DE69834525T2

DE69834525T2 - Keramisches Heizelement, keramische Glühkerze und Herstellungsverfahren des Heizelements

Info

Publication number: DE69834525T2
Application number: DE69834525T
Authority: DE
Inventors: Kazuho Mizuho-ku Nagoya-shi Tatematsu; Masahiro Mizuho-ku Nagoya-shi Konishi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: DE69834525D1; US5883360A; BR9801881A; JPH10300085A; EP0874197A3; EP0874197A2; EP0874197B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramikheizelement, das für eine Keramikglühkerze zur Verwendung in Dieselmotoren geeignet ist, sowie die Keramikglühkerze selbst. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Keramikheizelements.
Während der Herstellung eines herkömmlichen Siliziumnitrid-Keramikheizelements, das ein Heizelement umfasst, das in einer Keramik eingebettet ist, die Siliziumnitrid als Hauptkomponente enthält, wurden als Sinterhilfsmittel Al₂O₃-Y₂O₃ und Oxide von Seltenerdelementen verwendet (japanische offengelegte Patentanmeldungen (Kokai) Nr. 5-1817, 5-174948, 5-234665 und andere).
Ein ähnliches Keramikheizelement zusammen mit dem dazugehörigen Herstellungsverfahren ist auch aus EP 0 763 693 A bekannt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorstehend genannten herkömmlichen Keramikheizelemente experimentell hergestellt und getestet, wobei die folgenden Nachteile gefunden wurden:
Eine Siliziumnitridkeramik, die unter Verwendung von Al₂O₃-Y₂O₃ als Sinterhilfsmittel hergestellt worden ist, weist eine schlechte Hochtemperaturfestigkeit und eine schlechte Säurebeständigkeit auf.
Ein Siliziumnitrid-Keramikheizelement, das unter Verwendung eines Oxids eines Seltenerdelements als Sinterhilfsmittel hergestellt worden ist, ist dem Siliziumnitrid-Keramikheizelement, das unter Verwendung von Al₂O₃-Y₂O₃ als Sinterhilfsmittel hergestellt worden ist, sowohl bezüglich der Hochtemperaturfestigkeit als auch bezüglich der Säurebeständigkeit überlegen. Die Säurebeständigkeit des Siliziumnitrid-Keramikheizelements, das unter Verwendung eines Oxids eines Seltenerdelements hergestellt worden ist, ist jedoch in dem Fall unzureichend, bei dem die Temperatur des Keramikheizelements über etwa 1400°C erhöht wird, um das einfache Anlassen eines Motors zu verbessern. Seltenerdelemente sind eine Gruppe von Metallelementen, die sehr ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen. Die Gruppe umfasst die Lanthanidelemente 57 bis 71, Scandium (21) und Yttrium (39).
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Keramikheizelements, das eine verbesserte Hochtemperaturfestigkeit und Säurebeständigkeit aufweist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Keramikglühkerze, die eine verbesserte Hochtemperaturfestigkeit und Säurebeständigkeit aufweist und die das vorstehend genannte Keramikheizelement umfasst.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Keramikheizelements, wie es vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Aufgabe erwähnt worden ist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben wird gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein Keramikheizelement bereitgestellt, das eine Keramik, die Siliziumnitrid als eine Hauptkomponente enthält, und ein Heizelement, das in der Keramik eingebettet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement vorwiegend aus einem Silizid, Carbid oder Nitrid mindestens eines Elements ausgebildet ist, das aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist, und die Keramik als Sinterhilfsmittel
1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Seltenerdelements, berechnet als dessen Oxid,
0,5 bis 8 Gew.-% V (Vanadium), berechnet als V₂O₅, und
0,5 bis 8 Gew.-% mindestens eines Elements der Gruppe Va/VIa, das aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Cr, Mo und W ausgewählt ist, berechnet als dessen Oxid, umfasst,
wobei der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxide, beträgt.
Vorzugsweise beträgt die Menge des mindestens einen Seltenerdelements 1 bis 15 Gew.-%, berechnet als dessen Oxid.
Vorzugsweise beträgt die Menge von V (Vanadium) 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als V₂O₅.
Vorzugsweise beträgt die Menge des mindestens einen Elements der Gruppe Va/VIa 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als dessen Oxid.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 2 bis 6 Gew.-%, berechnet als Oxide.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Keramikglühkerze bereitgestellt, die das vorstehend genannte Keramikheizelement umfasst.
Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
Herstellen von Körnern, die als Hauptkomponente ein Silizid, Carbid oder Nitrid mindestens eines Elements, das aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist, enthalten,
Unterziehen der Körner zusammen mit Verbindungsanschlussdrähten einem Formverfahren, so dass ein ungebranntes Heizelement erhalten wird,
Herstellen eines Pulvergemischs, das Siliziumnitrid und als Sinterhilfsmittel 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Seltenerdelements, berechnet als dessen Oxid, 0,5 bis 8 Gew.-% V (Vanadium), berechnet als V₂O₅, und 0,5 bis 8 Gew.-% mindestens eines Elements der Gruppe Va/VIa, das aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Cr, Mo und W ausgewählt ist, berechnet als dessen Oxid, umfasst, wobei der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxide, beträgt,
Einbetten des ungebrannten Heizelements in dem Pulvergemisch,
Formen des Pulvergemischs, welches das Heizelement enthält, zu einer gewünschten Form,
Brennen des geformten Gemischs zum Erhalten eines Sinterkörpers, und
Schleifen des Sinterkörpers derart, dass die Verbindungsanschlussdrähte partiell freigelegt werden.
Alle hier verwendeten Prozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Keramik. Wenn bei einer Komponente angegeben ist, dass sie in Mengen vorliegt, die als Oxid davon berechnet worden sind, ist dies so zu verstehen, dass sich die Menge auf die Gesamtmenge eines Oxids der Komponente, die vorliegt, bezieht.
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nachstehend in der folgenden detaillierten Beschreibung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine Schnittansicht einer Glühkerze ist, die ein erfindungsgemäßes Keramikheizelement umfasst;
2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Keramikheizelements ist und
3 eine perspektivische Ansicht eines ungebrannten wärmeerzeugenden Widerstandselements ist.
In dem erfindungsgemäßen Keramikheizelement ist das Heizelement vorwiegend aus einem Silizid, Carbid oder Nitrid mindestens eines Elements ausgebildet, das aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist, und in eine Siliziumnitridkeramik eingebettet.
Die Siliziumnitridkeramik des Keramikheizelements umfasst als Sinterhilfsmittel typischerweise 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Seltenerdelements, berechnet als dessen Oxid, 0,5 bis 8 Gew.-% V (Vanadium), berechnet als V₂O₅, und 0,5 bis 8 Gew.-% mindestens eines Elements der Gruppe Va/VIa, das aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Cr, Mo und W ausgewählt ist, berechnet als dessen Oxid. Der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements beträgt typischerweise 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxide.
Das erfindungsgemäße Keramikheizelement weist eine hervorragende mechanische Festigkeit (in dem Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis zu einer hohen Temperatur) und eine hervorragende Säurebeständigkeit auf, obwohl der spezifische Mechanismus dafür unbekannt ist.
Wenn das Seltenerdelement in einer Menge von weniger als 1 Gew.-%, berechnet als Oxid davon, enthalten ist, kann es nicht als Sinterhilfsmittel dienen, wohingegen dann, wenn das Seltenerdelement in einer Menge von mehr als 20 Gew.-%, berechnet als Oxid, enthalten ist, die mechanische Festigkeit des Sinterkörpers vermindert wird. Darüber hinaus ist die Menge einer Melilitverbindung (R₂Si₃O₃N₄, worin R ein Seltenerdelement ist), die einen schädlichen Effekt auf die Beständigkeit gegen eine Niedertemperaturoxidation bei 700 bis 1000°C aufweist, umso größer, je höher der Gehalt des Seltenerdelements ist, mit dem Ergebnis, dass die Säurebeständigkeit des Keramikheizelements vermindert wird. Demgemäß muss der Gehalt des Seltenerdelements weniger als 20 Gew.-% betragen, berechnet als dessen Oxid.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt des mindestens einen Seltenerdelements 1 bis 15 Gew.-%, berechnet als dessen Oxid.
Der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxid. Der Grund dafür ist wie folgt:
Wenn der vorstehend genannte Anteil am Gesamtgewicht weniger als 1 Gew.-%, berechnet als Oxid, beträgt, können Vanadium und das Va/VIa-Element nicht als Sinterhilfsmittel dienen.
Wenn der vorstehend genannte Anteil am Gesamtgewicht mehr als 10 Gew.-%, berechnet als Oxid, beträgt, werden in übermäßiger Weise Korngrenzenphasen gebildet, die gebildeten Phasen (von Hydrosulfiden und dergleichen) werden nicht einheitlich dispergiert und die Elemente koagulieren, so dass die Hochtemperaturfestigkeit vermindert wird.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 2 bis 6 Gew.-%, berechnet als Oxide.
Der Gehalt von Vanadium und der Gehalt des mindestens einen Elements der Gruppe Va/VIa werden im Allgemeinen so festgelegt, dass sie in den Bereich von 0,5 bis 8 Gew.-%, berechnet als Oxid, fallen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn der Gehalt weniger als 0,5 Gew.-% oder mehr als 8 Gew.-% beträgt, der Synergismus, der durch die Zugabe eines Gemischs einer Mehrzahl von Sinterhilfsmitteln erreicht wird, nicht erhalten werden kann.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt von V (Vanadium) 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als V₂O₅, und der Gehalt des mindestens einen Elements der Gruppe Va/VIa 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als Oxid davon.
Da das erfindungsgemäße Keramikheizelement eine hervorragende mechanische Festigkeit (im Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis zu einer hohen Temperatur) und eine hervorragende Säurebeständigkeit aufweist, zeigt eine Keramikglühkerze, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Keramikheizelements hergestellt worden ist, eine hervorragende Hochtemperaturfestigkeit und Säurebeständigkeit, wenn sie in einem Motor verwendet wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Gemäß der 1 umfasst eine Glühkerze A eine Metallaußenhülse 1, ein zylindrisches Körperelement 2, das einen rückwärtigen Abschnitt 11 der Metallaußenhülse 1 hält, ein Keramikheizelement 3, das in die Metallaußenhülse 1 eingesetzt ist, und eine Anschlusselektrode 4, die in dem Körperelement 2 in einer isolierten Weise angeordnet ist.
Die Metallaußenhülse 1 (Wanddicke: 0,6 mm) ist aus einem wärmebeständigen Metall hergestellt und deren rückwärtiger Abschnitt 11 ist mit einer Silberlegierung auf die Innenwand 20 des Spitzenendes des Körperelements 2 gelötet.
Das Körperelement 2 (aus unlegiertem Stahl hergestellt) weist an dessen rückwärtigem Ende einen sechseckigen Abschnitt 22 zum Eingreifen eines Schlüssels auf. Ein Gewinde 23 ist an dem äußeren Umfang des vorderen Endes des Körperelements 2 für eine Schraubverbindung mit einem Zylinderblock eines Dieselmotors ausgebildet.
Gemäß der 2 wird gemäß einem nachstehend beschriebenen Verfahren das Keramikheizelement 3 derart hergestellt, dass Verbindungsanschlussdrähte 33 und 34 und ein O-förmiges wärmeerzeugendes Widerstandselement 32 in eine Keramik 31 eingebettet werden, die vorwiegend aus Si₃N₄ hergestellt ist. Der Widerstand (Gestaltungswert) zwischen den Verbindungsanschlussdrähten 33 und 34 beträgt 750 m.
Das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 ist derart in die Keramik 31 eingebettet, dass es sich mindestens 0,3 mm von der Oberfläche entfernt befindet. Das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 ist so gestaltet, dass es auf 800 bis 1300°C erhitzt wird.
Die Verbindungsanschlussdrähte 33 und 34 sind aus einem W-Draht (Wolframdraht) mit einem Durchmesser von 0,3 mm ausgebildet. Die ersten Enden 331 und 341 der Anschlussdrähte 33 und 34 sind jeweils mit den Endabschnitten 321 und 322 des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 verbunden, wohingegen die zweiten Enden 332 und 342 der Anschlussdrähte 33 und 34 jeweils an der Oberfläche der Keramik an einer Zwischenposition und einer rückwärtigen Position freiliegen.
Das zweite Ende 332 des Verbindungsanschlussdrahts 33 ist mit einem Metallrohr 51 und der Metallaußenhülse 1 elektrisch mit dem Körperelement 2 verbunden (vgl. die 2).
Das zweite Ende 342 des Verbindungsanschlussdrahts 34 ist durch ein Metallkappenelement 52 elektrisch mit der Anschlusselektrode 4 verbunden.
Gemäß der 1 ist die Anschlusselektrode 4, die ein Gewinde 41 aufweist, in einer isolierten Weise unter Verwendung eines Isolators 61 und einer Mutter 62 an dem Körperelement 2 fixiert. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet eine Mutter zum Fixieren eines Stromversorgungsmetallstücks (nicht gezeigt) an der Anschlusselektrode 4.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Keramikheizelements 3 unter Bezugnahme auf die folgenden Schritte (1) bis (8) beschrieben.

(1) 40 Gew.-% Siliziumnitrid mit einer mittleren Korngröße von 0,7 μm und 5 Gew.-% Yb₂O₃ werden WC (Wolframcarbid) mit einer mittleren Korngröße von 0,5 μm zugesetzt. Das resultierende Gemisch wird 50 Stunden nassgemischt, wodurch eine Aufschlämmung erzeugt wird. Anstelle von WC (Wolframcarbid) kann ein Silizid, Carbid oder Nitrid von einem oder mehreren Element(en) verwendet werden, das bzw. die aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist bzw. sind (z.B. MoSi (Molybdänsulfid)).
(2) Die Aufschlämmung wird zur Bildung eines Pulvers 12 Stunden bei 150°C getrocknet.
(3) Dem Pulver werden mehrere Arten von Bindemitteln in einer Menge von 30 bis 70 Vol.-% zugesetzt und das resultierende Gemisch wird drei Stunden in einem Kneter geknetet. Beispiele für solche Bindemittel umfassen Polyethylen und ein Gemisch aus Wachs, Vinylacetat und Polyethylen (synthetisches Harzbindemittel).
(4) Unter Verwendung einer Pelletiervorrichtung wird das geknetete Gemisch zu Körnern mit einem Durchmesser von etwa 3 mm pelletiert.
(5) Die Körner werden in ein Presswerkzeug einer Spritzgussmaschine eingebracht, in dem die Verbindungsanschlussdrähte 33 und 34 im Vorhinein angeordnet worden sind. Durch ein Formverfahren wird ein ungebranntes wärmeerzeugendes Widerstandselement erhalten, das eine dreidimensionale Form des Buchstabens U aufweist, wie es in der 3 gezeigt ist. Tabelle 1
(6) Siliziumnitridkörner mit einer mittleren Korngröße von 0,7 μm, ein Seltenerdelement mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 2 μm und ein Pulver eines Oxids eines Elements der Gruppe Va/VIa (d.h. V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Cr₂O₃, MoO₃, WO₃) mit einer mittleren Korngröße von 0,5 bis 3 μm werden in den in der Tabelle 1 gezeigten Anteilen gemischt und einem Nassmischen in einer Kugelmühle unterzogen. Anschließend werden dem Gemisch Bindemittel zugesetzt, das dann sprühgetrocknet wird, so dass ein Pulvergemisch erhalten wird.
(7) Das ungebrannte wärmeerzeugende Widerstandselement (das in der 3 gezeigt ist), das in der vorstehend beschriebenen Weise in den Schritten (1) bis (5) hergestellt worden ist, wird in dem vorstehend beschriebenen Pulvergemisch eingebettet, das formgepresst und dann mit einem Heißpressbrennverfahren (in einer Stickstoffgasatmosphäre, 1750°C × 60 min, 300 kgf/cm²) gebrannt wird, wodurch ein Sinterkörper erhalten wird.
(8) Der Sinterkörper wird in eine im Allgemeinen zylindrische Form mit einem Durchmesser von 3,5 mm geschliffen. Als Ergebnis liegen die zweiten Enden 332 und 342 der Verbindungsanschlussdrähte 33 und 34 frei. Das Metallrohr 51 und die Metallkappe 52 werden jeweils an die zweiten Enden 332 und 342 der Verbindungsanschlussdrähte 33 und 34 gelötet, wodurch ein in der 2 gezeigtes Keramikheizelement 3 vervollständigt wird.

Die Glühkerze A wird durch das folgende Verfahren hergestellt.
Das Metallrohr 51 und das Metallkappenelement 52 werden in die Metallaußenhülse 1 eingesetzt und der rückwärtige Abschnitt 11 der Metallaußenhülse 1 wird mit einer Silberlegierung an die Innenwand 20 des vorderen Endes des Körperelements 2 gelötet.
Ferner wird die Anschlusselektrode 4 mittels des Isolators 61 und der Mutter 62 an dem Körperelement 2 fixiert.
Die folgenden Tests wurden bezüglich der erfindungsgemäßen Keramikheizelemente ((1) bis (7)) und Vergleichs-Keramikheizelementen ((8) bis (13)) durchgeführt, die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Zur Bewertung der mechanischen Festigkeit der erfindungsgemäßen Keramikheizelemente und der Vergleichs-Keramikheizelemente wurde die Dreipunkt-Biegefestigkeit (MPa) bei Umgebungstemperatur und hoher Temperatur (1400°C) gemessen.
Zur Bewertung der Säurebeständigkeit der erfindungsgemäßen Keramikheizelemente und der Vergleichs-Keramikheizelemente wurden die Heizelemente jeweils 100 Stunden in einem Ofen bei 900°C und 1400°C stehengelassen und die Zunahme der Oxidationsmenge (mg/cm²) wurde gemessen.
Wie es deutlich in der Tabelle 1 gezeigt ist, wurde bestätigt, dass die erfindungsgemäßen Keramikheizelemente ((1) bis (7)) den Vergleichs-Keramikheizelementen sowohl bezüglich der mechanischen Festigkeit (bei Umgebungstemperatur und bei hoher Temperatur) als auch bezüglich der Säurebeständigkeit überlegen sind.
Glühkerzen, welche die erfindungsgemäßen Keramikheizelemente ((1) bis (7)) umfassten, und Glühkerzen, welche die Vergleichs-Keramikheizelemente ((8) bis (13)) umfassten, wurden in einen Motor eingesetzt und ein Zyklusbetrieb im Bereich von 400 bis 900°C wurde durchgeführt, um die mechanische Festigkeit und die Säurebeständigkeit zu bewerten. Die Testergebnisse zeigen, dass die Glühkerzen, welche die erfindungsgemäßen Keramikheizelemente ((1) bis (7)) umfassten, den Glühkerzen, welche die Vergleichs-Keramikheizelemente ((8) bis (13)) umfassten, sowohl bezüglich der mechanischen Festigkeit als auch bezüglich der Säurebeständigkeit überlegen sind.
Offensichtlich sind im Hinblick auf die vorstehenden Lehren zahlreiche Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es sollte daher beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche in anderer Weise ausgeführt werden kann, als es hier spezifisch beschrieben ist.

Claims

Keramikheizelement (3), das eine Keramik (31), die Siliziumnitrid als eine Hauptkomponente enthält, und ein Heizelement (32), das in der Keramik (31) eingebettet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (32) vorwiegend aus einem Silizid, Carbid oder Nitrid mindestens eines Elements ausgebildet ist, das aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist, und die Keramik (31) als Sinterhilfsmittel 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Seltenerdelements, berechnet als dessen Oxid, 0,5 bis 8 Gew.-% V (Vanadium), berechnet als V₂O₅, und 0,5 bis 8 Gew.-% mindestens eines Elements der Gruppe Va/VIa, das aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Cr, Mo und W ausgewählt ist, berechnet als dessen Oxid, umfasst, wobei der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxide, beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements (3), das die Schritte umfasst: Herstellen von Körnern, die als Hauptkomponente ein Silizid, Carbid oder Nitrid mindestens eines Elements, das aus der Gruppe bestehend aus W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V und Cr ausgewählt ist, enthalten, Unterziehen der Körner zusammen mit Verbindungsanschlussdrähten (33, 34) einem Formverfahren, so dass ein ungebranntes Heizelement (32) erhalten wird, Herstellen eines Pulvergemischs, das Siliziumnitrid und als Sinterhilfsmittel 1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Seltenerdelements, berechnet als dessen Oxid, 0,5 bis 8 Gew.-% V (Vanadium), berechnet als V₂O₅, und 0,5 bis 8 Gew.-% mindestens eines Elements der Gruppe Va/VIa, das aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Cr, Mo und W ausgewählt ist, berechnet als dessen Oxid, umfasst, wobei der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 1 bis 10 Gew.-%, berechnet als Oxide, beträgt, Einbetten des ungebrannten Heizelements (32) in dem Pulvergemisch, Formen des Pulvergemischs, welches das Heizelement (32) enthält, zu einer gewünschten Form, Brennen des geformten Gemischs zum Erhalten eines Sinterkörpers, und Schleifen des Sinterkörpers derart, dass die Verbindungsanschlussdrähte (33, 34) partiell freigelegt werden.
Keramikheizelement (3) nach Anspruch 1 oder Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements nach Anspruch 2, bei dem die Menge des mindestens einen Seltenerdelements 1 bis 15 Gew.-%, berechnet als dessen Oxid, beträgt.
Keramikheizelement (3) nach Anspruch 1 oder Anspruch 3 oder Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements (3) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem die Menge von V (Vanadium) 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als V₂O₅, beträgt.
Keramikheizelement (3) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4 oder Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Menge des mindestens einen Elements der Gruppe Va/VIa 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als dessen Oxid, beträgt.
Keramikheizelement (3) nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 5 oder Verfahren zur Herstellung eines Keramikheizelements (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Gesamtanteil von Vanadium und des Va/VIa-Elements 2 bis 6 Gew.-%, berechnet als Oxide, beträgt.
Keramikglühkerze, die das Keramikheizelement (3) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6 umfasst.
Keramikglühkerze (A), die ein Keramikheizelement (3) umfasst, das mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6 hergestellt worden ist.