[发明专利]用于内置式多孔加热器的一体化发热芯及其制备方法

权利要求书

1.一种用于内置式多孔加热器的一体化发热芯，其特征在于：该一体化发热芯包括发热体、发热体骨架和过渡线；发热体为条形螺旋状，发热体骨架由七根氮化硼管经密排而成，所述密排具体为六根周边氮化硼管以一根中心氮化硼管为中心对称排布；中心氮化硼管管内轴向放置隔片，周边氮化硼管的两端开有槽口，发热体经槽口依次往复穿入周边氮化硼管；发热体两端与过渡线焊接后将过渡线从中心氮化硼管中隔片两侧引出；氮化硼管间用无机胶固定。

2.按照权利要求1所述的一体化发热芯，其特征在于：所述发热体其材质为网状多孔镍铬合金或网状多孔镍铬铝合金，是由相互连通的中空薄壁金属棱构成三维网状多孔结构，其孔隙相互连通、分布均匀；孔隙率为90～98％，孔径尺寸为90～110PPI；所述网状多孔镍铬合金中铬的质量百分含量为18～35％；所述网状多孔镍铬铝合金中铬的质量百分含量为18～35％，铝的质量百分含量为2～10％。

3.按照权利要求1所述的一体化发热芯，其特征在于：所述周边氮化硼管的内径为3～5mm，壁厚为0.2～0.5mm，长度为10～15mm；所述中心氮化硼管其长度为周边氮化硼管的五分之四到二分之一之间，其厚度为周边氮化硼管的一倍到二倍之间，其内径与周边氮化硼管相同。

4.按照权利要求1所述的一体化发热芯，其特征在于：所述氮化硼管其孔洞在管的圆周上均匀分布，相邻二排孔洞间隔排列，即某一个孔洞的圆心在邻排两孔洞圆心连线的垂直平分线上；孔洞总面积大于管壁面积的50％。

5.按照权利要求1所述的一体化发热芯，其特征在于：所述隔片为条形氮化硼，其长度和厚度分别与中心氮化硼管的长度和壁厚相同，其宽度与中心氮化硼管的内径相同。

6.按照权利要求1所述的一体化发热芯，其特征在于：发热体骨架前端面从第一周边氮化硼管到第六周边氮化硼管间隔着于两管相切处开前端面双壁槽口三处，分别为第一周边氮化硼管和第二周边氮化硼管相切处、第三周边氮化硼管和第四周边氮化硼管相切处、第五周边氮化硼管和第六周边氮化硼管相切处；发热体骨架后端面在第二周边氮化硼管和第三周边氮化硼管相切处、第四周边氮化硼管和第五周边氮化硼管相切处开后端面双壁槽口二处；发热体骨架后端面在第一周边氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸处、第六周边氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸处开单壁槽口两处。

7.一种如权利要求1-6任一所述的一体化发热芯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)条形螺旋状发热体的制备：

将泡沫镍板加工为条形螺旋状的泡沫镍后，对条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬法渗铬后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬合金；或者将条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬、再渗铝后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬铝合金；

(2)发热体骨架的制备：

首先制备氮化硼管和氮化硼隔片的制备：采用化学气相沉积法在不同外径的碳棒或碳片上沉积不同厚度和长度的氮化硼管，用机械和煅烧的方法去除氮化硼管内或碳片上的碳，获得氮化硼管或氮化硼隔片；

然后按设计要求在氮化硼管上打孔，再切割为所设计的尺寸；

最后将七根有孔的氮化硼管紧密排列，用微型钻按照设计要求在周边氮化硼管两端开槽口；

(3)发热体的穿绕：

将条形螺旋状的发热体从第一周边氮化硼管后端穿入，然后依次通过第二周边氮化硼管到第六周边氮化硼管及前端面双壁槽口、后端面双壁槽口，最后从第六周边氮化硼管后端穿出；发热体两端再经单壁槽口穿入中心氮化硼管中由过渡线引出；条形螺旋状发热体的各弯折处须嵌入各槽口；

(4)发热体的引出：

发热体两端分别与同成分合金过渡线连接，过渡线截面积为网状多孔材料真实截面积的4～5倍；每根过渡线整根对折，两个并拢端头的一端往返折叠作为搭接处，另一端作为缠绕丝；发热体的端头与过渡线的搭接处捏合，用缠绕丝固定后采用脉冲点焊；发热体两端与过渡线焊接后，将两根过渡线从中心氮化硼管中引出，隔片将两根过渡线分开，发热体与过渡线的连接点在中心氮化硼管内部。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：氮化硼管间固定用的无机胶为硅酸盐耐高温无机胶，由液相成分与固相成分混合而成，其固相成分与液相成分质量比为2∶1；液相成分为硅酸钾溶液，固相成分为二氧化硅粉末与氧化铝粉末混合而成，二氧化硅粉末与氧化铝粉末的质量比3∶1。

9.一种如权利要求1-6任一所述的一体化发热芯的应用，其特征在于：该一体化发热芯应用于航天飞行器姿、轨控推力器所用的内置式多孔加热器中。