專利名稱：一種六方氮化硼及其混合導(dǎo)熱材料的電熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電熱管制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以六方氮化硼或其與氧化鎂混合作為 導(dǎo)熱材料的電熱管，特別是一種新型電熱管用的混合導(dǎo)熱材料。
背景技術(shù)：
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或稱為電阻絲，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，特別是由于氧化鎂價(jià)格低而被廣泛使 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。尋求一種電熱管用的新型混合式 高性能的導(dǎo)熱填充材料，是目前制備電加熱具亟待尋求的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，尋求提供一種使用新型混合式導(dǎo)熱 材料的電熱器件，以六方氧化硼或其混合材料作為導(dǎo)熱、絕緣填充材料，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，且對(duì)所有熔融金屬化學(xué)呈惰性，具有較 高的耐濕性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括金屬管體、混合填料和電阻絲，及輔件 固定片、瓷珠、密封膠、塑料塞、引出棒、端子電極和螺絲，金屬管體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成 圓狀、橢圓狀或螺旋狀幾何結(jié)構(gòu)，金屬管體兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固 定片兩端側(cè)上制有固定螺絲；金屬管體內(nèi)腔中心軸線上平行于管壁兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連 通制有電阻絲，電阻絲與金屬管體的側(cè)壁之間填充滿混合填料；金屬管體兩端點(diǎn)上連接制 有外接端子電極，端子電極的金屬管體內(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； 所涉及使用的混合填料為六方氮化硼或六方氮化硼與氧化鎂和雜質(zhì)的混合物，混合物的重 量百分含量為六方氮化硼50 100%，氧化鎂0 50%，雜質(zhì)0 10% ；其中雜質(zhì)包括二氧 化硅、氧化鈣和灼堿，雜質(zhì)的重量百分比總含量不高于10%;混合物的研磨細(xì)度為60 150 目(mesh)；體積電阻率(25°C) > 1013 Q *cm ；介電常數(shù)為4 5，介電損耗(6 7)*10_4，導(dǎo) 熱系數(shù)(W/m.k)高于30;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。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)以六方氮化硼或其混合物為主要填充材 料，其穩(wěn)定性高、導(dǎo)熱效率高，耐熱性好，在惰性氣體中2800°C不軟化，電熱管的壽命長(zhǎng)質(zhì) 量高，電絕緣性好、介電常數(shù)及介電耗損低，瞬間過載情況下的使用安全性強(qiáng)；六方氮化硼 與氧化鎂粉混合后性能互補(bǔ)，使填充料質(zhì)量性能不變條件下，價(jià)格下降；六方氮化硼為化 學(xué)惰性材料，顆粒形狀規(guī)則，防潮性好，可有效解決制造時(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；混合填料顆粒間縫隙小，易于排出電熱管體內(nèi)多 余的空氣及水分；熱膨脹系數(shù)(25°C) II 11.82*10_6，丄_0.36*10_6優(yōu)于單獨(dú)使用氧化鎂 砂|| 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，安全性 好。


圖1為本發(fā)明涉及的電熱管主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2為本發(fā)明涉及的電熱管整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例本實(shí)施例使用六方氮化硼或其與氧化鎂粉的混合物作為電熱管的導(dǎo)熱材料制備 成電熱管；其主體結(jié)構(gòu)包括金屬管體1、混合填料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，金屬管體1內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成圓狀、橢圓狀或 螺旋狀的幾何結(jié)構(gòu)，金屬管體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 ；金屬管體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與金屬管體1壁之間填充滿并壓實(shí)混合填料2 ；金屬管體1兩端點(diǎn)上 連接制有外接端子電極9，端子電極9的金屬管體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)施例的制備電熱管的過程是將不銹鋼管式的金屬管體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插入不銹鋼管式金屬管體1中輪軸線上，電阻絲3兩端連接 引出棒8，不銹鋼管式金屬管體1內(nèi)的電阻絲3周圍填充并壓實(shí)混合填料2，再壓入瓷珠5， 使用密封膠6密封不銹鋼管式金屬管體1內(nèi)壁防止內(nèi)部的混合填料泄露，再安裝塑料塞7，在引出棒8的兩端安裝端子電極9 ；最后在不銹鋼管式金屬管體1上安裝固定片4及螺絲 10，組成電熱管主體；所使用的混合填料制備時(shí)，選擇市售的六方氮化硼粉和氧化鎂砂，將 兩者按重量配比混合或單獨(dú)選用六方氮化硼粉，再將其研磨成60-150目的細(xì)粉備用，其混 合填料中的各種雜質(zhì)量總和不高于混合填料或單獨(dú)的六方氮化硼總重量的10%，通常以低 于5%為佳。本實(shí)施例選擇普通原料的4個(gè)具體配比混合填料的配方及效果見下表1 表1 不同配比的混合填料(按重量百分比) 本實(shí)施例所選原料中的雜質(zhì)主要包括二氧化硅、氧化鈣、灼堿及砂土等。其四個(gè)比 例填充后制備的電熱管經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于單獨(dú)使用氧化鎂砂，與純六方氮化硼填 料相類同。
權(quán)利要求
一種六方氮化硼及其混合導(dǎo)熱材料的電熱管，主體結(jié)構(gòu)包括金屬管體、混合填料和電阻絲，及輔件固定片、瓷珠、密封膠、塑料塞、引出棒、端子電極和螺絲，金屬管體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成圓狀、橢圓狀或螺旋狀幾何結(jié)構(gòu)，金屬管體兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固定片兩端側(cè)上制有固定螺絲；金屬管體內(nèi)腔中心軸線上平行于管壁兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通制有電阻絲，電阻絲與金屬管體的側(cè)壁之間填充滿混合填料；其特征在于混合填料為六方氮化硼或六方氮化硼與氧化鎂和雜質(zhì)的混合物，混合物的重量百分含量為六方氮化硼50～100％，氧化鎂0～50％，雜質(zhì)0～10％；其中雜質(zhì)包括二氧化硅、氧化鈣和灼堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六方氮化硼及其混合導(dǎo)熱材料的電熱管，其特征在于混合物 的研磨細(xì)度為60 150目；體積電阻率(25°C) > IO13 Ω *cm;介電常數(shù)為4 5，介電損耗 (6 7)*10_4，導(dǎo)熱系數(shù)(W/m. k)高于30 ；在氮?dú)鈮毫ο氯埸c(diǎn)為3000°C，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。
全文摘要
本發(fā)明屬于電熱管制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以六方氮化硼或其與氧化鎂混合作為導(dǎo)熱材料的電熱管，特別是一種新型電熱管用的混合導(dǎo)熱材料，主體結(jié)構(gòu)包括金屬管體、混合填料和電阻絲，及輔件固定片、瓷珠、密封膠、塑料塞、引出棒、端子電極和螺絲，金屬管體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不變式折彎成圓狀、橢圓狀或螺旋狀幾何結(jié)構(gòu)，金屬管體兩端段平行結(jié)構(gòu)間隔式貫穿固定在固定片上，固定片兩端側(cè)上制有固定螺絲；金屬管體內(nèi)腔中心軸線上平行于管壁兩側(cè)兩端點(diǎn)固定并電連通制有電阻絲，電阻絲與金屬管體的側(cè)壁之間填充滿混合填料；其穩(wěn)定性和導(dǎo)熱效率高，耐熱性好，在惰性氣體中高溫不軟化，電熱管的壽命長(zhǎng)質(zhì)量高，絕緣性好、介電常數(shù)及介電耗損低，使用安全。
文檔編號(hào)C09K5/14GK101854750SQ20101016515
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月11日
發(fā)明者姜仕虎, 李廷勇 申請(qǐng)人:青島易特優(yōu)電子有限公司