本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種電發(fā)熱體，尤其涉及一種超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。一種功率密度最高可達(dá)120W/cm2的電發(fā)熱體，該發(fā)熱體以高導(dǎo)熱陶瓷為基材，采用鎢、鉬、鎢鉬合金或石墨做導(dǎo)電發(fā)熱材料，具有超大功率密度、優(yōu)良的抗熱震性能、極高的工作溫度、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種電發(fā)熱體，尤其涉及一種超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。一種功率密度最高可達(dá)120W/cm2的電發(fā)熱體，該發(fā)熱體以高導(dǎo)熱陶瓷為基材，采用鎢、鑰、鎢鑰合金或石墨做導(dǎo)電發(fā)熱材料，具有超大功率密度、優(yōu)良的抗熱震性能、極高的工作溫度、很好的化學(xué)穩(wěn)定性、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)介紹
自從人類(lèi)專(zhuān)利技術(shù)并掌握了電力的應(yīng)用，電發(fā)熱技術(shù)就一路伴隨人類(lèi)文明的進(jìn)步不斷發(fā)展，與人們的生活息息相關(guān)。但是，在電發(fā)熱材料方面長(zhǎng)久以來(lái)一直是電熱合金牢牢地占據(jù)著霸主地位，迄今為止鐵鉻鋁、鎳鉻是最常用的電熱合金。盡管曾有過(guò)許多電發(fā)熱材料曇花一現(xiàn)地展現(xiàn)出它們的迷人之處，可迄今為止電熱絲仍以其技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、規(guī)模成本低......等優(yōu)點(diǎn)，牢牢地占據(jù)著霸主地位。鐵鉻鋁和鎳鉻電熱合金最大的弱點(diǎn)是抗氧化能量很弱，尤其是高溫抗氧化能力特別弱，在一些強(qiáng)氧化環(huán)境中使用，必須添加防護(hù)措施；電熱合金的電熱轉(zhuǎn)換效率普遍較低，通常在85 87%之間，最高也僅能達(dá)到93%左右；到目前為止，電熱合金的應(yīng)用主要以電熱絲為主——即線發(fā)熱，熱量向外擴(kuò)散受到嚴(yán)重阻礙，熱傳導(dǎo)損失很大:一方面浪費(fèi)了熱能量，另一方面使得電熱絲本身的溫度更高，加劇了電熱絲的氧化和衰退。本專(zhuān)利技術(shù)的高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體將電熱絲的線發(fā)熱改為體發(fā)熱，大幅度提升了功率密度；最高工作溫度可達(dá)2，2000C ;抗熱震性能良好，可耐1，000°C熱沖擊；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)采用氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、賽隆陶瓷(SiAlON)……等高導(dǎo)熱陶瓷做基質(zhì)，內(nèi)部復(fù)合鎢、鑰、石墨……高溫電熱材料，利用鑰金屬作為電極引線，制作成為超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。鎢和石墨在無(wú)氧條件下可以穩(wěn)定工作在2，OOO0C以上的高溫，鑰電極最高工作溫度可達(dá)2，500°C，采用氮化環(huán)境或無(wú)氧環(huán)境高溫、高壓燒結(jié)，可以使得陶瓷發(fā)熱體內(nèi)部的電熱材料處于真空或無(wú)氧條件，從而保證電熱材料穩(wěn)定工作；高導(dǎo)熱陶瓷的最大特點(diǎn)是導(dǎo)熱性能非常好，其導(dǎo)熱系數(shù)至少在30W/m.k以上，最高可達(dá)260W/m.k，保證電熱材料所產(chǎn)生的熱量可以迅速傳導(dǎo) 到發(fā)熱體的外表面，實(shí)現(xiàn)最大功率密度120W/cm2的超大功率密度，同時(shí)具有良好的抗熱震性能——可耐1，000°C熱沖擊。為了加大發(fā)熱體向外散熱面積，產(chǎn)品的形狀以矩形扁平狀(平板)為佳；除特殊要求外，盡量避免圓柱體或球體的結(jié)構(gòu)。附圖說(shuō)明圖1:內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意2:電極及外觀示意圖具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:以氧化鋁陶瓷做基材。采用干壓或擠壓成型工藝，先按成品厚度的一半成型載體，在成型的載體上刻槽嵌入鎢絲或絲印摻雜石墨發(fā)熱體，再干壓或擠壓成型另一半載體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌在載體的中間，在熱等靜壓燒成爐中進(jìn)行燒結(jié)。氧化鋁陶瓷配方:煅燒Al2O3,93.5% ；Si02,1.28 % ；CaC03,3.25 % ;1# 蘇州土，1.29%。粉體顆粒大于60 μ m、介于60 200目之間可獲最大自由流動(dòng)效果，取得最好壓力成型效果。實(shí)施例二:以氮化硅陶瓷做基材。采用干壓或擠壓成型工藝，先按成品厚度的一半成型載體，在成型的載體上刻槽嵌入鎢絲，再干壓或擠壓成型另一半載體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌在載體的中間，在熱等靜壓燒成爐 中進(jìn)行燒結(jié)。氮化硅陶瓷配方:Si3N4,94%;Α1203，1.5% ；Y2O3, 3.5% ;La203，l%。粉體顆粒大于60 μ m、介于60 200目之間可獲最大自由流動(dòng)效果，取得最好壓力成型效果。實(shí)施例三:以氮化鋁陶瓷做基材。采用干壓或擠壓成型工藝，先按成品厚度的一半成型載體，在成型的載體上刻槽嵌入鎢絲，再干壓或擠壓成型另一半載體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌在載體的中間，在熱等靜壓燒成爐中進(jìn)行燒結(jié)。化學(xué)組成Al 65.81%，N 34.19 %，比重3.261g/cm3，白色或灰白色，單晶無(wú)色透明，常壓下的升華分解溫度為2，450°C。為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(shù)4.0-6.0 X IO^6oC ο多晶AlN熱導(dǎo)率達(dá)260ff/m.k，耐熱沖擊好，能耐2，200°C的極熱。粉體顆粒大于60 μ m、介于60 200目之間可獲最大自由流動(dòng)效果，取得最好壓力成型效果。權(quán)利要求1.一種超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。其特征是:采用氧化鋁(Al2O3)陶瓷、氮化硅(Si3N4)陶瓷、賽隆(SiAlON)陶瓷、氮化鋁(AlN)陶瓷等高導(dǎo)熱陶瓷做載體基材，利用鎢(W)、鑰(Mo)、鎢鑰合金(W-Mo alloy)、石墨(C)為發(fā)熱體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌到載體內(nèi)部，保證發(fā)熱體工作在真空/無(wú)氧條件下，從而實(shí)現(xiàn)超大功率密度的高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體，功率密度最高可達(dá)120W/cm2，最高工作溫度2，200°C，可耐1，(KKTC熱沖擊。2.按照權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱陶瓷做載體基材。其特征是:高導(dǎo)熱陶瓷可以是氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、賽龍?zhí)沾伞⒌X陶瓷中的一種或數(shù)種的組合。3.按照權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱陶瓷載體采用干壓或者擠壓工藝成型。其特征是:粉體顆粒大于60 μ m、介于60 200目之間,可獲最大自由流動(dòng)效果，取得最好壓力成型效果。4.按照權(quán)利要求1所述的載體采用兩次甚至多次成型。其特征是:采用干壓或擠壓成型工藝，先按成品厚 度的一半成型載體，在成型的載體上刻槽嵌入鎢絲、鎢鑰合金絲或絲印摻雜石墨發(fā)熱體及鑰絲電極引線，再干壓或擠壓成型另一半載體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌在載體的中間。5.按照權(quán)利要求1所述的載體成型完成后，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。其特征是:在熱等靜壓燒成爐或真空壓力燒成爐中燒結(jié)。6.按照權(quán)利要求1所述的電極引線采用鑰材料。其特征是:使用鑰絲作為內(nèi)部發(fā)熱體的引出線，外部電極可以根據(jù)產(chǎn)品的使用條件，分別采用鑰、鎳、銅……等材料制作，外部電極與發(fā)熱體的引出線之間，采用焊接工藝進(jìn)行連接。全文摘要本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種電發(fā)熱體，尤其涉及一種超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。一種功率密度最高可達(dá)120W/cm2的電發(fā)熱體，該發(fā)熱體以高導(dǎo)熱陶瓷為基材，采用鎢、鉬、鎢鉬合金或石墨做導(dǎo)電發(fā)熱材料，具有超大功率密度、優(yōu)良的抗熱震性能、極高的工作溫度、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H05B3/10GK103139947SQ20111039191公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日專(zhuān)利技術(shù)者王勇 申請(qǐng)人:王勇本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超大功率密度高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體。其特征是：采用氧化鋁(Al2O3)陶瓷、氮化硅(Si3N4)陶瓷、賽隆(SiAlON)陶瓷、氮化鋁(AlN)陶瓷等高導(dǎo)熱陶瓷做載體基材，利用鎢(W)、鉬(Mo)、鎢鉬合金(W?Mo?alloy)、石墨(C)為發(fā)熱體，將發(fā)熱體內(nèi)嵌到載體內(nèi)部，保證發(fā)熱體工作在真空/無(wú)氧條件下，從而實(shí)現(xiàn)超大功率密度的高效能電加熱陶瓷發(fā)熱體，功率密度最高可達(dá)120W/cm2，最高工作溫度2,200℃，可耐1,000℃熱沖擊。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王勇，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：王勇，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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