[發(fā)明專利]氮化硅發(fā)熱體及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910048864.X
• 申請(qǐng)日: 2009-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN101854749A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳長(zhǎng)明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海漢源特種陶瓷有限公司
• 主分類號(hào): H05B3/10
• 分類號(hào): H05B3/10;B22F3/12;C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電熱元件，特別涉及一種氮化硅發(fā)熱體及其制作方法。

背景技術(shù)

目前使用的氮化硅發(fā)熱體基體材料采用的是氧化鋁、氧化釔和氮化硅。此基體材料高溫下斷裂韌性低。所制產(chǎn)品在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)基體斷裂，影響產(chǎn)品的使用壽命。發(fā)熱體在制造過(guò)程中，混料時(shí)調(diào)和劑采用無(wú)水乙醇，制造成本高，安全隱患大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種新的氮化硅發(fā)熱體及其制作方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種氮化硅發(fā)熱體，包括載體、帶電極的發(fā)熱鎢絲和導(dǎo)線，載體由氮化硅粉85％-93％重量、氧化釔粉0.4％-6％重量、氧化鑭粉1.5％-10％重量和氧化鋁粉0.1％-12％重量制備而成，發(fā)熱鎢絲嵌裝在載體中，發(fā)熱鎢絲電極設(shè)置在載體的一端，導(dǎo)線與發(fā)熱鎢絲電極焊接相連。

所述的載體的一端設(shè)有一個(gè)凹槽，所述的發(fā)熱鎢絲電極設(shè)置在該凹槽的槽口上。

一種氮化硅發(fā)熱體的制作方法，包括以下步驟：

A、制作氮化硅素坯

將氮化硅粉85％-93％重量、氧化釔粉0.4％-6％重量、氧化鑭粉1.5％-10％重量和氧化鋁粉0.1％-12％重量，加入適量蒸餾水球磨混合均勻后，經(jīng)烘干、過(guò)篩得到混合好的粉料，取素坯重量二分之一的粉料倒入素坯模中，刮平后放入鎢絲，再加上另一半粉料，刮平后放上壓頭，經(jīng)60噸壓機(jī)壓制成氮化硅素坯；

B、制作氮化硅發(fā)熱體基體

將步驟A所得氮化硅素坯多塊分別用兩塊石墨墊板從上下夾住組成疊層，然后將多個(gè)疊層疊放在一起，四周用石墨擋板將疊層包覆在內(nèi)，放到模具中壓緊，置于真空熱壓爐中燒結(jié)壓制成型，待爐溫冷至室溫取出分離，每塊氮化硅素坯即熱壓燒結(jié)成一塊氮化硅發(fā)熱體基體；

C、焊接導(dǎo)線

將氮化硅發(fā)熱體基體包含發(fā)熱鎢絲電極的一端打磨至露出電極，將導(dǎo)線與電極焊接相連，即成為氮化硅發(fā)熱體產(chǎn)品。

步驟B所述的制作氮化硅發(fā)熱體基體的具體作法是：由室溫在60分鐘內(nèi)加熱至1500℃，然后施加10噸壓力；再在40分鐘內(nèi)加熱至1680℃，然后將壓力增加到30噸；再在20分鐘內(nèi)加熱至1850℃，維持30噸壓力不變并在1850℃下繼續(xù)加熱30分鐘；燒結(jié)開始時(shí)保持真空，溫度升到1500℃后充氮?dú)獗Ｗo(hù)。

本發(fā)明的氮化硅發(fā)熱體的載體由氮化硅粉、氧化鋁粉、氧化釔粉、氧化鑭粉混合制作而成，其高溫(1300℃以上)斷裂韌性高于由氮化硅粉、氧化釔粉、氧化鋁粉混合制作而成的載體，制作過(guò)程中用蒸餾水代替無(wú)水乙醇作混粉稀釋劑，可降低制品成品，改善環(huán)境安全隱患。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中的氮化硅發(fā)熱體的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明中的氮化硅發(fā)熱體，包括載體1、帶電極2的發(fā)熱鎢絲3和導(dǎo)線4，載體1由氮化硅粉85％-93％重量、氧化釔粉0.4％-6％重量、氧化鑭粉1.5％-10％重量和氧化鋁粉0.1％-12％重量制備而成，在載體的一端設(shè)有一個(gè)凹槽11，發(fā)熱鎢絲3嵌裝在載體1中，發(fā)熱鎢絲電極2設(shè)置在載體帶凹槽的一端的槽口上，導(dǎo)線4與發(fā)熱鎢絲電極2焊接相連。

本發(fā)明氮化硅發(fā)熱體及其制作方法可通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1

取氮化硅粉90克、氧化釔粉3克、氧化鑭粉4克和氧化鋁粉3克放入尼龍桶內(nèi)，并加入蒸餾水、氮化硅球、球磨4-20小時(shí)，然后倒入容器，放入烘箱中烘干，過(guò)篩出粉料待用。取素坯二分之一重量的粉料倒入素坯模中，然后刮平，將鎢絲放入模中，再加入另一半粉料刮平后將上壓頭放入素坯模，用60噸壓機(jī)將模內(nèi)粉料壓成密度達(dá)45-50％的氮化硅素坯。

然后將上述氮化硅素坯多塊分別用兩塊石墨墊板從上下夾住組成疊層，將多個(gè)疊層疊放在一起，四周用石墨擋板將疊層包覆在內(nèi)，放到模具中壓緊，置于真空熱壓爐中熱壓燒結(jié)，待爐溫冷至室溫取出分離，每塊氮化硅素坯即熱壓燒結(jié)成一塊氮化硅發(fā)熱體基體。具體作法是：由室溫在60分鐘內(nèi)加熱至1500℃，然后施加10噸壓力；再在40分鐘內(nèi)加熱至1680℃，然后將壓力增加到30噸；再在20分鐘內(nèi)加熱至1850℃，維持30噸壓力不變并在1850℃下繼續(xù)加熱30分鐘；燒結(jié)開始時(shí)保持真空，溫度升到1500℃后充氮?dú)獗Ｗo(hù)。

最后將氮化硅發(fā)熱體基體包含發(fā)熱鎢絲電極的一端打磨至露出電極，將導(dǎo)線與電極焊接相連，即成為本發(fā)明的一種氮化硅發(fā)熱體產(chǎn)品。

實(shí)施例2

制作步驟同實(shí)施例1，不同的是，氮化硅粉為85克，氧化釔粉為5克，氧化鑭粉為9克，氧化鋁粉為1克。

實(shí)施例3