JPH1050462A - 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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- JPH1050462A JPH1050462A JP20468496A JP20468496A JPH1050462A JP H1050462 A JPH1050462 A JP H1050462A JP 20468496 A JP20468496 A JP 20468496A JP 20468496 A JP20468496 A JP 20468496A JP H1050462 A JPH1050462 A JP H1050462A
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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、体積率で
２０〜７０％のＭｏ珪化物を複合相とする複合材料から
なる抵抗発熱体において、ムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2 ）、あるいはムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2 ）とＳｉＯ2からなる表面層を有し、該表面層が深
さ方向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続的に
減少する傾斜組織であることを特徴とする。
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、体積率で
２０〜７０％のＭｏ珪化物を複合相とする複合材料から
なる抵抗発熱体において、ムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2 ）、あるいはムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2 ）とＳｉＯ2からなる表面層を有し、該表面層が深
さ方向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続的に
減少する傾斜組織であることを特徴とする。
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、体積率で２０〜７０％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にお
いて、ムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）、あるいは
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2からな
る表面層を有し、該表面層が深さ方向にマトリックスの
Ａｌ2Ｏ3との組成比が連続的に減少する傾斜組織である
抵抗発熱体が提供される。このような抵抗発熱体は、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末を混合し、この混合粉末を
成形後、不活性雰囲気中、１５００〜１８００℃に加熱
し焼結した複合材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉
末及びＳｉ粉末を混合し、この混合粉末を成形後、不活
性雰囲気中、１５００〜１８００℃に加熱し、Ｍｏ粉末
とＳｉ粉末を反応させＭｏ珪化物を生成させると共に焼
結した複合材料を、大気中１０００〜１５００℃で酸化
処理することによる得られる。
2Ｏ3をマトリックスとし、体積率で２０〜７０％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にお
いて、ムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）、あるいは
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2 ）とＳｉＯ2からな
る表面層を有し、該表面層が深さ方向にマトリックスの
Ａｌ2Ｏ3との組成比が連続的に減少する傾斜組織である
抵抗発熱体が提供される。このような抵抗発熱体は、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末を混合し、この混合粉末を
成形後、不活性雰囲気中、１５００〜１８００℃に加熱
し焼結した複合材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉
末及びＳｉ粉末を混合し、この混合粉末を成形後、不活
性雰囲気中、１５００〜１８００℃に加熱し、Ｍｏ粉末
とＳｉ粉末を反応させＭｏ珪化物を生成させると共に焼
結した複合材料を、大気中１０００〜１５００℃で酸化
処理することによる得られる。
【０００５】本発明の抵抗発熱体は、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭ
ｏ珪化物粉末の混合粉末を焼結したもの、あるいは、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を用いてＡｌ2Ｏ3マ
トリックスに複合相としてＭｏ珪化物をｉｎ−ｓｉｔｕ
で２０〜７０体積％生成させたものをさらに大気中１０
００〜１５００℃で酸化処理することで、表面近傍のＭ
ｏ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２０〜３５％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Ｓ
ｉＯ2 の混合相からなる緻密な相が表面に生成し、しか
も深さ方向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続
的に減少する傾斜組織とすることができる。これによ
り、高温での耐熱性に優れ、加熱、冷却過程でＡｌ2Ｏ3
とムライトあるいはＳｉＯ2 との熱膨張係数差により発
生する熱応力に対して保護皮膜が剥離することを防止で
きるため高温用として優れた抵抗発熱体が提供できる。
ｏ珪化物粉末の混合粉末を焼結したもの、あるいは、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を用いてＡｌ2Ｏ3マ
トリックスに複合相としてＭｏ珪化物をｉｎ−ｓｉｔｕ
で２０〜７０体積％生成させたものをさらに大気中１０
００〜１５００℃で酸化処理することで、表面近傍のＭ
ｏ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２０〜３５％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Ｓ
ｉＯ2 の混合相からなる緻密な相が表面に生成し、しか
も深さ方向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続
的に減少する傾斜組織とすることができる。これによ
り、高温での耐熱性に優れ、加熱、冷却過程でＡｌ2Ｏ3
とムライトあるいはＳｉＯ2 との熱膨張係数差により発
生する熱応力に対して保護皮膜が剥離することを防止で
きるため高温用として優れた抵抗発熱体が提供できる。
【０００６】さらに、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ
粉末の純度を９９．９％以上とすることにより、保護皮
膜相の純度が上がりさらに耐熱性が向上する。また、Ｍ
ｏ珪化物の体積率を変えることで電気抵抗を任意に制御
できるため、本発明により、高温での安定性に優れ、電
気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体が提供できる。また、
複合相によるＡｌ2Ｏ3マトリックスの微細化効果により
強度を高めることができる。
粉末の純度を９９．９％以上とすることにより、保護皮
膜相の純度が上がりさらに耐熱性が向上する。また、Ｍ
ｏ珪化物の体積率を変えることで電気抵抗を任意に制御
できるため、本発明により、高温での安定性に優れ、電
気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体が提供できる。また、
複合相によるＡｌ2Ｏ3マトリックスの微細化効果により
強度を高めることができる。
【０００７】本発明の複合材料における複合相の体積率
は、２０〜７０％、特に３０〜６０％であることが好ま
しい。複合相の体積率が２０％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。また、酸化処理は、１０００℃以下ではＭｏ珪化
物の酸化によるＳｉＯ2 が生成しないため、保護皮膜が
形成されず、１５００℃以上の高温では、ムライトある
いはムライトとＳｉＯ2 の相の緻密性が低下し、また深
さ方向のマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比の変化が大
きくなるため、高温で皮膜の厚さ方向の成長や、保護皮
膜の剥離が発生する可能性が生じるため好ましくない。
Ｍｏ珪化物としては、Ｍｏ3Ｓｉ、Ｍｏ5Ｓｉ3、ＭｏＳ
ｉ2 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、２０〜７０％、特に３０〜６０％であることが好ま
しい。複合相の体積率が２０％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。また、酸化処理は、１０００℃以下ではＭｏ珪化
物の酸化によるＳｉＯ2 が生成しないため、保護皮膜が
形成されず、１５００℃以上の高温では、ムライトある
いはムライトとＳｉＯ2 の相の緻密性が低下し、また深
さ方向のマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比の変化が大
きくなるため、高温で皮膜の厚さ方向の成長や、保護皮
膜の剥離が発生する可能性が生じるため好ましくない。
Ｍｏ珪化物としては、Ｍｏ3Ｓｉ、Ｍｏ5Ｓｉ3、ＭｏＳ
ｉ2 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、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末、ある
いは、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を混合す
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。Ｍｏ珪化物
粉末の粒度は特に制限はないが、２００μｍ以下、特に
１００μｍ以下の範囲が好ましい。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、特に制限はないが、２００μｍ以下、特
に１００μｍ以下の範囲が好ましい。Ｍｏ粉末の粒子径
が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。
造される。まず、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末、ある
いは、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を混合す
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。Ｍｏ珪化物
粉末の粒度は特に制限はないが、２００μｍ以下、特に
１００μｍ以下の範囲が好ましい。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、特に制限はないが、２００μｍ以下、特
に１００μｍ以下の範囲が好ましい。Ｍｏ粉末の粒子径
が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。
【０００９】Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末、あるいは
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２０〜７０％、特に３０
〜６０％になるように配合することが好ましい。Ａｌ2
Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末、あるいはＭｏ粉末とＡｌ2Ｏ
3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２０〜７０％、特に３０
〜６０％になるように配合することが好ましい。Ａｌ2
Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末、あるいはＭｏ粉末とＡｌ2Ｏ
3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。
【００１０】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。次に得られた焼結体を、大気中１０００〜１５０
０℃に加熱し、表面の酸化処理を行う。昇温速度、保持
時間等特に、制限はないが、急速加熱や急冷は避けた方
がよい。
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。次に得られた焼結体を、大気中１０００〜１５０
０℃に加熱し、表面の酸化処理を行う。昇温速度、保持
時間等特に、制限はないが、急速加熱や急冷は避けた方
がよい。
【００１１】
【作用】本発明によれば、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉
末の混合粉末を焼結したもの、あるいは、Ａｌ2Ｏ3粉末
とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を用いてＡｌ2Ｏ3マトリックス
に複合相としてＭｏ珪化物をｉｎ−ｓｉｔｕで２０〜７
０体積％生成させたものをさらに大気中１０００〜１５
００℃で酸化処理することで、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２０〜３
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・２ＳｉＯ 2 ）とＳｉＯ2 の
混合相からなる緻密な相が表面に生成し、しかも深さ方
向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続的に減少
する傾斜組織とすることができる。
末の混合粉末を焼結したもの、あるいは、Ａｌ2Ｏ3粉末
とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を用いてＡｌ2Ｏ3マトリックス
に複合相としてＭｏ珪化物をｉｎ−ｓｉｔｕで２０〜７
０体積％生成させたものをさらに大気中１０００〜１５
００℃で酸化処理することで、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２０〜３
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・２ＳｉＯ 2 ）とＳｉＯ2 の
混合相からなる緻密な相が表面に生成し、しかも深さ方
向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続的に減少
する傾斜組織とすることができる。
【００１２】これにより、高温での耐熱性に優れ、加
熱、冷却過程でＡｌ2Ｏ3とムライトあるいはＳｉＯ2 と
の熱膨張係数差により発生する熱応力に対して保護皮膜
が剥離することを防止できるため高温用として優れた抵
抗発熱体が提供できる。さらに、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉
末及びＳｉ粉末の純度を９９．９％以上とすることによ
り、保護皮膜相の純度が上がりさらに耐熱性が向上す
る。また、Ｍｏ珪化物の体積率を変えることで電気抵抗
を任意に制御できるため、本発明により、高温での安定
性に優れ、電気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体が提供で
きる。また、複合相によるＡｌ2Ｏ3マトリックスの微細
化効果により強度を高めることができる。
熱、冷却過程でＡｌ2Ｏ3とムライトあるいはＳｉＯ2 と
の熱膨張係数差により発生する熱応力に対して保護皮膜
が剥離することを防止できるため高温用として優れた抵
抗発熱体が提供できる。さらに、Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉
末及びＳｉ粉末の純度を９９．９％以上とすることによ
り、保護皮膜相の純度が上がりさらに耐熱性が向上す
る。また、Ｍｏ珪化物の体積率を変えることで電気抵抗
を任意に制御できるため、本発明により、高温での安定
性に優れ、電気抵抗の制御も可能な抵抗発熱体が提供で
きる。また、複合相によるＡｌ2Ｏ3マトリックスの微細
化効果により強度を高めることができる。
【００１３】
【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１〜２ 純度９９．９９％の中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末
（ＡＫＰ−３０；住友化学製）と純度９９．９４％の平
均粒径０．７μｍのＭｏ粉末（日本新金属社製）及び純
度９９．９％の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
体積率で２０、３０、４０、５０、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。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、１
６００℃、２００kg/cm2の圧力でアルゴン中、１時間保
持して焼結を行い、さらに１４００℃で２時間、大気中
で酸化処理を行った。
らに具体的に説明する。 実施例１及び比較例１〜２ 純度９９．９９％の中心粒径０．４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末
（ＡＫＰ−３０；住友化学製）と純度９９．９４％の平
均粒径０．７μｍのＭｏ粉末（日本新金属社製）及び純
度９９．９％の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
体積率で２０、３０、４０、５０、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。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、１
６００℃、２００kg/cm2の圧力でアルゴン中、１時間保
持して焼結を行い、さらに１４００℃で２時間、大気中
で酸化処理を行った。
【００１４】得られた複合材料は、Ｘ線回折より、内部
はＡｌ2Ｏ3とＭｏＳｉ2 から構成されており、表面部
は、ＭｏＳｉ2 の体積率が２０、３０％の場合ムライト
が、４０、５０、６０％の場合にはムライトとＳｉＯ2
ガラスが生成していることが確認された。この表面部の
厚さはいずれも約１０μｍで、ポア等は観察されず緻密
であった。さらにＥＰＭＡ分析より、Ｓｉのライン分析
を行ったところＳｉ濃度は、表面から内部に向かって徐
々になだらかに低下しており、酸化処理により生成した
表面層は深さ方向に傾斜組成となっていることが確認さ
れた。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、ＳＥ
ＶＮＢ法により破壊靱性を測定した。測定結果を表１
に、Ａｌ2Ｏ3単相（比較例１）と、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２）の結果も合わせて示す。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ＭｏＳ
ｉ2 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、曲
げ強度は生成したＭｏＳｉ2 により向上し、３０％では
曲げ強度６２kg/mm2とＡｌ2Ｏ3単相やＭｏＳｉ2 に比べ
高い値が得られており、本発明により、体積抵抗率の制
御が可能であり、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。
はＡｌ2Ｏ3とＭｏＳｉ2 から構成されており、表面部
は、ＭｏＳｉ2 の体積率が２０、３０％の場合ムライト
が、４０、５０、６０％の場合にはムライトとＳｉＯ2
ガラスが生成していることが確認された。この表面部の
厚さはいずれも約１０μｍで、ポア等は観察されず緻密
であった。さらにＥＰＭＡ分析より、Ｓｉのライン分析
を行ったところＳｉ濃度は、表面から内部に向かって徐
々になだらかに低下しており、酸化処理により生成した
表面層は深さ方向に傾斜組成となっていることが確認さ
れた。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、ＳＥ
ＶＮＢ法により破壊靱性を測定した。測定結果を表１
に、Ａｌ2Ｏ3単相（比較例１）と、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２）の結果も合わせて示す。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ＭｏＳ
ｉ2 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、曲
げ強度は生成したＭｏＳｉ2 により向上し、３０％では
曲げ強度６２kg/mm2とＡｌ2Ｏ3単相やＭｏＳｉ2 に比べ
高い値が得られており、本発明により、体積抵抗率の制
御が可能であり、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。
【００１５】
【表１】
【００１６】実施例２〜４及び比較例３ 純度９９．９９％のＡｌ2Ｏ3粉末（ＡＫＰ−３０；住友
化学製）に純度９９．２％で平均粒径２．４μｍのＭｏ
Ｓｉ2 粉末（ＭｏＳｉ2 −Ｆ：日本新金属製）を３０体
積％添加したもの（実施例２）、また、純度９９．９％
の平均３μｍのＭｏ粉末（石津製薬製）と純度９９．９
％の１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純度化学研究所
製）をＭｏＳｉ2 として３０体積％添加したもの（実施
例３）、さらに、純度９９．５％の４５μｍアンダーの
造粒粉を２〜３μｍの一次粒子に粉砕したＭｏ粉末（ス
ルザーサーフェイステックジャパン製）と純度９８％の
平均５μｍのＳｉ粉末（高純度化学研究所製）をＭｏＳ
ｉ2 として３０体積％添加したもの（実施例４）を実施
例１と同様にして製造し、酸化処理を行った。なお、Ｍ
ｏＳｉ2 粉末を３０体積％添加したものについては、酸
化処理を行わない試料（比較例３）も製造した。これら
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２に示す。これから、本発明の酸化処理した
試料は、酸化処理しない試料に比べ、１７００℃で５時
間熱処理し、さらに１００時間熱処理した後の膜厚の増
加はかなり小さくなり、さらに高純度のＡｌ2Ｏ3、Ｍ
ｏ、Ｓｉ粉末を用いることにより、さらに膜厚の増加が
小さくなり、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。
化学製）に純度９９．２％で平均粒径２．４μｍのＭｏ
Ｓｉ2 粉末（ＭｏＳｉ2 −Ｆ：日本新金属製）を３０体
積％添加したもの（実施例２）、また、純度９９．９％
の平均３μｍのＭｏ粉末（石津製薬製）と純度９９．９
％の１０μｍアンダーのＳｉ粉末（高純度化学研究所
製）をＭｏＳｉ2 として３０体積％添加したもの（実施
例３）、さらに、純度９９．５％の４５μｍアンダーの
造粒粉を２〜３μｍの一次粒子に粉砕したＭｏ粉末（ス
ルザーサーフェイステックジャパン製）と純度９８％の
平均５μｍのＳｉ粉末（高純度化学研究所製）をＭｏＳ
ｉ2 として３０体積％添加したもの（実施例４）を実施
例１と同様にして製造し、酸化処理を行った。なお、Ｍ
ｏＳｉ2 粉末を３０体積％添加したものについては、酸
化処理を行わない試料（比較例３）も製造した。これら
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２に示す。これから、本発明の酸化処理した
試料は、酸化処理しない試料に比べ、１７００℃で５時
間熱処理し、さらに１００時間熱処理した後の膜厚の増
加はかなり小さくなり、さらに高純度のＡｌ2Ｏ3、Ｍ
ｏ、Ｓｉ粉末を用いることにより、さらに膜厚の増加が
小さくなり、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。
【００１７】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── 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、体積率で
２０〜７０％のＭｏ珪化物を複合相とする複合材料から
なる抵抗発熱体において、ムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2 ）、あるいはムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2 ）とＳｉＯ2からなる表面層を有し、該表面層が深
さ方向にマトリックスのＡｌ2Ｏ3との組成比が連続的に
減少する傾斜組織であることを特徴とする抵抗発熱体。 - 【請求項２】 Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ珪化物粉末を混合
し、この混合粉末を成形後、不活性雰囲気中、１５００
〜１８００℃に加熱し焼結した後、大気中１０００〜１
５００℃で酸化処理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。 - 【請求項３】 Ａｌ2Ｏ3粉末とＭｏ粉末及びＳｉ粉末を
混合し、この混合粉末を成形後、不活性雰囲気中、１５
００〜１８００℃に加熱し、Ｍｏ粉末とＳｉ粉末を反応
させＭｏ珪化物を生成させると共に焼結した後、大気中
１０００〜１５００℃で酸化処理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。 - 【請求項４】 純度９９．９％以上のＡｌ2Ｏ3粉末と純
度９９．９％以上のＭｏ粉末及び純度９９．９％以上の
Ｓｉ粉末を用いることを特徴とする請求項３記載の抵抗
発熱体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468496A JPH1050462A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468496A JPH1050462A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050462A true JPH1050462A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16494602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20468496A Pending JPH1050462A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 抵抗発熱体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005522403A (ja) * | 2002-04-05 | 2005-07-28 | サンドビク アクチボラゲット | モリブデンケイ化物タイプの加熱エレメントの製造方法 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP20468496A patent/JPH1050462A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005522403A (ja) * | 2002-04-05 | 2005-07-28 | サンドビク アクチボラゲット | モリブデンケイ化物タイプの加熱エレメントの製造方法 |
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