JPS60116757A - セラミックスをプラズマ溶射した長波長赤外線放射体 - Google Patents

セラミックスをプラズマ溶射した長波長赤外線放射体

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JPS60116757A
JPS60116757A JP22369083A JP22369083A JPS60116757A JP S60116757 A JPS60116757 A JP S60116757A JP 22369083 A JP22369083 A JP 22369083A JP 22369083 A JP22369083 A JP 22369083A JP S60116757 A JPS60116757 A JP S60116757A
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plasma
ceramic
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fluoroplastic
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JP22369083A
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Tetsuo Hayakawa
早川 哲夫
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水蒸気の多い剪囲気又は液(水又は油等)と
接する状態eこおいて、特に放射面の汚染の可能性があ
り又lり染が障筈となる環境において使用する長波長赤
外線放射体に関するものである。
長波1長赤外線を放射するセラミックス(ジルコニア等
)を金属、素焼等にプラズマ溶着又は焼イア1けたもの
を加熱すれば、放射される長波長赤外線と被加熱物との
共振吸収現象により加熱効果か大であることはよく知ら
れており塗料の乾燥等に利用さしている。
併しなから、水蒸気の多い雰囲気や液(水又は油等)と
直接に放射体か接するような状態、例えは熱交換器、食
品機器(フライヤー等〕には全く使用されていない。
此は、従来の技術においては次のような欠陥か有ったか
らである。
長波長赤外線を放射するセラミックスを金属又は素焼p
こプラズマ溶着した場企は浴盾入iりに多数の気孔が存
在する。例えば、長波長赤外線を放射するために広く使
用されるジルコニアを主体とするセラミックスを溶着し
た場合は、その溶着層は容積率にて真の気孔率は15%
(見掛けのシC孔率は10%)tこ到する。従つ゛C,
敞規的に観察ず3%はCj体(金属、素焼)に到する無
数の気孔か存在する。
此の状IWを第1図に示す。図において、(1)は1i
) K金属、(2)は溶射されたセラミックス、(3)
は気孔を7Jりす。
次に第2図は、累β゛εにイツトリア等を固溶したジル
コニア粉末を特殊溶面にて混せしたペーストを塗イ1i
’ して?lJ:気炉で高温Qごて焼t1けた場合lx
 iJ<ず。図において、(4)はジルコニアを正体と
した赤外線放射層、(5) )、!素焼、(6)は素焼
の中に卯がれな発熱用のニクロム線である。
又、第3図は、第2図における表面の部分を拡大したも
の、第4図は第3図の平面図である。図にボずように、
此の種の放射体は使用中eこ表面の赤外放射層に多数の
きg!を発生する。此の発生するき裂は細いものである
が17体(2)焼)に到している。
以上に述べたごとく、現在発表さねている放射体は母体
(金属、素焼)に到する無数の気孔又はき裂を有してい
る。従って此を水蒸気の多い雰囲気又は液体と接して使
用すると次のような重大な欠陥を発生して使用は不可能
である。
l)、液に微少な電解質(食塩、アルカリ、酸)及び水
を含むと、第5図に刀くず、ごとく極部電池を構成して
母体金1.@にクロム線)か腐蝕される。特に温度の高
い場合は腐蝕速度か大である。此は、表面に溶着されて
いるジルコニアにはイツトリア、希土類元素等か含れて
おり導電性を示し、母体金属の方か′11L気的に卑で
あるから母体金属が侵されることになる。
2)、溶着されたセラミックス層の気孔、き裂゛ 等は
!1細であるために、没入した故は洗浄によっても排出
が不可能であり洗浄後も一ル(的10へ蝕は進行する。
3)、特に食品機器の場合は、セラミックス層の気孔に
固ノロした物質は腐敗して食中毒のjJ、叫Nとンよる
恐れかある。
次に、第5図に電気的腐蝕の例をボす。図においC,(
川λは金j萬1寸捧(づ、(11)は溶着ざ丁したセラ
ミックス((1)、(12)は没入したーfψ1質をで
;ζむ面である。此の場合、矢印の方向に電流か浣J’
tて91である金属母体の(13)の部分が腐蝕される
本発明は、以」ユの欠陥を除去して水蒸気の多い雰囲気
や面中eこても使用しえて、放射面に物質が固着しない
長波長赤外線放射体を提供するものである。
次やこ本発明の計則を実施例欠もって説明する。
実施例1れ 第6図に、アルミニウム又はアルミニウム会金基Hにジ
ルコニア(Zr02)’a? 9 U沙、ナタニア(’
I’1(J2檜10%混合した粒径lOμ〜30μ程度
のセラミックス微粉体をプラズマ溶着し此を陽極として
電解することにより基JJに痒するピンホール部分に酸
化液j庚(γ・Al2(J8)を生成し、さらにフッ素
樹1財ディスパーンョン俗故を全面に塗布し乾燥、焼イ
ー1け後さらに仕」二層としてフッ素樹脂ディスパージ
ョンを塗布、焼イー1けた場合の断■詳細なボ丁。図に
おいて基材(14)にセラミックス微粉末(15)k’
プラズマ溶着した場合は溶射被膜には無数の気孔が有り
その中には基材に遅するピンホール(16)も多数存在
する。此に陽極酸化を行うとピンホールな通して電解液
か基材にJ童し、その部分は酸化されてr−Al2O2
の被膜(171生する。
生成する酸化皮膜の厚さは20 p程度となるように電
流密艮、電解時間を制御する。この酸化被膜は極で硬く
、電気的絶縁性も良く無数の微孔を有している。次にフ
ッ素樹j指の微粉末を適当な液体中に懸濁させたディス
パーンョン溶I&を基イ′Aeこ塗イ1]′1−る。r
?J面ばナラミックス浴着によるピンホール(16八酸
化仮膜の微孔(+8)tこよく浸透して焼(:Iけ後、
投錨効果により7)素樹脂被膜を強固に基材に固着させ
る。次いて仕−」二層を伏在、焼(=1けする。
かくして、10g程度のフン素樹脂板膜(19)tこて
全1川を被覆する。
実施1り]2)。
第7図に、アルミニウム又はアルミニウム行金糸拐を1
易極として電解することにより20 /I程度のjνさ
の酸化被膜(γ・Al208)を生成し、此の上にジル
コニア(Zr(υ2)’r90%、チタニア(lllj
02)を10%混片した粒住10μ〜30p稈11のセ
ラミックス鰍粉をプラズマ溶着しさらにフッ素樹脂をプ
ライマー、仕上けと2回に分けて焼仁1けしだ場合の断
面計則を示す。
基材(20)に陽極酸化してr−A120gの無数の気
孔(21)を有する酸化被膜(乙ンを生成せしめ、次い
でセラミックス(β)をプラズマ溶着させる。
さらにフッ素樹脂を2回に分けて焼付けて、鼓膜(次)
eこて全1川を被覆する。
次に第8図tこ、陽極酸化による被膜の詳練1について
説明する。酸化被膜は(27)と(28)の2層に分れ
る。(27)は活性層でありr−A、I2O3より成り
0.1層程度の厚さであり緻密で極めて硬く電気的絶縁
性が大であり孔は無く基材との結合は強固である。(2
8ンは多孔層でありυ]μ程度の無数の微孔刀)はぼj
flJ i’こ直角に明いている。此の層の硬さは、ア
ルミニウムの硬度を80とすると表面では1層0位であ
るか内側に進むに従って使くなり(27)層においては
5000位と7よる。(1)、(昂)層共にその線Ih
# ’jetイ糸数は6〜9×lO/degであり、m
 jM セラミックスの7〜1 g x 1 (J、/
’ d留と近似してい乞此は溶着セラミックスの熱衝撃
eこよる剥離(・こ列しては極で有利である。アルミニ
ウム及O・会合基材の線膨張係数は28X10Acgで
ある。
次に、セラミックス溶着層に7〕X hl llaを焼
伺けた理由を説明する。
セラミックス溶M層には、陽極酸化により基材に達する
気孔は存在し7よいわけであるかその表面には無数の凹
凸があり此に液又は液中物質か固着する傾向がある。故
に有機物がイτjノaせす非混和性であるフッ素樹脂を
被覆して常にIW潔に保つようにした。7ノ累樹脂eこ
47ノ化エチレンを撰ひ、プライマーとしてリン酸又は
クロム酸水浴液を添加した7ノ累樹11tMディスパー
ジョンW=ふと、連続使用にて260“Cの1111;
j熱性を有する。
次に最も重要なことは、本発明は長波長赤外線放射か目
的であるからセラミックス而より放射された長波長赤外
線を吸収ぜず良く透過する物質を被膜として撰定するこ
とである。
コ(1) タd)に、フッ素樹脂(4フツ化エチレン)
を撰定した。
第9図に各種の被覆物質について赤外線吸収スペクトル
をボす。図において斜線部分に相尚した赤外線は1汲収
される。故をこフッ素樹脂(47)化エチレン)以外は
被覆イAとしては不適当である。
次に第1 +)図は、セラミックスの表面1M度が26
0 ”Cの場8tこおける長波長赤外線の放射 4゜エ
ネルギー分布を示す。図において、 ピーク波長にA4n原ンは5,4メIであり、波長78
μ以上の赤外線はフッ累樹脂被膜層tこ吸収さz′シて
熱となる。(E2の部分) 波長78μより短い赤外線
は透過して長波長赤外線として有効に作用する。(El
の部分) 此の場合、 +3i収される放射エネルギー(句は全放
射エネルギー(EI+E2+の約34%であり、”+(
66%ンは透過する。従って実用」二は全く問題はない
。吸収された放射工不ル、キー(均は熱に変換されて被
加熱物をは接伝導により加熱することとなる。
かくして本発明は、従来全く不=1能であった水蒸気の
多い算囲気又は面(水又は油等)と接する状態において
長波長赤外線の放IA、Iを’Nf rilとしただけ
でなく、放射面のlIj染を取り除いて熱交換器、食品
機器(フライヤー、 天ブラ鍋、ホットプレート等)に
広く利用の途をJイ」<ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の長波畏赤外線を放射するセラミックス
を金属又は素焼にプラズマ溶射した+2.j行の断面を
ノJ(1−0 第2図は、糸焼にイツトリア等をII!11浴したンル
コニア粉末を特殊溶液にて混合したベーストをブイ1)
して7江気〃1で高IMlこて焼(;Iけた従来の放射
体の断i、fl+を示す。 第3図は、第2図tこおける表1川の部分を拡大してj
トす。 7・・I」体の表1n目こ焼仁1けりれた放射層8・・
放射層に発生したき裂 9・・素わム痔の母悸 第4図は、第3図の平面図である。 第5図は、電気的腐蝕の例を示す。 第6図は、不発明tこよる実施例1)をボす。 第7図は、本発明による実施例2)ラボす。 第8図は、陽極酸化による被膜の計則な示す。 乙・・母捧金属 あ・・溶着したセラミックス 四・・
微孔 第9図は、各種の被膜物質の赤外線吸収スペクトルを示
す。図において、斜線の部分は吸収される放射エネルギ
ーをボず。 a・・7ノ素樹脂 b・・ナイロン−60・・メラミン
槓J’1ltf (1・・エポキシgJ ll=C・・
3χカラス板とアクリル(及 第10図は、セラミックスの表面温良が260°Cの場
合の長波長赤外線エネルギー分布と、7〕素樹脂被膜に
よる放射エネルギーの透過部分(1!4)と吸収部分(
1ωとをボす。 El・・透過する放射エネルギー E2・・1吸収される放射エネルギー 第 F 辺 11□ 〜顧″“°− ←破裁(cり一 0−1− 手続補正書 昭和59年3月81ヨ 特許庁長官 若杉和夫 殿 16巾件の表示 昭和58年特許願第223690号2
、発明の名称 セラミックスをブラスマ溶射した長波長
赤外線放射体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 愛知県名古屋市千種区高見 5、補正の対象 図面の第8図、第9図 6、補正の内容 図面の第8図、61吾9図を別紙の通り袖J−Eする第
 30

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 IJ、アルミニクム又tよアルミニウム合金基材にジル
    コニア(ZrO2)ヲ王1本としたセラミックス微粉末
    をプラズマ溶着し、此を陽極として電解することにより
    プラズマ溶着により発生した」l(イわ・こ判するピン
    ホール部分に酸化被膜(1′・A12(’、)a)を生
    成させ、さらeこフッ素樹脂を全表面(・こ焼付けする
    ことを特徴とするセラミックスをプラズマ溶着した長波
    長赤外線放射体。 2)、アルミニウム又はアルミニウム合金基材を陽極と
    して電解することにより酸化被膜(j−Al2O2)を
    生成せしめ、此の上にジルコニア(Zr(k)を主体と
    したセラミックス微粉末をプラズマ溶着し、さらtこフ
    ッ素樹脂を全表面に焼イ1けすることを特徴とするセラ
    ミックスをプラズマ溶着した長波長赤外線放射体。
JP22369083A 1983-11-28 1983-11-28 セラミックスをプラズマ溶射した長波長赤外線放射体 Pending JPS60116757A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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