專利名稱：一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件的制作方法
技術領域：
一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件技術領域[0001]本實用新型屬于一種超高溫電阻爐用發(fā)熱元件，主要涉及一種二硼化鋯(ZrB2) 復合陶瓷材料發(fā)熱元件。
背景技術：
[0002]通常的超高溫電阻爐在氧化氣氛環(huán)境下用發(fā)熱元件，只有鉻酸鑭發(fā)熱元件和二 氧化鋯發(fā)熱元件。鉻酸鑭發(fā)熱元件的表面最高溫度為1900°C，爐內使用溫度為1800°C; 該元件的缺點是在高溫條件下使用時，鉻酸鑭揮發(fā)產生一種氧化鉻的物質，常常污染被 燒結物，限制了該元件的使用。二氧化鋯發(fā)熱元件的表面最高溫度為2100°C，爐內使用 溫度為2000°C;該元件的缺點是在低溫時，二氧化鋯不導電，使用該元件時，必須使用 輔助加熱系統(tǒng)，把二氧化鋯加熱到1100°C以上，制作爐膛時，而輔助加熱系統(tǒng)的加熱元 件都無法耐2000°C的高溫，制作的工藝和爐膛材料的要求特別高，至今還沒有能制作出 經久耐用的超高溫電爐，只是停留在實驗室階段。[0003]因此，在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用的發(fā)熱元件，還比較少，不能滿足 科研院所和科技發(fā)展的需要。[0004]研究文獻可以發(fā)現(xiàn)超高溫陶瓷材料是一類具有較高熔點(大于3000°C )以及其他 優(yōu)良性能的過渡金屬的硼化物和碳化物陶瓷材料。二硼化鋯(ZrB2)作為超高溫陶瓷材料 的一種，它具有高熔點、高硬度、良好的導電性、導熱性等諸多優(yōu)點，廣泛應用于高溫 結構陶瓷材料、耐火材料、電極材料以及核控制材料等領域中。但其脆性大，彎曲強度 不高，高溫下易氧化等缺點，制約了其應用范圍。為此，人們采用多種改進手段開發(fā)不 同類型的ZrB2基復合陶瓷。[0005]ZrB2-SiC復合陶瓷作為超高溫陶瓷材料的一種，它的耐氧化性得到了一定的提 高，而且，已經應用于國防科技領域，取得了較好的抗氧化效果，基于ZrB2-SiC復合陶 瓷材料具有高熔點、高硬度、良好的導電性、導熱性的特點。[0006]現(xiàn)已有報道，ZrB2-SiC復合陶瓷材料，可以通過多種成型的方式來實現(xiàn)，可以 在真空條件和氣氛條件下燒結而成。實用新型內容[0007]本實用新型的目的是提供一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，使其可以在氧 化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用。[0008]本實用新型的目的可通過以下技術方案來實現(xiàn)其包括發(fā)熱段、冷段、過渡段 和接線段，所述的發(fā)熱段位于中間，從發(fā)熱段兩端向外依次為過渡段、冷段和接線段， 所述的過渡段、冷段和接線段對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段、冷段、過渡段和 接線段由ZrB2復合陶瓷材料制成，為一體結構，其中接線段是在冷段的一端涂上導電性 好的銀漿層，冷段是由電阻值較小ZrB2復合陶瓷材料組成；過渡段是由電阻值介于比冷 段大、比發(fā)熱段小的ZrB2復合陶瓷材料組成，發(fā)熱段的電阻值大于過渡段的電阻值。[0009]所述的ZrB2復合陶瓷材料為ZrB2-SiC為主體的復合陶瓷材料。[0010]本實用新型成型的工藝可以采用注漿成型、干壓成型等。[0011]本實用新型所述發(fā)熱元件的形狀可以有多種，等直徑棒型、大小徑型、U型等 不同形狀。[0012]本實用新型結構結構簡單，其可在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用。

[0013]附圖1空心等直徑棒型發(fā)熱元件結構示意圖。[0014]附圖2空心大小徑棒型發(fā)熱元件結構示意圖。[0015]附圖3實心大小徑型發(fā)熱元件結構示意圖。[0016]附圖4實心U型加熱元件結構示意圖。[0017]圖中1、接線段，2、冷段，3、過渡段，4、發(fā)熱段。
具體實施方式
[0018]結合附圖，說明本實用新型的具體實施例。[0019]如附圖所示本實用新型包括發(fā)熱段4、冷段2和接線段1，所述的發(fā)熱段位4 于中間，從發(fā)熱段4兩端向外依次為冷段2和接線段1，所述的冷段2和接線段1對稱連 接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段4、冷段2和接線段1由ZrB2復合陶瓷材料制成，為一 體結構，其中接線段1是在冷段2的一端涂上導電性好的銀漿層，冷段2是由電阻值較小 ZrB2復合陶瓷材料組成；發(fā)熱段4的電阻值大于過渡段的電阻值。所述的2出2復合陶瓷 材料為ZrB2-^iC為主體的復合陶瓷材料。[0020]本實用新型所述發(fā)熱元件的形狀可以有多種，等直徑棒型、大小徑型、U型等 不同形狀。[0021]如附圖1所示的發(fā)熱元件為空心等直徑棒型發(fā)熱元件，其形狀可以制作為空心 圓棒型，發(fā)熱元件的外徑一般為10-35mm之間，發(fā)熱元件的發(fā)熱段4、過渡段3、冷段2 的外徑相同，冷段2的端部為接線段1。發(fā)熱元件徑向的中心孔設計為一個等徑圓孔，中 心圓孔的直徑也相同，中心圓孔的直徑為I-Smm之間；發(fā)熱元件的長度可以根據(jù)用戶的 需求制作，發(fā)熱段4和冷段2的長度可以根據(jù)多種因素設計。所述的發(fā)熱段位4于中間， 從發(fā)熱段4兩端向外依次為過渡段3、冷段2和接線段1，所述的過渡段3、冷段2和接 線段1對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段4、冷段2、過渡段3和接線段1由ZrB2復 合陶瓷材料制成，為一體結構，其中接線段1是在冷段2的一端涂上導電性好的銀漿層， 冷段2是由電阻值較小ZrB2復合陶瓷材料組成；過渡段3是由電阻值介于比冷段大、比 發(fā)熱段4小的ZrB2復合陶瓷材料組成，發(fā)熱段4的電阻值大于過渡段的電阻值。所述的 ZrB2復合陶瓷材料為ZrB2-^iC為主體的復合陶瓷材料。[0022]本實用新型所述空心等直徑棒型發(fā)熱元件的制作工藝為原料加工一原料混 合一混合料加工一裝料一 一半擠壓成型一兩半疊合壓制成型一等靜壓成型一加熱焙 燒一燒結成型一冷加工一端部噴涂銀漿一高溫灼燒。[0023]本實用新型所述空心等直徑棒型發(fā)熱元件的制作工藝中，先壓制成型元件的一 半(半圓)，再將另一半疊合壓制成型。[0024]本實用新型所述空心等直徑棒型發(fā)熱元件的中心設置一個園孔，主要是有利于 消解發(fā)熱元件中心和外部溫度不同帶來的熱膨脹不同，對加熱元件的損害。[0025]如附圖2所示的發(fā)熱元件為空心大小徑型發(fā)熱元件，其形狀可以制作為空心圓 棒型，發(fā)熱元件的發(fā)熱段的外徑較小，一般為6-18mm之間；冷段2的外徑較大，一般為 12-30mm之間，發(fā)熱大小徑型發(fā)熱元件冷段2和發(fā)熱段4的中心孔相同，元件徑向的中 心孔設計為一個等徑圓孔，圓孔的直徑為I-Smm之間；發(fā)熱元件的長度可以根據(jù)用戶的 需求制作，發(fā)熱段4和冷段2的長度可以根據(jù)多種因素設計。[0026]如附圖3所示的實心大小徑型發(fā)熱元件，其形狀也可以制作為實心圓棒型，實 心圓棒型發(fā)熱元件的外形和長度與上述基本相同。[0027]附圖4所示的實心U型加熱元件，U型加熱元件的冷段2直徑較大，一般為 12-30mm之間；發(fā)熱段4的直徑較小，一般為6_16mm之間。
權利要求1.一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，其特征是包括發(fā)熱段G)、冷段(2)和 接線段(1)，所述的發(fā)熱段(4)位于中間，從發(fā)熱段(4)兩端向外依次為、冷段( 和接 線段(1)，所述的冷段( 和接線段(1)對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段G)、冷 段(2)和接線段(1)由二硼化鋯復合陶瓷材料制成，為一體結構，其中接線段(1)是在冷 段(2)的一端涂上導電性好的銀粉層，冷段( 是由電阻值較小二硼化鋯復合陶瓷材料組 成；發(fā)熱段的電阻值大于過渡段的電阻值。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，其特征是所述發(fā) 熱元件的形狀為空心等直徑棒型、大小徑型或U型。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，其特征是所述 的空心等直徑棒型發(fā)熱元件上的發(fā)熱段(4)和冷段( 之間具有過渡段(3)，過渡段3是 由電阻值介于比冷段大、比發(fā)熱段(4)小的ZrB2復合陶瓷材料組成，
4.根據(jù)權利要求1或2所述一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，其特征是所 述的空心大小徑型發(fā)熱元件，其為空心圓棒型，發(fā)熱元件的發(fā)熱段的外徑較小，直徑為 6-18mm之間；冷段O)的外徑較大，直徑為12-30mm之間，發(fā)熱大小徑型發(fā)熱元件 冷段( 和發(fā)熱段的中心孔相同，元件徑向的中心孔一個等徑圓孔，圓孔的直徑為 l-8mm之間。
5.根據(jù)權利要求1或2所述一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，其特征是所述的 U型加熱元件為實心，U型加熱元件的冷段直徑為12-30mm之間；發(fā)熱段的直徑為 6-16mm 之間。
專利摘要本實用新型公開了一種二硼化鋯復合陶瓷材料發(fā)熱元件，包括發(fā)熱段、冷段、過渡段和接線段，所述的發(fā)熱段位于中間，從發(fā)熱段兩端向外依次為過渡段、冷段和接線段，所述的過渡段、冷段和接線段對稱連接在發(fā)熱段兩端；所述的發(fā)熱段、冷段、過渡段和接線段由ZrB2復合陶瓷材料制成，為一體結構，其中接線段是在冷段的一端涂上導電性好的銀粉層，冷段是由電阻值較小ZrB2復合陶瓷材料組成；過渡段是由電阻值介于比冷段大、比發(fā)熱段小的ZrB2復合陶瓷材料組成，發(fā)熱段的電阻值大于過渡段的電阻值。本實用新型結構簡單，其可在氧化氣氛環(huán)境和超高溫條件下使用。
文檔編號H05B3/14GK201813561SQ201020125478
公開日2011年4月27日 申請日期2010年3月6日 優(yōu)先權日2010年3月6日
發(fā)明者任飛雷, 周森安, 李小華, 鄭傳濤 申請人:洛陽市西格馬儀器制造有限公司