Шихта для изготовления электронагревателей

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙШихта для изготовления электронагревателейюодержащая токопроводящий компонент,оксиды алюминия и кремния, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит буру,борную кислоту и жидкое калиевое стекло, а в качестве токопроводящего компонента отходы резки кремниевых заготовок,при этом компоненты шихты взяты в следующем соотношении, мас.(71) Заявитель Гомельский государственный университет им. Ф.Скорины (В)(73) Патентообладатель Гомельский государ ственный университет им. Ф.Скориныоксид алюминия 9,8 - 12,4 бура 2,4 - 3,6 борная кислота 2,4 3,6 жидкое калиевое стекло 26,4 - 29,1 диоксид кремния остальное.Изобретение относится к электронике и может быть использовано для получения электропроводных керамических материалов в технологии производства нагревательных элементов,используемых в быту, медицине, во вспомогательном оборудовании транспорта.Известен керамический материал для изготовления нагревательных элементов, включающий электропроводный наполнитель, диоксиды алюминия и кремния 1. В качестве электропровоцного наполнителя в шихте используют дисилицид молибдена, получаемый в результате высокотемпературного синтеза, а в качестве диоксида кремния - очищенную двуокись кремния В-формы, получаемую по спе циальной технологии. В результате этого компоненты для изготовления шихты имеют высокую стоимость. Способ приготовления шихты требует продолжительной вакуумной сушки продолжительной сушки и повышенной температуры обжига требует и способ изготовления нагревателей. Приведенные факторы препятствуют снижению себестоимости нагревателей.Наиболее близким к заявляемому является керамический материал лля нагревателей, представляющий по существу щихтущодержашую электропроводный компонент, дисперсные оксиды кремния и алюминия 2. Использование в качестве электропроводящего компонентадисилицида титана (2830) в качестве диоксида кремния - двуокиси кремния В-формы препятствуют снижению себестоимости нагревателей. Процесс приготовления шихты сложен и продолжителен, а процесс получения нагревателей формованием требует повышенной температуры обжига (13001350 С) и специальной восстановительной атмосферы, что тоже препятствует снижению себестоимости нагревателей, изготовленных из известной шихты. Величины удельного злектросопротивления материала нагревателей являются низкими,что ограничивает применение нагревателей в бытовых приборах.Согласно заявляемому изобретению предлагается шихта для изготовления электронагревателей, не содержащая дорогостоящих компонентов и обеспечивающая простоту изготовления нагревателей. При этом обеспечивается получение комплексного технического результата, заключающегося в упрощении технологий приготовления шихты и получении из нее заготовок нагревателей, в снижении продолжительности и температуры обжига, снижении себестоимости и в повышении удельного электросопротивления нагревателей.Шихту для изготовления электронагревателей получают следующим образом.Отходы резки кремниевых заготовок измельчают до размеров менее 50 мкм (2050 мкм),затем смешивают их с порошками оксидов кремния, алюминия, обезвоженной буры и борной кислоты, добавляют жидкое калиевое стекло и перемешивают до получения однородной массы. Для приготовления шихты используютотходы резки кремниевых заготовокалунд электровакуумный марки КО Ще 01321000 ТУаэросил технический по ТУ 113-08-45-08-89 буру по ГОСТ 4199-76борную кислоту по ТУ 6-09-17-263-89 жидкое калиевое стекло по ТУ 6-18-204-74.Отходы резки кремниевых заготовок состоят из осколков резки кремниевых пластин и технологических загрязнений. Кремниевые пластины легированы фосфором, бором, сурьмой и другими легирующими добавками. В состав загрязнений входят кремнезем, получившийся в результате окисления дисперсного кремния,частицы абразива, пыль и т.д. Отходы представляют собой усредненные по составу смеси названных компонентов, причем количество или наличие той или иной легирующей добав 10КИ ОПРСДСЛЯСТСЯ ВИДОМ СЫРЬЗДПОСТУПИВШСГО на РСЗКУ, Т.С. ЯВЛЯЕТСЯ НС ПОСТОЯННЫМ. ОТХОДЫ ООРЗЗУЮТСЯ на ПрЕДПрИЯТИЯХОСУЩЕСТВЛЯЮЩИХ резку пластин кремния и их механическую обработку.СОСТНВ ОТХОДОВ РЕЗКИ КрЕМНИСВЫХ ПЛЗСТИН, В мас.Предварительно буру обезвоживают при 40 О 420 С в течение 3040 мин.Количество отходов резки кремниевых заготовок в шихте определяет электропроводность материала нагревателя Другие компоненты определяют Термостойкость, предел прочности на ИЗГИб ПОЛУЧЭСМОГО ИЗ ПЦФХТЫ керамического материала, разброс электросопротивлений,процент брака, температуру обжига заготовок нагревателей.Заготовки нагревателей формуют в прессформах полусухим прессованием при давлении 1 О 12 МПа и влажности шихты не более 20,затем заготовки сушат при бОС в течение 67 часов в термощкафу, помещают их в электропечь, нагревают при скорости подъема температуры 20 С/ мин, отжигают (спекают) на воздухе при температуре 11501200 С в течение 0,51,5 часа. Концевые участки заготовок металлизируют. Заготовки изготавливают в виде стержней разного профиля, а также иной формы. Получение иных профилей нагревателей из стержневых заготовок достигается нагревом последних до температуры 800900 С с последующим изгибом, поскольку материал заготовки при указанных температурах ведет себя как высоковязкая стекломасса при сохранении электропроводящих свойств.Примеры составов заявляемой шихты и свойства полученного из нее материала приведены в таблице. При этом заготовки нагревателей из шихты формовали при 10 МПа, сушили при 60 С в течение б часов и отжигали при 1118 С в течение 0,5 часа.Из вышеизложенного следует возможность получения шихты и нагревателей из нее предельно простыми способами, при мштимуме энергозатрат и с высокой производительностью, используя при этом недефицитные и недорогостоящие компоненты, включая отходы резки кремниевых пластин и технический кремнезем, получаемый, например, из отходов производства Гомельского химического завода.приме- о т х о д ы темпера- п р е д е л р е з к и кислота калиевое кремния нов турный прочнос к р е м н . электро- коэффи- ти на изГосударственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.