[发明专利]一种氮化硅复合陶瓷发热体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化硅复合陶瓷发热体材料及其制备方法。

背景技术

CN101318822A于2008年12月10日公开了一种氮化硅复合陶瓷发热体，该发热体采用氮化硅复合陶瓷为发热基体，以钨合金丝或钨合金印刷导电膜作为发热源，经热压烧结而成，其氮化硅复合陶瓷发热体基体的配方如下(重量百分数)：Si₃N₄：71-87.05％，MgAl₂O₄：0.75-6％，Y₂O₃：3-10％，Ta₂O₅：0.1-2％，La₂O₃：0.1-4％，AlN：1.5-6％，BN：5-12％，BaO：0.1-5％。这种发热体因采用钨合金丝或钨合金印刷导电膜作为发热源，在高温下，钨与氮化硅复合陶瓷基体中的氧及氮会发生反应，致使发热体的电阻值不稳定，使用寿命欠佳，同时导热性能有待进一步提高。

CN101031168A于2007年9月5日公开了一种六层结构全陶瓷电热体，包含内导电层、内电阻层、内绝缘层、外电阻层、外导电层、外绝缘层；内导电层位于电热体中央；内电阻层包于内导电层之外；内绝缘层包于内电阻层之外；外电阻层包于内绝缘层之外；内绝缘层顶端有连通孔，外电阻层与内电阻层在连通孔处连通；外导电层包在外电阻层的下段之外；外绝缘层包在外导电层之外；各层材料由陶瓷材料制成，可以采用含氮化硅及二硅化钼的陶瓷材料。这种发热体的不足之处是发热体的抗弯强度、抗震能力有待进一步提高，难以生产大功率发热体，同时其加工工艺相对复杂，操作麻烦，成本较高。

CN102625496A于2012年8月1日公开了一种片状陶瓷发热体及配方，该发热体包括组成成分为氮化硅、硅化钼、氧化铝及氧化钇的单层片状陶瓷发热体、上导电引线及下导电引线；上导电引线装在单层片状陶瓷发热体的上端，下导电引线装在单层片状陶瓷发热体的下端，上导电引线和下导电引线分别接直流电源正端和接地。这种发热体的不足之处是发热体的电阻层无绝缘层保护，在非安全电压下安全性能差，使用范围受到限制(如不能用于加热液体的家用电器)，抗震能力及抗弯强度也有待进一步提高。

CN100484337C于2009年4月29日公开了一种多层圆形陶瓷电热体及制备工艺，该电热体包括电阻层、绝缘层、导电层及电极插孔，所述电极插孔位于陶瓷电热体底端中央；陶瓷电热体为2-3段，二段陶瓷电热体的上段为圆柱体，下段为圆锥体，三段陶瓷电热体上段为圆柱体、中段及下段为圆柱体；陶瓷电热体的结构为3-6层，上段圆柱体由外向内第一层为电阻层、第二层为绝缘层，绝缘层的上端中央部位有小孔，第一层的材料与第三层的材料通过第二层绝缘层上端中央小孔连通形成电连接。这种陶瓷电热体的不足之处是发热体的抗弯强度、抗震能力有待进一步提高，难以生产大功率发热体及电阻层无绝缘层保护，在非安全电压下安全性能差，使用范围受到限制(如不能用于加热液体的家用电器)，同时其加工工艺相对复杂，操作麻烦，成本较高。

CN 103024954B公开了一种一种氮化硅复合陶瓷发热体材料及其制备方法，该氮化硅复合陶瓷发热体材料由氮化硅复合陶瓷发热体基体材料和发热源材料组成；所述氮化硅复合陶瓷发热体基体材料由以下组分及重量百分数组成：Si₃N₄0.9-91.1％，Y₂O₃0.1-4.0％，AlN 1.5-6.0％，ZrO₂0.1-2.6％，ZrN2.0-8.0％，MgO 0.6-5.0％；所述发热源材料由以下组分及重量百分数组成：二硅化钼45-62％，氮化硅复合陶瓷发热体基体材料38-55％。但是这种陶瓷电热体的不足之处是发热体基体材料的强度和审问速率有待进一步提高，因此其使用范围受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种强度更高，升温速率更快，使用寿命更长，应用范围更广的氮化硅复合陶瓷发热体材料及其制备方法。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种氮化硅复合陶瓷发热体材料，由氮化硅复合陶瓷发热体基体材料和发热源材料组成；

所述氮化硅复合陶瓷发热体基体材料由以下组分及重量百分数组成：

所述各组分配比之和为100％；

所述发热源材料由以下组分及重量百分数组成：