Товстоплівковий нагрівальний елемент

Товстоплівковий нагрівальний елемент, що містить сталеву (керамічну) підкладку з послідовно розміщеними на ній ізолюючим та захисним шарами, між якими розміщений резистивний шар, який відрізняється тим, що як матеріал резистивного шару використано композиційну пасту на основі порошку боридів рідкоземельних та/або перехідних елементів з домішками порошку алюмінію, кремнію або алюмінію, або кремнію. (19) (21) u201014610 (22) 06.12.2010 (24) 10.01.2011 (46) 10.01.2011, Бюл.№ 1, 2011 р. (72) МАКСИМОВ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, ОСТРИК ВІКТОР ДМИТРОВИЧ, ТЕЛЬНІКОВ ЄВГЕНІЙ ЯКОВИЧ, ШИБАЄВ ВОЛОДИМИР ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) МАКСИМОВ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, ОСТРИК ВІКТОР ДМИТРОВИЧ, ТЕЛЬНІКОВ ЄВ 3 56544 У відомому технічному рішенні формування (термообробка) резистентного шару відбувається у повітряному середовищі. Проте недоліком нагрівача за найближчим аналогом є можливість взаємодії в процесі виготовлення резистивного шару, а саме термообробки, боридів металів з киснем повітря, що призводить до виникнення оксиду бору, який у подальшому взаємодіючі з вологою повітря утворює борну кислоту, яка спричиняє порушення структури резистивного шару, що знижує надійність нагрівального елемента, а також призводить до зниження електропровідності резистивного шару. Крім того, використання резистивного шару тільки на основі сполук бориду нікелю не дозволяє створити резистивний шар з широким діапазоном опору, що обмежує створення нагрівальних елементів різної конфігурації з заданими межами потужностей. Задачею корисної моделі є підвищення надійності нагрівального елемента за рахунок зменшення ступеню окиснення елементів резистивного шару та розширити діапазон опору резистивного шару. Технічний результат досягається тим, що у товстоплівковому нагрівальному елементі, що містить сталеву або керамічну підкладку з послідовно розміщеними на ній ізолюючим та захисним шарами, між якими розміщений резистивний шар, згідно корисної моделі, як матеріал резистивного шару використано композиційну пасту на основі порошків боридів рідкоземельних та/або перехідних елементів з домішками порошку алюмінію, кремнію або алюмінію, або кремнію. Завдяки виконанню резистивного шару на основі порошків боридів рідкоземельних та/або перехідних елементів з домішками порошку алюмінію, кремнію, або алюмінію, або кремнію, зменшується ступінь окиснення бориду при термообробці цього резистивного шару у повітряному середовищі, що в свою чергу зменшує ступінь порушення структури резистивного шару, і, тим самим, підвищує надійність нагрівального елемента. Крім того, завдяки виконанню резистивного шару на основі порошків боридів рідкоземельних та/або перехідних елементів з домішками порошку алюмінію, кремнію, або алюмінію, або кремнію, розширюється діапазон питомого електричного опору резистивного шару, внаслідок чого розширюється номенклатура нагрівальних елементів, які виготовляються, по електричній потужності, напруги живлення. 4 Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. подане зображення товстоплівкового нагрівального елемента: 1 - захисний діелектричний шар; 2 - резистивний шар; 3 - контактна паста; 4 - ізоляційний шар; 5 - сталева (керамічна) підкладка. В якості підкладки 5 беруть наприклад алюмооксидну кераміку марки ВК-94, або нержавіючу сталь типу A1S1430, аналог 12x17, визначених розмірів. Виготовлення нагрівального елемента відбувається таким чином. Підкладку 5 промивають в мильному розчині під проточною водою та віджигають в конвеєрній печі протягом 30 хвилин при температурі до 850°С. На підготовлену підкладку по відомій технології трафаретного друку наносять матеріал для резисторів 2 товщиною 30-70мкм (у випадку керамічної підкладки). При використанні сталевої підкладки наносять на підготовлену поверхню металу ізоляційний шар 4 за три або чотири цикли трафаретного друку з проміжним сушінням в сушильній шафі при температурі до 120°С, після чого проводять термообробку в конвеєрній печі при температурі 800-850°С протягом 25-30хв., термін перебування при максимальній температурі 5-7хв. Захисний матеріал 1 наносять одним шаром товщиною 30-70мкм, сушать в сушильній шафі при температурі 100-120°С протягом 10-15 хвилин та проводять термообробку в конвеєрній печі на повітрі при температурі 800-850°С протягом 25-30 хвилин. В процесі виготовлення до нагрівального елемента приєднують шнур електроживлення (на кресленні не показаний). Нагрівальний елемент, вироблений відповідно до пропонуємої корисної моделі має наступні технічні характеристики: - напруга живлення - 1,5В-720В AC, DC; - питомий поверховий опір резистивного шару Ом/квадрат - 0,03-100; - зміна опору у процесі експлуатації за 6000 годин - не більше 2%; - пробивна напруга - не менше 1250В; - максимальна питома потужність розсіювання до - 50Вт/см2; - максимальна робоча температура - 650°С. На таблиці показані приклади складів матеріалів резистивного шару та їх відповідного опору. Таблиця Резистивна паста (марка) ПРН-0,03 ПРН-0,1 ПРН-1,0 ПРН-10 ПРН-50 ПРН-100 Склад фази, що проводить мас. % Склад пасти, мас. % Питомий опір Ом/кв Ni3B СrВ2 LaB6 CaB6 Аl Si Провод. фаза Скло Орг. зв'яз. 95 4 - 1 55 25 20 0,03 93 4 - 3 50 30 20 0,1 90 6 1 3 47 33 20 1,0 73 20 2 5 40 40 20 10 5 22 70 3 40 40 20 50 11 85 4 35 45 20 100 5 56544 Як видно з наведених даних таблиці варіювання співвідношення боридів рідкоземельних або перехідних елементів з домішками порошку алюмінію, кремнію, або алюмінію, або кремнію, дозволяє змінювати в широких межах питомий опір резистивного шару, внаслідок чого з'являється можливість розширити номенклатуру нагрівальних Комп’ютерна верстка О. Рябко 6 елементів по електричній потужності, напруги живлення. Корисна модель, що пропонується, може знайти широке застосування у галузі електротехніки і може бути використана при виготовленні електронагрівачів та інших пристроїв спеціального побутового призначення з температурою нагріву до 750°С. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601