[發明專利]陶瓷點火器

無效

• 申請號: 200680004099.6
• 申請日: 2006-02-03
• 公開（公告）號: CN101160493A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: S·安娜瓦拉普;T·俞;J·D·佩特拉斯
• 申請（專利權）人: 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司
• 主分類號: F23Q7/22
• 分類號: F23Q7/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 朱黎明

本申請要求了2005年2月5日提交的申請號為60/650396的美國臨時申請的利益，該臨時申請的內容以插入的方式作為本發明說明書的一部分。

技術領域

本發明一方面提供了一種制造陶瓷電阻性點火器元件的新方法，所述方法包括基本無壓燒結形成的點火器元件坯料。本發明也提供了由本發明所述制造方法得到的點火器元件。

背景技術

陶瓷材料作為例如燃氣爐、加熱器和衣物干燥器的點火器已取得了很大的成功。制造陶瓷點火器包括用陶瓷部件構造電路，所述陶瓷部件的一部分是高電阻的，經引線通電后其溫度會上升，例如可參見美國專利6,582,629、6,278,087、6,028,292、5,801,361、5,786,565、5,405,237和5,191,508。

典型的點火器一般是矩形元件，點火器頂端帶有高電阻的“加熱區”以及從點火器相反一端與所述加熱區相連的一個或多個導電“冷區”。一種目前可從Norton?Igniter?Products?of?Milford，N.H獲得的Moni-Igniter^TM點火器被設計成用于12-120V電壓，并且其組成包括氮化鋁(AlN)、二硅化鉬(MoSi₂)和碳化硅(SiC)。

點火器制造方法包括間歇型工藝，其中在模具中裝入具有至少兩種不同電阻系數的陶瓷組合物。所形成的元件坯料接著在高溫和高壓下致密化(燒結)。具體參見上述專利以及美國專利6,184,497。

雖然這些制造方法可有效制造陶瓷點火器，但是這些制造方法在產量和成本效率方面存在本身的缺陷。

因此，需要提供新的點火系統。特別需要提供制造陶瓷電阻性元件的新方法。也需要提供更有效的制造方法。

發明內容

本發明提供了制造陶瓷點火器元件的新方法，所述方法包括在基本上不提高壓力的條件下燒結陶瓷點火器元件。該無壓燒結制造方法相比現有方法可提高產量和成本效率。

本發明的較好方法包括形成包含燒結助劑的陶瓷點火器元件，然后在升溫條件(例如超過1400℃，通常超過1600℃，例如至少1700℃或1800℃)下硬化所形成的元件。較好地，所述燒結在惰性氣氛(例如在惰性氣體如氬氣或氮氣氣氛)下進行。所述硬化在基本上不提高壓力的條件(例如壓力不超過1、2或3個大氣壓，壓力通常不超過1或2個大氣壓)下進行。

較好地，所述硬化處理使陶瓷元件的致密度至少為95％，更好至少為96、97、98或99％。包括所述升溫的硬化步驟進行的時間長得足以得到該致密度，所述時間可以是幾小時或更長。

如上所述，在存在一種或多種燒結助劑材料的條件下進行燒結，所述燒結助劑材料通常與用于形成陶瓷元件的陶瓷組合物(例如一種或多種陶瓷粉末)混合。

已發現在燒結過程中使用一種或多種燒結助劑有助于即使在基本上不提高壓力的條件下也可使陶瓷組合物致密。

各種合適的燒結助劑材料可用于形成本發明所述的陶瓷元件。較好的燒結助劑材料包括稀土氧化物，例如氧化釔、釓材料(例如氧化釓即Gd₂O₃)、銪材料(例如氧化銪即Eu₂O₃)、鐿材料(例如氧化鐿即Yb₂O₃)、或鑭材料(例如鑭或La₂O₃)。

可使用特定的陶瓷組合物和形成陶瓷元件坯料的方法以便在基本上不提高壓力的條件下制造致密陶瓷元件。

更具體地說，用于形成陶瓷元件的較好陶瓷組合物可至少基本上不含或完全不含碳化硅或其它碳化物材料。在本文中，以所述陶瓷組合物的總重量計，如果所述陶瓷組合物包含小于5重量％、更好小于約4、3、2、1或0.5重量％的碳化硅或其它碳化物材料的話，則該陶瓷組合物至少基本上不含碳化硅或其它碳化物材料。

通過本發明低壓致密方法形成陶瓷元件的較好陶瓷組合物優選包括氧化鋁(Al₂O₃)和/或氮化鋁(AlN)。

為了燒結包含氧化鋁的陶瓷元件，所述元件的燒結較好在至少基本上不含氮氣(例如以總氣氛計小于5體積％氮氣)、更好在至少本質上不含氮氣(例如以總氣氛計小于2體積％氮氣)、或最好完全不含氮氣的氣氛中進行。例如，燒結可在氬氣氣氛中進行。

為了燒結包含AlN的陶瓷元件，所述元件的燒結較好在包含至少一些氮氣的氣氛中進行，例如所述氣氛包含至少約5體積％(即以總氣氛計至少5體積％氮氣)，或更高含量例如至少約10體積％氮氣(即以總氣氛計至少10體積％氮氣)。