CN101754497A - 氮化硅发热体及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氮化硅发热体及其制作方法，该氮化硅发热体包括发热源及发热本体，该发热源为钨丝，所述发热本体的组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份。本发明提供的氮化硅发热体及其制作方法，其制作流程简单、操作过程易控；利用该方法制作的氮化硅发热体，其成品的合格率较高，具有较高的导热性能，热效率较高，该氮化硅同时还具有较高的热震性能。

Description

氮化硅发热体及其制作方法
技术领域
本发明涉及电热材料，尤其涉及一种氮化硅发热体及其制作方法。
背景技术
目前国内市场上已有使用氮化硅作为发热体的即热式电热水器和即热式水龙头供应。快速电热水器相较于燃气热水器和贮水式电热水器具有快速加热、可持续供热水、体积小巧、安全而环保等优点。氮化硅发热体加热速度快，无需等待即可持续使用，因此水使用率几乎是100％，省电节能，发热管也不易结垢，使用寿命更长。
现有的氮化硅发热体通常为一个一次性烧结成为一体的发热体，例如，在中国专利99113534.2中公开了一种氮化硅发热体及其制造方法，采用氮化硅作为发热本体，以钨丝为发热源，经热压烧结而成，其发热本体的配方如下(重量百分数)：氮化硅82％～93％，三氧化二铝0.1％～5％，三氧化二钇4％～8％，氮化铝3％～5％。这种氮化硅发热体的导热性能还不太高，热效率有待进一步提高，且其点温差范围还不太宽，热震性能也有待进一步提高。
现在氮化硅发热体的制作方式有两种：一是采用在氮化硅粉料中埋电热丝，然后在模具中一次性烧结成型，这种工艺所生产的氮化硅发热体容易形成烧结应力，生产过程中不良率高，且在使用过程中容易断裂。另外一种加工方式为在软体的氮化硅生料上表面印刷电热膜，然后再进行烧结，构成氮化硅陶瓷发热体，氮化硅生料和电热膜在共烧时，气氛难于控制，合格率低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种氮化硅发热体，其具有较高的导热性能，且其热震性能较高。
本发明的另一目的在于，提供一种上述氮化硅发热体的制作方法，该方法制作流程简单，过程易控，且生产的氮化硅发热体合格率高，具有较高的导热性能和热震性能。
为实现在上述目的，本发明提供一种氮化硅发热体，其包括：发热源及发热本体，该发热源为钨丝，所述发热本体的组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份。
本发明还提供一种上述氮化硅发热体的制作方法，包括：
步骤1、原料配制：提供制作发热本体的原料并配制成浆料；
步骤2、素胚成型：用注射成型机将已配制好的浆料注射成型，制得素胚；
步骤3、布置发热源：在一素胚的相应位置处布置发热源，然后将另一素胚对齐扣在该素胚上面，形成素胚组合；
步骤4、真空封装：采用塑料膜对上述素胚组合进行真空封装；
步骤5、热等静压：将塑料膜封装后的素胚组合放到等静压机内75～85℃的热压油里，并加上95～105个大气压，塑胶微熔粘结；
步骤6、预烧结：先加热到560～600℃，真空度小于或等于20Pa，进行真空排胶；然后充氮气，加热到1400℃～1440℃；
步骤7、气压炉烧结：充氮气，在4～5个大气压力下，加热到1790～1830℃；
步骤8，冷却制得氮化硅发热体。
所述发热本体的原料组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份，石蜡1.1～1.7份，微晶蜡1.1～1.7份，硬脂蜡0.1～0.3份，塑胶6.5～7.5份。
所述素胚设有收容槽以收容发热源，该收容槽沿素胚的一中心线呈对称设置。
步骤3中，将另一素胚设有收容槽的一面对着布设有发热源的素胚一面放置。
所述塑胶选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合。
该发热源为一钨丝。
所述步骤6预烧结：先加热到580～600℃，真空度小于或等于20Pa，持续9～11小时，进行真空排胶；然后充氮气，加热到1400℃～1440℃，持续5～7小时。
所述步骤7气压炉烧结：充氮气，在5个大气压力下，加热到1790～1830℃，持续9～11小时。
本发明的有益效果：本发明提供的氮化硅发热体及其制作方法，其制作流程简单、操作过程易控；利用该方法制作的氮化硅发热体，其成品的合格率较高，具有较高的导热性能，热效率较高，该氮化硅同时还具有较高的热震性能。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明氮化硅发热体制作方法的流程图；
图2本发明的素胚的平面示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其装饰效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
本发明提供一种氮化硅发热体，其包括：发热源及发热本体，该发热源为钨丝，所述发热本体的组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，，三氧化二钇1.5～3.5份
图1所示)，本发明还提供一种氮化硅发热体的制作方法(，该方法包括：
步骤1、原料配制：提供制作发热本体的原料并配制成浆料。其中，该发热本体的原料组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份，石蜡1.1～1.7份，微晶蜡1.1～1.7份，硬脂蜡0.1～0.3份，塑胶6.5～7.5份。在本发明中，该塑胶可以选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合。
步骤2、素胚成型：用注射成型机将已配制好的浆料注射成型，制得素胚20(图2所示)。素胚设有收容槽22以收容发热源，该收容槽沿素胚的一中心线呈对称设置。
步骤3、布置发热源：在一素胚的相应位置处布置发热源，然后将另一素胚对齐扣在该素胚上面，形成素胚组合，该发热源为一钨丝。在步骤3中，将另一素胚设有收容槽的一面对着布设有发热源的素胚一面放置。
步骤4、真空封装：采用塑料膜对上述素胚组合进行真空封装。
步骤5、热等静压：将塑料膜封装后的素胚组合放到等静压机内75～85℃的热压油里，并加上95～105个大气压，塑胶微熔粘结。
步骤6、预烧结：先加热到560～600℃，优选580～600℃，真空度小于或等于20Pa，持续9～11小时，进行真空排胶；然后充氮气，加热到1400℃～1440℃，持续5～7小时。
步骤7、气压炉烧结：充氮气，在4～5个大气压力下，加热到1790～1830℃，持续9～11小时。
步骤8，冷却制得氮化硅发热体。
综上所述，本发明提供的氮化硅发热体及其制作方法，其制作流程简单、操作过程易控；利用该方法制作的氮化硅发热体，其成品的合格率较高，具有较高的导热性能，热效率较高，该氮化硅同时还具有较高的热震性能。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种氮化硅发热体，其特征在于，包括发热源及发热本体，该发热源为钨丝，所述发热本体的组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份。
2.一种氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1、原料配制：提供制作发热本体的原料并配制成浆料；
步骤2、素胚成型：用注射成型机将已配制好的浆料注射成型，制得素胚；
步骤3、布置发热源：在一素胚的相应位置处布置发热源，然后将另一素胚对齐扣在该素胚上面，形成素胚组合；
步骤4、真空封装：采用塑料膜对上述素胚组合进行真空封装；
步骤5、热等静压：将塑料膜封装后的素胚组合放到等静压机内75～85℃的热压油里，并加上95～105个大气压，塑胶微熔粘结；
步骤6、预烧结：先加热到560～600℃，真空度小于或等于20Pa，进行真空排胶；然后充氮气，加热到1400℃～1440℃；
步骤7、气压炉烧结：充氮气，在4～5个大气压力下，加热到1790～1830℃；
步骤8，冷却制得氮化硅发热体。
3.如权利要求2所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，所述发热本体的原料组份及含量如下，按重量份计：氮化硅88～92份，三氧化二铝6.5～8.5份，三氧化二钇1.5～3.5份，石蜡1.1～1.7份，微晶蜡1.1～1.7份，硬脂蜡0.1～0.3份，塑胶6.5～7.5份。
4.如权利要求2所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，所述素胚设有收容槽以收容发热源，该收容槽沿素胚的一中心线呈对称设置。
5.如权利要求4所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，步骤3中，将另一素胚设有收容槽的一面对着布设有发热源的素胚一面放置。
6.如权利要求3所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，所述塑胶选用PE、PP、HIPS、PET其中的一种或其组合。
7.如权利要求2所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，该发热源为一钨丝。
8.如权利要求2所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，所述步骤6预烧结：先加热到580～600℃，真空度小于或等于20Pa，持续9～11小时，进行真空排胶；然后充氮气，加热到1400℃～1440℃，持续5～7小时。
9.如权利要求2所述的氮化硅发热体的制作方法，其特征在于，所述步骤7气压炉烧结：充氮气，在5个大气压力下，加热到1790～1830℃，持续9～11小时。
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