[发明专利]一种金属硅化物基发热材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属硅化物基发热材料及其制备方法，所述金属硅化物基发热材料由Si和其他金属组成，其中基于金属硅化物基发热材料的总重量，Si的占比为30‑45wt％；所述制备方法包括将Si粉和其他金属粉末混合，压制成坯料，并在高温下进行烧结，以得到所述金属硅化物基发热材料。本发明的金属硅化物基发热材料及其制备方法不仅能够满足小型发热体的电学及力学性能的要求，更能较大程度地简化产品的制备工艺，降低生产成本。

技术领域

本发明属于金属基复合材料和粉末冶金的领域，更具体地，本发明通常涉及一种金属硅化物基发热材料及其制备方法。

背景技术

随着高端智能装备的不断发展，小型发热元器件的需求和应用领域不断扩大，目前市场上普遍使用的微小型发热器件主要为PTC电阻与MCH陶瓷材料。虽然一定程度上能满足各类设备的使用需求，然而还是存在着较多问题，比如PTC热敏电阻一致性差、互换性差、元件易老化及稳定性差等，而MCH陶瓷往往制备工艺复杂、成本较高，也存在着产品质量不均匀等问题，这些不足会导致下游设备成本高或者质量不稳定。因此急需开发一种低成本、工艺简单、可靠性高及可控性强的新型发热材料。

金属硅化物基复合材料是一种潜在的应用于烟草加热不燃烧发热材料，材料在电学条件下的发热特性很大程度决定于其电阻率，复合材料体积电阻率的影响因素主要有材料成分、组织结构及致密度等。

发明内容

本发明的目的在于针对常用PTC电阻与MCH陶瓷发热体产品一致性差、制备工艺复杂等缺点，提供一种金属硅化物基发热材料及其制备方法，不仅能够满足小型发热体的电学及力学性能的要求，更能较大程度地简化产品的制备工艺，降低生产成本。

为了实现上述目的，在一个方面，本发明提供了一种金属硅化物基发热材料，所述金属硅化物基发热材料由Si和其他金属组成，其中，基于金属硅化物基发热材料的总重量，Si的占比为30-45wt％。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述其他金属为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo和W中的一种或多种。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述金属硅化物基发热材料的电阻率为500-5000μΩ·cm，且弯曲强度≥300MPa。

在另一方面，本发明还提供了一种制备上述金属硅化物基发热材料的方法，所述方法包括：将Si粉和其他金属粉末混合，压制成坯料，并在高温下进行烧结，以得到所述金属硅化物基发热材料，其中所述Si粉的重量占比为30-45wt％。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述Si粉的粒径为50-200目。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述混合在混料机中进行24-48h。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述压制的条件包括：压制压力为300-500MPa和保压时间为3-5min。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述烧结的条件包括：真空度不低于1×10^-1Pa、烧结温度为900-1350℃和保温时间为120-300min。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述金属硅化物基发热材料的电阻率为500-5000μΩ·cm，且弯曲强度≥300MPa。

在另一方面，本发明还提供了上述金属硅化物基发热材料或通过上述方法制备的金属硅化物基发热材料在烟草制品用发热器中的用途。

综上所述，基于本发明的技术方案，本发明的金属硅化物基发热材料和通过本发明的方法制备的金属硅化物基发热材料不仅能够满足小型发热体的电学及力学性能的要求，更能较大程度地简化产品的制备工艺，降低生产成本。

具体实施方式