專利名稱：一種氮化硅電熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種電熱元件，特別是涉及ー種氮化硅電熱元件。
背景技術(shù)：
目前使用的氮化硅電熱元件，一般是由氮化硅基體、發(fā)熱絲和電極組成。其中，氮化硅基體在燒結(jié)過程中普遍采用氧化物作為燒結(jié)添加剤，氧化物燒結(jié)添加劑雖然能夠和ニ氧化硅以及氮化硅形成液相，但由于液相中含有較多的雜質(zhì)離子，不利于長柱狀的氮化硅晶粒的形成，因此難以得到高性能的氮化硅基體，從而降低了氮化硅電熱元件的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種制造方便、綜合性能優(yōu)越、使用壽命長的氮化硅電熱元件。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件，包括氮化硅基體及置于氮化硅基體內(nèi)的發(fā)熱絲和電極，其中所述電極的一端與發(fā)熱絲相連接，其另一端的端面裸露在氮化硅基體一端的端面上并通過焊接的方式連接有導(dǎo)線，其特點(diǎn)是所述氮化硅基體為由采用非氧化物氮化硅鎂粉作為燒結(jié)添加劑通過熱壓燒結(jié)制成的氮化硅陶瓷制作形成的結(jié)構(gòu)體。為了使本實(shí)用新型在制造的過程中，用干與導(dǎo)線連接的電極端的磨出容易，并且節(jié)約材料，上述氮化硅基體的一端設(shè)置有U形開ロ，上述電極連接有導(dǎo)線的一端置于該U形開ロ兩側(cè)的氮化硅基體內(nèi)。為了使本實(shí)用新型所述的電極與發(fā)熱絲之間的連接可靠，以達(dá)到更好傳遞電能的效果，上述發(fā)熱絲與電極為一體連接。為了使本實(shí)用新型所述的發(fā)熱絲與氮化硅基體的接觸更為緊密，既有利于增強(qiáng)氮化硅基體的強(qiáng)度，又有利于發(fā)熱絲的熱傳導(dǎo)更加均勻，上述發(fā)熱絲設(shè)置成螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)。而且所述螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲在氮化硅基體內(nèi)呈曲線均勻分布，且所述螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲包括若干個連續(xù)的U形彎曲。本實(shí)用新型由于采用非氧化物氮化硅鎂作為燒結(jié)添加剤，并通過熱壓燒結(jié)的方式得到氮化硅基體的結(jié)構(gòu)，因而氮化硅基體的晶界相含量低、雜質(zhì)少，有利于長柱狀晶粒的形成，這樣便極大地提高了氮化硅基體的力學(xué)性能，從而使本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件的綜合性能優(yōu)越，有效地延長了其使用壽命。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說明。

圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中所述生坯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中所述生坯組合單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-圖3所示，本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件，包括氮化硅基體I及置于氮化硅基體I內(nèi)的發(fā)熱絲2和電極3，其中電極3的一端與發(fā)熱絲2相連接，其另一端的端面裸露在氮化硅基體I 一端的端面上并通過焊接的方式連接有導(dǎo)線4，而氮化硅基體I為由采用非氧化物氮化硅鎂粉作為燒結(jié)添加劑通過熱壓燒結(jié)制成的氮化硅陶瓷制作形成的結(jié)構(gòu)體，也就是說該氮化硅陶瓷為采用在氮化硅粉中加入非氧化物氮化硅鎂粉作為燒結(jié)添加劑并通過熱壓燒結(jié)的方式制作形成，且氮化硅基體I為致密的結(jié)構(gòu)件，可有效地隔絕外界空氣與氮化硅基體內(nèi)的發(fā)熱絲2接觸，而且氮化硅基體I為扁平狀長方形氮化硅基體。為了使本實(shí)用新型在制造的過程中，用干與導(dǎo)線4連接的電極端的磨出容易，并且節(jié)約材料，氮化硅基體I的一端設(shè)置有U形開ロ 5，電極3連接有導(dǎo)線4的一端置于該U形開ロ 5兩側(cè)的氮化硅基體I內(nèi)。如圖所示，電極3是由正負(fù)電極組成，其中正電極的一端與發(fā)熱絲2的其中一端相連接，負(fù)電極的一端與發(fā)熱絲2的另一端相連接，正電極的另一端置于U形開ロ
5—側(cè)的氮化硅基體I內(nèi)，負(fù)電極的另一端置于U形開ロ 5另ー側(cè)的氮化硅基體I內(nèi)，且正負(fù)電極裸露于氮化硅基體I端面的一端各自連接有ー導(dǎo)線4。為了使本實(shí)用新型所述的電極3與發(fā)熱絲2之間的連接可靠，以達(dá)到更好傳遞電能的效果，發(fā)熱絲2與電極3為一體連接。為了使本實(shí)用新型所述的發(fā)熱絲2與氮化硅基體I的接觸更為緊密，既有利于增強(qiáng)氮化硅基體I的強(qiáng)度，又有利于發(fā)熱絲2的熱傳導(dǎo)更加均勻，發(fā)熱絲2設(shè)置成螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)，而且該螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲2在氮化硅基體I內(nèi)呈曲線均勻分布，同時該螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲2包括若干個連續(xù)的U形彎曲。本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件的制造方法包括如下步驟A、粉料制備將90 95%重量氮化硅粉、5 10%重量氮化硅鎂粉混合均勻，放入砂磨機(jī)中，并按粉料重量去離子水重量=1: (I 1. 5)的比例加入去離子水，混合6 12小時后，將料漿放入干燥箱120° C下干燥6小時，干燥后的粉料過80目篩儲存?zhèn)溆?；B、生坯制備首先稱料，然后將稱好的粉料放入金屬模中，并將粉料刮平后連同金屬模一起放入壓機(jī)中，施加壓カ500公斤/平方厘米，使金屬模內(nèi)的粉料形成帶凹槽6且一端具有U形開ロ 5的生坯7，凹槽6的形狀與發(fā)熱絲2及電極3的形狀相吻合，然后將發(fā)熱絲2和電極3放入凹槽6中，再蓋上一片生坯7，組成ー個生坯組合單元；C、石墨壓條和石墨隔板的準(zhǔn)備根據(jù)生坯7的長、寬尺寸制作相吻合的石墨壓條和石墨隔板，石墨壓條和石墨隔板與生坯7接觸的表面涂氮化硼隔離劑；D、裝模、燒制、拆分在每ー個生坯組合単元上下各放ー塊石墨壓條，并由若干個生坯組合單元形成列，列與列之間用石墨隔板隔離，然后將多列生坯組合単元放入?？騼?nèi)固定好，然后送入真空熱壓爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒后拆模，按每一生坯組合単元進(jìn)行拆分，便可得到一只氮化硅基體I ;E、焊接導(dǎo)線[0025]磨出氮化硅基體I的U形開ロ端的電極3，然后通過焊接的方式將導(dǎo)線4與電極3連接在一起，即形成本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件。其中，上述步驟D中所述的熱壓燒結(jié)的具體做法如下升溫加壓制度室溫至1600°C :勻速升溫、勻速加壓，90分鐘爐溫升至1600°C，壓機(jī)壓力加至25噸，1600°C保溫、保壓30分鐘；1600°C至1750°C:勻速升溫、勻速加壓，40分鐘爐溫升至1750°C，壓機(jī)壓力加至40噸，1750°C保溫、保壓30分鐘；氣氛制度1600°C前熱壓爐內(nèi)保持真空狀態(tài)，溫度達(dá)到1600°C時充入氮?dú)?，以防止氮化硅?br> 的高溫?zé)岱纸狻．?dāng)熱壓燒結(jié)操作結(jié)束后，爐內(nèi)溫度冷卻至20°C后將?？蛉〕霾⒉鹈１緦?shí)用新型是通過實(shí)施例來描述的，但并不對本實(shí)用新型構(gòu)成限制，參照本實(shí)用新型的描述，所公開的實(shí)施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氮化硅電熱元件，包括氮化硅基體(I)及置于氮化硅基體(I)內(nèi)的發(fā)熱絲(2)和電極(3)，其中所述電極(3)的一端與發(fā)熱絲(2)相連接，其另一端的端面裸露在氮化硅基體(I) 一端的端面上并通過焊接的方式連接有導(dǎo)線(4)，其特征在于所述氮化硅基體(I)為由采用非氧化物氮化硅鎂粉作為燒結(jié)添加劑通過熱壓燒結(jié)制成的氮化硅陶瓷制作形成的結(jié)構(gòu)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化硅電熱元件，其特征在于上述氮化硅基體(I)的一端設(shè)置有U形開口(5)，上述電極(3)連接有導(dǎo)線(4)的一端置于該U形開口(5)兩側(cè)的氮化硅基體(I)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化硅電熱元件，其特征在于上述氮化硅基體(I)為扁平狀長方形氮化硅基體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化硅電熱元件，其特征在于上述發(fā)熱絲(2)與電極(3)為一體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化硅電熱元件，其特征在于上述發(fā)熱絲(2)設(shè)置成螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述氮化硅電熱元件，其特征在于上述螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲(2 )在氮化硅基體(I)內(nèi)呈曲線均勻分布，且所述螺旋環(huán)繞曲線狀結(jié)構(gòu)的發(fā)熱絲(2 )包括若干個連續(xù)的U形彎曲。
專利摘要一種氮化硅電熱元件，包括氮化硅基體及置于氮化硅基體內(nèi)的發(fā)熱絲和電極，其中所述電極的一端與發(fā)熱絲相連接，其另一端的端面裸露在氮化硅基體一端的端面上并通過焊接的方式連接有導(dǎo)線，所述氮化硅基體為由采用非氧化物氮化硅鎂粉作為燒結(jié)添加劑通過熱壓燒結(jié)制成的氮化硅陶瓷制作形成的結(jié)構(gòu)體。本實(shí)用新型由于采用非氧化物氮化硅鎂作為燒結(jié)添加劑，并通過熱壓燒結(jié)的方式得到氮化硅基體的結(jié)構(gòu)，因而氮化硅基體的晶界相含量低、雜質(zhì)少，有利于長柱狀晶粒的形成，這樣便極大地提高了氮化硅基體的力學(xué)性能，從而使本實(shí)用新型所述的氮化硅電熱元件的綜合性能優(yōu)越，有效地延長了其使用壽命。
文檔編號C04B35/584GK202889668SQ201220440509
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者黎石紅 申請人:黎石紅