JPH10208853A - 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
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- JPH10208853A JPH10208853A JP9300372A JP30037297A JPH10208853A JP H10208853 A JPH10208853 A JP H10208853A JP 9300372 A JP9300372 A JP 9300372A JP 30037297 A JP30037297 A JP 30037297A JP H10208853 A JPH10208853 A JP H10208853A
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- ceramic
- ceramic heater
- metal
- heater
- metal coating
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- 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
- H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heater 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—Heater 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
-
- 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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用中に、ヒータの耐久寿命低下や抵抗値上
昇、またはセラミックにクラックが発生する等の不具合
が起きないセラミックヒータの提供。 【解決手段】 セラミック発熱体3は、銀301などの
金属を鍍金したW製の取出しリード線33、34の一端
331、341をU字状の発熱抵抗体32の端部32
1、322に連結してなるヒータ本体を、セラミック粉
末中に埋設した後に所定形状にプレス成形し、このプレ
ス成形体をホットプレス焼結して、焼結体の表面に取出
しリード線33、34の各他端332、342を露出さ
せている。
昇、またはセラミックにクラックが発生する等の不具合
が起きないセラミックヒータの提供。 【解決手段】 セラミック発熱体3は、銀301などの
金属を鍍金したW製の取出しリード線33、34の一端
331、341をU字状の発熱抵抗体32の端部32
1、322に連結してなるヒータ本体を、セラミック粉
末中に埋設した後に所定形状にプレス成形し、このプレ
ス成形体をホットプレス焼結して、焼結体の表面に取出
しリード線33、34の各他端332、342を露出さ
せている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック粉末中
にヒータ本体を埋設してホットプレス焼結させたセラミ
ックヒータ、およびその製造方法に関する。
にヒータ本体を埋設してホットプレス焼結させたセラミ
ックヒータ、およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】W製の取出しリード線の各一端をU字状
の金属発熱材(W合金製)の各端部に固着してなるヒー
タ本体を、Si3 N4 、サイアロン、またはAlNを主
成分とするセラミック粉末中に埋設し、これをホットプ
レス焼結させたセラミックヒータが従来より知られてい
る。
の金属発熱材(W合金製)の各端部に固着してなるヒー
タ本体を、Si3 N4 、サイアロン、またはAlNを主
成分とするセラミック粉末中に埋設し、これをホットプ
レス焼結させたセラミックヒータが従来より知られてい
る。
【0003】そして、内方に延出する保持部を先端に形
成し、機関配設用のネジを後部に形成した筒状の主体金
具の、前記保持部に上記セラミックヒータを、金属外筒
を介してディーゼルエンジンに装着するセラミックグロ
ープラグが製造されている。
成し、機関配設用のネジを後部に形成した筒状の主体金
具の、前記保持部に上記セラミックヒータを、金属外筒
を介してディーゼルエンジンに装着するセラミックグロ
ープラグが製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックヒ
ータの製造工程中(ホットプレス焼結時)に、カーボン
型中のC(炭素)や、有機バインダーに含まれる残炭素
分が侵入して、タングステン製の取出しリード線の表面
にCによるWの反応層ができる。この結果、ヒータ本体
(取出しリード線+金属発熱材)の耐久寿命低下や抵抗
値上昇、セラミックにクラックが発生する等の不具合が
発生する。本発明の目的は、使用中に、ヒータの耐久寿
命低下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラックが発
生する等の不具合が起きないセラミックヒータの提供に
ある。
ータの製造工程中(ホットプレス焼結時)に、カーボン
型中のC(炭素)や、有機バインダーに含まれる残炭素
分が侵入して、タングステン製の取出しリード線の表面
にCによるWの反応層ができる。この結果、ヒータ本体
(取出しリード線+金属発熱材)の耐久寿命低下や抵抗
値上昇、セラミックにクラックが発生する等の不具合が
発生する。本発明の目的は、使用中に、ヒータの耐久寿
命低下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラックが発
生する等の不具合が起きないセラミックヒータの提供に
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を採用した。 (1)WまたはW合金で形成した一組の取出しリード線
の各一端をU字状の未焼結発熱抵抗体の各端部に連結し
てなるヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロン、または
AlNを主成分とするセラミック粉末中に埋設してホッ
トプレス焼結させ、この焼結体の表面に各取出しリード
線の他端を露出させたセラミックヒータにおいて、前記
取出しリード線は、線表面に金属被覆させた。
め、本発明は、以下の構成を採用した。 (1)WまたはW合金で形成した一組の取出しリード線
の各一端をU字状の未焼結発熱抵抗体の各端部に連結し
てなるヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロン、または
AlNを主成分とするセラミック粉末中に埋設してホッ
トプレス焼結させ、この焼結体の表面に各取出しリード
線の他端を露出させたセラミックヒータにおいて、前記
取出しリード線は、線表面に金属被覆させた。
【0006】(2)上記(1) の構成を有し、上記金属被
覆は、Ag、Au、Pt、Ti、またはTaの金属であ
る。
覆は、Ag、Au、Pt、Ti、またはTaの金属であ
る。
【0007】(3)上記(1) または(2) の構成を有し、
前記未焼結発熱抵抗体はW元素を含み、WやW- Re合
金で形成した金属発熱材、またはWC粉末にセラミック
粉末を添加した非金属発熱材である。
前記未焼結発熱抵抗体はW元素を含み、WやW- Re合
金で形成した金属発熱材、またはWC粉末にセラミック
粉末を添加した非金属発熱材である。
【0008】(4)上記(1) 〜(3) のいずれかの構成を
有し、線表面への金属被覆は、電気メッキ、化学メッ
キ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、またはクラッ
ド材により行う。
有し、線表面への金属被覆は、電気メッキ、化学メッ
キ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、またはクラッ
ド材により行う。
【0009】(5)上記(1) 〜(4) のいずれかの構成を
有し、上記金属被覆の厚さは、1μm〜10μmであ
る。
有し、上記金属被覆の厚さは、1μm〜10μmであ
る。
【0010】(6)上記(1) 〜(5) のいずれかの構成を
有し、ディーゼルエンジンに装着するグロープラグに前
記セラミックヒータを用いる。
有し、ディーゼルエンジンに装着するグロープラグに前
記セラミックヒータを用いる。
【0011】(7)セラミックヒータの製造方法は、表
面をAg、Au、Pt、Ti、またはTaの金属により
被覆した、WまたはW合金で形成した一組の取出しリー
ド線の各一端を、U字状の未焼結発熱抵抗体の各端部に
連結してなるヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロン、
またはAlNを主成分とするセラミック粉末中に埋設し
てホットプレス焼結させ、この焼結体の表面に各取出し
リード線の他端を露出させる。
面をAg、Au、Pt、Ti、またはTaの金属により
被覆した、WまたはW合金で形成した一組の取出しリー
ド線の各一端を、U字状の未焼結発熱抵抗体の各端部に
連結してなるヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロン、
またはAlNを主成分とするセラミック粉末中に埋設し
てホットプレス焼結させ、この焼結体の表面に各取出し
リード線の他端を露出させる。
【0012】(8)セラミックヒータの製造方法は、上
記(7) の構成を有し、上記金属被覆は、電気メッキ、化
学メッキ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、または
クラッド材により行う。
記(7) の構成を有し、上記金属被覆は、電気メッキ、化
学メッキ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、または
クラッド材により行う。
【0013】(9)セラミックヒータの製造方法は、上
記(7) または(8) の構成を有し、上記金属被覆の厚さ
は、1μm〜10μmである。
記(7) または(8) の構成を有し、上記金属被覆の厚さ
は、1μm〜10μmである。
【0014】
(請求項1、2、7について)WまたはW合金で一組の
タングステン製の取出しリード線を形成する。そして、
この取出しリード線の線表面に金属を被覆する。U字状
の未焼結発熱抵抗体の各端部に、取出しリード線の各一
端を連結してヒータ本体を製造する。なお、連結には、
取出しリード線の各一端を成型用凹部内に差し込んでお
き、成型用凹部内に発熱抵抗体の原料を射出して成型す
る方法等を使用することが望ましい。
タングステン製の取出しリード線を形成する。そして、
この取出しリード線の線表面に金属を被覆する。U字状
の未焼結発熱抵抗体の各端部に、取出しリード線の各一
端を連結してヒータ本体を製造する。なお、連結には、
取出しリード線の各一端を成型用凹部内に差し込んでお
き、成型用凹部内に発熱抵抗体の原料を射出して成型す
る方法等を使用することが望ましい。
【0015】ヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロン、
またはAlN等のセラミック粉末中に埋設し、所定形状
にプレス成形する。このプレス成形体をホットプレス焼
結する。研摩等により焼結体の表面に各取出しリード線
の他端を露出させる。タングステン製の取出しリード線
の線表面に金属を被覆しているので、上記ホットプレス
焼結の際に、カーボン型の中のC(炭素)、有機バイン
ダーに含まれる残炭素分、およびセラミックヒータの原
料にWCが含まれる場合に焼結により生じた遊離炭素
が、リード線内へ侵入することが抑えられ、線表面に形
成されるW(タングステン)の反応層が低減する。これ
により、セラミックヒータは、使用中に、ヒータの耐久
寿命の低下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラック
が発生する等の不具合が起きない。金属被覆の金属材
は、特に、Ag、Au、Pt、Ti、またはTaが有効
である。なお、反応層には、C(炭素)、V(バナジウ
ム)が多く含まれており、これらのいずれかが反応層を
形成する要因となっていると推定される。
またはAlN等のセラミック粉末中に埋設し、所定形状
にプレス成形する。このプレス成形体をホットプレス焼
結する。研摩等により焼結体の表面に各取出しリード線
の他端を露出させる。タングステン製の取出しリード線
の線表面に金属を被覆しているので、上記ホットプレス
焼結の際に、カーボン型の中のC(炭素)、有機バイン
ダーに含まれる残炭素分、およびセラミックヒータの原
料にWCが含まれる場合に焼結により生じた遊離炭素
が、リード線内へ侵入することが抑えられ、線表面に形
成されるW(タングステン)の反応層が低減する。これ
により、セラミックヒータは、使用中に、ヒータの耐久
寿命の低下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラック
が発生する等の不具合が起きない。金属被覆の金属材
は、特に、Ag、Au、Pt、Ti、またはTaが有効
である。なお、反応層には、C(炭素)、V(バナジウ
ム)が多く含まれており、これらのいずれかが反応層を
形成する要因となっていると推定される。
【0016】(請求項3について)未焼結発熱抵抗体
は、W元素を含み、WやW- Re合金等で形成した金属
発熱材、またはWC粉末にセラミック粉末(Si
3 N4 、サイアロン、AlN等)を添加した非金属発熱
材を用いている。このため、セラミックヒータは、発熱
特性に優れる(短時間に昇温する)とともに、耐久性に
優れる(繰り返しの使用に耐える)。
は、W元素を含み、WやW- Re合金等で形成した金属
発熱材、またはWC粉末にセラミック粉末(Si
3 N4 、サイアロン、AlN等)を添加した非金属発熱
材を用いている。このため、セラミックヒータは、発熱
特性に優れる(短時間に昇温する)とともに、耐久性に
優れる(繰り返しの使用に耐える)。
【0017】(請求項4、8について)線表面へ金属を
被覆する方法は特に限定されず、電気メッキ、化学メッ
キ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、またはクラッ
ド材等により行えば良い。この金属被覆により、ホット
プレス焼結の際に、カーボン型の中のC(炭素)や、有
機バインダー中の残炭素分がリード線内へ侵入する現象
が抑えられ、線表面に形成されるW(タングステン)の
反応層が低減する。
被覆する方法は特に限定されず、電気メッキ、化学メッ
キ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、またはクラッ
ド材等により行えば良い。この金属被覆により、ホット
プレス焼結の際に、カーボン型の中のC(炭素)や、有
機バインダー中の残炭素分がリード線内へ侵入する現象
が抑えられ、線表面に形成されるW(タングステン)の
反応層が低減する。
【0018】(請求項5、9について)金属被覆の厚さ
が1μm未満であると、ホットプレス焼成の際にC(炭
素)のリード線内への侵入が抑えらず、反応層の低減効
果が少ない。10μm以下の金属被覆で、既に、反応層
の低減効果が頭打ちになっており、10μmを越える金
属被覆を形成してもコストの上昇を招き易い。
が1μm未満であると、ホットプレス焼成の際にC(炭
素)のリード線内への侵入が抑えらず、反応層の低減効
果が少ない。10μm以下の金属被覆で、既に、反応層
の低減効果が頭打ちになっており、10μmを越える金
属被覆を形成してもコストの上昇を招き易い。
【0019】上述した様に、反応層にはVが多く含まれ
ている。このVが反応層を生じる要因になっていると考
えられるため、特にセラミック粉末にVを含む場合に効
果が大きいものと思われる。
ている。このVが反応層を生じる要因になっていると考
えられるため、特にセラミック粉末にVを含む場合に効
果が大きいものと思われる。
【0020】(請求項6について)このセラミックヒー
タを用いたグロープラグは、発熱特性に優れる(短時間
に昇温する)とともに、耐久性に優れる(繰り返しの使
用に耐える)。また、使用中に、ヒータの耐久寿命の低
下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラックが発生す
る等の不具合が極めて起き難い。
タを用いたグロープラグは、発熱特性に優れる(短時間
に昇温する)とともに、耐久性に優れる(繰り返しの使
用に耐える)。また、使用中に、ヒータの耐久寿命の低
下や抵抗値上昇、またはセラミックにクラックが発生す
る等の不具合が極めて起き難い。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施例(請求項1〜
9に対応)を、図1〜図6に基づいて説明する。グロー
プラグAは、金属外筒1と、該金属外筒1の後部11
を、先端の保持部21が保持する筒状主体金具2と、金
属外筒1内に嵌挿されるセラミック発熱体3と、筒状主
体金具2に絶縁して挿着される端子電極4とを備える。
9に対応)を、図1〜図6に基づいて説明する。グロー
プラグAは、金属外筒1と、該金属外筒1の後部11
を、先端の保持部21が保持する筒状主体金具2と、金
属外筒1内に嵌挿されるセラミック発熱体3と、筒状主
体金具2に絶縁して挿着される端子電極4とを備える。
【0022】金属外筒1(肉厚0.6mm)は、耐熱金
属で形成され、後部11が、保持部21の内壁211に
銀ろう付けされている。筒状主体金具2(炭素鋼製)
は、内方に延出する保持部21を先端に形成し、レンチ
嵌合用の六角部22を後端に形成し、ディーゼルエンジ
ンの燃焼室に螺着するためのねじ23を中間に形成して
いる。
属で形成され、後部11が、保持部21の内壁211に
銀ろう付けされている。筒状主体金具2(炭素鋼製)
は、内方に延出する保持部21を先端に形成し、レンチ
嵌合用の六角部22を後端に形成し、ディーゼルエンジ
ンの燃焼室に螺着するためのねじ23を中間に形成して
いる。
【0023】セラミック発熱体3は、後述する方法で製
造され、Si3 N4 を主成分とするセラミック31中に
取出しリード線33、34およびU字状の発熱抵抗体3
2を埋設している。なお、発熱抵抗体32の表面からセ
ラミック31表面迄の距離が0.3mm以上となる様
に、発熱抵抗体32をセラミック31中に埋設している
ので、使用中に発熱抵抗体32が高温(800℃〜15
00℃)になっても発熱抵抗体32の酸化が防止できる
とともに、機械的強度を高く保持できる。
造され、Si3 N4 を主成分とするセラミック31中に
取出しリード線33、34およびU字状の発熱抵抗体3
2を埋設している。なお、発熱抵抗体32の表面からセ
ラミック31表面迄の距離が0.3mm以上となる様
に、発熱抵抗体32をセラミック31中に埋設している
ので、使用中に発熱抵抗体32が高温(800℃〜15
00℃)になっても発熱抵抗体32の酸化が防止できる
とともに、機械的強度を高く保持できる。
【0024】取出しリード線33、34は、直径0.3
mm〜0.4mmのW(タングステン製)線の表面に銀
301を電気メッキ(厚さ3μm)したものであり(図
4参照)、一端331、341を発熱抵抗体32の端部
321、322に連結し、他端332、342をセラミ
ック31の中間および後部でセラミック表面に露出させ
ている。なお、銀メッキ厚は、反応層の低減効果とコス
トとから鑑み、1μm〜10μm(好ましくは、3μm
〜8μm)が好適である。また、比較品用の取出しリー
ド線は、W(タングステン製)線の表面に何も被覆して
いない。
mm〜0.4mmのW(タングステン製)線の表面に銀
301を電気メッキ(厚さ3μm)したものであり(図
4参照)、一端331、341を発熱抵抗体32の端部
321、322に連結し、他端332、342をセラミ
ック31の中間および後部でセラミック表面に露出させ
ている。なお、銀メッキ厚は、反応層の低減効果とコス
トとから鑑み、1μm〜10μm(好ましくは、3μm
〜8μm)が好適である。また、比較品用の取出しリー
ド線は、W(タングステン製)線の表面に何も被覆して
いない。
【0025】取出しリード線33の他端332は、バネ
状の外部接続線51→金属外筒1を介して筒状主体金具
2に電気接続されている。また、取出しリード線34の
他端342は、バネ状の外部接続線52、53を介して
端子電極4に電気接続されている。
状の外部接続線51→金属外筒1を介して筒状主体金具
2に電気接続されている。また、取出しリード線34の
他端342は、バネ状の外部接続線52、53を介して
端子電極4に電気接続されている。
【0026】ねじ41が形成される端子電極4は、イン
シュレータ61およびナット62により筒状主体金具2
に絶縁して固定される。また、63は給電金具(図示せ
ず)を端子電極4に固定するためのナットである。
シュレータ61およびナット62により筒状主体金具2
に絶縁して固定される。また、63は給電金具(図示せ
ず)を端子電極4に固定するためのナットである。
【0027】つぎに、セラミック発熱体3、および比較
品用のセラミック発熱体の製造方法を説明する。W(タ
ングステン)線を所定長に切断して所定形状に成形し、
このW線に銀301を3μmの厚さに電気メッキする。
なお、比較品のものには何も被覆させない。
品用のセラミック発熱体の製造方法を説明する。W(タ
ングステン)線を所定長に切断して所定形状に成形し、
このW線に銀301を3μmの厚さに電気メッキする。
なお、比較品のものには何も被覆させない。
【0028】まず、発熱抵抗体の原料を調整する。当該
発熱抵抗体の原料は、WC58.4wt%と、絶縁性セ
ラミック(Si3N4 89重量部、Er2 O3 8重量
部、V2 O3 1重量部、およびWO3 2重量部)41.
6wt%からなる。これに分散剤と溶剤を添加して、粉
砕・乾燥した後、有機バインダーを加えて造粒物325
5を製造する。
発熱抵抗体の原料は、WC58.4wt%と、絶縁性セ
ラミック(Si3N4 89重量部、Er2 O3 8重量
部、V2 O3 1重量部、およびWO3 2重量部)41.
6wt%からなる。これに分散剤と溶剤を添加して、粉
砕・乾燥した後、有機バインダーを加えて造粒物325
5を製造する。
【0029】銀を被覆した取出しリード線33、34
(および何も被覆させない取出しリード線)の一端33
1、341と連結するように上記造粒物3255を射出
成型し(図3)、U字形状の未焼結発熱抵抗体325と
一体化されたヒータ本体300(および比較品用の発熱
抵抗体)を成形する(図3、図4)。
(および何も被覆させない取出しリード線)の一端33
1、341と連結するように上記造粒物3255を射出
成型し(図3)、U字形状の未焼結発熱抵抗体325と
一体化されたヒータ本体300(および比較品用の発熱
抵抗体)を成形する(図3、図4)。
【0030】次に、セラミック粉末を調整する。当該セ
ラミック粉末の原料は、MoSi2 3.5wt%と、絶
縁性セラミック(Si3 N4 89重量部、Er2 O3 8
重量部、V2 O3 1重量部、およびWO 3 2重量部)9
6.5wt%からなる。これら成分のうち、先ず、Mo
Si2 、Er2 O3 、V2 O3 、およびWO3に分散剤
と水を添加して粉砕した後、上記Si3 N4 を加えて再
度粉砕し、有機バインダーを加えて造粒物を製造する。
ラミック粉末の原料は、MoSi2 3.5wt%と、絶
縁性セラミック(Si3 N4 89重量部、Er2 O3 8
重量部、V2 O3 1重量部、およびWO 3 2重量部)9
6.5wt%からなる。これら成分のうち、先ず、Mo
Si2 、Er2 O3 、V2 O3 、およびWO3に分散剤
と水を添加して粉砕した後、上記Si3 N4 を加えて再
度粉砕し、有機バインダーを加えて造粒物を製造する。
【0031】つぎにセラミック粉末で1対の半割プレス
体3051、3052を作る。この半割プレス体305
1にヒータ本体300(および比較品用の発熱抵抗体)
を載置し、その上に半割プレス体3052をさらに載置
してプレス成形体305を成形する(図5)。
体3051、3052を作る。この半割プレス体305
1にヒータ本体300(および比較品用の発熱抵抗体)
を載置し、その上に半割プレス体3052をさらに載置
してプレス成形体305を成形する(図5)。
【0032】このプレス成形体305をカーボン型80
にセットして、N2 ガス雰囲気中、1750℃で、圧力
200kg/cm2 を加えながらホットプレスし、半球
先端部を有する略丸棒状のセラミック焼結体306を成
形する(図6)。
にセットして、N2 ガス雰囲気中、1750℃で、圧力
200kg/cm2 を加えながらホットプレスし、半球
先端部を有する略丸棒状のセラミック焼結体306を成
形する(図6)。
【0033】このセラミック焼結体306の外表面を研
摩して円柱状の所定寸法に仕上げるとともに、取出しリ
ード線33、34の他端332、342をセラミック3
1の表面に露出させる。これによりセラミック発熱体3
(および比較品用のセラミック発熱体)が完成する。
摩して円柱状の所定寸法に仕上げるとともに、取出しリ
ード線33、34の他端332、342をセラミック3
1の表面に露出させる。これによりセラミック発熱体3
(および比較品用のセラミック発熱体)が完成する。
【0034】このセラミック発熱体3(および比較品用
のセラミック発熱体)は、金属外筒1に保持する部位
と、外部接続線51、52とを接続する外周(但し、取
出しリード線33、34の露出部分は除く)とにガラス
層が焼き付け形成される。また、セラミック発熱体3と
金属外筒1、およびセラミック発熱体3と外部接続線5
1、52とがろう付けにより電気的に接続され、且つ、
外部接続線51が金属外筒1の後端に同じく電気接続さ
れる。
のセラミック発熱体)は、金属外筒1に保持する部位
と、外部接続線51、52とを接続する外周(但し、取
出しリード線33、34の露出部分は除く)とにガラス
層が焼き付け形成される。また、セラミック発熱体3と
金属外筒1、およびセラミック発熱体3と外部接続線5
1、52とがろう付けにより電気的に接続され、且つ、
外部接続線51が金属外筒1の後端に同じく電気接続さ
れる。
【0035】そして、このセラミック発熱体3の組立体
を筒状主体金具2内に挿入し、金属外筒1の後部11が
主体金具2の保持部21の内壁211に銀ろう付けされ
る。更に、インシュレータ61およびナット62によっ
て端子電極4が主体金具2に固定され、グロープラグA
(および比較品のグロープラグ)が完成する。
を筒状主体金具2内に挿入し、金属外筒1の後部11が
主体金具2の保持部21の内壁211に銀ろう付けされ
る。更に、インシュレータ61およびナット62によっ
て端子電極4が主体金具2に固定され、グロープラグA
(および比較品のグロープラグ)が完成する。
【0036】タングステン(W)の取出しリード線の表
面にAg被覆(電気メッキ3μm)した本発明のグロー
プラグAと、Ag被覆しない比較品のグロープラグBと
を各10個用意し、通電1分(セラミック発熱体の先端
部温度1400℃)- 通電停止1分(常温まで冷却)の
通電耐久テストを10000回行った。
面にAg被覆(電気メッキ3μm)した本発明のグロー
プラグAと、Ag被覆しない比較品のグロープラグBと
を各10個用意し、通電1分(セラミック発熱体の先端
部温度1400℃)- 通電停止1分(常温まで冷却)の
通電耐久テストを10000回行った。
【0037】
【表1】
【0038】比較品のグロープラグBは、通電耐久テス
ト中に6本/10本が1000〜9000サイクルでリ
ード線部分(セラミック発熱体表面の近傍)で断線し、
そのうち2本にセラミック発熱体にクラックが見られ
た。残りは断線しなかったが、抵抗値は、テスト前の+
20mΩ〜+42mΩ(変化割合は+2.6%〜+5.
4%)の上昇が見られた。
ト中に6本/10本が1000〜9000サイクルでリ
ード線部分(セラミック発熱体表面の近傍)で断線し、
そのうち2本にセラミック発熱体にクラックが見られ
た。残りは断線しなかったが、抵抗値は、テスト前の+
20mΩ〜+42mΩ(変化割合は+2.6%〜+5.
4%)の上昇が見られた。
【0039】これに対し、本発明のグロープラグAは、
通電耐久テストの終了時点で取出しリード線が断線した
もの、およびクラックが発生したものは無かった。ま
た、通電耐久テストが終了した10本の抵抗値はテスト
前の+3mΩ〜+12mΩ(変化割合は+0.5〜+
1.6%)の上昇に収まり、Ag被覆を設けることによ
り、Wリード線の反応が抑えられ、抵抗値を安定にする
ことができた。
通電耐久テストの終了時点で取出しリード線が断線した
もの、およびクラックが発生したものは無かった。ま
た、通電耐久テストが終了した10本の抵抗値はテスト
前の+3mΩ〜+12mΩ(変化割合は+0.5〜+
1.6%)の上昇に収まり、Ag被覆を設けることによ
り、Wリード線の反応が抑えられ、抵抗値を安定にする
ことができた。
【0040】なお、本実施例の様に発熱抵抗体の原料に
WCを含む場合には、焼結後、その一部がW2 Cに変わ
っている場合がある。従って、Ag被覆は、セラミック
ヒータの製造工程中(ホットプレス焼結時)にW2 Cに
変わる際に生じるCとWリード線とが反応することを抑
えることもできる。
WCを含む場合には、焼結後、その一部がW2 Cに変わ
っている場合がある。従って、Ag被覆は、セラミック
ヒータの製造工程中(ホットプレス焼結時)にW2 Cに
変わる際に生じるCとWリード線とが反応することを抑
えることもできる。
【0041】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。 a.発熱抵抗体は、上記実施例(WCとSi3 N4 との
混和物)の様な非金属発熱素子以外に、金属発熱コイル
(W- Re線やW線など)であっても良い。 b.取出しリード線は、上記実施例(純W)以外に、W
- Si合金線やW- Ni合金線などのW合金でも良い。
態様を含む。 a.発熱抵抗体は、上記実施例(WCとSi3 N4 との
混和物)の様な非金属発熱素子以外に、金属発熱コイル
(W- Re線やW線など)であっても良い。 b.取出しリード線は、上記実施例(純W)以外に、W
- Si合金線やW- Ni合金線などのW合金でも良い。
【0042】c.セラミック粉末は、Si3 N4 を主体
とするもの以外に、サイアロンやAlNなどでも良い。 d.リード線表面への金属被覆は、電気メッキの他に、
化学メッキ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、また
はクラッド材等により行っても良い。
とするもの以外に、サイアロンやAlNなどでも良い。 d.リード線表面への金属被覆は、電気メッキの他に、
化学メッキ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、また
はクラッド材等により行っても良い。
【0043】e.金属被覆はAgの他に、Au、Pt、
Ti、またはTaであっても同様の効果を有し、W、W
合金からなるリード線の抵抗値変化を抑制し、抵抗値を
安定にすることができる。
Ti、またはTaであっても同様の効果を有し、W、W
合金からなるリード線の抵抗値変化を抑制し、抵抗値を
安定にすることができる。
【図1】本発明の第1実施例に係るグロープラグの断面
図である。
図である。
【図2】そのグロープラグの要部拡大断面図である。
【図3】造粒物を射出成形するところを示す説明図であ
る。
る。
【図4】完成したヒータ本体の説明図である。
【図5】プレス成形体を成形するところを示す説明図で
ある。
ある。
【図6】セラミック焼結体をホットプレス成形するとこ
ろを示す説明図である。
ろを示す説明図である。
A グロープラグ 3 セラミック発熱体(セラミックヒータ) 32 発熱抵抗体 33、34 取出しリード線 300 ヒータ本体 301 銀 321、322 端部 325 未焼結発熱抵抗体 331、341 一端 332、342 他端
Claims (9)
- 【請求項1】 WまたはW合金で形成した一組の取出し
リード線の各一端をU字状の未焼結発熱抵抗体の各端部
に連結してなるヒータ本体を、Si3 N4 、サイアロ
ン、またはAlNを主成分とするセラミック粉末中に埋
設してホットプレス焼結させ、この焼結体の表面に各取
出しリード線の他端を露出させたセラミックヒータにお
いて、 前記取出しリード線は、線表面に金属被覆させたことを
特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項2】 上記金属被覆は、Ag、Au、Pt、T
i、またはTaの金属である請求項1記載のセラミック
ヒータ。 - 【請求項3】 前記未焼結発熱抵抗体はW元素を含み、
WやW- Re合金で形成した金属発熱材、またはWC粉
末にセラミック粉末を添加した非金属発熱材である請求
項1または請求項2記載のセラミックヒータ。 - 【請求項4】 線表面への金属被覆は、電気メッキ、化
学メッキ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、または
クラッド材により行うことを特徴とする請求項1乃至請
求項3のいずれかに記載のセラミックヒータ。 - 【請求項5】 上記金属被覆の厚さは、1μm〜10μ
mであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
れかに記載のセラミックヒータ。 - 【請求項6】 ディーゼルエンジンに装着するグロープ
ラグに前記セラミックヒータを用いることを特徴とする
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のセラミックヒ
ータ。 - 【請求項7】 表面をAg、Au、Pt、Ti、または
Taの金属により被覆した、WまたはW合金で形成した
一組の取出しリード線の各一端を、U字状の未焼結発熱
抵抗体の各端部に連結してなるヒータ本体を、 Si3 N4 、サイアロン、またはAlNを主成分とする
セラミック粉末中に埋設してホットプレス焼結させ、 この焼結体の表面に各取出しリード線の他端を露出させ
たセラミックヒータの製造方法。 - 【請求項8】 上記金属被覆は、電気メッキ、化学メッ
キ、溶融メッキ、溶射、蒸着、拡散浸透、またはクラッ
ド材により行うことを特徴とする請求項7記載のセラミ
ックヒータの製造方法。 - 【請求項9】 上記金属被覆の厚さは、1μm〜10μ
mであることを特徴とする請求項7または請求項8記載
のセラミックヒータの製造方法。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9300372A JPH10208853A (ja) | 1996-11-19 | 1997-10-31 | セラミックヒータ、およびその製造方法 |
DE69720651T DE69720651T2 (de) | 1996-11-19 | 1997-11-17 | Herstellungsverfahren eines keramischen Heizelment |
EP97120108A EP0843130B1 (en) | 1996-11-19 | 1997-11-17 | Method for producing a ceramic heating element |
ES97120108T ES2197284T3 (es) | 1996-11-19 | 1997-11-17 | Procedimiento de fabricacion de un elemento de calentamiento de ceramica. |
US08/972,708 US6013898A (en) | 1996-11-19 | 1997-11-18 | Ceramic heater for a glow plug having tungsten electrode wires with metal coating |
KR1019970060780A KR100326850B1 (ko) | 1996-11-19 | 1997-11-18 | 세라믹글로우플러그 |
CN97126227A CN1114065C (zh) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | 陶瓷加热器及其制造方法 |
HU9702168A HU219922B (hu) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | Kerámia fűtőegység, főleg dízelmotorok izzítógyertyáihoz, valamint eljárás ilyen kerámia fütőegység gyártására |
PL97323228A PL185328B1 (pl) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | Ceramiczny element grzejny i sposób wytwarzania ceramicznego elementu grzejnego |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-308146 | 1996-11-19 | ||
JP30814696 | 1996-11-19 | ||
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10208853A true JPH10208853A (ja) | 1998-08-07 |
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DE (1) | DE69720651T2 (ja) |
ES (1) | ES2197284T3 (ja) |
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-
1997
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- 1997-11-19 CN CN97126227A patent/CN1114065C/zh not_active Expired - Fee Related
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