JPS6168380A - セラミツクス赤外線放射体とその製造方法 - Google Patents

セラミツクス赤外線放射体とその製造方法

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JPS6168380A
JPS6168380A JP59186968A JP18696884A JPS6168380A JP S6168380 A JPS6168380 A JP S6168380A JP 59186968 A JP59186968 A JP 59186968A JP 18696884 A JP18696884 A JP 18696884A JP S6168380 A JPS6168380 A JP S6168380A
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infrared
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carbide sintered
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山内 英俊
横山 隆夫
直裕 野村
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Ibiden Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭化ケイ素質焼結体の表面に赤外線放射体被膜
が形成されたセラミックス赤外線放射体とその製造方法
KgA、り、詳しくは、炭化ケイ素質焼結体を基材とし
、その表面洗赤外線放射体被膜が強固に形成され、耐熱
性、耐衝撃性、機械的強度および構造のシンプμ化に優
れたセラミックス赤外線放射体とその製造方法に関する
ものである。
一般に赤外線放射体は、表面温度が低く、反面放射面積
が広く、かつ被照射体の赤外線吸収率が高いなどの特性
によシ家庭用の暖房、食品や塗料の乾燥又は赤外#i加
工などに広く利用されている。
近年、省エネルギーの課題から放射二ネlギーを効率よ
く放射する材料が要望されておυ、なかでも赤外線を効
率よく放射するセラミックス製の赤外線放射体が注目さ
れている。
即ち、暖房には例えば従来の金属エレメントを放射面に
した?lI熱ヒーターの代りに、セラミックを放射面に
した赤外線ヒーターとして使用することができる。特に
セラミックの表面温度を100〜150°C位の低温と
するバネμヒーターとしての用途が注目されている。
〔従来の技術〕
従来、赤外線放射体としては、コージ°ライト、アルミ
ナ等の酸化物系セラミックス焼結体表面に、二酸化マン
ガン、酸化膜等の遷移元素酸化物を組成とする赤外線放
射体被膜が形成されたものが知られている。使用例とし
ては第1図に示す棟側外表面に赤外線放射体被膜を有す
る酸化物系セラミックス焼結体の円筒内部に二ノロム線
ヒーターを配置したもの等がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記従来の赤外線放射体においては、赤外線放射体被膜
の基材として酸化物系セラミックス焼結体を用いている
ため、例えばニーシライトではその熱伝導率の値は約0
. Q O8Cal/c11−5ec−℃と低く、加熱
して使用する際に温度分布が生じ、熱衝撃による破壊の
恐れがあシ、また機械的強度が低いことから破壊しやす
い。さらに加熱源としてニクロム線等の金属抵抗線を用
いた場合、金属抵抗線の短絡の恐れがある他、平板上の
赤外線放射体を均一に加熱することが困難である等の問
題点があった。
し問題点を解決するだめの手段及びその作用〕このよう
な従来技術の問題点に鑑み、本発明は、膨化珪素質焼結
体上に赤外線放射体被膜を形成し、熱衝撃に強く機械的
強度の優れたセラミックス赤外線放射体とその製造方法
を提供することを目的とするつ 本発明によれば、熱伝導率が高く、高強度、高硬度で耐
食性に優れている炭化珪素質焼結体を基材として、その
表面に赤外線放射体被膜が形成されていることにより熱
衝撃に強く機械的強度の優れたセラミ・ツクス赤外線放
射体を得ることができる。
炭化珪素質焼結体は、それ自体が一定の電気抵抗値を有
しているため発熱体として使用することが可能であり、
それゆえ特に加か源を取り付けることなく赤外線を放射
することが可能である。
また、本発明によれば、炭化ケイ累質焼結体の表面に酸
化膜を形成することが好ましい。その理由は、炭化珪素
質焼結体は炭化物系セラミックス焼結体であるため、赤
外線放射体である遷移元素酸化物と反応を生じ難いこと
、かつ濡れ性が低いことから直接被膜として焼きつける
ことが難しいからである。
本発明によれば、赤外線放射体被膜は二酸化マンガン、
酸化鉄、酸化コバμト、酸化銅、酸化クロムの1種又は
2種以上の遷移元素酸化物が重量比で20〜90重量部
含有され、残部がニーシライト、ムフィト、βスポジュ
メン、チタン酸アルミニウムの1種又は2種以上の酸化
物から成ることが必要である。その理由は、前記遷移元
素酸化物は炭化珪素質焼結体にくらべて熱膨張係数(α
)が大きく(α=約8 X 1O−6)炭化珪素質焼結
体(α=4X10”’)との間にミスマツチを生じて安
定な密着力が得られないことから、熱膨張係数の小さな
コージライト(α=3X10−’) 、ムライト(α=
8.5X10−’)、 βスポジュメン(α=1.5X
IF’)、チタン酸アルミニウム(α=−2,6Xto
−’)等を添加することにより両者の熱膨張係数を合わ
せておくことが必要であるからである。また、前記遷移
元素酸化物の含有比が20〜90重量部であるのは、遷
移元素酸化物の含有比が20重置部よりも少ないと、形
成された赤外線放射体被膜の赤外線放射特性が著しく劣
化してしまい、90重量部より大きいと形成された赤外
線放射体被膜の熱膨張係数が大となシ、基材である炭化
珪素質焼結体との間にミスマー・チを生じ安定な密着力
が得られにくいためである。
次に、本発明のセラミックス赤外線放射体の製造方法に
ついて説明する。
本発明によれば、炭化珪素質焼結体の表面に赤外線放射
体が塗付され、1100〜1300 ”Cの温度にて焼
成される。焼成温度が1100〜1800 ’Cの範囲
である理由は、1100″Cよシ焼成温度が低いと赤外
線放射体被膜と炭化珪素質焼結体基材との常着性が十分
でなく、1300°Cよシ高い焼成温度では、赤外線放
射体組成物の溶融が著しく進み、赤外線放射体被膜にム
ラやふくれを生じ易くなるためである。
本発明によれば、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバル
ト、酸化銅、酸化クロムの1種又は2種以上の酸化物が
重量比で20〜90重量部と残部がコージライト、ムラ
イト、βスポジュメン、チタン酸アルミニウムの1種又
は2種以上の酸化物からなる赤外線放射体組成物は均一
に混合された後、950〜1200”Cの温度に゛て仮
焼され、その仮焼物は粉砕された後炭化珪素質焼結体の
表面に塗付され、1100〜1300°Cの温度にて焼
成される。赤外線放射体組成物は950〜1200’C
の温度範囲で仮焼されることにより、その焼結性が向上
し、緻密な赤外線放射体被膜を炭化珪素質焼結体上に形
成することができるが、その温度範囲よシも高いか、あ
るいは低い温度領域での仮焼では焼結性は向上せず、緻
密な赤外線放射体被膜は得られない。
本発明によれば、炭化珪素質焼結体はあらかじめ酸化8
:雰囲気中で扉熱して表面を酸化せしめるか、あるいけ
また、あらかじめその表面にA1、P、 8%Ge、 
Am、Sb、 Bi、 V、 Zn、 Cd、 Pb。
N1、K、 Ll、 Be%Ca、 Mg%Ba%Sr
あるいはそれらの化合物のいずれか少なくとも1種を主
成分とする組成物を塗付した後、酸化性雰囲気中で加熱
することによシ、その表面に酸化膜が形成される。炭化
珪素質焼結体表面上への酸化膜形成では、上記の様に炭
化珪素質焼結体を酸化性雰囲気中で加熱することにより
、その表面に酸化膜が形成されるが、より均一で、緻密
な酸化膜を得るには、炭化珪素焼結体上にあらかじめ前
記のA1以下の群に含まれる金属あるいはそれらの化合
物のいずれか少なくとも1種を主成分とする組成物を塗
付した後酸化性雰囲気中で加熱することが望ましい。
この方法によれば、前記AI以下の群に含まれる金属の
酸化物と炭化珪素上に生じる二酸化珪素との間に共融生
成酸化物が生成され、緻密で密着性に優れた酸化膜が形
成されるからである。
〔実施例1〕 本発明の実施例によるセラミックス赤外線放射体の断面
図は図2に示す様である。図2において、(5)は炭化
珪素質焼結体であり、ホウ素を1.0重量%、遊11i
#j;j素金2.0重景%含有し、8.1に鋼の密度を
有する無加圧焼結体であって、あらかじめポリ1.シン
グ加工し、最終的に雰200砥石で表面仕上げしたもの
を使用した。前記炭化珪素焼結体を、塩化力pシウム2
. Offをアμミナゾル1重量%水溶液100*/に
溶解させた懸濁液中に浸漬した後、乾燥器中に挿入し1
1G’Cで1時間乾燥し、次いで箱型炉に挿入し、14
00°Cで8時間大気中にて酸化処理を行うことにより
酸化膜(4)が形成される。
(1)は赤外線放射体被膜でちる。原料として工業用原
料(純度98%以上)を用い、組成がコージライト  
=40重景重 景酸化マンガン :36重量% 酸化鉄     :12重重景 酸化コバルト  二  6重量% 酸化銅     :  6重歎% となるように調合し、ボーlシミ!しにより良く混合後
、1100 ’Cの大気中で1時間仮焼される。次いで
、前記仮焼物をポールミ〃により粉砕を行い微粉にした
ものにエチルセルロースとカーピトー〃アセテートよシ
なる溶剤を加えペーストに[7た後、前記酸化膜表面に
はけ塗りによシ均一な膜を形成後、箱型熔にて大気中、
1150°Cで1時間焼成される。以上の工程によシ、
炭化珪素質焼結体(5)上に赤外線放射体被膜(1)が
酸化膜(4)を介して強固に接合する。
〔実施例2〕 実施例2は!i!施例1と同様に作製したセラミックス
赤外線放射体の炭化珪素質焼結体に1対の電標及びリー
ド線を取シ付けたものである。リード線間に通電するこ
とにより炭化珪素質焼結体は直ちに全面にわたり発熱し
、その表面に形成された赤外線放射体被膜より赤外線が
均一に放射される。
〔発明の効果〕
以上の様に本発明によれば、炭化物系セラミックス焼結
体である炭化珪素質焼結体上tて遷移元素酸化物を主体
とする赤外線放射体被膜を形成することが可能であシ、
耐熱性、P衝嘱性、機械的強度に優れたセラミックス赤
外線放射体を提供することができる。また、基材として
の前記炭化珪素質焼結体は優れた4電性を有し、通電す
ることによシ発熱体として作用するため、従来の赤外線
放射体では得られなかった、小型或いは平板状の形状で
、それ自体が発熱源を有し均一に赤外線を放射するセラ
ミックス赤外線放射体を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の赤外線放射体の縦断面図である。 第2図は本発明のセラミックス赤外線放射体の縦断面図
である。第8図は本発明のセラミックス赤外線放射体の
一例の断面図である。 これらの図面において、 (1)赤外線放射体被膜 (2)酸化物系セラミックス焼結体 (3)  ニクロム線 (4)  酸化膜 (5ン 炭化珪素質焼結体 (6)電属 (7)   リード線

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炭化ケイ素質焼結体を基材とし、基材表面に赤外線
    放射体の被膜が形成されていることを特徴とするセラミ
    ックス赤外線放射体。 2、前記赤外線放射体被膜は炭化ケイ素質焼結体表面の
    酸化膜上に形成されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の赤外線放射体。 3、前記赤外線放射体被膜は二酸化マンガン、酸化鉄、
    酸化コバルト、酸化銅、酸化クロムの1種又は2種以上
    の酸化物が重量比で20〜90重量部含有され、残部が
    コージライト、ムライト、βスポジュメン、チタン酸、
    アルミニウムの1種又は2種以上の酸化物から成ること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の赤外線放射体
    。 4、炭化ケイ素質焼結体の表面に赤外線放射体を塗布し
    、1100〜1300℃の温度にて焼成することを特徴
    とするセラミックス赤外線放射体の製造方法。 5、前記赤外線放射体は二酸化マンガン、酸化鉄、酸化
    コバルト、酸化銅、酸化クロムの1種又は2種以上の酸
    化物が重量比で20〜90重量部と残部がコージライト
    、ムライト、βスポジュメン、チタン酸アルミニウムの
    1種又は2種以上の酸化物から成る組成物を均一に混合
    し、該混合物を950〜1200℃の温度にて仮焼し、
    該仮焼物を粉砕したものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第4項記載の製造方法。 6、前記炭化ケイ素質焼結体はあらかじめ酸化性雰囲気
    中で加熱して表面を酸化せしめて酸化膜を形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の製造方
    法。 7、前記炭化ケイ素質焼結体はあらかじめその表面にA
    l、P、B、Ge、As、Sb、Bi、V、Zn、Cd
    、Pb、Na、K、Li、Be、Ca、Mg、Ba、S
    rあるいはそれらの化合物のいずれか少なくとも1種を
    主成分とする組成物を塗布した後、酸化性雰囲気中で加
    熱して酸化膜を形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第4項記載の製造方法。
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Cited By (3)

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