[发明专利]一种陶瓷加热器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷加热器及其制备方法。首次提出利用碳化钨为主要成分制备发热元件，将其嵌入在以氮化硅为主要成分基中，使相互贴合的所述基体与发热元件热膨胀系数相近，可以有效减少使用时两者的热应力，进而延长加热器的使用寿命，且该发热元件可耐高温，通电后10‑30s,发热体表面温度不低于800℃，可高达1100℃，比普通的钨丝耐温性好，抗弯强度高于800MPa，强度高，其中基体具有高的耐酸碱腐蚀性，其耐腐蚀能力远远高于金属基体，其热导率大于30W/(m·K)，热传递性能好，有利于加热器根本性能的发挥。

技术领域

本发明涉及陶瓷加热器,具体涉及一种陶瓷加热器及其制备方法。

背景技术

陶瓷加热器，由陶瓷基体和加热电阻两部分组成，现阶段陶瓷基体主要是氧化铝、氮化硅、氮化铝等烧结工艺成熟的无机非金属材料，而加热电阻主要选取金属钨制成加热丝或者薄膜、厚膜。两者通过将加热电阻图案铺设到陶瓷基体上并经热压烧结实现两者的连接。

但该种陶瓷加热器耐受性差,其中的加热丝与基体在一定高温下，在遇到高电流或使用数次后，极易在基体内部造成裂纹，使其使用寿命大幅度降低,不利于陶瓷加热器的推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷加热器及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种陶瓷加热器，包括基体及发热元件,所述发热元件嵌入在所述基体中,

其中,

所述基体以氮化硅为主要成分,所述发热元件以碳化钨为主要成分。

本发明通过高导热氮化硅作为基体以提高热传递性能，利用碳化钨为主要成分制备发热元件，使相互贴合的所述基体与发热元件热膨胀系数相近，可以有效减少使用时两者的热应力，进而延长加热器的使用寿命。

进一步的，所述发热元件包括直接在一起的发热体、引线部或通过连接部连接在一起的发热体、引线部。

其中，所述发热元件以重量计,包括碳化钨60-80份，氮化硅16-35份，

所述基体以重量计,包括氮化硅80-91份，碳化钨2-6份。

进一步的，发热体以重量计,包括碳化钨60-68份，氮化硅25-35份，

连接部以重量计,包括碳化钨66-76份，氮化硅20-30份，

引线部以重量计,包括碳化钨70-80份，氮化硅16-27份。

进一步的，所述发热元件以重量计,还包括金属氧化物2-4份，

所述基体以重量计,还包括金属氧化物6-14份，

其中，所述金属氧化物均包括稀土氧化物、碱金属氧化物、碱土金属氧化物的多种。

进一步的，所述基体以重量计,包括稀土氧化物3-7份、碱金属氧化物或碱土金属氧化物3-7份，

所述发热元件以重量计,包括稀土氧化物1-2份、碱金属氧化物或碱土金属氧化物1-2份。

其中，所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈、氧化镧的至少一种，所述碱土金属氧化物包括氧化镁，碱金属氧化物包括氧化锂。

进一步的，所述发热元件的抗弯强度大于800MPa，基体的热导率大于30W/(m·K)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种根据上述任一所述的陶瓷加热器的制备方法，包括以下步骤：

将发热元件粉料混合，制备发热元件的泥坯；