专利名称：陶瓷点火器的制作方法
技术领域：
本发明一个方面提供制造陶瓷电阻点火器元件的新方法，它包括将形成的 元件的一层或多层挤出(挤压)。还提供可用本发明制作方法得到的点火器元 件。
背景技术：
用陶瓷作为点火器材料已在例如煤气炉、取暖器和衣物烘干机方面取得很 大成功。陶瓷点火器制作包括用陶瓷部件构建电路，所述陶瓷部件的一部分显 示高电阻性，并在通过引线通电时其温度会上升。例如可参见美国专利 No.6,582'629、 6,278,087 、6,028,292、 5,801,361 、5,786,565、 5,405,237和5,191,508。典型的点火器一般为矩形元件，其顶部具有高电阻性"加热区"，并从相 反的点火器末端向所述加热区提供一个或多个"冷却区"。 一种目前市场上销 售的点火器(商品名为"Minilgniter"，美国新罕布什尔州Milford的Norton Igniter Products公司产品)被设计成用于12—120V的用途，其组成包含氮化铝("A1N")、 二硅化钼("MoSi2")和碳化硅("SiC")。已有的点火器制作方法包括批次式加工处理，该方法将至少二种不同电阻 率的陶瓷组合物加载在模具中。然后在高温高压下将形成的坯料元件致密化(烧 结)。参见上述专利。还可参见美国专利No.6，184，497。虽然这种制造方法可有效地制造陶瓷点火器，但批次式加工处理在产量和 生产成本效率方面存在着固有的限制。现有的陶瓷点火器还面临使用过程中(尤其是在会遭受碰撞的环境中，例 如，用于煤气炉的点火时)会断裂的问题。因此，需要有新的点火系统。尤其需要新的制造陶瓷电阻元件的方法。还 需要具有良好机械整体性的新的点火器。发明内容本发明提供新的制造陶瓷点火器元件的方法，它包含将陶瓷材料挤出，由 此形成陶瓷元件。与现有的方法(例如模铸法)相比，这种挤出制造法能够提 供高的产率和生产成本效率，并能够提供机械强度突出的点火器。更具体地说，本发明优选的方法包括将一层或多层挤出成陶瓷元件。若将 多层挤出，则这些层较好具有不同的电阻率，以在得到的元件中形成具有不同 导电性的区域。例如，可以通过共挤出一层'或多层依次的下列材料的层形成所 述元件1)任选的绝缘体(散热体)、2)导电区、3)电阻加热区、和4)第 二导电区。所述第二导电区可仅施加在点火器的一部分上，以提供一个露出的 电阻加热区，供燃料点火。本发明优选方法还包括在单个工序中形成多个点火器元件，该单个工序包 括挤出陶瓷材料的步骤。在这些优选方法的一个方面，可由一个或多个通过陶瓷材料挤出而成的片状或板状(tile)元件制造许多个能使用的点火器元件。例如，可通过将陶瓷材 料挤出或共挤出来制造一个或多个陶瓷板状元件。然后，可对板状元件热处理， 去除挤出工序中使用的任何粘合剂或其它载体，并可任选地进行致密化(例如 在高温高压下)，然后切割致密的板状元件，得到所需尺寸的点火器状元件。 这样的步骤还可以另一种顺序进行，例如，在致密化之前，可将板状元件切割 成所需大小的点火器状元件，然后可任选地在高压高温条件下将由此得到的毛 坯状态的点火器元件致密化。本发明制作方法还可包括加入陶瓷材料以制造成形的陶瓷元件的附加工 序。例如，可将一层或多层陶瓷层施加在成形的元件上，其施加方法例如可以 是浸涂、喷涂陶瓷组合物料浆的方法等。可由本发明方法得到的优选的陶瓷元件依次包含电连接的第一导电区、电 阻加热区和第二导电区。在一些优选实施方式中，如下面要进一步讨论的那样， 第一导电区被置入点火器元件的内部区域，其至少部分地被位于外面的第二导 电区罩盖或包封。较好的是，在该器件的使用过程中，可使用电线将电力施加 在第一或第二导电区(但通常不将电力同时施加在二个导电区上)。至少就一 些优选的应用而言，第一导电区的至少大部分不与陶瓷绝缘体(散热体)接触。
这种缺乏陶瓷绝缘体部分可提高点火器的时间-点火温度响应特性。本发明特别优选的点火器沿至少一部分点火器长度(例如，从点火器上电 线固定点至电阻加热区的长度)具有圆截面形状。更具体地说，优选点火器的至少一部分长度(例如，点火器长度的至少约10%、 40%、 60%、 80%、 90%) 或点火器的整个长度可具有大致椭圆形的、圆盘形的或其它圆截面的形状。尤 其优选的是能提供杆形点火器元件的大致圆盘形的截面形状。这样的杆形构造 使得点火器元件具有较高的截面模量(Section Moduli)，从而可提高点火器的 机械整体性。本发明点火器可具有各种构造。在一个优选的构造中， 一个导电性轴状元 件配置在一个导电性管状元件中，并且所述轴状元件和所述管状元件均与一个 加热区顶部或端部区域相连。本发明陶瓷点火器可在各种额定电压下使用，包括6、 8、 10、 12、 24、 120、 220、 230和240V的额定电压。本发明点火器可用于各种器件和加热系统的点火。更具体地说，可提供包 含本文所述烧结过的陶瓷点火器元件的加热系统。具体的加热系统包括煤气烹 调用具、用于商务楼和居民楼的加热单元(如热水器)。下面描述本发明其它方面。
图1 (包括图1A 图1C)示出本发明优选的制造方法。 图2是沿图1C的1-l线的剖视图。图3 (包括图3A 图3D)示出本发明另一优选的制造方法。 图4示出本发明又一优选的点火器。图5A和图5B示出本发明又一优选的点火器。其中，图5B是沿图5A中的 5B-5B线的剖视图。图6A和图6B示出本发明又一优选的点火器。其中，图6B是沿图6A中的 6B-6B线的剖视图。图7和图8示出又一优选的点火器和制作方法。图9A、 9B和9C示出又一优选的点火器和制作方法。
具体实施方式
如上所述，本发明提供制造陶瓷点火器元件的新方法，这些方法包括将一 层或多层元件挤出。本文中通常提到的术语"挤出"或"挤压"或其它类似的术语是指强使材 料或以其它方法推进材料使之通过形状诱导元件(如模具元件)的通用方法， 所述模具可以由例如聚合物、金属、它们的组合等适当形成。在将本发明点火 器元件挤出形成的过程中，可推进陶瓷材料(例如陶瓷粉末混合物、分散体或 其它制剂)或陶瓷前体材料或组合物使之通过形状诱导元件。较合适的是，在 被挤出材料脱离形状诱导元件之后，可将其固化或用其它方法硬化。现在看附图。图1A 图1C示出本发明优选的制作方法。如图1A中所示， 点火器元件IO通过将具有不同电阻率的多层共挤出而制得。在优选的系统中，内层是导电层12，中间层是电阻率更大的加热层14,露出的外层是第二导电层 16。点火器元件的挤出可按下述方法适宜地进行形成陶瓷组合物的流体制齐IJ， 推进该陶瓷制剂使之通过模具元件形成具有所需构造的点火器。例如，可制备淤浆或糊桨状陶瓷粉末组合物，例如，将一种或多种陶瓷粉 末与含一种或多种可混溶的有机溶剂(如醇等)的水溶液或水分散液混合而制得糊浆。优选的用于挤出的陶瓷淤浆组合物可如下制得在水的流体组合物中混合一种或多种陶瓷粉末(如MoSi2、 SiC、八1203和/或A1N)，所述水的流体 组合物可任选地含有一种或多种有机溶剂(如一种或多种水可混溶的有机溶剂， 如纤维素醚溶剂、醇等)。所述陶瓷淤浆还可含有其它物质，例如， 一种或多 种有机增塑剂化合物以及任选的一种或多种高分子粘合剂。可使用各种形状形成元件或形状诱导元件来形成点火器元件，所述元件具 有与挤出的点火器所需的形状对应的构造。例如，要形成杆状元件，可将陶瓷 粉末淤浆通过圆柱形模具元件挤出。要形成柱状或矩形点火器元件，可使用矩 形模具。挤出后，可适当地将成形的点火器在例如大于50°C或60°C的温度条件下 干燥足以除去任何溶剂(水性的和/或有机的)载体的时间。下面的实施例描述形成点火器元件的优选的挤出方法。如图1B所示，可除去一部分导电层16，露出电阻加热区14。可改变露出 的加热区长度(图1B中示为长度"a")以在目标电压下具有最佳性能。然后可根据需要，对点火器元件10作进一步加工处理。例如，如图1C所示，可在点火器10内部钻孔，形成内部空隙区域18。还可进一步地在例如温度 和压力条件下将形成的点火器IO致密化。合适的点火器电流路径可参见图2。图2中，电力通过插入的与电阻加热区 14连接的导电内芯元件12进入点火器系统10。导电元件12的近端12a和导电 元件IO的近端10a可通过例如铜焊而固定在使用过程中向点火器提供电力的电 线(图中未示出)上。点火器的近端10a可固定在各种支架中，例如，如已公 布的美国专利申请No.2003/0080103所公开的，用陶瓷塑料密封材料罩盖导电元 件近端I2a。也可适宜地使用金属支架来罩盖点火器近端。如图2所示，点火器IO给出的电流路径从导电内芯元件12通向电阻加热 区14，再通向外层的包封导电区16。也可将点火器制成这样的构造电流路径 以相反方向流动，由导电区16进入电阻加热区14，再进入导电内芯元件12。从图1C和图2可知，第一内芯导电区12与点火器的其它部分之间被空隙 区18隔开，直至在导电区远端部分12c与加热区14相连。另外，如上面所讨 论的，在优选的系统(例如图1和图2所示系统)中，第一导电区的近端部分 12a与在某些现有的系统中使用的陶瓷散热(绝缘体)区域不接触。至少就许多 应用而言，较适宜的是，点火器可不包含任何绝缘体或散热区域，而仅包含两 个具有不同电阻率的区域。即所述点火器只含有导电(冷却)区和更高电阻(加热)区。这种至少在第一导电区大部分长度上没有陶瓷绝缘体可具有明显的优点， 包括时间-温度响应特性得到提高。本文中，术语"第一导电区大部分长度"是 指从电线固定点至加热区连接处之间测得的第一导电区长度(图2中表示为距 离b)中至少有约40%不与陶瓷绝缘体材料接触。更好的是，从电线固定点至 加热区连接处之间测得的第一导电区长度(图2中表示为距离b)中至少有约百 分之50、 60、 70、 80、 90或95、或整个第一导电区长度不与陶瓷绝缘体材料接 触。在特别优选的系统中，如图1C和图2中举例性说明的点火器所总体示出的 那样，第一导电区至少大部分长度露出在例如空隙区域18中。本文中，术语"时间-温度响应"或类似的术语是指点火器的加热区从室温 (约25°C)升至约1000°C的燃料(例如煤气)点火温度所需的时间。特定的点 火器的时间-温度响应值可用双色红外高温计合适地测得。本发明特别优选的点 火器的时间-温度响应值可为约3秒或更低，甚至可约为2秒或更低。 如上面所讨论的和图1中举例性说明的，对于至少某些优选的系统而言，点火器至少大部分长度在沿至少一部分长度(例如，图2中示出的长度a)上具 有圆截面形状。图1示出了一种特别优选的构造，在该构造中，点火器I0在其 约整个长度上具有大致圆盘形的截面，从而产生一种杆状点火器元件。然而， 优选的系统还包括那些只有一部分长度具有圆截面形状的点火器，例如，那些 最多占其长度(如图2中举例性说明的点火器长度b)约百分之10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80或90具有圆截面形状的点火器；在这样的设计中，其余的 点火器长度部分可具有与外部边缘相应的形状。图3A 图3D示出本发明另一较佳制作方法。在该方法中，点火器元件20 是通过挤出包封在绝缘体(散热)内层24内的导电内芯区域22而形成的。如图3B所示，可将第二外导电层26施加在所述挤出的点火器元件上，然 后如3C所示，施加电阻加热区28。如上面所讨论的，陶瓷层26和28可通过 许多方法中的任一种进行施加。较佳的施加方法是，在对点火器非涂布区域进 行合适的掩蔽后将点火器元件浸涂在陶瓷组合物淤浆中。对于这样的浸涂应用，可适宜地使用淤浆或其它流体状陶瓷组合物。所述 淤浆可包含水和/或极性有机溶剂载体(如醇等)以及一种或多种添加剂以促进 施加的陶瓷组合物形成均匀的层。例如，所述淤浆组合物可包含一种或多种有 机乳化剂、增塑剂和分散剂。这些粘合剂材料可适宜地在随后的点火器元件致 密化过程中加热除去。浸涂方法可以是将点火器元件浸没于陶瓷组合物淤浆中。较佳的浸涂方法和用于浸涂的较佳陶瓷组合物淤浆在下面的实施例中举例说明。如图3D所示，可至少部分地例如通过钻削来除去陶瓷绝缘体区域24，形 成空隙区域30。由此，如图3D所示'插入的第一导电区22从近端22a (如上 面所讨论的，可以有电线固定在其之上)延伸至电阻区28，电阻区28与第二导 电区26相连，该第二导电区26位于部分除去的绝缘体层24和插入的空隙区30 之上。图4示出本发明又一较佳点火器40。该点火器40可通过将绝缘体陶瓷内芯 与将其包覆的电阻区42 (例如图3C中示出的电阻区28)共挤出而得到。然后 可施加导电区44。施加方法例如可以是将点火器元件在导电陶瓷组合物的淤浆 中浸涂。如图4中总体示出的那样，可以将点火器表面形成为平面46。其方法 可以是致密化后进行加工，也可以是在毛坯状态下进行加工。如上面就图3D中
的点火器20所讨论的，可例如通过钻削来至少部分地除去陶瓷绝缘体区域，形 成空隙区域48。更好的是，可通过空心管元件共挤出来至少部分除去最终点火 器元件中的绝缘体区域。本发明方法可明显有助于制造特定应用所需要的各种构造的点火器。为提 供特定构造，使用适当的形状诱导模具来挤出陶瓷组合物(例如陶瓷糊浆)。例如，可使用基本上呈正方形的模具制造图5A和5B中所示的点火器元件 50。该点火器元件50包含矩形或柱形的内芯导电区52 (其横截面为角形，更具 体地说，如图5B中清楚地示出的大致正方形的横截面)和同样角形的外导电区 54和加热区(在图5A的剖视图中未示出加热区)。还可以使用具有不规则圆形的模具来形成图6A和6B所示的元件60。该元 件60的内芯导电区62和外导电区64各自具有不规则圆形横截面。本发明点火器的尺寸可在大的范围内变化并可根据点火器的拟定用途进行 选择。例如，较佳的点火器长度(图2中的长度b)可在约0.5 — 5cm的范围内， 较好地为约l一3cm。点火器横截面宽度(图2中的长度c)可在约0.2 — 3cm的 范围内。同样地，导电区和加热区的长度也可适当变化。较好的是，图2所示结构 点火器的第一导电区长度(图2中的长度d)可在0.2至2、 3、 4或5cm或更大 的范围内。第一导电区更典型的长度约为0.5 — 5cm。加热区的高度(图2中的 长度e)可在约0.1cm至约2cm的范围内，加热区电流路径的总长度(图2中的 长度f)约为0.2cm至5cm或更大， 一般而言，电阻区电流路径总长度(图2 中用虚线示出)最好约为0.5 — 3.5cm。在优选的系统中，本发明点火器的加热区亦即电阻区在额定电压下会加热 至小于约1450。C的最大温度。在约为额定电压110%的高端线路电压下，最大 温度小于约1550°C，在约为额定电压约85%的低端线路电压下，最大温度小于 约1350。C。如上面所讨论的，本发明优选方法还包括在单个通用方法中形成多个点火 器元件，该方法包括挤出陶瓷材料的步骤。例如，如图7所一般性举例说明的，陶瓷板状元件70的形成方法可以是使 陶瓷材料通过相应的模具元件挤出，更好的是，将该板状元件的多层或多个区 域(各层或各区域具有不同的电阻率)共挤出。这样，如图7中举例说明的， 板状元件的多个区域共挤出成导电区72和电阻相对较大的"加热"区(或称点
火区)74。
图7中的箭头表示板状元件的共挤出方向。陶瓷板状元件70可具有各种尺 寸，可适宜地将其切削成5、 10、 15、 20、 30、 40、 50、 80、 100个或更多的不 连续的点火器元件。对于某些实施方式而言，板状元件的厚度(图7中的尺寸 "a")可适宜地与切削所得到的点火器元件的厚度相同。在其它实施方式中， 如下面就图9A 9C (在这些图中，多个板状元件集合在一起)所讨论的那样， 板状元件厚度可仅是随后形成的点火器元件厚度的一部分。
挤出后，可用例如热处理方法除去挤出的陶瓷材料中的粘合剂和其它有机 物。然后，例如可在与挤出方向(图7中以箭头表示)垂直的方向切削点火器 元件70，形成所需大小的点火器元件。如上面所讨论的，可根据需要，在高压 高温下将点火器元件致密化。此外，根据需要，还可进一步对点火器元件进行 加工处理。例如，除去内部区域，形成称作"有槽的"点火器图案。在该槽的 周围提供电流路径。
图8示出另一较佳方法。在该方法中，使陶瓷材料通过相应的模具元件挤 出，形成板状元件90。板状元件最好通过将板状物的多层或多个区域共挤出而 成，各层或各区域具有不同的电阻率。这样，如图8举例说明的，板状元件的 多个区域共挤出成导电区86和电阻相对较大的"加热"区(或称点火区)S8。
图8中的箭头表示板状元件的共挤出方向。虚线82表示可将形成的板状元 件80切割成二个单独组件的位置。然后，可进一步将各板状组件(例如，与示 出的箭头垂直地)切削成单个点火器元件。在图8示出的实施方式中，形成的 点火器元件包括内部散热区(或称绝缘体区)S4 (而不是上面就图7所讨论的 有槽构造)。切削板状元件之前或之后，可在例如高压高温下将陶瓷材料致密 化。
图9A 9C示出又一较佳制作方法。在该方法中，制造多个板状或片状元 件，然后将它们集合在一起，形成许多点火器元件。更具体地说，如图9A中一 般性地示出，陶瓷板状或片状元件90通过用相应的模具将陶瓷材料共挤出而形 成，它包括导电区92和电阻相对较大的"加热"区(或称点火区)94。如图9B 所示，单独的陶瓷板状或片状元件通过用相应的模具将陶瓷材料共挤出而形成， 它包括绝缘体区域(或称散热区域)98。图9A和9B中的箭头表示板状元件的 共挤出方向。挤出的陶瓷材料的粘合剂和其它有机物可通过对形成的板状元件 进行热处理而加以除去。
然后，可将多个板状元件集合，形成例如如图9c所示的元件96夹在二个 元件90之间的三个板体叠在一起的集合体。然后，可将集合体IOO切割成单个 点火器元件。如上面所讨论的，根据需要，可在高压高温下将点火器元件致密 化。
可使用各种组合物来形成本发明点火器。 一般而言，较佳的加热区组合物 包括下述组分中的二种或两种以上1)导电材料、2)半导体材料、3)绝缘材 料。导电(冷却)区域和绝缘(散热)区域可由相同组分构成，但各组分的比 例可不同。典型的导电材料包括例如二硅化钼、二硅化钨、氮化物(如氮化钛) 和碳化物(如碳化钛)。典型的半导体包括碳化物，如碳化硅(掺杂的和未掺 杂的)和碳化硼。典型的绝缘材料包括金属氧化物(如氧化铝)或氮化物(如 A1N禾口/或Si3N4)。
本文中，术语"电绝缘材料"是指室温电阻率至少约为1(Tn-cm的材料。 本发明点火器的电绝缘材料组分可仅由或主要由一种或多种金属氮化物和/或金 属氧化物构成，绝缘组分也可以除金属氧化物、金属氮化物之外的其它材料。 例如，绝缘材料组分还可含有氮化物(如氮化铝、氮化硅、氮化硼)、稀土金 属氧化物(如氧化钇)、稀土金属氮氧化物。绝缘组分优选的添加材料是氮化 铝(A1N)。
本文中，术语"半导体陶瓷"或"半导体"是指室温电阻率约为10—10sn-cm 的陶瓷。若加热区组合物中半导体成分的量大于约45v/o (此时导电陶瓷约为6 一10v/0)，则该组合物的导电性对于高电压应用而言就太大(由于缺乏绝缘体)。 而若半导体材料的量小于约10% (此时导电陶瓷约为6—10v/0)，则该组合物
的电阻就太大(由于绝缘体太多)。另外，在导电体含量大的情况下，需要更 多的绝缘体与半导体成分的电阻性混入物以获得所需电压。通常，所述半导体 是选自碳化硅(惨杂的和未掺杂的)和碳化硼的碳化物。 一般以碳化硅为佳。
本文中，术语"导电材料"是指室温电阻率小于约lCT2Q-cm的材料。若 加热区组合物中的导电性成分的量大于35v/o，则生成的陶瓷的导电性会变得太 大。通常，所述导体选自二硅化钼、二硅化钨、氮化物(如氮化钛)和碳化物 (如碳化钛)。 一般以二硅化钼为佳。
一般地，优选的加热(电阻)区组合物包括(a)约50—80v/q电阻率至少 约为101Q Q-cm的电绝缘性材料、(b)约Ov/o (不使用半导体材料的情况)至 45v/o电阻率约为10—108Q-cm的半导体材料和(c)约5 — 35v/o电阻率小于约
10^Q-cm的金属导体。较好的是，所述加热区包含50 — 70v/o的电绝缘陶瓷、 10 —45v/o的半导体陶瓷和6—16v/0的导电材料。用于本发明点火器的特别优选 的加热区组合物含lOv/o的MoSi2、 20v/o的SiC和余量的A1N或A1203。
如所讨论的，本发明点火器包含与加热(电阻)区电连接的较低电阻率的 冷却区，该冷却区可以使电线与所述点火器相连。优选的冷却区包括由例如AIN 和/或八1203或其它绝缘材料、SiC或其它半导体材料、和MoSi2或其它导电材料 构成的区域。但冷却区的导电性和半导电性材料(例如SiC和MoSi2)的百分比 要明显地比加热区的大。优选的冷却区组合物包含约15 —65v/o的氧化铝、氮化 铝或其它绝缘材料和约20 — 70v/0的MoSi2和SiC或其它导电性和半导电性材
料，体积比约为1: l至约l: 3。对于许多应用而言，更好的是，冷却区包含约
.5 — 50v/0的AIN禾口/或A1203、 15 — 30v/。的SiC和30 —70v/o的MoSi2。为便于 制备，较好的是，冷却区由与加热区相同的组合物形成，但半导电性材料和导 电性材料的相对量更大。
用于本发明点火器的一个特别优选的冷却区组合物含20 — 35v/q的MoSi2、 45 — 60v/o的SiC和余量的A1N或A1203。
至少就一些应用而言，本发明点火器可适当地包含非导电性(绝缘体或散 热)区域，虽然如上面所讨论的，本发明特别优选的点火器不含与第一导电区 至少大部分长度接触的陶瓷绝缘体。
若采用散热区，则其可以与导电区相连、与加热区相连或同时与两者相连。 较好的是，烧结的绝缘体区域在室温的电阻率至少约为1014Q-cm，在操作温度 条件下的电阻率至少为104 Q-cm，强度至少为150 MPa。较好的是，绝缘体区 域在操作(点火)温度条件下的电阻率比加热区电阻率至少大2个数量级。合 适的绝缘体组合物包含至少约90%v/o的一种或多种氮化铝、氧化铝和氮化硼。 本发明点火器的一个特别优选的绝缘体组合物由60v/o的A1N、 lOv/o的A1203 和余量的SiC构成。与本发明点火器一起使用的另一优选的加热组合物包含 80v/o的AIN和20v/o的SiC。
本发明点火器可用于许多应用，包括气相燃料点火应用(如煤气炉和烹调 用具)、踢脚板式取暖器、锅炉和炉顶(stove tops)。本发明点火器尤其可用 作炉顶式燃气具和煤气炉的点火源。
本发明点火器还特别适用于液体燃料(例如煤油、汽油)蒸发和点火，例 如，用于交通工具(例如车辆)加热器以预热该交通工具。
本发明优选的点火器与通常称作热线点火塞的加热元件是明显不同的。其
中，常用的热线点火塞往往会热至较低温度，例如，最高温度约为800°C、 900。C 或1000°C，由此加热一定体积的气体，而非直接将燃料点燃，而本发明优选的 点火器可产生更高的最高温度，例如至少约为1200°C、300°C或1400。C，直 接将燃料点燃。本发明优选的点火器还无需在元件周围或至少其一部分进行不 透气密封以形成气体燃烧室(如热线点火塞系统通常采用的那样)。另外，本 发明许多优选的点火器可在较高线路电压(例如，大于24V的线路电压，例如 60V或更高或120V或更高，包括220、 230和240V)条件下使用，而热线点火 塞通常仅在12 — 24V条件下使用。
下面通过非限定性的实施例对本发明进行说明。本文中提到的所有文献均 以引用的方式全文插入本文作为本发明的一部分。
实施例1:点火器的制作
将电阻组合物(15体积％的MoSi2、 20体积％的SiC和佘量的A203)和 绝缘组合物(20体积％的SiC和80体积％的A1203)的粉末与约16重量％的水 和5重量％的甲基纤维素(商品名DowA4W)混合，形成二种糊浆。将二种糊 浆加载到活塞式挤出机的料斗中，使绝缘性糊浆形成圆柱形内芯，使导电性糊 浆形成圆柱形包层。将二种混合物共挤出成约直径约为0.300英寸的共轴包层 杆。然后在65。C将杆固化，除去水分，切割成1一3英寸的长度。浸涂试样， 在其一半的长度涂敷导电组合物(30体积％的MoSi2、 20体积X的SiC和余量 的八1203)的淤浆。所述淤浆含分散剂和低粘度流体基料。所述基料含异丙醇、 PEG400 (乳化剂；硬脂酸的反应产物)、SANTICIZER 160 (增塑剂；丁基苄 基)、BUTWAR B76 (孟山都公司产品，聚乙烯基丁缩醛)、111M分散剂 (DARVAN)。将涂覆试样在氩气氛中于1200。C预烧结，烧去粘合剂，涂敷氮 化硼，在1750。C用玻璃热等静压机进行1小时的致密化。用喷砂清理法清洗该 致密的部件，在曲表面的相反两侧开槽，形成电路。在未涂覆端所述凹槽比部 件长度短1/8 1/4英寸。如此涂覆端两个面被所述凹槽隔开，形成点火器的二 个支脚，当与60V电源连接时，达到约1200°C的温度。
实施例2:点火器的制作
将导电组合物(30体积％的MoSi2、 20体积％的SiC和余量的A1203)和
绝缘组合物(20体积％的SiC和80体积％的A1203)的粉末与约16重量％的水 和5重量％的甲基纤维素(商品名DowA4W)混合成二种糊浆。将该二种糊浆 加载到活塞式挤出机的料斗中，使导电糊浆形成圆柱形内芯，使绝缘糊浆形成 圆柱形包层。将二种混合物共挤出成约直径约为0.300英寸的共轴包层杆。然后 在65。C将杆固化，除去水分，切割成1一3英寸的长度。浸涂试样，在其一半 的长度涂敷导电组合物(30体积％的MoSi2、 20体积％的SiC和余量的A1203) 的淤浆，在剩下的一半涂敷电阻组合物(15体积％的MoSi2、 20体积X的SiC 和余量的八1203)的淤浆。该淤浆含分散剂和低粘度流体基料。所述基料例如含 异丙醇、PEG400、 SANTICIZER 160、 BUTWAR B76、 111M分散剂。将涂覆的 试样在氩气氛中于1200°C预烧结，烧去粘合剂，涂敷氮化硼，并在1750。C用 玻璃热等静压机进行1小时的致密化。用喷砂清理法清洗致密化了的部件，从 杆状物的涂有导电层的顶端开始切开1/8英寸，形成电路。在切割端被绝缘层隔 开的内芯和外表面形成点火器的二个支脚，当与60V电源连接时，达到约1200°C 的温度。
实施例3:点火器的制作
将用于形成电阻组合物(15体积％的MoSi2、 20体积％的SiC和余量的 A1203)和绝缘组合物(20体积％的SiC和80体积％的A1203)的混合的陶瓷粉 末分别与约16重量％的水和约5重量％的甲基纤维素(Clariant公司产品)混 合，形成二种陶瓷糊浆。将该二种糊浆加载到组装的双活塞式挤出机的料斗中， 供料给一个双层共挤出用模具。使绝缘性糊浆形成内芯，使电阻糊浆形成约0.015 英寸厚的皮层。共挤出的杆状物的外直径约为0.25英寸。然后在约65°C将杆状 物固化，除去水分，切割成1.25英寸的长度。将试样去粘合剂并致密化。将致 密化的部件用喷砂清理法进行清洗。在相反两侧开槽至离末端1/S英寸处，形成 电路。
上面对本发明具体实施方式
进行了详细的描述。但应该理解，本领域的技 术人员可以在考虑了本文内容之后，在不偏离本发明实质和范围的情况下对本 发明进行变更和改进。
权利要求
1.一种制造电阻型点火器的方法，它包括挤出陶瓷元件的步骤。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述陶瓷元件包含电阻率不同 的二个或多个区域。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述陶瓷元件在其横截面上具 有电阻率不同的区域。
4. 如权利要求l所述的方法，它还包括除去第一电阻区的至少一部分，露 出电阻率不同的第二电阻区。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一电阻区的电阻率低于 第二电阻区的电阻率。
6. 如权利要求l所述的方法，它还包括将一种或多种陶瓷组合物施加到陶 瓷元件的至少一部分上。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在陶瓷元件上施加导电性陶瓷 组合物。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在陶瓷元件上施加至少两种电 阻率不同的陶瓷组合物。
9. 如权利要求l所述的方法，它还包括将挤出的陶瓷元件致密化。
10. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，除去点火器内部的一部分。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成一种板状陶瓷元件，并 切割该板状陶瓷元件，形成多个点火器元件。
12. —种陶瓷点火器元件，它是通过将陶瓷元件挤出而得到的。
13. 如权利要求12所述的陶瓷点火器元件，其特征在于，所述元件包含两个或多个电阻率不同的区域。
14. 如权利要求12所述的点火器元件，其特征在于，第一电阻区的至少一部分被暴露，露出电阻率不同的第二电阻区。
15. 如权利要求14所述的点火器元件，其特征在于，所述第一区的电阻率比第二区的电阻率低。
16. 如权利要求12所述的点火器元件，其特征在于，在形成的陶瓷元件的 至少一部分上施加一种或多种陶瓷组合物。
17. 如权利要求12所述的点火器元件，其特征在于，在点火器的至少一部 分长度上所述点火器元件具有基本上为圆形的横截面。
18. 如权利要求12所述的点火器元件，其特征在于，所述点火器元件的横 截面是非圆盘形的。
19. 一种气体燃料的点火方法，它包括在权利要求12—18中任一项所述的点火器上通电流。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述电流的额定电压为6、 8、 10、 12、 24、 120、 220、 230或240V。
21. —种加热装置，它包含权利要求11一18中任一项所述的点火器。
全文摘要
提供新的制造陶瓷电阻点火器元件(10)的方法。这些方法包括将形成的元件的一层或多层(12，14，16)共挤出。还提供可用本发明制作方法得到的陶瓷点火器。
文档编号F23Q7/00GK101115956SQ200580037199
公开日2008年1月30日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月28日
发明者C·A·维勒肯斯, N·P·阿尔赛诺, S·安娜瓦拉普, T·J·谢里丹 申请人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司