[發明專利]一種發熱電阻材料、含有其的陶瓷加熱元件、制備及應用

有效

• 申請號: 201210179340.6
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102693793A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 胡延超;陳彬
• 申請（專利權）人: 惠州市富濟電子材料有限公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H05B3/28
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

?????本發明涉及一種發熱電阻材料，還涉及使用了該發熱電阻材料的陶瓷加熱元件及制備方法，還涉及該陶瓷加熱元件的應用。

背景技術

陶瓷加熱元件是一種高效率、熱分布均勻、具有絕緣性能的加熱器，是直接在陶瓷生坯上印刷導電電阻漿料，經疊片、排膠后，在高溫下共燒成為一體的產品，產品本身及生產過程符合環保要求。與傳統合金電熱絲，PTC加熱元件相比較具有結構簡單、升溫迅速、功率密度大、使用安全、耐腐蝕、使用壽命長等諸多優點，所廣泛應用于日常生活，工業技術，軍事，科學，通訊，醫療，環保，宇航等多種領域。

????豆漿具有極高的營養價值，在豆漿里含有多種優質蛋白、多種維生素、多種人體必須的氨基酸和多種微量元素等，是一種非常理想的健康食品。無論成年人、老年人和兒童，只要堅持飲用，對于提高體質、預防和治療病癥，都大有益處。隨著人們健康認識的增強，為了衛生，喝的放心，紛紛選擇家庭自制豆漿，從而拉動家用豆漿機市場。

????但是現在市場上的豆漿機的加熱器為主要為電阻絲加熱管，現有發熱器具有如下不足之處：

1.金屬和豆漿直接接觸，豆漿中殘留金屬和金屬腐蝕物，使得豆漿有金屬殘留味，影響豆漿的美味，并且對人體健康還會造成一定的傷害；

2.發熱管不易清洗干凈，容易滋生細菌；

3.發熱管的加熱均勻性差，產生局部高溫，在發熱體表面容易出現焦糊，難以清洗。

現有陶瓷加熱器主要應用于氣體傳感器等領域，在廚房電器領域應用罕見。

專利申請號CN200580016753.0公開了一種陶瓷加熱器和采用其的氧傳感器及燙發剪，專利申請號CN200520043672.7公開了一種帶高靈敏度溫度傳感器的新型氧化鋁陶瓷加熱片。以上陶瓷加熱元件的陶瓷都為氧化鋁陶瓷，氧化鋁表面粗糙，陶瓷脆性大，與人體相容性差，不適合做豆漿機的加熱器。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種新型發熱電阻材料，該材料相比現有發熱電阻材料具有發熱效率高的優點。

本發明要解決的第二個技術問題是提供一種應用了該發熱電阻材料的陶瓷加熱元件。該陶瓷加熱元件升溫迅速、功率密度大、加熱均勻、耐腐蝕、容易清洗、對食物無污染、使用壽命長，且成本低。

本發明要解決的第三個技術問題是提供上述陶瓷加熱元件的制備方法。

本發明要解決的第四個技術問題是提供該陶瓷加熱元件的具體應用。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種發熱電阻材料，由以下質量百分比的組分混合而成：

鐵鉻鋁合金60~85%，納米氧化鋁8~20%，二氧化鈦1~4%，二氧化硅0.4~2%，氧化鈣0.2~1.0%，三氧化二釔0.1~0.4%。

所述鐵鉻鋁合金由以下質量百分比的組分混合而成：

鉻16~21%，鋁2~5%，錸0.5~2%，鉬1.4~2.5%，鈮0.4~0.8%，余量為鐵。

一種應用了上述發熱電阻材料的陶瓷加熱元件，從下到上依次為下陶瓷基體、下絕緣層、發熱電阻材料制成的加熱電極、上絕緣層、上陶瓷基體，所述加熱電極連接有電極引線。

所述下陶瓷基體及上陶瓷基體為2~4mo1％氧化釔穩定的四方多晶納米氧化鋯陶瓷。2~4mo1％氧化釔穩定的納米氧化鋯是增韌性能的陶瓷，具有強度高韌性好的優點。氧化鋯陶瓷的生物相容性好，它是一種很優秀的高科技生物材料，在醫學上廣泛應用于人造牙、關節和骨頭。氧化鋯陶瓷表面光亮，容易清洗。氧化鋯陶瓷的導熱性不高，可以降低加熱元件上的溫度差，使得加熱元件溫度均勻性高。另外，該陶瓷基體與加熱電極與氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數相近，加熱器使用壽命長。

所述下陶瓷基體及上陶瓷基體?厚度為0.1~2mm。

所述下絕緣層及上絕緣層為以氧化鋁為主體的陶瓷材料，各組分及質量百分比為，納米氧化鋁95~98%，二氧化鈦0.5~2%，二氧化硅0.4~2%、氧化鈣0.2~0.7%，三氧化二釔0.1~0.3%。保證在產品通電加熱過程中的絕緣性，加熱電極使用安全。

所述下絕緣層及上絕緣層的厚度為10~120μm。

一種上述陶瓷加熱元件的制備方法，制備步驟依次為：

（1）分別制備加熱電極、絕緣層、陶瓷基體的材料；

（2）各層材料的印刷：在下陶瓷基體的生坯上采用絲網印刷工藝依次印刷下絕緣層、加熱電極、上絕緣層；其中下絕緣層及上絕緣層的印刷層厚度為15~160μm；加熱電極印刷層厚度為15~25μm；

步驟三：印刷后的疊合