[发明专利]一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷加热器，具体地说是一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法。

背景技术

目前红外辐射加热器使用的碳化硅晶体制作加热器时，需在碳化硅晶体表面包裹二氧化硅来对碳化硅晶体进行保护，提高加热器的抗氧化能力，延长使用寿命。现有陶瓷加热器的制作方法是将碳化硅晶体制作的加热芯封装在双层二氧化硅玻璃管内，并通过焊接方式使二者固定连接。该方法制作的陶瓷加热器能够实现水电隔离效果，并且碳化硅晶体产生的红外辐射线能够顺利穿过二氧化硅玻璃。碳化硅晶体发出的热量需先与二氧化硅玻璃管进行热交换，再由二氧化硅玻璃管将热量散发出来，因此二氧化硅玻璃管的厚度决定了陶瓷加热器升温的快慢，由于双层二氧化硅玻璃管在现有技术条件下制作时至少需要二氧化硅玻璃层有1mm的厚度，因此目前现有的陶瓷加热器均存在升温速度不够快的缺点。另外，现有陶瓷加热器的制作方法中，加热芯的封装与焊接过程步骤繁琐，操作难度较大，生产效率较低，二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度较低，长时间使用后二氧化硅玻璃层容易脱落，使用寿命较短，生产时的次品率即在5％以上，企业的生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它能够减少陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，提高陶瓷加热器的升温速度，并且加工过程简便、易于操作，生产效率高，二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度高，其二氧化硅玻璃层不会脱落，使用寿命长，生产时的产品次品率低，大幅降低企业生产成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它有碳化硅陶瓷加热芯，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层，其制作方法如下：

①采用碳化硅晶体制作陶瓷加热芯，用功率为1-1.3KW、功率密度为35-45×10⁵W/cm³的激光束以30mm/秒的加工速度照射碳化硅陶瓷加热芯内外表面，使碳化硅陶瓷加热芯内、外表面光滑、均匀一致；

②在步骤①中被激光照射后的碳化硅陶瓷加热芯内、外表面喷涂60-90μm厚的硅化钼层，将喷涂硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯置于烘干炉中，在180-200℃的温度中烘干1.9-2.1小时，得到带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯；

③将步骤②中带有硅化钼层的碳化硅陶瓷加热芯在空气中常温下通电，使碳化硅晶体发热至1680-1750℃，并保温通电5分钟，使碳化硅陶瓷加热芯内外表面的硅化钼与空气中的氧气反应生成二氧化硅，反应生成的二氧化硅生长在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面，形成二氧化硅致密膜层，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面得到二氧化硅基底层；

④再将步骤③中得到内、外表面带有二氧化硅基底层的碳化硅陶瓷加热芯置入二氧化硅熔炉中，二氧化硅熔炉中通入0.01MPa的氖气，并在二氧化硅熔炉中装入1600℃的二氧化硅熔融物，将带有二氧化硅基底的碳化硅陶瓷加热芯(1)浸入1600℃的二氧化硅熔融物中，保温5分钟后取出，冷却至1460℃，使二氧化硅熔炉中的二氧化硅分子键聚在基底上，形成二氧化硅玻璃层雏形；

⑤将步骤④中1460℃的带有二氧化硅玻璃层雏形的碳化硅陶瓷加热芯移至脱羟炉内，逐步降温至室温，在碳化硅陶瓷加热芯内、外表面上得到厚度为200-600μm的二氧化硅玻璃层。本发明所述的二氧化硅玻璃层的厚度优选为300-500μm。

本发明的优点在于：本发明与现有产品相比，陶瓷加热器中的二氧化硅玻璃层的厚度大幅减少，能够有效提高陶瓷加热器的升温速度，温度升至最高点所用时间仅为现有产品上二氧化硅玻璃层最薄约为1mm的全红外辐射陶瓷加热器产品的三分之一；制作时不需对加热芯以及二氧化硅玻璃进行封装和焊接，而是让二氧化硅玻璃层直接生长在碳化硅陶瓷加热芯内外表面，能够有效减少陶瓷加热器中二氧化硅玻璃层的厚度，同时简化了生产方法，本发明生产效率比现有生产效率提高了5倍左右，降低了操作难度，使二氧化硅玻璃层与陶瓷加热芯的连接强度高，二氧化硅玻璃层不会脱落；经实验表明：本发明产品的使用寿命比现有技术生产的产品延长1.9倍左右，生产中产品的次品率低于1‰，大幅降低企业生产成本。

附图说明

图1是本发明所述陶瓷加热器的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种红外辐射加热器陶瓷加热芯的制作方法，它有碳化硅陶瓷加热芯1，在碳化硅陶瓷加热芯1内、外表面均附着有二氧化硅玻璃层2，其制作方法如下：