专利名称：干点型氮化硅电热元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电热材料，尤其是一种干点型氮化硅电热元件及其制造方法。
背景技术：
目前国内外在空气领域中加热的电热元件都是以电阻丝、金属管、硅碳材料、PTC 和涂层加热，它们都有ー个共同的缺点使用寿命短、安全可靠性低、耐腐蚀性能差、并且电阻丝、金属管、PTC在高温环境无法使用。
发明内容
为了解决上述技术上的不足，本发明的目的是提供一种干点型氮化硅电热元件， 其耐腐蚀、耐高温、寿命长、安全可靠。本发明的另ー个目的是提供上述干点型氮化硅电热元件的制造方法。本发明的目的可以通过以下方式来实现一种干点型氮化硅电热元件，由发热源及发热本体组成，其特征在于按重量百分比计算，所述发热本体的配方包含以下组分纳米氮化硅85% -96%，三氧化ニ铝
三氧化ニ钇4% -8%。所述的发热源为钨丝。所述的纳米氮化硅粒径范围在40_60nm之间。上述干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于包括以下步骤(I)原料配制按上述配方称料，球磨，烘干、过筛得粉料待用；(2)素坯制作将发热源、上述粉料通过模具成形，拆模取出素坯待用；(3)烧结将素坯装入石墨模中，然后放入热压炉内烧结，烧结エ艺为常温下在20-40分钟内加热到900-1015 °C，继续升温并开始加压，在30-120分钟内加热到 1700-1800°C，保持5-60分钟，然后，在5_60分钟内冷却至1300-1700°C，在5_30分钟升至 1700-1800°C保持5-60分钟，最后自然冷却、卸压。本发明采用纳米氮化硅粉、三氧化ニ铝、三氧化ニ钇为原材料，经热压烧结而成， 因此它具有以下性能I、耐高温在1200°C以内的环境中可以长期工作；2、耐腐蚀本发明氮化硅电热元件在30%氢氧化钠溶液中进行6小时沸腾试验， 平均腐蚀率为0. 43g/m2h,在5%硫酸溶液中进行6小时沸腾试验，平均腐蚀率为9. 21g/m2h。 而不锈钢在相同环境下腐蚀率达81-121g/m2h。所以本发明的氮化硅材料的酸碱能力远远大于金属材料；3、热硬性、耐磨性能佳氮化硅材料的硬度高于任何金属材料、仅次于金钢石、并且在1000°c以内工作不会因为环境温度升高而降低硬度，因此氮化硅材料不但热硬性好、 高温自润滑性能优越、并且耐磨性极佳。4、综全上述性能、本发明的氮化硅材料不仅仅是用于电热元件领域，还可以运用到陶瓷轴承行业、高温作业行业等要求较高的结构陶瓷材料行业。
具体实施例方式本发明是一种干点型氮化硅电热元件，由发热源及发热本体組成。按重量百分比计算，所述发热本体的配方包含以下组分纳米氮化硅85%-96%,三氧化ニ铝I % -4%，三氧化ニ钇4%-8%。由于纳米氮化硅粒径大小将直接影响到晶须的生长，导致产品质量可能出现不符合要求的现象，因此优选的，纳米氮化硅粒径范围在40-60nm之间。发热源采用钨丝。上述干点型氮化硅电热元件的制造方法，包括以下步骤(I)原料配制按上述配方称料，球磨，烘干、过筛得粉料待用。球磨エ艺加入蒸馏水、氮化硅球研磨5-60小时，研磨机的转速可根据设备不同而设定，一般为50/min转。研磨后的粘度达到150-200mm2/S为佳。然后放入烘箱内烘干后过筛待用。(2)素坯制作将钨丝、上述粉料通过模具成形，拆模取出素坯待用。模具是按要生产的干点型氮化硅电热元件外观规格要求加工的金属模具。加工素坯时、先将钨丝放入钨丝定位模具中、倒入一条素坯的一半粉料到模具内、刮平粉料、放入模具下压头、然后翻转180度取出钨丝定位模具、再加入另一半粉料刮平放入模具上压头，放在压头压カ为 5-50Mpa的压机上加压成形,最后拆模取出素还待用。(3)烧结将素坯装入石墨模中，然后放入热压炉内烧结，烧结エ艺为常温下在20-40分钟内加热到900-1015 °C，继续升温并开始加压，在30-120分钟内加热到 1700-1800°C，并均速加至全压，所述全压=素坯的总受カ面积X200-300kg/cm2，保持5_60 分钟，然后，在5-60分钟内冷却至1300-1700で，在5-30分钟升至1700-1800°C保持5-60 分钟，最后自然冷却、卸压，当热压炉内温度低于120°C时，开炉取出石墨模，拆模取出制品。 石墨模是用高纯石墨按干点型氮化硅电热元件的外观规格加工的石墨模，并在与素坯接触面贴两层石墨纸，然后将素坯装入石墨模中放入热压炉内烧结。下面结合实施例，对本发明作进ー步详细说明，但本发明并不限于此特定例子。实施例1-4的干点型氮化硅电热元件，通过以下步骤制成I、原料配制按表ー配方称料、并放入尼龙桶中、加入蒸馏水、氮化硅球、在研磨机转速50/min下研磨20小时直至粘度达到150_200mm2/S之间、然后倒入容器、放入烘箱内烘干冷却后过30目筛待用。表一.氮化硅电热元件的本体配方単位克
权利要求
1.一种干点型氮化硅电热元件，由发热源及发热本体组成，其特征在于按重量百分比计算，所述发热本体的配方包含以下组分纳米氮化硅85% -96%，三氧化ニ铝三氧化ニ钇4% -8%。
2.根据权利要求I所述的干点型氮化硅电热元件，其特征在于所述的发热源为钨丝。
3.根据权利要求I所述的干点型氮化硅电热元件，其特征在于所述的纳米氮化硅粒径范围在40-60nm之间。
4.权利要求1-3中任ー权利要求所述干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于包括以下步骤(1)原料配制按配方称料，球磨，烘干、过筛得粉料待用；(2)素坯制作将发热源、上述粉料通过模具成形，拆模取出素坯待用；(3)烧结将素坯装入石墨模中，然后放入热压炉内烧结，烧结エ艺为常温下在20-40 分钟内加热到900-1015°C，继续升温并开始加压，在30-120分钟内加热到1700_1800°C，保持5-60分钟，然后，在5-60分钟内冷却至1300-1700°C，在5-30分钟升至1700-1800°C保持5-60分钟，最后自然冷却、卸压。
5.根据权利要求4所述的干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于所述步骤(I)中的球磨エ艺为加入蒸馏水、氮化硅球研磨研磨5-60小时，研磨后的粘度为 150-200mm2/S。
6.根据权利要求4所述的干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于所述步骤(2)中的的模具是按要生产的干点型氮化硅电热元件外观规格要求加工的金属模具，加工素坯时、先将钨丝放入钨丝定位模具中、倒入一条素坯的一半粉料到模具内、刮平粉料、放入模具下压头、然后翻转180度取出钨丝定位模具、再加入另一半粉料刮平放入模具上压头，放在压头压カ为5-50Mpa的压机上加压成形，最后拆模取出素坯待用。
7.根据权利要求4所述的干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于所述步骤(3)中的石墨模是用高纯石墨按干点型氮化硅电热元件的外观规格加工的石墨模，并在与素还接触面贴有石墨纸。
8.根据权利要求4所述的干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于所述步骤(3)中，在30-120分钟内加热到1700-1800°C同时均速加至全压，所述全压=素坯的总受カ 面积 X200-300kg/cm2。
9.根据权利要求4所述的干点型氮化硅电热元件的制造方法，其特征在于所述步骤 ⑶中，最后当热压炉内温度低于120°C时，开炉取出石墨模，拆模取出制品。
全文摘要
本发明公开一种干点型氮化硅电热元件及其制造方法，其由发热源及发热本体组成，按重量百分比计算，发热本体的配方包含以下组分纳米氮化硅85％-96％，三氧化二铝1％-4％，三氧化二钇4％-8％，通过原料配制、素坯制作、烧结等步骤制得。本发明耐高温在1200℃以内的环境中可以长期工作，而且耐腐蚀，热硬性、耐磨性能佳。
文档编号H05B3/10GK102612180SQ201210077290
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者陈凌 申请人:广州石潮特种陶瓷制造有限公司