CN1973163B - 电热塞及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电热塞及其制造方法，所述电热塞由一种导电元件和一种非导电元件制造，制造中使用了烧结的复合陶瓷材料。这些电热塞可以优选地用于机动车辆的利用燃料工作的固定式加热器。根据提出的目的，应该可以低成本高效率和灵活地制造这种电热塞，同时提供延长的使用寿命和抗氧化性。此处的导电元件在两个相对的面上被非导电元件包围并且在远端区域具有放大的横截面，而远端区域相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域的导电元件的横截面比率保持为2.5-5∶1。导电元件的横截面逐渐变小的近端加热区域的60-85％的表面被非导电元件的材料覆盖。

Description

电热塞及其制造方法 
技术领域
本发明涉及电热塞和制造这种电热塞的方法。根据本发明的电热塞含有由烧结的陶瓷复合材料制成的一种导电元件和一种非导电元件。所述导电元件基本上从相对的两面包围非导电元件，并且在远端区域具有扩大的横截面，在近端区域具有相对远端区域逐渐变小的加热区域。 
背景技术
根据本发明的电热塞优选地可以用于使用燃料工作的固定式加热器，例如现今安装在很多机动车辆上。 
就此而论，所述电热塞经受大于1200℃的温度，因此从现有技术已知，使用陶瓷复合材料来制造这种电热塞，所述电热塞的电导率可以通过陶瓷复合材料的对应浓度来选择性影响，从而能够保持这种电热塞在特定区域内的导电性和非导电性。 
DE 100 53 327 C2公开了使用包含MoSi2和Si3N4的陶瓷复合材料。在此相对地通过这些组分的不同比例选择性地影响电导率。因此，随着MoSi2 的比例增加，可以显著地增加电导率，相反，随着MoSi2组分相对变小，可以制造或形成电绝缘部件或区域。 
由于从现有技术已知的电热塞是通过多阶段注射成型法之后的烧结完成的，因此在原材料复合物中额外包含烧结添加剂。 
然而，特定的性质对注射成型是必需的，这样混合粉末状原材料的有机组分的比例增加，所述原材料具体是MoSi2、Si3N4和烧结添加剂。 
然而，由于期望电热塞由纯的无机材料制造，因此这些有机组分不得不被完全排出。 
然而，注射过程之后可得到的模塑物(moulding)的结构使有机材料的排出困难，一方面由于它的成型和另一方面由于材料复合物的稠度，使得排出有机材料需要相当多的时间。对于排出过程，须通过选择性加热形成开孔通道，随后所述孔通道允许有机材料从内部排出。然而，所述孔通道从表面开始以连续的、相对慢的方式形成。 
此外有必要考虑到下列事实：随后在烧结过程中这些孔通道尽可能又被闭合且在任何情况下必须避免形成断裂。 
然而，从现有技术已知的电热塞在很多使用条件下是有争议的，由于所使用的陶瓷复合材料，它们具有氧化的趋势，这对使用寿命和使用期间的可实现效率有不利的影响。 
发明内容
为此，本发明的目的是提供可以低成本高效率和灵活地制造并且具有延长的使用寿命和抗氧化性的电热塞。 
根据本发明的具有下述项目1的特征的电热塞实现了这个目的。它们可以使用例如下述项目12定义的方法来制造。 
使用各个以下项目2-11、13-23中指出的特征可以实现本发明的有利的实施方案和发展。 
其中，各个项目如下所述。 
项目1：一种电热塞，具有由烧结的陶瓷复合材料构成的一种导电元件和一种非导电元件，其中导电元件从两个相对面包围非导电元件并且含有具有扩大的横截面的远端区域以及近端加热区域，其特征在于，远端区域(1.1)相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域(1.2)的导电元件(1)的横截面比率保持为2.5-5∶1，和 
近端加热区域(1.2)的60-85％的表面被非导电元件材料覆盖。 
项目2：根据项目1的电热塞，其特征在于，远端区域(1.1)的线性电阻为导电元件(1)的全部线性电阻的10-40％。 
项目3：根据项目1或2的电热塞，其特征在于，导电元件(1)和非导电元件(2)由作为具有各自不同电阻率的陶瓷复合材料的MoSi2、 Si3N4和至少一种烧结添加剂形成。 
项目4：根据项目3的电热塞，其特征在于，包含稀土氧化物作为烧结添加剂。 
项目5：根据项目3的电热塞，其特征在于，所述陶瓷复合材料另外包含最大15wt％的Mo5Si3。 
项目6：根据项目1或2的电热塞，其特征在于，电热塞至少在远端区域(1.1)被防氧化层覆盖。 
项目7：根据项目1或2的电热塞，其特征在于，近端加热区域(1.2)逐渐变小地形成，至少在二维横截面上大致均匀地逐渐变小。 
项目8：根据项目1或2的电热塞，其特征在于，它是相对于平行纵轴取向的平面的对称设计。 
项目9：根据项目1或2的电热塞，其特征在于，导电元件(1)由至少60wt％的MoSi2或至少60wt％的MoSi2和Mo5Si3形成。 
项目10：根据项目3的电热塞，其特征在于，烧结期间至少一些MoSi2反应性地形成。 
项目11：根据项目6的电热塞，其特征在于，防氧化层由陶瓷、玻璃或SiO2形成。 
项目12：一种制造电热塞的方法，所述电热塞具有由烧结的陶瓷复合材料构成的一种导电元件和一种非导电元件，其中 
使得用于导电元件(1)或非导电元件(2)中的一个的陶瓷复合材料的第一粉末混合物成型； 
以此方式得到模塑物之后，利用第二粉末混合物和胶态成型方法整体成型导电元件(1)和非导电元件(2)中的另一个， 
其中用于制造导电元件(1)和非导电元件(2)的悬浮液中固体的比例相同， 
随后排出包含的有机组分，和 
利用烧结方法完成电热塞， 
其中导电元件从两个相对面包围非导电元件并且含有具有扩大的横截面的远端区域以及近端加热区域，远端区域(1.1)相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域(1.2)的导电元件(1)的横截面比率保持为2.5-5：1，和 
近端加热区域(1.2)的60-85％的表面被非导电元件材料覆盖。 
项目13：根据项目12的方法，其特征在于，通过胶态成型方法得到导电元件(1)和非导电元件(2)。 
项目14：根据项目12的方法，其特征在于，通过注射成型得到非导电元件(2)的模塑物。 
项目15：根据项目12或13的方法，其特征在于，通过凝胶注模和/或凝固注模进行胶态成型。 
项目16：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，使用MoSi2、Si3N4和包含烧结添加剂的粉末混合物，用于制造导电元件(1)的MoSi2的比例至少达到50wt％。 
项目17：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，使用稀土氧化物作为烧结辅助物。 
项目18：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，使用完全不含铝和铝氧化物的粉末混合物。 
项目19：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，用粉末混合物中额外包含的组分反应性地形成MoSi2。 
项目20：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，使用其中另外包含Mo5Si3的粉末混合物。 
项目21：根据项目12-14任一项的方法，其特征在于，胶态成型方法的悬浮液中有机组分的比例≤10wt％。 
在此以下列方式实现根据本发明的包含两种元件的电热塞，其中所述两种元件分别具有不同电导性的元件并且由烧结的陶瓷复合材料组成：对于导电元件，具有扩大的横截面的远端区域相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域的横截面比率保持为2.5-5∶1，此外近端加热区域表面的60-85％被形成非导电元件的材料覆盖。 
这降低了导电元件的表面，当施加电压时所述导电元件被加热并与燃料燃烧气体混合物直接接触。 
对应地，近端加热区域中导电元件的大表面积被非导电陶瓷复合材料三面包围，并因此防止了氧化。覆盖导电陶瓷复合材料的绝缘层的边界面厚度在0.5-0.9时应该＞100μm。 
此外，由于所述远端区域的相对扩大的横截面，远端区域的线性电阻应该为导电元件的整个线性电阻的10-40％。 
对于各个陶瓷复合材料，可以使用MoSi2、Si3N4和至少一种烧结添加剂作为原材料，其中MoSi2对Si3N4的比率决定了电导率，并且应该在导电元件中包含对应增加比例的MoSi2，优选至少60wt％。与此相反，非导电元件中MoSi2的比例应该在约40wt％的范围内，如果需要甚至更低。 
如上所述，由于根据本发明的电热塞还用在升高的温度范围内，应该尽可能使用高折射的烧结添加剂。就此而论，具体优选稀土氧化物例如Y2O3。然而，当然可以使用稀土氧化物的混合物作为烧结添加剂。 
然而，不应该包含其它氧化物作为烧结添加剂或杂质，由于它们被怀疑在使用条件下易于经历强氧化。因此，应该避免所述状况，尤其是陶瓷复合物中包含Al2O3或MgO。就此而论，很小比例的这种氧化物甚至低于0.5质量％都具有相应的不利影响，并且导致这种电热塞的可实现的使用寿命显著缩短。所用的粉末混合物应该完全不含铝和氧化铝，这应该理解为最小比例≤1000ppm。 
优选使用的烧结添加剂可以是Y2O3，其自身可以形成约10wt％的比例。然而，还可以使用稀土氧化物的混合物。在这种情况下，可以另外使用至少一种R2O3的稀土氧化物，其中R可以是La...Lu、Sc。就此而论，应该保持Y2O3/(Y2O3+R2O3)的比率为0～0.9，尤其优选为0.3-0.8。为了能够在延长的使用寿命内保持所期望的耐高温性，成品陶瓷复合材料中(Y2O3+R2O3)/SiO2的摩尔比应该≤0.55～1。 
向原材料复合物中加入元素和化合物例如Mo、W、WC、MoO3、Mo5Si3 也是有利的。这还导致烧结期间可以反应形成MoSi2，而反应性地形成的MoSi2或WMoSi2的比例应该为0.5～10wt％。 
相应地，在烧结过程期间形成烧结颈对电导率有不利的影响。然而，应该避免相对高比例的反应性形成的MoSi2，因为这引起烧结期间陶瓷复合材料的压缩的可再现性变差。 
通过烧结完成的陶瓷复合材料还可以另外包含Mo5Si3以及MoSi2，在这种情况下应该避免使Mo5Si3的比例大于15wt％，优选避免大于10wt％。 
为了形成和测量根据本发明的电热塞的两种基本元件尺寸，还应该注意，在导电元件地远端区域和近端加热区域之间应该尽可能保持连续连接，避免突然过渡。这不仅对电性能有有利的影响，而且可以由此极大避免在烧结期间收缩破裂和应力。 
应该形成相对于远端区域逐渐变小的近端加热区域的各个横截面，尽可能在两种可能维度上大概均匀地逐渐变小，例如，这可以在这个区域轴向对称或近似轴向对称地实现。 
应该有利地在根据本发明的电热塞上形成防氧化层，在这种情况下这种防氧化层应该至少覆盖电热塞的远端区域。这减少了煤烟颗粒形成的可能性，所述煤烟颗粒可以在工作期间在特定环境下形成，沉积在非导电部件上改变电导率或者甚至引起短路，还可以导致对近端加热区域温度的闭环或开环控制的有害作用。 
可以例如由玻璃、SiO2或陶瓷形成防氧化层，优选Si3N4。可以使用前体例如硅氧烷或硅烷通过上釉或反应性上釉来形成防氧化层。 
此外，还可以通过将MoSi2转化成SiO2由SiO2形成相对薄的防氧化层，所述SiO2可以通过氧化而产生。 
本发明电热塞的制造可以以如下方式进行：电热塞的两种基本元件由具有各自适当组成的复合陶瓷材料的粉末混合物构成，所述两种基本元件在实际烧结过程之前进行预成型，所述适当组成具体是MoSi2和另外根据需要包含在所述粉末混合物中的Mo5Si3的比例相对于Si3N4的比例，利用它可以基本上影响所期望的电导率。 
作为一种替代，存在通过现有技术已知的方式进行注射成型来使非导电元件成型的可能性，并且以这种方式制造它。然而，根据本发明，使至少将由第二适合粉末混合物制造的导电元件经历胶态成型方法并且在该过程中整体成型在事先得到的用于非导电元件的模塑物上。然而，还可以以如下方式进行所述程序，即将非导电元件整体成型在导电元件上。 
在导电元件已经被整体成型以后，排出所含的有机组分以及在特定环境下其它挥发性组分例如液体。另外，由本质上传统的烧结过程完成电热塞应该优选地在保护性气体气氛下进行。 
如用于导电元件和非导电元件的模塑物都利用胶态成型方法来制造或尤其通过注射成型方法来制造用于非导电元件的模塑物，应该预先使非导电元件的模塑物进行温度处理，以在导电元件通过整体成型进行附着之前至少排出有机组分。 
例如凝胶注模成型，也被称为“凝固注模成型方法”，例如温度-影响或温度-诱导成型(TIF)可能作为胶态成型方法。 
在所有情况下，利用粉末状原材料来制造由液体例如水或其它有机溶剂形成的悬浮液。所述粉末状原材料具体为MoSi2、Si3N4和稀土氧化物形式的烧结添加剂，特定环境下还加入Mo5Si3。就此而论，与利用注射成型方式来成型所需要的比例相比，有机组分的比例显著地减少。在此不考虑有机溶剂的比例。 
如果例如使用凝胶注模成型方法进行成型，例如O.O.Omatete et al.在“Gel casting-a new ceramic forming process”；Am.Ceram.Soc.Bull.70(1991)，pages 1641-1649和在US 4,94,194中描述的，将含有粉末状原材料的悬浮液用于陶瓷复合材料，其具有导电元件或非导电元件分别所需比例的单独组分，所述悬浮液包含单体和交联剂并且在其中另外可以加入引起凝胶形成和固化的引发剂和/或可以通过升高温度实现固化。 
可以将所述悬浮液倒入具有非导电元件或电热塞负轮廓的模具。在模具内单体被聚合，这使得悬浮液部分固化。在该过程中，可以通过加热支持聚合作用以便缩短所需时间。 
所用模可以具有密封的、无孔的表面，以便可以防止悬浮液组成部分渗透模材料。 
利用所发生的聚合作用在模具内达到模塑物的足够刚度后，以这种方式得到的模塑物可以从模具从移出，如果需要则适当干燥，随后排出有机材料和进行烧结过程。 
然而，还可以使用直接凝固成型方法(直接凝固注模：DCC)的胶态成型，例如T.J.Graule et al.在“Casting uniform ceramics with directcoagulation”；CHEMTECH JUNE(1995)，pages 31to37和在EP 0 695 694B1中使用的，还可使用温度影响成型(TIF)，例如N.S.Bell et al.在 “Temperature Induced Forming”；application of bridging flocculation tonear-ne form production of ceramic parts”；metallography periodical，90(1999)6，pages 388to 390和在DE 19751696A1中描述的。这两种方法都基于通过pH值变化和/或改变离子浓度(DCC)或升高温度(TIF)来消除或减少分散的陶瓷粉末颗粒之间的静电排斥力。以这种方式达到的颗粒凝固还引起悬浮液固化。 
在利用温度升高至65℃温度的影响成型方法(TIF)中必要的凝固可以实现以此方式得到的模塑物的充分固化。 
如果已经在这个模具和不同的模具中或通过从先前使用的待整体成型的第二导电元件的模具中除去额外元件来制造用于非导电元件的模塑物，则如果将具有增加比例的MoSi2或MoSi2和Mo5Si3的第二悬浮液/分散体倒入模具内，应该将用于非导电元件的模塑物保持在该温度下。 
除了已经提到的胶态成型方法之外，还可以使用当温度降低时明胶的凝胶化方式成型，例如Y.Chen et al.在“Alumina Casting based ongelation of gelatine”；J.europ.Ceram.Soc.19(1999)，pages 271to275中所述。 
然而，为了充分形成固体模塑物的固化还可以使用蛋白质或通过利用温度相应升高使淀粉凝胶化来实现。从EP 7 67 154 A1已知一种用蛋白质实现固化的可能方式。在EP 9 27 709 B1中描述了利用淀粉的凝胶化。 
此外，含有陶瓷复合材料颗粒的悬浮液的固化作用还可以通过利用悬浮液/分散体中化学反应除去或改变所述分散促进剂从而抵消分散促进剂的作用实现。例如从EP 0 905 107 A2中已知。 
在WO 93/22256 A1中公开了引起模塑物构建的在期望的成型期间固化的另外可能方式。据此而论，在利用各个悬浮液中温度改变时，有机组分的溶解度下降。 
如果引起模塑物构建的固化只通过改变温度来实现，例如在温度影响成型方法(TIF)中，在将悬浮液倒入整体成型的模具和导电元件的第二模塑物成型之前，首先得到的模塑物不应该恢复倒初始温度，尤其是最终形成非导电元件的模塑物。 
可以组合使用已经提到的胶态成型方法。例如，可以首先用方法形成非导电元件的模塑物，随后用另一种成型方法进行第二导电元件模塑物的整体成型。 
然而，在各个成型方法中，各个悬浮液中包含的固体体积比例应该彼此相配，以便无论进行干燥/烧结都可以实现一致的收缩. 
如果已经通过注射成型得到非导电元件的模塑物，则在用不同的成型方法通过用相应的悬浮液填充模具进行导电元件模塑物的整体成型之前，模塑物在注射成型方法之后应该通过释放剂而不含有机组分，。 
在用适当的悬浮液进行填充之前，可以用液体填充并封闭由释放剂产生的开放多孔，其中所述液体被用于导电元件悬浮液的第二组分，这样确保非导电元件的释放、注射成型模塑物的开放多孔不吸入导电元件的悬浮液中的液体。 
然而，代替已经提到的具有密封、无孔表面的模具，还可以使用多孔模具，例如可以由石膏制备的模具，在该模具界面上也吸收各种的液体。 
在这种模具中，生产由悬浮液制备的模塑物，然后使得由本质上已知成型方法得到的模塑物在还没有干燥的状态下具有充分高的生坯强度。之后，可以形成导电元件的整体成型的模塑物，例如通过凝胶注模、通过直接凝固成型方法(DCC)或用上面说明和指出的一些其它胶态成型方法。 
在所有情况下，对于导电和非导电陶瓷复合材料，使用的两种起始悬浮液中固体体积比例应该尽可能地如下设定：使得可以避免由于不同干燥收缩而存在缺陷例如破裂。同时，还应该尽可能保持液体的体积比例大和有机材料的体积比例大。 
随后可以将具有足够高生坯强度且彼此连接的干燥模型烧结来形成成品电热塞。然而，在实际的烧结过程之前，应该通过热处理排出所有有机组分。 
烧结过程之后，可以进行机械后加工，期间例如可以进行材料的选 择性成型腐蚀。此外，可以涂敷制造电接触的接触元件。 
与已知注射成型技术相比，用于电热塞两种元件的至少一种的胶态成型方法需要明显降低的有机材料比例，使得制造成本和环境负荷都降低了。用于此的悬浮液/分散体中含有的总有机组分比例相对于固体的比例应该≤10wt％。 
此外，碳氢化合物的比例是关键的并且对烧结有负面影响，由于精细分散的MoSi2已经很易于在高于300℃的温度下氧化。 
下面将通过实施例更详细地说明本发明。 
附图说明
在附图中： 
图1显示了根据本发明的电热塞的实例； 
图2是根据图1的实例的导电元件； 
图3是根据图1的电热塞的非导电元件； 
图4是烧结期间氧气压力温度图； 
图5显示了完全烧结的电热塞的REM图。 
图1中显示的电热塞基本上由两种元件形成，具体而言是非导电元件2和导电元件1，其中后提到的元件1被整体成型在非导电元件2上。具体从图2显而易见，以这种方式构建导电元件1，使得其远端区域1.1具有扩大的横截面，其与近端加热区域1.2连接。近端加热区域1.2的横截面是逐渐变小的，也就是说与远端区域1.1比较明显变小，这引起近端加热区域1.2的线性电阻增加。如果随后导电元件1与电压源连接，近端加热区域1.2变热同时根据本发明的电热塞进行工作。 
在图1中显示的根据本发明的电热塞实例中，导电元件的远端区域1.1相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域1.2的横截面比率保持为3.5∶1。 
具体在图1中变得更显而易见，近端加热区域1.2的75％的表面积被非导电元件2的陶瓷复合材料覆盖，使得近端加热区域1.2表面区域的大部分被包围。 
在这个实例中，所述电热塞的全长为50mm。在这个实例中近端加热区域1.2的长度为16mm。 
远端区域1.1的横截面为6mm2，近端加热区域1.2的横截面为2mm2并且是轴向对称设计。仅在远端区域1.1和近端加热区域1.2之间的连接区域内提供横截面的均匀渐进的减少。否则，在远端区域1.1或近端加热区域1.2不存在横截面的改变。 
所述电热塞是相对于与电热塞的纵轴平行取向的平面对称设计的。 
具体实施方式
下面介绍制造根据本发明的电热塞的可能方式和适当的陶瓷复合材料。 
实施例1 
为了制造非导电元件2，总质量为83.5g(60.02wt％)的粉末状Si3N4、44.5g(31.98wt％)粉末状MoSi2(等级B，购自H.C.Starck，德国)和总重量为1.13g粉末状Y2O3(等级C，购自H.C.Starck，德国)(8wt％)。 
使用这种粉末混合物和另外的9.7g丙烯酸酰胺、0.8g亚甲基二丙烯酸酰胺、0.4g合成的不含碱聚电解质(购自Dolapix CA，Zschimmer andSchwarz，Germany)和已经用NH3溶液将pH值设定为10.5的41.2g去离子水，在球状粉碎机中制成悬浮液。将悬浮液除气后，加入4.5g 5％过氧硫酸铵水溶液。优选地将悬浮液倒入塑料制成的阴模，其中固定了基本上具有导电元件1的尺寸和轮廓的适当的塑料芯。 
大约20分钟之后发生聚合作用，可以通过加热至约60℃来加速。为了避免水分蒸发应该将模具保持封闭。 
聚合作用能够使模塑物达到足够的生坯强度。将塑料模具打开并除去塑料芯。 
此后，倒入导电元件1的整体成型模塑物的第二悬浮液。 
为此，使用46.7g来自日本UBE Industries的粉末状Si3N4E-10(26.95wt％)、112.7g粉末状MoSi2(等级B，H.C.Starck，德国)(65.03wt％)和13.9g粉末状Y2O3(等级C，H.C.Starck，德国)(8.02wt％)。 
用11.4g丙烯酸酰胺、0.95g亚甲基二丙烯酸酰胺、0.46g合成的不含碱聚电解质(购自Dolapix CA，Zschimmer&Schwarz，Germany)和38.5g去离子水处理这种粉末混合物形成溶液，其中所述去离子水用NH3溶液将pH值设定为10.5。 
在球状粉碎机中，进行传统的步骤，并且在悬浮液除气后加入5.3g 5％过氧硫酸铵水溶液。 
将这种溶液倒入含非导电元件2的模塑物的模具中。 
然后发生聚合作用，如先前非导电元件2的模塑物的成型。 
在导电元件1的模塑物也充分固化后，从模具中除去复合元件，其具有足够的生坯强度并且可以干燥。此后，排出小比例的有机材料并进行烧结，可以制成产品电热塞。 
具有生坯强度的复合元件的烧结在氮气气氛下在1875℃的温度下进行，并保持3小时的时间周期。加热过程中，氮气压力作为各个温度的函数保持相对低并连续升高直到实现闭合多孔，然后在等温烧结阶段可以将氮气压力升高至约50巴。 
据此而论，在烧结温度低于1750℃下可以将氮气压力升高至2巴，然后进一步升高至6巴。 
优选地，可以将氮气压力设定为各个温度的函数，如图4所示。 
据此而论，在纯MoSi2(MeSi2)情况下应该到达较低的虚线A下面，或者当存在额外的Mo5Si3(Me5Si3)情况下应该达到虚线B下面，还通过图4中的虚线说明，直到实现闭合多孔。 
在完成烧结的电热塞上，可以实行>理论密度的99.5％的密度。 
在两个显微照片上导电元件1(左边)和非导电元件2(右边)之间连接区域中两个REM显微图清楚地显示了呈现固体结合的无断裂连接，其中所述两个显微照片只具有不同的放大度数。 
导电元件1的电阻率为1.8·10-4Ωcm，非导电元件2的电阻率为800Ωcm。 
实施例2 
为了制造非导电元件2，使用77.7g(54.6wt％)的Si3N4、53.2g(37.40wt％)MoSi2、11.4g(8wt％)Y2O3、9.1g丙烯酸酰胺、0.7g亚甲基二丙烯酸酰胺、0.4g合成的聚电解质和37.0g去离子水(pH值10.5)，如实施例1一样使用3.9g 5％过氧硫酸铵水溶液进行聚合并且固化。 
为了制造导电元件1，使用52.0g Si3N4、112.7g MoSi2、8.6g Y2O3、10.5g丙烯酸酰胺、0.8g亚甲基二丙烯酸酰胺、0.4g合成的聚电解质和34.0g去离子水(pH值10.5)来制备悬浮液。向悬浮液中加入4.5g 5％过氧硫酸铵水溶液并将其倒入金属模具，如实施例1，实现引起固化的聚合作用。 
在相应的模具中使用先前用过的模塑物芯，可以进行导电元件1和非导电元件3的两种模塑物的整体成型。 
从模具移除之后，类似实施例1依次进行干燥、释放和烧结。 
实施例3 
为了制造非导电元件2，使用88.2g(61.38wt％)的Si3N4、32.4g(22.55wt％)MoSi2、8.2g(5.7wt％)Mo5Si3以及9.2g作为烧结添加剂的Y2O3和5.7g Yb2O3(10.37wt％)作为固体比例。 
用9.7g丙烯酸酰胺、0.8g亚甲基二丙烯酸酰胺、0.4g合成的聚电解质和41.2g去离子水(pH值10.5)处理后者形成悬浮液。 
为了制造导电元件1，使用1.52g(27.5wt％)的Si3N4、107g(56.58wt％)MoSi2、15.2g(8.04wt％)Mo5Si3和9.2g烧结添加剂Y2O3和5.7g Yb2O3 (7.88wt％)作为固体比例，利用9.7g丙烯酸酰胺、0.8g亚甲基二丙烯 酸酰胺、0.4g合成的聚电解质和41.2g去离子水(pH值10.5)进行处理以形成第二悬浮液。 
此外，采用如实施例1中已经描述的程序，加入5％过氧硫酸铵水溶液引发聚合作用。 

Claims (21)

1.一种电热塞，具有由烧结的陶瓷复合材料构成的一种导电元件和一种非导电元件，其中导电元件从两个相对面包围非导电元件并且含有具有扩大的横截面的远端区域以及近端加热区域，其特征在于，远端区域(1.1)相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域(1.2)的导电元件(1)的横截面比率保持为2.5-5∶1，和
近端加热区域(1.2)的60-85％的表面被非导电元件材料覆盖。
2.根据权利要求1的电热塞，其特征在于，远端区域(1.1)的线性电阻为导电元件(1)的全部线性电阻的10-40％。
3.根据权利要求1或2的电热塞，其特征在于，导电元件(1)和非导电元件(2)由作为具有各自不同电阻率的陶瓷复合材料的MoSi2、Si3N4和至少一种烧结添加剂形成。
4.根据权利要求3的电热塞，其特征在于，包含稀土氧化物作为烧结添加剂。
5.根据权利要求3的电热塞，其特征在于，所述陶瓷复合材料另外包含最大15wt％的Mo5Si3。
6.根据权利要求1或2的电热塞，其特征在于，电热塞至少在远端区域(1.1)被防氧化层覆盖。
7.根据权利要求1或2的电热塞，其特征在于，近端加热区域(1.2)逐渐变小地形成，至少在二维横截面上大致均匀地逐渐变小。
8.根据权利要求1或2的电热塞，其特征在于，它是相对于平行纵轴取向的平面的对称设计。
9.根据权利要求1或2的电热塞，其特征在于，导电元件(1)由至少60wt％的MoSi2或至少60wt％的MoSi2和Mo5Si3形成。
10.根据权利要求3的电热塞，其特征在于，烧结期间至少一些MoSi2反应性地形成。
11.根据权利要求6的电热塞，其特征在于，防氧化层由陶瓷、玻璃或SiO2形成。
12.一种制造电热塞的方法，所述电热塞具有由烧结的陶瓷复合材料构成的一种导电元件和一种非导电元件，其中
使得用于导电元件(1)或非导电元件(2)的陶瓷复合材料的第一粉末混合物成型；
以此方式得到模塑物之后，利用第二粉末混合物和胶态成型方法整体成型导电元件(1)和非导电元件(2)中的另一个，
其中用于制造导电元件(1)和非导电元件(2)的悬浮液中固体的比例相同，
随后排出包含的有机组分，和
利用烧结方法完成电热塞，
其中导电元件从两个相对面包围非导电元件并且含有具有扩大的横截面的远端区域以及近端加热区域，远端区域(1.1)相对于具有逐渐变小的横截面的近端加热区域(1.2)的导电元件(1)的横截面比率保持为2.5-5∶1，和
近端加热区域(1.2)的60-85％的表面被非导电元件材料覆盖。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，通过胶态成型方法得到导电元件(1)和非导电元件(2)。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于，通过注射成型得到非导电元件(2)的模塑物。
15.根据权利要求12或13的方法，其特征在于，通过凝胶注模和/或凝固注模进行胶态成型。
16.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，使用MoSi2、Si3N4和包含烧结添加剂的粉末混合物，用于制造导电元件(1)的MoSi2的比例至少达到50wt％。
17.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，使用稀土氧化物作为烧结辅助物。
18.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，使用完全不含铝和铝氧化物的粉末混合物。
19.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，用粉末混合物中额外包含的组分反应性地形成MoSi2。
20.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，使用其中另外包含Mo5Si3的粉末混合物。
21.根据权利要求12-14任一项的方法，其特征在于，胶态成型方法的悬浮液中有机组分的比例≤10wt％。
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