湯面検知センサー
【課題】表面が酸化しにくく、導通不良を防止することのできる湯面検知センサーを提供する。
【解決手段】本発明の湯面検知センサーは、溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とする。この電解ニッケルめっきの厚さは好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
これにより、本体部の表面がめっきにより完全に覆われるとともに略平滑面になり、酸化しにくいセンサーとなる。
【解決手段】本発明の湯面検知センサーは、溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とする。この電解ニッケルめっきの厚さは好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
これにより、本体部の表面がめっきにより完全に覆われるとともに略平滑面になり、酸化しにくいセンサーとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手許炉、保持炉、機前炉等において、アルミニウム或いはアルミニウム合金などの金属溶湯の湯面の高さを検知する湯面検知センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
手許炉、保持炉、機前炉等は、金属溶湯の湯面高さを検知するため、湯面検知センサーを取付けてあるものがあり、これは、金属溶湯の湯面に接触又は非接触させたセンサーの導通の有無により湯面の高さを検知し、所定の湯面より低い場合は給湯し、所定の湯面に達した場合は給湯を停止する信号を出すものである。
【０００３】
このようなセンサーは、高温の溶湯に接するものであるため溶湯に対して耐食性のあるものが用いられることが多く、例えば、ＴｉＢ２と、ＴｉＣ又はＴｉＣＮとからなる導電性セラミックスで構成したセンサー（下記特許文献１参照）や、通電性セラミックスからなる本体部の表面にＮｉめっき又はＣｒめっきを施して構成したセンサーがある（下記特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３４０８３号公報
【特許文献２】特開平２−３１１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、アルミニウム或いはアルミニウム合金等の金属溶湯を鋳造する場合、鋳造の前に保持炉があり、この保持炉の湯面を一定に保つために湯面検知センサーが備えてある。このセンサーは、高温大気中に曝されるため、表面が酸化されやすく、使用し始めてから比較的早期に導通不良を起こし、誤った湯面高さを検知することがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来のセンサーよりも長期に渡り表面を酸化しにくくし、導通不良を防止することのできる湯面検知センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の湯面検知センサーは、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とするものである。電解ニッケルめっきの厚さは好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
【０００８】
このようにすることにより、表面が高温で酸化しにくくなり、導通不良を防止することができる。
これは、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことにより、本体部の表面がめっきにより完全に被覆されるとともに、略平滑面になり、酸化しにくくなるためであると思われる。
【０００９】
また、本発明は、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法も対象とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の湯面検知センサーは、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とするものである。
【００１２】
本体部は、導電性のあるセラミックスを用いることができ、例えば、二硼化チタン系、より具体的には、９２ＴｉＢ２−５ＴｉＣＮ−３Ｃｏや９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣなどの導電性セラミックを用いることができる。
【００１３】
無電解ニッケルめっきは、従来公知の方法で行なうことができ、例えば、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル塩に、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウムなどの還元剤を含有させた液を用いて行なうことができる。
無電解ニッケルめっきの厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍ、特に好ましくは１μｍ〜５μｍとする。
【００１４】
電解ニッケルめっきは、従来公知の方法で行なうことができ、例えば、電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル塩を用いて行なうことができる。
電解ニッケルめっきの厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
【００１５】
このように、本体部の表面上に無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したセンサーは、表面がめっきで完全に覆われるとともに略平滑面になるため、酸化しにくくなり、導通不良を防止することができる。
【００１６】
本発明の湯面検知センサーは、例えば、金属溶湯保持炉において、図１に示すように、アース１、センサー２、センサー３を、順に高くなるように配し、アース１は、常時、金属溶湯に接触するように配し、センサー２は先端が湯面４の下限を示すように配し、センサー３は先端が湯面４の上限を示すように配して用いることができる。これにより、アース１とセンサー２とが金属溶湯に浸漬し、このアース１とセンサー２とが導通している間は、金属溶湯の湯面下限レベルが保たれていることを示し、新たな金属溶湯が供給される。湯面４が上昇し、センサー３に接して、アース１とセンサー３とが導通したときは、金属溶湯の湯面上限レベルに達したことを示し、その供給の停止時期を把握することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
なお、以下に示すメッキの厚さは、断面を電子顕微鏡で撮影して計測した。
【００１８】
（実施例１）
本体部として直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣを用い、この表面に、無電解ニッケルめっきを厚さ３μｍで施し、さらに、その上に電解ニッケルめっきを厚さ５μｍで施したものを実施例１とした。
【００１９】
（実施例２）
電解ニッケルめっきの厚さを１０μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２０】
（実施例３）
電解ニッケルめっきの厚さを５０μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２１】
（実施例４）
電解ニッケルめっきの厚さを１００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２２】
（実施例５）
電解ニッケルめっきの厚さを３００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２３】
（実施例６）
電解ニッケルめっきの厚さを５００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２４】
（比較例１）
直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣを比較例１とした（いずれのめっきも施さない）。
【００２５】
（比較例２）
直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣの表面に、厚さ３μｍの無電解ニッケルめっきのみを施したものを比較例２とした。
【００２６】
（表面観察）
実施例２及び比較例１，２を、電子顕微鏡で拡大し、表面状態を観察した。図２に実施例２の顕微鏡写真を、図３に比較例１の顕微鏡写真を、図４に比較例２の顕微鏡写真を示す。
実施例２では、めっきで本体部を完全に覆い、表面状態は滑らかであった。
比較例１，２では、表面状態は粗く、また、比較例２では、めっきで覆われずに本体部が見えている部分もあった。
【００２７】
（電気抵抗測定）
実施例１〜６及び比較例１，２を、長さ１５ｍｍにして供試体とし、図５に示すように、アルミナ板５の上に供試体６を載せ、大気中７３０℃又は８００℃で所定の時間曝露したものを取り出し、図６に示すように、センサー本体部とめっき表面との間で電気抵抗を測定した。なお、７３０℃又は８００℃までの昇温は約１時間、常温までの降温は約５〜６時間かけて行なった。
７３０℃で曝露した場合を図７に示し、８００℃で曝露した場合を図８に示す。
【００２８】
（結果）
７３０℃で曝露した場合は、実施例１〜６及び比較例１，２とも２週間導通を保っており、いずれにも大きな差はなかった。
８００℃で曝露した場合は、比較例１，２は１日以内に導通不良となったが、実施例１（電解ニッケルめっき厚５μｍ）は１日、実施例６（電解ニッケルめっき厚５００μｍ）は３日導通を保つことができた。また、実施例２〜５（電解ニッケルめっき厚１０μｍ〜３００μｍ）は１週間導通を保つことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の湯面検知センサーの使用例を示した図である。
【図２】実施例２の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図３】比較例１の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図４】比較例２の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例での曝露方法を示した図である。
【図６】実施例での抵抗測定方法を示した図である。
【図７】実施例１〜６及び比較例１，２を７３０℃で曝露した場合の電気抵抗を示し、縦軸は電気抵抗［Ω］、横軸は曝露時間［ｈｒ］を示した図である。
【図８】実施例１〜６及び比較例１，２を８００℃で曝露した場合の電気抵抗を示し、縦軸は電気抵抗［Ω］、横軸は曝露時間［ｈｒ］を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１アース ２，３湯面検知センサー ４湯面 ５アルミナ板 ６供試体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手許炉、保持炉、機前炉等において、アルミニウム或いはアルミニウム合金などの金属溶湯の湯面の高さを検知する湯面検知センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
手許炉、保持炉、機前炉等は、金属溶湯の湯面高さを検知するため、湯面検知センサーを取付けてあるものがあり、これは、金属溶湯の湯面に接触又は非接触させたセンサーの導通の有無により湯面の高さを検知し、所定の湯面より低い場合は給湯し、所定の湯面に達した場合は給湯を停止する信号を出すものである。
【０００３】
このようなセンサーは、高温の溶湯に接するものであるため溶湯に対して耐食性のあるものが用いられることが多く、例えば、ＴｉＢ２と、ＴｉＣ又はＴｉＣＮとからなる導電性セラミックスで構成したセンサー（下記特許文献１参照）や、通電性セラミックスからなる本体部の表面にＮｉめっき又はＣｒめっきを施して構成したセンサーがある（下記特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３４０８３号公報
【特許文献２】特開平２−３１１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、アルミニウム或いはアルミニウム合金等の金属溶湯を鋳造する場合、鋳造の前に保持炉があり、この保持炉の湯面を一定に保つために湯面検知センサーが備えてある。このセンサーは、高温大気中に曝されるため、表面が酸化されやすく、使用し始めてから比較的早期に導通不良を起こし、誤った湯面高さを検知することがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来のセンサーよりも長期に渡り表面を酸化しにくくし、導通不良を防止することのできる湯面検知センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の湯面検知センサーは、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とするものである。電解ニッケルめっきの厚さは好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
【０００８】
このようにすることにより、表面が高温で酸化しにくくなり、導通不良を防止することができる。
これは、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことにより、本体部の表面がめっきにより完全に被覆されるとともに、略平滑面になり、酸化しにくくなるためであると思われる。
【０００９】
また、本発明は、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法も対象とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の湯面検知センサーは、金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したことを特徴とするものである。
【００１２】
本体部は、導電性のあるセラミックスを用いることができ、例えば、二硼化チタン系、より具体的には、９２ＴｉＢ２−５ＴｉＣＮ−３Ｃｏや９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣなどの導電性セラミックを用いることができる。
【００１３】
無電解ニッケルめっきは、従来公知の方法で行なうことができ、例えば、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル塩に、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウムなどの還元剤を含有させた液を用いて行なうことができる。
無電解ニッケルめっきの厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍ、特に好ましくは１μｍ〜５μｍとする。
【００１４】
電解ニッケルめっきは、従来公知の方法で行なうことができ、例えば、電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル塩を用いて行なうことができる。
電解ニッケルめっきの厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３００μｍとする。
【００１５】
このように、本体部の表面上に無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施したセンサーは、表面がめっきで完全に覆われるとともに略平滑面になるため、酸化しにくくなり、導通不良を防止することができる。
【００１６】
本発明の湯面検知センサーは、例えば、金属溶湯保持炉において、図１に示すように、アース１、センサー２、センサー３を、順に高くなるように配し、アース１は、常時、金属溶湯に接触するように配し、センサー２は先端が湯面４の下限を示すように配し、センサー３は先端が湯面４の上限を示すように配して用いることができる。これにより、アース１とセンサー２とが金属溶湯に浸漬し、このアース１とセンサー２とが導通している間は、金属溶湯の湯面下限レベルが保たれていることを示し、新たな金属溶湯が供給される。湯面４が上昇し、センサー３に接して、アース１とセンサー３とが導通したときは、金属溶湯の湯面上限レベルに達したことを示し、その供給の停止時期を把握することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
なお、以下に示すメッキの厚さは、断面を電子顕微鏡で撮影して計測した。
【００１８】
（実施例１）
本体部として直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣを用い、この表面に、無電解ニッケルめっきを厚さ３μｍで施し、さらに、その上に電解ニッケルめっきを厚さ５μｍで施したものを実施例１とした。
【００１９】
（実施例２）
電解ニッケルめっきの厚さを１０μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２０】
（実施例３）
電解ニッケルめっきの厚さを５０μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２１】
（実施例４）
電解ニッケルめっきの厚さを１００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２２】
（実施例５）
電解ニッケルめっきの厚さを３００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２３】
（実施例６）
電解ニッケルめっきの厚さを５００μｍとした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００２４】
（比較例１）
直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣを比較例１とした（いずれのめっきも施さない）。
【００２５】
（比較例２）
直径２０ｍｍの９５ＴｉＢ２−５ＴｉＣの表面に、厚さ３μｍの無電解ニッケルめっきのみを施したものを比較例２とした。
【００２６】
（表面観察）
実施例２及び比較例１，２を、電子顕微鏡で拡大し、表面状態を観察した。図２に実施例２の顕微鏡写真を、図３に比較例１の顕微鏡写真を、図４に比較例２の顕微鏡写真を示す。
実施例２では、めっきで本体部を完全に覆い、表面状態は滑らかであった。
比較例１，２では、表面状態は粗く、また、比較例２では、めっきで覆われずに本体部が見えている部分もあった。
【００２７】
（電気抵抗測定）
実施例１〜６及び比較例１，２を、長さ１５ｍｍにして供試体とし、図５に示すように、アルミナ板５の上に供試体６を載せ、大気中７３０℃又は８００℃で所定の時間曝露したものを取り出し、図６に示すように、センサー本体部とめっき表面との間で電気抵抗を測定した。なお、７３０℃又は８００℃までの昇温は約１時間、常温までの降温は約５〜６時間かけて行なった。
７３０℃で曝露した場合を図７に示し、８００℃で曝露した場合を図８に示す。
【００２８】
（結果）
７３０℃で曝露した場合は、実施例１〜６及び比較例１，２とも２週間導通を保っており、いずれにも大きな差はなかった。
８００℃で曝露した場合は、比較例１，２は１日以内に導通不良となったが、実施例１（電解ニッケルめっき厚５μｍ）は１日、実施例６（電解ニッケルめっき厚５００μｍ）は３日導通を保つことができた。また、実施例２〜５（電解ニッケルめっき厚１０μｍ〜３００μｍ）は１週間導通を保つことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の湯面検知センサーの使用例を示した図である。
【図２】実施例２の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図３】比較例１の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図４】比較例２の表面を示した電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例での曝露方法を示した図である。
【図６】実施例での抵抗測定方法を示した図である。
【図７】実施例１〜６及び比較例１，２を７３０℃で曝露した場合の電気抵抗を示し、縦軸は電気抵抗［Ω］、横軸は曝露時間［ｈｒ］を示した図である。
【図８】実施例１〜６及び比較例１，２を８００℃で曝露した場合の電気抵抗を示し、縦軸は電気抵抗［Ω］、横軸は曝露時間［ｈｒ］を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１アース ２，３湯面検知センサー ４湯面 ５アルミナ板 ６供試体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項２】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に厚さ５μｍ〜５００μｍの電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項３】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に厚さ１０μｍ〜３００μｍの電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項４】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【請求項５】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に厚さ５μｍ〜５００μｍの電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【請求項６】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に厚さ１０μｍ〜３００μｍの電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【請求項１】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項２】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に厚さ５μｍ〜５００μｍの電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項３】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施し、さらにその上に厚さ１０μｍ〜３００μｍの電解ニッケルめっきを施した湯面検知センサー。
【請求項４】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【請求項５】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に厚さ５μｍ〜５００μｍの電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【請求項６】
金属溶湯に接触又は浸漬されるセラミックス製本体部の表面上に、無電解ニッケルめっきを施した後、その上に厚さ１０μｍ〜３００μｍの電解ニッケルめっきを施す工程を含む湯面検知センサーの製造方法。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５０６４１（Ｐ２００９−２５０６４１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９５４９５（Ｐ２００８−９５４９５）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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