JPH02112192A

JPH02112192A - 箔状発熱体

Info

Publication number: JPH02112192A
Application number: JP26421388A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Morito; 森戸　延行
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-24

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）この発明は非晶質合金薄帯を素材とした箔状発熱体に関
するものである。

（従来の技術）溶融合金をスリット状のノズルを通して高速回転する冷
却ロール上に射出し、超急冷凝固させる液体急冷法を用
いて、非晶質合金薄帯が比較的容易に製造されるように
なった。非晶質合金薄帯の代表的な特長としては、軟磁
性に優れることや、高強度、高耐食性などが挙げられ、
変圧器鉄心材料、磁気ヘッド、磁気シールド材、釣り竿
やゴルフシャフト等の複合補強材および電極材料など種
々の用途に利用されている。また非晶質状態に起因する
特性を利用するものではないが、材料内の合金組成が均
質で、板厚の薄いことを利用して、ろう付は材料などと
しても利用されている。

ところで近年電子部品、液晶パネル等の加温・保温用、
複写機、計測機等の結露防止・除湿用および住設機器の
凍結防止用等の目的で、面状発熱体の需要が高まってき
ている。従来の面状発熱体の構造は大別して２種類ある
。１つはカーボン系抵抗体を耐熱基材の表面あるいは内
部に処理したものであり、他の１つはステンレス薄膜の
ような電気抵抗の比較的高い金属板を薄帯化し、さらに
エツチングなどにより導電断面積を減少させ、比抵抗を
高めた箔状発熱体である。

（発明が解決しようとする課題）前者の問題点は機械的強度に劣ることであり、耐久性の
面で課題があった。また処理工程に工数を要することか
ら、コスト高になるという大きな問題もあった。

ステンレス鋼等の金属薄帯を素材とする後者の箔状発熱
体における、主な問題の１つはコスト高であるが、それ
とともに、温度上昇に伴い電気抵抗が変化して、制御性
が低下するところに問題を残していた。

この発明の目的は、従来技術における上記の諸問題、す
なわち機械的強度、コスト高および電気抵抗の温度安定
性等を解決するところにある。

（課題を解決するための手段）この発明に想到するに至ったヒントは、金属板の薄帯化
に要するコスト高である。通常の冷延板の板厚は１ｍｍ
弱であるから、箔状発熱体に要求される数１０μｍまで
圧延するには、多くの加工工数を必要とする。殊に、ス
テンレス鋼やＮｉ−Ｃｒ合金、およびより比抵抗の高い
カンタル合金では、脆くて加工そのものが困難であった
。

それに反し、非晶質合金薄帯の製造に用いられる液体急
冷法を利用すれば一工程で溶融合金を板厚２０〜３０μ
ｍ程度の金属薄帯に加工できる。また、非晶質合金薄帯
は高温での焼鈍で脆化するけれども、２００℃以下では
極めて安定であり、機械的強度は著しく高いことが知ら
れている。

このように、非晶質合金薄帯は薄板のままで使用する用
途には、基本的に好適な材料とすることができる。さら
に箔状発熱体として非晶質合金が好ましい理由はその構
造そのものに由来する。すなわち、非晶質合金は原子の
配列において、長周期の規則性を持たないために、自由
電子が散乱されやすく、電気比抵抗が非晶質金属に比較
して数倍高いことである。これに板厚の薄さが相まって
、非晶質合金薄帯の電気抵抗は著しく高い。しかしなが
ら、非晶質合金の電気的性質に着目した用途開発は、歪
みゲージを除けば、これまで行われていなかった。

そこで発明者らは、非晶質合金薄帯につき、箔状発熱体
として従来用いられている材料と比較して具体的な材料
特性について検討した。

結晶質金属は合金化することによって、比抵抗は増大し
、ステンレス鋼の場合、約１００μΩ・ｃｍであるが、
温度係数ハ（１００〜２０ｏ）×１０″′６７にニモな
る欠点があった。

この点、非晶質合金の場合、（１）耐熱性を考慮すると、例えばＮｉ−３ｉ−Ｂ系非
晶質合金は有望な材料であり、比較的広い合金組成範囲
において、比抵抗は極めて高く、カンタル合金並みの約
１５０　μΩ・ｃｍにもなる、（２）　　さらに結晶質
合金に見られない、箔状発熱体の素材として優れた特性
はその小さな温度係数であり、（５〜（−３＞　）　Ｘ
ｌ０−６／　Ｋにすぎず、はとんど零であることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、比抵抗５０μΩ・ｃｎ＋以上の非
晶質合金薄帯を素材とする箔状発熱体である。

またこの発明は、比抵抗５０μΩ・ｃｍ以上の非晶質合
金薄帯を素材とし、その表面にＣｕ、　Ａｇ、＾ｕ、Ｎ
ｉ。

Ｃｏ、　２ｎ、　Ｓｎ、　ＣｄおよびＰｂのうちがら選
ばれた一種または二種以上を含む金属めっき層をそなえ
ることからなる箔状発熱体である。

この発明において、非晶質合金薄帯としては、開孔率が
１０％以上の多孔質体がとりわけ有利に適合する。

以下、この発明の基礎となった実験結果について説明す
る。

Ｎ＋６ｓＣｒ４Ｓ＋　ｌ０Ｂ２０組成（原子％）の溶融
合金をスリット状のノズル開口部から、高速回転する調
合金製の冷却ロール直上に射出して、急冷凝固させた。

得られた非晶質合金薄帯の板厚は３０μｍであり、板幅
は１０＋ｎｎ＋であった。この材料の室温における比抵
抗は１５０μΩ・ｃｍであり、また室温がら２００℃に
わたる比抵抗の温度依存性はほとんど零であった。

次いで、この非晶質合金薄帯を、エポキシ樹脂を含浸さ
せたガラスクロスに挟み、上下面を絶縁して一体成形し
、ヒーターとした。かくして得られたヒーターの表面は
１２０℃まで安定して上昇し、少なくとも１００時間使
用では、電気抵抗変化は皆無であった。また、電気抵抗
の温度係数は１×１０−５／　Ｋより小であることが確
認された。これは従来用いられている箔状発熱体と比較
して１／１０以下の優れた温度係数であり、温度制御性
が格段に向上したことを示す。

ここに比抵抗が５０μΩ・ｃｍよりも小さい薄帯では、
結晶質金属に比較して、さほど有利な特長を獲得できな
いので、この発明では素材として使用する非晶質合金薄
帯の比抵抗を５０μΩ・ｃｍ以上に限定した。

上述の例では、鋳造したままの非晶質合金薄帯を発熱体
として直接利用したが、この薄帯表面上（ごＣｕ、八に
、八Ｕ、　）ｌｉ、　Ｃｏ、　Ｚｎ、　Ｓｎ、　Ｃｄお
よびＰｂのうちから選ばれた一種または二種以上を含む
金属めっきを施すことによって、より好適な発熱体素材
として使用できる。ここで金属めっきは、電解法、無電
解法などの液相法によってもよいし、真空蒸着やイオン
ブレーティングなどの気相法によってもよい。

箔状発熱体に用いる非晶質合金薄帯に金属めっきを施す
目的は次の点にある。第一は、素材自身の比抵抗が高く
、さらに薄い酸化膜で被覆されているために、非晶質合
金薄帯同志の接触抵抗が高いので、導電性のよい金属被
覆を施すことによって、接触抵抗を低減し、また溶融は
んだの濡れ性を向上させるた約であり、これによって、
はんだ付は等を利用する、端子での良好な接続を実現す
ることができる。また薄帯を組み合わせて、複雑形状の
面状発熱体を製作する場合にも、薄帯間の接続をはんだ
付けや点溶接によって実現する上で、金属必っき処理は
極めて有効である。

非晶質合金薄帯は、前述したように原子配列の構造から
基本的に比抵抗が高く、また製造方法に由来して板厚が
薄いた必電気抵抗が高いので、本質的に発熱体として有
利である。しかし、発熱体としての用途によっては、よ
り高い電気抵抗が望まれる場合がある。電気抵抗の増加
は、薄帯の断面積を小さくすることによって、さらに改
善することができる。すなわち、板厚あるいは板幅を小
さくすることである。しかしながら、板厚をより薄くす
ることは、機械的強度の点から好ましいものではない。

また板幅を必要以上に狭くするのも、製作工数の観点か
らは、有効な方法ではない。

この点については、非晶質合金薄帯を多孔質にすること
によって解決できた。

すなわち薄帯の開孔率をたとえば３０％とすることによ
って、電気抵抗は板厚、板幅一定のままで１．４倍にす
ることができ、しかもこの多孔質化の利点は機械的強度
を全く損なうところがないことである。この理由は、孔
の部分がストップホールとしての役割を果たし、むしろ
クラックの伝播を停止させるためと考えられる。

なお多孔質の非晶質合金薄帯は、たとえば特開昭６：３
−１．３０２４８号公報に開示の方法で製造することが
できる。

（作　用）以上述べてきたように、非晶質合金薄帯は電気抵抗、温
度安定性、機械的強度および製造コストなどの点で、発
熱体素材として従来の材料以上に優れたものと言うこと
ができ、さらに金属めっきや多孔質化によって、−層有
利な発熱体素材となる。

（実施例）表１に示す種々の組成になる合金溶湯を、単ロールを用
いた液体急冷法によって、板幅１０ｍｍの非晶質合金薄
帯とした。

とくに番号（１）の薄帯については、表面に約１μｍ厚
みの銅めっきを施した。

かくして得られた薄帯の比抵抗および温度係数について
調べた結果を、表１に併記する。

同表より明らかなように、この発明に従う発熱体（１）
〜（５）はいずれも、高い比抵抗と小さな温度係数をそ
なえている。

（発明の効果）かくしてこの発明によれば、電気抵抗および機械的強度
が高く、また電気抵抗の温度安定性および板厚の均一性
に優れ、さらには製造コストも安価な箔状発熱体を容易
に得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１．比抵抗５０μΩ・ｃｍ以上の非晶質合金薄帯を素材
とすることを特徴とする箔状発熱体。
２．比抵抗５０μΩ・ｃｍ以上の非晶質合金薄帯を素材
とし、その表面にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎ
，Ｓｎ，ＣｄおよびＰｂのうちから選ばれた一種または
二種以上を含む金属めっき層をそなえることを特徴とす
る箔状発熱体。
３．非晶質合金薄帯が、開孔率１０％以上の多孔質体で
ある請求項１または２記載の箔状発熱体。