JPH0384392A - 遠赤外線放射体の製造方法 - Google Patents

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、暖房機器などの加熱装置などに使用される
遠赤外線放射体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

遠赤外線は、人の体内や食品などに深く浸透する性質が
あり、暖房や食品加熱などに利用されている。遠赤外線
を放射するためには、セラミック等の遠赤外線放射体を
加熱する必要がある。このような遠赤外線放射体を製造
するための技術として、金属基板上に遠赤外線放射物質
を溶射する方法が特開昭４９−１１９２４４号公報に開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の方法により得られた遠赤外線放射体は、
加熱・冷却を繰り返しているうちに、遠赤外線放射物質
の膜が剥離してしまうという欠点を有していた。

そこで、この発明は、熱衝撃や機械的な振動等によって
も剥離を起こしにくい遠赤外線放射体を優れた生産性で
製造できる遠赤外線放射体の製造方法を提供することを
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明にか
かる遠赤外線放射体の製造方法は、組成が重量％で、Ｃ
ｒ：１５〜３０％、Ｎｉ：０〜１０％、Ａ１２７２〜６
％、残部が実質的にＦｅからなる合金を酸化雰囲気中で
５００℃以上、１３００℃以下の温度に加熱することに
より、前記合金の表面に酸化アルミニウムを析出させる
ようにしている。

また、請求項２記載の発明にかかる遠赤外線放射体の製
造方法は、組成が重量％で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｎｉ
：ｏ”１０％、Ａｌ２　：　２〜６％、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｙ
−Ｈｆ−Ｃｅ−Ｌａ−Ｎｄ−Ｇｄのうちのいずれか１種
または２種以上：　Ｏ，ＯＳ〜１．０％、残部が実質的
にＦｅからなる合金を酸化雰囲気中で５００℃以上、１
３００℃以下の温度に加熱することにより、前記合金の
表面に酸化アルミニウムを析出させるようにしている。

発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、Ｆｅ−Ｃｒ−（Ｎ
ｉ）−Ａｌ１合金を酸化雰囲気で５００〜１３００℃に
加熱して、同合金表面に酸化アルミニウムを析出させる
ことにより、上記課題を解決できることを見出した。こ
の方法だと、遠赤外線放射物質である酸化アルミニウム
１は、合金内部より析出するために、密着強度が強く、
また、加熱のみによって遠赤外線放射物質の膜による一
部分または全面の被覆が可能なために、線材や複雑な形
状に対しても、細部まで容易に全面コーティングが可能
である。特に、請求項２の発明の場合には、第４図にみ
るように、酸化アルミニウム１の膜が単に母材である合
金２の上に平板状に形成されるのではなく、母材からの
析出過程で、第３図にみるように、合金２にいわば根３
・・・がはえたように形成される。それゆえ、合金２と
の密着性が極めて優れている。また、合金２に根が生え
たように形成された酸化アルミニウム１の厚みｔ　（こ
の厚みｔは、第３図にみるように、いわゆる根の部分を
除いた最小の厚みである）についても熱処理温度および
／または熱処理時間を適宜調整することで、所望の量、
たとえば、１〜２Ｏｎあるいは１〜１０μにすることが
可能である。さらに、このような方法をイオンブレーテ
ィング法やスパッター法と比較すると、前述のとおり酸
化物は合金の内部より合金に根が生えたように析出して
いるために、密着性ははるかに優れている。

この発明で用いる合金は、下記の組成〔重量％〕を持つ
ものである。ただし、残部は実質的にＦｅである。

Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｎｉ：０〜１０％、 Ａｌ　：　２〜６％。

あるいは、Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｎ　ｉ　：　０〜１０％、 ＡＪ：２〜６％、 Ｔｉ−Ｚｒ−Ｙ−Ｈｆ−Ｃｅ−Ｌａ−Ｎｄ−Ｇｄのうち
のいずれか１種または２種以上：０．０５〜１．０％。

残部が実質的にＦｅであるとは、残部がすべてＦｅであ
る場合のみを言うのではなく、たとえば、残部がＦｅ以
外に不可避的に存在している不純物も含んでいる場合も
意味している。

このような合金を所望の形状に底形する。この成形方法
は、特に限定はないが、たとえば、真空熔解して加工す
る方法などが使用される。前記合金形状も特に制限はな
く、たとえば、線材や複雑な形状などが挙げられる。

底形された合金を酸化雰囲気中で加熱処理する、、酸化
雰囲気としては、酸素（Ｏｌ、○、だけではなく、他の
元素と化合物を形成している場合も含む〉を含む気体、
たとえば、大気が使用される。加熱温度は、５００℃以
上（好ましくは９００℃以上）、１３００℃以下の範囲
へする必要があり、たとえば、この範囲内で、目的とす
る酸化膜の厚み（たとえば、上記の厚み）に応じて設定
すレハヨい。５００℃未満だと、酸化アルミニウム被膜
の生成速度が極端に遅く、ｌ、Ｂｒｓ以上の被膜を得る
のに長時間要するという問題があり、１３００℃を越え
ると、母材が軟化・変形するだけでなく、生成被膜に亀
裂や剥離が生じやすいという問題がある。また、加熱時
間は特に制限はないが、０．５時間以上とするのが好ま
しく、この範囲内で、目的とする酸化膜の厚みに応じて
設定すればよい。０．５時間未満だと、全体に１μ璽以
上の酸化アルミニウム膜ができにくいおそれがある。

前記加熱処理により合金表面に酸化アルミニウムが析出
する。好ましくは、酸化アルミニウムの被膜を形成する
。

さらに、遠赤外線放射物質膜を厚くしたい場合には、前
記合金表面に酸化アルミニウムを析出させた後に必要に
応じて、その表面上に遠赤外線塗料を塗布することがで
きる。このようにする場合、塗料の下地は、酸化アルミ
ニウムとなっているので、金属面に直接に塗布するより
も、強い密着強度を得ることができる。このように遠赤
外線放射塗膜を形成するのは、酸化アルミニウム膜だけ
では遠赤外線放射率が低すぎることがあるからである。

なお、遠赤外線塗料としては特に限定はないが、たとえ
ば、従来より公知の炭素・グラファイト、酸化物セラミ
ック、炭化物セラミックなどを有機物（たとえば、有機
溶媒）、水、酸性あるいは塩基性の溶剤などに熔解また
は分散させて用いられる。塗布方法は特に限定はない。

この発明の製造方法により得られた遠赤外線放射体は、
たとえば、その内部の金属に通電して加熱することによ
り遠赤外線を放射したり、あるいは、燃焼等による外部
からの熱によって加熱することにより遠赤外線を放射し
たりするようになっている。

〔作　　　用〕

合金成分の中で、Ｃｒは表面に緻密で均一な酸化アルミ
ニウム被膜を形成させるために必要な元素であり、濃度
が低いとそのような効果が充分ではなく、また、あまり
濃度を高くしても効果が一定以上に良好とならず、素材
コストを高くするので、１５〜３０％が適当である。Ｎ
ｉは、素材の強度・耐食性を向上させるためのものであ
り、必ずしも用いなくてもよいが、用いる場合には濃度
が高すぎると、酸化アルミニウムが析出しないために、
０〜１０％が適当である。Ａ６は、酸化アルミニウムを
析出するために必須な元素であり、濃度が低すぎると、
酸化アルくニウムの析出が不充分となり、逆に濃度が高
すぎると、母材の加工性が低下するので、２６％が適当
である。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｙ％　Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、ＮｄおよびＧｄ
のうちのいずれか１種または２種以上は微量添加で、酸
化アルミニウム被膜の脆さが改善されるだけでなく、被
膜が母材に根が生えたように戒長し母材との密着性が大
幅に改善される効果がある。これらの元素は、あまり濃
度が高いと、母材の加工性を悪くしたり、また、素材コ
ストが高くなるために、０．０５〜１．０％が適当であ
る。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明の遠赤外線放射体の製造方法の１実
施例である。第１図にみるように、上記特定の組成を持
つ合金２を線材に加工し、上記時定の温度範囲内に加熱
して合金表面に酸化アルミニウム１を析出させる。合金
が上記微量添加元素を含んでいると、合金２と酸化アル
ミニウム１との界面は、たとえば、第３図にみるように
なっている。得られた遠赤外線放射体１ｏに、たとえば
、交流電圧を印加して加熱し、遠赤外線を放射させるの
である。

第２図は、この発明の遠赤外線放射体の製造方法の別の
１実施例である。第２図にみるように、上記のようにし
て合金２表面に酸化アルミニウム１を析出させた後、そ
の表面に遠赤外線塗料を塗布し、遠赤外線塗膜４を形成
する。これにより得られた遠赤外線放射体１２に、たと
えば、上記と同様に交流電圧を印加すると、より高い放
射率で遠赤外線を放射することができる。

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

実施例１− 合金組成がＣｒ１８％、Ｎｉ６％、Ａ　７！４．５％、
残部が実質的にＦｅからなる合金を溶解し、直径０．５
　ｔｈ、長さ１０ｍの線材に加工した。これを大気中で
１２００“ｃ、４時間加熱することにより、表面に厚み
１０μｌの酸化アルミニウムを析出させて、遠赤外線放
射体を得た。

得られた遠赤外線放射体に、交流１００Ｖの電圧を印加
することで、出力３００Ｗの遠赤外線発生ヒータとして
用いることができた。

実施例２− 合金組成がＣｒ１７％、Ｎｉ６％、Ａ　６４．５％、Ｔ
ｉ０．５％、Ｚ　ｒ　０．２％、Ｙｏ、１％、Ｈｆ　０
．１％、残部が実質的にＦｅからなる合金を溶解し、直
径０．５鮪、長さ１０ｍの線材に加工した。これを大気
中で１２００℃、４時間加熱することにより、表面に厚
み１０μ厘の酸化アルミニウムを析出させて、遠赤外線
放射体を得た。

得られた遠赤外線放射体に、交流１００Ｖの電圧を印加
することで、出力３００Ｗの遠赤外線発生し−タとして
用いることができた。

この実施例２で用いた合金は、実施例１で用いた合金よ
りもＴｉ等の金属が添加されているために高価になって
いるが、強度・耐食性で向上が見られた。

一実施例３ 実施例１と同様にして合金表面に厚み３μ貫の酸化アル
ミニウムを析出させたものに、市販のＳｉＯ□系遠赤外
線塗料をイソプロピルアルコールで希釈したものを塗布
し、大気中で１５０℃、３０分間保持して乾燥させるこ
とにより遠赤外線塗膜（厚み０．０２ｍｍ）を形成し、
遠赤外線放射体を得た。

この遠赤外線放射体に通電したところ、遠赤外線発生ヒ
ータとして使用できた。

一実施例４一 実施例２と同様にして合金表面に厚み３μ璽の酸化アル
ミニウムを析出させたものに、市販のＳｉＯ２系遠赤外
線塗料をイソプロピルアルコールで希釈したものを塗布
し、大気中で１５０℃、３０分間保持して乾燥させるこ
とにより遠赤外線塗膜（厚み０．０２ｍ）を形成し、遠
赤外線放射体を得た。

この遠赤外線放射体に通電したところ、遠赤外線発生ヒ
ータとして使用できた。

一比較例１一 実施例１で用いたのと同じ組成・形状の合金にプラズマ
溶射法で厚み５０Ｉ１ｍの酸化アルミニウム膜をコーテ
ィングして遠赤外線放射体を得た。

−比較例２ 実施例２で用いたのと同じ組成・形状の合金にプラズマ
溶射法で厚み５０ｐｍの酸化アルミニウム膜をコーティ
ングして遠赤外線放射体を得た。

実施例１〜４および比較例１．２の各遠赤外線放射体の
酸化アルミニウム膜の密着性（実施例３４の場合は、遠
赤外線塗膜の密着性）を調べた。すなわち、７００℃に
大気中で加熱後空冷するという操作を１０００回繰り返
した後、膜の剥離状況について、目視で判断し、○：剥
離・亀裂を認めず、△：亀裂が一部発生、×：亀裂・剥
離発生で評価した。また、前記熱サイクル後の被膜の遠
赤外全放射率を波長２〜２０．ｎについて調べた３ ２ ゜結果を第１表に示した。

第　　　１ 表 第１表にみるように、実施例のものは、比較例のものに
比べて、密着性が良かった。また、遠赤外線塗膜を形成
したものは、より遠赤外線放射率が高かった。

〔発明の効果〕

請求項１および２の各発明にかかる遠赤外線放射体の製
造方法は、上述したような特定の組成を持つ合金を酸化
雰囲気中で５ｏｏ℃以上、１３００℃以下の温度に加熱
することにより、前記合金の表面に酸化アルミニウムを
析出させるようにし４ ているので、この方法によれば、効率が良い遠赤外線放
射体を優れた生産性で供給することが可能である。

請求項１および２の各発明にかかる遠赤外線放射体の製
造方法において、酸化アルくニウム膜の表面上に遠赤外
線塗料を塗布するようにすると、遠赤外放射率をより高
くすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の遠赤外線放射体の製造方法のｌ実
施例の模式的な工程図、第２図は、その別の１実施例の
模式的な工程図、第３図は、請求項２の発明の方法によ
り析出させた酸化アルミニウム被膜の状態を模式的に表
す拡大図、第４図は、従来の方法により形成させた酸化
アルミニウム被膜の状態を模式的に表す拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　組成が重量％で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｎｉ：０〜
   １０％、Ａｌ：２〜６％、残部が実質的にＦｅからなる
   合金を酸化雰囲気中で５００℃以上、１３００℃以下の
   温度に加熱することにより、前記合金の表面に酸化アル
   ミニウムを析出させる遠赤外線放射体の製造方法。 ２　組成が重量％で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｎｉ：０〜
   １０％、Ａｌ：２〜６％、Ｔｉ・Ｚｒ・Ｙ・Ｈｆ・Ｃｅ
   ・Ｌａ・Ｎｄ・Ｇｄのうちのいずれか１種または２種以
   上：０．０５〜１．０％、残部が実質的にＦｅからなる
   合金を酸化雰囲気中で５００℃以上、１３００℃以下の
   温度に加熱することにより、前記合金の表面に酸化アル
   ミニウムを析出させる遠赤外線放射体の製造方法。 ３　請求項１または２記載の遠赤外線放射体の製造方法
   において、酸化アルミニウムを析出させた合金の表面上
   に遠赤外線塗料を塗布する遠赤外線放射体の製造方法。