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数秒飙升1000℃,氮化硅陶瓷点火器了不得

■ 信息来源 | 中国工陶(本文由“ACMI硅基新材料大会”整理后发布,转载请注明出处)

生活中经常会使用到各种点火装置,例如家用燃气热水器、汽车等。这些点火装置的共同特点是利用电子元器件进行工作。氮化硅陶瓷火器,也称为氮化硅加热器,是一种最先进的新型点火器,利用发热元件的热传导进行点火。

图 氮化铝点火器,来源:FKK


氮化硅点火器的结构

氮化硅点火器是将加热电阻材料封装在陶瓷材料之中,电阻器将电能转换为热能高温,作为燃气设备的点火装置使用。

图 氮化硅点火器结构,来源:FKK

氮化硅点火器的点火头使用的是耐高温的氮化硅陶瓷材料,氮化硅点火头内装有加热元件,点火头插置在绝缘陶瓷(高纯氧化铝陶瓷)的上端,用高温胶将它们粘接在一起。穿过绝缘陶瓷的导线与外部的控制电路连接。使用时,接通电路,加热元件在2-10秒内把氮化硅陶瓷材料表面温度升高到1000℃,表面温度最高可达 1400°C,利用高温的热表面将可燃气体点燃。当气体点燃后断开电路,停止对发热元件供电。安装法兰一般采用不锈钢材料或其他碳钢材料制成。

图 氮化硅点火器,来源:京瓷


氮化硅点火器的特征

①高功率

高瓦数,高密度,高热效率,体积小,产量高,节能,重量轻。

②点火稳定

与传统火花点火相比,氮化硅点火器具有更宽的热表面,能实现非常稳定的点火性能。

③升温速度快

氮化硅点火器可以在大约2-10秒内迅速升温至1000摄氏度以上,由此实现快速点火。利用体积小、输出功率高、快速升温的特点,使得加热装置和气化装置能够小型化。

④可靠性高

由于电阻器是绝缘的,不会被氧化,所以电绝缘性,耐电压性,抗氧化性,耐化学性非常优异,而且机械强度,高温强度和耐热冲击性也非常优异。即使多次往复快速升温点火,点火器仍能保持最初的性能不变,具有耐用可靠性。

⑤无噪音

没有由点火器的高压火花点火引起的电噪声

⑥可直接加热

可直接加热水,灯油,金属

氮化硅点火器的加热元件

氮化硅点火器的加热元件部分是将加热电阻材料封装在陶瓷材料之中,制作氮化硅陶瓷加热元件工艺方法有:

图 氮化硅点火器加热元件结构,来源:FKK

①内埋发热丝(钨丝)

把钨丝弯成弹簧状,按不同需要的电阻,将不同长度的弹簧放置在氮化硅材料中,压实、烧结,再焊接引出线。

②丝网印刷发热体(钨浆)

准备流延好的氮化硅平板陶瓷坯体和钨浆,将钨浆用丝网印刷的方式印刷到氮化硅基片坯体上形成发热的导体,然后再复上一层陶瓷坯体,烧结而成。这种构造能够完全密闭,可以设计非常精巧的发热线路。发热线路的设计非常灵活,可任意调整形状/功率,还可设计多个线路以实现切换、温度传感的功能。


氮化硅点火器的应用领域

氮化硅点火器应用广泛:气体点火、气体传感器、气体重整、倒装芯片键合、模具加热等。例如:用于柴油发动机启动(点火)时的辅助预热;燃气暖气、燃气热水器等燃气设备中使用氮化硅加热器做点火装置;在绿色能源SOFC燃料电池中发挥预热、点火的重要用途;3D玻璃的模具加热、镜头成型的模具加热等;倒装键合机加热组件等。

图 氮化硅加热器的应用,来源:京瓷


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