一种全陶瓷发热体的制作方法

1.本发明涉及电热体技术领域，具体为一种全陶瓷发热体。


背景技术：

2.电热体广泛应用于加热或点火设备中，如即热双模热水器、汽车尾气氧化传感器、工业设备加热器件、超声波电热元件、模具加热保温器件、医疗器械加热器、空气加热器、小型加热电器等等，而传统的陶瓷发热体多以高热导率氧化铝瓷为基体，导电耐热难熔材料作为内电极形成发热电路，通过一系列特殊工艺共烧而成的一种高新高热节能的发热体，具有耐腐蚀、耐高温、温度均匀、寿命长等等的优点。
3.目前，传统的陶瓷发热体通电自身发热产生温度，利用温度与电压的标定值，或者热电阻值反映出发热温度，但实际发热过程中，受诸多因素的影响，无法得知其准确的温度，若陶瓷发热体温度下降过多，导致加热或点火不可靠，而若温度超出上限，容易引起产品高温烧毁。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种全陶瓷发热体，以解决温度控制精准度差的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种全陶瓷发热体，其特征在于：包括外发热层、内绝缘层和内发热层，由内向外依次为内发热层、内绝缘层和外发热层，所述外发热层与内发热层电连接，所述外发热层与内发热层为材料重量配比不同的陶瓷材料。
6.为了提高感应温度变化的敏锐度与准确性，实时准确的测量全陶瓷发热体的温度，所述外发热层包括外电阻层，所述内发热层包括内电阻层，所述外电阻层与内电阻层的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=（500-700）：（100-300）：（40-80）：（50-90）：（0-30）：（500-800），所述外电阻层与内电阻层的配比值不同。
7.为了增强发热体的导电性，所述外发热层还包括外导电层，所述内发热层还包括内导电层。
8.进一步的，所述外导电层的陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=（500-700）：（40-80）：（50-90）：（700-3000），提高外导电层的导电性。
9.进一步的，所述内导电层的陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=（500-700）：（40-80）：（50-90）：（0-30）：（700-3000），提高内导电层的导电性。
10.为了隔绝内外发热层，所述内绝缘层的陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=（500-700）：（40-80）：（50-90）：（0-30）：（10-800）。
11.为了便于连接电极，所述内导电层设有中心电极焊接处，所述外导电层设有侧电极连接处。
12.为了满足特殊应用场景的需求，如：防止积碳，避免与导电颗粒和导电丝网接触，还包括外绝缘层，所述外绝缘层包裹在所述外导电层上。
13.优选的，由内向外依次为内导电层、内电阻层、内绝缘层、外电阻层、外导电层和外
绝缘层，整体为同心回旋结构。
14.进一步的，所述外绝缘层的陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=（500-700）：（40-80）：（50-90）：（10-800）。
15.有益效果：本发明集发热和温度传感于一体，不会受外界环境影响，如燃烧室传热或冷热风影响发热体本身的温度值，使其与标定的电压与温度值不匹配，进而影响其点火可靠性。本发明通过内外发热结构，双电阻层材料差异越大，材料/温差电势越准确，根据材料/温差电势原理：单一导体两端由于温度不同而在其两端产生的电势为温差电势，两种不同的导体接触，如果两个触点间有一定温度差时，则产生材料电势，在复杂多变的工作环境中加热或点火，温度精确可靠，如附图2中，为发热体两端温差与热电势的关系图，直接反应了两个的线性关系，此温差为实际温度差；能够反复提供高温区域的温度值，有利于辅助控制电路调节电压以达到理想的温度目标值，实现实时控制全陶瓷发热体的温度，达到加热或点火可靠，寿命可靠的目的。全陶瓷发热体分散性低和滞后性小，发明人通过向全陶瓷发热体外部喷水进行温度测试，测得的温度值反应迅速且实时变化。
附图说明
16.图1为本实施例1和实施例2的结构示意图；图2为发热体两端温差与热电势关系线性表。
17.附图标记：1、内导电层；2、内电阻层；3、内绝缘层；4、外电阻层；5、外导电层；6、外绝缘层；7、连通孔；8、中心电极焊接处；9、侧电极连接处。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。
19.一种全陶瓷发热体，包括外发热层、内绝缘层3和内发热层，由内向外依次为内发热层、所述内绝缘层3和外发热层，所述外发热层与内发热层电连接，所述外发热层包括外电阻层4，所述内发热层包括内电阻层2，所述外电阻层4与所述内电阻层2的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=（500-700）：（100-300）（40-80）：（50-90）：（0-30）：（500-800），所述外电阻层4与所述内电阻层2的配比不同。
20.实施例1如图1所示，一种全陶瓷发热体，由内向外依次是内导电层1、内电阻层2、内绝缘层3、外电阻层4、外导电层5和外绝缘层6，所述内导电层1位于电热体最内部，所述内导电层1底端中央为中心电极焊接处8，所述内电阻层2分为两段，下端的直径大于上端直径，所述内电阻层2的下端包于所述内导电层1之外；所述内绝缘层3分为三段，中段直径大于上段直径，下段直径大于中段直径，上段包于所述内电阻层2上段之外，中段及下段包于所述内电阻层2下段之外；所述外电阻层4分为两段，上段包于所述内绝缘层3的上段之外，下段包于所述内绝缘层3中段之外，所述外电阻层4下段的直径小于所述内绝缘层3下段的直径；在所述内绝缘层3上段的顶端有连通孔7，所述外电阻层4的部分材料于所述内电阻层2的部分材料在连通孔处连通；所述外导电层5包在所述外电阻层4的下段之外；所述外导电层5分为两
段，下段的直径等于所述内绝缘层3下段的直径，所述外导电层5的上段的直径小于下段的直径，所述外导电层5下段为侧电极连接处9；所述外绝缘层6包在所述外导电层5外面；各层材料由陶瓷材料制成。
21.所述外电阻层4的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=510：120：50：62：8：580。
22.所述内电阻层2的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=680：260：75：80：27：780。
23.所述外绝缘层6与外导电层5的组成成分包含：氮化硅、氧化铝、氧化钇及二硅化钼四种成分；氮化硅作用为形成网状组织结构，氧化铝及氧化钇作用为调节网状组织，二硅化钼作用为形成导电发热材料。
24.所述外绝缘层6陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=600：50：60：200。
25.所述内绝缘层3陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=580：60：70：10：600。
26.所述外导电层5陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=650：58：70：1500。
27.所述内导电层1陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=600：60：75：15：1500。
28.实施例2参照实施例1的全陶瓷发热体，其不同之处在于：所述外电阻层4的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=660：260：70：80：20：700。
29.所述内电阻层2的陶瓷材料重量配比：氮化硅：碳化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=550：110：50：55：10：550。
30.所述外绝缘层6陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=680：70：80：700。
31.所述内绝缘层3陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=680：45：80：20：50。
32.所述外导电层5陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：二硅化钼=550：45：55：900。
33.所述内导电层1陶瓷材料重量配比：氮化硅：氧化铝：氧化钇：氧化镧：二硅化钼=550：70：85：15：2500。