CN107277946A - 一种高温陶瓷加热板 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高温设备技术领域，具体涉及一种高温陶瓷加热板；包括陶瓷基板，位于基板之间的导电层，连接导电层的电极和导线，陶瓷基板的组分包括：氮化硅、氧化铝、氮化铍、氮化铝、氧化钡、氧化钇和稀土化合物，通过压制成型和高温烧结的方式制造而成，其中，电极为钨金属电极，钨丝电极电阻较小，可以降低电极材料上产生的损耗。该加热板的生产成本相对较低，可以提供较高的加热温度，热效率更高，电力损耗相对较小。
Description
技术领域
本发明属于高温设备技术领域，具体涉及一种高温陶瓷加热板。
背景技术
电炉是一种通过电热效应将电能转化为热量对工件进行加热的装置，在医药、化工、冶金、等多个领域广泛应用。电炉具有炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好的特点。
其中，电热炉是电炉的一种主要形式，包括炉体、加热体和电路部分，其通过发热体对炉体进行升温加热，对炉内温度进行控制。常规的发热体包括金属发热体和非金属发热体等，可以应用于不同的场景；主要的金属发热体包括Ni-Cr电热线，其最高温度可达1200℃，以及Mo-Si合金、W、Mo等纯金属发热体；非金属发热体包括SiC发热体，其最高可加热至1600℃，以及LaCrO3和石墨棒；但是以上加热体生产成本较高，且金属加热体的加热温度相对较低，绝缘控制要求很高，而非金属加热体的加热效率较差，耗电量很大。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种高温陶瓷加热板，该加热板可以提供较高的加热温度，加热的效率更好，电力损耗相对较小。
一种高温陶瓷加热板，其特征在于：包括陶瓷基板，位于基板之间的导电层，连接导电层的电极和导线。
所述陶瓷基板的原料组分包括：氮化硅70-80份，氧化铝4-7份，氮化铍4-6份，氮化铝3-5份，氧化钡1-3份，氧化钇3-5份，稀土化合物1-2份。
优选的，所述陶瓷基板的组分包括：氮化硅74-76份，氧化铝5-6份，氮化铍5-6份，氮化铝3-4份，氧化钡2-3份，稀土氧化物1-2份。
优选的，所述导电层通过丝网印刷方式形成。
优选的，所述焊电极为金属钨电极。
优选的，所述陶瓷基板分为上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽。
优选的，所述钨电极的生产方法为：将粒径为2-8μm，纯度高于99.9％的钨粉经过200-400MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1200-1300℃温度烧结1-2h，然后在2800-2900℃的温度下高温烧结3-4h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
优选的，所述稀土化合物为氧化镧、氧化镝和氧化钕的一种。
高温陶瓷加热板的制造方法包括如下步骤：将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为60-70℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型，然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1750-1760℃，恒温烧结4-5h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
本发明提供的一种高温陶瓷加热板，与现有技术相比，具有以下优点：
该加热板的外层为陶瓷基板，基板为两层，导电层设置在基板中间，通过丝网印刷形成，结构稳固，耐热性能好，热效应好，基板可以导电层提供良好的绝缘保护，保证加热板的正常工作，相对于纯金属加热体，该加热板可以提供更高的加热温度，并能够降低生产成本。
该加热板使用钨金属作为电极，由于钨电极的电阻较小，再电热炉的大电流通过时，可以显著减少热量损失，从而提高发热体的发热效率，减少电量损耗，也避免了石墨电极等其他电极材料体积较大的弊端，降低加热板制造生产的难度。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
将粒径为2-8μm，纯度高于99.9％的钨粉经过200MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1200℃温度烧结1h，然后在2800℃的温度下高温烧结3h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
称取陶瓷基板的原料：氮化硅70份，氧化铝4份，氮化铍4份，氮化铝3份，氧化钡1份，氧化钇3份，氧化镧1份。将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为60℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型；然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1750℃，恒温烧结4h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将钨电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
实施例2
将粒径为2-8μm，纯度高于99.9％的钨粉经过400MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1300℃温度烧结2h，然后在2900℃的温度下高温烧结4h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
称取陶瓷基板的原料：氮化硅80份，氧化铝7份，氮化铍6份，氮化铝5份，氧化钡3份，氧化钇5份，氧化镝2份。将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为70℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型；然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1760℃，恒温烧结5h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将钨电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
实施例3
将粒径为2-8μm，纯度高于99.9％的钨粉经过300MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1250℃温度烧结1.5h，然后在2850℃的温度下高温烧结3.5h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
称取陶瓷基板的原料：氮化硅75份，氧化铝5份，氮化铍5份，氮化铝4份，氧化钡2份，氧化钇4份，氧化钕1份。将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为65℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型；然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1755℃，恒温烧结4h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将钨电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
实施例4
将粒径为2-8μm，纯度高于99.9％的钨粉经过350MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1200℃温度烧结2h，然后在2900℃的温度下高温烧结3h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
称取陶瓷基板的原料：氮化硅80份，氧化铝6份，氮化铍5份，氮化铝3份，氧化钡1份，氧化钇5份，氧化镧2份。将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为70℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型；然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1760℃，恒温烧结4h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将钨电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
性能测试
本实施例的加热板与市场上普通金属加热板的性能进行对比，得到如下数据：
表1：本实施例与普通金属加热板性能对比
通过以上数据表面，本发明提供的加热板相对普通金属加热板具有更高的加热温度，热传导率更好，使用寿命更长，热效率更高，更节能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种高温陶瓷加热板，其特征在于：包括陶瓷基板，位于基板之间的导电层，连接导电层的电极和导线，所述陶瓷基板的组分包括：氮化硅70-80份，氧化铝4-7份，氮化铍4-6份，氮化铝3-5份，氧化钡1-3份，氧化钇3-5份，稀土化合物1-2份。
2.根据权利要求1所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于，所述陶瓷基板的组分包括：氮化硅74-76份，氧化铝5-6份，氮化铍5-6份，氮化铝3-4份，氧化钡2-3份，稀土氧化物1-2份。
3.根据权利要求1所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于：所述稀土化合物为氧化镧、氧化镝和氧化钕的一种。
4.根据权利要求1所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于：所述导电层通过丝网印刷方式形成。
5.根据权利要求1所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于：所述焊电极为金属钨电极。
6.根据权利要求1所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于：所述陶瓷基板分为上基板和下基板，上基板上有恰好可以嵌入下基板的凹槽。
7.根据权利要求4所述一种高温陶瓷加热板，其特征在于：所述钨电极的生产方法为：将粒径为2-8μm，纯度高于99.9%的钨粉经过200-400MPa的压力静压成型，然后送入到电热炉中，经过1200-1300℃温度烧结1-2h，然后在2800-2900℃的温度下高温烧结3-4h，之后冷却到室温，得到所需钨电极。
8.一种制造权利要求1所述高温陶瓷加热板的制造方法，其特征在于：所述陶瓷加热板的加工步骤包括：将陶瓷基板原料按比例混合，经过球磨机研磨再加入温度为60-70℃的液态石蜡，制成坯料，将坯料经过练泥机揉练后在模具中挤压成型，然后送入电炉中在氮气的氛围中烧结，电炉温度为1750-1760℃，恒温烧结4-5h，然后将电炉断电，冷却到室温后，分别得到陶瓷加热板的上基板和下基板，用丝网印刷技术在下基板上印刷上碳质导电层，再将电极与导电层连接，然后将上基板和下基板压合成一体，得到所需高温陶瓷加热板。
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