CN108617040B - 陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒及其制作方法，应用于智能座便器温水、热水器水流、电烙铁及卷发器的加热及陶瓷加热棒的制作。陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒，其特征是柱面陶瓷衬芯带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔后从侧壁第一连接孔穿出；第二电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔后从侧壁第二连接孔穿出；第一电极引线焊脚空腔的内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层；第二电极引线焊脚空腔的内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层。具有改变第一、第二连接盘材料烧结层用途，提高电极引线的抗拉性能和钎焊效率等优点。

Description

陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒及其制作方法

技术领域

本发明涉及陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒及其制作方法，应用于智能座便器温水、热水器水流、电烙铁、卷发器的加热及陶瓷加热棒的制作。

背景技术

使用电能的陶瓷加热棒，包括柱面陶瓷衬芯及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的卷曲陶瓷片。卷曲陶瓷片内表面带发热线路以及分别连接在发热线路两端的第一导电线路和第二导电线路；卷曲陶瓷片外表面带第一连接盘材料烧结层和第二连接盘材料烧结层。第一导电线路通过第一壁孔内的导电烧结物质与第一连接盘材料烧结层烧结电连接；第二导电线路通过第二壁孔内的导电烧结物质与第二连接盘材料烧结层烧结电连接。第一电极引线通过钎焊与第一连接盘材料烧结层连接；第二电极引线通过钎焊与第二连接盘材料烧结层连接。其不足是作为连接盘使用的第一连接盘材料烧结层和第二连接盘材料烧结层属于金属化物质且大面积暴露，难以满足人们使用它所需的绝缘要求。

为了提高绝缘性能，中国实用新型专利公告了题为《内电极引线陶瓷加热棒》的发明创造(公告号为CN 206461794 U),该内电极引线陶瓷加热棒包括柱面陶瓷衬芯及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的卷曲陶瓷片；第一电极引线和第二电极引线；所述卷曲陶瓷片带第一连接盘材料烧结层和第二连接盘材料烧结层；内表面带发热线路以及分别连接在发热线路两端的第一导电线路和第二导电线路；第一电极引线通过钎焊与第一连接盘材料烧结层连接；第二电极引线通过钎焊与第二连接盘材料烧结层连接；其改进之处是：第一连接盘材料烧结层和第二连接盘材料烧结层烧结在卷曲陶瓷片内表面上；第一导电线路和第二导电线路分别与第一连接盘材料烧结层和第二连接盘材料烧结层直接电连结。为了方便钎焊第一电极引线和第二电极引线，柱面陶瓷衬芯末端带焊接槽。为了隔离和控制第一电极引线和第二电极引线及其引线方向，在柱面陶瓷衬芯及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的曲陶瓷片组成的结合体端还胶接了棒端盖，棒端盖带第一电极引线孔和第二电极引线孔；第一电极引线和第二电极引线分别从第一电极引线孔和第二电极引线孔引出。这种内电极引线陶瓷加热棒的结构，其电极引线焊接点在卷曲陶瓷片内表面，内外皆悬空，电极引线抗拉性能受到严重影响。在制作工序上，焊接操作空间局限在焊接槽内，还需要胶接装配棒端盖，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种绝缘性能优良的，电极引线抗拉性能优异的，焊接操作简便生产效率高的陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒。本发明还将提供一种陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：

陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒，包括:

(a)柱面陶瓷衬芯及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的卷曲陶瓷片；

(b)第一电极引线和第二电极引线；

所述卷曲陶瓷片内表面带依序相连的第一连接盘材料烧结层、第一导电线路、发热线路、第二导电线路、第二连接盘材料烧结层；

其特征是：柱面陶瓷衬芯带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔后从侧壁第一连接孔穿出；第二电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔后从侧壁第二连接孔穿出；第一电极引线焊脚空腔的内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层；第二电极引线焊脚空腔的内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层；侧壁第一连接孔内部带侧壁第一连接孔内导电材料烧结体；侧壁第二连接孔内部带侧壁第二连接孔内导电材料烧结体；

侧壁第一连接孔内导电材料烧结体同第一连接盘材料烧结层烧结电连接；侧壁第二连接孔内导电材料烧结体同第二连接盘材料烧结层烧结电连接；

第一电极引线焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙并通过钎焊连接；第二电极引线焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙并通过钎焊连接。

一种陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法，包括：

(i)采用金属模具利用热压铸成型工艺制作陶瓷芯坯体工序；

(ii)将陶瓷芯坯体低温烧结成低温烧结陶瓷芯工序；

(iii)将外侧面卷曲着流延片的低温烧结陶瓷芯高温烧结成卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体；所述流延片内表面带依序相连的第一连接盘材料浆料层、第一导电线路浆料层、发热线路浆料层、第二导电线路浆料层、第二连接盘材料浆料层；

(iv)在卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体上钎焊第一电极引线和第二电极引线制作成陶瓷加热棒；

其特征是：

(v)i所述陶瓷芯坯体带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔后从侧壁第一连接孔穿出；第二电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔后从侧壁第二连接孔穿出；

(vi)在ii和iii之间包括以下工序：向低温烧结陶瓷芯内的第一电极引线空腔和第二电极引线空腔注入导电材料浆料，并将细针杆插入注入的导电材料浆料后拨出，使第一电极引线焊脚空腔内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料浆料，侧壁第一连接孔内带侧壁第一连接孔内导电材料浆料，并出现第一电极引线焊脚插入空隙；使第二电极引线焊脚空腔内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料浆料，侧壁第二连接孔内带侧壁第二连接孔内导电材料浆料，并出现第二电极引线焊脚插入空隙；

(vii)iv所述钎焊将第一电极引线焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙内；第二电极引线焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙内。

本发明具有如下优点：

1、改变了现有技术中第一连接盘材料烧结层、第二连接盘材料烧结层的用途，使它们不再同第一电极引线或第二电极引线直接钎焊连接。因而在本发明中卷曲陶瓷片内表面的第一连接盘材料烧结层、第二连接盘材料烧结层在烧结前印刷在流延片上的导电浆料的面积可以很小，只需同第一电极引线空腔的侧面第一连接孔内导电材料或第二电极引线空腔的侧面第二连接孔内导电材料烧结电连接即可。

2、第一电极引线的焊脚插入在第一电极引线空腔的第一电极引线焊脚空腔内；第二电极引线的焊脚插入在第二电极引线空腔的第二电极引线焊脚空腔内，电极引线焊脚能够360度同电极引线空腔内表面钎焊连接。有别于以往180度的钎焊。这大大提高了电极引线的抗拉性能。

3、增加了柱面陶瓷衬芯的用途，导电线路从柱面陶瓷衬芯内部穿过。

4、在现有生产工艺中只增加了一道向低温烧结陶瓷芯内的第一电极引线空腔和第二电极引线空腔注入导电材料浆料和插拨细针杆的工序，所增工序操作简单。

5、电极引线插入到电极引线空腔中钎焊，使用钎焊工具的操作环境得到很大改善，提高了钎焊工序的钎焊效率。

6、通过改变柱面陶瓷衬芯的结构和适当改进生产工序，提高了生产效率及电极引线陶瓷加热棒的抗拉性能。

附图说明

图1是本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒在柱面陶瓷衬芯的结构示意图。

图中1是卷曲陶瓷片，2是第一电极引线钎焊料，3是第一电极引线，4是第二电极引线，5是第二电极引线钎焊料，6是柱面陶瓷衬芯。

图2是图1去掉卷曲陶瓷片后的结构示意图。

图中2是第一电极引线钎焊料，3是第一电极引线，4是第二电极引线，5是第二电极引线钎焊料，6是柱面陶瓷衬芯，7是侧壁第二连接孔，8是侧壁第一连接孔。

图3是图2中柱面陶瓷衬芯的剖视图。

图中8是侧壁第一连接孔，9是第一电极引线焊脚空腔，10是第二电极引线焊脚空腔，7是侧壁第二连接孔。

图4是图2中柱面陶瓷衬芯在第一电极引线空腔和第二电极引线空腔内表面带导电材料烧结层(烧结体)的局部放大剖视图。

图中11是侧壁第一连接孔内导电材料烧结体，12是第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层，13是第一电极引线焊脚插入空隙，14是第二电极引线焊脚插入空隙，15是第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层，16是侧壁第二连接孔内导电材料烧结体。

图5是图1卷曲陶瓷片内表面的电路结构图。

图中1是卷曲陶瓷片，17是发热线路，18是第一导电线路，19是第一连接盘材料烧结层，20是第二连接盘材料烧结层，21是第二导电线路。

图6是本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法陶瓷芯坯体的结构示意图。

图中8是侧壁第一连接孔，9是第一电极引线焊脚空腔，10是第二电极引线焊脚空腔，7是侧壁第二连接孔。

图7是本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法低温烧结陶瓷芯的结构示意图。

图中8是侧壁第一连接孔，9是第一电极引线焊脚空腔，10是第二电极引线焊脚空腔，7是侧壁第二连接孔。

图8是本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法低温烧结陶瓷芯在第一电极引线空腔和第二电极引线空腔中注入导电材料浆料后的结构示意图。

图中22是侧壁第一连接孔内导电材料浆料，23是第一电极引线焊脚空腔导电材料浆料，13是第一电极引线焊脚插入空隙，14是第二电极引线焊脚插入空隙，24是第二电极引线焊脚空腔导电材料浆料，25是侧壁第二连接孔内导电材料浆料。

图9是本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法中外侧面卷曲着流延片的低温烧结陶瓷芯。

图中26是流延片，27是低温烧结陶瓷芯。

图10是图9外侧面卷曲着流延片的低温烧结陶瓷芯经高温烧结后再经钎焊第一电极引线和第二电极引线后的结构。

图中1是卷曲陶瓷片，2是第一电极引线钎焊料，3是第一电极引线，4是第二电极引线，5是第二电极引线钎焊料，6是柱面陶瓷衬芯。

具体实施方式

陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒，包括:(a)柱面陶瓷衬芯(6)及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的卷曲陶瓷片(1)；(b)第一电极引线(3)和第二电极引线(4)；所述卷曲陶瓷片内表面带依序相连的第一连接盘材料烧结层(19)、第一导电线路(18)、发热线路(17)、第二导电线路(21)、第二连接盘材料烧结层(20)。本发明的改进之处是柱面陶瓷衬芯带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔。

第一电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔(9)后从侧壁第一连接孔(8)穿出。这是第一电极引线空腔在柱面陶瓷衬芯内的空腔分布及空腔方位。第一电极引线空腔由第一电极引线焊脚空腔和侧壁第一连接孔依序相连相连通组成。

第二电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔(10)后从侧壁第二连接孔(7)穿出。这是第二电极引线空腔在柱面陶瓷衬芯内的空腔分布及空腔方位。第二电极引线空腔由第二电极引线焊脚空腔和侧壁第二连接孔依序相连相连通组成。

第一电极引线焊脚空腔的内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层(12)；此烧结层并没有把整个第一电极引线焊脚空腔填满，而是留出第一电极引线焊脚插入空隙(13)。

第二电极引线焊脚空腔的内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层(15)；此烧结层并没有把整个第二电极引线焊脚空腔填满，而是留出第二极引线焊脚插入空隙(14)。

侧壁第一连接孔内部带侧壁第一连接孔内导电材料烧结体(11)。此烧结体可以把整个侧壁第一连接孔填满成实心的，也可以不把整个侧壁第一连接孔填满而让侧壁第一连接孔在填充烧结体后成空心的。

侧壁第二连接孔内部带侧壁第二连接孔内导电材料烧结体(16)。此烧结体可以把整个侧壁第二连接孔填满而成实心的，也可以不把整个侧壁第二连接孔填满而让侧壁第一连接孔在填充烧结体后成空心的。

侧壁第一连接孔内导电材料烧结体(11)同第一连接盘材料烧结层(19)烧结电连接；侧壁第二连接孔内导电材料烧结体(16)同第二连接盘材料烧结层(20)烧结电连接。“烧结电连接”是通过烧结工序实现两部分之间电连接的意思。所述烧结工序，与孔内导电材料烧结体、连接盘材料烧结层的形成同属于一个烧结工序。

第一电极引线焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙(13)并通过钎焊连接；第二电极引线焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙(14)并通过钎焊连接。通过钎焊料，让第一电极引线同第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层电连接在一起，让第二电极引线同第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层电连接在一起。第一电极引线焊脚是指第一电极引线插入在第一电极引线焊脚插入空隙内的用于钎焊的那一段引线。第二电极引线焊脚是指第二电极引线插入在第二电极引线焊脚插入空隙内的用于钎焊的那一段引线。在钎焊时，电极引线焊脚同空隙内表面360°方向焊接在一起。这大大加强了电极引线同柱面陶瓷衬芯之间的牢固程度，增强了电极引线沿着柱面陶瓷衬芯中心轴线方向的抗拉性能。

本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒插入在受加热物体的加热孔在使用时，在第一电极引线和第二电极电引线之间加上电压。电流从第一电极引线流入，依序经第一电极引线钎焊料、第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层、侧壁第一连接孔内导电材料烧结体、第一连接盘材料烧结层、第一导电线路、发热线路、第二导电线路、第二连接盘材料烧结层、第二电极引线钎焊料、到达第二电极引线并从第二电极引线。或者沿着上述相反方向，电流从第二电极引线流入，从第一电极引线流出。电流流经发热线路时，所产生的热量沿着棒体的径向从加热孔的内壁传递至接受加热的物体。停止加热，直接拉着第一电极引线和第二电极引线向外将棒体从加热孔中抽出。

一种陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法，包括：

(i)采用金属模具利用热压铸成型工艺制作陶瓷芯坯体工序。

(ii)将陶瓷芯坯体低温烧结成低温烧结陶瓷芯工序。

(iii)将外侧面卷曲着流延片的低温烧结陶瓷芯高温烧结成卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体；所述流延片内表面带依序相连的第一连接盘材料浆料层、第一导电线路浆料层、发热线路浆料层、第二导电线路浆料层、第二连接盘材料浆料层。

这里，流延片经高温烧结后，会形成卷曲陶瓷片(1)。相应的，第一连接盘材料浆料层经高温烧结后会形成第一连接盘材料烧结层(19)；第一导电线路浆料层会形成第一导电线路(18)；发热线路浆料层会形成发热线路(17)；第二导电线路浆料层会形成第二导电线路(21)；第二连接盘材料浆料层会形成第二连接盘材料烧结层(20)。

(iv)在卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体上钎焊第一电极引线和第二电极引线制作成陶瓷加热棒。

本发明陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法的改进之处是：

(v)i所述陶瓷芯坯体带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔(9)后从侧壁第一连接孔(8)穿出；第二电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔(10)后从侧壁第二连接孔(7)穿出。

陶瓷芯坯体往后需经ii、iii工序中低温、高温烧结，陶瓷芯坯体经低温、高温烧结后体积会缩小。但第一电极引线空腔和第二电极引线空腔一直存在，只是空腔的体积也会跟着缩小。在使用金属模具利用热压铸成型工艺中，可以使用侧壁第一连接孔型芯和侧壁第二连接孔型芯成型侧壁第一连接孔和侧壁第二连接孔，让侧壁第一连接孔型芯和侧壁第二连接孔型芯分别从金属模具两侧面穿过模具侧壁进入成型空腔。相应的，第一电极引线焊脚空腔型芯和第二电极引线焊脚空腔型芯，则可从成型空腔上部直接插入成型空腔。第一电极引线焊脚空腔和侧壁第一连接孔依序相连并相连通组成第一电极引线空腔。第二电极引线焊脚空腔和侧壁第二连接孔依序相连并连通组成第二电极引线空腔。

(vi)在ii和iii之间包括以下工序：向低温烧结陶瓷芯内的第一电极引线空腔和第二电极引线空腔注入导电材料浆料，并将细针杆插入注入的导电材料浆料后拨出，使第一电极引线焊脚空腔内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料浆料(23)，侧壁第一连接孔内带侧壁第一连接孔内导电材料浆料(22)，并出现第一电极引线焊脚插入空隙(13)；使第二电极引线焊脚空腔内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料浆料(24)，侧壁第二连接孔内带侧壁第二连接孔内导电材料浆料(25)，并出现第二电极引线焊脚插入空隙(14)。

第一电极引线空腔和第二电极引线空腔中的各浆料在高温烧结后会形成紧密结合在空腔壁上的金属导电材料层或金属烧结体。

(vii)iv所述钎焊将第一电极引线(3)焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙(13)内；第二电极引线(4)焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙(14)内。

在钎焊过程中，第一电极引线焊脚和第二电极引线焊脚分别插入到第一电极引线焊脚插入空隙和第二电极引线焊脚插入空隙内，引线径向的活动范围大为缩小。补入钎焊料的操作空间可从360°方向进行。提高了钎焊工序的效率。

Claims (2)

1.陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒，包括:

(a)柱面陶瓷衬芯(6)及通过烧结紧附在柱面陶瓷衬芯外侧面的卷曲陶瓷片(1)；

(b)第一电极引线(3)和第二电极引线(4)；

所述卷曲陶瓷片内表面带依序相连的第一连接盘材料烧结层(19)、第一导电线路(18)、发热线路(17)、第二导电线路(21)、第二连接盘材料烧结层(20)；

其特征是：柱面陶瓷衬芯带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔(9)后从侧壁第一连接孔(8)穿出；第二电极引线空腔从柱面陶瓷衬芯端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔(10)后从侧壁第二连接孔(7)穿出；第一电极引线焊脚空腔的内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料烧结层(12)；第二电极引线焊脚空腔的内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料烧结层(15)；侧壁第一连接孔内部带侧壁第一连接孔内导电材料烧结体(11)；侧壁第二连接孔内部带侧壁第二连接孔内导电材料烧结体(16)；

侧壁第一连接孔内导电材料烧结体(11)同第一连接盘材料烧结层(19)烧结电连接；侧壁第二连接孔内导电材料烧结体(16)同第二连接盘材料烧结层(20)烧结电连接；

第一电极引线焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙(13)并通过钎焊连接；第二电极引线焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙(14)并通过钎焊连接。

2.一种陶瓷芯电极引线陶瓷加热棒的制作方法，包括：

(i)采用金属模具利用热压铸成型工艺制作陶瓷芯坯体工序；

(ii)将陶瓷芯坯体低温烧结成低温烧结陶瓷芯工序；

(iii)将外侧面卷曲着流延片的低温烧结陶瓷芯高温烧结成卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体；所述流延片内表面带依序相连的第一焊接盘材料浆料层、第一导电线路浆料层、发热线路浆料层、第二导电线路浆料层、第二焊接盘材料浆料层；

(iv)在卷曲陶瓷片紧附在柱面陶瓷芯外侧面的陶瓷加热棒棒体上钎焊第一电极引线和第二电极引线制作成陶瓷加热棒；

其特征是：

(v)i所述陶瓷芯坯体带第一电极引线空腔和第二电极引线空腔；第一电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第一电极引线焊脚空腔(9)后从侧壁第一连接孔(8)穿出；第二电极引线空腔从陶瓷芯坯体端面向内延伸经过第二电极引线焊脚空腔(10)后从侧壁第二连接孔(7)穿出；

(vi)在ii和iii之间包括以下工序：向低温烧结陶瓷芯内的第一电极引线空腔和第二电极引线空腔注入导电材料浆料，并将细针杆插入注入的导电材料浆料后拨出，使第一电极引线焊脚空腔内表面带第一电极引线焊脚空腔导电材料浆料(23)，侧壁第一连接孔内带侧壁第一连接孔内导电材料浆料(22)，并出现第一电极引线焊脚插入空隙(13)；使第二电极引线焊脚空腔内表面带第二电极引线焊脚空腔导电材料浆料(24)，侧壁第二连接孔内带侧壁第二连接孔内导电材料浆料(25)，并出现第二电极引线焊脚插入空隙(14)；

(vii)iv所述钎焊将第一电极引线(3)焊脚插入第一电极引线焊脚插入空隙(13)内；第二电极引线(4)焊脚插入第二电极引线焊脚插入空隙(14)内。

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