JPS632916B2 - - Google Patents
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- JPS632916B2 JPS632916B2 JP58138103A JP13810383A JPS632916B2 JP S632916 B2 JPS632916 B2 JP S632916B2 JP 58138103 A JP58138103 A JP 58138103A JP 13810383 A JP13810383 A JP 13810383A JP S632916 B2 JPS632916 B2 JP S632916B2
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、ヒータ用セラミツクス導体に関す
る。 〔発明の背景〕 2000℃以上の高温で使用できる発熱体としては
Mo、Ｗ、Ｃなどが知られているが、酸化性雰囲
気では使用できない。酸化性雰囲気で使用できる
発熱体としては炭化ケイ素（SiC）、酸化ジルコ
ニウム（ZrO2）、LaCrO3などがあるが、いずれ
も電気抵抗率が比較的大きく、また温度が上昇す
るにつれ電気抵抗が減少するため熱暴走をひきお
こしやすく温度制御がむずかしい。また機械的強
度も低い。 〔発明の目的〕 本発明は従来の発熱体における上記の問題点を
解消する目的で行なわれたもので、電気抵抗率が
小さく、抵抗温度係数が正で、機械的強度が大き
いヒータ用セラミツク導体を提供するものであ
る。 〔発明の概要〕 すなわち本発明の特徴は導電性が良好ではある
が、焼結しにくく耐酸化性に劣るａ、ａ、
ａ族遷移元素の窒化物、炭化物の微細な粒子を、
絶縁体ではあるが機械的強度が大きく耐酸化性が
良好な窒化ケイ素（Si3N4）中に分散混合し緻密
に焼結することにより両者の特徴を兼ねそなえた
ヒータ用セラミツク導体を得ることにある。 本発明において導電材として用いられるａ、
Va、ａ族遷移元素の炭化物、窒化物は、難融
性で高硬度であり、また金属伝導性を示し、抵抗
率は約10-5Ωcm以下と低く正の抵抗温度係数をも
つためヒータ用セラミツクス導体として好適であ
る。ヒータ用セラミツクス導体として窒化物、炭
化物に限定した理由は酸化物は導電性がなく、ま
たホウ化物はSi3N4と複合化させた場合の焼結性
が良くないためである。窒化物、炭化物の原料粉
末はSi3N4中に均一に分散し導電性を向上させる
ためにはできるだけ微細な粉末が良く、好ましく
は平均粒径が5μｍ以下であることが望ましい。
なお導電性化合物の混合率を30〜70容積部に限定
したのは、絶縁体中に導電性粒子を分散させる場
合、20容積部前後で電気抵抗率が急減し、抵抗率
の値の再現性が著しく悪いためであり、また70容
積部を超えると、マトリツクスである絶縁体粒子
が導電性粒子を強固に保持することができなくな
り、機械的強度が低下するためである。 マトリツクス相としてSi3N4を選んだ理由は機
械的強度が大きく、熱膨張係数が小さく、耐熱性
に優れているためである。しかも上記化合物と複
合化した場合、高温で安定な酸化皮膜を生成し、
内部の化合物粒子が酸化するのを防止する作用を
果たすため一層好都合である。 Si3N4は難焼結性であるため、焼結助剤として
MgO、Y2O3、Al2O3、AlN等をSi3N4100重量部
に対して１〜10重量部添加することが必要であ
る。焼結助剤量を限定したのは１重量部未満では
焼結助剤としての効果はなく、また10重量部を超
えると粒界相が多くなり高温強度が低下するため
である。 製造方法としては、Si3N4、導電性化合物、焼
結助剤を所定量調合して、らいかい機またはポー
ルミル等による混合を行ない、さらにポリビニル
アルコール（PVA）等の成形バインダーを少量
添加して造粒した後、所定の形状に成形する。こ
れを窒素雰囲気中、1600〜1850℃の温度でホツト
プレス法または常圧焼結法により焼結する。1600
℃未満では緻密焼結せず、1850℃より高くなると
Si3N4の分解が激しくなつて緻密化を阻害するた
めである。 上記の焼結セラミツクスは、室温時の電気抵抗
率が10-2Ωcm以下で、抵抗温度係数が正であるこ
とが必要である。 〔発明の実施例〕 次に実施例により本発明を詳細に説明する。 実験例 １ 焼結助剤として９重量部のY2O3、４重量部の
Al2O3を添加した平均粒径0.7μｍのSi3N4粉末に、
種々のａ、ａ、ａ族窒化物、炭化物を30容
積部調合し、５％PVA溶液を10％加えて撹拌ら
いかい機で混合した。次に混合粉末を金型に充填
し、1t／cm2の圧力で成形した。これを黒鉛ダイス
に入れ、窒素１気圧雰囲気中、温度1750℃、圧力
300Kg／cm2時間1hの条件下でホツトプレスした。
得られた焼結体の特性を表に示す。相対密度は大
半の化合物で97〜98％程度以上のものが得られて
いる。また抵抗率は化合物により101〜10-4Ωcm
の幅広い値が得られているが、抵抗温度係数はい
ずれも正であつた。曲げ強さは350〜540MN／m2
であり機械的強度も大きいことが認められた。耐
酸化性はTiN、TiC添加などが特に良好で1100
℃、92h大気中放置後における酸化増量はそれぞ
れ2.8、3.3mg／cm2であつた。
る。 〔発明の背景〕 2000℃以上の高温で使用できる発熱体としては
Mo、Ｗ、Ｃなどが知られているが、酸化性雰囲
気では使用できない。酸化性雰囲気で使用できる
発熱体としては炭化ケイ素（SiC）、酸化ジルコ
ニウム（ZrO2）、LaCrO3などがあるが、いずれ
も電気抵抗率が比較的大きく、また温度が上昇す
るにつれ電気抵抗が減少するため熱暴走をひきお
こしやすく温度制御がむずかしい。また機械的強
度も低い。 〔発明の目的〕 本発明は従来の発熱体における上記の問題点を
解消する目的で行なわれたもので、電気抵抗率が
小さく、抵抗温度係数が正で、機械的強度が大き
いヒータ用セラミツク導体を提供するものであ
る。 〔発明の概要〕 すなわち本発明の特徴は導電性が良好ではある
が、焼結しにくく耐酸化性に劣るａ、ａ、
ａ族遷移元素の窒化物、炭化物の微細な粒子を、
絶縁体ではあるが機械的強度が大きく耐酸化性が
良好な窒化ケイ素（Si3N4）中に分散混合し緻密
に焼結することにより両者の特徴を兼ねそなえた
ヒータ用セラミツク導体を得ることにある。 本発明において導電材として用いられるａ、
Va、ａ族遷移元素の炭化物、窒化物は、難融
性で高硬度であり、また金属伝導性を示し、抵抗
率は約10-5Ωcm以下と低く正の抵抗温度係数をも
つためヒータ用セラミツクス導体として好適であ
る。ヒータ用セラミツクス導体として窒化物、炭
化物に限定した理由は酸化物は導電性がなく、ま
たホウ化物はSi3N4と複合化させた場合の焼結性
が良くないためである。窒化物、炭化物の原料粉
末はSi3N4中に均一に分散し導電性を向上させる
ためにはできるだけ微細な粉末が良く、好ましく
は平均粒径が5μｍ以下であることが望ましい。
なお導電性化合物の混合率を30〜70容積部に限定
したのは、絶縁体中に導電性粒子を分散させる場
合、20容積部前後で電気抵抗率が急減し、抵抗率
の値の再現性が著しく悪いためであり、また70容
積部を超えると、マトリツクスである絶縁体粒子
が導電性粒子を強固に保持することができなくな
り、機械的強度が低下するためである。 マトリツクス相としてSi3N4を選んだ理由は機
械的強度が大きく、熱膨張係数が小さく、耐熱性
に優れているためである。しかも上記化合物と複
合化した場合、高温で安定な酸化皮膜を生成し、
内部の化合物粒子が酸化するのを防止する作用を
果たすため一層好都合である。 Si3N4は難焼結性であるため、焼結助剤として
MgO、Y2O3、Al2O3、AlN等をSi3N4100重量部
に対して１〜10重量部添加することが必要であ
る。焼結助剤量を限定したのは１重量部未満では
焼結助剤としての効果はなく、また10重量部を超
えると粒界相が多くなり高温強度が低下するため
である。 製造方法としては、Si3N4、導電性化合物、焼
結助剤を所定量調合して、らいかい機またはポー
ルミル等による混合を行ない、さらにポリビニル
アルコール（PVA）等の成形バインダーを少量
添加して造粒した後、所定の形状に成形する。こ
れを窒素雰囲気中、1600〜1850℃の温度でホツト
プレス法または常圧焼結法により焼結する。1600
℃未満では緻密焼結せず、1850℃より高くなると
Si3N4の分解が激しくなつて緻密化を阻害するた
めである。 上記の焼結セラミツクスは、室温時の電気抵抗
率が10-2Ωcm以下で、抵抗温度係数が正であるこ
とが必要である。 〔発明の実施例〕 次に実施例により本発明を詳細に説明する。 実験例 １ 焼結助剤として９重量部のY2O3、４重量部の
Al2O3を添加した平均粒径0.7μｍのSi3N4粉末に、
種々のａ、ａ、ａ族窒化物、炭化物を30容
積部調合し、５％PVA溶液を10％加えて撹拌ら
いかい機で混合した。次に混合粉末を金型に充填
し、1t／cm2の圧力で成形した。これを黒鉛ダイス
に入れ、窒素１気圧雰囲気中、温度1750℃、圧力
300Kg／cm2時間1hの条件下でホツトプレスした。
得られた焼結体の特性を表に示す。相対密度は大
半の化合物で97〜98％程度以上のものが得られて
いる。また抵抗率は化合物により101〜10-4Ωcm
の幅広い値が得られているが、抵抗温度係数はい
ずれも正であつた。曲げ強さは350〜540MN／m2
であり機械的強度も大きいことが認められた。耐
酸化性はTiN、TiC添加などが特に良好で1100
℃、92h大気中放置後における酸化増量はそれぞ
れ2.8、3.3mg／cm2であつた。
【表】
本発明によれば、10-2Ωcm以下において、任意
の抵抗率のものを容易に得ることができる。ま
た、抵抗温度係数が正であるから通電加熱時に熱
暴走を引き起こすこともなく、機械的強度も十分
にあり、通電耐久性も優れている。 従つて、本発明のヒータ用セラミツクス導体
は、グロープラグ用ヒータを初めとし、ガス点火
器、各種の発熱体として信頼性の高いものを提供
することができる。
の抵抗率のものを容易に得ることができる。ま
た、抵抗温度係数が正であるから通電加熱時に熱
暴走を引き起こすこともなく、機械的強度も十分
にあり、通電耐久性も優れている。 従つて、本発明のヒータ用セラミツクス導体
は、グロープラグ用ヒータを初めとし、ガス点火
器、各種の発熱体として信頼性の高いものを提供
することができる。
第１図はSi3N4−TiN系及びSi3N4−TiC系にお
ける化合物混合率と電気抵抗率の関係を示す特性
図、第２図は上記セラミツクスの化合物混合率と
抵抗温度係数の関係を示す特性図、第３図は試作
ヒータの外観図である。 １……窒化ケイ素系導電性セラミツクス、２…
…窒化アルミニウム、３……リード線。
ける化合物混合率と電気抵抗率の関係を示す特性
図、第２図は上記セラミツクスの化合物混合率と
抵抗温度係数の関係を示す特性図、第３図は試作
ヒータの外観図である。 １……窒化ケイ素系導電性セラミツクス、２…
…窒化アルミニウム、３……リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 窒化ケイ素30〜70容積部、 (b) ａ族、ａ族、及び／またはａ族遷移元
素の炭化物及び／または窒化物30〜70容積部、
並びに (c) 酸化マグネシウム、酸化イツトリウム、酸化
アルミニウム及び／または窒化アルミニウムを
前記(a)、(b)混合物100重量部に対し１〜10重量
部 の焼結体から成り、該焼結体の室温の電気抵抗率
が10-2Ωcm以下で、正の抵抗体温度係数を有する
ことを特徴とするヒータ用セラミツクス導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138103A JPS6033265A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | ヒータ用セラミックス導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138103A JPS6033265A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | ヒータ用セラミックス導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033265A JPS6033265A (ja) | 1985-02-20 |
| JPS632916B2 true JPS632916B2 (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=15214016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138103A Granted JPS6033265A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | ヒータ用セラミックス導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033265A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60186470A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-21 | 日本セメント株式会社 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
| JPS61111969A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-30 | 住友電気工業株式会社 | 放電加工可能な導電性窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
| JPS6278158A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 京セラ株式会社 | 導電性窒化珪素質焼結体 |
| JPH0515751Y2 (ja) * | 1986-06-14 | 1993-04-26 | ||
| JPS6417386A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Babcock Hitachi Kk | Ceramic heating element |
| JP2556888B2 (ja) * | 1987-12-24 | 1996-11-27 | 日立金属株式会社 | 電気抵抗率バラツキの少ないセラミックス導電材料 |
| DE3990082T1 (de) * | 1988-01-28 | 1990-01-11 | Hitachi Metals Ltd | Sinterkoerper aus leitfaehigem sialon und ein daraus gefertigtes heizelement |
| JPH02107572A (ja) * | 1988-01-28 | 1990-04-19 | Hitachi Metals Ltd | 導電性サイアロン焼結体とヒータ |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5361348A (en) * | 1976-11-15 | 1978-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal element for typing |
| JPS57106586A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride ceramic with inorganic electroconductive material surface and manufacture |
| JPS57160984A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-04 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride ceramic having metallized surface and manufacture |
| JPS57200265A (en) * | 1981-05-31 | 1982-12-08 | Sumitomo Electric Industries | Silicon nitrogen member and manufacture |
| JPS5820782A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-07 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体およびその製造方法 |
| JPS5841771A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体 |
| JPS5895644A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-07 | 京セラ株式会社 | 高強度複合焼結体 |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP58138103A patent/JPS6033265A/ja active Granted
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5361348A (en) * | 1976-11-15 | 1978-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal element for typing |
| JPS57106586A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride ceramic with inorganic electroconductive material surface and manufacture |
| JPS57160984A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-04 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride ceramic having metallized surface and manufacture |
| JPS57200265A (en) * | 1981-05-31 | 1982-12-08 | Sumitomo Electric Industries | Silicon nitrogen member and manufacture |
| JPS5820782A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-07 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体およびその製造方法 |
| JPS5841771A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体 |
| JPS5895644A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-07 | 京セラ株式会社 | 高強度複合焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6033265A (ja) | 1985-02-20 |
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| US4528121A (en) | Electroconductive ceramics | |
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