JPS64357B2 - - Google Patents
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Description
[産業上の利用分野]
本発明は熱エネルギーを被加熱体に効率よく供
給するための赤外線放射体の製造方法に関するも
のである。 尚、この明細書において用いる用語「ドープ」
とは粉末を混合して焼結温度で加熱処理をするこ
とを意味する。 [従来の技術] 従来、赤外線放射体としては、赤外線電球や
ZrO2、TiO、Al2O3系の遠赤外線発熱体、遷移金
属の酸化物を含有した赤外線放射セラミツクス及
び黒色塗料の被覆体等が知られている。 [発明が解決しようとする問題点] しかし、赤外線電球は高温度に加熱されたフイ
ラメントから放射する短波領域の紫外線及び可視
光線を出すのでエネルギの損失がある。一方、ジ
ルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)などの発熱
体は遠赤外領域の強度が大きく、近赤外領域の放
射率は比較的小さく、またセラミツク体の製造は
高温において焼結すること、形状、寸法精度及び
強度などの点で高価となる。また、黒色塗料被覆
体や耐熱性や耐久性の点から利用範囲が限られる
などの問題があつた。 本発明は、前記問題を解決し、燃焼ガス(液体
固体の化石燃料を含む)熱及び電熱等の熱源の種
類により、その放射体の大きさ、形状及び使途等
に応じて基体の材質を任意に選択できること。電
熱方式においては電気抵抗体素子に直接被覆して
赤外線放射体が形成できること。また耐熱性、強
靭性及び耐久性がすぐれ、しかも赤外線全領域に
わたり高効率の放射特性を有し、かつ比較的低温
度の熱処理及び簡単な作業工程により放射体を低
コストで製造する方法を提供することを目的とす
るものである。 [問題を解決するための手段] 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達
成するために研究を重ね、金属又はセラミツク部
材(以下基体という)の表面に、クロム化合物の
濃溶液に他の酸化物をドープした複酸化物を混和
したスラリーを塗装し、これを熱処理することに
より基体表面にセラミツク皮膜を形成して赤外線
放射体とすることによつて目的を達し得ることを
見出して本発明を完成したもので、前記本発明者
が見出した手段により赤外線放射体を製造する方
法である。 本発明において赤外線放射皮膜の形成に用いら
れる基体は、線、棒、帯、管、筒、板、その他熱
線放射に適する形状を有し、金属系では鉄鋼、
鉄・クロム・アルミニウム合金、ニツケル、クロ
ム合金、銅合金及びアルミニウム合金などであ
り、例えば普通鋼、ステンレススチール、鉄・ク
ロム・アルミ発熱体、ニクロム発熱体、黄銅、シ
ルミンなどをあげることができる。また、セラミ
ツク系基体は前記と同様に種々の形状に焼結され
たものであり、例えば普通磁器、コージライト
質、アルミナ質、シリカガラス、ムライト質、ジ
ルコン質、炭化珪素質、窒化珪素質など一般に市
販されるセラミツクスをあげることができる。こ
のセラミツク基体はよく焼結された無気孔のもの
でもよいが、予め気孔率5〜15%程度に焼結され
た素体を可溶性クロム化合物の濃水溶液、例えば
CrO3を水に溶解して比重1.6〜1.75の溶液をつく
り、次にこの溶液100重量部に対しMgO10〜30重
量部を溶解し、比重1.6〜1.75に調製した混液に
より浸漬し、液を気孔に含浸させ、これを460℃
以上、好ましくは650〜750℃において熱処理を行
い、含浸溶液の脱水、脱結晶水、分解反応等によ
り生成する酸化クロムによりセラミツクスの構成
粒子相互を結合・強化することが好ましい。 本発明において使用する複酸化物は、Ca、Sr、
Ba、Cu、Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Al、Y、La、
Ce、Pr、Ti、Zr、Si、Ta、Nd、Mo、W、Snな
どの酸化物から選択された1種又は1種以上を含
有してあらかじめ合成した複酸化物に、他の酸化
物を少量ドープしたものであつて、粒度は44μm
以下、好ましくは20μm以下として使用する。 可溶性クロム化合物溶液としてはCrO3を水に
溶解してなるH2CrO4の比重1.6〜1.75に調整した
もの、またこのH2CrO4溶液にZnO、CoO、
MgO、Cr2O3などの1種又は1種以上を溶解し、
比重1.5〜1.8に調製したものであり、前記酸化物
はH2CrO41モルに対し、含量で0.15〜0.5モル溶
解させることが適当である。前記金属系及びセラ
ミツク系基体(電気抵抗発熱体を含む)表面に被
覆すべき赤外線放射材料は可溶性クロム化合物の
濃溶液又はこの溶液に前記のCa、Sr、Ba、Cu、
Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Al、Y、La、Ce、Pr、
Ti、Zr、Si、Ta、Nd、Mo、W、Snなどの酸化
物から選ばれた1種又は1種以上を含有する複酸
化物に他の酸化物をドープしてなる微粉末を添加
して混和・調製されたスラリーであり、−その添
加量は比重1.65のクロム化合物溶液100重量部に
対し、10〜50重量部が好ましい。スラリーとして
は、例えば酸化物としてFe2O3とNiOとから合成
されたNiFeO4にTiO2を0.05モル%ドープした平
均粒径10μmの粉末10重量部を比重1.65のH2CrO4
水溶液100重量部に混和したスラリー、また
SrO0.5モル%ドープした平均粒径15μmの
LaMnO3の粉末10重量部を、MgOをH2CrO4水溶
液に溶解した比重1.6g溶液100重量部に混和した
スラリーとか、Pr6O110.1モル%LaCoO3にドープ
した平均粒径20μmの粉末、及び、10μm以下の
NiO粉末5重量部と5μm以下のCuO粉末3重量
部とを比重1.5のH2CrO4水溶液100重量部に添
加・混和してなるスラリーなどを挙げることがで
きる。 尚、このようなドープによつて結晶格子中の金
属原子の一部はドープした金属原子と置き換えら
れ、また両金属原子の原子価やイオン半径の差か
ら空孔が生じ格子欠陥部分が多くなる状態とな
る。 基体に放射皮膜を形成するには、先ず基体の放
射面とする表面を予め清浄化及び粗面化し、前記
の可溶性クロム化合物の溶液に他の酸化物をドー
プした複酸化物を含有せしめたスラリーを塗装す
る。塗装方法としては、例えば基体を溶液中に浸
漬するか、表面にスプレーするか、刷毛塗りする
などいずれの方法でもよい。また、浸漬やスプレ
ー法により放射面のみを塗装しようとするときに
は、塗装しない部分に予めポリスチレン系樹脂塗
料やニトロセルローズ塗料を用い、その部分をマ
スクしておく。これにより後記の熱処理工程にお
いてマスク物は分解・消失するので余分の付着物
は容易に除去できる。また簡単な形状のときは接
着テープを貼つておくことも行われる。なお、こ
の放射皮膜はセラミツク質であり、かつ無気孔性
を有するため酸、アルカリ、塩類及びCl2、SO2
などの腐食性の薬品やガス類に対し耐食性がすぐ
れている。従つて金属部材を基体とするときは、
その全表面を被覆することも耐久性を著しく向上
させ有利である。 次に、本発明による赤外線放射皮膜の電気抵抗
は皮膜の組成、ミクロ組織及び膜厚により可成り
広範囲にわたつている。例えば500℃における比
抵抗は1〜102−cmの範囲のものが多く、半導
体の特性を有している。従つて例えば本発明の放
射膜をスチール管の全表面に形成するか、或いは
形成しないで細いニクロム線の電熱エレメントを
この管内に装置して赤外線放射体が構成される場
合、鋼管の内壁と電熱線とは電気絶縁されている
必要がある。このようなときは基体管内に電気絶
縁性及び熱伝導性の良好なMgO、Al2O3、
Si3N4、BNなどの粉末を充填するか、あるいは、
たとえば市販の「アロンセラミツクC」のような
SiO2を主体とするセラミツクコート剤を内壁面
に焼付けるセラミツクコーテイングを施すもので
ある。 前記の赤外線放射用塗装剤の塗装された部材
は、加熱炉において熱処理が施される。この熱処
理温度は好ましくは400〜750℃であり、加熱速度
は4〜7℃/minとし、溶液の脱水、結晶水の除
去及びセラミツク基体が用いられる場合は比較的
緩やかに加熱することが好ましい。なお雰囲気は
特に制限されない。この塗装及び熱処理は2回以
上反復して行うことが好ましい。 [発明の効果] 本発明は、赤外線放射体を、複酸化物に他の酸
化物をドープしてなる粉末を可溶性クロム化合物
の濃水溶液に混和させたスラリーを基体に塗装さ
せて形成する方法であるから、熱エネルギーを被
加熱体に効率よく供給し得、形状、寸法精度が高
く、基体を任意に選択し得、強度、耐熱性や耐久
性に優れ、赤外線全領域にわたり高効率の放射特
性を有している赤外線放射体を容易に低コストで
製造し得るなど顕著な効果が認められる。 [実施例] 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例 1 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解し、比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
にTiO20.6モル%ドープした粒径20μm以下の
LiTaO325gを加え、アルミナ質ボールミルを
用いて12時間粉砕・混和し、スラリーを調製し
た。 (2) 炭素鋼(S45C)の直径38×厚2mmの円板を
基体とし、これを上記(1)のスラリー中に浸漬し
て塗装し、これを電気炉において200℃まで4
℃/分、250℃以上6℃/分で加熱し、450℃に
おいて20分間保持する熱処理を行ない、さらに
この浸漬及び熱処理を3回繰返し処理を行ない
赤外線放射体を試作した。 (3) この試片について赤外線分光度計を用い試料
の500℃における放射率を測定した。その結果
は、別表に示す通りであつて、きわめて優れた
赤外線放射体であることが認められた。 実施例 2 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解した比重1.7のH2CrO3
の濃水溶液にMgO粉末を30g溶解して比重
1.65に調製し、この溶液100gにLiO20.5モル%
をドープした粒径20μm以下のYbMnO335を加
え、アルミナ質ボールミルを用い12時間粉砕・
混合してスラリーを調製した。 (2) 炭素鋼の円板(38φ×2tmm)基体の表面に刷
毛を用いて塗装し、電気炉を用いて実施例1と
同様の条件で熱処理し、さらに、スラリーの塗
布及び熱処理を4回繰返し処理を行ない試料を
作成した。(3)この試片について実施例1と同様
にして赤外線放射率を測定した。その結果は別
表に示す通りであつて優れた赤外線放射体であ
ることが認められた。 実施例 3 (1) 赤外線放射皮膜塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解し、比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
にTiO20.2モル%ドープした粒径20μm以下の
MgFe2O428gを加え、アルミナ製ボールミル
を用いて12時間粉砕・混合してスラリーを調製
した。 (2) 塗装用基体には、1450℃で焼結された気孔率
10%を有するアルミナ焼結体の円板(38.8φ×
3tmm)を、まず比重1.65のH2CrO4水溶液中に
浸漬して液の含浸を行ない、これを電気炉にお
いて4℃/分で温度を上昇し、750℃において
約30分間熱処理し、アルミナ焼結体を強化した
強化アルミナ焼結体とした。 次に、この強化アルミナ焼結体円板を上記(1)
のスラリーに浸漬塗装し、これを4℃/分で加
熱し、最高温度480℃において20分間保持した。
この塗装及び加熱処理をさらに6回繰り返し操
作し試作品を製造した。 (3) この試料について、赤外線放射特性を実施例
1と同様にして測定した。その結果を別表に示
す通りであつて、赤外線放射体として優れた特
性を有することが認められた。 実施例 4〜8 (1) 赤外線放射皮膜塗装液の調製 Cr2O3を水に溶解して比重1.65のH2CrO4の濃
水溶液をつくり、それぞれ、この溶液100gに、
ZnO0.8モル%ドープした粒径20μm以下の
MgAl2O4を28g混合(実施例4)、SrO0.5モル
%ドープした粒径20μm以下のLaMnO3を25g
混和(実施例5)、ZrO21.0モル%ドープした粒
径20μm以下のCdFe2O4を30g混和(実施例
6)、Y2O30.8モル%ドープした粒径25μm以下
のCaZrO3を30g混和(実施例7)、La2O30.2モ
ル%ドープした粒径20μm以下のSrTiO3を35g
混和(実施例8)し、アルミナ質ボールミルを
用い12時間粉砕・混合してスラリーを調製し
た。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のそれぞれのスラリー中に
浸漬して塗装し、実施例1と同様の条件で熱処
理し、浸漬−熱処理を3回繰返して行い赤外線
放射体を試作した。 (3) この試片について実施例1と同様にして赤外
線放射率を測定した。その結果は別表に示す通
りであつて、いずれもきわめて優れた赤外線放
射体であることが認められた。 実施例 9 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを水に溶解し、比重1.7のH2CrO4
の濃水溶液をつくり、この溶液200gに
TiO20.2モル%ドープした粒径20μm以下の
LaFeO310g、10μm以下のLi2Oを0.05モル%
ドープしたNiO5g、20μm以下のMnO210gを
加え、アルミナ質ボールミルを用い12hr粉砕、
混合し、スラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として、これを上記(1)のスラリー中に浸漬して
塗装し、実施例1と同様の条件で電気炉を用い
て熱処理を行ない、さらにこの浸漬及び熱処理
を3回繰返して行ない赤外線放射体を試作し
た。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、きわめて優れた赤外線放射体で
あることが認められた。 実施例 10 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを溶解した比重1.7のH2CrO4の水
溶液にZnO及びMgO粉末を夫々30gずつを溶
解して比重1.5に調製し、さらにこの溶液200g
に対し、SrOを0.1モル%ドープした
LaMnO344μm以下の粉末25g、CaOを0.05モ
ル%ドープしたLaCrO344μm以下の粉末20g
及びY2O310重量%で安定化したZrO244μm以
下の粉末10gを加えボールミルを用いて12hr粉
砕・混合してスラリーを調製した。 (2) 実施例1と同様、炭素鋼の円板(38φ×2t
mm)基体の表面に刷毛を用いて塗装し、電気炉
を用いて実施例1と同様の条件で熱処理し、更
に、スラリーの塗布及び熱処理を4回繰り返し
処理を行ない試料を作成した。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、きわめて優れた赤外線放射体で
あることが認められた。 実施例 11 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを水に溶解して比重1.7の水溶液
をつくり、この溶液にCoCO3粉末90g及びZnO
粉末10gを溶解し、比重1.85の濃水溶液をつく
り、これにCr2O3を0.1モル%ドープした
MgWO420g、La2O3を0.1モル%ドープした
SrTiO35gを加え、ボールミルを用い12hr混合
し、スラリーを調製した。 (2) 塗装用基体には1450℃で焼結された気孔率10
%を有するアルミナ焼結体38.8φ×3mmtの円
板を実施例3と同様に強化処理を行なつて強化
アルミナ焼結とした。 次に、この強化アルミナセラミツク円板を上
記(1)の溶液に浸漬塗装し、これを4℃/minで
加熱し、最高温度480℃において20min保持し
た。この塗装及び加熱処理を更に6回繰り返し
操作し、試作品を製造した。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、赤外線放射体としてきわめて優
れた特性を有することが認められた。 比較例 1 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解して比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
に、複酸化物として、他の酸化物をドープしな
い粒径20μm以下のLiTaO330gを加え、アル
ミナ質ボールミルを用い12時間粉砕・混合して
スラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のスラリー中に浸漬して塗
装し、実施例1と同様の条件で熱処理し、浸漬
−熱処理を3回繰返して行ない赤外線放射体を
試作した。 (3) この試片について実施例1と同様にして赤外
線放射率を測定した。その結果は別表に示す通
りであつて、赤外線の放射率が少ないことが認
められた。 比較例 2〜4 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3を水に溶解して比重1.65のH2CrO4の濃
水溶液をつくり、それぞれ、この溶液100gに、
他の酸化物をドープしない、粒径25μm以下の
CaZrO330gを混合(比較例2)、粒径20μm以
下のSrTiO335gを混和(比較例3)、粒径20μ
mのMgAl2O440gを混和(比較例4)し、ア
ルミナ質ボールミルを用いて12時間粉砕−混合
してそれぞれのスラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のそれぞれのスラリーに浸
漬塗装し、実施例1と同様の条件で熱処理し、
浸漬−熱処理を3回繰返して行ない、それぞれ
の赤外線放射体を試作した。 (3) この試料のそれぞれについて、実施例1と同
様にして赤外線放射率を測定した。これらの結
果は別表に示す通りであつて、赤外線の放射率
が少ないことが認められた。
給するための赤外線放射体の製造方法に関するも
のである。 尚、この明細書において用いる用語「ドープ」
とは粉末を混合して焼結温度で加熱処理をするこ
とを意味する。 [従来の技術] 従来、赤外線放射体としては、赤外線電球や
ZrO2、TiO、Al2O3系の遠赤外線発熱体、遷移金
属の酸化物を含有した赤外線放射セラミツクス及
び黒色塗料の被覆体等が知られている。 [発明が解決しようとする問題点] しかし、赤外線電球は高温度に加熱されたフイ
ラメントから放射する短波領域の紫外線及び可視
光線を出すのでエネルギの損失がある。一方、ジ
ルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)などの発熱
体は遠赤外領域の強度が大きく、近赤外領域の放
射率は比較的小さく、またセラミツク体の製造は
高温において焼結すること、形状、寸法精度及び
強度などの点で高価となる。また、黒色塗料被覆
体や耐熱性や耐久性の点から利用範囲が限られる
などの問題があつた。 本発明は、前記問題を解決し、燃焼ガス(液体
固体の化石燃料を含む)熱及び電熱等の熱源の種
類により、その放射体の大きさ、形状及び使途等
に応じて基体の材質を任意に選択できること。電
熱方式においては電気抵抗体素子に直接被覆して
赤外線放射体が形成できること。また耐熱性、強
靭性及び耐久性がすぐれ、しかも赤外線全領域に
わたり高効率の放射特性を有し、かつ比較的低温
度の熱処理及び簡単な作業工程により放射体を低
コストで製造する方法を提供することを目的とす
るものである。 [問題を解決するための手段] 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達
成するために研究を重ね、金属又はセラミツク部
材(以下基体という)の表面に、クロム化合物の
濃溶液に他の酸化物をドープした複酸化物を混和
したスラリーを塗装し、これを熱処理することに
より基体表面にセラミツク皮膜を形成して赤外線
放射体とすることによつて目的を達し得ることを
見出して本発明を完成したもので、前記本発明者
が見出した手段により赤外線放射体を製造する方
法である。 本発明において赤外線放射皮膜の形成に用いら
れる基体は、線、棒、帯、管、筒、板、その他熱
線放射に適する形状を有し、金属系では鉄鋼、
鉄・クロム・アルミニウム合金、ニツケル、クロ
ム合金、銅合金及びアルミニウム合金などであ
り、例えば普通鋼、ステンレススチール、鉄・ク
ロム・アルミ発熱体、ニクロム発熱体、黄銅、シ
ルミンなどをあげることができる。また、セラミ
ツク系基体は前記と同様に種々の形状に焼結され
たものであり、例えば普通磁器、コージライト
質、アルミナ質、シリカガラス、ムライト質、ジ
ルコン質、炭化珪素質、窒化珪素質など一般に市
販されるセラミツクスをあげることができる。こ
のセラミツク基体はよく焼結された無気孔のもの
でもよいが、予め気孔率5〜15%程度に焼結され
た素体を可溶性クロム化合物の濃水溶液、例えば
CrO3を水に溶解して比重1.6〜1.75の溶液をつく
り、次にこの溶液100重量部に対しMgO10〜30重
量部を溶解し、比重1.6〜1.75に調製した混液に
より浸漬し、液を気孔に含浸させ、これを460℃
以上、好ましくは650〜750℃において熱処理を行
い、含浸溶液の脱水、脱結晶水、分解反応等によ
り生成する酸化クロムによりセラミツクスの構成
粒子相互を結合・強化することが好ましい。 本発明において使用する複酸化物は、Ca、Sr、
Ba、Cu、Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Al、Y、La、
Ce、Pr、Ti、Zr、Si、Ta、Nd、Mo、W、Snな
どの酸化物から選択された1種又は1種以上を含
有してあらかじめ合成した複酸化物に、他の酸化
物を少量ドープしたものであつて、粒度は44μm
以下、好ましくは20μm以下として使用する。 可溶性クロム化合物溶液としてはCrO3を水に
溶解してなるH2CrO4の比重1.6〜1.75に調整した
もの、またこのH2CrO4溶液にZnO、CoO、
MgO、Cr2O3などの1種又は1種以上を溶解し、
比重1.5〜1.8に調製したものであり、前記酸化物
はH2CrO41モルに対し、含量で0.15〜0.5モル溶
解させることが適当である。前記金属系及びセラ
ミツク系基体(電気抵抗発熱体を含む)表面に被
覆すべき赤外線放射材料は可溶性クロム化合物の
濃溶液又はこの溶液に前記のCa、Sr、Ba、Cu、
Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Al、Y、La、Ce、Pr、
Ti、Zr、Si、Ta、Nd、Mo、W、Snなどの酸化
物から選ばれた1種又は1種以上を含有する複酸
化物に他の酸化物をドープしてなる微粉末を添加
して混和・調製されたスラリーであり、−その添
加量は比重1.65のクロム化合物溶液100重量部に
対し、10〜50重量部が好ましい。スラリーとして
は、例えば酸化物としてFe2O3とNiOとから合成
されたNiFeO4にTiO2を0.05モル%ドープした平
均粒径10μmの粉末10重量部を比重1.65のH2CrO4
水溶液100重量部に混和したスラリー、また
SrO0.5モル%ドープした平均粒径15μmの
LaMnO3の粉末10重量部を、MgOをH2CrO4水溶
液に溶解した比重1.6g溶液100重量部に混和した
スラリーとか、Pr6O110.1モル%LaCoO3にドープ
した平均粒径20μmの粉末、及び、10μm以下の
NiO粉末5重量部と5μm以下のCuO粉末3重量
部とを比重1.5のH2CrO4水溶液100重量部に添
加・混和してなるスラリーなどを挙げることがで
きる。 尚、このようなドープによつて結晶格子中の金
属原子の一部はドープした金属原子と置き換えら
れ、また両金属原子の原子価やイオン半径の差か
ら空孔が生じ格子欠陥部分が多くなる状態とな
る。 基体に放射皮膜を形成するには、先ず基体の放
射面とする表面を予め清浄化及び粗面化し、前記
の可溶性クロム化合物の溶液に他の酸化物をドー
プした複酸化物を含有せしめたスラリーを塗装す
る。塗装方法としては、例えば基体を溶液中に浸
漬するか、表面にスプレーするか、刷毛塗りする
などいずれの方法でもよい。また、浸漬やスプレ
ー法により放射面のみを塗装しようとするときに
は、塗装しない部分に予めポリスチレン系樹脂塗
料やニトロセルローズ塗料を用い、その部分をマ
スクしておく。これにより後記の熱処理工程にお
いてマスク物は分解・消失するので余分の付着物
は容易に除去できる。また簡単な形状のときは接
着テープを貼つておくことも行われる。なお、こ
の放射皮膜はセラミツク質であり、かつ無気孔性
を有するため酸、アルカリ、塩類及びCl2、SO2
などの腐食性の薬品やガス類に対し耐食性がすぐ
れている。従つて金属部材を基体とするときは、
その全表面を被覆することも耐久性を著しく向上
させ有利である。 次に、本発明による赤外線放射皮膜の電気抵抗
は皮膜の組成、ミクロ組織及び膜厚により可成り
広範囲にわたつている。例えば500℃における比
抵抗は1〜102−cmの範囲のものが多く、半導
体の特性を有している。従つて例えば本発明の放
射膜をスチール管の全表面に形成するか、或いは
形成しないで細いニクロム線の電熱エレメントを
この管内に装置して赤外線放射体が構成される場
合、鋼管の内壁と電熱線とは電気絶縁されている
必要がある。このようなときは基体管内に電気絶
縁性及び熱伝導性の良好なMgO、Al2O3、
Si3N4、BNなどの粉末を充填するか、あるいは、
たとえば市販の「アロンセラミツクC」のような
SiO2を主体とするセラミツクコート剤を内壁面
に焼付けるセラミツクコーテイングを施すもので
ある。 前記の赤外線放射用塗装剤の塗装された部材
は、加熱炉において熱処理が施される。この熱処
理温度は好ましくは400〜750℃であり、加熱速度
は4〜7℃/minとし、溶液の脱水、結晶水の除
去及びセラミツク基体が用いられる場合は比較的
緩やかに加熱することが好ましい。なお雰囲気は
特に制限されない。この塗装及び熱処理は2回以
上反復して行うことが好ましい。 [発明の効果] 本発明は、赤外線放射体を、複酸化物に他の酸
化物をドープしてなる粉末を可溶性クロム化合物
の濃水溶液に混和させたスラリーを基体に塗装さ
せて形成する方法であるから、熱エネルギーを被
加熱体に効率よく供給し得、形状、寸法精度が高
く、基体を任意に選択し得、強度、耐熱性や耐久
性に優れ、赤外線全領域にわたり高効率の放射特
性を有している赤外線放射体を容易に低コストで
製造し得るなど顕著な効果が認められる。 [実施例] 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例 1 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解し、比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
にTiO20.6モル%ドープした粒径20μm以下の
LiTaO325gを加え、アルミナ質ボールミルを
用いて12時間粉砕・混和し、スラリーを調製し
た。 (2) 炭素鋼(S45C)の直径38×厚2mmの円板を
基体とし、これを上記(1)のスラリー中に浸漬し
て塗装し、これを電気炉において200℃まで4
℃/分、250℃以上6℃/分で加熱し、450℃に
おいて20分間保持する熱処理を行ない、さらに
この浸漬及び熱処理を3回繰返し処理を行ない
赤外線放射体を試作した。 (3) この試片について赤外線分光度計を用い試料
の500℃における放射率を測定した。その結果
は、別表に示す通りであつて、きわめて優れた
赤外線放射体であることが認められた。 実施例 2 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解した比重1.7のH2CrO3
の濃水溶液にMgO粉末を30g溶解して比重
1.65に調製し、この溶液100gにLiO20.5モル%
をドープした粒径20μm以下のYbMnO335を加
え、アルミナ質ボールミルを用い12時間粉砕・
混合してスラリーを調製した。 (2) 炭素鋼の円板(38φ×2tmm)基体の表面に刷
毛を用いて塗装し、電気炉を用いて実施例1と
同様の条件で熱処理し、さらに、スラリーの塗
布及び熱処理を4回繰返し処理を行ない試料を
作成した。(3)この試片について実施例1と同様
にして赤外線放射率を測定した。その結果は別
表に示す通りであつて優れた赤外線放射体であ
ることが認められた。 実施例 3 (1) 赤外線放射皮膜塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解し、比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
にTiO20.2モル%ドープした粒径20μm以下の
MgFe2O428gを加え、アルミナ製ボールミル
を用いて12時間粉砕・混合してスラリーを調製
した。 (2) 塗装用基体には、1450℃で焼結された気孔率
10%を有するアルミナ焼結体の円板(38.8φ×
3tmm)を、まず比重1.65のH2CrO4水溶液中に
浸漬して液の含浸を行ない、これを電気炉にお
いて4℃/分で温度を上昇し、750℃において
約30分間熱処理し、アルミナ焼結体を強化した
強化アルミナ焼結体とした。 次に、この強化アルミナ焼結体円板を上記(1)
のスラリーに浸漬塗装し、これを4℃/分で加
熱し、最高温度480℃において20分間保持した。
この塗装及び加熱処理をさらに6回繰り返し操
作し試作品を製造した。 (3) この試料について、赤外線放射特性を実施例
1と同様にして測定した。その結果を別表に示
す通りであつて、赤外線放射体として優れた特
性を有することが認められた。 実施例 4〜8 (1) 赤外線放射皮膜塗装液の調製 Cr2O3を水に溶解して比重1.65のH2CrO4の濃
水溶液をつくり、それぞれ、この溶液100gに、
ZnO0.8モル%ドープした粒径20μm以下の
MgAl2O4を28g混合(実施例4)、SrO0.5モル
%ドープした粒径20μm以下のLaMnO3を25g
混和(実施例5)、ZrO21.0モル%ドープした粒
径20μm以下のCdFe2O4を30g混和(実施例
6)、Y2O30.8モル%ドープした粒径25μm以下
のCaZrO3を30g混和(実施例7)、La2O30.2モ
ル%ドープした粒径20μm以下のSrTiO3を35g
混和(実施例8)し、アルミナ質ボールミルを
用い12時間粉砕・混合してスラリーを調製し
た。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のそれぞれのスラリー中に
浸漬して塗装し、実施例1と同様の条件で熱処
理し、浸漬−熱処理を3回繰返して行い赤外線
放射体を試作した。 (3) この試片について実施例1と同様にして赤外
線放射率を測定した。その結果は別表に示す通
りであつて、いずれもきわめて優れた赤外線放
射体であることが認められた。 実施例 9 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを水に溶解し、比重1.7のH2CrO4
の濃水溶液をつくり、この溶液200gに
TiO20.2モル%ドープした粒径20μm以下の
LaFeO310g、10μm以下のLi2Oを0.05モル%
ドープしたNiO5g、20μm以下のMnO210gを
加え、アルミナ質ボールミルを用い12hr粉砕、
混合し、スラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として、これを上記(1)のスラリー中に浸漬して
塗装し、実施例1と同様の条件で電気炉を用い
て熱処理を行ない、さらにこの浸漬及び熱処理
を3回繰返して行ない赤外線放射体を試作し
た。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、きわめて優れた赤外線放射体で
あることが認められた。 実施例 10 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを溶解した比重1.7のH2CrO4の水
溶液にZnO及びMgO粉末を夫々30gずつを溶
解して比重1.5に調製し、さらにこの溶液200g
に対し、SrOを0.1モル%ドープした
LaMnO344μm以下の粉末25g、CaOを0.05モ
ル%ドープしたLaCrO344μm以下の粉末20g
及びY2O310重量%で安定化したZrO244μm以
下の粉末10gを加えボールミルを用いて12hr粉
砕・混合してスラリーを調製した。 (2) 実施例1と同様、炭素鋼の円板(38φ×2t
mm)基体の表面に刷毛を用いて塗装し、電気炉
を用いて実施例1と同様の条件で熱処理し、更
に、スラリーの塗布及び熱処理を4回繰り返し
処理を行ない試料を作成した。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、きわめて優れた赤外線放射体で
あることが認められた。 実施例 11 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 CrO3200gを水に溶解して比重1.7の水溶液
をつくり、この溶液にCoCO3粉末90g及びZnO
粉末10gを溶解し、比重1.85の濃水溶液をつく
り、これにCr2O3を0.1モル%ドープした
MgWO420g、La2O3を0.1モル%ドープした
SrTiO35gを加え、ボールミルを用い12hr混合
し、スラリーを調製した。 (2) 塗装用基体には1450℃で焼結された気孔率10
%を有するアルミナ焼結体38.8φ×3mmtの円
板を実施例3と同様に強化処理を行なつて強化
アルミナ焼結とした。 次に、この強化アルミナセラミツク円板を上
記(1)の溶液に浸漬塗装し、これを4℃/minで
加熱し、最高温度480℃において20min保持し
た。この塗装及び加熱処理を更に6回繰り返し
操作し、試作品を製造した。 (3) この試片について、実施例1と同様にして赤
外線放射率を測定した。その結果は別表に示す
通りであつて、赤外線放射体としてきわめて優
れた特性を有することが認められた。 比較例 1 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3200gを水に溶解して比重1.65の
H2CrO4の濃水溶液をつくり、この溶液100g
に、複酸化物として、他の酸化物をドープしな
い粒径20μm以下のLiTaO330gを加え、アル
ミナ質ボールミルを用い12時間粉砕・混合して
スラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のスラリー中に浸漬して塗
装し、実施例1と同様の条件で熱処理し、浸漬
−熱処理を3回繰返して行ない赤外線放射体を
試作した。 (3) この試片について実施例1と同様にして赤外
線放射率を測定した。その結果は別表に示す通
りであつて、赤外線の放射率が少ないことが認
められた。 比較例 2〜4 (1) 赤外線放射皮膜用塗装液の調製 Cr2O3を水に溶解して比重1.65のH2CrO4の濃
水溶液をつくり、それぞれ、この溶液100gに、
他の酸化物をドープしない、粒径25μm以下の
CaZrO330gを混合(比較例2)、粒径20μm以
下のSrTiO335gを混和(比較例3)、粒径20μ
mのMgAl2O440gを混和(比較例4)し、ア
ルミナ質ボールミルを用いて12時間粉砕−混合
してそれぞれのスラリーを調製した。 (2) 炭素鋼(S45C)の円板(38φ×2tmm)を基体
として用い、上記(1)のそれぞれのスラリーに浸
漬塗装し、実施例1と同様の条件で熱処理し、
浸漬−熱処理を3回繰返して行ない、それぞれ
の赤外線放射体を試作した。 (3) この試料のそれぞれについて、実施例1と同
様にして赤外線放射率を測定した。これらの結
果は別表に示す通りであつて、赤外線の放射率
が少ないことが認められた。
【表】
Claims (1)
- 1 Ca、Sr、Ba、Cu、Ni、Fe、Co、Mn、Cr、
Al、Y、La、Ce、Pr、Ti、Zr、Si、Ta、Nd、
Mo、W、Snの酸化物から選択された1種又はこ
れら1種以上を含有する複酸化物に他の酸化物を
ドープしてなる粉末を、可溶性クロム化合物の濃
溶液に混和してスラリーとなし、このスラリーを
金属部材又はセラミツク部材表面に被覆し、これ
を熱処理することにより部材表面にセラミツク被
膜を形成せしめてなる赤外線放射体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072026A JPS59199588A (ja) | 1983-04-23 | 1983-04-23 | 赤外線放射体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072026A JPS59199588A (ja) | 1983-04-23 | 1983-04-23 | 赤外線放射体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59199588A JPS59199588A (ja) | 1984-11-12 |
JPS64357B2 true JPS64357B2 (ja) | 1989-01-06 |
Family
ID=13477484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58072026A Granted JPS59199588A (ja) | 1983-04-23 | 1983-04-23 | 赤外線放射体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59199588A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6373336U (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-16 | ||
EP0343815B1 (en) * | 1988-05-26 | 1996-03-06 | Ikebukuro Horo Kogyo Co. Ltd. | Enamel frit composition for direct coating |
JPH02252647A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-11 | Naomi Iwagou | 遠赤外線放射材 |
EP0432326A1 (en) * | 1989-12-11 | 1991-06-19 | Kiyohiko Shioya | Method of producing polycrystal system compound ceramics |
US6541112B1 (en) * | 2000-06-07 | 2003-04-01 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag | Rare earth manganese oxide pigments |
JP3986270B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2007-10-03 | 株式会社コベルコ マテリアル銅管 | セラミックス被覆銅又は銅合金材、その製造方法及びセラミックス被覆銅又は銅合金管 |
-
1983
- 1983-04-23 JP JP58072026A patent/JPS59199588A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59199588A (ja) | 1984-11-12 |
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