[實用新型]一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020125478.4
• 申請日: 2010-03-06
• 公開（公告）號: CN201813561U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周森安;鄭傳濤;李小華;任飛雷
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽市西格馬儀器制造有限公司
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14;H05B3/40
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于一種超高溫電阻爐用發(fā)熱元件，主要涉及一種二硼化鋯(ZrB₂)復合陶瓷材料發(fā)熱元件。

背景技術(shù)

通常的超高溫電阻爐在氧化氣氛環(huán)境下用發(fā)熱元件，只有鉻酸鑭發(fā)熱元件和二氧化鋯發(fā)熱元件。鉻酸鑭發(fā)熱元件的表面最高溫度為1900℃，爐內(nèi)使用溫度為1800℃；該元件的缺點是在高溫條件下使用時，鉻酸鑭揮發(fā)產(chǎn)生一種氧化鉻的物質(zhì)，常常污染被燒結(jié)物，限制了該元件的使用。二氧化鋯發(fā)熱元件的表面最高溫度為2100℃，爐內(nèi)使用溫度為2000℃；該元件的缺點是在低溫時，二氧化鋯不導電，使用該元件時，必須使用輔助加熱系統(tǒng)，把二氧化鋯加熱到1100℃以上，制作爐膛時，而輔助加熱系統(tǒng)的加熱元件都無法耐2000℃的高溫，制作的工藝和爐膛材料的要求特別高，至今還沒有能制作出經(jīng)久耐用的超高溫電爐，只是停留在實驗室階段。

因此，在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用的發(fā)熱元件，還比較少，不能滿足科研院所和科技發(fā)展的需要。

研究文獻可以發(fā)現(xiàn)超高溫陶瓷材料是一類具有較高熔點(大于3000℃)以及其他優(yōu)良性能的過渡金屬的硼化物和碳化物陶瓷材料。二硼化鋯(ZrB₂)作為超高溫陶瓷材料的一種，它具有高熔點、高硬度、良好的導電性、導熱性等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、耐火材料、電極材料以及核控制材料等領(lǐng)域中。但其脆性大，彎曲強度不高，高溫下易氧化等缺點，制約了其應(yīng)用范圍。為此，人們采用多種改進手段開發(fā)不同類型的ZrB₂基復合陶瓷。

ZrB₂-SiC復合陶瓷作為超高溫陶瓷材料的一種，它的耐氧化性得到了一定的提高，而且，已經(jīng)應(yīng)用于國防科技領(lǐng)域，取得了較好的抗氧化效果，基于ZrB₂-SiC復合陶瓷材料具有高熔點、高硬度、良好的導電性、導熱性的特點。

現(xiàn)已有報道，ZrB₂-SiC復合陶瓷材料，可以通過多種成型的方式來實現(xiàn)，可以在真空條件和氣氛條件下燒結(jié)而成。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，使其可以在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用。

本實用新型的目的可通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：其包括發(fā)熱段、冷段、過渡段和接線段，所述的發(fā)熱段位于中間，從發(fā)熱段兩端向外依次為過渡段、冷段和接線段，所述的過渡段、冷段和接線段對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段、冷段、過渡段和接線段由ZrB₂復合陶瓷材料制成，為一體結(jié)構(gòu)，其中接線段是在冷段的一端涂上導電性好的銀漿層，冷段是由電阻值較小ZrB₂復合陶瓷材料組成；過渡段是由電阻值介于比冷段大、比發(fā)熱段小的ZrB₂復合陶瓷材料組成，發(fā)熱段的電阻值大于過渡段的電阻值。

所述的ZrB₂復合陶瓷材料為ZrB₂-SiC為主體的復合陶瓷材料。

本實用新型成型的工藝可以采用注漿成型、干壓成型等。

本實用新型所述發(fā)熱元件的形狀可以有多種，等直徑棒型、大小徑型、U型等不同形狀。

本實用新型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，其可在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用。

附圖說明

附圖1空心等直徑棒型發(fā)熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2空心大小徑棒型發(fā)熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3實心大小徑型發(fā)熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4實心U型加熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、接線段，2、冷段，3、過渡段，4、發(fā)熱段。

具體實施方式

結(jié)合附圖，說明本實用新型的具體實施例。

如附圖所示：本實用新型包括發(fā)熱段4、冷段2和接線段1，所述的發(fā)熱段位4于中間，從發(fā)熱段4兩端向外依次為冷段2和接線段1，所述的冷段2和接線段1對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段4、冷段2和接線段1由ZrB₂復合陶瓷材料制成，為一體結(jié)構(gòu)，其中接線段1是在冷段2的一端涂上導電性好的銀漿層，冷段2是由電阻值較小ZrB₂復合陶瓷材料組成；發(fā)熱段4的電阻值大于過渡段的電阻值。所述的ZrB₂復合陶瓷材料為ZrB₂-SiC為主體的復合陶瓷材料。

本實用新型所述發(fā)熱元件的形狀可以有多種，等直徑棒型、大小徑型、U型等不同形狀。