JPH1050463A - 抵抗発熱体及びその製造方法 - Google Patents
抵抗発熱体及びその製造方法Info
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- JPH1050463A JPH1050463A JP21811596A JP21811596A JPH1050463A JP H1050463 A JPH1050463 A JP H1050463A JP 21811596 A JP21811596 A JP 21811596A JP 21811596 A JP21811596 A JP 21811596A JP H1050463 A JPH1050463 A JP H1050463A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気抵抗特性、耐酸化性及び機械的性質に優
れた抵抗発熱体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状の
Ｍｏ珪化物を複合相とする複合材料からなる抵抗発熱
体。
れた抵抗発熱体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状の
Ｍｏ珪化物を複合相とする複合材料からなる抵抗発熱
体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、およそ１９００℃
まで使用でき、電気抵抗特性、耐酸化性及び機械的特性
に優れた新規な抵抗発熱体に関する。
まで使用でき、電気抵抗特性、耐酸化性及び機械的特性
に優れた新規な抵抗発熱体に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】現在、最高１７００℃程度
まで使用できる抵抗発熱体としてはＭｏＳｉ2 系の材料
が使用されている。これは、これらの材料が高温に加熱
されると表面にＳｉＯ2 の皮膜を形成し、これが、耐熱
性、耐酸化性を発揮するためである。これらの発熱体は
セラミックスの焼成用の炉の発熱体やガラスの溶融、製
造用の発熱体として利用されている。しかし、これらの
発熱体では、ＳｉＯ2 の皮膜が高純度の場合でも約１７
３０℃域では溶融してしまい（不純物を含めばさらに低
温で溶融する）、さらに目的に応じて抵抗値を変化させ
ることができず、抵抗値もおよそ０．３〜１×１０-4Ω
・ｃｍ（室温）と小さいため、太くすることができず、
形状が制限され、用途が制限される。また、発熱の効率
も悪いといった欠点があった。
まで使用できる抵抗発熱体としてはＭｏＳｉ2 系の材料
が使用されている。これは、これらの材料が高温に加熱
されると表面にＳｉＯ2 の皮膜を形成し、これが、耐熱
性、耐酸化性を発揮するためである。これらの発熱体は
セラミックスの焼成用の炉の発熱体やガラスの溶融、製
造用の発熱体として利用されている。しかし、これらの
発熱体では、ＳｉＯ2 の皮膜が高純度の場合でも約１７
３０℃域では溶融してしまい（不純物を含めばさらに低
温で溶融する）、さらに目的に応じて抵抗値を変化させ
ることができず、抵抗値もおよそ０．３〜１×１０-4Ω
・ｃｍ（室温）と小さいため、太くすることができず、
形状が制限され、用途が制限される。また、発熱の効率
も悪いといった欠点があった。
【０００３】
【発明の目的】本発明の目的は、前記問題点を解決し、
電気抵抗特性、耐酸化性及び機械的性質に優れた抵抗発
熱体を提供するものである。
電気抵抗特性、耐酸化性及び機械的性質に優れた抵抗発
熱体を提供するものである。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】本発明によれば、Ａｌ
2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状あるいは扁平状と粒状
のＭｏ珪化物を複合相とし、その体積率が１０〜７０％
する複合材料からなる抵抗発熱体が提供される。このよ
うな抵抗発熱体は、扁平状のＭｏ粉末の表面にＡｌ2Ｏ3
粉末とＳｉ粉末が付着した混合粉末を成形後、不活性雰
囲気中、１５００〜１８００℃に加熱し、扁平状のＭｏ
粉末とＳｉ粉末を反応させ扁平状のＭｏ珪化物を生成さ
せると共に焼結することことにより得られる。
2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状あるいは扁平状と粒状
のＭｏ珪化物を複合相とし、その体積率が１０〜７０％
する複合材料からなる抵抗発熱体が提供される。このよ
うな抵抗発熱体は、扁平状のＭｏ粉末の表面にＡｌ2Ｏ3
粉末とＳｉ粉末が付着した混合粉末を成形後、不活性雰
囲気中、１５００〜１８００℃に加熱し、扁平状のＭｏ
粉末とＳｉ粉末を反応させ扁平状のＭｏ珪化物を生成さ
せると共に焼結することことにより得られる。
【０００５】本発明の抵抗発熱体はＡｌ2Ｏ3マトリック
スに複合相として扁平状あるいは扁平状と粒状のＭｏ珪
化物をｉｎ−ｓｉｔｕで、１０〜７０体積％生成させる
ことで、高温に加熱された際、表面近傍のＭｏ珪化物の
酸化により生成するＳｉＯ2と表面近傍のマトリックス
のＡｌ2Ｏ3が反応して、Ｍｏ珪化物の体積率が１０〜３
５％では、ＳｉＯ2 より高融点（〜１９００℃）のムラ
イト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）が、Ｍｏ珪化物の体積
率が３５〜７０％では、生成するＳｉＯ2 が多くなるた
め、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2 の
混合相の緻密な相が表面に生成するため耐熱性に優れた
保護皮膜が形成される。さらに扁平状のＭｏ珪化物とす
ることにより、Ｍｏ珪化物の比表面積が、現在、使用さ
れている微粉の粒状Ｍｏ珪化物に比べ小さくなるので、
表面近傍のＭｏ珪化物の酸化速度が遅くなるため、保護
皮膜の深さ方向の成長速度が遅くなり、抵抗発熱体の寿
命を長くすることができる。
スに複合相として扁平状あるいは扁平状と粒状のＭｏ珪
化物をｉｎ−ｓｉｔｕで、１０〜７０体積％生成させる
ことで、高温に加熱された際、表面近傍のＭｏ珪化物の
酸化により生成するＳｉＯ2と表面近傍のマトリックス
のＡｌ2Ｏ3が反応して、Ｍｏ珪化物の体積率が１０〜３
５％では、ＳｉＯ2 より高融点（〜１９００℃）のムラ
イト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）が、Ｍｏ珪化物の体積
率が３５〜７０％では、生成するＳｉＯ2 が多くなるた
め、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2 の
混合相の緻密な相が表面に生成するため耐熱性に優れた
保護皮膜が形成される。さらに扁平状のＭｏ珪化物とす
ることにより、Ｍｏ珪化物の比表面積が、現在、使用さ
れている微粉の粒状Ｍｏ珪化物に比べ小さくなるので、
表面近傍のＭｏ珪化物の酸化速度が遅くなるため、保護
皮膜の深さ方向の成長速度が遅くなり、抵抗発熱体の寿
命を長くすることができる。
【０００６】また、複合相を扁平状あるいは扁平状と粒
状とすることで、粒状のみの場合では困難なＭｏ珪化物
の体積率が１０〜２０％の添加でも複合材料の抵抗を発
熱体の範囲まで下げることが可能となり、その体積率や
扁平状と粒状の割合を変えることで電気抵抗を任意に制
御できる。さらに、Ｍｏ珪化物を扁平状とすることによ
り、粒状のＭｏ珪化物に比較して、破壊時のクラックの
偏向作用が大きいため抵抗発熱体の靱性を高めることが
でき、高温における耐クリープ変形性にも優れるため、
高温での安定性や信頼性が高く、電気抵抗の制御も可能
な抵抗発熱体が提供できる。扁平状の形態は扁平面の最
小径をｄ、厚さをｔとしたときにｄ／ｔ≧３であること
が望ましい。ｄ／ｔが３未満の場合には、複合相の低体
積率（＜２０％）側における抵抗が導電体の範囲に低下
せず、機械的性質、特に、クラックの偏向による靱性の
改善効果が十分得られないので好ましくない。ｄ及びｔ
の範囲としては特に制限はないが、ｄ／ｔ≧３の関係を
満足していることが好ましい。
状とすることで、粒状のみの場合では困難なＭｏ珪化物
の体積率が１０〜２０％の添加でも複合材料の抵抗を発
熱体の範囲まで下げることが可能となり、その体積率や
扁平状と粒状の割合を変えることで電気抵抗を任意に制
御できる。さらに、Ｍｏ珪化物を扁平状とすることによ
り、粒状のＭｏ珪化物に比較して、破壊時のクラックの
偏向作用が大きいため抵抗発熱体の靱性を高めることが
でき、高温における耐クリープ変形性にも優れるため、
高温での安定性や信頼性が高く、電気抵抗の制御も可能
な抵抗発熱体が提供できる。扁平状の形態は扁平面の最
小径をｄ、厚さをｔとしたときにｄ／ｔ≧３であること
が望ましい。ｄ／ｔが３未満の場合には、複合相の低体
積率（＜２０％）側における抵抗が導電体の範囲に低下
せず、機械的性質、特に、クラックの偏向による靱性の
改善効果が十分得られないので好ましくない。ｄ及びｔ
の範囲としては特に制限はないが、ｄ／ｔ≧３の関係を
満足していることが好ましい。
【０００７】本発明の複合材料における複合相の体積率
は、１０〜７０％、特に２０〜６０％であることが好ま
しい。複合相の体積率が１０％よりも少ない場合には、
複合体の体積抵抗率が高すぎるため抵抗発熱できず、ま
た、複合相の体積率が７０％より多くなると複合体の体
積抵抗率が小さくなり、複合相のＭｏ珪化物とほぼ同じ
値になるため、これ以上添加しても体積抵抗率は変化し
ない。Ｍｏ珪化物としては、Ｍｏ3Ｓｉ、Ｍｏ5Ｓｉ3、
ＭｏＳｉ2 が挙げられ、いずれも発熱体として使用でき
るが、特に耐酸化性が必要な場合には、ＭｏＳｉ2 が耐
酸化性の点で優れているため、ＭｏＳｉ2 が生成するよ
うにＭｏ粉末とＳｉ粉末の添加量と焼結条件を選択する
ことが望ましい。
は、１０〜７０％、特に２０〜６０％であることが好ま
しい。複合相の体積率が１０％よりも少ない場合には、
複合体の体積抵抗率が高すぎるため抵抗発熱できず、ま
た、複合相の体積率が７０％より多くなると複合体の体
積抵抗率が小さくなり、複合相のＭｏ珪化物とほぼ同じ
値になるため、これ以上添加しても体積抵抗率は変化し
ない。Ｍｏ珪化物としては、Ｍｏ3Ｓｉ、Ｍｏ5Ｓｉ3、
ＭｏＳｉ2 が挙げられ、いずれも発熱体として使用でき
るが、特に耐酸化性が必要な場合には、ＭｏＳｉ2 が耐
酸化性の点で優れているため、ＭｏＳｉ2 が生成するよ
うにＭｏ粉末とＳｉ粉末の添加量と焼結条件を選択する
ことが望ましい。
【０００８】本発明の抵抗発熱体材料は以下の方法で製
造される。まず、少なくとも一部が扁平なＭｏ金属粉末
表面にＡｌ2Ｏ3とＳｉ粉末が付着している複合粉末を製
造する。このような複合粉末は、Ｍｏ金属粉末とＡｌ2
Ｏ3とＳｉ粉末を混合することにより，該Ｍｏ金属粉末
の少なくとも一部を塑性変形させて扁平化させることに
より製造できる。Ａｌ2Ｏ3粉末の粒度は特に制限はない
が、焼結性のよい平均粒径１μｍ以下のものが望まし
い。Ｓｉ粉末の粒度は、特に制限はないが、Ｍｏ粉末と
の反応を促進するため、２０μｍ以下であることが望ま
しい。また、Ｍｏ金属粉末の粒子径は、扁平化を容易に
促進するためには１〜２００μｍ、特に３〜１００μｍ
の範囲が好ましい。Ｍｏ金属粉末の粒子径が１μｍより
小さいと、微粒のため扁平化させることができない。ま
た、２００μｍよりも大きくなると、粗粒のため焼結を
困難にし、またＡｌ2Ｏ3粉末又はＳｉ粉末との分離が激
しくなるため、均一混合が困難となる。扁平状と粒状の
混合としたい場合には、粒子径が１μｍ以下のＭｏ粉末
の添加量を調整すればよい。
造される。まず、少なくとも一部が扁平なＭｏ金属粉末
表面にＡｌ2Ｏ3とＳｉ粉末が付着している複合粉末を製
造する。このような複合粉末は、Ｍｏ金属粉末とＡｌ2
Ｏ3とＳｉ粉末を混合することにより，該Ｍｏ金属粉末
の少なくとも一部を塑性変形させて扁平化させることに
より製造できる。Ａｌ2Ｏ3粉末の粒度は特に制限はない
が、焼結性のよい平均粒径１μｍ以下のものが望まし
い。Ｓｉ粉末の粒度は、特に制限はないが、Ｍｏ粉末と
の反応を促進するため、２０μｍ以下であることが望ま
しい。また、Ｍｏ金属粉末の粒子径は、扁平化を容易に
促進するためには１〜２００μｍ、特に３〜１００μｍ
の範囲が好ましい。Ｍｏ金属粉末の粒子径が１μｍより
小さいと、微粒のため扁平化させることができない。ま
た、２００μｍよりも大きくなると、粗粒のため焼結を
困難にし、またＡｌ2Ｏ3粉末又はＳｉ粉末との分離が激
しくなるため、均一混合が困難となる。扁平状と粒状の
混合としたい場合には、粒子径が１μｍ以下のＭｏ粉末
の添加量を調整すればよい。
【０００９】Ｍｏ金属粉末とＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末の
混合割合は、焼結後のＭｏ珪化物の体積率が１０〜７０
％、特に２０〜６０％になるように配合することが好ま
しい。Ｍｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末及びＳｉ粉末の混合方法
については、特に制限はなく湿式及び乾式のいずれも採
用できる。混合方法の場合の溶媒としてはエタノール、
メタノール等が一般に使用される。混合装置について
は、ボールミル、振動ミル、アトライター、遊星型ボー
ルミル等を用いることができる。Ｍｏ粉末は、混合時の
ボール等の混合媒体による機械的混合により球状から扁
平状へと変形が進む。したがって、混合条件の制御によ
り扁平化の程度を制御することができる。一般に、混合
時間、回転数等の条件により変形量は変わってくるの
で，これらの条件を制御し、扁平状の形状がｄ／ｔ≧３
を満足するように扁平化させることが望ましい。
混合割合は、焼結後のＭｏ珪化物の体積率が１０〜７０
％、特に２０〜６０％になるように配合することが好ま
しい。Ｍｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末及びＳｉ粉末の混合方法
については、特に制限はなく湿式及び乾式のいずれも採
用できる。混合方法の場合の溶媒としてはエタノール、
メタノール等が一般に使用される。混合装置について
は、ボールミル、振動ミル、アトライター、遊星型ボー
ルミル等を用いることができる。Ｍｏ粉末は、混合時の
ボール等の混合媒体による機械的混合により球状から扁
平状へと変形が進む。したがって、混合条件の制御によ
り扁平化の程度を制御することができる。一般に、混合
時間、回転数等の条件により変形量は変わってくるの
で，これらの条件を制御し、扁平状の形状がｄ／ｔ≧３
を満足するように扁平化させることが望ましい。
【００１０】さらに、この混合過程で、Ｍｏ粉末の表面
にＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末が付着するため、焼結過程で
Ｍｏ粉末同士が接触、造粒することを防止することがで
きる。なお、Ｍｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末の混合
割合によっては、Ｍｏ粉末表面に付着しないＡｌ2Ｏ3粉
末又はＳｉ粉末も共存することは言うまでもない。ま
た、上記の扁平なＭｏ粉末表面にＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉
末が付着している複合粉末は、予めＭｏ粉末を圧延加工
等により扁平化させ、これとＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末を
混合することによっても製造することができる。
にＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末が付着するため、焼結過程で
Ｍｏ粉末同士が接触、造粒することを防止することがで
きる。なお、Ｍｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末の混合
割合によっては、Ｍｏ粉末表面に付着しないＡｌ2Ｏ3粉
末又はＳｉ粉末も共存することは言うまでもない。ま
た、上記の扁平なＭｏ粉末表面にＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉
末が付着している複合粉末は、予めＭｏ粉末を圧延加工
等により扁平化させ、これとＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末を
混合することによっても製造することができる。
【００１１】次に得られた混合粉末を所望の形状に成形
した後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気または真
空下で１５００〜１８００℃で焼結する。焼結方法とし
ては、公知の方法を用いることができる。例えば、ＣＩ
Ｐ成形や射出成形した成形体、あるいは混合粉末にバイ
ンダーを添加し、これを押し出し法やロール成形などに
より、線材や板状の長尺の形状に成形した後に常圧焼結
や真空焼結、さらにＨＩＰで高密度化するプロセスよ
り、各種の形状や長尺の抵抗発熱体を製造することがで
きる。また、ホットプレス等の一軸加圧成形を用いても
よい。
した後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気または真
空下で１５００〜１８００℃で焼結する。焼結方法とし
ては、公知の方法を用いることができる。例えば、ＣＩ
Ｐ成形や射出成形した成形体、あるいは混合粉末にバイ
ンダーを添加し、これを押し出し法やロール成形などに
より、線材や板状の長尺の形状に成形した後に常圧焼結
や真空焼結、さらにＨＩＰで高密度化するプロセスよ
り、各種の形状や長尺の抵抗発熱体を製造することがで
きる。また、ホットプレス等の一軸加圧成形を用いても
よい。
【００１２】
【作用】本発明によれば、Ａｌ2Ｏ3マトリックスに複合
相として扁平状あるいは扁平状と粒状のＭｏ珪化物をｉ
ｎ−ｓｉｔｕで、１０〜７０体積％生成させることで、
高温に加熱された際、表面近傍のＭｏ珪化物の酸化によ
り生成するＳｉＯ2 と表面近傍のマトリックスのＡｌ2
Ｏ3が反応して、Ｍｏ珪化物の体積率が１０〜３５％で
は、ＳｉＯ2 より高融点（〜１９００℃）のムライト
（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）が、Ｍｏ珪化物の体積率が
３５〜７０％では、生成するＳｉＯ2 が多くなるため、
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2 の混合
相の緻密な相が表面に生成するため耐熱性に優れた保護
皮膜が形成される。さらに扁平状のＭｏ珪化物とするこ
とにより、Ｍｏ珪化物の比表面積が、現在、使用されて
いる微粉の粒状Ｍｏ珪化物に比べ小さくなるので、表面
近傍のＭｏ珪化物の酸化速度が遅くなるため、保護皮膜
の深さ方向の成長速度が遅くなり、抵抗発熱体の寿命を
長くすることができる。
相として扁平状あるいは扁平状と粒状のＭｏ珪化物をｉ
ｎ−ｓｉｔｕで、１０〜７０体積％生成させることで、
高温に加熱された際、表面近傍のＭｏ珪化物の酸化によ
り生成するＳｉＯ2 と表面近傍のマトリックスのＡｌ2
Ｏ3が反応して、Ｍｏ珪化物の体積率が１０〜３５％で
は、ＳｉＯ2 より高融点（〜１９００℃）のムライト
（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）が、Ｍｏ珪化物の体積率が
３５〜７０％では、生成するＳｉＯ2 が多くなるため、
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2 の混合
相の緻密な相が表面に生成するため耐熱性に優れた保護
皮膜が形成される。さらに扁平状のＭｏ珪化物とするこ
とにより、Ｍｏ珪化物の比表面積が、現在、使用されて
いる微粉の粒状Ｍｏ珪化物に比べ小さくなるので、表面
近傍のＭｏ珪化物の酸化速度が遅くなるため、保護皮膜
の深さ方向の成長速度が遅くなり、抵抗発熱体の寿命を
長くすることができる。
【００１３】また、複合相を扁平状あるいは扁平状と粒
状とすることで、粒状のみの場合では困難なＭｏ珪化物
の体積率が１０〜２０％の添加でも複合材料の抵抗を導
電体の範囲まで下げることが可能となり、その体積率や
扁平状と粒状の割合を変えることで電気抵抗を任意に制
御できる。さらに、Ｍｏ珪化物を扁平状とすることによ
り、粒状のＭｏ珪化物に比較して、破壊時のクラックの
偏向作用が大きいため靱性を高めることができ、高温に
おける耐クリープ変形性にも優れるため、高温での安定
性や信頼性が高く、電気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体
が提供できる。さらに、複合相の形態は、原料粉末であ
るＭｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末及びＳｉ粉末の混合中のＭｏ
粉末の塑性変形を利用して扁平化が達成できるため、複
合相の形状の制御が容易であり、追加の製造プロセスを
必要とせず複合化によるコスト増を抑えることができ
る。
状とすることで、粒状のみの場合では困難なＭｏ珪化物
の体積率が１０〜２０％の添加でも複合材料の抵抗を導
電体の範囲まで下げることが可能となり、その体積率や
扁平状と粒状の割合を変えることで電気抵抗を任意に制
御できる。さらに、Ｍｏ珪化物を扁平状とすることによ
り、粒状のＭｏ珪化物に比較して、破壊時のクラックの
偏向作用が大きいため靱性を高めることができ、高温に
おける耐クリープ変形性にも優れるため、高温での安定
性や信頼性が高く、電気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体
が提供できる。さらに、複合相の形態は、原料粉末であ
るＭｏ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末及びＳｉ粉末の混合中のＭｏ
粉末の塑性変形を利用して扁平化が達成できるため、複
合相の形状の制御が容易であり、追加の製造プロセスを
必要とせず複合化によるコスト増を抑えることができ
る。
【００１４】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさ
らに具体的に説明する。 実施例１及び比較例１〜３ 中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３０；住
友化学製）と平均粒径９．３μｍのＭｏ粉末（日本プラ
ンゼー社製）及び１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純度
化学研究所製）を焼結後にＭｏ珪化物としてＭｏＳｉ2
の体積率が１０、２０、３０、４５、６０％生成するよ
うに秤量した。これらの混合粉末をエタノール溶媒中、
窒化珪素ボールを用いてボールミル混合を行った。図１
及び図２に生成するＭｏＳｉ2 の体積率が２０％の場合
のボールミル後の混合粉末の外観の走査型電子顕微鏡像
と断面組織の光学顕微鏡像を示す。これらより、添加し
た粒径９．３μｍのＭｏ粉末がボールミル混合により扁
平化し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末が表面に付着し
ていることがわかる。その他の体積率の場合も同様の結
果が得られた。
らに具体的に説明する。 実施例１及び比較例１〜３ 中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３０；住
友化学製）と平均粒径９．３μｍのＭｏ粉末（日本プラ
ンゼー社製）及び１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純度
化学研究所製）を焼結後にＭｏ珪化物としてＭｏＳｉ2
の体積率が１０、２０、３０、４５、６０％生成するよ
うに秤量した。これらの混合粉末をエタノール溶媒中、
窒化珪素ボールを用いてボールミル混合を行った。図１
及び図２に生成するＭｏＳｉ2 の体積率が２０％の場合
のボールミル後の混合粉末の外観の走査型電子顕微鏡像
と断面組織の光学顕微鏡像を示す。これらより、添加し
た粒径９．３μｍのＭｏ粉末がボールミル混合により扁
平化し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末とＳｉ粉末が表面に付着し
ていることがわかる。その他の体積率の場合も同様の結
果が得られた。
【００１５】この混合粉末を黒鉛のモールドにいれホッ
トプレスにより、１６００℃、２００kg/cm2の圧力でア
ルゴン中、１時間保持して焼結を行った。Ｘ線回折よ
り、得られた複合材料は、Ａｌ2Ｏ3とＭｏＳｉ2 から構
成されていることが確認された。図３に生成したＭｏＳ
ｉ2 の体積率が２０％の場合の複合材料のプレス方向と
平行方向の断面組織の光学顕微鏡像を示す。生成したＭ
ｏＳｉ2 は２次元に配向し、ｄ／ｔ≧３を満たして扁平
化していることがわかる。この複合材料から２．５×
２．５×４０ｍｍの棒状の試験片を加工し、室温で４端
子法により体積抵抗率を求めた。また、３点曲げ試験に
より曲げ強度を、ＳＥＶＮＢ法により破壊靱性を測定し
た。測定結果を表１に示した。なお、比較のため、同じ
中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３０；住
友化学製）に粒状の平均粒径２．４μｍＭｏＳｉ2 粉末
（ＭｏＳｉ2 −Ｆ：日本新金属製）を体積率で１０、３
０、６０％になるようにして実施例１と同様に製造した
複合材料（比較例１）とＡｌ2Ｏ3単相（比較例２）及
び、現在、使用されている代表的なＭｏＳｉ2 系の抵抗
発熱体（カンタルスーパー）（比較例３）の結果も合わ
せて示す。
トプレスにより、１６００℃、２００kg/cm2の圧力でア
ルゴン中、１時間保持して焼結を行った。Ｘ線回折よ
り、得られた複合材料は、Ａｌ2Ｏ3とＭｏＳｉ2 から構
成されていることが確認された。図３に生成したＭｏＳ
ｉ2 の体積率が２０％の場合の複合材料のプレス方向と
平行方向の断面組織の光学顕微鏡像を示す。生成したＭ
ｏＳｉ2 は２次元に配向し、ｄ／ｔ≧３を満たして扁平
化していることがわかる。この複合材料から２．５×
２．５×４０ｍｍの棒状の試験片を加工し、室温で４端
子法により体積抵抗率を求めた。また、３点曲げ試験に
より曲げ強度を、ＳＥＶＮＢ法により破壊靱性を測定し
た。測定結果を表１に示した。なお、比較のため、同じ
中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３０；住
友化学製）に粒状の平均粒径２．４μｍＭｏＳｉ2 粉末
（ＭｏＳｉ2 −Ｆ：日本新金属製）を体積率で１０、３
０、６０％になるようにして実施例１と同様に製造した
複合材料（比較例１）とＡｌ2Ｏ3単相（比較例２）及
び、現在、使用されている代表的なＭｏＳｉ2 系の抵抗
発熱体（カンタルスーパー）（比較例３）の結果も合わ
せて示す。
【００１６】これから、本発明で得られた複合材料の体
積抵抗率は生成したＭｏＳｉ2 の体積率を変えることに
より、代表的なＭｏＳｉ2 系より高体積抵抗率領域で大
きくかえることができ、粒状では絶縁抵抗を示す１０体
積％ＭｏＳｉ2 でも抵抗は低下している。また、曲げ強
度、破壊靱性も生成した扁平状のＭｏＳｉ2 により向上
し、３０％では曲げ強度５８kg/mm2、破壊靱性６ＭＰａ
√ｍと球状のＭｏＳｉ2 添加やＡｌ2Ｏ3単相、ＭｏＳｉ
2 に比べ高い値が得られており、本発明により高い機械
特性を持つ優れた抵抗発熱体が得られることがわかる。
積抵抗率は生成したＭｏＳｉ2 の体積率を変えることに
より、代表的なＭｏＳｉ2 系より高体積抵抗率領域で大
きくかえることができ、粒状では絶縁抵抗を示す１０体
積％ＭｏＳｉ2 でも抵抗は低下している。また、曲げ強
度、破壊靱性も生成した扁平状のＭｏＳｉ2 により向上
し、３０％では曲げ強度５８kg/mm2、破壊靱性６ＭＰａ
√ｍと球状のＭｏＳｉ2 添加やＡｌ2Ｏ3単相、ＭｏＳｉ
2 に比べ高い値が得られており、本発明により高い機械
特性を持つ優れた抵抗発熱体が得られることがわかる。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例２ 中心粒径０．４μｍの高純度Ａｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３
０；住友化学製）に１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純
度化学研究所製）とＭｏ粉末として平均粒径９．３μｍ
のＭｏ粉末（日本プランゼー社製）と平均０．７μｍの
Ｍｏ粉末（日本新金属社製）の混合比を変えて、焼結後
に扁平状と粒状の比の異なる３０体積％のＭｏＳｉ2 が
生成するように、各粉末を秤量し、実施例１と同様に焼
結し複合材料を得た。得られた複合材料中のＭｏＳｉ2
の扁平状と粒状との比と体積抵抗率の変化を表２に示
す。これから、同じ体積率のＭｏＳｉ2 でも扁平状と粒
状との比を変えることで体積抵抗率を変化させることが
できることがわかる。
０；住友化学製）に１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純
度化学研究所製）とＭｏ粉末として平均粒径９．３μｍ
のＭｏ粉末（日本プランゼー社製）と平均０．７μｍの
Ｍｏ粉末（日本新金属社製）の混合比を変えて、焼結後
に扁平状と粒状の比の異なる３０体積％のＭｏＳｉ2 が
生成するように、各粉末を秤量し、実施例１と同様に焼
結し複合材料を得た。得られた複合材料中のＭｏＳｉ2
の扁平状と粒状との比と体積抵抗率の変化を表２に示
す。これから、同じ体積率のＭｏＳｉ2 でも扁平状と粒
状との比を変えることで体積抵抗率を変化させることが
できることがわかる。
【００１９】
【表２】
【００２０】実施例３及び比較例４ 実施例１の５種類の試料及び比較例１の３種類の試料に
ついて、大気中、１７００℃で５時間熱処理し、さらに
１００時間熱処理した後の表面層の厚さを測定した結果
を表３に示す。これから、本発明では膜厚の変化は小さ
いが、粒状のＭｏＳｉ2 を複合相とした試料は膜厚が大
きく増加しており、本発明により優れた耐熱性を有する
抵抗発熱体が得られることがわかった。
ついて、大気中、１７００℃で５時間熱処理し、さらに
１００時間熱処理した後の表面層の厚さを測定した結果
を表３に示す。これから、本発明では膜厚の変化は小さ
いが、粒状のＭｏＳｉ2 を複合相とした試料は膜厚が大
きく増加しており、本発明により優れた耐熱性を有する
抵抗発熱体が得られることがわかった。
【００２１】
【表３】
【図１】 図１は、本発明の実施例１のボールミル後の
混合粉末の粒子構造を表す図面に代える走査型電子顕微
鏡写真である。
混合粉末の粒子構造を表す図面に代える走査型電子顕微
鏡写真である。
【図２】 図２は、本発明の実施例１のボールミル後の
混合粉末の粒子構造を表す図面に代える光学顕微鏡写真
である。
混合粉末の粒子構造を表す図面に代える光学顕微鏡写真
である。
【図３】 図３は、本発明の実施例１で得られた複合材
料の組織を表す図面に代える光学顕微鏡写真である。
料の組織を表す図面に代える光学顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 良彦 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇部 興産株式会社宇部研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状の
Ｍｏ珪化物を複合相とする複合材料からなる抵抗発熱
体。 - 【請求項２】 Ａｌ2Ｏ3をマトリックスとし、扁平状と
粒状のＭｏ珪化物を複合相とする複合材料からなる抵抗
発熱体。 - 【請求項３】 複合相の体積率が、１０〜７０％である
請求項１記載の抵抗発熱体。 - 【請求項４】 扁平状のＭｏ粉末の表面にＡｌ2Ｏ3粉末
とＳｉ粉末が付着した混合粉末を成形後、不活性雰囲気
中、１５００〜１８００℃に加熱し、扁平状のＭｏ粉末
とＳｉ粉末を反応させて扁平状のＭｏ珪化物を生成させ
ると共に焼結することを特徴とする請求項１記載の抵抗
発熱体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21811596A JPH1050463A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21811596A JPH1050463A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050463A true JPH1050463A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16714866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21811596A Pending JPH1050463A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050463A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Ihi Corporation | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
-
1996
- 1996-08-01 JP JP21811596A patent/JPH1050463A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Ihi Corporation | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
| JPWO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2009-03-05 | 株式会社Ihi | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
| DE112005003684B4 (de) * | 2005-08-31 | 2012-01-12 | Ihi Corporation | Wärmebehandlungshaltevorrichtung und Wärmebehandlungsvorrichtung und Verfahren |
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