JPS6136162A - 導電性セラミツク複合体 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、導電性化合物と絶縁性セラミックスとの複合
焼結体に係シ、特に電界方向の電気抵抗率を導電性化合
物の値に近付けた複合体に関する。

〔発明の背景〕

従来、発熱体（ヒータ）、抵抗体、電極等に用いられる
セラミック材料の中で、室温の電気抵抗率が大略１０−
１Ω副以下である導電性セラミックスは、導電性化合物
粉末と高抵抗の絶縁性セラミック原料全混合して焼結す
るか、あるいは絶縁性セラミックス中に窒素などをドー
ピングし拡散させて作製されていた。

しかしながら、これらは組織的には、いずれも方向性の
ない等方向なものであシ、方向性のある形状の導電性化
合物を用いて電気抵抗率を低くした複合セラミックスは
従来見当らない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の複合セラミックスよりも電気抵
抗率が低くなるように構成された導電性セラミック複合
体を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明を概説すれば、本発明は導電性セラミック複合体
に関する発明であって、電気抵抗率の低い導電性化合物
と、電気抵抗率の高い絶縁性セラミックスとから成るセ
ラミック複合焼結体において、該導電性化合物が長繊維
状又は短繊維状のものであり、かつそれら繊維状体の長
軸方向が平均してほぼ電界方向に並行していることを特
徴とする。

本発明の複合体では、従来の方向性のない導電性化合物
粉末を用いた焼結体に比して電気抵抗率が低くなり、し
たがって一定の電気抵抗率を得るのに混合する導電性化
合物の桁が少なくて済む。

一般に、ＳｉＯ、Ｅｌｉ、Ｎ４、Ａｌｔｏｓ等の絶縁性
セラミックスに比して、ＺｒＢ２．　　Ｔｉｅ　、　　
ＴｉＮ等の導電性化合物は、耐熱・耐酸化性が劣ってい
るから、これら化合物の混合率の少ない複合セラミック
スの耐熱・耐酸化性がより向上する。

他方、導電性化合物の強度が大であれば、電気抵抗率が
低下するのみならず、より強度の大なる補強々化型の複
合セラミックスが得られる。

更に、断面の中心部に繊維状の導電性化合物を配し、外
表面部を耐熱・耐酸化性のある絶縁性セラミックスとす
れば、耐熱・耐酸化性を更に一段と向上させることがで
きる。

また、本発明の複合体では、導電性化合物の混合率の減
少に伴って、電気抵抗率が従来のようには急増しないこ
とを見出した。そこで、該化合物の添加量の下限を、従
来の３０容量チから５容量係までと低下させることがで
きた。その１例を添付図面の簡単な説明する。すなわち
第１図は、導電性化合物の添加量（容量％）（横軸）と
電気抵抗率（Ｑ　ｃｍ　）（縦軸）との関係を示すグラ
フである。第１図から明らかなように、本発明の複合体
では、電気抵抗率が従来のようには急増しないので、再
現性良く制御可能な電気抵抗率の範囲が拡大し、例えば
ＳｉＯ−ＺｒＢｚ　　系では、従来の１０−ｓ〜１０−
ｓが、１０−５〜１０−１と拡大し念。

更にまた、発熱体として理想的な熱暴走しない特性も電
気抵抗率の変化と同じく１００倍程度高い抵抗値まで実
現可能となり、家庭用及び工業用発熱体における多くの
製品に適用可能となった。

本発明の複合体の製造方法はそれ自体公知の方法でよい
。例えば、押出し等の一軸方向加圧による成形によって
、導電性化合物原料の長軸方向を、概略押出し加圧方向
と一致させる（無加圧焼結）。

他方、ホットプレス焼結では、導電性化合物原料の長軸
方向を、加圧方向と直角な面に概略一致させる。

以下、本発明の複合体を、添付図面により具体的に説明
する。

すなわち、第２図及び第３図は、本発明の導電性セラミ
ック複合体の１例の構造を模式的に示す断面概略図であ
り、第３図（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）図の１−
１’線横断面図である。各図において、符号１は繊維状
の導電性化合物、２は絶縁性セラミックス、３は電界方
向を意味する。

第２図は、長繊維状の導電性化合物１を、絶縁性セラミ
ックス２で固めた場合である。第２図に示すように、導
電性化合物繊維が、両端の断面を除いて外表面にさらさ
れていないので、この場合が、耐酸化性の最も優れた構
造となっている。

また、この際、絶縁性セラミックス２よりも強度の大な
る導電性化合物繊維を用いれば、補強々化の効果も合せ
て付与することができる。

第３図は、導電性化合物として、第２図の場合よシも短
い繊維状の導電性化合物１ｆｔ使用した例である。電気
抵抗率は第２図の場合よりも高くなるが、従来の球状粒
子を用い光場合よシ低い。また、導電性化合物繊維の一
部が側面に露出すると、耐酸化性も第２図の場合よシ劣
化する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ ２０容量係の繊維状ＴＩＣと、８０容量チの等方向な形
状の８１０粒子とからなる混合物を成形し、それを温度
：２１００℃、加圧；３００ｋ１７ｆ／ａｍ２．　　保
持時間：２時間の条件でホットプレス焼結したところ、
繊維状ＴｉＣの長軸方向の室温における電気抵抗率が、
４Ｘ１０−’Ωｎｚである複合体を得た。

これのＴｉＣ０長軸方向と直角をなす方向の電気抵抗率
は５　Ｘ　１０−”　Ｑ　ｃｍ、また等方向なＴＩＣと
８１０粒子よりなる組成物を同一条件で焼結したものの
電気抵抗率はＩ　Ｘ　１０”　Ｑｃｍであるから、上記
本発明の複合体の電気抵抗率は、それぞれ、８　Ｘ　１
０−’倍、４　Ｘ　１　Ｅｌ−３倍と著しく小さくなっ
たことになる。

他方、１１００℃の大気中に１００時間放置した七きの
酸化増量は、５■／Ｃｍ２であった。これは上記した従
来の等方性のものの同一条件下における酸化増量４０１
１９１０ｎ２に比して、約ＩＡと極めて少なくなってい
る。更に、室温における曲げ強さは、７５　ｋｇ７ｍ”
であった。これは上記従来品の曲げ強さ３７　ｋｇ／ａ
ｍ”の約２倍である。

なお、前記した本実施例品の電気抵抗率＝４Ｘ１０”−
’Ω釧は、従来の等方性品では、Ｔｉｅの合歓が５０容
ｆ％の場合とほぼ等しい。しかして、このような等方性
品の１１００℃％　１００時間放置における酸化増量は
１０５１ｎｑ／ｎｎ２であって、この放置後の試験片は
崩壊寸前であって全く使用に耐えない。それに対して、
本実施例の試験片は、Ｔｉｃ！　ｆ＃！維の端部が露出
している面がやや変色している程度であって、その他は
試験前とほとんど変らない外観を呈していた。

実施例２ 直径が３〜１０μｍで長さが５０〜２００μｍの短繊維
状のＺｒＢｇ　を２０容量チと平均粒径１ｐｍの通常の
等方向なＡ４０３粒子８０容−Ｍｌ　％（α５■目のＭ
ｇＯｆ含有）からなる混合物を成形し、それを温度：１
７５０℃の大気と通じている電気炉中に、時間：２時間
保持して焼結した。室温における電気抵抗率を測定した
ところ、４　Ｘ　１０−１Ωｍであった。この値は通常
の等方向形状の粒子からなるＡｚ、ｏ３−　２０容量係
Ｚ　ｒ　Ｂｚ　の混合成形体を同一条件で焼結した場合
の電気抵抗率３Ｘ１０９Ωαの約１　／　１０１Ｇ　で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば繊維状の導電性化
合物を混合することによって、従来の等方向形状の粒子
からなる混合成形体を焼結した場合に比べて、電気抵抗
率が低く、耐酸化性及び強度の優れた導電性セラミック
複合体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明及び従来品の１例の導電性化合物の添加
量と電気抵抗率との関係を示すグラフ、第２図及び第３
図は本発明品の１例の構造を模式的に示す断面概略図で
あシ、第３図（１）は縦断面図、第３図（ｂ）は（ａ）
図の１−１’線横断面図である。 １：繊維状の導電性化合物、２：絶縁性セラミックス、
３：電界の方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気抵抗率の低い導電性化合物と、電気抵抗率の高
   い絶縁性セラミックスとから成るセラミック複合焼結体
   において、該導電性化合物が長繊維状又は短繊維状のも
   のであり、かつそれら繊維状体の長軸方向が平均してほ
   ぼ電界方向に並行していることを特徴とする導電性セラ
   ミック複合体。