CN102701743A - 一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法 - Google Patents

一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层，其制作方法如下：①采用碳化硅晶体制作陶瓷加热芯；②在碳化硅陶瓷加热芯喷涂硅化钼层得到带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯；③将步骤②的碳化硅陶瓷加热芯内外表面的硅化钼与空气中的氧气反应生成二氧化硅得到二氧化硅基底层；④再将步骤③的碳化硅陶瓷加热芯置入二氧化硅熔炉中形成二氧化硅玻璃层雏形；⑤将步骤④的碳化硅陶瓷加热芯移至脱羟炉内得到二氧化硅玻璃层。本发明能够减少陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，提高陶瓷加热器的升温速度，并且生产效率高，其二氧化硅玻璃层不会脱落，大幅降低企业生产成本。

Description

一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法
技术领域
本发明涉及陶瓷加热器，具体地说是一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法。
背景技术
目前红外辐射加热器使用的碳化硅晶体制作加热器时，需在碳化硅晶体表面包裹二氧化硅来对碳化硅晶体进行保护，提高加热器的抗氧化能力，延长使用寿命。现有陶瓷加热器的制作方法是将碳化硅晶体制作的加热芯封装在双层二氧化硅玻璃管内，并通过焊接方式使二者固定连接。该方法制作的陶瓷加热器能够实现水电隔离效果，并且碳化硅晶体产生的红外辐射线能够顺利穿过二氧化硅玻璃。碳化硅晶体发出的热量需先与二氧化硅玻璃管进行热交换，再由二氧化硅玻璃管将热量散发出来，因此二氧化硅玻璃管的厚度决定了陶瓷加热器升温的快慢，由于双层二氧化硅玻璃管在现有技术条件下制作时至少需要二氧化硅玻璃层有1mm的厚度，因此目前现有的陶瓷加热器均存在升温速度不够快的缺点。另外，现有陶瓷加热器的制作方法中，加热芯的封装与焊接过程步骤繁琐，操作难度较大，生产效率较低，二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度较低，长时间使用后二氧化硅玻璃层容易脱落，使用寿命较短，生产时的次品率即在5％以上，企业的生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它能够减少陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，提高陶瓷加热器的升温速度，并且加工过程简便、易于操作，生产效率高，二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度高，其二氧化硅玻璃层不会脱落，使用寿命长，生产时的产品次品率低，大幅降低企业生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它有碳化硅陶瓷加热芯，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层，其制作方法如下：
①采用碳化硅晶体制作陶瓷加热芯，用功率为1-1.3KW、功率密度为35-45×105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射碳化硅陶瓷加热芯内外表面，使碳化硅陶瓷加热芯内、外表面光滑、均匀一致；
②在步骤①中被激光照射后的碳化硅陶瓷加热芯内、外表面喷涂60-90μm厚的硅化钼层，将喷涂硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯置于烘干炉中，在180-200℃的温度中烘干1.9-2.1小时，得到带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯；
③将步骤②中带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯在空气中常温下通电，使碳化硅晶体发热至1680-1750℃，并保温通电5分钟，使碳化硅陶瓷加热芯内外表面的硅化钼与空气中的氧气反应生成二氧化硅，反应生成的二氧化硅生长在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面，形成二氧化硅致密膜层，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面得到二氧化硅基底层；
④再将步骤③中得到内、外表面带有二氧化硅基底层的碳化硅陶瓷加热芯置入二氧化硅熔炉中，二氧化硅熔炉中通入0.01MPa的氖气，并在二氧化硅熔炉中装入1600℃的二氧化硅熔融物，将带有二氧化硅基底的碳化硅陶瓷加热芯(1)浸入1600℃的二氧化硅熔融物中，保温5分钟后取出，冷却至1460℃，使二氧化硅熔炉中的二氧化硅分子键聚在基底上，形成二氧化硅玻璃层雏形；
⑤将步骤④中1460℃的带有二氧化硅玻璃层雏形的碳化硅陶瓷加热芯移至脱羟炉内，逐步降温至室温，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面上得到厚度为200-600μm的二氧化硅玻璃层。本发明所述的二氧化硅玻璃层的厚度优选为300-500μm。
本发明的优点在于：本发明与现有产品相比，陶瓷加热器中的二氧化硅玻璃层的厚度大幅减少，能够有效提高陶瓷加热器的升温速度，温度升至最高点所用时间仅为现有产品上二氧化硅玻璃层最薄约为1mm的全红外辐射陶瓷加热器产品的三分之一；制作时不需对加热芯以及二氧化硅玻璃进行封装和焊接，而是让二氧化硅玻璃层直接生长在碳化硅陶瓷加热芯内外表面，能够有效减少陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，同时简化了生产方法，本发明生产效率比现有生产效率提高了5倍左右，降低了操作难度，使二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度高，二氧化硅玻璃层不会脱落；经实验表明：本发明产品的使用寿命比现有技术生产的产品延长1.9倍左右，生产中产品的次品率低于1‰，大幅降低企业生产成本。
附图说明
图1是本发明所述陶瓷加热器的结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它有碳化硅陶瓷加热芯1，在碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层2，其制作方法如下：
①采用碳化硅晶体制作陶瓷加热芯，用功率为1-1.3KW、功率密度为35-45×105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射碳化硅陶瓷加热芯1内外表面，使碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面光滑、均匀一致；
②在步骤①中被激光照射后的碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面喷涂60-90μm厚的硅化钼层，将喷涂硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯1置于烘干炉中，在180-200℃的温度中烘干1.9-2.1小时，得到带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯1；
③将步骤②中带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯1在空气中常温下通电，使碳化硅晶体发热至1680-1750℃，并保温通电5分钟，使碳化硅陶瓷加热芯1内外表面的硅化钼与空气中的氧气反应生成二氧化硅，反应生成的二氧化硅生长在碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面，形成二氧化硅致密膜层，在碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面得到二氧化硅基底层；
④再将步骤③中得到内、外表面带有二氧化硅基底层的碳化硅陶瓷加热芯1置入二氧化硅熔炉中，二氧化硅熔炉中通入0.01MPa的氖气，并在二氧化硅熔炉中装入1600℃的二氧化硅熔融物，将带有二氧化硅基底的碳化硅陶瓷加热芯1浸入1600℃的二氧化硅熔融物中，保温5分钟后取出，冷却至1460℃，使二氧化硅熔炉中的二氧化硅分子键聚在基底上，形成二氧化硅玻璃层雏形；
⑤将步骤④中1460℃的带有二氧化硅玻璃层雏形的碳化硅陶瓷加热芯1移至脱羟炉内，逐步降温至室温，在碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面上得到厚度为200-600μm的二氧化硅玻璃层2。
采用本发明制作的红外辐射加热器陶瓷加热芯上的二氧化硅玻璃层2的厚度优选300-500μm。使本发明所述陶瓷加热芯上的二氧化硅玻璃层2的厚度大幅减少，能够有效提高陶瓷加热器的升温速度。本发明所述的全红外辐射陶瓷加热器温度升至最高点所用时间仅为现有全红外辐射陶瓷加热器产品上最薄约为1mm的二氧化硅玻璃层的升温时间的三分之一。
本发明所述步骤①中的激光功率优选为1.2KW，功率密度优选为40×105W/cm3，将碳化硅陶瓷加热芯内、外表面加热到能够使碳化硅晶体熔化的温度内，在碳化硅晶体熔化后立即冷却，使碳化硅陶瓷加热芯表面光滑、均匀一致。本发明所述步骤②中硅化钼层的厚度可跟据实际情况在50-100μm范围内调整，硅化钼层的厚度在该范围内时能够确保硅化钼层烘干时不会脱落，其中硅化钼层优选的厚度为75μm；所述的烘干温度优选为190℃，烘干时间优选为2小时，根据烘干时的实际效果可将烘干温度在180-200℃范围内适当调整，烘干时间为1.9-2.1小时，若超出此范围则会导致硅化钼层附着不牢固，易脱落。本发明所述的碳化硅晶体发热至1680℃以上即可使碳化硅陶瓷加热芯内外表面生成的二氧化硅熔融，冷却后形成均匀的二氧化硅致密膜层，但碳化硅晶体发热温度不应高于1750℃，若高于此温度，二氧化硅致密膜层的流动性过高，造成二氧化硅致密膜层厚度不均，影响二氧化硅基底的质量，其中碳化硅晶体发热优选的温度为1710℃，该温度下二氧化硅熔融物的状态能够形成均匀度最高的二氧化硅致密膜层。所述的1460℃为二氧化硅玻璃由液态开始凝固的临界温度，即二氧化硅玻璃开始凝固后，再将带有二氧化硅玻璃层的碳化硅陶瓷加热芯移至脱羟炉内降温。所述的将带有二氧化硅玻璃层初形的碳化硅陶瓷加热芯移至脱羟炉内逐步降温能够消除残余应力。该制作方法不需对加热芯以及二氧化硅玻璃进行封装和焊接，而是让二氧化硅玻璃层直接生长在碳化硅陶瓷加热芯内外表面，能够有效减小陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，使二氧化硅玻璃层的厚度仅为200-600μm，能够提高陶瓷加热器的升温速度，同时简化了生产方法，生产效率较现有方法提高了5倍左右，降低了操作难度，二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度高，二氧化硅玻璃层不会脱落，实验表明：本发明的使用寿命比现有技术延长1.9倍左右，生产中产品的次品率低于1‰，有利于企业降低生产成本。
本发明所述的全红外辐射陶瓷加热器的制作方法中，为了在碳化硅陶瓷加热芯上预留电极连接位置，可在步骤②喷涂硅化钼料粉前在碳化硅陶瓷加热芯连接电极的位置安装耐高温陶瓷套管。耐高温陶瓷套管由氧化锆、三氧化二铝等耐高温陶瓷材料制成，其熔点高于2000℃，喷涂硅化钼料粉时可阻挡硅化钼料粉附着在安装耐高温陶瓷套管的位置，使该位置不会生成二氧化硅玻璃层，步骤⑤降温完毕后，取下高温陶瓷套管即可。
本发明所述的二氧化硅为SiO2，碳化硅为SiC，硅化钼为MoSi，氧化锆为ZrO2，三氧化二铝为Al2O3。本发明未详述内容为公知技术。

Claims (2)

1.一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它有碳化硅陶瓷加热芯(1)，其特征在于：在碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层(2)，其制作方法如下：
①采用碳化硅晶体制作陶瓷加热芯，用功率为1-1.3KW、功率密度为35-45×105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射碳化硅陶瓷加热芯(1)内外表面，使碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面光滑、均匀一致；
②在步骤①中被激光照射后的碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面喷涂60-90μm厚的硅化钼层，将喷涂硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯(1)置于烘干炉中，在180-200℃的温度中烘干1.9-2.1小时，得到带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯(1)；
③将步骤②中带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯(1)在空气中常温下通电，使碳化硅晶体发热至1680-1750℃，并保温通电5分钟，使碳化硅陶瓷加热芯(1)内外表面的硅化钼与空气中的氧气反应生成二氧化硅，反应生成的二氧化硅生长在碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面，形成二氧化硅致密膜层，在碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面得到二氧化硅基底层；
④再将步骤③中得到内、外表面带有二氧化硅基底层的碳化硅陶瓷加热芯(1)置入二氧化硅熔炉中，二氧化硅熔炉中通入0.01MPa的氖气，并在二氧化硅熔炉中装入1600℃的二氧化硅熔融物，将带有二氧化硅基底的碳化硅陶瓷加热芯(1)浸入1600℃的二氧化硅熔融物中，保温5分钟后取出，冷却至1460℃，使二氧化硅熔炉中的二氧化硅分子键聚在基底上，形成二氧化硅玻璃层雏形；
⑤将步骤④中1460℃的带有二氧化硅玻璃层雏形的碳化硅陶瓷加热芯(1)移至脱羟炉内，逐步降温至室温，在碳化硅陶瓷加热芯(1)内、外表面上得到厚度为200-600μm的二氧化硅玻璃层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，其特征在于：二氧化硅玻璃层(2)的厚度为300-500μm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103162409A (zh) * 2013-03-28 2013-06-19 中山市露玛暖通热设备有限公司 一种节能型硅晶膜陶瓷电热暖风炉

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101357853A (zh) * 2008-09-16 2009-02-04 中南大学 二硅化钼发热体表面玻璃膜及其制备方法
CN201352860Y (zh) * 2009-02-13 2009-11-25 周存文 红外辐射陶瓷加热器
CN101811863A (zh) * 2010-03-22 2010-08-25 赵华 一种高稳定电子陶瓷材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101357853A (zh) * 2008-09-16 2009-02-04 中南大学 二硅化钼发热体表面玻璃膜及其制备方法
CN201352860Y (zh) * 2009-02-13 2009-11-25 周存文 红外辐射陶瓷加热器
CN101811863A (zh) * 2010-03-22 2010-08-25 赵华 一种高稳定电子陶瓷材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103162409A (zh) * 2013-03-28 2013-06-19 中山市露玛暖通热设备有限公司 一种节能型硅晶膜陶瓷电热暖风炉

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