專(zhuān)利名稱(chēng)：全紅外輻射陶瓷加熱器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷加熱器，具體地說(shuō)是一種全紅外輻射陶瓷加熱器及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前人們?cè)谑褂肧iC晶體制作加熱器時(shí)，需在SiC晶體表面生長(zhǎng)SiA來(lái)對(duì)SiC晶體進(jìn)行保護(hù)，提高加熱器的抗氧化能力，延長(zhǎng)使用壽命?，F(xiàn)有陶瓷加熱器的制作方法是將 SiC晶體制作的加熱芯封裝在雙層SiA玻璃管內(nèi)，并通過(guò)焊接方式使二者固定連接。該方法制作的陶瓷加熱器能夠?qū)崿F(xiàn)水電隔離效果，并且SiC晶體產(chǎn)生的紅外輻射線能夠順利穿過(guò)SiO2玻璃。SiC晶體發(fā)出的熱量需先與SiA玻璃管進(jìn)行熱交換，再由SiA玻璃管將熱量散發(fā)出來(lái)，因此S^2玻璃管的厚度決定了陶瓷加熱器升溫的快慢，由于雙層S^2玻璃管在現(xiàn)有技術(shù)條件下制作時(shí)至少需要SiA玻璃層有Imm的厚度，因此目前現(xiàn)有的陶瓷加熱器均存在升溫速度不夠快的缺點(diǎn)。另外，現(xiàn)有陶瓷加熱器的制作方法中，加熱芯的封裝與焊接過(guò)程步驟繁瑣，操作難度較大，生產(chǎn)效率較低，SiO2玻璃層與陶瓷加熱芯的連接強(qiáng)度較低，長(zhǎng)時(shí)間使用后SiA玻璃層容易脫落，使用壽命較短，生產(chǎn)時(shí)的次品率即在5%以上，企業(yè)的生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全紅外輻射陶瓷加熱器及其制作方法，它能夠有效減小陶瓷加熱器中SiA玻璃層的厚度，提高陶瓷加熱器的升溫速度，并且加工過(guò)程簡(jiǎn)便、易于操作，生產(chǎn)效率高，SiO2玻璃層與陶瓷加熱芯的連接強(qiáng)度高，SiO2玻璃層不會(huì)脫落，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)時(shí)的次品率低，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括SiC陶瓷加熱芯，SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面均附著有SiA玻璃層，Sio2玻璃層的厚度為200-600 μ m。全紅外輻射陶瓷加熱器的制作方法，包括下述步驟
①用SiC晶體制作陶瓷加熱芯；
②用功率為1-1.3KW，功率密度為35-45X 105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面光滑、均勻一致；
③在激光清掃后的SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面噴涂50-100μ m厚的MoSi層；
④將步驟③中噴涂MoSi層的SiC陶瓷加熱芯置于烘干爐中，在180-200°C的溫度中烘干1. 9-2. 1小時(shí)，得到帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯；
⑤將帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯在空氣中常溫下通電，使SiC晶體發(fā)熱至 1680-1750°C，并保持通電5分鐘，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面的MoSi與空氣中的化反應(yīng)生成SiO2, SiO2生長(zhǎng)在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，形成SiO2致密膜層，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面得到S^2基底；
⑥將內(nèi)外表面帶有SiA基底的SiC陶瓷加熱芯置入SiO2熔爐中，SiO2熔爐中通 0. OlMpa的氖氣，SiA熔爐中并裝有1600°c的SW2熔融物，將帶有SW2基底的SiC陶瓷加熱芯浸入1600°c的SiA熔融物中，保持5分鐘后取出，冷卻至1460°c，使SW2熔爐中的SW2 分子鍵聚在基底上，形成S^2玻璃層雛形；
⑦將1460°C的帶有S^2玻璃層雛形的SiC陶瓷加熱芯移至脫羥爐內(nèi)，逐步降溫至常溫，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面上得到厚度為200-600μπι的SiO2玻璃層。在步驟③噴涂MoSi料粉前在SiC陶瓷加熱芯連接電極的位置安裝耐高溫陶瓷套管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于SiO2玻璃層的厚度為與現(xiàn)有產(chǎn)品相比大幅減少，能夠有效提高陶瓷加熱器的升溫速度，溫度升至最高點(diǎn)所用時(shí)間僅為現(xiàn)有市面上SiA玻璃層最薄(約為Imm)的全紅外輻射陶瓷加熱器產(chǎn)品的三分之一；制作時(shí)不需對(duì)加熱芯以及SiA玻璃進(jìn)行封裝和焊接，而是讓S^2玻璃層直接生長(zhǎng)在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，能夠有效減小陶瓷加熱器中SiA玻璃層的厚度，同時(shí)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)方法，生產(chǎn)效率較現(xiàn)有工藝提高了 5倍左右，降低了操作難度，SiO2玻璃層與陶瓷加熱芯的連接強(qiáng)度高，SiO2玻璃層不會(huì)脫落，實(shí)驗(yàn)表明其使用壽命比現(xiàn)有技術(shù)延長(zhǎng)1. 9倍左右，生產(chǎn)中產(chǎn)品的次品率低于1%。，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明所述陶瓷加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的全紅外輻射陶瓷加熱器，包括SiC陶瓷加熱芯1，SiC陶瓷加熱芯1 內(nèi)外表面均附著有SiA玻璃層2，SiO2玻璃層2的厚度為200-600 μ m。本發(fā)明所述的陶瓷加熱器與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，SiO2玻璃層的厚度大幅減少，能夠有效提高陶瓷加熱器的升溫速度。本發(fā)明所述的全紅外輻射陶瓷加熱器溫度升至最高點(diǎn)所用時(shí)間僅為現(xiàn)有市面上S^2 玻璃層最薄(約為Imm)的全紅外輻射陶瓷加熱器產(chǎn)品的三分之一。本發(fā)明所述的全紅外輻射陶瓷加熱器的制作方法包括下述步驟
①用SiC晶體制作陶瓷加熱芯；
②用功率為1-1.3KW，功率密度為35-45X 105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面光滑、均勻一致；
③在激光清掃后的SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面噴涂50-100μ m厚的MoSi層；
④將步驟③中噴涂MoSi層的SiC陶瓷加熱芯置于烘干爐中，在180-200°C的溫度中烘干1. 9-2. 1小時(shí)，得到帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯；
⑤將帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯在空氣中常溫下通電，使SiC晶體發(fā)熱至 1680-1750°C，并保持通電5分鐘，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面的MoSi與空氣中的化反應(yīng)生成SiO2, SiO2生長(zhǎng)在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，形成SiO2致密膜層，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面得到S^2基底；
⑥將內(nèi)外表面帶有SiA基底的SiC陶瓷加熱芯置入SiO2熔爐中，SiO2熔爐中通 0. OlMpa的氖氣，SiA熔爐中并裝有1600°c的SW2熔融物，將帶有SW2基底的SiC陶瓷加熱芯浸入1600°c的SiA熔融物中，保持5分鐘后取出，冷卻至1460°c，使SW2熔爐中的SW2 分子鍵聚在基底上，形成S^2玻璃層雛形；⑦將1460°C的帶有S^2玻璃層雛形的SiC陶瓷加熱芯移至脫羥爐內(nèi)，逐步降溫至常溫，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面上得到厚度為200-600μπι的SiO2玻璃層。步驟②中的激光功率優(yōu)選為1. 2KW，功率密度優(yōu)選為40Χ 105W/cm3，將SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面加熱到剛能夠使SiC晶體熔化的溫度，SiC晶體熔化后立即冷卻，使SiC陶瓷加熱芯表面光滑、均勻一致。步驟③中MoSi層的厚度可跟據(jù)實(shí)際情況在50-100 μ m范圍內(nèi)調(diào)整，MoSi層的厚度在該范圍內(nèi)時(shí)能夠確保MoSi層烘干時(shí)不會(huì)脫落，其中MoSi層優(yōu)選的厚度為75μπι。步驟④中的烘干溫度優(yōu)選為190°C，烘干時(shí)間優(yōu)選為2小時(shí)，根據(jù)烘干時(shí)的實(shí)際效果可將烘干溫度在180-200°C范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整，烘干時(shí)間為1.9-2. 1小時(shí)，若超出此范圍則會(huì)導(dǎo)致MoSi層附著不牢固，易脫落。步驟⑤中SiC晶體發(fā)熱至1680°C以上即可使SiC 陶瓷加熱芯內(nèi)外表面生成的S^2熔融，冷卻后形成均勻的S^2致密膜層，但SiC晶體發(fā)熱溫度不應(yīng)高于1750°C，若高于此溫度，SiO2致密膜層的流動(dòng)性過(guò)高，造成S^2致密膜層厚度不均，影響SiA基底的質(zhì)量，其中SiC晶體發(fā)熱優(yōu)選的溫度為1710°C，該溫度下SiA熔融物的狀態(tài)能夠形成均勻度最高的SiA致密膜層。步驟⑥中所述的1460°c為SiA玻璃由液態(tài)開(kāi)始凝固的臨界溫度，即SiA玻璃開(kāi)始凝固后，再將帶有SiA玻璃層的SiC陶瓷加熱芯移至脫羥爐內(nèi)降溫。步驟⑦將帶有SiA玻璃層雛形的SiC陶瓷加熱芯移至脫羥爐內(nèi)逐步降溫能夠消除殘余應(yīng)力。該制作方法不需對(duì)加熱芯以及SiA玻璃進(jìn)行封裝和焊接，而是讓SiA 玻璃層直接生長(zhǎng)在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，能夠有效減小陶瓷加熱器中SiA玻璃層的厚度，使SiA玻璃層的厚度僅為200-600 μ m,能夠提高陶瓷加熱器的升溫速度，同時(shí)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)方法，生產(chǎn)效率較現(xiàn)有方法提高了 5倍左右，降低了操作難度，SiO2玻璃層與陶瓷加熱芯的連接強(qiáng)度高，SiO2玻璃層不會(huì)脫落，實(shí)驗(yàn)表明其使用壽命比現(xiàn)有技術(shù)延長(zhǎng)1. 9倍左右，生產(chǎn)中產(chǎn)品的次品率低于1%。，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明所述的全紅外輻射陶瓷加熱器的制作方法中，為了在SiC陶瓷加熱芯上預(yù)留電極連接位置，可在步驟③噴涂MoSi料粉前在SiC陶瓷加熱芯連接電極的位置安裝耐高溫陶瓷套管。耐高溫陶瓷套管由&02、Al2O3等耐高溫陶瓷材料制成，其熔點(diǎn)高于2000°C， 噴涂MoSi料粉時(shí)可阻擋MoSi料粉附著在安裝耐高溫陶瓷套管的位置，使該位置不會(huì)生成 SiO2玻璃層，步驟⑦降溫完畢后，取下高溫陶瓷套管即可。
權(quán)利要求
1.全紅外輻射陶瓷加熱器，包括SiC陶瓷加熱芯(1)，其特征在于SiC陶瓷加熱芯 (1)內(nèi)外表面均附著有SiO2玻璃層(2)，SiO2玻璃層(2)的厚度為200-600 μ m。
2.全紅外輻射陶瓷加熱器的制作方法，其特征在于包括下述步驟①用SiC晶體制作陶瓷加熱芯；②用功率為1-1.3KW，功率密度為35-45X 105W/cm3的激光束以30mm/秒的加工速度照射SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面光滑、均勻一致；③在激光清掃后的SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面噴涂50-100μ m厚的MoSi層；④將步驟③中噴涂MoSi層的SiC陶瓷加熱芯置于烘干爐中，在180-200°C的溫度中烘干1. 9-2. 1小時(shí)，得到帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯；⑤將帶有MoSi層的SiC陶瓷加熱芯在空氣中常溫下通電，使SiC晶體發(fā)熱至 1680-1750°C，并保持通電5分鐘，使SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面的MoSi與空氣中的仏反應(yīng)生成SiO2, SiO2生長(zhǎng)在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面，形成SiO2致密膜層，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面得到S^2基底；⑥將內(nèi)外表面帶有SiA基底的SiC陶瓷加熱芯置入SiO2熔爐中，SiO2熔爐中通 0. OlMpa的氖氣，SiA熔爐中并裝有1600°c的SW2熔融物，將帶有SW2基底的SiC陶瓷加熱芯浸入1600°c的SiA熔融物中，保持5分鐘后取出，冷卻至1460°c，使SW2熔爐中的SW2 分子鍵聚在基底上，形成S^2玻璃層雛形；⑦將1460°C的帶有S^2玻璃層雛形的SiC陶瓷加熱芯移至脫羥爐內(nèi)，逐步降溫至常溫，在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面上得到厚度為200-600μπι的SiO2玻璃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全紅外輻射陶瓷加熱器的制作方法，其特征在于在步驟③ 噴涂MoSi料粉前在SiC陶瓷加熱芯連接電極的位置安裝耐高溫陶瓷套管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全紅外輻射陶瓷加熱器及其制作方法，包括SiC陶瓷加熱芯，SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面均附著有SiO2玻璃層，SiO2玻璃層的厚度為200-600μm；其制作方法如下用激光束照射SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面；在SiC陶瓷加熱芯內(nèi)外表面噴涂MoSi層；置于烘干爐中烘干；通電發(fā)熱，形成SiO2基底；浸入SiO2熔融物中后取出，形成SiO2玻璃層雛形；降溫至常溫。本發(fā)明能夠有效減小陶瓷加熱器中SiO2玻璃層的厚度，提高陶瓷加熱器的升溫速度，并且加工過(guò)程簡(jiǎn)便、易于操作，生產(chǎn)效率高，SiO2玻璃層與陶瓷加熱芯的連接強(qiáng)度高、不會(huì)脫落，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)時(shí)的次品率低，有利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H05B3/14GK102404886SQ20111037357
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者周冰, 周存文 申請(qǐng)人:周存文