加熱器以及具備該加熱器的電熱塞的制作方法
【專利摘要】提供一種即使在高溫使用下也能夠抑制電阻值的變化的、具有高可靠性的加熱器以及具備該加熱器的電熱塞。本發(fā)明的加熱器的特征在于，具備：將V、Nb、Ta、Mo或W作為主成分的發(fā)熱體(2)；接合于發(fā)熱體2的各端部的引線(3)；埋設(shè)有發(fā)熱體(2)及引線(3)的絕緣基體(1)；發(fā)熱體(2)及絕緣基體(1)由一體燒結(jié)的燒結(jié)體構(gòu)成，發(fā)熱體(2)含有包含選自V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn或Fe中的且不同于所述發(fā)熱體(2)的主成分的元素中的至少一種的化合物(6)，在絕緣基體(1)的內(nèi)部的發(fā)熱體(2)的周圍實質(zhì)上不含有所述元素。
【專利說明】加熱器以及具備該加熱器的電熱塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用于例如燃燒式車載供暖裝置的點火用或火焰檢測用的加熱器、石 油暖風(fēng)機(jī)等各種燃燒設(shè)備的點火用的加熱器、汽車發(fā)動機(jī)的電熱塞用的加熱器、氧傳感器 等各種傳感器用的加熱器、測定設(shè)備的加熱用的加熱器等的加熱器以及具備該加熱器的電 熱塞。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用于汽車發(fā)動機(jī)的電熱塞等的加熱器成為具備發(fā)熱體、接合于該發(fā)熱體的各 端部的引線、埋設(shè)有這些發(fā)熱體及引線的絕緣基體的結(jié)構(gòu)。并且，作為用于使電阻溫度系 數(shù)變化的調(diào)整成分，而將各種金屬的化合物作為添加劑加入發(fā)熱體（例如參照日本特開 2000-156275 號公報）。
[0003] 近年來，對柴油發(fā)動機(jī)的排氣限制及耗油量限制處于年年被強(qiáng)化的傾向，要求燃 燒時的高溫高壓化。隨此電熱塞的高溫使用化也在進(jìn)展。
[0004] 在此，作為調(diào)整成分而添加于發(fā)熱體的各種金屬的化合物在燒成時向絕緣基體側(cè) 擴(kuò)散。于是，有在高溫下使用時擴(kuò)散至絕緣基體中的化合物離子化且向陰極側(cè)的發(fā)熱體內(nèi) 移動，從而發(fā)熱體的電阻值變化的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是鑒于上述的問題點而發(fā)明的，其目的在于提供一種即使在高溫使用下也 能夠抑制電阻值的變化的、具有高可靠性的加熱器以及具備該加熱器的電熱塞。
[0006] 本發(fā)明的加熱器的特征在于，具備：將V、Nb、Ta、Mo或W作為主成分的發(fā)熱體；接 合于該發(fā)熱體的各端部的引線；和埋設(shè)有所述發(fā)熱體及所述引線的絕緣基體；所述發(fā)熱體 及所述絕緣基體由燒結(jié)體構(gòu)成，所述發(fā)熱體含有包含選自1他、了8、(：1^ 〇、1^11或？6中的 且不同于用作所述發(fā)熱體的所述主成分的元素中的至少一種的化合物，在所述絕緣基體的 內(nèi)部的所述發(fā)熱體的周圍實質(zhì)上不含有所述元素。
[0007] 另外，本發(fā)明的電熱塞的特征在于，具備：上述結(jié)構(gòu)的加熱器；和經(jīng)由電極引出部 與所述一對引線中的一個引線電連接且保持所述加熱器的金屬制保持部件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是表示本發(fā)明的加熱器的實施方式的一例的示意縱剖面圖。
[0009] 圖2是表示圖1所示的加熱器的主要部分的放大縱剖面圖。
[0010] 圖3是表示本發(fā)明的加熱器的實施方式的其他例的主要部分的放大縱剖面圖。

【具體實施方式】
[0011] 以下，參照附圖對本發(fā)明的加熱器的實施方式的例子進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012] 圖1是表示本發(fā)明的加熱器的實施方式的一例的示意縱剖面圖，圖2是表示圖1 所示的加熱器的主要部分的放大縱剖面圖。
[0013] 如圖1及圖2所示，本實施方式的加熱器的特征在于，具備：將V、Nb、Ta、Mo或W 作為主成分的發(fā)熱體2 ;接合于發(fā)熱體2的各端部的引線3 ;埋設(shè)有發(fā)熱體2及引線3的絕 緣基體1 ;發(fā)熱體2及絕緣基體1由燒結(jié)體構(gòu)成，發(fā)熱體2含有化合物6,該化合物6含有V、 Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe中的與用作發(fā)熱體2的主成分的元素不同的元素中的至少一種， 在絕緣基體1的內(nèi)部的發(fā)熱體2的周圍實質(zhì)上不含有構(gòu)成化合物6的V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、 Μη 或 Fe。
[0014] 本實施方式的加熱器的絕緣基體1例如為形成棒狀或板狀的基體。該絕緣基體1 中埋設(shè)有發(fā)熱體2及一對引線3。在此，絕緣基體1由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，由此，能夠提供快速 升溫時的可靠性高的加熱器。例如，作為陶瓷燒結(jié)體，能夠舉出氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或 碳化物陶瓷等具有電絕緣性的陶瓷。具體而言，作為陶瓷燒結(jié)體，能夠使用氧化鋁質(zhì)陶瓷、 氮化硅質(zhì)陶瓷、氮化鋁質(zhì)陶瓷或氮化硅質(zhì)陶瓷等。尤其，優(yōu)選陶瓷燒結(jié)體由氮化硅質(zhì)陶瓷構(gòu) 成。這是因為就氮化硅質(zhì)陶瓷而言，作為主成分的氮化硅在高強(qiáng)度、高韌性、高絕緣性及耐 熱性方面優(yōu)異。
[0015] 由氮化硅質(zhì)陶瓷構(gòu)成的絕緣基體1例如能夠通過如下方式得到，即，相對于主成 分的氮化硅，混合5?15質(zhì)量％的Y 203、Yb203或Er20 3等稀土類元素氧化物作為燒結(jié)助劑、 0. 5?3質(zhì)量％的A1203，而且以使燒結(jié)體所含有的Si02量為1. 5?5質(zhì)量％的方式混合 Si02，形成規(guī)定的形狀，之后在1650?1780°C進(jìn)行熱壓燒成而得到。
[0016] 絕緣基體1的長度例如設(shè)定為20?50mm，絕緣基體1的直徑例如設(shè)定為3?5mm。 需要說明的是，在使用由氮化硅質(zhì)陶瓷構(gòu)成的基體作為絕緣基體1的情況下，優(yōu)選在原料 中混合M 〇Si2、WSi2等且使其在絕緣基體1中分散。在該情況下，能夠使作為母材料的氮化 硅質(zhì)陶瓷的熱膨脹系數(shù)接近發(fā)熱體2的熱膨脹系數(shù)，能夠降低與發(fā)熱體2的發(fā)熱相伴的熱 應(yīng)力，因此能夠提1?加熱器的耐久性。
[0017] 埋設(shè)于絕緣基體1的發(fā)熱體2的縱剖面的形狀例如為折回形狀，位于前端的折回 形狀的中央附近（折回的中間點附近）成為最大發(fā)熱的發(fā)熱部。該發(fā)熱體2埋設(shè)于絕緣基 體1的前端側(cè)，從發(fā)熱體2的前端（折回形狀的中央附近）至發(fā)熱體2的后端的距離例如 設(shè)定為2?10_。需要說明的是，發(fā)熱體2的橫剖面的形狀可以為圓形、橢圓形或矩形等任 一種形狀。
[0018] 發(fā)熱體2由將導(dǎo)電性糊劑燒成而得的燒結(jié)體構(gòu)成。作為導(dǎo)電性糊劑，能夠舉出將 V、Nb、Ta、Mo、W或Cr等高熔點金屬或其化合物作為主成分的糊劑。從V、Nb、Ta、Mo及W中 選擇的高熔點金屬或其化合物如后述那樣，V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe的化合物6更加 容易固溶，燒成時化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn或Fe)不容易擴(kuò)散至絕緣基體1 偵k另外，為了調(diào)整熱膨脹系數(shù)，發(fā)熱體2可以含有絕緣基體1的形成材料。通過使發(fā)熱體 2含有絕緣基體1的形成材料的陶瓷，可以使發(fā)熱體2的熱膨脹系數(shù)接近絕緣基體1的熱膨 脹系數(shù)。
[0019] 需要說明的是，認(rèn)為將發(fā)熱體2的主成分設(shè)為￥、他、了&^0、1或〇時，￥、他、丁 &、 Cr、Mo、W、Μη或Fe的化合物6容易固溶的理由在于，這是由于發(fā)熱體2的主成分和化合物 6成為相同晶體結(jié)構(gòu)。具體而言，上述發(fā)熱體2的主成分的晶體結(jié)構(gòu)及上述化合物6的主成 分的晶體結(jié)構(gòu)均為體心立方結(jié)構(gòu)，因此認(rèn)為由于是相同的晶體結(jié)構(gòu)故容易固溶。
[0020] 埋設(shè)于絕緣基體1且與發(fā)熱體2連接的一對引線3可以為由W、Mo、Re、Ta或Nb等 金屬引線構(gòu)成的構(gòu)成，也可以與發(fā)熱體2同樣地通過印刷導(dǎo)電性糊劑而形成。并且，該引線 3與發(fā)熱體2相比，每單位長度的電阻變低。
[0021] 另外，在絕緣基體1中埋設(shè)有第一電極引出部41，該第一電極引出部41的一端與 一對引線3中的一個連接，并且另一端引出于絕緣基體1的側(cè)面。另一方面，在絕緣基體1 中埋設(shè)有第二電極引出部42,該第二電極引出部42的一端與一對引線3中的另一個連接， 并且另一端引出于絕緣基體1的側(cè)面。
[0022] 第一電極引出部41及第二電極引出部42均用與發(fā)熱體2同樣的材料形成，但為 了抑制不必要的發(fā)熱，第一電極引出部41及第二電極引出部42為與發(fā)熱體2相比降低了 每單位長度的電阻的部件。換言之，由于發(fā)熱體2與引線3、第一電極引出部41及第二電極 引出部42相比為高電阻，因此以發(fā)熱體2可靠地發(fā)熱而能夠得到高溫。
[0023] 在本實施方式的加熱器中，成為以下的構(gòu)成，S卩，發(fā)熱體2中含有與用作發(fā)熱體2 的主成分的元素不同的1他、了 &、0、]?〇、1、]\111或？6的化合物6，在絕緣基體1的內(nèi)部的發(fā) 熱體2的周圍實質(zhì)上不含有化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn*Fe)。
[0024] 在此，含有與用作發(fā)熱體2的主成分的元素不同的￥、他、了&、〇、]?0、1、]\111或？6的 元素的化合物6,為用于使發(fā)熱體2的電阻溫度系數(shù)變化的調(diào)整成分。通過在用于形成發(fā)熱 體2的導(dǎo)電性糊劑中添加化合物6且燒成，從而能夠在燒成后得到具有任意的電阻溫度系 數(shù)的發(fā)熱體2,能夠制作具備了期望的電阻值的發(fā)熱體2的加熱器。
[0025] 需要說明的是，在形成發(fā)熱體2的導(dǎo)電性糊劑中，為了使發(fā)熱體2的熱膨脹系數(shù)接 近絕緣基體1而添加陶瓷，但使在其中添加的燒結(jié)助劑成分極度減少。通過這樣操作，能夠 使絕緣基體1中的陶瓷的燒結(jié)時機(jī)（夕4 >夕'' )變早并且使發(fā)熱體2中的陶瓷的燒結(jié)時 機(jī)變晚，從而錯開液相生成的時機(jī)。由此，能夠防止化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、 Μη或Fe)從發(fā)熱體2向絕緣基體1擴(kuò)散。即，通過先燒結(jié)絕緣基體1側(cè)，其次燒結(jié)發(fā)熱體2 偵牝從而絕緣基體1的收縮先開始，發(fā)熱體2 -邊受壓縮的力一邊開始燒結(jié)。因此，燒結(jié)的 收縮朝向內(nèi)側(cè)（發(fā)熱體2側(cè)）方向，因此液相的移動也朝向內(nèi)側(cè)（發(fā)熱體2側(cè)）方向，從而 能夠?qū)⒒衔?的元素以、他、了 &、(：1^〇、1^11或？6)限制在發(fā)熱體2中。因此，成為在絕 緣基體1的內(nèi)部的發(fā)熱體2的周圍實質(zhì)上不含有化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη 或Fe)的構(gòu)成。
[0026] 需要說明的是，在此所謂的"使燒結(jié)助劑極度減少"具體而言是指，例如使在發(fā)熱 體2中的陶瓷中添加的燒結(jié)助劑成分為添加于絕緣基體1的燒結(jié)助劑成分的1/2以下。優(yōu) 選使在發(fā)熱體2中的陶瓷中添加的燒結(jié)助劑成分為添加于絕緣基體1的燒結(jié)助劑成分的 1/3以下。以往，在發(fā)熱體中的陶瓷中添加的燒結(jié)助劑成分設(shè)定為3質(zhì)量％以上且不足15 質(zhì)量％左右的情況為一般的情況。例如，在專利文獻(xiàn)1中，將燒結(jié)助劑成分設(shè)定為發(fā)熱體的 2質(zhì)量％以上且不足10質(zhì)量％。相對于此，作為在本發(fā)明的發(fā)熱體2中的陶瓷中添加的燒 結(jié)助劑成分的量的一例，例如能夠舉出設(shè)定為〇. 05質(zhì)量％以上且不足0. 2質(zhì)量％左右的情 況。
[0027] 在本發(fā)明中，通過在發(fā)熱體2中使該燒結(jié)助劑成分的含量極度減少，抑制了化合 物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe)從發(fā)熱體2向絕緣基體1的擴(kuò)散。
[0028] 另外，在此所謂的"實質(zhì)上不含有"是指，S卩，化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、 Μη或Fe)在發(fā)熱體2的周圍的絕緣基體1中僅以lppm以下的比例存在，或完全不存在。
[0029] 此外，在此所謂的"發(fā)熱體2的周圍"是指，從發(fā)熱體2起的距離為ΙΟΟμπι的范圍 內(nèi)。這是因為，在發(fā)熱體2起100 μ m的范圍內(nèi)的絕緣基體1中存在化合物6的元素（V、Nb、 Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe)的情況下，存在有這些元素在離子化后向發(fā)熱體2的陰極側(cè)移動而 使發(fā)熱體2的電阻值變化的可能性。因此，即使在從發(fā)熱體2離開100 μ m以上的位置處在 絕緣基體1中存在化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe)，這些元素也幾乎不向 發(fā)熱體2移動，所以即使在距離100 μ m以上的位置處在絕緣基體1中存在化合物6的元素 (V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe)，也并沒有特別的問題。
[0030] 發(fā)熱體2的周圍的絕緣基體1中的化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn或Fe) 的比例能夠用以下的方法確認(rèn)。具體而言，將從發(fā)熱體2起ΙΟΟμπι的范圍內(nèi)的區(qū)域的絕緣 基體1切出0. lmg，將其粉碎后，使用氫氟酸lml和硝酸5ml進(jìn)行溶解。對這樣得到的溶液 使用ICP質(zhì)量分析裝置（Micromass公司制）進(jìn)行化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn 或Fe)的定量分析。由此能夠確認(rèn)化合物6的元素的存在比例。
[0031] 作為含有與用作發(fā)熱體2的主成分的元素不同的￥、他、了&、0、1〇、1^11或？6的 元素中的至少一種的化合物6,例如能夠舉出V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe的碳化物、氮化 物、硅化物或氧化物。需要說明的是，在上述的例示中，作為發(fā)熱體2的主成分而含有適宜 元素 V、Nb、Ta、Mo或W的碳化物、氮化物、硅化物或氧化物，這表示例如在發(fā)熱體2的主成 分為V的情況下，作為化合物6而能夠使用除V以外的元素的碳化物、氮化物、娃化物或氧 化物。
[0032] 這些化合物6容易固溶于發(fā)熱體2的主成分，在燒成時化合物6的元素（V、Nb、Ta、 Cr、Mo、W、Μη或Fe)不容易向絕緣基體1擴(kuò)散。由此，即使在高溫下使用，也能夠抑制離子 化且向陰極側(cè)的發(fā)熱體2內(nèi)移動而使發(fā)熱體2的電阻值變化的情況。
[0033] 需要說明的是，在高溫下使用的情況下，發(fā)熱體2的周圍的絕緣基體1中含有的助 劑成分陽離子化，離子化的化合物不容易進(jìn)入發(fā)熱體2的周圍的絕緣基體1。因此，沒有從 陽極側(cè)經(jīng)由絕緣基體1向陰極側(cè)引動的情況，也沒有由此引起的電阻值的變化。
[0034] 此外，化合物6是Cr化合物為宜。由于Cr化合物與選自V、Nb、Ta、Mo或W中的 高熔點金屬或其化合物完全固溶，因此在燒成時化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn或 Fe)更加不容易向絕緣基體1擴(kuò)散。若構(gòu)成絕緣基體1或發(fā)熱體2的陶瓷的晶界中存在Cr 則容易離子化，但一旦使其固溶于發(fā)熱體2中，Cr不容易離子化，因此不會向發(fā)熱體2的陰 極側(cè)移動，發(fā)熱體2的電阻值不變化。另外，Cr廉價而適合于批量生產(chǎn)。
[0035] 此時，若發(fā)熱體2中的Cr的含量為1ΧΚΓ6質(zhì)量％?1ΧΚΓ1質(zhì)量％，則更為良好。 通過為該范圍的含量，從而容易使發(fā)熱體2的電阻溫度系數(shù)發(fā)生變化，并且向發(fā)熱體2固溶 的量成為充分的量。
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明的加熱器為如下構(gòu)成，S卩，例如連接配件5分別電連接于導(dǎo)出 于絕緣基體1的側(cè)面的第一電極引出部41及第二電極引出部42的端部。并且，加熱器通 過該連接配件5與外部電路連接。
[0037] 另外，上述的加熱器也能夠用于電熱塞（未圖示）。即，本發(fā)明的電熱塞（未圖示） 為具備加熱器、和經(jīng)由第一電極引出部41與構(gòu)成加熱器的一對引線3中的一個引線3電連 接且保持加熱器的金屬制保持部件（護(hù)套件）的構(gòu)成，通過該構(gòu)成，即使在高溫下使用也能 夠抑制加熱器的電阻值的變化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有高可靠性的電熱塞。
[0038] 圖2所示的例子為發(fā)熱體2是折回形狀的例子，但發(fā)熱體2并不限定于該形狀，本 發(fā)明包括如圖3所示那樣的發(fā)熱體2不為折回形狀的例子。需要說明的是，圖3所示的例 子為在絕緣基體1的表面設(shè)置導(dǎo)體層6的構(gòu)成，該導(dǎo)體層6與連接配件或金屬制保持部件 (護(hù)套件）電連接。
[0039] 接著，對本實施方式的加熱器的制造方法進(jìn)行說明。
[0040] 首先，使氧化鋁質(zhì)陶瓷、氮化硅質(zhì)陶瓷、氮化鋁質(zhì)陶瓷或碳化硅質(zhì)陶瓷等的陶瓷粉 末含有燒結(jié)助劑而制作將用作絕緣基體1的原料的陶瓷粉體。
[0041] 接著，將該陶瓷粉體用壓制成形制作成形體，或?qū)⑻沾煞垠w制備成陶瓷漿料，成形 為片狀，而制作陶瓷生片。在此，得到的成形體或陶瓷生片為成為對開狀態(tài)的絕緣基體1。
[0042] 接著，在對開的成形體或陶瓷生片上分別印刷用作發(fā)熱體2的發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊 齊U及用作第一電極引出部41和第二電極引出部42的電極引出部用導(dǎo)電性糊劑的圖案，得 到印刷成形體。在此，作為發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑及電極引出部用導(dǎo)電性糊劑的材料，使用將 ￥、他3 &1〇或1等高熔點金屬作為主成分的材料。發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑及電極引出部用導(dǎo) 電性糊劑能夠如下制作，即，在這些高熔點金屬中，調(diào)配作為調(diào)整成分的化合物、陶瓷粉體、 粘合劑及有機(jī)溶劑等并進(jìn)行混煉來制作，其中所述化合物含有與用作發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑 及電極引出部用導(dǎo)電性糊劑的主成分的元素不同的V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe中的至少 一種。需要說明的是，通過在發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑中添加與絕緣基體1為相同材料的陶瓷 粉體，能夠使發(fā)熱體2的熱膨脹系數(shù)接近絕緣基體1的熱膨脹系數(shù)。
[0043] 此時，根據(jù)加熱器的用途來變更發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑及電極引出部用導(dǎo)電性糊劑 的圖案的長度、線寬或折回圖案的距離或者間隔等，由此將發(fā)熱體2的發(fā)熱位置及電阻值 設(shè)定為期望的值。
[0044] 另一方面，得到以引線3位于發(fā)熱體2和電極引出部（第一電極引出部41及第二 電極引出部42)之間的方式而埋設(shè)于另一對開的成形體或陶瓷生片的引線成形體。引線3 可以使用W、Mo、Re、Ta或Nb等金屬引線，也可以通過印刷導(dǎo)電性糊劑而形成。
[0045] 通過重合所得到的印刷成形體和引線成形體而獲得下述成形體，即在內(nèi)部形成有 基于發(fā)熱體用導(dǎo)電性糊劑、引線3及電極引出部用導(dǎo)電性糊劑的圖案的成形體。
[0046] 接著，通過將得到的成形體在1500?1800°C下燒成而能夠制作加熱器。需要說 明的是，優(yōu)選燒成在不活潑氣體氣氛中或還原氣氛中進(jìn)行。另外，優(yōu)選在施加了壓力的狀態(tài) 下燒成。此外，若在燒成中持續(xù)保持最高溫度，則在收縮停止后化合物6的元素（V、Nb、Ta、 Cr、Mo、W、Mn或Fe)從發(fā)熱體2向絕緣基體1擴(kuò)散，因此通過在收縮結(jié)束后立即快速冷卻來 防止擴(kuò)散，能夠得到圖2所示的加熱器。
[0047] 需要說明的是，在此所謂的"快速冷卻"是指，例如以200°C /h以上的溫度變化來 冷卻。通過以200°C /h以上的溫度變化進(jìn)行冷卻，能夠抑制化合物6的元素（V、Nb、Ta、Cr、 Mo、W、Μη或Fe)從發(fā)熱體2向絕緣基體1的擴(kuò)散。
[0048] 實施例
[0049] 如下操作制作本發(fā)明的實施例的加熱器。
[0050] 首先，作為絕緣基體的原料，混合氮化硅粉末85質(zhì)量％、作為燒結(jié)助劑的Yb20 3粉 末10質(zhì)量％、M〇Si2粉末3. 5質(zhì)量％、氧化鋁粉末1.5質(zhì)量％而制作原料粉末。之后，使用 該原料粉末通過壓制成形制作用作對開狀態(tài)的成形體。
[0051] 接著，作為用作發(fā)熱體、第一電極引出部及第二電極引出部的導(dǎo)電性糊劑，在碳 化鎢（WC)粉末70質(zhì)量％中混合氮化硅粉末29. 95質(zhì)量％、作為添加劑的金屬化合物 Cr3C20. 05質(zhì)量％，添加適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑、溶劑而制作。在此，在混合于碳化鎢（WC)粉末的 氮化娃粉末中，作為燒結(jié)助劑混合了 Yb203粉末0. 1質(zhì)量％。
[0052] 接著，用絲網(wǎng)印刷法將導(dǎo)電性糊劑以圖2所示的發(fā)熱體2的形狀涂敷于用作絕緣 基體的對開狀態(tài)的成形體的表面。
[0053] 接著，制作出用作絕緣基體的另一對開狀態(tài)的成形體，在該成形體中，以在使上述 各對開狀態(tài)的成形體重合而密合時、W引線銷位于發(fā)熱體和電極引出部之間的方式埋設(shè)將 鎢作為主成分的W引線銷。然后，通過使兩個成形體重合，得到在絕緣基體的內(nèi)部具有發(fā)熱 體、引線及電極引出部的成形體。
[0054] 接著，將得到的成形體放入圓筒狀的碳制的模具后，在還原氣氛中，以1700°C的溫 度、35MPa的壓力進(jìn)行熱壓燒成，且進(jìn)行燒結(jié)而制作加熱器（試樣1)。在此，對于試樣1的 加熱器而言，在燒成收縮結(jié)束后立即在1700°C?1300°C的溫度范圍以冷卻速度為200°C /h 以上快速冷卻。
[0055] 另一方面，作為用作發(fā)熱體、第一電極引出部及第二電極引出部的導(dǎo)電性糊劑，在 碳化鎢（WC) 70質(zhì)量％中混合氮化硅粉末28質(zhì)量％、作為添加劑的金屬化合物Cr3C22質(zhì) 量％，且添加適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑、溶劑而制作。在此，準(zhǔn)備在混合于碳化鎢（WC)粉末的氮化硅 粉末中混合了作為燒結(jié)助劑的Yb 203粉末15質(zhì)量％的材料，沒有在燒成收縮結(jié)束后立即快 速冷卻，而在1700°C?1300°C的溫度范圍使冷卻速度為50°C/h，除此以外與上述加熱器同 樣燒成而制作加熱器（試樣2)。
[0056] 此外，準(zhǔn)備了將冷卻速度設(shè)為100°C /h而制作的加熱器（試樣3)及將冷卻速度設(shè) 為180°C/h而制作的加熱器（試樣4)。除了冷卻速度以外的條件，與以上的試樣2、試樣3 及試樣4 一起都與試樣1相同。
[0057] 接著，將得到的加熱器研磨加工成Φ4ι?πι、全長40mm的圓柱狀，將線圈狀的由Ni構(gòu) 成的連接配件釬焊于露出于表面的電極引出部。
[0058] 然后，對準(zhǔn)備的各試樣的加熱器施加電壓且維持在1500°C，斷續(xù)通電。具體而言， 持續(xù)1500°C ±25°C下的通電一分鐘后停止通電一分鐘而進(jìn)行空氣冷卻，將此設(shè)為一個循 環(huán)，斷續(xù)通電了 1〇,〇〇〇循環(huán)。比較初期電阻值和1〇,〇〇〇循環(huán)后的電阻值，進(jìn)行發(fā)熱體2的 電阻變化率的比較。需要說明的是，關(guān)于電阻變化，將發(fā)熱器前端浸漬于25°C的恒溫槽，在 25°C下使其穩(wěn)定后，測定初期電阻值和試驗后的電阻值，評價了其間的電阻變化率。
[0059] 此外，使用ICP質(zhì)量分析裝置，通過上述方法進(jìn)行Cr的元素的定量分析。
[0060] 將以上的結(jié)果總結(jié)于表1中。
[0061] 表 1
[0062] |Cr含量 |電阻變化率|冷卻速度 試樣 1 不足 lppm~ 0. 01% 200°C /h

【權(quán)利要求】
1. 一種加熱器，其特征在于，具備： 發(fā)熱體，其將V、Nb、Ta、Mo或W作為主成分； 引線，其接合于該發(fā)熱體的各端部；和 絕緣基體，其埋設(shè)有所述發(fā)熱體及所述引線； 所述發(fā)熱體及所述絕緣基體由一體燒結(jié)的燒結(jié)體構(gòu)成，所述發(fā)熱體含有包含選自V、 Nb、Ta、Cr、Mo、W、Μη或Fe中的且不同于所述發(fā)熱體的所述主成分的元素中的至少一種的 化合物，在所述絕緣基體的內(nèi)部的所述發(fā)熱體的周圍實質(zhì)上不含有所述元素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述元素為Cr。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述發(fā)熱體中的Cr的含量為1 X 1(Γ6質(zhì) 量％?1ΧΚΓ1質(zhì)量％。
4. 一種電熱塞，其特征在于，具備： 權(quán)利要求1所述的加熱器； 經(jīng)由電極引出部與所述一對引線中的一個引線電連接且保持所述加熱器的金屬制保 持部件。
【文檔編號】H05B3/12GK104145528SQ201380011755
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】小林昭雄 申請人:京瓷株式會社