CN116847487A - 一种陶瓷氮化硅发热体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种陶瓷氮化硅发热体，包括氮化硅基体、发热源和发热真空腔，氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二烧结为一体后形成氮化硅基体，采用已经烧制好的氮化硅陶瓷片在进行再次烧结的时候，其结构应力很小；氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均开设有发热真空腔，发热真空腔为烧结时的预制腔，在初始的氮化硅发热体正常工作时，发热真空腔的开口处密封件进行密封；当初始发热源故障后，通过将密封件打开在发热真空腔内放置备用发热源，使得该氮化硅基体仍能使用，降低了维修成本。

Description

一种陶瓷氮化硅发热体
技术领域
本发明涉及发热体技术领域，特别是涉及一种陶瓷氮化硅发热体。
背景技术
现有的氮化硅发热体通常为一个一次性烧结成为一体的发热体，采用在氮化硅粉料中埋电热丝，然后在模具中一次性烧结成型，假设预埋的电热丝出现短路或断路，则该氮化硅发热体将直接报废，增加了维修成本；此外，氮化硅发热体的一次性烧结成型工艺所生产的氮化硅发热体容易形成烧结应力，在使用过程中容易断裂。因此，需要设计一种新的氮化硅发热体以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷氮化硅发热体，以解决上述现有技术存在的问题，能够降低结构应力，延长氮化硅发热体的使用寿命，同时还能够降低维修成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种陶瓷氮化硅发热体，包括
氮化硅基体，所述氮化硅基体包括氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二烧结为一体后形成所述氮化硅基体；以及
发热源，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的表面上，所述发热源的引出电极分别连接电源正负极；以及
发热真空腔，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均开设有所述发热真空腔，所述发热真空腔为烧结时的预制腔，所述发热真空腔的开口处密封件进行密封；所述发热真空腔内用于容纳备用发热源。
优选地，所述氮化硅基体为圆柱体，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二均为截面是半圆形的半圆柱体，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的内表面处；烧结完成后，所述发热源位于氮化硅基体的中间位置。
优选地，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上沿周向均布有一个或多个发热真空腔。
优选地，所述氮化硅基体为矩形体，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二对称设置，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的内表面处；烧结完成后，所述发热源位于氮化硅基体的中间位置。
优选地，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均设置有与连接面平行的发热真空腔。
优选地，所述氮化硅基体的端部设置有两个接线端，所述发热源的引出电极分别通过所述接线端与电源的正负极相连；所述氮化硅基体上靠近所述接线端的端部外侧套设有绝缘隔热套。
优选地，所述发热源采用高温电热膜。
优选地，所述备用发热源包括发热丝和引出极，所述发热丝的两端与所述引出极连接，所述发热丝采用钨丝，所述引出极采用钼丝，两个引出极分别电源正负极连接。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明中的陶瓷氮化硅发热体，包括氮化硅基体、发热源和发热真空腔，氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二烧结为一体后形成氮化硅基体，采用已经烧制好的氮化硅陶瓷片在进行再次烧结的时候，其结构应力很小；氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均开设有发热真空腔，发热真空腔为烧结时的预制腔，在初始的氮化硅发热体正常工作时，发热真空腔的开口处密封件进行密封；当初始发热源故障后，通过将密封件打开在发热真空腔内放置备用发热源，使得该氮化硅基体仍能使用，降低了维修成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中陶瓷氮化硅发热体的内部结构剖视图；
图2为氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二的拆分示意图；
图3为氮化硅基体为圆柱体时发热真空腔的分布图；
图4为氮化硅基体为矩形体时发热真空腔的分布图；
其中，1、氮化硅基体；2、发热源；3、绝缘隔热套；4、引出电极；5、氮化硅陶瓷片一；6、氮化硅陶瓷片二；7、发热真空腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种陶瓷氮化硅发热体，以解决上述现有技术存在的问题，能够降低结构应力，延长氮化硅发热体的使用寿命，同时还能够降低维修成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图4所示，本发明提供一种陶瓷氮化硅发热体，包括
氮化硅基体1，氮化硅基体1包括氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6，氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6烧结为一体后形成氮化硅基体1；以及
发热源2，发热源2印刷在氮化硅陶瓷片一5或氮化硅陶瓷片二6的表面上，发热源2的引出电极4分别连接电源正负极；以及
发热真空腔7，氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6上均开设有发热真空腔7，发热真空腔7为烧结时的预制腔，发热真空腔7的开口处密封件进行密封；发热真空腔7内用于容纳备用发热源2。
其中，氮化硅基体1为已经烧制好的氮化硅陶瓷片，采用已经烧制好的氮化硅陶瓷片在进行再次烧结的时候，其结构应力很小。氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6上均开设有发热真空腔7，发热真空腔7为烧结时的预制腔，在初始的氮化硅发热体正常工作时，发热真空腔7的开口处密封件进行密封；当初始发热源2故障后，通过将密封件打开在发热真空腔7内放置备用发热源2，使得该氮化硅基体1仍能使用，降低了维修成本。
在其中一个实施例中，如图3所示，氮化硅基体1为圆柱体，氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6均为截面是半圆形的半圆柱体，发热源2印刷在氮化硅陶瓷片一5或氮化硅陶瓷片二6的内表面处；烧结完成后，发热源2位于氮化硅基体1的中间位置；氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6上沿周向均布有一个或多个发热真空腔7。
在其中一个实施例中，如图4所示，氮化硅基体1为矩形体，氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6对称设置，发热源2印刷在氮化硅陶瓷片一5或氮化硅陶瓷片二6的内表面处；烧结完成后，发热源2位于氮化硅基体1的中间位置；氮化硅陶瓷片一5和氮化硅陶瓷片二6上均设置有与连接面平行的发热真空腔7。
在其中一个实施例中，氮化硅基体1的端部设置有两个接线端，发热源2的引出电极4分别通过接线端与电源的正负极相连；氮化硅基体1上靠近接线端的端部外侧套设有绝缘隔热套3。
在其中一个实施例中，为了进一步的提高加工效率，降低大规模加工成本，发热源2采用高温电热膜，高温电热膜是采用印刷的方式印刷在下氮化硅陶瓷片上的。将高温电热膜印刷在氮化硅陶瓷片二6上后，再将两片氮化硅陶瓷片叠加在一起，经烧结形成一体的陶瓷氮化硅发热体。
在其中一个实施例中，备用发热源2包括发热丝和引出极，发热丝的两端与引出极连接，发热丝采用钨丝，引出极采用钼丝，两个引出极分别电源正负极连接。钨丝作为发热源2，铝丝作为引出极，钨丝连接钼丝，钨丝、钼丝放置在发热真空腔7内，钨丝和钼丝的直径是0.01-0.5mm，在实验研究中发现，钨丝和铝丝的直径大小对氮化硅发热体的可靠性及漏电安全性有影响，由于钨丝连接钼丝放置在氮化硅基体1内，经高温、高压工艺制成的氮化硅基体1密度基本上达到100％，钨丝和钼丝是与空气隔绝，如发热体在使用过程中断裂，钨丝和钼丝的横截面就暴露在空气中，在氮化硅发热体断裂的瞬间，暴露在水中或空气中的钨丝和钼丝由于氧化的作用，在钨丝和钼丝表面形成氧化绝缘保护层，当钨丝和钼丝的横截面直径在一定范围内时，氧化绝缘保护层可以起到安全保护作用，实验表明钨丝和钼丝的直径在0.5mm以内时，氧化保护层可保证氮化硅发热体的可靠性及漏电安全性，彻底解决了氮化硅发热体的安全性问题。在使用中钨丝和钼丝的直径一般是0.01-0.15mm。
发热真空腔7的开口处的密封件可以采用氮化硅陶瓷密封件，密封件上预留有用于穿过引出极的过孔，然后通过耐高温的密封胶将密封件的周边与发热真空腔7开口以及过孔进行密封填充，这样在初始的发热源2正常工作时，发热真空腔7内处于真空状态，不影响陶瓷氮化硅发热体的整体发热性能；当初始的发热源2出现故障后，维修人员可以手动将密封件打开，然后在发热真空腔7中放入备用发热源2，备用发热源2的发热丝通长设置到发热真空腔7中，作为引出极的钼丝穿过过孔后连接到引出电极4上，再将密封件重新填充密封好，组成新的陶瓷氮化硅发热体；使得在不更换新的陶瓷氮化硅发热体基础上，以最简单快捷的方式对其进行维修，降低了维修成本。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：包括
氮化硅基体，所述氮化硅基体包括氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二烧结为一体后形成所述氮化硅基体；以及
发热源，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的表面上，所述发热源的引出电极分别连接电源正负极；以及
发热真空腔，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均开设有所述发热真空腔，所述发热真空腔为烧结时的预制腔，所述发热真空腔的开口处密封件进行密封；所述发热真空腔内用于容纳备用发热源。
2.根据权利要求1所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述氮化硅基体为圆柱体，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二均为截面是半圆形的半圆柱体，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的内表面处；烧结完成后，所述发热源位于氮化硅基体的中间位置。
3.根据权利要求2所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上沿周向均布有一个或多个发热真空腔。
4.根据权利要求1所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述氮化硅基体为矩形体，所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二对称设置，所述发热源印刷在所述氮化硅陶瓷片一或氮化硅陶瓷片二的内表面处；烧结完成后，所述发热源位于氮化硅基体的中间位置。
5.根据权利要求4所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述氮化硅陶瓷片一和氮化硅陶瓷片二上均设置有与连接面平行的发热真空腔。
6.根据权利要求1所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述氮化硅基体的端部设置有两个接线端，所述发热源的引出电极分别通过所述接线端与电源的正负极相连；所述氮化硅基体上靠近所述接线端的端部外侧套设有绝缘隔热套。
7.根据权利要求1所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述发热源采用高温电热膜。
8.根据权利要求1所述的陶瓷氮化硅发热体，其特征在于：所述备用发热源包括发热丝和引出极，所述发热丝的两端与所述引出极连接，所述发热丝采用钨丝，所述引出极采用钼丝，两个引出极分别电源正负极连接。
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Contract record no.: X2025980046002

Denomination of invention: A ceramic silicon nitride heating element

Granted publication date: 20250808

License type: Common License

Record date: 20251218