JPS62170183A - 耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデンヒ−タ−およびその製造方法 - Google Patents
耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデンヒ−タ−およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS62170183A JPS62170183A JP61009847A JP984786A JPS62170183A JP S62170183 A JPS62170183 A JP S62170183A JP 61009847 A JP61009847 A JP 61009847A JP 984786 A JP984786 A JP 984786A JP S62170183 A JPS62170183 A JP S62170183A
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- molybdenum
- ceramic
- heater
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- Resistance Heating (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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】
［発明の技術分野］
本発明は、耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくは
モリブデンヒーターおよびその製造方法に関し、さらに
詳しくは、表面に高温強度および耐酸化性に優れ、緻密
かつ密着性の良好なセラミックス被覆層を有するタング
ステンもしくはモリブデンヒーターと、該ヒーターを高
い製造効率で製造する方法に関する。
モリブデンヒーターおよびその製造方法に関し、さらに
詳しくは、表面に高温強度および耐酸化性に優れ、緻密
かつ密着性の良好なセラミックス被覆層を有するタング
ステンもしくはモリブデンヒーターと、該ヒーターを高
い製造効率で製造する方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
タングステン（Ｗ）もしくはモリブデン（ＭＯ）よりな
るヒーターは例えばステンレス鋼板の焼鈍用加熱炉など
の各種用途に重用されているが、Ｗ、Ｍｏ材が高温で酸
化されて消耗しやすいことから、Ｗ、ＭＯよりなる基体
を＃醸化性に優れたセラミックス層で被覆して実用に供
することが、ＷもしくはＭＯ製上ヒーター用途を拡げる
上で重要である。
るヒーターは例えばステンレス鋼板の焼鈍用加熱炉など
の各種用途に重用されているが、Ｗ、Ｍｏ材が高温で酸
化されて消耗しやすいことから、Ｗ、ＭＯよりなる基体
を＃醸化性に優れたセラミックス層で被覆して実用に供
することが、ＷもしくはＭＯ製上ヒーター用途を拡げる
上で重要である。
かかる被覆層の形成に際しては、通常、ＣＶＤ法、大気
中で行なわれる溶射法およびＷもしくはＭＯＯ体表面に
セラミックス粉末を塗布後焼付ける方法などが適用され
ている。
中で行なわれる溶射法およびＷもしくはＭＯＯ体表面に
セラミックス粉末を塗布後焼付ける方法などが適用され
ている。
しかしながら、これらの方法には、得られたセラミック
ス被覆層の健全度が低い、具体的には、基体との密着性
が良好でない、また被覆層がｗ１密でなく、酸化物の巻
き込みがあるため、ヒーターの使用環境に制約を受ける
などの問題や工程が繁雑であって量産性に欠けるなどの
問題がある。
ス被覆層の健全度が低い、具体的には、基体との密着性
が良好でない、また被覆層がｗ１密でなく、酸化物の巻
き込みがあるため、ヒーターの使用環境に制約を受ける
などの問題や工程が繁雑であって量産性に欠けるなどの
問題がある。
［発明の目的］
本発明は従来のかかる問題を解消し、緻密で、健全度の
高いセラミックス被覆層を有するタングステンもしくは
モリブデンヒーターと、それを簡易な工程により量産し
うる方法の提供を目的とする。
高いセラミックス被覆層を有するタングステンもしくは
モリブデンヒーターと、それを簡易な工程により量産し
うる方法の提供を目的とする。
［発明の概要］
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねる
中で、つぎのような知見を得た。すなわち、前述した従
来の被覆層形成方法のうち、溶射法は作業性よく短時間
で厚膜を形成できるという利点を有しているため 工程
的には上記した本発明の目的に添うものであるが、得ら
れたセラミックス層がポーラスであって被覆層としての
充分な機能を果たすことができないという不都合がある
ということである。
中で、つぎのような知見を得た。すなわち、前述した従
来の被覆層形成方法のうち、溶射法は作業性よく短時間
で厚膜を形成できるという利点を有しているため 工程
的には上記した本発明の目的に添うものであるが、得ら
れたセラミックス層がポーラスであって被覆層としての
充分な機能を果たすことができないという不都合がある
ということである。
そこで１本発明者らは、上記の如き大気中で行なわれる
溶射法ではなく、低圧溶射法、すなわち、低圧の不活性
ガス雰囲気中での溶射法を適用すれば、前述した溶射法
の工程的な利点を充分生かしながら、しかも緻密で健全
度の高い被覆層を得ることができるものと考え、その最
適条件、とくに不活性ガスの圧力を見出して本発明を完
成するに到った。
溶射法ではなく、低圧溶射法、すなわち、低圧の不活性
ガス雰囲気中での溶射法を適用すれば、前述した溶射法
の工程的な利点を充分生かしながら、しかも緻密で健全
度の高い被覆層を得ることができるものと考え、その最
適条件、とくに不活性ガスの圧力を見出して本発明を完
成するに到った。
すなわち、本発明の耐酸化消耗性に優れたタングステン
もしくはモリブデンヒーターは、タングステンもしくは
モリブデンよりなる基体と、該基体表面に形成され耐酸
化性に優れたセラミックスよりなる被覆層とからなるタ
ングステンもしくはモリブデンヒーターであって、該被
覆層が、対理論密度比８５％以上のセラミックス溶射法
であることを特徴とし、その製造方法は、タングステン
もしくはモリブデンよりなる基体表面に、圧力５０〜５
００Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気で行なう溶射法を適用
してセラミックス層を形成する工程を含むことを特徴と
する。
もしくはモリブデンヒーターは、タングステンもしくは
モリブデンよりなる基体と、該基体表面に形成され耐酸
化性に優れたセラミックスよりなる被覆層とからなるタ
ングステンもしくはモリブデンヒーターであって、該被
覆層が、対理論密度比８５％以上のセラミックス溶射法
であることを特徴とし、その製造方法は、タングステン
もしくはモリブデンよりなる基体表面に、圧力５０〜５
００Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気で行なう溶射法を適用
してセラミックス層を形成する工程を含むことを特徴と
する。
本発明のタングステンもしくはモリブデンヒーターにお
いて、ＷもしくはＭＯよりなる基体表面に形成される被
覆層の材料としては、上述した如く耐酸化性に優れたセ
ラミックスであれば、とくに限定されるものではないが
、高温下で基体との密着性を良好に保持するために高温
強度に優れ、かつ、熱膨張係数が基体であるＷ又はＭ。
いて、ＷもしくはＭＯよりなる基体表面に形成される被
覆層の材料としては、上述した如く耐酸化性に優れたセ
ラミックスであれば、とくに限定されるものではないが
、高温下で基体との密着性を良好に保持するために高温
強度に優れ、かつ、熱膨張係数が基体であるＷ又はＭ。
のそれと近似したものであることが好ましい。
具体的には、ＭｏＳ ｉ２ 、ＷＳ ｉ、Ｓ ｉ３ Ｎ
４、ＺｒＯ２，ＳｉＣなどをあげることができ、これら
のうち１種あるいは２種以上を積層して使用することが
できる。そして、かかる被覆層は対理論密度比が８５％
以上の溶射層として形成されている。この耐理論密度比
が８５％未満であると、上述したようにＷ又はＭＯ基体
が酸化消耗してしまうなど被覆層としての機能を充分に
果たすことができなくなってしまう。また、この被覆層
は後述するように低圧溶射法を適用して形成されるもの
であって、その層厚はとくに限定されるものではないが
、通常は０．５〜５ｍｍ程度である。
４、ＺｒＯ２，ＳｉＣなどをあげることができ、これら
のうち１種あるいは２種以上を積層して使用することが
できる。そして、かかる被覆層は対理論密度比が８５％
以上の溶射層として形成されている。この耐理論密度比
が８５％未満であると、上述したようにＷ又はＭＯ基体
が酸化消耗してしまうなど被覆層としての機能を充分に
果たすことができなくなってしまう。また、この被覆層
は後述するように低圧溶射法を適用して形成されるもの
であって、その層厚はとくに限定されるものではないが
、通常は０．５〜５ｍｍ程度である。
ついで、本発明のＷもしくはＭｏヒーターの製造方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
本発明方法はＷもしくはＭｏよりなる基体表面に、低圧
溶射法を適用して耐酸化性に優れたセラミックス被覆層
を形成する工程を骨子とするものであるが、この溶射工
程に先立ち、基材表面に例えば粗面化処理を施しておく
と、被覆層と基材との密着性を高めるうえで好ましい。
溶射法を適用して耐酸化性に優れたセラミックス被覆層
を形成する工程を骨子とするものであるが、この溶射工
程に先立ち、基材表面に例えば粗面化処理を施しておく
と、被覆層と基材との密着性を高めるうえで好ましい。
具体的には、エツチングなどの化学的方法や、機械的研
摩方法例えば、２０〜７０メツシユのＡｎ、Ｏ，あるい
はＧＣ粉末を使用して、プラスト圧３〜１０ｋｇ／ｃＬ
ｌ＋２程度で行なうブラスト処理方法などを適用するこ
とができる。なお、このホーニング処理のあとに、超音
波洗浄および水素雰囲気下での熱処理を適用して基材表
面を清浄化しておくことが好ましい。
摩方法例えば、２０〜７０メツシユのＡｎ、Ｏ，あるい
はＧＣ粉末を使用して、プラスト圧３〜１０ｋｇ／ｃＬ
ｌ＋２程度で行なうブラスト処理方法などを適用するこ
とができる。なお、このホーニング処理のあとに、超音
波洗浄および水素雰囲気下での熱処理を適用して基材表
面を清浄化しておくことが好ましい。
続く低圧溶射工程は、上述したセラミックスの粉末を原
料粉末として使用し、低圧の不活性ガス雰囲気中で行な
われる。このとき使用される不活性ガスとしてヘリウム
（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）あるいはこれらの混合ガス
をあげることができる。この不活性ガスの圧力は、５０
〜５００ Ｔｏｒｒ、好ましくは２００〜３００Ｔｏｒ
ｒに設定する必要がある。このガス圧が５０Ｔｏｒｒ未
満である場合には溶射時に使用するキャリヤガスを充分
に使用できない上に溶射原料粉末の飛散をまねき、事実
上コーティングが不可能となり、一方、５００Ｔｏｒｒ
を超えるとコーティング層内に気泡が含有され、コーテ
ィング層の緻密性が低下する。
料粉末として使用し、低圧の不活性ガス雰囲気中で行な
われる。このとき使用される不活性ガスとしてヘリウム
（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）あるいはこれらの混合ガス
をあげることができる。この不活性ガスの圧力は、５０
〜５００ Ｔｏｒｒ、好ましくは２００〜３００Ｔｏｒ
ｒに設定する必要がある。このガス圧が５０Ｔｏｒｒ未
満である場合には溶射時に使用するキャリヤガスを充分
に使用できない上に溶射原料粉末の飛散をまねき、事実
上コーティングが不可能となり、一方、５００Ｔｏｒｒ
を超えるとコーティング層内に気泡が含有され、コーテ
ィング層の緻密性が低下する。
さらに、原料粉末としては粒度が２０〜１００゜程度の
ものを使用することが好ましい。
ものを使用することが好ましい。
具体的には、この工程は、低圧溶射装置を使用、して実
施することができる。すなわち、まず、チャンバー内を
排気して、Ｏ，１Ｔｏｒｒ以下の真空にし、ついで、雰
囲気ガスである不活性ガスを注入して所定の圧にする。
施することができる。すなわち、まず、チャンバー内を
排気して、Ｏ，１Ｔｏｒｒ以下の真空にし、ついで、雰
囲気ガスである不活性ガスを注入して所定の圧にする。
そして、プラズマアークガスとしてＡｒガスを溶射ガン
に導入し、溶射ガンでプラズマアークを発生させるとと
もに、粉末供給装置により原料粉末を溶射ガンに供給し
上記プラズマアークで溶融しつつ、基体表面に溶射する
。なお、このとき基体の表面温度を２００〜８００″Ｃ
程度に保持することが好ましい。
に導入し、溶射ガンでプラズマアークを発生させるとと
もに、粉末供給装置により原料粉末を溶射ガンに供給し
上記プラズマアークで溶融しつつ、基体表面に溶射する
。なお、このとき基体の表面温度を２００〜８００″Ｃ
程度に保持することが好ましい。
かかる低圧溶射工程終了後、セラミックス被覆層が形成
された基材を９００〜１２００’Ｏ程度の温度で熱処理
することは、被覆層の歪みを緩和し、そして結晶結合力
を増加し、かつ、被覆層と基材との密着性を高める上で
好ましい。具体的には、この熱処理工程はＷ又はＭＯ基
体に直接通電することによって実施することができ、こ
の熱処理のあと、さらにセラミックスの被覆を行なうと
、より健全度の高い被覆層を得ることができるという利
点がある。
された基材を９００〜１２００’Ｏ程度の温度で熱処理
することは、被覆層の歪みを緩和し、そして結晶結合力
を増加し、かつ、被覆層と基材との密着性を高める上で
好ましい。具体的には、この熱処理工程はＷ又はＭＯ基
体に直接通電することによって実施することができ、こ
の熱処理のあと、さらにセラミックスの被覆を行なうと
、より健全度の高い被覆層を得ることができるという利
点がある。
［発明の実施例］
実施例１．２
所定形状に加工したＷ又はＭｏ基体表面を＃３０のＧＣ
砥粒と水との混合物を使用しブラスト圧７ｋｇ／ｃｍ２
によりホーニング処理したのち、表示のセラミックス粉
末を使用し、表示の条件で低圧溶射を行なった。なお、
溶射装置は市販されている通常の低圧溶射装置を使用し
、かつセラミックス粉末はすべて粒度３０〜７５戸、純
度９９．０％以上のものであった。また、該工程中、基
材の表面温度は５００″Ｃに保持した。この溶射工程終
了後に、被覆層の形成された基体に真空中で通電するこ
とにより熱処理した。
砥粒と水との混合物を使用しブラスト圧７ｋｇ／ｃｍ２
によりホーニング処理したのち、表示のセラミックス粉
末を使用し、表示の条件で低圧溶射を行なった。なお、
溶射装置は市販されている通常の低圧溶射装置を使用し
、かつセラミックス粉末はすべて粒度３０〜７５戸、純
度９９．０％以上のものであった。また、該工程中、基
材の表面温度は５００″Ｃに保持した。この溶射工程終
了後に、被覆層の形成された基体に真空中で通電するこ
とにより熱処理した。
このようにして得られたＷ又はＭｏヒーターの被覆層の
対理論密度比（％）を測定して表中に示した。また、そ
れらのヒーター各３個を実際に、ｔｏｏｏ’ｃで２４時
間使用した際の基体の外観変化を観察することにより耐
酸化性を評価し、結果を表に併記した。
対理論密度比（％）を測定して表中に示した。また、そ
れらのヒーター各３個を実際に、ｔｏｏｏ’ｃで２４時
間使用した際の基体の外観変化を観察することにより耐
酸化性を評価し、結果を表に併記した。
比較例１．２
セラミックス層として従来法、すなわち、大気圧中での
溶射法（比較例１）およびＣＶＤ法（比較例２）を適用
して形成されたものを有するＭ。
溶射法（比較例１）およびＣＶＤ法（比較例２）を適用
して形成されたものを有するＭ。
電極につき、上記実施例と同様の評価を行ない結果を表
に示した。
に示した。
さらに、実施例および比較例の製造工程において、所定
の厚さの被覆層を形成するのに要する時間を実施例を１
として算出することによりそれぞれの量産性を評価し結
果を表中に示した。
の厚さの被覆層を形成するのに要する時間を実施例を１
として算出することによりそれぞれの量産性を評価し結
果を表中に示した。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明のＷ又はＭＯヒ
ーターはその表面に極めて緻密なセラミックス被覆層を
有するため、耐酸化消耗性に優れたものであって、その
使用環境に制約を受けることがない。しかもその製造法
は工程的に簡便であるとともに製造に要する時間も短く
量産性の高いものである。つまり１本発明方法は、従来
法である大気圧溶射法では達し得ない高品質な被覆層な
らびにＣＶＤ法では達し得ない高い量産性を同時に満足
するものであり、したがって、その工業的価値は大であ
る。
ーターはその表面に極めて緻密なセラミックス被覆層を
有するため、耐酸化消耗性に優れたものであって、その
使用環境に制約を受けることがない。しかもその製造法
は工程的に簡便であるとともに製造に要する時間も短く
量産性の高いものである。つまり１本発明方法は、従来
法である大気圧溶射法では達し得ない高品質な被覆層な
らびにＣＶＤ法では達し得ない高い量産性を同時に満足
するものであり、したがって、その工業的価値は大であ
る。
Claims (6)
- （１）タングステンもしくはモリブデンよりなる基体と
、該基体表面に形成された耐酸化性に優れたセラミック
スよりなる被覆層とからなるタングステンもしくはモリ
ブデンヒーターであって、該被覆層が、対理論密度比８
５％以上のセラミックス溶射層であることを特徴とする
耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデン
ヒーター。 - （２）該セラミックスが、高温強度に優れ、かつ該タン
グステンもしくはモリブデンの熱膨張係数と近似した熱
膨張係数を有するセラミックスである特許請求の範囲第
１項に記載のヒーター。 - （３）該高温強度に優れ、かつ該タングステンもしくは
モリブデンの熱膨張係数と近似した熱膨張係数を有する
セラミックスが、ケイ化モリブデン、ケイ化タングステ
ン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ケイ化シリコーン
のうち少なくとも１種である特許請求の範囲第２項に記
載のヒーター。 - （４）タングテンもしくはモリブデンよりなる基体表面
に、圧力５０〜５００Ｔｏｒｒ不活性ガス雰囲気で行な
う溶射法を適用してセラミックス層を形成する工程を含
むことを特徴とする耐酸化消耗性に優れたタングステン
もしくはモリブデンヒーターの製造方法。 - （５）該セラミックスが、高温強度に優れ、かつ該タン
グステンもしくはモリブデンの熱膨張係数と近似した熱
膨張係数を有するセラミックスである特許請求の範囲第
４項に記載の方法。 - （６）該高温強度に優れ、かつ該タングステンもしくは
モリブデンの熱膨張係数と近似した熱膨張係数を有する
セラミックスが、ケイ化モリブデン、ケイ化タングステ
ン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ケイ化シリコーン
のうち少なくとも１種である特許請求の範囲第５項に記
載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009847A JPS62170183A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデンヒ−タ−およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009847A JPS62170183A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデンヒ−タ−およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62170183A true JPS62170183A (ja) | 1987-07-27 |
Family
ID=11731521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61009847A Pending JPS62170183A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 耐酸化消耗性に優れたタングステンもしくはモリブデンヒ−タ−およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62170183A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151240A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-24 | Inoac Corp | セラミックヒータ |
| WO2008072364A1 (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-19 | Uragami Fukashi | 物体表面に密着し移動可能な装置 |
| CN106498496A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-15 | 苏州恒嘉晶体材料有限公司 | 一种钨发热体处理方法 |
-
1986
- 1986-01-22 JP JP61009847A patent/JPS62170183A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151240A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-24 | Inoac Corp | セラミックヒータ |
| WO2008072364A1 (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-19 | Uragami Fukashi | 物体表面に密着し移動可能な装置 |
| CN106498496A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-15 | 苏州恒嘉晶体材料有限公司 | 一种钨发热体处理方法 |
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