヒータおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH10189226A JPH10189226A JP35031796A JP35031796A JPH10189226A JP H10189226 A JPH10189226 A JP H10189226A JP 35031796 A JP35031796 A JP 35031796A JP 35031796 A JP35031796 A JP 35031796A JP H10189226 A JPH10189226 A JP H10189226A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- silicon nitride
- melting point
- point metal
- sintered body
- 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
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 49
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 31
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- POFFJVRXOKDESI-UHFFFAOYSA-N 1,3,5,7-tetraoxa-4-silaspiro[3.3]heptane-2,6-dione Chemical compound O1C(=O)O[Si]21OC(=O)O2 POFFJVRXOKDESI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 19
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 12
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 4
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 4
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- -1 Group A Chemical compound 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N [B].[C] Chemical compound [B].[C] PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000003826 uniaxial pressing Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
- C04B35/5935—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering obtained by gas pressure sintering
-
- 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/6261—Milling
-
- 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
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3821—Boron carbides
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/386—Boron nitrides
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3865—Aluminium nitrides
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3886—Refractory metal nitrides, e.g. vanadium nitride, tungsten nitride
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/668—Pressureless sintering
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
- C04B2235/9684—Oxidation resistance
-
- 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
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—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
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- 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
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/403—Refractory metals
-
- 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
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
-
- 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
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/84—Joining of a first substrate with a second substrate at least partially inside the first substrate, where the bonding area is at the inside of the first substrate, e.g. one tube inside another tube
-
- 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
- C04B35/6455—Hot isostatic pressing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
- F23Q2007/004—Manufacturing or assembling methods
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/027—Heaters specially adapted for glow plug igniters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高融点金属を埋設するセラミックヒータを焼
結体で構成するにあたって、高融点金属による発熱体ま
たはリードとのタングステンシリサイドのような反応層
の生成を防ぎ、抵抗の安定性を維持する。 【解決手段】 セラミックヒータ10を、窒化珪素質ま
たは炭化珪素質による絶縁性セラミックによる焼結体1
4中に、融点が2000℃以上の高融点金属を発熱体1
1あるいはリード12,13として使用して埋設するこ
とにより形成する。窒化珪素質または炭化珪素質による
絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるIIIA、IVA
、VA 族の窒化物のうちの少なくとも1種が0.01
体積%〜10体積%の間の割合で含有させ、1750℃
よりも高い温度で焼成することにより、高融点金属にお
ける反応層を20μm以下で形成する。
結体で構成するにあたって、高融点金属による発熱体ま
たはリードとのタングステンシリサイドのような反応層
の生成を防ぎ、抵抗の安定性を維持する。 【解決手段】 セラミックヒータ10を、窒化珪素質ま
たは炭化珪素質による絶縁性セラミックによる焼結体1
4中に、融点が2000℃以上の高融点金属を発熱体1
1あるいはリード12,13として使用して埋設するこ
とにより形成する。窒化珪素質または炭化珪素質による
絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるIIIA、IVA
、VA 族の窒化物のうちの少なくとも1種が0.01
体積%〜10体積%の間の割合で含有させ、1750℃
よりも高い温度で焼成することにより、高融点金属にお
ける反応層を20μm以下で形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種加熱機器や燃
焼機器の点火用およびディーゼルエンジンの始動補助用
のグロープラグ等に使用する高温発熱用としての焼結体
からなるセラミックヒータおよびその製造方法に関す
る。
焼機器の点火用およびディーゼルエンジンの始動補助用
のグロープラグ等に使用する高温発熱用としての焼結体
からなるセラミックヒータおよびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】たとえばディーゼルエンジンの始動時に
おける補助熱源(予熱源)としてグロープラグが用いら
れている。このようなグロープラグとして従来一般に
は、Ni−Cr(ニッケルクロム)、Fe−Cr(鉄ク
ロム)等の金属ヒータをMgO(マグネシア)等の耐熱
絶縁粉末に埋設し、それらを耐熱金属製のシースにより
被覆した構造のものが知られている。
おける補助熱源(予熱源)としてグロープラグが用いら
れている。このようなグロープラグとして従来一般に
は、Ni−Cr(ニッケルクロム)、Fe−Cr(鉄ク
ロム)等の金属ヒータをMgO(マグネシア)等の耐熱
絶縁粉末に埋設し、それらを耐熱金属製のシースにより
被覆した構造のものが知られている。
【0003】この種のグロープラグにあっては、昨今の
長期排ガス規制への対応のために、800℃までの到達
時間を早くし、ピーク温度、飽和温度を高くするととも
に、アフターグロー時間を長くとる必要が生じてきた。
これらの要請を達成するためには、発熱体におけるヒー
タ部に高融点金属を採用することが必要であり、またシ
ース部を金属から高温使用が可能なセラミックとするよ
うになっている。
長期排ガス規制への対応のために、800℃までの到達
時間を早くし、ピーク温度、飽和温度を高くするととも
に、アフターグロー時間を長くとる必要が生じてきた。
これらの要請を達成するためには、発熱体におけるヒー
タ部に高融点金属を採用することが必要であり、またシ
ース部を金属から高温使用が可能なセラミックとするよ
うになっている。
【0004】たとえば特公昭62−19034号公報に
は、上述したグロープラグに用いるセラミックヒータと
して、W(タングステン)等の高融点金属を耐酸化性、
耐熱衝撃性に優れている窒化珪素による絶縁性セラミッ
クに埋設した構造のものが開示されている。
は、上述したグロープラグに用いるセラミックヒータと
して、W(タングステン)等の高融点金属を耐酸化性、
耐熱衝撃性に優れている窒化珪素による絶縁性セラミッ
クに埋設した構造のものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したセラ
ミックヒータによれば、金属と絶縁性セラミックとの間
に(特に金属側に)タングステンシリサイドのような反
応層が生成されるため、焼成時にセラミック部に割れ、
剥離等が生じたり、ヒータ部の抵抗が不安定になったり
する。このため、上述した製造時の問題から、セラミッ
クの焼成時にあまり高温に上げられず、ホットプレス焼
成で行われているのが現状である。
ミックヒータによれば、金属と絶縁性セラミックとの間
に(特に金属側に)タングステンシリサイドのような反
応層が生成されるため、焼成時にセラミック部に割れ、
剥離等が生じたり、ヒータ部の抵抗が不安定になったり
する。このため、上述した製造時の問題から、セラミッ
クの焼成時にあまり高温に上げられず、ホットプレス焼
成で行われているのが現状である。
【0006】特に、このようなホットプレス焼成におい
ても、焼成温度は1750℃程度が限界である。この温
度以上で焼成すると、やはりタングステンシリサイドの
ような反応層が生成することが確認されている。一方、
1750℃以下の温度領域では窒化珪素質による絶縁性
セラミックの場合には、助剤量を増加あるいは低融点で
ある助剤を選択しなければ焼結は難しい。このように助
剤量を増加させたり、低融点である助剤を選択した場
合、窒化珪素質のセラミックにおける高温特性が劣る。
しかも、炭化珪素質による絶縁性セラミックの場合に
は、焼結は全く困難である。
ても、焼成温度は1750℃程度が限界である。この温
度以上で焼成すると、やはりタングステンシリサイドの
ような反応層が生成することが確認されている。一方、
1750℃以下の温度領域では窒化珪素質による絶縁性
セラミックの場合には、助剤量を増加あるいは低融点で
ある助剤を選択しなければ焼結は難しい。このように助
剤量を増加させたり、低融点である助剤を選択した場
合、窒化珪素質のセラミックにおける高温特性が劣る。
しかも、炭化珪素質による絶縁性セラミックの場合に
は、焼結は全く困難である。
【0007】また、上述したタングステンシリサイドの
ような反応層が生成するのを防止するために、特開昭6
1−179084号公報に示すように、W(タングステ
ン)またはMo(モリブデン)からなる抵抗発熱体の表
面を、非酸化物セラミックで被覆するようにした構造の
ものも提案されている。
ような反応層が生成するのを防止するために、特開昭6
1−179084号公報に示すように、W(タングステ
ン)またはMo(モリブデン)からなる抵抗発熱体の表
面を、非酸化物セラミックで被覆するようにした構造の
ものも提案されている。
【0008】しかしながら、このような構造では、抵抗
発熱体の表面を非酸化物セラミックで被覆するという一
工程が増加するために製造コストの上昇につながる点、
またコイル状のタングステン線の全面に均一に被覆する
ことが難しい点等の問題があった。
発熱体の表面を非酸化物セラミックで被覆するという一
工程が増加するために製造コストの上昇につながる点、
またコイル状のタングステン線の全面に均一に被覆する
ことが難しい点等の問題があった。
【0009】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、高融点金属との反応層、たとえばタングス
テンシリサイドのような反応層の生成を防ぎ、ヒータ部
における抵抗の安定性を維持することができる高融点金
属を埋設した絶縁性セラミックによる焼結体からなるセ
ラミックヒータおよびその製造方法を得ることを目的と
する。
ものであり、高融点金属との反応層、たとえばタングス
テンシリサイドのような反応層の生成を防ぎ、ヒータ部
における抵抗の安定性を維持することができる高融点金
属を埋設した絶縁性セラミックによる焼結体からなるセ
ラミックヒータおよびその製造方法を得ることを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明に係るセラミックヒータは、融点が20
00℃以上の高融点金属を発熱体あるいはリードとして
使用し、それを窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁
性セラミックからなる焼結体中に埋設するにあたって、
この焼結体を、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族
の窒化物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ない
し10体積%の間の割合で含有してなる窒化珪素質また
は炭化珪素質による絶縁性セラミックにより形成したも
のである。
るために本発明に係るセラミックヒータは、融点が20
00℃以上の高融点金属を発熱体あるいはリードとして
使用し、それを窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁
性セラミックからなる焼結体中に埋設するにあたって、
この焼結体を、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族
の窒化物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ない
し10体積%の間の割合で含有してなる窒化珪素質また
は炭化珪素質による絶縁性セラミックにより形成したも
のである。
【0011】また、本発明に係るセラミックヒータの製
造方法は、融点が2000℃以上の高融点金属を発熱体
あるいはリードとして使用し、それを窒化珪素質または
炭化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体中に
埋設しているセラミックヒータを製造するにあたって、
窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミック中
に、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物の
うちの少なくとも1種を0.01体積%ないし10体積
%の間の割合で含有させ、1750℃よりも高い温度で
焼成するものである。
造方法は、融点が2000℃以上の高融点金属を発熱体
あるいはリードとして使用し、それを窒化珪素質または
炭化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体中に
埋設しているセラミックヒータを製造するにあたって、
窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミック中
に、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物の
うちの少なくとも1種を0.01体積%ないし10体積
%の間の割合で含有させ、1750℃よりも高い温度で
焼成するものである。
【0012】本発明によれば、窒化珪素質また炭化珪素
質による絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるII
IA、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ないし10
体積%の間の割合で含有させることにより、焼成時にお
いて窒化珪素や炭化珪素の分解を防ぎ、高融点金属との
シリサイド化のような反応を防ぐと考えられ、高融点金
属における反応層を20μm以下(0〜20μm)とす
ることができるから、高融点金属による発熱体およびリ
ードの抵抗値を安定させ、また絶縁性セラミックに割れ
などが生じないために発熱体の寿命も長くすることがで
きる。
質による絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるII
IA、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ないし10
体積%の間の割合で含有させることにより、焼成時にお
いて窒化珪素や炭化珪素の分解を防ぎ、高融点金属との
シリサイド化のような反応を防ぐと考えられ、高融点金
属における反応層を20μm以下(0〜20μm)とす
ることができるから、高融点金属による発熱体およびリ
ードの抵抗値を安定させ、また絶縁性セラミックに割れ
などが生じないために発熱体の寿命も長くすることがで
きる。
【0013】また、本発明によれば、1750℃より高
い温度(窒化珪素では約2000℃程度、炭化珪素では
約2100℃程度が望ましい)で焼成できるから、たと
えば窒化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体
においては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテ
ルビウム系を用いることができる。したがって、高温特
性および耐酸化性の良好な焼結体からなる発熱体を得る
ことができる。また、炭化珪素質による絶縁性セラミッ
クからなる焼結体においては、従来高融点金属を埋設し
て焼結させることができなかったが、本発明によれば高
融点金属との反応を防げるため、高温で炭化珪素質によ
る絶縁性セラミックを焼結させることが可能となる。
い温度(窒化珪素では約2000℃程度、炭化珪素では
約2100℃程度が望ましい)で焼成できるから、たと
えば窒化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体
においては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテ
ルビウム系を用いることができる。したがって、高温特
性および耐酸化性の良好な焼結体からなる発熱体を得る
ことができる。また、炭化珪素質による絶縁性セラミッ
クからなる焼結体においては、従来高融点金属を埋設し
て焼結させることができなかったが、本発明によれば高
融点金属との反応を防げるため、高温で炭化珪素質によ
る絶縁性セラミックを焼結させることが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るセラミックヒ
ータおよびその製造方法を適用するセラミックヒータの
一つの実施の形態を示す。図において、符号10で示す
セラミックヒータは、融点が2000℃以上の高融点金
属からなる発熱体11あるいはリード12,13を備
え、これらを窒化珪素質また炭化珪素質による絶縁性セ
ラミックからなる焼結体14中に埋設することにより構
成されている。この図1は、たとえば実開昭61−11
5857号公報に開示されているグロープラグにおける
セラミックヒータであり、その詳細な説明は省略する。
ータおよびその製造方法を適用するセラミックヒータの
一つの実施の形態を示す。図において、符号10で示す
セラミックヒータは、融点が2000℃以上の高融点金
属からなる発熱体11あるいはリード12,13を備
え、これらを窒化珪素質また炭化珪素質による絶縁性セ
ラミックからなる焼結体14中に埋設することにより構
成されている。この図1は、たとえば実開昭61−11
5857号公報に開示されているグロープラグにおける
セラミックヒータであり、その詳細な説明は省略する。
【0015】本発明によれば、上述したように融点が2
000℃以上の高融点金属を発熱体11あるいはリード
12,13(この実施の形態では発熱体11のみ)とし
て使用し、それを窒化珪素質また炭化珪素質による絶縁
性セラミックからなる焼結体14中に埋設することによ
り焼結体によるセラミックヒータ10を製造するにあた
って、窒化珪素質あるいは炭化珪素質による絶縁性セラ
ミック中に元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒
化物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ないし1
0体積%の間の割合で含有させて、たとえば1750℃
よりも高い温度で焼成するものである。このような条件
で焼成を行うことにより、高融点金属における反応層を
20μm以下(0〜20μm)とすることができる。望
ましくは0μm(反応層なし)であればよいが、20μ
m以下であれば実用面から問題はない。
000℃以上の高融点金属を発熱体11あるいはリード
12,13(この実施の形態では発熱体11のみ)とし
て使用し、それを窒化珪素質また炭化珪素質による絶縁
性セラミックからなる焼結体14中に埋設することによ
り焼結体によるセラミックヒータ10を製造するにあた
って、窒化珪素質あるいは炭化珪素質による絶縁性セラ
ミック中に元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒
化物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ないし1
0体積%の間の割合で含有させて、たとえば1750℃
よりも高い温度で焼成するものである。このような条件
で焼成を行うことにより、高融点金属における反応層を
20μm以下(0〜20μm)とすることができる。望
ましくは0μm(反応層なし)であればよいが、20μ
m以下であれば実用面から問題はない。
【0016】以下に、本発明についてその内容を詳細に
説明する。すなわち、発熱体11およびリード(埋設さ
れた発熱体11から外部への導通路)12,13の部分
としての金属は発熱体11がヒータ発熱時において14
00℃以上となるため、また焼成温度も1750℃より
高くなるために融点が2000℃以上(望ましくは22
00℃以上)からなる高融点金属でなければならない。
このような高融点金属としては、たとえばW、Mo、N
b(ニオブ)、Hf(ハフニウム)、Ir(イリジウ
ム)等が例示できる。なお、Wの融点は3400℃、M
oの融点は2617℃である。
説明する。すなわち、発熱体11およびリード(埋設さ
れた発熱体11から外部への導通路)12,13の部分
としての金属は発熱体11がヒータ発熱時において14
00℃以上となるため、また焼成温度も1750℃より
高くなるために融点が2000℃以上(望ましくは22
00℃以上)からなる高融点金属でなければならない。
このような高融点金属としては、たとえばW、Mo、N
b(ニオブ)、Hf(ハフニウム)、Ir(イリジウ
ム)等が例示できる。なお、Wの融点は3400℃、M
oの融点は2617℃である。
【0017】ここでいう窒化珪素質焼結体とは、窒化珪
素(Si3 N4 )を主成分とした絶縁性セラミックから
なる焼結体であって、いわゆる助剤成分を含んだ窒化珪
素質のセラミックのことである。窒化珪素には製造工程
等から混入する酸素のような不可避の不純物が含まれ
る。これに使用される窒化珪素は焼結性、マイグレーシ
ョン等の観点から純度の高いものが好ましく、また助剤
はイットリア−アルミナ系、イットリア系、イッテルビ
ア系等に代表されるような既知の助剤成分系が使用可能
である。高温耐酸化性、高温強度等の面からはイットリ
ア系、イッテルビア系の助剤を使用することが好まし
い。なお、このような窒化珪素は約2000℃で分解
(昇華)するもので、上述した焼成温度は、1750℃
以上であって、上述した昇華する温度よりも低い温度で
あることが必要である。勿論、使用する金属の融点温度
よりも低いことが必要である。
素(Si3 N4 )を主成分とした絶縁性セラミックから
なる焼結体であって、いわゆる助剤成分を含んだ窒化珪
素質のセラミックのことである。窒化珪素には製造工程
等から混入する酸素のような不可避の不純物が含まれ
る。これに使用される窒化珪素は焼結性、マイグレーシ
ョン等の観点から純度の高いものが好ましく、また助剤
はイットリア−アルミナ系、イットリア系、イッテルビ
ア系等に代表されるような既知の助剤成分系が使用可能
である。高温耐酸化性、高温強度等の面からはイットリ
ア系、イッテルビア系の助剤を使用することが好まし
い。なお、このような窒化珪素は約2000℃で分解
(昇華)するもので、上述した焼成温度は、1750℃
以上であって、上述した昇華する温度よりも低い温度で
あることが必要である。勿論、使用する金属の融点温度
よりも低いことが必要である。
【0018】また、ここでいう炭化珪素質焼結体とは炭
化珪素(SiC)を主成分とした絶縁性セラミックから
なる焼結体であって、いわゆる助剤成分を含んだ炭化珪
素質のセラミックのことである。これに使用される炭化
珪素は焼結性、マイグレーション等の観点から純度の高
いものが好ましく、また助剤はアルミナ系、ボロン−カ
ーボン系等に代表されるような既知の助剤成分系が使用
可能である。なお、このような炭化珪素は約2400℃
で分解(昇華)することが知られており、焼成温度はこ
れよりも低い温度、たとえば2100〜2200℃程度
とするとよい。このときも、金属の融点温度よりも低い
ことが必要である。
化珪素(SiC)を主成分とした絶縁性セラミックから
なる焼結体であって、いわゆる助剤成分を含んだ炭化珪
素質のセラミックのことである。これに使用される炭化
珪素は焼結性、マイグレーション等の観点から純度の高
いものが好ましく、また助剤はアルミナ系、ボロン−カ
ーボン系等に代表されるような既知の助剤成分系が使用
可能である。なお、このような炭化珪素は約2400℃
で分解(昇華)することが知られており、焼成温度はこ
れよりも低い温度、たとえば2100〜2200℃程度
とするとよい。このときも、金属の融点温度よりも低い
ことが必要である。
【0019】本発明は、上述した窒化珪素質あるいは炭
化珪素質による絶縁性セラミック中に、元素周期表にお
けるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ない
し10体積%の間の割合で含有させることにより、17
50℃より高い温度で焼成を行っても、高融点金属にお
ける反応層を20μm以下とすることができることを見
出し、これを利用して高融点金属を絶縁性セラミックに
埋設したセラミックヒータ10を製造したものである。
上述した利点が得られる理由は、IIIA、IVA 、VA 族の
窒化物が窒化珪素や炭化珪素の分解(昇華)を防ぎ、高
融点金属との反応すなわちシリサイド化を防いでいるも
のと考えられる。
化珪素質による絶縁性セラミック中に、元素周期表にお
けるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ない
し10体積%の間の割合で含有させることにより、17
50℃より高い温度で焼成を行っても、高融点金属にお
ける反応層を20μm以下とすることができることを見
出し、これを利用して高融点金属を絶縁性セラミックに
埋設したセラミックヒータ10を製造したものである。
上述した利点が得られる理由は、IIIA、IVA 、VA 族の
窒化物が窒化珪素や炭化珪素の分解(昇華)を防ぎ、高
融点金属との反応すなわちシリサイド化を防いでいるも
のと考えられる。
【0020】ここで、上述したIIIA、IVA 、VA 族の窒
化物としては、NdN、YN、TiN、ZrN、Nb
N、TaN等が例示できる。この中から1種以上を任意
に選択することができる。実験によれば、TaNが最も
高融点金属の反応層を薄く形成することができた。
化物としては、NdN、YN、TiN、ZrN、Nb
N、TaN等が例示できる。この中から1種以上を任意
に選択することができる。実験によれば、TaNが最も
高融点金属の反応層を薄く形成することができた。
【0021】また、IIIA、IVA 、VA 族の窒化物を添加
する量として、0.01体積%よりも少ないと、反応層
が20μmより厚くなる。様々な実験を重ねた結果、反
応層が20μmより大きくなると絶縁性セラミックから
なる焼結体側にマイクロクラックが生じ、その焼結体を
セラミックヒータとして使用した場合、耐久性が極端に
低下する。
する量として、0.01体積%よりも少ないと、反応層
が20μmより厚くなる。様々な実験を重ねた結果、反
応層が20μmより大きくなると絶縁性セラミックから
なる焼結体側にマイクロクラックが生じ、その焼結体を
セラミックヒータとして使用した場合、耐久性が極端に
低下する。
【0022】一方、上述した窒化物の添加量が10体積
%よりも大きいと、焼結体自身の耐酸化性が悪くなり、
セラミックヒータとして使用した場合、耐久性が低下す
る。耐酸化性においては、大気雰囲気中において140
0℃で144時間(h)の酸化試験を行った場合、1.
5mg/cm2 より酸化増量が多いとセラミックヒータ
10の特性として好ましくないことが実験により確認さ
れた。以上のことから、添加量は0.01体積%以上で
あって10体積%以下でなければならないことが確認で
きた。好ましくは耐酸化性および高温強度を鑑みて1体
積%程度が望ましい。
%よりも大きいと、焼結体自身の耐酸化性が悪くなり、
セラミックヒータとして使用した場合、耐久性が低下す
る。耐酸化性においては、大気雰囲気中において140
0℃で144時間(h)の酸化試験を行った場合、1.
5mg/cm2 より酸化増量が多いとセラミックヒータ
10の特性として好ましくないことが実験により確認さ
れた。以上のことから、添加量は0.01体積%以上で
あって10体積%以下でなければならないことが確認で
きた。好ましくは耐酸化性および高温強度を鑑みて1体
積%程度が望ましい。
【0023】すなわち、窒化珪素質あるいは炭化珪素質
による絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるIII
A、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ないし10
体積%の間の割合で含有させることにより、高融点金属
における反応層が20μm以下となる。したがって、高
融点金属からなる発熱体11およびリード12,13の
抵抗値が安定し、焼結体14に割れなどが生じないため
に、セラミックヒータ10の寿命も長くなる。これら
は、上述したIIIA、IVA 、VA 族の窒化物が窒化珪素や
炭化珪素の分解を防ぎ、高融点金属との反応、すなわち
シリサイド化を防いでいるものと考えられる。
による絶縁性セラミック中に、元素周期表におけるIII
A、IVA 、VA 族の窒化物を0.01体積%ないし10
体積%の間の割合で含有させることにより、高融点金属
における反応層が20μm以下となる。したがって、高
融点金属からなる発熱体11およびリード12,13の
抵抗値が安定し、焼結体14に割れなどが生じないため
に、セラミックヒータ10の寿命も長くなる。これら
は、上述したIIIA、IVA 、VA 族の窒化物が窒化珪素や
炭化珪素の分解を防ぎ、高融点金属との反応、すなわち
シリサイド化を防いでいるものと考えられる。
【0024】また、本発明によれば、1750℃よりも
高い温度で焼成できることから、窒化珪素質焼結体にお
いては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテルビ
ウム系を用いることができる。したがって、高温特性お
よび耐酸化性の良好な焼結によるセラミックヒータ10
を得ることができる。また、炭化珪素質焼結体において
は、従来高融点金属を埋設して焼結させることができな
かったが、本発明では高融点金属との反応を防止できる
ため、高温で炭化珪素質を焼結させることができる。こ
のような絶縁性セラミックの焼成温度としては、175
0℃よりも高い温度であって、窒化珪素または炭化珪素
が分解(昇華)しない温度で、しかも高融点金属の融点
温度よりも低い温度であることが必要である。
高い温度で焼成できることから、窒化珪素質焼結体にお
いては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテルビ
ウム系を用いることができる。したがって、高温特性お
よび耐酸化性の良好な焼結によるセラミックヒータ10
を得ることができる。また、炭化珪素質焼結体において
は、従来高融点金属を埋設して焼結させることができな
かったが、本発明では高融点金属との反応を防止できる
ため、高温で炭化珪素質を焼結させることができる。こ
のような絶縁性セラミックの焼成温度としては、175
0℃よりも高い温度であって、窒化珪素または炭化珪素
が分解(昇華)しない温度で、しかも高融点金属の融点
温度よりも低い温度であることが必要である。
【0025】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、全体の図示は省略したがグロ
ープラグ、さらにこれに用いるセラミックヒータ10の
各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいう
までもない。たとえばセラミックヒータ10の形状、構
造などとしては、従来から広く知られている形状、構造
のものを用いることができる。図2はU字形状を呈する
発熱体11を先端部に埋設するとともに、その両端から
延設したリード12,13を絶縁性セラミックからなる
焼結体14に埋設したセラミックヒータ10を示す。こ
の例では、たとえばリード12,13を高融点金属で形
成することにより、前述した実施の形態と同等の作用効
果が得られる。
した構造には限定されず、全体の図示は省略したがグロ
ープラグ、さらにこれに用いるセラミックヒータ10の
各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいう
までもない。たとえばセラミックヒータ10の形状、構
造などとしては、従来から広く知られている形状、構造
のものを用いることができる。図2はU字形状を呈する
発熱体11を先端部に埋設するとともに、その両端から
延設したリード12,13を絶縁性セラミックからなる
焼結体14に埋設したセラミックヒータ10を示す。こ
の例では、たとえばリード12,13を高融点金属で形
成することにより、前述した実施の形態と同等の作用効
果が得られる。
【0026】図3はたとえば特開昭59−230285
号公報におけるグロープラグのセラミックヒータ10を
示す。この例では、セラミック粉体からなる半焼結体1
4a,14b間に高融点金属からなる発熱体11とリー
ド12,13を挟み込み、全体を焼結することにより、
セラミックヒータ10を形成している。このような構成
によるセラミックヒータ10でも、前述した実施の形態
と同等の作用効果が得られる。
号公報におけるグロープラグのセラミックヒータ10を
示す。この例では、セラミック粉体からなる半焼結体1
4a,14b間に高融点金属からなる発熱体11とリー
ド12,13を挟み込み、全体を焼結することにより、
セラミックヒータ10を形成している。このような構成
によるセラミックヒータ10でも、前述した実施の形態
と同等の作用効果が得られる。
【0027】図4はセラミックヒータ10内に高融点金
属からなる発熱体11と共に制御用発熱体15,16を
リード12,13との間に介在させて埋設した例を示
し、たとえば特開昭58−110919号公報における
セラミックヒータである。そして、このような構成にお
いても、前述した実施の形態と同等の作用効果が得られ
る。
属からなる発熱体11と共に制御用発熱体15,16を
リード12,13との間に介在させて埋設した例を示
し、たとえば特開昭58−110919号公報における
セラミックヒータである。そして、このような構成にお
いても、前述した実施の形態と同等の作用効果が得られ
る。
【0028】図5は上述した図4と同等の構造のもので
あり、たとえば特開平4−257615号公報に示され
るセラミックヒータ10を示し、これも前述した実施の
形態と同等の作用効果を奏するものである。
あり、たとえば特開平4−257615号公報に示され
るセラミックヒータ10を示し、これも前述した実施の
形態と同等の作用効果を奏するものである。
【0029】
〔実施例1〕表1は本発明における窒化珪素質による絶
縁性セラミックをホットプレス焼成した場合の実施例を
示す。
縁性セラミックをホットプレス焼成した場合の実施例を
示す。
【0030】
【表1】
【0031】ここでは、助剤の種類、量を変化させ、元
素周期表におけるIIIA、IVA 、VA族の窒化物の少なく
とも1種を使用した場合を示す。その時の高融点金属の
反応層の厚み、大気雰囲気中1400℃で144hにわ
たる酸化試験後の単位面積当たりの酸化増量を示す。ま
た、相対密度は埋設した高融点金属を取り除き、アルキ
メデス法によって測定を行った。
素周期表におけるIIIA、IVA 、VA族の窒化物の少なく
とも1種を使用した場合を示す。その時の高融点金属の
反応層の厚み、大気雰囲気中1400℃で144hにわ
たる酸化試験後の単位面積当たりの酸化増量を示す。ま
た、相対密度は埋設した高融点金属を取り除き、アルキ
メデス法によって測定を行った。
【0032】〔実施例2〕表2は本発明における炭化珪
素質による絶縁性セラミックをホットプレス焼成した場
合の実施例を示す。
素質による絶縁性セラミックをホットプレス焼成した場
合の実施例を示す。
【0033】
【表2】
【0034】ここでは、助剤の種類、量を変化させ、元
素周期表におけるIIIA、IVA 、VA族の窒化物を使用し
た。その時の高融点金属の反応層の厚み、大気雰囲気中
1400℃で144hにわたる酸化試験後の単位面積当
たりの酸化増量を示す。
素周期表におけるIIIA、IVA 、VA族の窒化物を使用し
た。その時の高融点金属の反応層の厚み、大気雰囲気中
1400℃で144hにわたる酸化試験後の単位面積当
たりの酸化増量を示す。
【0035】〔実施例3〕窒化珪素230g、イットリ
ア20g、TaN10.5gおよび窒化珪素製ボールを
窒化珪素製ポットに入れ、アセトンを混練媒体として2
4時間にわたって混練した。その後、混練により作製さ
れたスラリーを常温にて24時間乾燥し、乳鉢で粉砕
し、TaNの入った窒化珪素質セラミック粉体を作製し
た。この粉体を用いて、純度99.95%、太さ0.2
mmのWコイル(タングステンコイル)が中心にくるよ
うに一軸プレスにて円柱状成形体を作製した。その後、
1650℃〜1950℃、50℃ステップで0.93M
Paの圧力でガス圧焼結を行った。焼結体における密
度、Wコイルの反応層の厚み、大気雰囲気中1400℃
で144hにわたる酸化試験後の単位面積当たりの酸化
増量等を表3に示す。
ア20g、TaN10.5gおよび窒化珪素製ボールを
窒化珪素製ポットに入れ、アセトンを混練媒体として2
4時間にわたって混練した。その後、混練により作製さ
れたスラリーを常温にて24時間乾燥し、乳鉢で粉砕
し、TaNの入った窒化珪素質セラミック粉体を作製し
た。この粉体を用いて、純度99.95%、太さ0.2
mmのWコイル(タングステンコイル)が中心にくるよ
うに一軸プレスにて円柱状成形体を作製した。その後、
1650℃〜1950℃、50℃ステップで0.93M
Paの圧力でガス圧焼結を行った。焼結体における密
度、Wコイルの反応層の厚み、大気雰囲気中1400℃
で144hにわたる酸化試験後の単位面積当たりの酸化
増量等を表3に示す。
【0036】
【表3】
【0037】〔実施例4〕上述した実施例3と同様にT
aNの入った窒化珪素質のセラミック粉体を作製した。
33体積%のTiNを含み残部が窒化珪素質からなるU
字形状をした発熱体(焼結体)に純度99.95%、太
さ0.2mmのW線をリードを取り付け、その粉体の中
に一軸プレスにて埋設し、円柱状成形体を3個作製し
た。その後、1850℃で常圧焼結を行った。相対密度
はそれぞれ97.9%、97.4%、98.1%であっ
た。
aNの入った窒化珪素質のセラミック粉体を作製した。
33体積%のTiNを含み残部が窒化珪素質からなるU
字形状をした発熱体(焼結体)に純度99.95%、太
さ0.2mmのW線をリードを取り付け、その粉体の中
に一軸プレスにて埋設し、円柱状成形体を3個作製し
た。その後、1850℃で常圧焼結を行った。相対密度
はそれぞれ97.9%、97.4%、98.1%であっ
た。
【0038】相対密度97.9%の焼結体にて、140
0℃で144hにわたる大気中酸化試験を行った。その
時の酸化増量は0.7mg/cm2 であった。相対密度
97.4%の焼結体を切断し、樹脂に埋め込み、反応層
の厚みをエネルギ分散型分析装置(EDX)付き走査型
電子顕微鏡(SEM)で観察した。このEDXの分析よ
りWとSiとの両方が存在する部分を反応層とした。厚
みは一定で8μmであった。相対密度98.1%の焼結
体をさらに加工を行い、リード部を出し、それにハウジ
ングを取り付けグロープラグとした。その特性として
は、800℃到達時間3.3秒、最高到達温度1430
℃であった。
0℃で144hにわたる大気中酸化試験を行った。その
時の酸化増量は0.7mg/cm2 であった。相対密度
97.4%の焼結体を切断し、樹脂に埋め込み、反応層
の厚みをエネルギ分散型分析装置(EDX)付き走査型
電子顕微鏡(SEM)で観察した。このEDXの分析よ
りWとSiとの両方が存在する部分を反応層とした。厚
みは一定で8μmであった。相対密度98.1%の焼結
体をさらに加工を行い、リード部を出し、それにハウジ
ングを取り付けグロープラグとした。その特性として
は、800℃到達時間3.3秒、最高到達温度1430
℃であった。
【0039】〔実施例5〕窒化珪素230g、イットリ
ア15g、TaN10gおよび窒化珪素製ボールを窒化
珪素製ポットに入れ、イソプロピルアルコールを混練媒
体として24時間混練した。その後、混練により作製さ
れたスラリーを常温にて24時間乾燥し、乳鉢で粉砕
し、TaNの入った窒化珪素質セラミック粉体を作製し
た。この粉体を用いて、純度99.95%、太さ0.2
mmのWコイルが中心にくるように一軸プレスによって
円柱状成形体を作製した。その後、1850℃にてホッ
トプレスを行った。そして、上述した実施例5と同様な
評価を行った。反応層の厚みは8μm、1400℃で1
44hにわたる大気中酸化試験後の酸化増量は0.5m
g/cm2であった。また、この焼結体を用いてグロー
プラグを作製した。その特性としては、800℃到達時
間3.0秒、最高到達温度1450℃であった。
ア15g、TaN10gおよび窒化珪素製ボールを窒化
珪素製ポットに入れ、イソプロピルアルコールを混練媒
体として24時間混練した。その後、混練により作製さ
れたスラリーを常温にて24時間乾燥し、乳鉢で粉砕
し、TaNの入った窒化珪素質セラミック粉体を作製し
た。この粉体を用いて、純度99.95%、太さ0.2
mmのWコイルが中心にくるように一軸プレスによって
円柱状成形体を作製した。その後、1850℃にてホッ
トプレスを行った。そして、上述した実施例5と同様な
評価を行った。反応層の厚みは8μm、1400℃で1
44hにわたる大気中酸化試験後の酸化増量は0.5m
g/cm2であった。また、この焼結体を用いてグロー
プラグを作製した。その特性としては、800℃到達時
間3.0秒、最高到達温度1450℃であった。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るセラミ
ックヒータおよびその製造方法によれば、融点が200
0℃以上の高融点金属を発熱体あるいはリードとして使
用し、それを窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁性
セラミックからなる焼結体中に埋設するにあたって、窒
化珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミック中
に、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物の
うちの少なくとも1種を0.01体積%ないし10体積
%の間の割合で含有させて、1750℃よりも高い温度
(たとえば窒化珪素のときは2000℃前後、炭化珪素
のときは2100〜2200℃程度)で焼成することに
より、高融点金属における反応層を20μm以下(0〜
20μm)で形成することができるから、以下に述べる
優れた効果を奏する。
ックヒータおよびその製造方法によれば、融点が200
0℃以上の高融点金属を発熱体あるいはリードとして使
用し、それを窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁性
セラミックからなる焼結体中に埋設するにあたって、窒
化珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミック中
に、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒化物の
うちの少なくとも1種を0.01体積%ないし10体積
%の間の割合で含有させて、1750℃よりも高い温度
(たとえば窒化珪素のときは2000℃前後、炭化珪素
のときは2100〜2200℃程度)で焼成することに
より、高融点金属における反応層を20μm以下(0〜
20μm)で形成することができるから、以下に述べる
優れた効果を奏する。
【0041】すなわち、本発明によれば、セラミックヒ
ータの焼成時において窒化珪素や炭化珪素の分解(昇
華)を防ぎ、高融点金属とのシリサイド化のような反応
(タングステンシリサイドのような反応層の生成)を防
ぎ、高融点金属における反応層を20μm以下とするこ
とができる。したがって、高融点金属による発熱体およ
びリードの抵抗値を安定させ、また絶縁性セラミックに
割れなどが生じないために発熱体の寿命も長くすること
ができる。
ータの焼成時において窒化珪素や炭化珪素の分解(昇
華)を防ぎ、高融点金属とのシリサイド化のような反応
(タングステンシリサイドのような反応層の生成)を防
ぎ、高融点金属における反応層を20μm以下とするこ
とができる。したがって、高融点金属による発熱体およ
びリードの抵抗値を安定させ、また絶縁性セラミックに
割れなどが生じないために発熱体の寿命も長くすること
ができる。
【0042】また、本発明によれば、上述したように1
750℃より高い温度で焼成できることから、たとえば
窒化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体にお
いては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテルビ
ウム系を用いることができる。したがって、高温特性お
よび耐酸化性の良好な焼結体からなる発熱体を得ること
ができる。また、炭化珪素質による絶縁性セラミックか
らなる焼結体においては、従来高融点金属を埋設して焼
結させることができなかったが、本発明によれば高融点
金属との反応を防げるため、高温で炭化珪素質セラミッ
クを焼結させることが可能となる。
750℃より高い温度で焼成できることから、たとえば
窒化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体にお
いては、難焼結な助剤であるイットリア系やイッテルビ
ウム系を用いることができる。したがって、高温特性お
よび耐酸化性の良好な焼結体からなる発熱体を得ること
ができる。また、炭化珪素質による絶縁性セラミックか
らなる焼結体においては、従来高融点金属を埋設して焼
結させることができなかったが、本発明によれば高融点
金属との反応を防げるため、高温で炭化珪素質セラミッ
クを焼結させることが可能となる。
【0043】特に、本発明によれば、絶縁性セラミック
からなるセラミック焼結体に関して、埋設する高融点金
属部分でのタングステンシリサイドのような反応層の生
成を防ぎ、抵抗安定性を維持し、さらに焼成温度を上げ
ることが可能なため、従来焼結が不可能であった助剤系
の使用、助剤量の低減が可能である。また、焼結温度の
高い炭化珪素質セラミック発熱体も実現でき、さらに常
圧焼成あるいは雰囲気加圧焼成も可能となる。
からなるセラミック焼結体に関して、埋設する高融点金
属部分でのタングステンシリサイドのような反応層の生
成を防ぎ、抵抗安定性を維持し、さらに焼成温度を上げ
ることが可能なため、従来焼結が不可能であった助剤系
の使用、助剤量の低減が可能である。また、焼結温度の
高い炭化珪素質セラミック発熱体も実現でき、さらに常
圧焼成あるいは雰囲気加圧焼成も可能となる。
【図1】 本発明に係るセラミックヒータおよびその製
造方法の一つの実施の形態を示すセラミックヒータの断
面図である。
造方法の一つの実施の形態を示すセラミックヒータの断
面図である。
【図2】 本発明の別の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図3】 本発明のさらに別の実施の形態を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図4】 本発明の他の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図5】 本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図
である。
である。
10…セラミックヒータ、11…発熱体(高融点金
属)、12,13…リード(高融点金属)、14…窒化
珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミックからな
る焼結体、15,16…制御側発熱体(高融点金属)。
属)、12,13…リード(高融点金属)、14…窒化
珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミックからな
る焼結体、15,16…制御側発熱体(高融点金属)。
Claims (2)
- 【請求項1】 融点が2000℃以上の高融点金属を発
熱体あるいはリードとして使用し、それを窒化珪素質ま
たは炭化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体
中に埋設しているセラミックヒータにおいて、 前記焼結体を、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族
の窒化物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ない
し10体積%の間の割合で含有してなる窒化珪素質また
は炭化珪素質による絶縁性セラミックにより形成したこ
とを特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項2】 融点が2000℃以上の高融点金属を発
熱体あるいはリードとして使用し、それを窒化珪素質ま
たは炭化珪素質による絶縁性セラミックからなる焼結体
中に埋設しているセラミックヒータを製造する方法であ
って、 前記窒化珪素質または炭化珪素質による絶縁性セラミッ
ク中に、元素周期表におけるIIIA、IVA 、VA 族の窒化
物のうちの少なくとも1種を0.01体積%ないし10
体積%の間の割合で含有させ、1750℃よりも高い温
度で焼成することを特徴とするセラミックヒータの製造
方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35031796A JPH10189226A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
DE1997157752 DE19757752A1 (de) | 1996-12-27 | 1997-12-23 | Keramische Heizvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben |
US09/332,661 US6025579A (en) | 1996-12-27 | 1999-06-14 | Ceramic heater and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35031796A JPH10189226A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10189226A true JPH10189226A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18409674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35031796A Pending JPH10189226A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10189226A (ja) |
DE (1) | DE19757752A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107211492A (zh) * | 2014-12-25 | 2017-09-26 | 京瓷株式会社 | 加热器以及具备其的电热塞 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3933345B2 (ja) * | 1999-05-21 | 2007-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 発熱抵抗体及びセラミックヒータ用発熱抵抗体並びにその製造方法、及びセラミックヒータ |
WO2001019139A1 (fr) * | 1999-09-07 | 2001-03-15 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque chauffante en ceramique |
JP2002179464A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素/炭化タングステン複合焼結体 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35031796A patent/JPH10189226A/ja active Pending
-
1997
- 1997-12-23 DE DE1997157752 patent/DE19757752A1/de not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107211492A (zh) * | 2014-12-25 | 2017-09-26 | 京瓷株式会社 | 加热器以及具备其的电热塞 |
CN107211492B (zh) * | 2014-12-25 | 2020-09-04 | 京瓷株式会社 | 加热器以及具备其的电热塞 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19757752A1 (de) | 1998-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2005117492A1 (ja) | セラミックヒータ及びそれを用いたグロープラグ | |
JPH1112040A (ja) | セラミックヒータ、その製造方法、及びセラミックグロープラグ | |
US6025579A (en) | Ceramic heater and method of manufacturing the same | |
JP3933345B2 (ja) | 発熱抵抗体及びセラミックヒータ用発熱抵抗体並びにその製造方法、及びセラミックヒータ | |
JP2001130967A (ja) | 窒化珪素質焼結体、その製造方法及び該窒化珪素質焼結体を用いたセラミックヒータ並びに該セラミックヒータを備えるグロープラグ | |
JPH07190362A (ja) | セラミックスグロープラグ | |
JP5876566B2 (ja) | ヒータおよびこれを備えたグロープラグ | |
JP2006351446A (ja) | セラミックヒータの製造方法及びグロープラグ | |
JPH10189226A (ja) | セラミックヒータおよびその製造方法 | |
US6423944B2 (en) | Ceramic heater and glow plug with reference zone and condensed zone of ceramics and conductive particles dispersed therein | |
JP4018998B2 (ja) | セラミックヒータおよびグロープラグ | |
JP3078418B2 (ja) | セラミック発熱体 | |
JP6791636B2 (ja) | セラミックヒータ | |
JP5449794B2 (ja) | セラミックヒータ及びグロープラグ | |
CN104396342B (zh) | 加热器及具备该加热器的电热塞 | |
JPH10300084A (ja) | セラミックヒータおよびセラミックグロープラグ | |
JP3807813B2 (ja) | セラミックヒータ及びセラミックグロープラグ | |
JP2019021501A (ja) | セラミックヒータ、及びグロープラグ | |
KR0148449B1 (ko) | 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그 | |
JPH09112904A (ja) | ディーゼルエンジン用グロープラグ | |
JP3874581B2 (ja) | セラミックヒータ及びこれを用いたグロープラグ | |
JP6392271B2 (ja) | セラミック焼結体、セラミックヒータおよびグロープラグ | |
JP3689526B2 (ja) | セラミックヒータ | |
JP3160226B2 (ja) | セラミックヒータ | |
JP3877532B2 (ja) | セラミックヒータ及びそれを備えるグロープラグ |