[发明专利]一种PTC陶瓷气体加热元件及其制备方法

权利要求书

1.一种PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，包括：具有微孔结构的PTC陶瓷片或具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片作为基体，以及涂覆在基体表面的单面金属电极或双面的金属电极；优选地，所述基体的组成选自钛酸钡基的PTC陶瓷或氧化钒基的PTC陶瓷。

2.根据权利要求1所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，所述具有微孔结构的PTC陶瓷片的开口气孔率为5%～45%，微孔孔径为200nm～200μm；

所述具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的微孔分布类型为类三明治结构或渐进式结构；所述类三明治结构包含中间层以及分布在中间层两侧的至少1层的侧边层，且中间层的开口气孔率＜侧边层的开口气孔率。

3.根据权利要求2所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，当具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片为渐进式结构时，开口气孔率按照35%～45%至5%～15%方式沿进气方向递减排布或者按照5%～15%至35%～45%方式沿进气方向递增排布；微孔孔径为200nm～200μm。

4.根据权利要求2所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，当具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片为类三明治结构时，具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的结构包括：A/B/A、A/B/C/B/A、或A/B/C/D/C/B/A等。

5.根据权利要求2所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，当具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片为类三明治结构时，中间层的开口气孔率为5%～20%；最边缘的侧边层的开口孔隙率为35%～45%；微孔孔径为200nm～200μm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，当具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片为类三明治结构时，具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的中间层厚度为0.3～3mm，每个侧边层的厚度为0.3～1mm；

或者，当具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片为渐进式结构时，具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片各层厚度为0.3～3mm；

所述具有微孔结构的PTC陶瓷片的总厚度为1～6mm。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，所述单面金属电极或双面的金属电极的材质包括金、银、铜、镍、钨、钼、铂及其合金；所述单面金属电极为单面叉指电极。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的PTC陶瓷气体加热元件，其特征在于，所述具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的渗透率在10^-16～10^-11m²；所述具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的的居里温度为50～300℃。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的PTC陶瓷气体加热元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在PTC陶瓷原料粉体中分别添加不同含量和不同粒径尺寸的造孔剂，通过干压或流延成型方法，得到含有不同造孔剂的生瓷素坯；

（2）将所得含有不同造孔剂的生瓷素坯按照具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片的结构设计再次进行叠压成型，得到梯度孔隙结构的PTC陶瓷素坯；

（3）将所得含有不同造孔剂的生瓷素坯或梯度孔隙结构的PTC陶瓷素坯进行烧结，得到具有微孔结构的PTC陶瓷片或具有梯度微孔结构的PTC陶瓷片；

（4）将具有梯度孔隙结构的PTC陶瓷片双面镜面抛光，然后在陶瓷片的单面或双面制作金属电极，得到PTC陶瓷气体加热元件。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述造孔剂选自石墨粉、淀粉、PMMA中的至少一种；所述造孔剂的粒径为200nm～200μm；所述造孔剂的加入量为造孔剂与PTC陶瓷原料粉体总质量的5wt%～30wt%；

步骤（3）中，所述烧结的温度为1300℃～1360℃，时间为0.5～3小时。