[发明专利]一种发热电阻材料、含有其的陶瓷加热元件、制备及应用

说明书

技术领域

     本发明涉及一种发热电阻材料，还涉及使用了该发热电阻材料的陶瓷加热元件及制备方法，还涉及该陶瓷加热元件的应用。

背景技术

陶瓷加热元件是一种高效率、热分布均匀、具有绝缘性能的加热器，是直接在陶瓷生坯上印刷导电电阻浆料，经叠片、排胶后，在高温下共烧成为一体的产品，产品本身及生产过程符合环保要求。与传统合金电热丝，PTC加热元件相比较具有结构简单、升温迅速、功率密度大、使用安全、耐腐蚀、使用寿命长等诸多优点，所广泛应用于日常生活，工业技术，军事，科学，通讯，医疗，环保，宇航等多种领域。

    豆浆具有极高的营养价值，在豆浆里含有多种优质蛋白、多种维生素、多种人体必须的氨基酸和多种微量元素等，是一种非常理想的健康食品。无论成年人、老年人和儿童，只要坚持饮用，对于提高体质、预防和治疗病症，都大有益处。随着人们健康认识的增强，为了卫生，喝的放心，纷纷选择家庭自制豆浆，从而拉动家用豆浆机市场。

    但是现在市场上的豆浆机的加热器为主要为电阻丝加热管，现有发热器具有如下不足之处：

1.金属和豆浆直接接触，豆浆中残留金属和金属腐蚀物，使得豆浆有金属残留味，影响豆浆的美味，并且对人体健康还会造成一定的伤害；

2.发热管不易清洗干净，容易滋生细菌；

3.发热管的加热均匀性差，产生局部高温，在发热体表面容易出现焦糊，难以清洗。

现有陶瓷加热器主要应用于气体传感器等领域，在厨房电器领域应用罕见。

专利申请号CN200580016753.0公开了一种陶瓷加热器和采用其的氧传感器及烫发剪，专利申请号CN200520043672.7公开了一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片。以上陶瓷加热元件的陶瓷都为氧化铝陶瓷，氧化铝表面粗糙，陶瓷脆性大，与人体相容性差，不适合做豆浆机的加热器。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新型发热电阻材料，该材料相比现有发热电阻材料具有发热效率高的优点。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种应用了该发热电阻材料的陶瓷加热元件。该陶瓷加热元件升温迅速、功率密度大、加热均匀、耐腐蚀、容易清洗、对食物无污染、使用寿命长，且成本低。

本发明要解决的第三个技术问题是提供上述陶瓷加热元件的制备方法。

本发明要解决的第四个技术问题是提供该陶瓷加热元件的具体应用。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种发热电阻材料，由以下质量百分比的组分混合而成：

铁铬铝合金60~85%，纳米氧化铝8~20%，二氧化钛1~4%，二氧化硅0.4~2%，氧化钙0.2~1.0%，三氧化二钇0.1~0.4%。

所述铁铬铝合金由以下质量百分比的组分混合而成：

铬16~21%，铝2~5%，铼0.5~2%，钼1.4~2.5%，铌0.4~0.8%，余量为铁。

一种应用了上述发热电阻材料的陶瓷加热元件，从下到上依次为下陶瓷基体、下绝缘层、发热电阻材料制成的加热电极、上绝缘层、上陶瓷基体，所述加热电极连接有电极引线。

所述下陶瓷基体及上陶瓷基体为2~4mo1％氧化钇稳定的四方多晶纳米氧化锆陶瓷。2~4mo1％氧化钇稳定的纳米氧化锆是增韧性能的陶瓷，具有强度高韧性好的优点。氧化锆陶瓷的生物相容性好，它是一种很优秀的高科技生物材料，在医学上广泛应用于人造牙、关节和骨头。氧化锆陶瓷表面光亮，容易清洗。氧化锆陶瓷的导热性不高，可以降低加热元件上的温度差，使得加热元件温度均匀性高。另外，该陶瓷基体与加热电极与氧化锆陶瓷的热膨胀系数相近，加热器使用寿命长。

所述下陶瓷基体及上陶瓷基体 厚度为0.1~2mm。

所述下绝缘层及上绝缘层为以氧化铝为主体的陶瓷材料，各组分及质量百分比为，纳米氧化铝95~98%，二氧化钛0.5~2%，二氧化硅0.4~2%、氧化钙0.2~0.7%，三氧化二钇0.1~0.3%。保证在产品通电加热过程中的绝缘性，加热电极使用安全。

所述下绝缘层及上绝缘层的厚度为10~120μm。

一种上述陶瓷加热元件的制备方法，制备步骤依次为：

（1）分别制备加热电极、绝缘层、陶瓷基体的材料；

（2）各层材料的印刷：在下陶瓷基体的生坯上采用丝网印刷工艺依次印刷下绝缘层、加热电极、上绝缘层；其中下绝缘层及上绝缘层的印刷层厚度为15~160μm；加热电极印刷层厚度为15~25μm；

步骤三：印刷后的叠合