JPH06316457A - セラミック製発熱素子 - Google Patents
セラミック製発熱素子Info
- Publication number
- JPH06316457A JPH06316457A JP5103117A JP10311793A JPH06316457A JP H06316457 A JPH06316457 A JP H06316457A JP 5103117 A JP5103117 A JP 5103117A JP 10311793 A JP10311793 A JP 10311793A JP H06316457 A JPH06316457 A JP H06316457A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- ceramic
- less
- resistor
- high temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】セラミック製発熱素子において、組成式が下記
化１ 【化１】 で表され、式中、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択さ
れる少なくとも１種、ＢはＹ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｎｄの群から選択される少なくとも１種、ＣはＭ
ｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択される少なくとも１種で
あり、且つ０．０５≦ｘ≦０．６０、０≦ｙ≦０．５
０、０．１０≦ｚ≦１．００および０．９０≦ｐ≦１．
０５を満足し、金属不純物の総量が５重量％以下、開気
孔率が１〜４５％、平均結晶粒径が５０μm 以下の複合
酸化物セラミックを抵抗体として具備する。 【効果】低電圧を通電することにより、５００〜１２０
０℃の高温での自己発熱が可能であり、しかも高温発熱
時における変形、収縮のない安定性に優れた素子を得る
ことができる。
化１ 【化１】 で表され、式中、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択さ
れる少なくとも１種、ＢはＹ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｎｄの群から選択される少なくとも１種、ＣはＭ
ｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択される少なくとも１種で
あり、且つ０．０５≦ｘ≦０．６０、０≦ｙ≦０．５
０、０．１０≦ｚ≦１．００および０．９０≦ｐ≦１．
０５を満足し、金属不純物の総量が５重量％以下、開気
孔率が１〜４５％、平均結晶粒径が５０μm 以下の複合
酸化物セラミックを抵抗体として具備する。 【効果】低電圧を通電することにより、５００〜１２０
０℃の高温での自己発熱が可能であり、しかも高温発熱
時における変形、収縮のない安定性に優れた素子を得る
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物系のセラミック
を抵抗体として具備したセラミック製発熱素子に関す
る。
を抵抗体として具備したセラミック製発熱素子に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来、セラミック製発熱素子としては、絶
縁性セラミックスであるアルミナ等の表面に白金（Ｐ
ｔ）などの抵抗体を被着形成したり、セラミック絶縁体
の表面や内部にタングステン等の抵抗体を内蔵したもの
が一般に使用されている。
縁性セラミックスであるアルミナ等の表面に白金（Ｐ
ｔ）などの抵抗体を被着形成したり、セラミック絶縁体
の表面や内部にタングステン等の抵抗体を内蔵したもの
が一般に使用されている。
【０００３】一方、チタン酸バリウム等に代表されるＰ
ＴＣサーミスタと呼ばれる抵抗素子が知られている。こ
の素子は、電気抵抗が正の温度係数を有するとともにあ
る温度で電気抵抗が急激に増大する特徴を有する。通
常、チタン酸バリウムを主成分とし、これにＮｂやＴａ
等の半導体化のためのドナー成分やＭｎ、Ｃｕ等の粒界
ポテンシャルバリア形成のためのアクセプター成分等が
微量加えられている。
ＴＣサーミスタと呼ばれる抵抗素子が知られている。こ
の素子は、電気抵抗が正の温度係数を有するとともにあ
る温度で電気抵抗が急激に増大する特徴を有する。通
常、チタン酸バリウムを主成分とし、これにＮｂやＴａ
等の半導体化のためのドナー成分やＭｎ、Ｃｕ等の粒界
ポテンシャルバリア形成のためのアクセプター成分等が
微量加えられている。
【０００４】前者の発熱素子は７００℃程度までの比較
的高温域で、また、後者は３５０℃までの低い温度で使
用されており、これらの発熱素子は、通電初期には抵抗
が小さいのでわずかな時間で一定温度まで達する速応性
があること、また自己温度制御機能があることなどの利
点がある。
的高温域で、また、後者は３５０℃までの低い温度で使
用されており、これらの発熱素子は、通電初期には抵抗
が小さいのでわずかな時間で一定温度まで達する速応性
があること、また自己温度制御機能があることなどの利
点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
酸化物系の発熱素子において、抵抗体を内蔵した発熱素
子では、発熱素子に対する電圧分布が不均一なため、局
所的な発熱が生じるという欠点がある。それに対して、
サーミスタ等は均一な発熱が可能であるが、使用限界温
度が３５０℃程度と低く、高温での発熱に利用できない
という問題点があった。
酸化物系の発熱素子において、抵抗体を内蔵した発熱素
子では、発熱素子に対する電圧分布が不均一なため、局
所的な発熱が生じるという欠点がある。それに対して、
サーミスタ等は均一な発熱が可能であるが、使用限界温
度が３５０℃程度と低く、高温での発熱に利用できない
という問題点があった。
【０００６】本発明は、上記のような従来品に比較して
使用限界温度が高く、自己発熱型の発熱領域の広い発熱
素子で且つ熱衝撃性に優れた発熱素子を提供することを
目的とする。
使用限界温度が高く、自己発熱型の発熱領域の広い発熱
素子で且つ熱衝撃性に優れた発熱素子を提供することを
目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、高温にお
ける発熱性を有する酸化物系セラミックスの抵抗体材料
について検討を重ねた結果、少なくともＬａと、Ｃｒあ
るいはＭｎを含有するペロブスカイト型複合酸化物が高
温で発熱体としての適性な抵抗を有するとともに、しか
も高温での均一発熱性および熱衝撃性に優れた材料であ
ることを見いだし、本発明に至った。
ける発熱性を有する酸化物系セラミックスの抵抗体材料
について検討を重ねた結果、少なくともＬａと、Ｃｒあ
るいはＭｎを含有するペロブスカイト型複合酸化物が高
温で発熱体としての適性な抵抗を有するとともに、しか
も高温での均一発熱性および熱衝撃性に優れた材料であ
ることを見いだし、本発明に至った。
【０００８】即ち、本発明のセラミック製発熱素子は、
組成式が下記化１
組成式が下記化１
【０００９】
【化１】
【００１０】で表され、式中、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａの
群から選択される少なくとも１種、ＢはＹ、Ｙｂ、Ｓ
ｃ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｎｄの群から選択される少なくとも１
種、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択される少なく
とも１種であり、且つ０．０５≦ｘ≦０．６０、０≦ｙ
≦０．５０、０．１０≦ｚ≦１．００および０．９０≦
ｐ≦１．０５を満足するセラミックからなる抵抗体を具
備することを特徴とするものである。さらには、前記セ
ラミックの金属不純物の総量が５重量％以下であるこ
と、開気孔率が４５％以下であることおよび平均結晶粒
径が５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
群から選択される少なくとも１種、ＢはＹ、Ｙｂ、Ｓ
ｃ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｎｄの群から選択される少なくとも１
種、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択される少なく
とも１種であり、且つ０．０５≦ｘ≦０．６０、０≦ｙ
≦０．５０、０．１０≦ｚ≦１．００および０．９０≦
ｐ≦１．０５を満足するセラミックからなる抵抗体を具
備することを特徴とするものである。さらには、前記セ
ラミックの金属不純物の総量が５重量％以下であるこ
と、開気孔率が４５％以下であることおよび平均結晶粒
径が５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】本発明におけるセラミック製発熱素子の抵
抗体を構成するセラミックは、それ自体０．００５〜１
３０Ω−ｃｍの電気抵抗を有するものであり、ペロブス
カイト型の結晶相を主相とするものである。本発明にお
いてセラミックの組成を上記の範囲に限定したのは、ｘ
値が０．０５より小さいと、ＬａＭｎＯ3 系において、
８００℃付近でその固溶体が相変態し、発熱素子の昇降
温を繰り返した場合、素子自体が破壊するという問題が
ある。また、ｘ値が０．６より大きいとアルカリ土類元
素を含む化合物が析出し電気抵抗が大きくなり発熱体が
良好な抵抗体として使用できなくなるためである。
抗体を構成するセラミックは、それ自体０．００５〜１
３０Ω−ｃｍの電気抵抗を有するものであり、ペロブス
カイト型の結晶相を主相とするものである。本発明にお
いてセラミックの組成を上記の範囲に限定したのは、ｘ
値が０．０５より小さいと、ＬａＭｎＯ3 系において、
８００℃付近でその固溶体が相変態し、発熱素子の昇降
温を繰り返した場合、素子自体が破壊するという問題が
ある。また、ｘ値が０．６より大きいとアルカリ土類元
素を含む化合物が析出し電気抵抗が大きくなり発熱体が
良好な抵抗体として使用できなくなるためである。
【００１２】同様にｙ値が０．５を越えると希土類元素
を含む化合物が析出して電気抵抗が大きくなり発熱素子
として機能しない。また、ｚ値が０．１０より小さいと
材料の焼結製が極めて悪くなり、１６００℃以上の高温
でしか焼成ができないため経済的な点でこれを限定し
た。さらにｐ値が０．９０より小さいとＣｒ等を含む化
合物が生成して電気抵抗が増大し、逆に１．０５を越え
るとＬａ2 Ｏ3 が析出して材料が短時間で分解する。
を含む化合物が析出して電気抵抗が大きくなり発熱素子
として機能しない。また、ｚ値が０．１０より小さいと
材料の焼結製が極めて悪くなり、１６００℃以上の高温
でしか焼成ができないため経済的な点でこれを限定し
た。さらにｐ値が０．９０より小さいとＣｒ等を含む化
合物が生成して電気抵抗が増大し、逆に１．０５を越え
るとＬａ2 Ｏ3 が析出して材料が短時間で分解する。
【００１３】本発明によれば、上記の理由により各ｘ、
ｙ、ｚおよびｐ値を限定したが、特に望ましい範囲は、
０．０５≦ｘ≦０．４０、０≦ｙ≦０．３０、０．３０
≦ｚ≦０．６０および０．９５≦ｐ≦１．０である。
ｙ、ｚおよびｐ値を限定したが、特に望ましい範囲は、
０．０５≦ｘ≦０．４０、０≦ｙ≦０．３０、０．３０
≦ｚ≦０．６０および０．９５≦ｐ≦１．０である。
【００１４】また、発熱素子は長時間高温度に保持され
るため変形や寸法変化が起こりやすく、さらには急激に
高温度まで昇温されるためにそれ自身の熱衝撃抵抗が大
きい必要がある。
るため変形や寸法変化が起こりやすく、さらには急激に
高温度まで昇温されるためにそれ自身の熱衝撃抵抗が大
きい必要がある。
【００１５】特に変形や寸法変化は、材料固有の性質以
外の要件として、材料中に含有される金属不純物に大き
く影響される。この金属不純物量としては、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｚｒ等が挙げられるが、これらが総量で５重量％を
越えると、高温における耐クリープ性が悪くなり、ま
た、長時間の使用において焼結が起こり所定の形状を保
持しなくなることがわかった。このため、上記金属不純
物量としては５重量％以下、特に２重量％以下であるこ
とが望ましい。
外の要件として、材料中に含有される金属不純物に大き
く影響される。この金属不純物量としては、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｚｒ等が挙げられるが、これらが総量で５重量％を
越えると、高温における耐クリープ性が悪くなり、ま
た、長時間の使用において焼結が起こり所定の形状を保
持しなくなることがわかった。このため、上記金属不純
物量としては５重量％以下、特に２重量％以下であるこ
とが望ましい。
【００１６】また、熱衝撃抵抗は、平均結晶粒径の熱衝
撃性と深い関係にあり、開気孔率が４５％以下、特に１
〜３０％、平均結晶粒径は５０μｍ以下、特に３０μｍ
以下であることが望ましく、上記範囲を逸脱すると所望
の耐熱衝撃性を得ることができない。
撃性と深い関係にあり、開気孔率が４５％以下、特に１
〜３０％、平均結晶粒径は５０μｍ以下、特に３０μｍ
以下であることが望ましく、上記範囲を逸脱すると所望
の耐熱衝撃性を得ることができない。
【００１７】本発明の上記組成の抵抗体を具備する発熱
素子は、例えば、図１に示すように、前記組成の焼結体
からなる円筒状の抵抗体１と、抵抗体１の両端に被着形
成された一対の電極２，３により構成され、電極２，３
に４０Ｖ以下の電圧を印加することにより図２に示すよ
うに約５００〜１２００℃の温度にまで発熱させること
ができる。
素子は、例えば、図１に示すように、前記組成の焼結体
からなる円筒状の抵抗体１と、抵抗体１の両端に被着形
成された一対の電極２，３により構成され、電極２，３
に４０Ｖ以下の電圧を印加することにより図２に示すよ
うに約５００〜１２００℃の温度にまで発熱させること
ができる。
【００１８】
【作用】ＣａＯを固溶したＬａＭｎＯ3 およびＬａＣｒ
Ｏ3 の格子欠陥構造を詳細に検討した結果、これらの固
溶体においては高温、大気中で電荷担体としてホールが
支配的に生成することがわかった。例えば、ＣａＯのＬ
ａＭｎＯ3 固溶体ではその反応は下記化２
Ｏ3 の格子欠陥構造を詳細に検討した結果、これらの固
溶体においては高温、大気中で電荷担体としてホールが
支配的に生成することがわかった。例えば、ＣａＯのＬ
ａＭｎＯ3 固溶体ではその反応は下記化２
【００１９】
【化２】
【００２０】で表される。
【００２１】また、ＬａＣｒＯ3 固溶体においても同様
な格子欠陥構造が生成する。しかしながら、ホール濃度
はＬａＭｎＯ3 固溶体では極めて高く、またＬａＣｒＯ
3 固溶体では逆にその濃度が極めて低い。このため発熱
素子として利用するためにはＬａＭｎＯ3 固溶体は電気
抵抗が小さすぎ、またＬａＣｒＯ3 固溶体では逆に電気
抵抗が大きすぎると判断される。このような理由からＬ
ａＭｎＯ3 とＬａＣｒＯ3 の固溶体の主としてＣｒとＭ
ｎの量比を特定の範囲に制御することにより所望の電気
抵抗を得ることができる。
な格子欠陥構造が生成する。しかしながら、ホール濃度
はＬａＭｎＯ3 固溶体では極めて高く、またＬａＣｒＯ
3 固溶体では逆にその濃度が極めて低い。このため発熱
素子として利用するためにはＬａＭｎＯ3 固溶体は電気
抵抗が小さすぎ、またＬａＣｒＯ3 固溶体では逆に電気
抵抗が大きすぎると判断される。このような理由からＬ
ａＭｎＯ3 とＬａＣｒＯ3 の固溶体の主としてＣｒとＭ
ｎの量比を特定の範囲に制御することにより所望の電気
抵抗を得ることができる。
【００２２】しかしながら、この材料は高温で使用され
るため、耐クリープ性に優れる必要がある。また使用中
に焼結が進行して発熱素子として寸法変化が生じてはな
らない。そのため、上記の材料の添加物を検討した結
果、Ｌａの一部を同じ原子価を有する希土類元素で置換
することにより耐クリープ性が優れ、かつ寸法変化が小
さくなることを見いだした。これは、同原子価にイオン
の固溶のため格子欠陥構造が変化することなく、イオン
半径が小さいために格子歪みが大きくなり、陽イオンの
拡散の活性化エネルギーが大きくなり、その結果陽イオ
ンの拡散速度が遅くなったためクリープが改善され、同
時に焼結性が抑制されたと考えられる。
るため、耐クリープ性に優れる必要がある。また使用中
に焼結が進行して発熱素子として寸法変化が生じてはな
らない。そのため、上記の材料の添加物を検討した結
果、Ｌａの一部を同じ原子価を有する希土類元素で置換
することにより耐クリープ性が優れ、かつ寸法変化が小
さくなることを見いだした。これは、同原子価にイオン
の固溶のため格子欠陥構造が変化することなく、イオン
半径が小さいために格子歪みが大きくなり、陽イオンの
拡散の活性化エネルギーが大きくなり、その結果陽イオ
ンの拡散速度が遅くなったためクリープが改善され、同
時に焼結性が抑制されたと考えられる。
【００２３】それに対して、金属不純物に関しては、そ
の量が少ないと、結晶内に固溶し、クリープや焼結性に
大きな影響は与えないが、不純物量が増加しこれが粒界
に析出すると陽イオンの粒界拡散速度を高め焼結を促進
する効果を有する。また、クリープに関しては、粒子の
粒界すべりを引き起こし耐クリープ性を悪くする。特に
Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ等が耐クリープ性を劣化させると同時
に焼結を促進し発熱素子としての寸法変化を助長する。
の量が少ないと、結晶内に固溶し、クリープや焼結性に
大きな影響は与えないが、不純物量が増加しこれが粒界
に析出すると陽イオンの粒界拡散速度を高め焼結を促進
する効果を有する。また、クリープに関しては、粒子の
粒界すべりを引き起こし耐クリープ性を悪くする。特に
Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ等が耐クリープ性を劣化させると同時
に焼結を促進し発熱素子としての寸法変化を助長する。
【００２４】さらに、上記材料のマイクロストラクチャ
ーについて検討した結果、緻密質よりポーラス体である
方が熱衝撃性に優れることを見いだした。これは、緻密
質よりポーラス品の方が熱伝導率が小さくなることに起
因していると考えられる。よって、本発明では、緻密度
の尺度として開気孔率を前記範囲に限定した。また、熱
衝撃抵抗と結晶粒径も深い関係にあり、結晶粒径が大き
くなると高温強度が小さくなるため、本発明では平均結
晶粒径を前記の範囲に限定した。
ーについて検討した結果、緻密質よりポーラス体である
方が熱衝撃性に優れることを見いだした。これは、緻密
質よりポーラス品の方が熱伝導率が小さくなることに起
因していると考えられる。よって、本発明では、緻密度
の尺度として開気孔率を前記範囲に限定した。また、熱
衝撃抵抗と結晶粒径も深い関係にあり、結晶粒径が大き
くなると高温強度が小さくなるため、本発明では平均結
晶粒径を前記の範囲に限定した。
【００２５】本発明によれば、前記抵抗体はそれ自体に
通電することにより、自己発熱性を有し、しかも均一焼
結体（モノリシック体）であるため、電気特性が抵抗体
全体として均一であり局所的な発熱も当然ない。しか
も、通電により５００〜１２００℃の高温での発熱が可
能であり、これまで使用されていた自己発熱型の発熱素
子に比較して発熱温度を大きく向上することができ、そ
の利用分野を拡大することができる。
通電することにより、自己発熱性を有し、しかも均一焼
結体（モノリシック体）であるため、電気特性が抵抗体
全体として均一であり局所的な発熱も当然ない。しか
も、通電により５００〜１２００℃の高温での発熱が可
能であり、これまで使用されていた自己発熱型の発熱素
子に比較して発熱温度を大きく向上することができ、そ
の利用分野を拡大することができる。
【００２６】
【実施例】市販の純度９９．９％のＬａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ
3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3
を出発原料として用い、これを表１および表２に示す組
成で調合しＺｒＯ2 ボールにて１２時間混合した後、１
２００℃で３時間仮焼して固相反応を行わせた。これを
ＺｒＯ2 ボールを用いて２４時間粉砕を行った後、円柱
状に成形して１４５０〜１５００℃で５時間焼成して外
径６ｍｍ、長さ１００ｍｍの焼結体を得た。
3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3
を出発原料として用い、これを表１および表２に示す組
成で調合しＺｒＯ2 ボールにて１２時間混合した後、１
２００℃で３時間仮焼して固相反応を行わせた。これを
ＺｒＯ2 ボールを用いて２４時間粉砕を行った後、円柱
状に成形して１４５０〜１５００℃で５時間焼成して外
径６ｍｍ、長さ１００ｍｍの焼結体を得た。
【００２７】これを電気中に支点間距離を８０ｍｍとな
るように設置し、１０００℃で２００時間焼鈍して変形
率と外径の収縮率を測定した。この際、変形率はたわみ
量を支点間距離８０ｍｍで除算したものである。
るように設置し、１０００℃で２００時間焼鈍して変形
率と外径の収縮率を測定した。この際、変形率はたわみ
量を支点間距離８０ｍｍで除算したものである。
【００２８】また、上記円柱状焼結体より大きさ３×３
×６０ｍｍの試料を作製し１０００℃で電気抵抗を測定
した。一方、大気中同一サイズの試料に１０〜３０Ｖの
電圧を印加して大気中８００℃以上まで急激に温度を上
げ、５分間保持した後、急激に冷却を行った。この温度
サイクルを１００回繰り返し行い、１００回未満で破損
が生じたものに×、上記熱サイクル試験後も破損しなか
ったものを○として評価した。また、ＩＣＰ分析からい
ずれの試料の金属不純物の総量が０．３重量％以下であ
った。
×６０ｍｍの試料を作製し１０００℃で電気抵抗を測定
した。一方、大気中同一サイズの試料に１０〜３０Ｖの
電圧を印加して大気中８００℃以上まで急激に温度を上
げ、５分間保持した後、急激に冷却を行った。この温度
サイクルを１００回繰り返し行い、１００回未満で破損
が生じたものに×、上記熱サイクル試験後も破損しなか
ったものを○として評価した。また、ＩＣＰ分析からい
ずれの試料の金属不純物の総量が０．３重量％以下であ
った。
【００２９】さらに、各試料について開気孔率をアルキ
メデス法により、平均結晶粒径をＳＥＭ写真により測定
した。また焼結体の３点曲げ強度をＪＩＳＲ１６０１に
基づき測定した。各測定の結果は表１および表２に示
す。
メデス法により、平均結晶粒径をＳＥＭ写真により測定
した。また焼結体の３点曲げ強度をＪＩＳＲ１６０１に
基づき測定した。各測定の結果は表１および表２に示
す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１および表２によれば、Ｌａに対するＣ
ａの置換量ｘが０．０５より小さいと繰り返しの熱サイ
クルにより試料が破壊した。ＣａおよびＳｒの置換比率
が０．６を越えても、またＹの置換量ｙが０．５を越え
ても電気抵抗が大きく発熱素子として機能しない。ま
た、不定比に関して、ｐ値が０．９０より小さいと変形
率、収縮率との大きくなる。また、ｐ値が１．０５を越
えるとＬａ2 Ｏ3 が析出し材料が短時間で風化した。Ｍ
ｎの比率が０．１０より小さくなると、焼結性が極めて
悪くなり、目的の形状のものが作製できなかった。
ａの置換量ｘが０．０５より小さいと繰り返しの熱サイ
クルにより試料が破壊した。ＣａおよびＳｒの置換比率
が０．６を越えても、またＹの置換量ｙが０．５を越え
ても電気抵抗が大きく発熱素子として機能しない。ま
た、不定比に関して、ｐ値が０．９０より小さいと変形
率、収縮率との大きくなる。また、ｐ値が１．０５を越
えるとＬａ2 Ｏ3 が析出し材料が短時間で風化した。Ｍ
ｎの比率が０．１０より小さくなると、焼結性が極めて
悪くなり、目的の形状のものが作製できなかった。
【００３３】実施例２ 市販の純度９９．９％のＬａ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ
3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｍｎ
2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＦｅＯ、ＮｉＯを出発原
料として表３および表４に示す割合で秤量混合する以外
は、実施例１と同様にして試料を作製し、得られた試料
に対して、実施例１と同様な方法で特性の評価を行っ
た。測定結果は表３および表４に示した。
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ
3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｍｎ
2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＦｅＯ、ＮｉＯを出発原
料として表３および表４に示す割合で秤量混合する以外
は、実施例１と同様にして試料を作製し、得られた試料
に対して、実施例１と同様な方法で特性の評価を行っ
た。測定結果は表３および表４に示した。
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】表３および表４によれば、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａによりＬａの置換効果、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｎｄの置換による効果とも実施例１と同様な結果が
得られた。また、Ｎｉ、Ｃｏ、ＦｅによるＣｒの置換も
Ｍｎと同様な効果を示した。
ａによりＬａの置換効果、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｎｄの置換による効果とも実施例１と同様な結果が
得られた。また、Ｎｉ、Ｃｏ、ＦｅによるＣｒの置換も
Ｍｎと同様な効果を示した。
【００３７】実施例３ 実施例１において、ＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 を用いて表５に示す割合で混合し
た。これに、不純物成分としてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、
ＺｒＯ2 を適当に添加し、実施例１と同様にして焼結体
を得た。この焼結体に対して実施例１と同様な方法によ
り、変形率、収縮率、電気抵抗、破壊に至るまでの回数
を測定評価した。結果を表５に示した。
2 Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 を用いて表５に示す割合で混合し
た。これに、不純物成分としてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、
ＺｒＯ2 を適当に添加し、実施例１と同様にして焼結体
を得た。この焼結体に対して実施例１と同様な方法によ
り、変形率、収縮率、電気抵抗、破壊に至るまでの回数
を測定評価した。結果を表５に示した。
【００３８】
【表５】
【００３９】表５から明らかなように金属不純物量が増
加することにより、変形率および収縮率が大きくなるこ
とが分かり、特に金属不純物量が５重量％以下で比較的
安定な挙動を示した。
加することにより、変形率および収縮率が大きくなるこ
とが分かり、特に金属不純物量が５重量％以下で比較的
安定な挙動を示した。
【００４０】実施例４ 上記実施例において試料Ｎo.５、５１組成の原料を１２
００〜１４５０℃で仮焼し、ジルコニアボールで１２〜
２４時間粉砕し、これを１３００〜１５５０℃で焼成し
て開気孔率、平均結晶粒径が異なる大きさ４×３×４０
ｍｍと、大きさ３×３×６０ｍｍの試料を得た。それぞ
れの試料について実施例１と同様な方法により電気抵
抗、３点曲げ強度、熱サイクル試験による破壊状況を調
べ、その結果を表６に示した。表６では、熱サイクル試
験において、３００回未満で破損したものを×、３００
回以上５００回以下で破損したものを△、５００回でも
破損しなかったものを○とした。
００〜１４５０℃で仮焼し、ジルコニアボールで１２〜
２４時間粉砕し、これを１３００〜１５５０℃で焼成し
て開気孔率、平均結晶粒径が異なる大きさ４×３×４０
ｍｍと、大きさ３×３×６０ｍｍの試料を得た。それぞ
れの試料について実施例１と同様な方法により電気抵
抗、３点曲げ強度、熱サイクル試験による破壊状況を調
べ、その結果を表６に示した。表６では、熱サイクル試
験において、３００回未満で破損したものを×、３００
回以上５００回以下で破損したものを△、５００回でも
破損しなかったものを○とした。
【００４１】
【表６】
【００４２】表６によれば、開気孔率が４５％以下では
熱衝撃性に優れ、４５％を越えると強度、熱衝撃性との
悪くなる。また平均結晶粒径が５０μm を越えても強
度、耐熱衝撃性が低下した。
熱衝撃性に優れ、４５％を越えると強度、熱衝撃性との
悪くなる。また平均結晶粒径が５０μm を越えても強
度、耐熱衝撃性が低下した。
【００４３】実施例５ 上記実施例中の試料Ｎo.５，３０，３３，５７組成の大
きさ３×３ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼結体を作製した。開
気孔率はいずれも５〜７％、平均結晶粒径が３〜６μｍ
であった。この焼結体の金属不純物量はＩＣＰ分析結果
から０．３重量％以下であった。この試料に間隔が５０
ｍｍとなるように白金端子を取付、印加電圧を変化させ
て試料温度を測定した。その結果を図２に示した。いず
れの試料も低電圧で８００℃以上の温度まで加熱するこ
とが可能であった。また電極間の５０ｍｍの領域では温
度はほぼ均一であった。
きさ３×３ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼結体を作製した。開
気孔率はいずれも５〜７％、平均結晶粒径が３〜６μｍ
であった。この焼結体の金属不純物量はＩＣＰ分析結果
から０．３重量％以下であった。この試料に間隔が５０
ｍｍとなるように白金端子を取付、印加電圧を変化させ
て試料温度を測定した。その結果を図２に示した。いず
れの試料も低電圧で８００℃以上の温度まで加熱するこ
とが可能であった。また電極間の５０ｍｍの領域では温
度はほぼ均一であった。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、低
電圧を通電することにより、５００〜１２００℃の高温
での自己発熱が可能であり、しかも高温発熱時における
変形、収縮のない安定性に優れた発熱素子を提供するこ
とができる。これにより、セラミック製発熱素子のその
利用分野を拡大することができる。
電圧を通電することにより、５００〜１２００℃の高温
での自己発熱が可能であり、しかも高温発熱時における
変形、収縮のない安定性に優れた発熱素子を提供するこ
とができる。これにより、セラミック製発熱素子のその
利用分野を拡大することができる。
【図１】本発明におけるセラミック製発熱素子の一実施
例の概略図である。
例の概略図である。
【図２】本発明におけるセラミック製発熱素子の印加電
圧と発熱温度との関係を示した図である。
圧と発熱温度との関係を示した図である。
１ 抵抗体 ２，３ 電極
Claims (4)
- 【請求項１】組成式が下記化１ 【化１】 で表され、式中、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択さ
れる少なくとも１種、ＢはＹ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｎｄの群から選択される少なくとも１種、ＣはＭ
ｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択される少なくとも１種で
あり、且つ０．０５≦ｘ≦０．６０、０≦ｙ≦０．５
０、０．１０≦ｚ≦１．００および０．９０≦ｐ≦１．
０５を満足するセラミックを抵抗体として具備すること
を特徴とするセラミック製発熱素子。 - 【請求項２】前記セラミック中の金属不純物の総量が５
重量％以下である請求項１記載のセラミック製発熱素
子。 - 【請求項３】前記セラミックの開気孔率が４５％以下で
ある請求項１記載のセラミック製発熱素子。 - 【請求項４】前記セラミックにおける平均結晶粒径が５
０μm 以下である請求項１記載のセラミック製発熱素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05103117A JP3131071B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | セラミック製発熱素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05103117A JP3131071B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | セラミック製発熱素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06316457A true JPH06316457A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3131071B2 JP3131071B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=14345651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05103117A Expired - Fee Related JP3131071B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | セラミック製発熱素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131071B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019833A1 (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-12 | Mitsubishi Materials Corporation | サーミスタ用金属酸化物焼結体、サーミスタ素子及びサーミスタ温度センサ並びにサーミスタ用金属酸化物焼結体の製造方法 |
| JP2011507295A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | ヴィシェイ レジスターズ ベルジャム べーフェーベーアー | 安定サーミスタ |
| CN102300829A (zh) * | 2009-01-30 | 2011-12-28 | 三菱综合材料株式会社 | 热敏电阻用金属氧化物烧结体、热敏电阻元件、热敏电阻温度传感器和热敏电阻用金属氧化物烧结体的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0562964U (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | 株式会社ケンウッド | ケーブルのアドレス表示ホルダ |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP05103117A patent/JP3131071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019833A1 (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-12 | Mitsubishi Materials Corporation | サーミスタ用金属酸化物焼結体、サーミスタ素子及びサーミスタ温度センサ並びにサーミスタ用金属酸化物焼結体の製造方法 |
| JP2009057273A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-03-19 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ用金属酸化物焼結体、サーミスタ素子及びサーミスタ温度センサ並びにサーミスタ用金属酸化物焼結体の製造方法 |
| US8446246B2 (en) | 2007-08-03 | 2013-05-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Metal oxide sintered compact for thermistor, thermistor element, thermistor temperature sensor, and manufacturing method for metal oxide sintered compact for thermistor |
| CN104700969A (zh) * | 2007-08-03 | 2015-06-10 | 三菱综合材料株式会社 | 热敏电阻用金属氧化物烧结体及其制法和热敏电阻元件 |
| JP2011507295A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | ヴィシェイ レジスターズ ベルジャム べーフェーベーアー | 安定サーミスタ |
| CN102300829A (zh) * | 2009-01-30 | 2011-12-28 | 三菱综合材料株式会社 | 热敏电阻用金属氧化物烧结体、热敏电阻元件、热敏电阻温度传感器和热敏电阻用金属氧化物烧结体的制备方法 |
| GB2479293B (en) * | 2009-01-30 | 2014-11-05 | Mitsubishi Materials Corp | Sintered metal oxide for thermistor, thermistor element, thermistor temperature sensor, and method for producing sintered metal oxide for thermistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3131071B2 (ja) | 2001-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3388306B2 (ja) | 電気炉 | |
| JP2008124417A (ja) | 熱電変換材料およびその製造方法 | |
| JP4527347B2 (ja) | サーミスタ用焼結体 | |
| CN105008305A (zh) | 压电陶瓷的制造方法、压电陶瓷和压电元件 | |
| JPS6121184B2 (ja) | ||
| JPH0799103A (ja) | サーミスタ用磁器組成物およびサーミスタ素子 | |
| JP4307152B2 (ja) | サーミスタ素子用焼結体及びその製造方法、並びにサーミスタ素子、温度センサ | |
| JP3131071B2 (ja) | セラミック製発熱素子 | |
| KR101545763B1 (ko) | 반도체 자기 조성물의 제조 방법 및 반도체 자기 조성물을 이용한 히터 | |
| JP5995096B2 (ja) | サーミスタ用金属酸化物材料及びその製造方法並びにサーミスタ素子 | |
| JP3121967B2 (ja) | セラミック製発熱素子 | |
| US6204748B1 (en) | Yttrium chromite chromia thermistors | |
| JP2003238248A (ja) | 圧電磁器組成物と圧電デバイス | |
| JP3245316B2 (ja) | 導電性セラミックス | |
| JPH11106261A (ja) | セラミック発熱素子 | |
| JP3145568B2 (ja) | セラミック発熱素子 | |
| CN119954503B (zh) | 一种具有高介电常数的铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷及其制备方法 | |
| JP3956676B2 (ja) | 電圧依存性非直線抵抗体磁器の製造方法 | |
| JPH11189458A (ja) | 半導電性セラミックス及びその製造方法 | |
| JP2002329602A (ja) | 負温度係数サーミスタ素子の製造方法 | |
| JP3598177B2 (ja) | 電圧非直線性抵抗体磁器 | |
| JP3719135B2 (ja) | 電圧依存性非直線抵抗体磁器の製造方法 | |
| JPH0446918B2 (ja) | ||
| Li et al. | Influence of AST additives on the stability of PTCR characteristics and microstructure in ferroelectric ceramics | |
| JP2004217500A (ja) | サーミスタ素子用焼結体及びその製造方法、並びにサーミスタ素子、温度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071117 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081117 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |