专利名称：氮化硅发热体及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电热元件，特别涉及一种氮化硅发热体及其制作方法。
背景技术：
目前使用的氮化硅发热体基体材料采用的是氧化铝、氧化钇和氮化硅。此基体材 料高温下断裂韧性低。所制产品在使用过程中容易出现基体断裂，影响产品的使用寿命。发 热体在制造过程中，混料时调和剂采用无水乙醇，制造成本高，安全隐患大。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新的氮化硅发热体及其制作方法。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种氮化硅发热体，包括载体、 带电极的发热钨丝和导线，载体由氮化硅粉85% -93%重量、氧化钇粉0. 4% -6%重量、氧 化镧粉1.5%-10%重量和氧化铝粉0. -12%重量制备而成，发热钨丝嵌装在载体中，发 热钨丝电极设置在载体的一端，导线与发热钨丝电极焊接相连。所述的载体的一端设有一个凹槽，所述的发热钨丝电极设置在该凹槽的槽口上。一种氮化硅发热体的制作方法，包括以下步骤A、制作氮化硅素坯将氮化硅粉85% -93%重量、氧化钇粉0.4% 重量、氧化镧粉1.5% -10% 重量和氧化铝粉0. 1% -12%重量，加入适量蒸馏水球磨混合均勻后，经烘干、过筛得到混 合好的粉料，取素坯重量二分之一的粉料倒入素坯模中，刮平后放入钨丝，再加上另一半粉 料，刮平后放上压头，经60吨压机压制成氮化硅素坯；B、制作氮化硅发热体基体将步骤A所得氮化硅素坯多块分别用两块石墨垫板从上下夹住组成叠层，然后将 多个叠层叠放在一起，四周用石墨挡板将叠层包覆在内，放到模具中压紧，置于真空热压炉 中烧结压制成型，待炉温冷至室温取出分离，每块氮化硅素坯即热压烧结成一块氮化硅发 热体基体；C、焊接导线将氮化硅发热体基体包含发热钨丝电极的一端打磨至露出电极，将导线与电极焊 接相连，即成为氮化硅发热体产品。步骤B所述的制作氮化硅发热体基体的具体作法是由室温在60分钟内加热至 1500°C，然后施加10吨压力；再在40分钟内加热至1680°C，然后将压力增加到30吨；再在 20分钟内加热至1850°C，维持30吨压力不变并在1850°C下继续加热30分钟；烧结开始时 保持真空，温度升到1500°C后充氮气保护。本发明的氮化硅发热体的载体由氮化硅粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化镧粉混合制 作而成，其高温(1300°C以上)断裂韧性高于由氮化硅粉、氧化钇粉、氧化铝粉混合制作而成的载体，制作过程中用蒸馏水代替无水乙醇作混粉稀释剂，可降低制品成品，改善环境安
^^^ 急 ^^ o
图1是本发明中的氮化硅发热体的局部剖视结构示意图。
具体实施例方式参见图1，本发明中的氮化硅发热体，包括载体1、带电极2的发热钨丝3和导线4， 载体1由氮化硅粉85% -93%重量、氧化钇粉0. 4% -6%重量、氧化镧粉1. 5% -10%重量 和氧化铝粉0. 1% -12%重量制备而成，在载体的一端设有一个凹槽11，发热钨丝3嵌装在 载体1中，发热钨丝电极2设置在载体带凹槽的一端的槽口上，导线4与发热钨丝电极2焊 接相连。本发明氮化硅发热体及其制作方法可通过以下实施例进一步说明实施例1取氮化硅粉90克、氧化钇粉3克、氧化镧粉4克和氧化铝粉3克放入尼龙桶内，并 加入蒸馏水、氮化硅球、球磨4-20小时，然后倒入容器，放入烘箱中烘干，过筛出粉料待用。 取素坯二分之一重量的粉料倒入素坯模中，然后刮平，将钨丝放入模中，再加入另一半粉料 刮平后将上压头放入素坯模，用60吨压机将模内粉料压成密度达45-50%的氮化硅素坯。然后将上述氮化硅素坯多块分别用两块石墨垫板从上下夹住组成叠层，将多个叠 层叠放在一起，四周用石墨挡板将叠层包覆在内，放到模具中压紧，置于真空热压炉中热压 烧结，待炉温冷至室温取出分离，每块氮化硅素坯即热压烧结成一块氮化硅发热体基体。具 体作法是由室温在60分钟内加热至1500°C，然后施加10吨压力；再在40分钟内加热至 1680°C，然后将压力增加到30吨；再在20分钟内加热至1850°C，维持30吨压力不变并在 1850°C下继续加热30分钟；烧结开始时保持真空，温度升到1500°C后充氮气保护。最后将氮化硅发热体基体包含发热钨丝电极的一端打磨至露出电极，将导线与电 极焊接相连，即成为本发明的一种氮化硅发热体产品。实施例2制作步骤同实施例1，不同的是，氮化硅粉为85克，氧化钇粉为5克，氧化镧粉为9 克，氧化铝粉为1克。实施例3制作步骤同实施例1，不同的是，氮化硅粉为87克，氧化钇粉为1克，氧化镧粉为2 克，氧化铝粉为10克。实施例4制作步骤同实施例1，不同的是，氮化硅粉为92克，氧化钇粉为2克，氧化镧粉为 5. 5克，氧化铝粉为0.5克。本发明的氮化硅发热体载体是用氮化硅、氧化镧、氧化钇、氧化铝粉混合经热压烧 结而成，此材料高温断裂韧性高，可提高发热体的使用寿命，混料调和剂用蒸馏水取代无水 乙醇，可降低成本，减少安全隐患。
权利要求
一种氮化硅发热体，其特征在于包括载体、带电极的发热钨丝和导线，载体由氮化硅粉85％-93％重量、氧化钇粉0.4％-6％重量、氧化镧粉1.5％-10％重量和氧化铝粉0.1％-12％重量制备而成，发热钨丝嵌装在载体中，发热钨丝电极设置在载体的一端，导线与发热钨丝电极焊接相连。
2.如权利要求1所述的氮化硅发热体，其特征在于所述的载体的一端设有一个凹槽， 所述的发热钨丝电极设置在该凹槽的槽口上。
3.一种氮化硅发热体的制作方法，其特征在于包括以下步骤A、制作氮化硅素坯将氮化硅粉85% -93%重量、氧化钇粉0.4% -6%重量、氧化镧粉1. 5% -10%重量和 氧化铝粉0. 1% -12%重量，加入适量蒸馏水球磨混合均勻后，经烘干、过筛得到混合好的 粉料，取素坯重量二分之一的粉料倒入素坯模中，刮平后放入钨丝，再加上另一半粉料，刮 平后放上压头，经60吨压机压制成氮化硅素坯；B、制作氮化硅发热体基体将步骤A所得氮化硅素坯多块分别用两块石墨垫板从上下夹住组成叠层，然后将多 个叠层叠放在一起，四周用石墨挡板将叠层包覆在内，放到模具中压紧，置于真空热压炉中 热压烧结，待炉温冷至室温取出分离，每块氮化硅素坯即热压烧结成一块氮化硅发热体基 体；C、焊接导线将氮化硅发热体基体包含发热钨丝电极的一端打磨至露出电极，将导线与电极焊接相 连，即成为氮化硅发热体产品。
4.如权利要求3所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于步骤B所述的制作氮 化硅发热体基体的具体作法是由室温在60分钟内加热至1500°C，然后施加10吨压力；再 在40分钟内加热至1680°C，然后将压力增加到30吨；再在20分钟内加热至1850°C，维持 30吨压力不变并在1850°C下继续加热30分钟；烧结开始时保持真空，温度升到1500°C后 充氮气保护。
全文摘要
本发明提供了一种氮化硅发热体及其制作方法。氮化硅发热体包括载体、带电极的发热钨丝和导线，载体由氮化硅粉85％-93％重量、氧化钇粉0.4％-6％重量、氧化镧粉1.5％-10％重量和氧化铝粉0.1％-12％重量制备而成，发热钨丝嵌装在载体中，发热钨丝电极设置在载体的一端，导线与发热钨丝电极焊接相连。氮化硅发热体的制作方法包括制作氮化硅素坯、制作氮化硅发热体基体、焊接导线等步骤。本发明的氮化硅发热体的载体由氮化硅粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化镧粉混合制作而成，其高温(1300℃以上)断裂韧性高于由氮化硅粉、氧化钇粉、氧化铝粉混合制作而成的载体，制作过程中用蒸馏水代替无水乙醇作混粉调和剂，可降低制品成本，改善环境安全隐患。
文档编号C04B35/584GK101854749SQ20091004886
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者陈长明 申请人:上海汉源特种陶瓷有限公司