專利名稱：一種六方氮化硼導(dǎo)熱材料式電熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電熱管制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的六方氮化硼導(dǎo)熱材料式電 熱器，具體說是一種應(yīng)用新型電熱管導(dǎo)熱材料的電加熱器件。
技術(shù)背景現(xiàn)有電加熱場(chǎng)合使用的管狀電熱元件又稱電熱管，一般以金屬管為外殼(不銹 鋼)，沿管內(nèi)中心軸向均布螺旋電熱合金絲，其空隙填充壓實(shí)具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的氧 化鎂砂，管口兩端用硅膠密封，這種金屬鎧裝電熱元件可以加熱空氣或金屬模具和各種液 體介質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高、熱效率高、安全可靠、安裝簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)， 由于其價(jià)格便宜，使用、安裝方便，無污染，被廣泛使用在各種加熱場(chǎng)合。但是，現(xiàn)有的這 類電熱管存在突出缺點(diǎn)一是氧化鎂砂熱膨脹系數(shù)在25°C的試驗(yàn)條件下為II 15.46*10_6， 丄-0. 65*10_6，導(dǎo)熱材料熱膨脹系數(shù)越大時(shí)，加熱使用過程中受熱變形量越大，管內(nèi)壓力越 大，對(duì)電熱管兩端密封性能要求越高，易發(fā)生管內(nèi)氣體噴出爆管及兩端密封泄露，個(gè)別位置 導(dǎo)熱材料聚集導(dǎo)致小面積內(nèi)溫度過高發(fā)生電熱管損壞并危害使用者的人身安全；二是市場(chǎng) 上通用的氧化鎂砂產(chǎn)品中純氧化鎂的含量約為85%，其余15%二氧化硅、氧化鈣、灼堿及 雜質(zhì)，氧化鎂砂中氧化鎂含量越高，導(dǎo)熱性能越好，市場(chǎng)上通用的氧化鎂砂純度受加工條件 及生產(chǎn)成本的制約純度不高，影響電熱管的導(dǎo)熱性能；三是市場(chǎng)上通用的氧化鎂砂產(chǎn)品氧 化鎂顆粒細(xì)度(mesh)為《140，顆粒系數(shù)的大小決定了導(dǎo)熱材料在填充過程中其顆粒間所 留空隙的大小，空隙越大管內(nèi)未排除的空氣及水分越多，若制造時(shí)水分和空氣排出不完全， 水分容易氧化電阻絲和內(nèi)壁，氣體膨脹容易發(fā)生爆管；四是市場(chǎng)上通用的氧化鎂砂產(chǎn)品同 一顆粒細(xì)度的情況下，其顆粒的形狀不規(guī)則，填充后顆粒間縫隙較大，無法將管內(nèi)空氣及水 分最大限度排除。如何設(shè)計(jì)一種新型電熱管導(dǎo)熱材料的電熱器件，克服上述缺陷，是目前業(yè) 界亟待尋求的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，尋求設(shè)計(jì)提供一種使用新 型電熱管導(dǎo)熱材料-六方氮化硼的電熱器件，應(yīng)用于各類氣體、液體和固體介質(zhì)的高溫加 熱；六方氮化硼(BN)與石墨是等電子體，具有白色石墨之稱，類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，有良好 的電絕緣性、導(dǎo)熱性和耐化學(xué)腐蝕性，中子吸收能力好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定對(duì)所有熔融金屬化學(xué) 呈惰性，有很高的耐濕性，在氮?dú)鈮毫ο氯埸c(diǎn)為3000°C，在大氣壓下與2500°C升華，其理論 密度為2. 29克/立方厘米，莫氏硬度2，抗氧溫度900°C，耐高溫2000°C，在氮和氬中使用熔 點(diǎn)為 3000 °C。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型使用六方氮化硼替代氧化鎂粉作為電熱管的導(dǎo)熱 材料；其主體結(jié)構(gòu)包括電熱金屬管、六方氮化硼粉、電阻絲、固定片、瓷珠、密封膠、塑料塞、 引出棒、端子電極和螺絲，電熱器主體的電熱金屬管內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成，包括圓狀、橢 圓狀或螺旋狀的幾何結(jié)構(gòu)，電熱金屬管兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固定片兩端側(cè)上制有固定的螺絲；電熱金屬管內(nèi)腔中心軸線上平行于兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通 制有電阻絲，電阻絲與電熱金屬管壁之間填充滿六方氮化硼粉；電熱金屬管兩端點(diǎn)上連接 制有外接端子電極，端子電極的電熱金屬管內(nèi)依次制有密封膠和瓷珠，制有瓷珠的端子電 極與引出棒電連通，引出棒上貫穿式制有密封膠和瓷珠，引出棒的內(nèi)部端點(diǎn)上固定連接電 阻絲。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)一是電熱管導(dǎo)熱材料，成品中六方氮 化硼含量> 97%，純度高、所含雜質(zhì)少(氧化鎂砂為85% )、材料穩(wěn)定性提高、導(dǎo)熱效率高； 二是電熱管導(dǎo)熱材料六方氮化硼具有高耐熱性3000°C升華、其強(qiáng)度1800°C為室溫的2倍、 1500°C空冷至室溫?cái)?shù)十次不破裂、在惰性氣體中2800°C不軟化，六方氮化硼對(duì)電熱管的使 用壽命及質(zhì)量有所提高；三是六方氮化硼具有良好的電絕緣性、低介電常數(shù)及介電耗損，體 積電阻率(25°C ) > 1013Q*cm、介電常數(shù)4.5、介電損耗6.3*10_4，良好的電絕緣性能可有 效提高產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間使用及瞬間過載情況下的使用安全性；四是六方氮化硼具有良好的導(dǎo) 熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.k)33高于氧化鎂粉(W/m.k 28)；五是六方氮化硼為化學(xué)惰性材料， 顆粒形狀規(guī)則，具有防潮性，作為導(dǎo)熱材料可解決制造時(shí)電熱管內(nèi)水分和空氣排出不完全， 水分氧化電阻絲和金屬內(nèi)壁的問題；六是六方氮化硼顆粒細(xì)度(mesh)為<80，較氧化鎂 粉顆粒細(xì)度(mesh) ^ 140，顆粒間縫隙較小，加工時(shí)易于排出電熱管內(nèi)多余的空氣及水分， 加工方式一致，加工效果顯著，可解決無法將管內(nèi)空氣及水分最大限度排出的問題；七是 六方氮化硼，熱膨脹系數(shù)(25°C ) II 11.82*10_6，丄-0.36*10_6優(yōu)于氧化鎂沙|| 15. 46*10_6， 丄-0. 65*10_6，膨脹系數(shù)小，受熱膨脹后對(duì)內(nèi)壁的壓力較低，可解決因管內(nèi)壓力過大，電熱管 兩端密封泄露、氣體噴出爆管、電熱管各部位溫度不均勻的問題，提高產(chǎn)品使用安全性；八 是六方氮化硼制造技術(shù)已成熟，產(chǎn)品加工制作方便、易于推廣。

圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例使用六方氮化硼替代氧化鎂粉作為電熱管的導(dǎo)熱材料；其主體結(jié)構(gòu)包括電熱金屬 管1、六方氮化硼粉2、電阻絲3、固定片4、瓷珠5、密封膠6、塑料塞7、引出棒8、端子電極9 和螺絲10，電熱器主體的電熱金屬管1內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成，包括圓狀、橢圓狀或螺旋狀 的幾何結(jié)構(gòu)，電熱金屬管1兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片4上，固定片4兩端側(cè) 上制有固定的螺絲10 ；電熱金屬管1內(nèi)腔中心軸線上平行于兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通制有 電阻絲3，電阻絲3與電熱金屬管1壁之間填充滿六方氮化硼粉2 ；電熱金屬管1兩端點(diǎn)上 連接制有外接端子電極9，端子電極9的電熱金屬管1內(nèi)依次制有密封膠6和瓷珠5，制有 瓷珠5的端子電極9與電極性引出棒8電連通，引出棒8上貫穿式制有密封膠6和瓷珠5， 引出棒8的內(nèi)部端點(diǎn)上固定連接電阻絲3。本實(shí)施例的制備過程是將不銹鋼電熱金屬管1用折彎?rùn)C(jī)折彎成型為設(shè)計(jì)的幾何 形狀，將電阻絲3插入不銹鋼電熱金屬管1中輪軸線上，電阻絲3兩端連接引出棒8，不銹鋼電熱金屬管1內(nèi)的電阻絲3周圍填充六方氮化硼粉2，并壓后壓入瓷珠5，使用密封膠6密 封不銹鋼電熱金屬管1內(nèi)壁防止內(nèi)部填充物泄露，再安裝塑料塞7，在引出棒8的兩端安裝 端子電極9 ；最后在不銹鋼電熱金屬管1上安裝固定片4及螺絲10，組成本實(shí)施例涉及的電 熱器主體。
權(quán)利要求一種六方氮化硼導(dǎo)熱材料式電熱器，主體結(jié)構(gòu)包括電熱金屬管、六方氮化硼粉、電阻絲、固定片、瓷珠、密封膠、塑料塞、引出棒、端子電極和螺絲，其特征在于電熱金屬管內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成包括圓狀、橢圓狀或螺旋狀的幾何結(jié)構(gòu)，電熱金屬管兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固定片兩端側(cè)上制有固定的螺絲；電熱金屬管內(nèi)腔中心軸線上平行于兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通制有電阻絲，電阻絲與電熱金屬管壁之間填充滿六方氮化硼粉；電熱金屬管兩端點(diǎn)上連接制有外接端子電極，端子電極的電熱金屬管內(nèi)依次制有密封膠和瓷珠，制有瓷珠的端子電極與引出棒電連通，引出棒上貫穿式制有密封膠和瓷珠，引出棒的內(nèi)部端點(diǎn)上固定連接電阻絲。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電熱管制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種六方氮化硼導(dǎo)熱材料式電熱器，主體的電熱金屬管內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成包括圓狀、橢圓狀或螺旋狀的幾何結(jié)構(gòu)，電熱金屬管兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固定片兩端側(cè)上制有固定的螺絲；電熱金屬管內(nèi)腔中心軸線上平行于兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通制有電阻絲，電阻絲與電熱金屬管壁之間填充滿六方氮化硼粉；電熱金屬管兩端點(diǎn)上連接制有外接電極的端子，端子的電熱金屬管內(nèi)依次制有密封膠和瓷珠，制有瓷珠的電極性端子與電極性引出棒電連通，引出棒的內(nèi)部端點(diǎn)上固定連接電阻絲，其結(jié)構(gòu)新穎，填充料導(dǎo)熱性能好，使用安全，壽命長(zhǎng)，節(jié)省能源，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H05B3/10GK201639797SQ201020135289
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者姜仕虎, 尹峰巖, 李廷勇, 陳晨 申請(qǐng)人:青島易特優(yōu)電子有限公司