[發(fā)明專利]一種基于多副族元素的陶瓷發(fā)熱體及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910702007.0
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN112321330B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉華臣;陳義坤;黃婷;劉磊;羅誠浩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;H05B3/12;A24F47/00;C03C17/06;C03C17/22
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明提供了基于多副族元素的陶瓷發(fā)熱體及其制備方法，該陶瓷發(fā)熱體包括陶瓷棒基體和設(shè)置在陶瓷棒基體的表面上的電阻發(fā)熱元件；該方法包括將電子漿料組合物貼花印刷在陶瓷棒基體的表面上。此外，本發(fā)明還提供了該陶瓷發(fā)熱體在新型煙草制品用發(fā)熱器中的用途。本發(fā)明的陶瓷發(fā)熱體和通過本發(fā)明的方法制備的陶瓷發(fā)熱體具有發(fā)熱快和在低溫?zé)熤幸子诔椴宓膬?yōu)點(diǎn)，使用本發(fā)明的電子漿料組合物貼花印刷的陶瓷發(fā)熱體還具有一致且低的電阻溫度系數(shù)，這可以確保在使用過程中電阻受溫度變化小，因而使得電路簡單、整體發(fā)熱可靠性能高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)熱裝置領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明通常涉及一種基于多副族元素的陶瓷發(fā)熱體及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

陶瓷發(fā)熱體是一種高效熱分部均勻且熱導(dǎo)性極佳的加熱器，可以確保熱面溫度均勻，從而消除設(shè)備的熱點(diǎn)及冷點(diǎn)，此外陶瓷發(fā)熱體還具有長壽命、保溫性能好、機(jī)械性能強(qiáng)、耐腐蝕和抗磁場等優(yōu)點(diǎn)。目前，陶瓷發(fā)熱體主要分兩種，分別是PTC陶瓷發(fā)熱體和MCH陶瓷發(fā)熱體。這兩種產(chǎn)品所使用的材質(zhì)是完全不同的，只是成品類似于陶瓷，所以統(tǒng)稱為“陶瓷發(fā)熱體”。PTC陶瓷發(fā)熱體是熱敏電阻，采用PTC陶瓷發(fā)熱元件與鋁管組成，有熱阻小、換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，是一種自動恒溫、省電的電加熱器。MCH陶瓷發(fā)熱體使用氧化鋁陶瓷是一種新型高效環(huán)保節(jié)能陶瓷發(fā)熱元件，相比于PTC陶瓷發(fā)熱體，在具有相同加熱效果情況下節(jié)約20～30％電能。

在目前的低溫?zé)燁I(lǐng)域中大多采用MCH陶瓷發(fā)熱體作為發(fā)熱元件，具體地，MCH陶瓷發(fā)熱體是用絲網(wǎng)印刷法將金屬發(fā)熱層印刷于陶瓷基層上，即以鉬鎢等耐高溫難熔金屬作為發(fā)熱電路的內(nèi)電極，通過一系列特殊的制備工藝在1400℃至1800℃的還原氣氛下共燒得到的一種高效節(jié)能的金屬陶瓷發(fā)熱體，其中通常采用氧化鋁流延坯體作為絕緣層和基體，將制備好的高溫金屬厚膜漿料布線印刷在坯體的一面上，然后將上下氧化鋁陶瓷基層疊壓和切片，在氫氣還原爐中經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后焊接引線，從而制得MCH發(fā)熱體。但是由于內(nèi)電極包括在兩側(cè)的氧化鋁陶瓷中間且氧化鋁陶瓷吸熱，導(dǎo)致內(nèi)電極的發(fā)熱效率不高，并因此整個(gè)陶瓷發(fā)熱體的效率不高，而且由于外加坯體，導(dǎo)致陶瓷發(fā)熱體變粗，在低溫?zé)熤胁灰壮椴?。雖然現(xiàn)在技術(shù)中存在各式各樣的用于制備發(fā)熱元件的電子漿料產(chǎn)品，然而，現(xiàn)有技術(shù)中的電子漿料所制得的發(fā)熱元件存在批次不同而導(dǎo)致電阻溫度系數(shù)偏差極大的缺陷，從而導(dǎo)致電阻控制難度極高，生產(chǎn)產(chǎn)品次品率極高，產(chǎn)品電阻溫度系數(shù)誤差很大，以及電路程序無法精確控溫等不良結(jié)果。此外，對于現(xiàn)有的電子漿料產(chǎn)品而言，很難在保證電阻溫度系數(shù)誤差滿意的同時(shí)達(dá)到低電阻溫度系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述提及的現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種發(fā)熱快、在低溫?zé)熤幸子诔椴?、且在不同批次中均具有難以置信地一致且低的電阻溫度系數(shù)的陶瓷發(fā)熱體。本專利的發(fā)明人經(jīng)過大量試驗(yàn)非常驚奇地發(fā)現(xiàn)，由某些組分的電子漿料制得的產(chǎn)品在各批次中具有難以置信地一致的電阻溫度系數(shù)，并且該電阻溫度系數(shù)令人滿意地低，從而完成本發(fā)明。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種陶瓷發(fā)熱體，其中該陶瓷發(fā)熱體包括陶瓷棒基體和設(shè)置在陶瓷棒基體的表面上的電阻發(fā)熱元件，并且其中電阻發(fā)熱元件包含多副族元素組合物和添加劑，多副族元素組合物選自錳、鉬、金、銀、鉑、銅、鐵、鋅、鎳、鉻和鈷中的至少兩種，并且添加劑選自釕、碲、鍺、釩、釔和銥中的至少一種。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，陶瓷棒基體的材料為氧化鋁、氮化硅、玻璃、氮化鋁和碳化硅中的至少一種。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，陶瓷棒基體的一端為錐形，優(yōu)選地，陶瓷棒基體的長度方向上的靠近錐形一端的電阻發(fā)熱元件的量大于另一端。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，電阻發(fā)熱元件通過將電子漿料組合物貼花印刷在陶瓷棒基體的表面上而設(shè)置，該電子漿料組合物包含多副族元素組合物、添加劑、瓷粉和有機(jī)載體。