JPH08120376A - Ni基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材 - Google Patents
Ni基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材Info
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- JPH08120376A JPH08120376A JP25638194A JP25638194A JPH08120376A JP H08120376 A JPH08120376 A JP H08120376A JP 25638194 A JP25638194 A JP 25638194A JP 25638194 A JP25638194 A JP 25638194A JP H08120376 A JPH08120376 A JP H08120376A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷間加工性に優れ、したがって複雑な形状の
ヒータ部材を容易に作製することができ、さらに、該ヒ
ータ部材に絶縁層を形成した後に600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該絶縁層がヒータ基体から
剥離するおそれがない、Ni基耐熱合金製ヒータ基体お
よびそれを用いたヒータ部材を提供する。 【構成】 本発明のNi基耐熱合金製ヒータ基体11
は、Al:2〜10重量%、Si:0.1〜4重量%、
C:0.01〜0.5重量%含有するとともに、Y:
0.0001〜0.5重量%、La:0.0001〜
0.3重量%、Ce:0.0001〜0.3重量%から
選択された1種または2種以上を含有し、残部がNi及
び不可避不純物からなることを特徴とする。
ヒータ部材を容易に作製することができ、さらに、該ヒ
ータ部材に絶縁層を形成した後に600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該絶縁層がヒータ基体から
剥離するおそれがない、Ni基耐熱合金製ヒータ基体お
よびそれを用いたヒータ部材を提供する。 【構成】 本発明のNi基耐熱合金製ヒータ基体11
は、Al:2〜10重量%、Si:0.1〜4重量%、
C:0.01〜0.5重量%含有するとともに、Y:
0.0001〜0.5重量%、La:0.0001〜
0.3重量%、Ce:0.0001〜0.3重量%から
選択された1種または2種以上を含有し、残部がNi及
び不可避不純物からなることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、高温の酸化性雰
囲気中において好適に用いられるNi基耐熱合金製ヒー
タ基体およびそれを用いたヒータ部材に関するものであ
る。
囲気中において好適に用いられるNi基耐熱合金製ヒー
タ基体およびそれを用いたヒータ部材に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図2は、高温の酸化性雰囲気中において
用いられる従来の管状のヒータ部材の一例を示す縦断面
図であり、図において、1はヒータ基体、2は該ヒータ
基体1の外面1aに形成された絶縁層、3は該絶縁層2
上に形成された発熱抵抗層である。ヒータ基体1は、例
えば、SUS304やSUS310S等のステンレス
鋼、インコネル600(Ni−16Cr−8Fe)等の
Ni基合金、等の耐熱合金が用いられている。これらの
耐熱合金は、耐酸化性および機械的強度を高めるため
に、Crを16〜25重量%含有しており、このCrが
酸化性雰囲気中において酸素と反応し、該耐熱合金の表
面にCr2O3からなる保護被膜を形成することにより耐
酸化性を得ている。また、Crには固溶強化効果がある
ことから、該耐熱合金の機械的強度も向上したものにな
っている。
用いられる従来の管状のヒータ部材の一例を示す縦断面
図であり、図において、1はヒータ基体、2は該ヒータ
基体1の外面1aに形成された絶縁層、3は該絶縁層2
上に形成された発熱抵抗層である。ヒータ基体1は、例
えば、SUS304やSUS310S等のステンレス
鋼、インコネル600(Ni−16Cr−8Fe)等の
Ni基合金、等の耐熱合金が用いられている。これらの
耐熱合金は、耐酸化性および機械的強度を高めるため
に、Crを16〜25重量%含有しており、このCrが
酸化性雰囲気中において酸素と反応し、該耐熱合金の表
面にCr2O3からなる保護被膜を形成することにより耐
酸化性を得ている。また、Crには固溶強化効果がある
ことから、該耐熱合金の機械的強度も向上したものにな
っている。
【0003】絶縁層2は、例えば、Al2O3(アルミ
ナ)等の電気的絶縁性を有するセラミックスにより構成
されている。発熱抵抗層3は、例えば、SiC(炭化ケ
イ素)等の導電性を有するセラミックスにより構成され
ている。
ナ)等の電気的絶縁性を有するセラミックスにより構成
されている。発熱抵抗層3は、例えば、SiC(炭化ケ
イ素)等の導電性を有するセラミックスにより構成され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のヒー
タ基体1に用いられる耐熱合金では、耐酸化性および機
械的強度を十分に高めるためにはCrを16重量%以上
含有させることが必要であるが、このように大量のCr
を含有させた合金は冷間加工性が劣るという欠点があ
る。例えば、複雑な形状の被加熱物の外形に合わせたヒ
ータ部材、あるいは複雑な形状のヒータ部材を作製しよ
うとする場合、その形状に合ったヒータ基体1を作製す
る必要があるが、冷間加工性が悪いために複雑な形状の
ヒータ基体1を製作することが非常に難しく、形状等に
よっては製作が不可能であるものもある等の問題点があ
った。
タ基体1に用いられる耐熱合金では、耐酸化性および機
械的強度を十分に高めるためにはCrを16重量%以上
含有させることが必要であるが、このように大量のCr
を含有させた合金は冷間加工性が劣るという欠点があ
る。例えば、複雑な形状の被加熱物の外形に合わせたヒ
ータ部材、あるいは複雑な形状のヒータ部材を作製しよ
うとする場合、その形状に合ったヒータ基体1を作製す
る必要があるが、冷間加工性が悪いために複雑な形状の
ヒータ基体1を製作することが非常に難しく、形状等に
よっては製作が不可能であるものもある等の問題点があ
った。
【0005】また、従来のヒータ部材を600℃以上に
加熱した場合、拡散により酸素が前記ヒータ基体1と絶
縁層2との間に入り込み、これらヒータ基体1と絶縁層
2との間に酸化スケールが発生し成長することとなり、
繰り返し加熱を行った際、絶縁層2がヒータ基体1から
剥離し易くなるという問題点があった。したがって、ヒ
ータ部材としての性能が劣化し、場合によっては使用不
能になる等の不具合があった。
加熱した場合、拡散により酸素が前記ヒータ基体1と絶
縁層2との間に入り込み、これらヒータ基体1と絶縁層
2との間に酸化スケールが発生し成長することとなり、
繰り返し加熱を行った際、絶縁層2がヒータ基体1から
剥離し易くなるという問題点があった。したがって、ヒ
ータ部材としての性能が劣化し、場合によっては使用不
能になる等の不具合があった。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、冷間加工性に優れ、したがって複雑な形状の
ヒータ部材を容易に作製することができ、さらに、該ヒ
ータ部材に絶縁層を形成した後に600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該絶縁層がヒータ基体から
剥離するおそれがない、Ni基耐熱合金製ヒータ基体お
よびそれを用いたヒータ部材を提供することにある。
であって、冷間加工性に優れ、したがって複雑な形状の
ヒータ部材を容易に作製することができ、さらに、該ヒ
ータ部材に絶縁層を形成した後に600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該絶縁層がヒータ基体から
剥離するおそれがない、Ni基耐熱合金製ヒータ基体お
よびそれを用いたヒータ部材を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様なNi基耐熱合金製ヒータ基体およ
びそれを用いたヒータ部材を採用した。すなわち、請求
項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体は、Al:2〜
10重量%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜
0.5重量%含有するとともに、Y:0.0001〜
0.5重量%、La:0.0001〜0.3重量%、C
e:0.0001〜0.3重量%から選択された1種ま
たは2種以上を含有し、残部をNi及び不可避不純物と
したものである。
に、本発明は次の様なNi基耐熱合金製ヒータ基体およ
びそれを用いたヒータ部材を採用した。すなわち、請求
項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体は、Al:2〜
10重量%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜
0.5重量%含有するとともに、Y:0.0001〜
0.5重量%、La:0.0001〜0.3重量%、C
e:0.0001〜0.3重量%から選択された1種ま
たは2種以上を含有し、残部をNi及び不可避不純物と
したものである。
【0008】ここで、Al及びSiを上記のように限定
したのは、その含有量がそれぞれAl:2重量%、S
i:0.1重量%未満では耐酸化性が十分でなく、一
方、その含有量がそれぞれAl:10重量%、Si:4
重量%を越えると冷間加工性が低下するからである。ま
た、Cを上記のように限定したのは、その含有量が0.
01重量%未満では所望の機械的強度が得られず、一方
0.5重量%を越えると合金が脆化するからである。ま
た、Y、La及びCeを上記のように限定したのは、そ
の含有量がY、La及びCeともにそれぞれ0.000
1重量%未満では、表面に形成されるセラミックス膜と
の繰り返し加熱における密着性を向上させる効果が得ら
れず、一方、その含有量がそれぞれY:0.5重量%、
La:0.3重量%、Ce:0.3重量%を越えると前
記セラミックス膜との密着性及び冷間加工性が低下する
からである。
したのは、その含有量がそれぞれAl:2重量%、S
i:0.1重量%未満では耐酸化性が十分でなく、一
方、その含有量がそれぞれAl:10重量%、Si:4
重量%を越えると冷間加工性が低下するからである。ま
た、Cを上記のように限定したのは、その含有量が0.
01重量%未満では所望の機械的強度が得られず、一方
0.5重量%を越えると合金が脆化するからである。ま
た、Y、La及びCeを上記のように限定したのは、そ
の含有量がY、La及びCeともにそれぞれ0.000
1重量%未満では、表面に形成されるセラミックス膜と
の繰り返し加熱における密着性を向上させる効果が得ら
れず、一方、その含有量がそれぞれY:0.5重量%、
La:0.3重量%、Ce:0.3重量%を越えると前
記セラミックス膜との密着性及び冷間加工性が低下する
からである。
【0009】請求項2記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5
〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択され
た1種または2種以上を含有することとしたものであ
る。
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5
〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択され
た1種または2種以上を含有することとしたものであ
る。
【0010】ここで、Mnを上記のように限定したの
は、その含有量が0.1重量%未満では十分な脱酸を図
ることができず、一方、その含有量が2重量%を越える
と耐酸化性が低下するからである。また、Coを上記の
ように限定したのは、その含有量が0.5重量%未満で
は所望の機械的強度が得られず、一方、その含有量が2
0重量%を越えても一層の強度向上の効果が得られず不
経済である。また、Feを上記のように限定したのは、
その含有量が0.5重量%未満では所望の機械的強度が
得られず、一方、その含有量が40重量%を越えると耐
酸化性が低下するからである。
は、その含有量が0.1重量%未満では十分な脱酸を図
ることができず、一方、その含有量が2重量%を越える
と耐酸化性が低下するからである。また、Coを上記の
ように限定したのは、その含有量が0.5重量%未満で
は所望の機械的強度が得られず、一方、その含有量が2
0重量%を越えても一層の強度向上の効果が得られず不
経済である。また、Feを上記のように限定したのは、
その含有量が0.5重量%未満では所望の機械的強度が
得られず、一方、その含有量が40重量%を越えると耐
酸化性が低下するからである。
【0011】請求項3記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:0.1
〜10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:0.1
〜10重量%、Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.
1〜10重量%から選択された1種または2種以上を合
計で15重量%以下含有することとしたものである。
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:0.1
〜10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:0.1
〜10重量%、Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.
1〜10重量%から選択された1種または2種以上を合
計で15重量%以下含有することとしたものである。
【0012】Ti,Mo,W,Ta,Nb及びHfに
は、高温における機械的強度を向上させる作用があるの
で、必要に応じて含有させることができるが、その含有
量がいずれの成分においても0.1重量%未満では所望
の高温強度が得られず、一方、Tiにおいては5重量
%、Mo,W,Ta,Nb及びHfにおいてはそれぞれ
10重量%を越えると耐酸化性が低下するからである。
また、これらの成分を2種以上含有する場合、それぞれ
の含有量の合計が15重量%を越えると耐酸化性が低下
するので、含有量の合計を15重量%以下としなければ
ならない。
は、高温における機械的強度を向上させる作用があるの
で、必要に応じて含有させることができるが、その含有
量がいずれの成分においても0.1重量%未満では所望
の高温強度が得られず、一方、Tiにおいては5重量
%、Mo,W,Ta,Nb及びHfにおいてはそれぞれ
10重量%を越えると耐酸化性が低下するからである。
また、これらの成分を2種以上含有する場合、それぞれ
の含有量の合計が15重量%を越えると耐酸化性が低下
するので、含有量の合計を15重量%以下としなければ
ならない。
【0013】請求項4記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5
〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択され
た1種または2種以上を含有するとともに、Ti:0.
1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:0.1
〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、Nb:0.
1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%から選択さ
れた1種または2種以上を合計で15重量%以下含有す
ることとしたものである。
体は、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体にお
いて、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5
〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択され
た1種または2種以上を含有するとともに、Ti:0.
1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:0.1
〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、Nb:0.
1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%から選択さ
れた1種または2種以上を合計で15重量%以下含有す
ることとしたものである。
【0014】請求項5記載のヒータ部材は、請求項1な
いし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体の一主面に、ZrO2(ジルコニア)を主成分とする
絶縁層、発熱抵抗層が順次積層され、前記絶縁層の熱膨
張係数の値を、前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗
層の熱膨張係数との間の値としたものである。
いし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体の一主面に、ZrO2(ジルコニア)を主成分とする
絶縁層、発熱抵抗層が順次積層され、前記絶縁層の熱膨
張係数の値を、前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗
層の熱膨張係数との間の値としたものである。
【0015】
【作用】本発明の請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒー
タ基体では、Al:2〜10重量%、Si:0.1〜4
重量%、C:0.01〜0.5重量%含有するととも
に、Y:0.0001〜0.5重量%、La:0.00
01〜0.3重量%、Ce:0.0001〜0.3重量
%から選択された1種または2種以上を含有し、残部を
Ni及び不可避不純物としたことにより、Crを含まな
くとも耐酸化性および機械的強度が十分に高まり、しか
も冷間加工における加工性が向上し、複雑な形状のヒー
タ基体の作製が容易になる。また、該ヒータ基体を60
0℃以上に繰り返し加熱した場合、該ヒータ基体と絶縁
層との間に酸化スケールが発生せず、剥離が生じるおそ
れがなくなる。
タ基体では、Al:2〜10重量%、Si:0.1〜4
重量%、C:0.01〜0.5重量%含有するととも
に、Y:0.0001〜0.5重量%、La:0.00
01〜0.3重量%、Ce:0.0001〜0.3重量
%から選択された1種または2種以上を含有し、残部を
Ni及び不可避不純物としたことにより、Crを含まな
くとも耐酸化性および機械的強度が十分に高まり、しか
も冷間加工における加工性が向上し、複雑な形状のヒー
タ基体の作製が容易になる。また、該ヒータ基体を60
0℃以上に繰り返し加熱した場合、該ヒータ基体と絶縁
層との間に酸化スケールが発生せず、剥離が生じるおそ
れがなくなる。
【0016】請求項2記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有することにより、機械的強度
がさらに高まる。
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有することにより、機械的強度
がさらに高まる。
【0017】請求項3記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:0.1〜
10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:0.1〜
10重量%、Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.1
〜10重量%から選択された1種または2種以上を合計
で15重量%以下含有することにより、高温における機
械的強度が向上する。
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:0.1〜
10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:0.1〜
10重量%、Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.1
〜10重量%から選択された1種または2種以上を合計
で15重量%以下含有することにより、高温における機
械的強度が向上する。
【0018】請求項4記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有するとともに、Ti:0.1
〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:0.1〜
10重量%、Ta:0.1〜10重量%、Nb:0.1
〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%から選択され
た1種または2種以上を合計で15重量%以下含有する
ことにより、機械的強度がさらに高まり、高温における
機械的強度が向上する。
体では、請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有するとともに、Ti:0.1
〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:0.1〜
10重量%、Ta:0.1〜10重量%、Nb:0.1
〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%から選択され
た1種または2種以上を合計で15重量%以下含有する
ことにより、機械的強度がさらに高まり、高温における
機械的強度が向上する。
【0019】請求項5記載のヒータ部材は、請求項1な
いし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体の一主面に、ZrO2を主成分とする絶縁層、発熱抵
抗層が順次積層され、前記絶縁層の熱膨張係数の値を、
前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗層の熱膨張係数
との間の値としたことにより、該ヒータ部材を600℃
以上に繰り返し加熱した場合においても、前記ヒータ基
体と絶縁層との間に酸化スケールが生じるおそれがなく
なり、これらの間の密着性が高まる。したがって、該絶
縁層がヒータ基体から剥離するおそれがなくなる。これ
により、ヒータ部材としての性能が保持され、長寿命化
が可能になる。
いし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体の一主面に、ZrO2を主成分とする絶縁層、発熱抵
抗層が順次積層され、前記絶縁層の熱膨張係数の値を、
前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗層の熱膨張係数
との間の値としたことにより、該ヒータ部材を600℃
以上に繰り返し加熱した場合においても、前記ヒータ基
体と絶縁層との間に酸化スケールが生じるおそれがなく
なり、これらの間の密着性が高まる。したがって、該絶
縁層がヒータ基体から剥離するおそれがなくなる。これ
により、ヒータ部材としての性能が保持され、長寿命化
が可能になる。
【0020】
【実施例】図1は本発明の一実施例の管状のヒータ部材
を示す縦断面図であり、図において、11はヒータ基
体、12は該ヒータ基体11の外面(一主面)11aに
形成されたZrO2を主成分とする絶縁層、13は該絶
縁層12上に形成された発熱抵抗層である。前記絶縁層
12の熱膨張係数の値は、前記ヒータ基体11の熱膨張
係数と発熱抵抗層13の熱膨張係数との間の値をとるよ
うに設定されている。
を示す縦断面図であり、図において、11はヒータ基
体、12は該ヒータ基体11の外面(一主面)11aに
形成されたZrO2を主成分とする絶縁層、13は該絶
縁層12上に形成された発熱抵抗層である。前記絶縁層
12の熱膨張係数の値は、前記ヒータ基体11の熱膨張
係数と発熱抵抗層13の熱膨張係数との間の値をとるよ
うに設定されている。
【0021】ヒータ基体11は、Al:2〜10重量
%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜0.5重
量%含有するとともに、Y:0.0001〜0.5重量
%、La:0.0001〜0.3重量%、Ce:0.0
001〜0.3重量%から選択された1種または2種以
上を含有し、残部がNi及び不可避不純物とされ、その
熱膨張係数は12〜18×10-6deg-1である。
%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜0.5重
量%含有するとともに、Y:0.0001〜0.5重量
%、La:0.0001〜0.3重量%、Ce:0.0
001〜0.3重量%から選択された1種または2種以
上を含有し、残部がNi及び不可避不純物とされ、その
熱膨張係数は12〜18×10-6deg-1である。
【0022】絶縁層12は、ヒータ基体11との密着性
がよく、かつ該ヒータ基体11との間に酸化スケールが
生じ難いもので、例えば、単斜晶等のZrO2、また
は、ZrO2−6〜10mol%Y2O3、ZrO2−11
〜15mol%CaO、ZrO2−7〜15mol%M
gO等、ZrO2にY2O3(イットリア)、MgO(マ
グネシア)、CaO(カルシア)等の2価または3価の
金属酸化物を3〜15mol%程度固溶させた安定化ま
たは部分安定化ジルコニア等が好適に用いられる。前記
ZrO2の熱膨張係数は7〜10×10-6deg-1、ま
た前記安定化ジルコニアの熱膨張係数は、例えば、イッ
トリア添加安定化ジルコニア(ZrO2−8mol%Y2
O3)の場合では8.10×10-6deg-1程度であ
る。
がよく、かつ該ヒータ基体11との間に酸化スケールが
生じ難いもので、例えば、単斜晶等のZrO2、また
は、ZrO2−6〜10mol%Y2O3、ZrO2−11
〜15mol%CaO、ZrO2−7〜15mol%M
gO等、ZrO2にY2O3(イットリア)、MgO(マ
グネシア)、CaO(カルシア)等の2価または3価の
金属酸化物を3〜15mol%程度固溶させた安定化ま
たは部分安定化ジルコニア等が好適に用いられる。前記
ZrO2の熱膨張係数は7〜10×10-6deg-1、ま
た前記安定化ジルコニアの熱膨張係数は、例えば、イッ
トリア添加安定化ジルコニア(ZrO2−8mol%Y2
O3)の場合では8.10×10-6deg-1程度であ
る。
【0023】発熱抵抗層13は、絶縁層12との密着性
がよいもので、例えば、SiC等の導電性を有するセラ
ミックスにより構成されている。SiCの熱膨張係数は
5.12〜5.8×10-6deg-1である。
がよいもので、例えば、SiC等の導電性を有するセラ
ミックスにより構成されている。SiCの熱膨張係数は
5.12〜5.8×10-6deg-1である。
【0024】前記ヒータ基体11の組成は、上記組成
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有し、および/または、Ti:
0.1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:
0.1〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、N
b:0.1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%か
ら選択された1種または2種以上を合計で15重量%以
下含有したものとしてもよい。
に、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:0.5〜
20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選択された
1種または2種以上を含有し、および/または、Ti:
0.1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、W:
0.1〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、N
b:0.1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%か
ら選択された1種または2種以上を合計で15重量%以
下含有したものとしてもよい。
【0025】表1及び表2は、ヒータ基体11の成分組
成を様々に変えた場合のそれぞれの冷間加工性、繰り返
し加熱による耐剥離性の各試験結果を示したものであ
る。ここでは、ヒータ基体11の成分組成が本発明の範
囲内のものを実施例(No.1〜No.25)、成分組
成が本発明の範囲より外れたものを比較例(No.26
〜No.36)とした。また、表3は、従来例(No.
37〜No.39)について同様の試験を行なった結果
を示してある。
成を様々に変えた場合のそれぞれの冷間加工性、繰り返
し加熱による耐剥離性の各試験結果を示したものであ
る。ここでは、ヒータ基体11の成分組成が本発明の範
囲内のものを実施例(No.1〜No.25)、成分組
成が本発明の範囲より外れたものを比較例(No.26
〜No.36)とした。また、表3は、従来例(No.
37〜No.39)について同様の試験を行なった結果
を示してある。
【0026】冷間加工性試験は、表1ないし表3に示す
成分組成の板材各々より、幅20mm×長さ100mm
×厚み2mmの大きさの試験片を作成し、各々の試験片
の表面を#800エメリー研磨紙で研磨した後、室温に
おいて曲げ試験(曲げ半径0mm、180゜曲げ)を行
ない、各試験片の割れの有無を調べた。繰り返し加熱に
よる耐剥離性試験は、表1ないし表3に示す成分組成の
板材各々より、幅20mm×長さ100mm×厚み0.
2mmの大きさの試験片を作成し、各々の試験片の表面
に光輝焼鈍を施して光沢面とし、この光沢面上に厚み5
0μmのZrO2絶縁層を形成した。次いで、これら各
試験片を、大気中900℃にて30分間加熱しその後空
冷するという熱サイクルを20回繰り返し、その後、Z
rO2絶縁層を凸側とし、室温において曲げ試験(曲げ
半径4mm、180゜曲げ)を行ない、各試験片のZr
O2絶縁層の亀裂、剥離、うき上がりの有無を調べた。
成分組成の板材各々より、幅20mm×長さ100mm
×厚み2mmの大きさの試験片を作成し、各々の試験片
の表面を#800エメリー研磨紙で研磨した後、室温に
おいて曲げ試験(曲げ半径0mm、180゜曲げ)を行
ない、各試験片の割れの有無を調べた。繰り返し加熱に
よる耐剥離性試験は、表1ないし表3に示す成分組成の
板材各々より、幅20mm×長さ100mm×厚み0.
2mmの大きさの試験片を作成し、各々の試験片の表面
に光輝焼鈍を施して光沢面とし、この光沢面上に厚み5
0μmのZrO2絶縁層を形成した。次いで、これら各
試験片を、大気中900℃にて30分間加熱しその後空
冷するという熱サイクルを20回繰り返し、その後、Z
rO2絶縁層を凸側とし、室温において曲げ試験(曲げ
半径4mm、180゜曲げ)を行ない、各試験片のZr
O2絶縁層の亀裂、剥離、うき上がりの有無を調べた。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】表1ないし表3から明かなように、本実施
例(No.1〜No.25)においては、冷間加工性、
繰り返し加熱による耐剥離性ともに良好であるのに対
し、比較例(No.26〜No.36)においては冷間
加工性、繰り返し加熱による耐剥離性のいずれかが悪く
双方共良好なものが無い。また、従来例(No.37〜
No.39)においても、比較例と同様に双方共良好な
ものが無い。したがって、本実施例の有効性が明かとな
った。
例(No.1〜No.25)においては、冷間加工性、
繰り返し加熱による耐剥離性ともに良好であるのに対
し、比較例(No.26〜No.36)においては冷間
加工性、繰り返し加熱による耐剥離性のいずれかが悪く
双方共良好なものが無い。また、従来例(No.37〜
No.39)においても、比較例と同様に双方共良好な
ものが無い。したがって、本実施例の有効性が明かとな
った。
【0031】以上説明した様に、上記実施例のヒータ基
体によれば、耐酸化性および機械的強度を十分に高める
ことができ、冷間加工における加工性を向上させること
ができ、複雑な形状のヒータ基体を容易に作製すること
ができる。また、該ヒータ基体を600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該ヒータ基体と絶縁層との
間に酸化スケールが発生せず、剥離が生じるおそれがな
くなる。
体によれば、耐酸化性および機械的強度を十分に高める
ことができ、冷間加工における加工性を向上させること
ができ、複雑な形状のヒータ基体を容易に作製すること
ができる。また、該ヒータ基体を600℃以上に繰り返
し加熱した場合においても、該ヒータ基体と絶縁層との
間に酸化スケールが発生せず、剥離が生じるおそれがな
くなる。
【0032】また、前記ヒータ基体の一主面に、ZrO
2を主成分とする絶縁層、発熱抵抗層を順次積層し、前
記絶縁層の熱膨張係数の値を、前記ヒータ基体の熱膨張
係数と発熱抵抗層の熱膨張係数との間の値としたので、
該ヒータ部材を600℃以上に繰り返し加熱した場合に
おいても、前記ヒータ基体と絶縁層との間に酸化スケー
ルが生じるのを防止することができ、これらの間の密着
性を高めることができ、該絶縁層がヒータ基体から剥離
するのを防止することができる。したがって、ヒータ部
材としての性能を長期に亙って保持することができ、ヒ
ータ部材の長寿命化を図ることができる。
2を主成分とする絶縁層、発熱抵抗層を順次積層し、前
記絶縁層の熱膨張係数の値を、前記ヒータ基体の熱膨張
係数と発熱抵抗層の熱膨張係数との間の値としたので、
該ヒータ部材を600℃以上に繰り返し加熱した場合に
おいても、前記ヒータ基体と絶縁層との間に酸化スケー
ルが生じるのを防止することができ、これらの間の密着
性を高めることができ、該絶縁層がヒータ基体から剥離
するのを防止することができる。したがって、ヒータ部
材としての性能を長期に亙って保持することができ、ヒ
ータ部材の長寿命化を図ることができる。
【0033】なお、前記発熱抵抗層13は、絶縁層12
との密着性が良好で剥離しないものであればよく、例え
ば、MoSi2(二ケイ化モリブデン)等の導電性を有
するセラミックス、Ni基合金またはFe基合金等の発
熱体用耐熱合金等を用いてもよい。
との密着性が良好で剥離しないものであればよく、例え
ば、MoSi2(二ケイ化モリブデン)等の導電性を有
するセラミックス、Ni基合金またはFe基合金等の発
熱体用耐熱合金等を用いてもよい。
【0034】また、上記実施例においては、管状のヒー
タ基体11の外面11aに絶縁層12、発熱抵抗層13
を順次積層した構成としたが、この構成はヒータ基体1
1の一主面に絶縁層12、発熱抵抗層13を順次積層し
た構成であればよく、例えば、前記ヒータ基体11の内
面11bに絶縁層12、発熱抵抗層13を順次積層した
構成、あるいは平板状のヒータ基体の表面に、絶縁層、
発熱抵抗体層を順次積層した構成等、用途に合わせて様
々な形状に変更可能である。
タ基体11の外面11aに絶縁層12、発熱抵抗層13
を順次積層した構成としたが、この構成はヒータ基体1
1の一主面に絶縁層12、発熱抵抗層13を順次積層し
た構成であればよく、例えば、前記ヒータ基体11の内
面11bに絶縁層12、発熱抵抗層13を順次積層した
構成、あるいは平板状のヒータ基体の表面に、絶縁層、
発熱抵抗体層を順次積層した構成等、用途に合わせて様
々な形状に変更可能である。
【0035】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項1記
載のNi基耐熱合金製ヒータ基体によれば、Al:2〜
10重量%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜
0.5重量%含有するとともに、Y:0.0001〜
0.5重量%、La:0.0001〜0.3重量%、C
e:0.0001〜0.3重量%から選択された1種ま
たは2種以上を含有し、残部をNi及び不可避不純物と
したので、Crを含まなくとも耐酸化性および機械的強
度を十分に高めることができ、冷間加工における加工性
を向上させることができ、複雑な形状のヒータ基体を容
易に作製することができる。また、該ヒータ基体を60
0℃以上に繰り返し加熱した場合においても、該ヒータ
基体の表面に酸化スケールが生じるおそれがなく、該ヒ
ータ基体の一主面に絶縁層を形成した場合に、この絶縁
層の剥離を防止することができる。
載のNi基耐熱合金製ヒータ基体によれば、Al:2〜
10重量%、Si:0.1〜4重量%、C:0.01〜
0.5重量%含有するとともに、Y:0.0001〜
0.5重量%、La:0.0001〜0.3重量%、C
e:0.0001〜0.3重量%から選択された1種ま
たは2種以上を含有し、残部をNi及び不可避不純物と
したので、Crを含まなくとも耐酸化性および機械的強
度を十分に高めることができ、冷間加工における加工性
を向上させることができ、複雑な形状のヒータ基体を容
易に作製することができる。また、該ヒータ基体を60
0℃以上に繰り返し加熱した場合においても、該ヒータ
基体の表面に酸化スケールが生じるおそれがなく、該ヒ
ータ基体の一主面に絶縁層を形成した場合に、この絶縁
層の剥離を防止することができる。
【0036】請求項2記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体によれば、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:
0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選
択された1種または2種以上を含有することとしたの
で、機械的強度をさらに高めることができる。
体によれば、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:
0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選
択された1種または2種以上を含有することとしたの
で、機械的強度をさらに高めることができる。
【0037】請求項3記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体によれば、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:
0.1〜10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:
0.1〜10重量%、Nb:0.1〜10重量%、H
f:0.1〜10重量%から選択された1種または2種
以上を合計で15重量%以下含有することとしたので、
高温における機械的強度を向上させることができる。
体によれば、さらに、Ti:0.1〜5重量%、Mo:
0.1〜10重量%、W:0.1〜10重量%、Ta:
0.1〜10重量%、Nb:0.1〜10重量%、H
f:0.1〜10重量%から選択された1種または2種
以上を合計で15重量%以下含有することとしたので、
高温における機械的強度を向上させることができる。
【0038】請求項4記載のNi基耐熱合金製ヒータ基
体によれば、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:
0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選
択された1種または2種以上を含有するとともに、T
i:0.1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、
W:0.1〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、
Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%
から選択された1種または2種以上を合計で15重量%
以下含有することとしたので、機械的強度をさらに高め
ることができ、高温における機械的強度を向上させるこ
とができる。
体によれば、さらに、Mn:0.1〜2重量%、Co:
0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%から選
択された1種または2種以上を含有するとともに、T
i:0.1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、
W:0.1〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、
Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%
から選択された1種または2種以上を合計で15重量%
以下含有することとしたので、機械的強度をさらに高め
ることができ、高温における機械的強度を向上させるこ
とができる。
【0039】請求項5記載のヒータ部材によれば、請求
項1ないし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒ
ータ基体の一主面に、ZrO2を主成分とする絶縁層、
発熱抵抗層を順次積層し、前記絶縁層の熱膨張係数の値
を、前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗層の熱膨張
係数との間の値としたので、該ヒータ部材を600℃以
上に繰り返し加熱した場合においても、前記ヒータ基体
と絶縁層との間に酸化スケールが生じるのを防止するこ
とができ、これらの間の密着性を高めることができ、該
絶縁層がヒータ基体から剥離するのを防止することがで
きる。したがって、ヒータ部材としての性能を長期に亙
って保持することができ、ヒータ部材の長寿命化を図る
ことができる。
項1ないし4のいずれか1項記載のNi基耐熱合金製ヒ
ータ基体の一主面に、ZrO2を主成分とする絶縁層、
発熱抵抗層を順次積層し、前記絶縁層の熱膨張係数の値
を、前記ヒータ基体の熱膨張係数と発熱抵抗層の熱膨張
係数との間の値としたので、該ヒータ部材を600℃以
上に繰り返し加熱した場合においても、前記ヒータ基体
と絶縁層との間に酸化スケールが生じるのを防止するこ
とができ、これらの間の密着性を高めることができ、該
絶縁層がヒータ基体から剥離するのを防止することがで
きる。したがって、ヒータ部材としての性能を長期に亙
って保持することができ、ヒータ部材の長寿命化を図る
ことができる。
【図1】本発明の一実施例のヒータ部材を示す縦断面図
である。
である。
【図2】従来のヒータ部材を示す縦断面図である。
11 ヒータ基体 12 絶縁層 13 発熱抵抗層
Claims (5)
- 【請求項1】 Al:2〜10重量%、Si:0.1〜
4重量%、C:0.01〜0.5重量%含有するととも
に、Y:0.0001〜0.5重量%、La:0.00
01〜0.3重量%、Ce:0.0001〜0.3重量
%から選択された1種または2種以上を含有し、残部が
Ni及び不可避不純物からなることを特徴とするNi基
耐熱合金製ヒータ基体。 - 【請求項2】 さらに、Mn:0.1〜2重量%、C
o:0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%か
ら選択された1種または2種以上を含有することを特徴
とする請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体。 - 【請求項3】 さらに、Ti:0.1〜5重量%、M
o:0.1〜10重量%、W:0.1〜10重量%、T
a:0.1〜10重量%、Nb:0.1〜10重量%、
Hf:0.1〜10重量%から選択された1種または2
種以上を合計で15重量%以下含有することを特徴とす
る請求項1記載のNi基耐熱合金製ヒータ基体。 - 【請求項4】 さらに、Mn:0.1〜2重量%、C
o:0.5〜20重量%、Fe:0.5〜40重量%か
ら選択された1種または2種以上を含有するとともに、
Ti:0.1〜5重量%、Mo:0.1〜10重量%、
W:0.1〜10重量%、Ta:0.1〜10重量%、
Nb:0.1〜10重量%、Hf:0.1〜10重量%
から選択された1種または2種以上を合計で15重量%
以下含有することを特徴とする請求項1記載のNi基耐
熱合金製ヒータ基体。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項記載の
Ni基耐熱合金製ヒータ基体の一主面に、ZrO2を主
成分とする絶縁層、発熱抵抗層が順次積層され、前記絶
縁層の熱膨張係数の値を、前記ヒータ基体の熱膨張係数
と発熱抵抗層の熱膨張係数との間の値としたことを特徴
とするヒータ部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25638194A JPH08120376A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Ni基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25638194A JPH08120376A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Ni基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120376A true JPH08120376A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17291894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25638194A Withdrawn JPH08120376A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Ni基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120376A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008018956A3 (en) * | 2006-07-05 | 2008-04-10 | Momentive Performance Mat Inc | Coating composition, article, and associated method |
| WO2008076319A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Momentive Performance Materials | Heater apparatus and associated method |
| EP2343389A1 (de) * | 2006-05-16 | 2011-07-13 | BorgWarner BERU Systems GmbH | Legierung auf der Basis von Nickel und deren Verwendung für Zündkerzenelektroden |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP25638194A patent/JPH08120376A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2343389A1 (de) * | 2006-05-16 | 2011-07-13 | BorgWarner BERU Systems GmbH | Legierung auf der Basis von Nickel und deren Verwendung für Zündkerzenelektroden |
| WO2008018956A3 (en) * | 2006-07-05 | 2008-04-10 | Momentive Performance Mat Inc | Coating composition, article, and associated method |
| WO2008076319A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Momentive Performance Materials | Heater apparatus and associated method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |