JPH03223191A - セラミックスの表面処理方法 - Google Patents
セラミックスの表面処理方法Info
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- JPH03223191A JPH03223191A JP1727790A JP1727790A JPH03223191A JP H03223191 A JPH03223191 A JP H03223191A JP 1727790 A JP1727790 A JP 1727790A JP 1727790 A JP1727790 A JP 1727790A JP H03223191 A JPH03223191 A JP H03223191A
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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。
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）
本発明はセラミックスの表面処理方法に係り、特にセラ
ミックスの表面に耐熱温度の高い絶縁被膜を形成するの
に好適な表面処理方法に関するものである。
ミックスの表面に耐熱温度の高い絶縁被膜を形成するの
に好適な表面処理方法に関するものである。
従来、バーナ点火装置の点火源として、電極間に生ずる
火花放電を利用したパルスイグナイタが用いられている
が、点火領域が狭（、プラグ先端部の耐熱温度が７００
℃と低いため寿命が短い等の欠点があった。
火花放電を利用したパルスイグナイタが用いられている
が、点火領域が狭（、プラグ先端部の耐熱温度が７００
℃と低いため寿命が短い等の欠点があった。
最近、パルスイグナイタに代わるものとして、ＳｉＣと
ＺｒＢ、とからなる複合セラミックスを応用したセラミ
ックスイグナイタが開発されている。該セラミックスイ
グナイタはパルスイグナイタに比較して着火領域が広く
、発熱体の耐熱温度が高く、寿命が長いという特長があ
る。
ＺｒＢ、とからなる複合セラミックスを応用したセラミ
ックスイグナイタが開発されている。該セラミックスイ
グナイタはパルスイグナイタに比較して着火領域が広く
、発熱体の耐熱温度が高く、寿命が長いという特長があ
る。
第４図は、従来のセラミックスイグナイタ発熱体の構造
図である。図においてＳｉＣ／ＺｒＢ。
図である。図においてＳｉＣ／ＺｒＢ。
導電部ｌは、発熱体中央部の長手方向に形成したＡｌＮ
（窒化アルミニウム）絶縁部２で分離されてコ字状を
なし、それぞれの末端は電極板４と接続されている。該
導電部１に電極板４を介して電流を印加すると、発熱体
先端の薄肉にした発熱部３が赤熱する。発熱部の温度制
御は、ＳｉＣ／ＺｒＢ、複合セラミックスが正の抵抗温
度係数を有しているため、該抵抗値を一定とする方法で
行われる。しかしながら、ＳｉＣ／ＺｒＢ、発熱体が大
気に露出しているため高温酸化が起こり、抵抗値が経時
的に増加して発熱温度が低下するという現象を生じる。
（窒化アルミニウム）絶縁部２で分離されてコ字状を
なし、それぞれの末端は電極板４と接続されている。該
導電部１に電極板４を介して電流を印加すると、発熱体
先端の薄肉にした発熱部３が赤熱する。発熱部の温度制
御は、ＳｉＣ／ＺｒＢ、複合セラミックスが正の抵抗温
度係数を有しているため、該抵抗値を一定とする方法で
行われる。しかしながら、ＳｉＣ／ＺｒＢ、発熱体が大
気に露出しているため高温酸化が起こり、抵抗値が経時
的に増加して発熱温度が低下するという現象を生じる。
また燃料が熱分解して高結晶化したカーボンが発熱体に
付着すると、短絡により発熱体の抵抗値が減少し、焼損
につながるという問題があった。
付着すると、短絡により発熱体の抵抗値が減少し、焼損
につながるという問題があった。
〔発明が解決しようとする課題］
上記問題の解決策としてＳｉＣ／ＺｒＢ、発熱体をあら
かじめ１１００〜１２００℃の大気中で熱処理し、Ｓｉ
Ｃ／ＺｒＢ２導電部１の表面層にＳ ｉＣ／Ｓ ｉｏｚ
／ＺｒＢｚ ／Ｚｒ０ｚの酸化層およびはう珪酸ガラ
ス層を形成する方法が考えられる。第５図には、第４図
の発熱体を１１００〜１２００℃の大気中で熱処理した
場合のＢ−Ｂ線断面図を示した。この方法で得られる発
熱体は酸化速度が抑制されるため寿命が約２倍向上する
。
かじめ１１００〜１２００℃の大気中で熱処理し、Ｓｉ
Ｃ／ＺｒＢ２導電部１の表面層にＳ ｉＣ／Ｓ ｉｏｚ
／ＺｒＢｚ ／Ｚｒ０ｚの酸化層およびはう珪酸ガラ
ス層を形成する方法が考えられる。第５図には、第４図
の発熱体を１１００〜１２００℃の大気中で熱処理した
場合のＢ−Ｂ線断面図を示した。この方法で得られる発
熱体は酸化速度が抑制されるため寿命が約２倍向上する
。
しかし、外表面に形成されるほう珪酸ガラス層８は７０
０℃から軟化して１２００℃では溶融状態となるため、
点火の際の軽油噴霧等で除去され易く、第６図に示すよ
うにＳ ｉｃ／Ｓ ｉｏ、／ＺｒＢ２／ＺｒＯ□層７の
間に導電性の高結晶化カーボン９が付着し易く、短絡に
よる焼損現象が発生し易いという問題がある。発熱部３
が焼損すると点火機能を失うことになり、点火源として
の信顛性を著しく損なうこととなる。
０℃から軟化して１２００℃では溶融状態となるため、
点火の際の軽油噴霧等で除去され易く、第６図に示すよ
うにＳ ｉｃ／Ｓ ｉｏ、／ＺｒＢ２／ＺｒＯ□層７の
間に導電性の高結晶化カーボン９が付着し易く、短絡に
よる焼損現象が発生し易いという問題がある。発熱部３
が焼損すると点火機能を失うことになり、点火源として
の信顛性を著しく損なうこととなる。
本発明の目的は、上記問題をＪ決し、ＳｉＣ／ＺｒＢ、
複合セラミックスの表面に緻密で、かつ耐熱性に優れた
絶縁被膜を形成することができるセラミックスの表面処
理方法を提供することにある。
複合セラミックスの表面に緻密で、かつ耐熱性に優れた
絶縁被膜を形成することができるセラミックスの表面処
理方法を提供することにある。
本発明の第１は、ＳｉＣ／ＺｒＢ２複合セラミックスを
６５０〜１０００℃の大気中で熱処理し、上記複合セラ
ミックスの表面にＳｉＣ／Ｚ−０□層を形成することを
特徴とするセラミックスの表面処理方法に関する。
６５０〜１０００℃の大気中で熱処理し、上記複合セラ
ミックスの表面にＳｉＣ／Ｚ−０□層を形成することを
特徴とするセラミックスの表面処理方法に関する。
本発明の第２は、ＳｉＣ／ＺｒＢ２複合セラミックスの
表面に高融点酸化物をコーティングすることを特徴とす
るセラミックスの表面処理方法。
表面に高融点酸化物をコーティングすることを特徴とす
るセラミックスの表面処理方法。
本発明の第３は、前記ＳｉＣ／Ｚｒ０．層を有する複合
セラミックスの表面に高融点酸化物をコーティングする
ことを特徴とするセラミックスの表面処理方法に関する
。
セラミックスの表面に高融点酸化物をコーティングする
ことを特徴とするセラミックスの表面処理方法に関する
。
［作用〕
ＺｒＢ、の酸化開始温度は６５０℃であるため、この温
度以上では大気中の酸素と反応して下式に示すように、
ＺｒＯ，とＢ２０．とを生成する。
度以上では大気中の酸素と反応して下式に示すように、
ＺｒＯ，とＢ２０．とを生成する。
ＺｒＯ，＋ ５／２０ｔ−ｈＺｒＯ，＋Ｂ、Ｏ，↑また
ＳｉＣの酸化開始温度は１０００℃であるため、この温
度以上では大気中の酸素と反応して下式に示すように、
ＳｉｎｇとＣＯ□とを生成する。
ＳｉＣの酸化開始温度は１０００℃であるため、この温
度以上では大気中の酸素と反応して下式に示すように、
ＳｉｎｇとＣＯ□とを生成する。
ＳｉＣ±２０□−３ｉ Ｏ，＋ＣＯ，↑一方、ＳｉＣ／
Ｚｒ０ｚは１１００℃以上の大気中で熱処理すると、上
記ＳｉｎｇおよびＺｒＯ２以外に、ＳｉＣとＺｒＢ、と
酸素とが反応して融点の低いはう珪酸ガラスを生成する
。
Ｚｒ０ｚは１１００℃以上の大気中で熱処理すると、上
記ＳｉｎｇおよびＺｒＯ２以外に、ＳｉＣとＺｒＢ、と
酸素とが反応して融点の低いはう珪酸ガラスを生成する
。
したがって、ＳｉＣ／ＺｒＢ、を６５０〜１０００℃の
温度範囲の酸化雰囲気中で熱処理することにより、Ｓｉ
Ｃは反応せず、ＺｒＢ２だけがＺｒｏ、となり、ＳｉＣ
／Ｚｒ０ｚ層が形成される。
温度範囲の酸化雰囲気中で熱処理することにより、Ｓｉ
Ｃは反応せず、ＺｒＢ２だけがＺｒｏ、となり、ＳｉＣ
／Ｚｒ０ｚ層が形成される。
ＺｒＯ□は耐熱温度が２６７０℃と高く、優れた絶縁性
を有するため、ＳｉＣ／Ｚｒ０ｚ層を表面に有する発熱
体は、ＳｉＣ／ＺｒＢ、発熱体に比較して抵抗率が４倍
程度高くなり、また耐熱性が向上する。
を有するため、ＳｉＣ／Ｚｒ０ｚ層を表面に有する発熱
体は、ＳｉＣ／ＺｒＢ、発熱体に比較して抵抗率が４倍
程度高くなり、また耐熱性が向上する。
また上記ＳｉＣ／Ｚｒ０ｚ層を表面に有する発熱体の表
面にさらに高融点酸化物をコーティングすると、発熱体
が大気と遮断されるため、絶縁性および耐熱性をさらに
向上することができる。該高融点酸化物としては、アル
ミナ、シリカ、ムライト、スピネル、ジルコン等が挙げ
られる。これらの物性および化学的安定性を第１表に示
した。
面にさらに高融点酸化物をコーティングすると、発熱体
が大気と遮断されるため、絶縁性および耐熱性をさらに
向上することができる。該高融点酸化物としては、アル
ミナ、シリカ、ムライト、スピネル、ジルコン等が挙げ
られる。これらの物性および化学的安定性を第１表に示
した。
以下余白
これらの高融点酸化物のうち、ムライトは科学的に安定
であり、高温環境条件下においてもカーボンと反応する
ことはなく、絶縁性を保持でき、また不透過性を示すた
め特に好ましい。これらの高融点酸化物層の厚さは、母
材との熱膨張差を考慮して適宜法めるのが好ましい。
であり、高温環境条件下においてもカーボンと反応する
ことはなく、絶縁性を保持でき、また不透過性を示すた
め特に好ましい。これらの高融点酸化物層の厚さは、母
材との熱膨張差を考慮して適宜法めるのが好ましい。
［実施例〕
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
第１図は、本発明の一実施例の表面処理方法によって得
られるセラミックス発熱体の構造図、第２図は、第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は、第１図の発熱体に高融点
酸化物層を形成させた場合のＡ−Ａ線断面図である。
られるセラミックス発熱体の構造図、第２図は、第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は、第１図の発熱体に高融点
酸化物層を形成させた場合のＡ−Ａ線断面図である。
第１図において、ＳｉＣ／ＺｒＢ２導電部１は、基材で
あるＳｉＣと導電材であるＺｒＢ２とを容積比で３０％
添加した、抵抗率が１．４Ｘ１０−３Ω・ｃｍ、常温か
ら１２００°Ｏまでの線膨脹率が６×１０−”／”Ｃで
ある導電性セラミックスである。またＡＩＮ絶縁部２は
、線膨張特性がＳｉＣ／ＺｒＢ２とほぼ同じである。
あるＳｉＣと導電材であるＺｒＢ２とを容積比で３０％
添加した、抵抗率が１．４Ｘ１０−３Ω・ｃｍ、常温か
ら１２００°Ｏまでの線膨脹率が６×１０−”／”Ｃで
ある導電性セラミックスである。またＡＩＮ絶縁部２は
、線膨張特性がＳｉＣ／ＺｒＢ２とほぼ同じである。
発熱体の焼結は、電極板４を取りつける前の発熱体をホ
ットプレス法により９００℃の大気中で２４時間熱処理
して行った。得られた焼結体の密度は９９％であり、Ｓ
ｉＣ／ＺｒＢ２の上層にＳｉｃ／ＺｒＯ，層５が平均で
１０ＩＩｍ形成された（第２図）。熱処理の温度は、Ｚ
ｒＢ、の酸化開始温度である６５０℃以上で、ＳｉＣの
酸化開始温度の１０００℃以下であればよい。ＳｉＣ／
ＺｒＯ□層５の厚さは、熱処理温度および処理時間によ
ってコントロールできる。またＡＩＮ絶縁部２はＡｌｘ
の酸化開始温度が１１００℃であるため前記温度範囲で
は変化しない。
ットプレス法により９００℃の大気中で２４時間熱処理
して行った。得られた焼結体の密度は９９％であり、Ｓ
ｉＣ／ＺｒＢ２の上層にＳｉｃ／ＺｒＯ，層５が平均で
１０ＩＩｍ形成された（第２図）。熱処理の温度は、Ｚ
ｒＢ、の酸化開始温度である６５０℃以上で、ＳｉＣの
酸化開始温度の１０００℃以下であればよい。ＳｉＣ／
ＺｒＯ□層５の厚さは、熱処理温度および処理時間によ
ってコントロールできる。またＡＩＮ絶縁部２はＡｌｘ
の酸化開始温度が１１００℃であるため前記温度範囲で
は変化しない。
Ｓ ｉ Ｃ／ Ｚ ｒ Ｏｚ層５が形成された発熱体に
さらに高融点酸化物としてムライトを用いて高融点酸化
物層６を形成した（第３図）。高融点酸化物層６のコー
ティングはゾル−ゲル法で行った。まずアルミナゾルと
シリカゾルを重量比で５：２の割合で約１時間部合した
。該混合溶液を、上記ＳｉＣ／Ｚｒ０．層５の上に塗布
して２時間風乾した。この塗布−風乾の工程を５回繰り
返し行った後、アルゴン中で１２００℃の温度条件下で
２時間熱処理した。１２００ ”Ｃの熱処理によって３
Ａｊｌ！ｚ Ｏｓ ＋２３ ｉ０□→ ３ Ａ １２０ｉ ・２ＳｉＯ２ の反応が生じ、ムライト（３Ａｌｚ０３ ・２ＳｉＯ
□）組成の塗布層を平均で５μｍの厚さで形成すること
ができた。
さらに高融点酸化物としてムライトを用いて高融点酸化
物層６を形成した（第３図）。高融点酸化物層６のコー
ティングはゾル−ゲル法で行った。まずアルミナゾルと
シリカゾルを重量比で５：２の割合で約１時間部合した
。該混合溶液を、上記ＳｉＣ／Ｚｒ０．層５の上に塗布
して２時間風乾した。この塗布−風乾の工程を５回繰り
返し行った後、アルゴン中で１２００℃の温度条件下で
２時間熱処理した。１２００ ”Ｃの熱処理によって３
Ａｊｌ！ｚ Ｏｓ ＋２３ ｉ０□→ ３ Ａ １２０ｉ ・２ＳｉＯ２ の反応が生じ、ムライト（３Ａｌｚ０３ ・２ＳｉＯ
□）組成の塗布層を平均で５μｍの厚さで形成すること
ができた。
未処理発熱体（１）、Ｓ ｉＣ／Ｚｒ０ｚ層を有する発
熱体（２）およびＳｉＣ／ＺｒＢ２層とムライト層を有
する発熱体（３）の抵抗値（サンプルの１ｃＩＩ１間の
表面抵抗値）を測定し、それらの結果を第２表に示した
。
熱体（２）およびＳｉＣ／ＺｒＢ２層とムライト層を有
する発熱体（３）の抵抗値（サンプルの１ｃＩＩ１間の
表面抵抗値）を測定し、それらの結果を第２表に示した
。
第２表
第２表から、未処理発熱体（１）では抵抗値が０．０５
Ωと低いのに対し、ＳｉＣ／ＺｒＯ□層を有する発熱体
（２）では抵抗値が１００〜１にΩと非常に高く、さら
にムライト層を有する発熱体（３）では抵抗値がＩＭΩ
〜■であり、はぼ完全な絶縁被膜が得られることがわか
る。
Ωと低いのに対し、ＳｉＣ／ＺｒＯ□層を有する発熱体
（２）では抵抗値が１００〜１にΩと非常に高く、さら
にムライト層を有する発熱体（３）では抵抗値がＩＭΩ
〜■であり、はぼ完全な絶縁被膜が得られることがわか
る。
本実施例では、熱処理によりＳｉＣ／ＺｒＯ。
層を形成した後にムライトコーティングを実施して絶縁
被膜の信幀性向上を図ったが、熱処理または高融点酸化
物のコーティングを単独で実施してもよい。
被膜の信幀性向上を図ったが、熱処理または高融点酸化
物のコーティングを単独で実施してもよい。
第１および第２の発明によれば、耐熱温度の高い絶縁被
膜が形成されるため、発熱体の酸化速度が著しく抑制さ
れ、高寿命化を図ることができる。
膜が形成されるため、発熱体の酸化速度が著しく抑制さ
れ、高寿命化を図ることができる。
また点火トーチ等の高温環境条件下において、導電性の
高い高結晶化カーボンが発熱体に付着しても短絡するこ
とがなく、点火源としての信頼性が著しく向上する。
高い高結晶化カーボンが発熱体に付着しても短絡するこ
とがなく、点火源としての信頼性が著しく向上する。
第３の発明によれば、さらに発熱体を不透過性の緻密な
酸化膜で覆うため、はぼ完全な絶縁被膜が得られ、上記
効果がさらに向上する。
酸化膜で覆うため、はぼ完全な絶縁被膜が得られ、上記
効果がさらに向上する。
第１図は、本発明の一実施例の表面処理方法によって得
られるセラミックス発熱体の構造図、第２図は、第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は、第１図の発熱体に高融点
酸化物層を形成させた場合のＡ−Ａ線断面図、第４図は
、従来のセラミックスイグナイタ発熱体の構造図、第５
図は、第４図の発熱体を１１００〜１２００ ”Ｃの大
気中で熱処理した場合のＢ−Ｂ線断面図、第６図は、第
５図の発熱体を用いた場合の高結晶化カーボンの付着状
況を示す図である。 １−３ ｉ Ｃ／ Ｚ ｒ Ｂｚ導電部、２・ＡｎＮ！
縁部、３・・・発熱部、４・・・電極板、５・・・Ｓｉ
Ｃ／ＺｒＯ□層、６・・・高融点酸化物層、７・・・Ｓ
ｉＣ／ＳｉＯ，／ＺｒＢ、／ＺｒＯ２層、８・・・はう
珪酸ガラス層、９・・・高結晶化カーボン。
られるセラミックス発熱体の構造図、第２図は、第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は、第１図の発熱体に高融点
酸化物層を形成させた場合のＡ−Ａ線断面図、第４図は
、従来のセラミックスイグナイタ発熱体の構造図、第５
図は、第４図の発熱体を１１００〜１２００ ”Ｃの大
気中で熱処理した場合のＢ−Ｂ線断面図、第６図は、第
５図の発熱体を用いた場合の高結晶化カーボンの付着状
況を示す図である。 １−３ ｉ Ｃ／ Ｚ ｒ Ｂｚ導電部、２・ＡｎＮ！
縁部、３・・・発熱部、４・・・電極板、５・・・Ｓｉ
Ｃ／ＺｒＯ□層、６・・・高融点酸化物層、７・・・Ｓ
ｉＣ／ＳｉＯ，／ＺｒＢ、／ＺｒＯ２層、８・・・はう
珪酸ガラス層、９・・・高結晶化カーボン。
Claims (3)
- （１）ＳｉＣ／ＺｒＢ＿２複合セラミックスを６５０〜
１０００℃の大気中で熱処理し、上記複合セラミックス
の表面にＳｉＣ／ＺｒＯ＿２層を形成することを特徴と
するセラミックスの表面処理方法。 - （２）ＳｉＣ／ＺｒＢ＿２複合セラミックスの表面に高
融点酸化物をコーティングすることを特徴とするセラミ
ックスの表面処理方法。 - （３）請求項（１）記載のＳｉＣ／ＺｒＯ＿２層を有す
る複合セラミックスの表面に高融点酸化物をコーティン
グすることを特徴とするセラミックスの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017277A JP3009166B2 (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | セラミックスの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017277A JP3009166B2 (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | セラミックスの表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223191A true JPH03223191A (ja) | 1991-10-02 |
| JP3009166B2 JP3009166B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=11939487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017277A Expired - Fee Related JP3009166B2 (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | セラミックスの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009166B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112194506A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-01-08 | 北京理工大学 | 利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB2-SiC团聚粉体的方法 |
| CN113800955A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-17 | 湖北瑞宇空天高新技术有限公司 | 一种多层陶瓷基复合热防护涂层及其制备方法与应用 |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2017277A patent/JP3009166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112194506A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-01-08 | 北京理工大学 | 利用氧乙炔燃流制备氧化物原位包覆ZrB2-SiC团聚粉体的方法 |
| CN113800955A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-17 | 湖北瑞宇空天高新技术有限公司 | 一种多层陶瓷基复合热防护涂层及其制备方法与应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3009166B2 (ja) | 2000-02-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |