[發(fā)明專利]一種氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210527144.3
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103024954A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡鐵武;伍正人;康益群
• 申請（專利權(quán)）人: 冷水江市明玉陶瓷工具有限責(zé)任公司
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14;C04B35/584;C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體材料及其制備方法。

背景技術(shù)

CN101318822A于2008年12月10日公開了一種氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體，該發(fā)熱體采用氮化硅復(fù)合陶瓷為發(fā)熱基體，以鎢合金絲或鎢合金印刷導(dǎo)電膜作為發(fā)熱源，經(jīng)熱壓燒結(jié)而成，其氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體的配方如下（重量百分?jǐn)?shù)）：Si₃N₄：71-87.05%，MgAl₂O₄：0.75-6%，Y₂O₃：3-10%，Ta₂O₅：0.1-2%，La₂O₃：0.1-4%，AlN：1.5-6%，BN：5-12%，BaO：0.1-5%。這種發(fā)熱體因采用鎢合金絲或鎢合金印刷導(dǎo)電膜作為發(fā)熱源，在高溫下，鎢與氮化硅復(fù)合陶瓷基體中的氧及氮會發(fā)生反應(yīng)，致使發(fā)熱體的電阻值不穩(wěn)定，使用壽命欠佳，同時導(dǎo)熱性能有待進(jìn)一步提高。

CN101031168A于2007年9月5日公開了一種六層結(jié)構(gòu)全陶瓷電熱體，包含內(nèi)導(dǎo)電層、內(nèi)電阻層、內(nèi)絕緣層、外電阻層、外導(dǎo)電層、外絕緣層；內(nèi)導(dǎo)電層位于電熱體中央；內(nèi)電阻層包于內(nèi)導(dǎo)電層之外；內(nèi)絕緣層包于內(nèi)電阻層之外；外電阻層包于內(nèi)絕緣層之外；內(nèi)絕緣層頂端有連通孔，外電阻層與內(nèi)電阻層在連通孔處連通；外導(dǎo)電層包在外電阻層的下段之外；外絕緣層包在外導(dǎo)電層之外；各層材料由陶瓷材料制成，可以采用含氮化硅及二硅化鉬的陶瓷材料。這種發(fā)熱體的不足之處是發(fā)熱體的抗彎強度、抗震能力有待進(jìn)一步提高，難以生產(chǎn)大功率發(fā)熱體，同時其加工工藝相對復(fù)雜，操作麻煩，成本較高。

CN102625496A于2012年8月1日公開了一種片狀陶瓷發(fā)熱體及配方，該發(fā)熱體包括組成成分為氮化硅、硅化鉬、氧化鋁及氧化釔的單層片狀陶瓷發(fā)熱體、上導(dǎo)電引線及下導(dǎo)電引線；上導(dǎo)電引線裝在單層片狀陶瓷發(fā)熱體的上端，下導(dǎo)電引線裝在單層片狀陶瓷發(fā)熱體的下端，上導(dǎo)電引線和下導(dǎo)電引線分別接直流電源正端和接地。這種發(fā)熱體的不足之處是發(fā)熱體的電阻層無絕緣層保護(hù)，在非安全電壓下安全性能差，使用范圍受到限制（如不能用于加熱液體的家用電器），抗震能力及抗彎強度也有待進(jìn)一步提高。

CN100484337C于2009年4月29日公開了一種多層圓形陶瓷電熱體及制備工藝，該電熱體包括電阻層、絕緣層、導(dǎo)電層及電極插孔，所述電極插孔位于陶瓷電熱體底端中央；陶瓷電熱體為2-3段，二段陶瓷電熱體的上段為圓柱體，下段為圓錐體，三段陶瓷電熱體上段為圓柱體、中段及下段為圓柱體；陶瓷電熱體的結(jié)構(gòu)為3-6層，上段圓柱體由外向內(nèi)第一層為電阻層、第二層為絕緣層，絕緣層的上端中央部位有小孔，第一層的材料與第三層的材料通過第二層絕緣層上端中央小孔連通形成電連接。這種陶瓷電熱體的不足之處是發(fā)熱體的抗彎強度、抗震能力有待進(jìn)一步提高，難以生產(chǎn)大功率發(fā)熱體及電阻層無絕緣層保護(hù)，在非安全電壓下安全性能差，使用范圍受到限制（如不能用于加熱液體的家用電器），同時其加工工藝相對復(fù)雜，操作麻煩，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種性能更穩(wěn)定，強度更高，使用壽命更長，應(yīng)用范圍更廣的氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體材料及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明之氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體材料，由氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體材料和發(fā)熱源材料組成；

所述氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體材料由以下組分及重量百分?jǐn)?shù)組成：Si₃N_4?80.9-91.1%，Y₂O_3?0.1-4.0%，AlN?1.5-6.0%，ZrO_2?0.1-2.6%，ZrN?2.0-8.0%，MgO?0.6-5.0%；所述各組分配比之和為100%；

所述發(fā)熱源材料由以下組分及重量百分?jǐn)?shù)組成：二硅化鉬45-62%，所述氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體材料38-55%，所述二硅化鉬和所述氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體材料配比之和為100%。

進(jìn)一步，優(yōu)選技術(shù)方案，由氮化硅復(fù)合陶瓷發(fā)熱體基體材料和發(fā)熱源材料組成；