Unsere Technologie

Mit einer eigenen patentierten Technologie zur Herstellung vollkeramischer Heizelemente mit
integriertem keramischen Heizleiter hat sich unser Unternehmen BACH Resistor Ceramics GmbH
vom Kellerlabor zu einem weltweit tätigen mittelständischen Unternehmen entwickelt.


Vollkeramische Heizelemente aus Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid zeichnen sich durch vielerlei
Vorteile im Vergleich zu metallischen Heizelementen aus. Durch die geringe Wärmekapazität der
Keramik auf Grund ihrer geringen Dichte können bei niedriger Energieaufnahme hohe Aufheizraten
auf Temperaturen bis zu 1.000 °C realisiert werden. Die spezielle Technologie eines Heizleiters,
der aus elektrisch leitender Keramik und einer Hülle aus isolierender Keramik besteht, welche zu
einem homogenen Körper versintert sind, ermöglicht sehr hohe Leistungsdichten. Die gute Alterungs-
und Verschleißbeständigkeit der Keramiken garantiert eine herausragend lange Lebensdauer.

Das Herstellungsverfahren ermöglicht eine vielseitige Formgestaltung in vielen Größen und Formen.
Die Heizfunktion kann in hochfeste Keramikteile, wie Schneidmesser, Schweißbacken und Werkzeuge
integriert werden.
Die Bearbeitung der Keramik ist aufgrund ihrer hohen Härte nur mit Diamantwerkzeugen oder Laser
möglich. Es können Bohrungen, Einschliffe, Vakuumrillen, etc. eingebracht werden.

..und ihre Vorteile

  • hohe Oberflächenleistung bis zu 150 W/cm2 und Strahlungsemission ε > 0,9
  • Temperaturen bis zu 1.000 °C, kurze Aufheizzeiten, geringe Nachwärme,
    sehr gute Regelbarkeit dank geringer thermischer Masse
  • hohe Lebensdauer bei hohen Temperaturen
  • beständig gegen Oxidation, Säuren, Ätzgase, geringe Benetzung mit flüssigen Metallen
  • hohe mechanische Festigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit, hoher Isolationswiderstand und Durchschlagfestigkeit
  • hohe Härte und Verschleißbeständigkeit

Vorteile im Vergleich

Die hohe Druckfestigkeit von 2.000 MPa und der hohe Elastizitätsmodul von 300 GPa der Siliziumnitridkeramik bleiben im Temperaturbereich bis 1.000 °C erhalten, es gibt kaum Eigenverformung.

 

  • Temperaturen bis 1.000 °C
  • hohe Festigkeit
  • integrierte Vakuumkanäle/Bohrungen
  • beheizte Flächen ab 1 mm2 möglich
  • Anpassung der keramischen Heizfläche an das zu beheizende Gut

Materialeigenschaften unserer vollkeramischen Heizelemente
Vollkeramische Heizelemente aus Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid zeichnen sich durch vielerlei
Vorteile im Vergleich zu metallischen Heizelementen aus. Durch die geringe Wärmekapazität der
Keramik auf Grund ihrer geringen Dichte können bei niedriger Energieaufnahme hohe Aufheizraten
auf Temperaturen bis zu 1.000 °C realisiert werden.

Die spezielle Technologie eines Heizleiters, der aus elektrisch leitender Keramik und einer Hülle aus
isolierender Keramik besteht, welche zu einem homogenen Körper versintert sind, ermöglicht sehr
hohe Leistungsdichten. Die gute Alterungs- und Verschleißbeständigkeit der Keramiken garantiert eine
herausragend lange Lebensdauer.

Tabellen (T) und Grafiken (G) zur Ansicht

Um die Diagramme in groß zu betrachten klicken Sie auf die Vorschau Bilder.

 

Basismaterial
heißgepresstes Si3N4 heißgepresstes AIN
max. Temperatur (Tmax)
°C 1000 1000
Wärmeleitfähigkeit (l)
W/mK 40 140
Temperaturschockfestigkeit (ΔT) K 500 400
Emissionsgrad (1.100°C) (ε) - 0,96 0,90
Elastizitätsmodul (E) GPa 320 310
Biegebruchfestigkeit (δBB)
MPa 400 200
Druckfestigkeit (δD) MPa 2000 1200
Wärmeausdehnungskoeffizient (α) 10-6 K-1
3 5
Dichte (g) g/cm³ 3,21 3,26
Spezifische Wärme (cp) J/kgK 750 740
Porosität (100 - % t.D.) % 0 0
Kritischer Spannungsintensitätsfaktor (KIc) MPa m½ 6 3,3
Weibull – Modul (m) - 7,9 6
Die Thermoschockbeständigkeit ist abhängig von der Heizergeometrie.

 

Oberflächenbelastung
in ruhender Luft 15 W/cm2
in bewegter Luft (40 m/s)
25 W/cm2
in Wasser 70 W/cm2
Maximum 150 W/cm2

 

Elektrische Parameter
heißgepresstes Si3N4 heißgepresstes AlN
Betriebsspannung V 12 – 90 / 110 / 230 / 400
spezifischer Widerstand Ω cm 5·10-3 – 5 ·10-1
5 ·10-3 – 2·10-1
Isolationswiderstand Ω mm (20 °C)
1013 1013
Oberflächenbelastung W/cm2 150 150
Durchschlagfestigkeit
kV/mm 25 25

 

Emissionsspektrum


Vollkeramische Heizelemente sind langwellige Infrarotstrahler mit einem Maximum der Emission bei 5 bis 10 µm,
Strahlungsfaktor ε > 0,9

Vorteile im Vergleich

Die hohe Druckfestigkeit von 2.000 MPa und der hohe Elastizitätsmodul von 300 GPa der Siliziumnitridkeramik bleiben im Temperaturbereich bis 1.000 °C erhalten, es gibt kaum Eigenverformung.

 

  • Temperaturen bis 1.000 °C
  • hohe Festigkeit
  • integrierte Vakuumkanäle/Bohrungen
  • beheizte Flächen ab 1 mm2 möglich
  • Anpassung der keramischen Heizfläche an das zu beheizende Gut

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