技术领域 本发明涉及一种发热元件的制备方法,特别涉及一种SiC发热元件的制备方法。 背景技术 SiC(碳化硅)发热元件,又称硅碳棒,通常由发热部与冷端部两部分组成(图1)。发热部一般通过SiC重结晶烧结而成,烧结温度通常在2200℃左右。气孔率达15~20%,强度为75~100Mpa;电阻率较大,一般为冷端部的15~20倍。冷端部材料目前主要采用反应烧结渗Si处理,气孔率小于1%,致密、强度高达250MPa、电阻率小。硅碳棒最佳使用温度一般在800℃~1350℃,发热部在高温下,SiC表面与氧气产生氧化反应:2SiC+3O2→2SiO2+2CO↑,SiO2在SiC颗粒表面生成保护膜,防护SiC的进一步氧化,实现了SiC陶瓷的高温抗氧化能力。但长时间使用时,一方面,由于发热部含有15~20%的气孔率,氧气可以在SiC材料内部自由流通;另一方面,SiO2的生成虽然对SiC颗粒有一定的保护作用,但也使局部电阻升高,导致该处局部温度升高,又使局部氧化加剧,致使SiC棒寿命有限。 改变发热部的高气孔率(20%左右)为0%的致密SiC,使被氧化的面积大大降低,从而提高寿命。如何获得低成本致密SiC:目前最简单的工业化方法采用反应烧结渗Si的技术。主要问题在于所得的反应烧结SiC(Si)虽然致密(0%气孔率),但是电阻率小,不宜用于发热部。 发明内容 本发明针对传统硅碳棒寿命短的问题,提供了一种长寿命SiC发热元件的制备方法。 为达到以上目的,本发明是采取如下技术方案予以实现的: 一种长寿命SiC发热元件的制备方法,其特征在于,包括下述步骤: (1)发热部的制备:将下述组分按质量百分比配料:SiC,75~90%;Al2O3,1~5%;ZrO2,1~5%;SiO2,1~3%;Si,4~10%;C,1~5%;采用挤压成型工艺制成空心管;80~300℃烘干;氮气保护,1450~1650℃烧成,切割、检验电阻值后备用; (2)冷端部的制备:将下述组分按质量百分比配料:SiC,70~90%,Ni,1~5%;Mo,1~5%;Ti,1~5%;TiC,1~5%;Si,5~10%;C,1~5%;采用与步骤(1)相同的成型与烧结工艺烧成,切割、检验电阻值后备用; (3)焊接:发热部的两端焊接上冷端部,完成整体发热元件的制备,其中发热部与冷端部的电阻比选择在15~20。 上述方法中,发热部与冷端部的电阻比最好选择在20。焊接步骤中,焊接温度为1500~1600℃。所述检验电阻值的温度为1100℃。 与现有技术相比,本发明采用致密SiC(Si)材料中添加氧化物陶瓷添加剂(ZrO2、SiO2、Al2O3)提高该材料的电阻率,作为硅碳棒的发热部,这种发热部材料,由于气孔率接近零。空气在材料内部无法通过。只有表面可以氧化,氧化面积很小,氧化后局部电阻变化很小。从而可大幅提高硅碳棒的使用寿命。 附图说明 以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 图1是SiC发热元件的结构图。图中:1、发热部;2、冷端部。 图2是本发明工艺流程图。 具体实施方式 参见图2本发明SiC发热元件制备工艺流程图,发热部1和冷端部2都涉及其中的配料、混匀、成型、烘干、烧成及检验1工序。发热部的具体实施例如表1所示。冷端部的具体实施例如表2所示。 表1发热部的配方组成及工艺参数 表2冷端部的配方组成及工艺参数 在图2所示的工序中,检验1工序是对烧结好的发热部1或冷端部2的电阻值(电阻率)的热态检测,检测温度为1100℃。 焊接工序是把经检验1工序的发热部1与冷端部2焊接为整体,焊接处的局部焊接温度为1500~1600℃。发热部与冷端部的电阻比选择在15~20,最好选择在20。检验2工序是对焊接完毕后的整体发热元件的阻值进行测定。 本发明将代号为热1组成的发热部与代号为冷4组成的冷端部焊接制成硅碳棒A;将代号为热2组成的发热部与代号为冷3组成的冷端部焊接制成硅碳棒B;将代号为热3组成的发热部与代号为冷2组成的冷端部焊接制成硅碳棒C;将代号为热4组成的发热部与代号为冷1组成的冷端部焊接制成硅碳棒D;其性能列于表3 表3本发明制备的硅碳棒性能 代号 硅碳棒A 硅碳棒B 硅碳棒C 硅碳棒D 适用温度(℃) 800~1200 900~1300 900~1350 900~1350 热端气孔率(%) 1 0.65 0.32 0.06 使用寿命(月) >12 >18 >18 >18 现有硅碳棒发热部失效或损坏的原因在于:硅碳棒最佳使用温度一般在800℃~1350℃,发热部在高温下,SiC表面与氧气产生氧化反应,产生的SiO2在SiC颗粒表面形成保护膜,虽可防护SiC的进一步氧化,但也使局部电阻升高,导致该处局部温度升高,另外由于目前使用的重结晶SiC气孔率高,氧气内外易流动与通过,导致硅碳棒局部氧化加剧,氧化膜破裂,过热而断裂和老化。 本发明的创新点在于: 1、首先改变发热部的高气孔率(20%左右)为接近0%的致密SiC,使被氧化的面积大大降低,从而提高寿命。 2、通过分别对发热部和冷端部材料添加适当的增加电阻的成分,如ZrO2,Al2O3,SiO2等和减小电阻的组分,如Ni,Mo,Ti,TiC等,使发热部电阻大幅增加,冷端部电阻大幅降低,从而满足二者电阻比15~20的技术要求。