CN100542358C - 高温共烧发热元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温共烧发热元件及其制造方法，提供了一种具有充分稳定性和高效率的高温共烧发热元件，其特征在于该元件结构由两层或更多陶瓷片组成，陶瓷片间印刷有金属电阻浆料，通过引脚，与电路形成回路，产生热量。该制造方法可以利用各种陶瓷生坯成型方式，如流延、干压、轧膜等，制得陶瓷生坯，如氧化铝陶瓷生坯，在陶瓷生坯上印刷耐高温的金属电阻浆料，如钨锰、钼锰、镍、银钯等，热压成一体，在氢气保护气氛下烧结，氢气的体积百分比为30%-100%，氮气的体积百分比为70%-0%，形成陶瓷发热元件。该方法制作的陶瓷发热元件陶瓷片层间不需要使用粘结剂，具有耐高温、耐腐蚀、防水、绝缘强度高、热导率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温共烧发热元件及其制造方法，属于材料科学技术领域。
背景技术
目前国内普遍采用的陶瓷发热体制造工艺是：采用厚膜工艺将发热电路印刷于一氧化铝陶瓷基板表面，经过一定的工艺烧成后，将另一块未印刷任何电路的氧化铝陶瓷基板覆盖其上，中间采用低熔点材料在某一温度下进行粘结，然后在其引脚位置引出导线，形成产品。该方法制作的发热元件工艺复杂，粘结剂与陶瓷基体热膨胀系数不同，发热体容易氧化，寿命短。
本发明内容
本发明的目的是提供一种高温共烧发热元件及其制造方法。
本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：
一种高温共烧发热元件，其特征在于该发热元件由两层或多层陶瓷片组成，陶瓷片间印刷有金属电阻浆料，通过引脚，与电路形成回路，通电后产生热量。
一种高温共烧发热元件的制造方法，该制造方法选择利用各种陶瓷生坯成型方式，如流延、干压、轧膜等，制得陶瓷生坯，如氧化铝陶瓷生坯，在陶瓷生坯上印刷耐高温的金属电阻浆料，如钨锰、钼锰、镍、银钯，银等，热压成一体，在氢气保护气氛下烧结，氢气的体积百分比为30％-100％，氮气的体积百分比为70％-0％，形成一体的陶瓷发热元件。
与传统的制造方法不同，本发明采用共烧技术，把陶瓷体与电阻浆料一次烧结，形成一体的陶瓷发热元件。
本发明的高温共烧发热元件的成型方法，包括以下步骤：
(1)可以利用各种成型方法，如流延、干压、轧膜等，制得陶瓷生坯。
(2)将耐高温的金属电阻浆料如钨锰、钼锰、镍、银钯，银等按一定的发热电路设计要求，采用丝网印刷的方式，将发热电路印于陶瓷生坯表面，然后将另一块没有印刷任何电阻浆料的陶瓷生坯整齐覆盖在其上面，如果要求更多层，可以重复以上步骤，在一定的压力和温度下叠压成一体。
(3)在一定的还原保护气氛下高温烧结使之成为一陶瓷整体的发热元件。
本发明提供的高温共烧发热元件具有充分稳定性和高效率，其陶瓷发热元件陶瓷片层间不需要使用粘结剂，具有耐高温、耐腐蚀、防水、绝缘强度高、热导率高等优点。
所述金属电阻浆料为耐高温的金属电阻浆料，选自钨锰、钨钼、镍、银钯，银中的任意一种。
由于采用陶瓷生坯与电阻浆料共烧的方法，所以对所使用的金属电阻浆料要求耐高温，同时应在烧结过程中与陶瓷基片的收缩率相匹配，比较好的浆料有钨锰，钼锰，镍，银钯，银等。对于陶瓷生坯的成型应该精确计算收缩率，通过模压成型。在陶瓷生坯上印刷电阻浆料应着重解决印刷质量及膜厚。为了避免所用的金属电阻浆料在高温烧结过程中氧化，该过程应在还原保护气氛下进行。
采用本发明与传统技术相比，有如下优点：
1、属于面状加热，陶瓷体双面导热，表面温度均匀，高效节能。
2、热响应时间短，热惯性小，节省电力。
3、耐高温，耐腐蚀，绝缘强度高，功率密度大。
4、由于整个陶瓷发热元件已经烧结成为一体，发热体与外界绝缘，不易氧化，发热体的使用寿命长。
具体实施方式
以下结合具体实施方式详述本发明：
96％氧化铝陶瓷发热元件的制造
1、采用流延法制备陶瓷生坯。将氧化铝粉料、助烧剂、溶剂、分散剂、增塑剂、粘结剂等加入球磨罐球磨，所得浆料进行真空脱泡，启动流延机，流延的坯膜在一定温度下干燥固化。获得均匀性好，表面平整光滑，强度高的氧化铝陶瓷生坯。
2、将所获得的氧化铝生坯按照一定的图形模压成型。将耐高温的钨锰电阻浆料按照发热电路设计要求，采用丝网印刷的方式，将发热电路印于氧化铝陶瓷生坯表面，然后将另一块没有印刷任何电阻浆料的陶瓷生坯整齐覆盖在其上面，在一定的压力和温度下叠压成一体。
3、在保护性的气氛下，如通入氢气，在氢气保护气氛下烧结，氢气的体积百分比为30％-100％，氮气的体积百分比为70％-0％，按照合适的排胶烧成曲线，高温烧结使之成为一陶瓷整体的发热元件。
4、在其引脚位置引出导线，经过一定的电性能测试，成为成品。
所述金属电阻浆料为耐高温的金属电阻浆料，选自钨锰、钼锰、镍、银钯、银中的任意一种。
Claims (4)
1、高温共烧发热元件，该元件结构由两层或多层陶瓷片组成，陶瓷片间印刷有金属电阻浆料，通过引脚，与发热电路形成回路，通电后产生热量，其特征在于，所述高温共烧发热元件为在通入氢气的还原气氛下，氢气的体积百分比为30％，氮气的体积百分比为70％，或，氢气的体积百分比为100％，按照设定的排胶烧成曲线，高温烧结使之成为一陶瓷整体。
2、根据权利要求1所述的高温共烧发热元件，其特征在于：所述金属电阻浆料按照发热电路设计要求采用丝网印刷的方式将发热电路印于陶瓷生坯表面。
3、根据权利要求1或2所述的高温共烧发热元件，其特征在于：所述金属电阻浆料为耐高温的金属电阻浆料，选自钨锰、钼锰、镍、银钯中的任意一种。
4、高温共烧发热元件的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)利用流延、干压、轧膜成型方法，制得陶瓷生坯；
(2)将耐高温的钨锰、钼锰、镍、银钯金属电阻浆料按一定的发热电路设计要求，采用丝网印刷的方式，将发热电路印于陶瓷生坯表面，然后将另一块没有印刷任何电阻浆料的陶瓷生坯整齐覆盖在其上面，如果要求更多层，则重复以上步骤，在一定的压力和温度下叠压成一体；
(3)在氢气保护气氛下烧结：按氢气的体积百分比为30％，氮气的体积百分比为70％，或，氢气的体积百分比为100％，按照设定的排胶烧成曲线，高温烧结使之成为一陶瓷整体的发热元件。
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