[发明专利]抗老化陶瓷汽化器的材料

说明书

本发明涉及一种抗老化陶瓷汽化器的材料。

以金属，特别是用铝涂布柔性底材的最广泛使用的方法是高真空带涂层。在敷金属设备内，待涂布的底材通过冷却的辊，此时它曝露于铝蒸气之中，该铝蒸气即沉积在该底材表面成为一薄金属层。

为产生所需恒定的蒸气流，直接通以电流将陶瓷汽化器加热至约1450℃。持续不断送入铝线，铝线在陶瓷表面上液化并在约10^-4毫巴的真空下汽化。

在敷金属设备内，将一系列的汽化器排列，其排列方式是使该带的整个宽度上沉积一厚度均匀的铝层。该汽化器由冷却的铜夹钳固定，其中端边夹持或侧面夹持均可。

该汽化器的宽度及长度根据所需的汽化速率(克铝/分钟)选择。通常汽化器的横截面是矩形。与横截面是矩形的汽化器一样，呈其它形状横截面的汽化器也是已知的。其细节可以在例如，US-A-4,089,643或DE19823908(对应于美国专利申请系列号09/315320)中找到。

在电路中汽化器的电阻R可由该汽化器的几何形状及陶瓷材料的电学性质(以电阻系数R_spce为特征)，根据公式(1)计算出。

R=R_spec×L/A    (1)

L：汽化器的长度

A：导电横截面

在电路中，该汽化器起金属电阻器的作用，即其电阻随温度升高而增加。所以，另外需要知道操作温度下的电阻(R_HT)与室温下的电阻(R_RT)间的比值，以便精确地描述电学性质。对陶瓷汽化器而言，阻R_HT/R_RT的比值为2.3至6.0。

根据汽化器的组成中主要成分的数目，汽化器区分为二成分汽化器(主要包括二硼化钛作为导电相及氮化硼作为绝缘体)及三成分汽化器(主要包括二硼化钛作为导电相及氮化硼与氮化铝的混合物作为绝缘体)。因氮化铝非常价廉，在该三成分汽化器中，用氮化铝取代一些氮化硼以降低成本。所以，通常三成分汽化器含有15-20％的氮化铝。在一些专利(例如：US-A-3,915,900，第一栏，第10及11行及US-A-4,089,643，第2栏，第5行)中述及这种组成。

因二成分汽化器材料的高温弯曲强度比三成分汽化器材料低，所以它们通常还含有0.1-5％(重量)的氧化钙。

为防止汽化器在使用前运输或储存期间吸收水分，在制成后，二成分汽化器通常用敷金属的薄膜袋包装。其原因是已发现，由于吸收水汽，二成分汽化器材料以特有方式被损坏。将电流直接通入敷金属设备内进行加热汽化器期间，由于电阻大幅升高，该项损害愈加显著。实际上，这意味由损坏材料制成的汽化器不能在敷金属设备内被加热，因为其电阻对常规电源(次级电压为10-15伏特)而言太高。

虽然有此缺点，二成分汽化器仍常被使用，因为它们可在更高温度下操作，所以其汽化速率约高出三成分汽化器50％。此外，其使用寿命比三成分汽化器长。

本发明的目的是提供一种陶瓷材料，该材料适于制造二成分汽化器且更可耐受大气湿度，所以比已知用于制造二成分汽化器的材料更能抗拒老化。

该目的由一种陶瓷材料实现，该材料含有45-55％(重量)的二硼化钛(TiB₂)、40.5-54.7％(重量)的氮化硼(BN)及0.1-1.5％(重量)的钙，所述钙是化合物的形式，该化合物选自由氧化钙、硼酸钙及其混合物组成的组，该材料含有0.2-3％(重量)的选自铝、硅、锆、钛元素的氧化物、碳化物及氮化物以及其混合物的化合物。

该陶瓷材料优选含有0.2-1.5％(重量)的选自铝、硅、锆、钛元素的氧化物、碳化物及氮化物以及其混合物的化合物。

该陶瓷材料特别优选含有0.2-0.5(重量)的选自铝、硅、锆、钛元素的氧化物、碳化物及氮化物以及其混合物的化合物。

该选自铝、硅、锆、钛元素的氧化物、碳化物及氮化物以及其混合物的化合物，优选为选自铝、硅、锆、钛元素的氮化物以及其混合物的化合物。

该选自铝、硅、锆、钛元素的氧化物、碳化物及氮化物以及其混合物的化合物，特别优选是氮化铝。

特别优选地，本发明的材料由上述成分组成。

就其与用途相关的性质(用液态铝湿润、操作温度下的汽化速率、使用寿命)而言，本发明的汽化器材料与常规二成分汽化器材料并无差别，但它在材料性质方面不存在任何时间依赖性的变化。特别是，本发明材料的电阻系数不会以二成分汽化器的已知方式而变化。