[发明专利]一种氮化硅陶瓷加热棒的制备方法

说明书

本发明提供一种氮化硅陶瓷加热棒的制备方法，涉及氮化硅陶瓷加工技术领域；该氮化硅陶瓷加热棒的制备方法包括以下步骤:S1、制备氮化硅层；S2、在氮化硅层上粘结电路；S3、制备内芯棒体；S4、通过热压铸工艺将步骤S2制备的氮化硅层和步骤S3制备的内芯棒体组装成型，用氮化硅层包裹内芯棒体，得到氮化硅加热棒坯体；S5、将步骤S4制备的氮化硅加热棒坯体在真空气压炉中进行压力烧结。本发明的氮化硅陶瓷加热棒的制备方法生产效率高，成品强度较高。

技术领域

本发明涉及氮化硅陶瓷加工技术领域，具体的，涉及一种氮化硅陶瓷加热棒的制备方法。

背景技术

氮化硅陶瓷加热棒与传统的金属加热棒相比，具有更高的强度、更优的高温性能、更快的升温速度，以及优秀的耐腐蚀性能等。

氮化硅陶瓷加热棒通常包括芯棒，以及包裹在芯棒外侧并设有电路的料片；例如申请号为202111467856 .6的中国发明专利申请提供了一种陶瓷加热棒，包括芯棒和料片，其中，芯棒通过注塑成型或模塑成型。

与注塑成型或模塑成型相比，热压铸成型具有更高的生产效率，且能够使产物具有更高的强度；目前已广泛应用于氧化铝、氧化锆陶瓷领域，但在氮化硅陶瓷领域的应用却极为少见，这主要是因为热压铸成型时要求陶瓷粉料均匀地分散开，不能出现团聚或不均匀现象，所以一般热压铸成型时粉体的粒度多为0.9-1.1μm。而氮化硅作为一种强共价键化合物，烧结时要求粉体颗粒尽量小（多为0.4-0.6μm）才能在较低温度下烧结致密，而0.4-0.6μm的超细粉体颗粒因其比表面积较大，表面能较高，极易发生团聚现象，容易造成浆料中氮化硅粉体的不均匀分布，容易发生致密度不均匀，烧结变形或烧结缺陷的问题。另外较细颗粒的粉体在溶液中溶解时无法形成高固含量浆料，从而出现坯体致密度低、易烧结变形问题。

总之，现有的氮化硅陶瓷难以通过成本更低且加工效率更高的热压铸方式成型。

发明内容

为此，本发明提出一种氮化硅陶瓷加热棒的制备方法，以至少部分解决现有的氮化硅陶瓷难以通过成本更低且加工效率更高的热压铸方式成型的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种氮化硅陶瓷加热棒的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备氮化硅层；

S2、在氮化硅层上粘结电路；

S3、制备内芯棒体，其包括以下工序：

S31、称取氮化硅粉、烧结助剂和结合剂；其中，烧结助剂为氧化镁、氧化铝及氧化钇中的至少一种；结合剂为PP、LDPE、石蜡和油酸的混合物；

S32、将PP、LDPE和石蜡进行混合；

S33、向工序S32得到的混合物内加入油酸并混合；

S34、向工序S33得到的混合物内加入烧结助剂并混合；

S35、向工序S34得到的混合物内加入氮化硅粉得到合格的氮化硅浆料；其中，氮化硅粉经过以下前处理：

将氮化硅粉在pH在2~3之间的酸性水溶液下洗涤；

将洗涤后的氮化硅粉用去离子水清洗，直至溶液呈中性；

将清洗后的氮化硅粉在高纯氮气且温度为800~1000℃的环境下烘烤；

S36、将氮化硅浆料经热压铸成型，得到内芯棒体；

S4、通过热压铸工艺将步骤S2制备的氮化硅层和步骤S3制备的内芯棒体组装成型，用氮化硅层包裹内芯棒体，得到氮化硅加热棒坯体；

S5、将步骤S4制备的氮化硅加热棒坯体在真空环境中烧结。

进一步的，步骤S1包括以下工序：