[发明专利]层状陶瓷电热元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种层状陶瓷电热元件。

背景技术

现有的电热元件采用的电发热材料主要有电热管的电热合金丝、厚膜电热元件的厚膜电阻、MCH电热元件采用的钨钼高温发热材料及PTC发热元件等；采用的绝缘材料主要有电热管的氧化镁粉、电发热片的云母片、厚膜电热元件的微晶玻璃或玻璃釉、MCH电热元件采用的氧化铝陶瓷板等。

现有中低温电热领域的电发热片存在以下缺点，采用电热合金丝的电热管或电发热片散热面积较小，绝缘层较厚，电阻丝温度很高，不均匀，局部易过热，液体换热极易结水垢，且体积大，热惯性大，温度感应元件反应速度相对较慢，效率相对较低，由于热量过于集中寿命短；采用厚膜工艺制造的大功率厚膜电热元件存在抗热冲击性能不足、可靠性差、成本高的问题，无法提供与奥氏体不锈钢有效结合的实用产品；PTC发热元件存在功率衰减的困扰。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种层状陶瓷电热元件，具有抗热冲击能力强、安全、卫生、均匀、热惯性小，温度感应元件反应迅速，效率高，具有轻、薄、快的特点。为此，本发明采用以下技术方案：

层状陶瓷电热元件，其特征在于所述层状陶瓷经烧结结合有金属构件和热生成元件，所述层状陶瓷含有原位晶化的玻璃陶瓷；所述层状陶瓷经在压力状态下的多层共烧结制成，所述层状陶瓷与其生坯比较，叠层厚度方向发生了收缩，与所述叠层厚度方向垂直的平面面积没有缩小。

为解决上述技术问题，本发明也可采用以下技术方案：

层状陶瓷电热元件，其特征在于所述层状陶瓷经烧结结合有金属板，所述层状陶瓷含有绝缘层和热生成元件，所述绝缘层和所述热生成元件经在压力状态下的共烧结结合在一起，所述绝缘层的层数为一层或多层，所述绝缘层含有原位晶化的玻璃陶瓷，所述热生成元件为层状或在所述共烧结后结合在一层或多层绝缘层中，所述热生成元件含有合金和原位晶化的玻璃陶瓷。

在采用了上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

本发明所述层状陶瓷与其生坯比较，叠层厚度方向发生了收缩，与所述叠层厚度方向垂直的方向发生了膨胀。

本发明所述热生成元件含有含镍和/或铬的合金。

本发明所述热生成元件含有的合金为镍铬铝钇合金。

本发明所述热生成元件含有的合金为合金颗粒和/或合金纤维。

本发明所述热生成元件含有三元层状化合物。

本发明所述热生成元件含有的所述三元层状化合物为碳硅钛(Ti₃SiC₂)陶瓷和/或碳铝钛(Ti₃AlC₂)陶瓷。

本发明所述热生成元件含有碳微珠和/或碳纳米管。

热生成元件含有的三元层状化合物碳硅钛(Ti₃SiC₂)、碳微珠、碳纳米管有利于提高本发明热生成元件的抗热震性能。

本发明所述热生成元件的厚度为0.01mm--2.0mm。

本发明所述热生成元件结合有电极。

本发明所述热生成元件的电阻率(在25℃时)为1.5×10^-6--500×10^-6欧姆·平方米/米(Ω·m²/m)。

本发明所述热生成元件以电路图案电热层的形式经多层共烧结与绝缘层结合在一起，形成由电热层与绝缘层组成的局部叠层结构。

本发明所述热生成元件含有镍铜合金。

本发明所述热生成元件含有碳化钛陶瓷。

本发明所述热生成元件可含有正温度系数(PTC)陶瓷，如钛酸钡等。

层状陶瓷电热元件可既含有起到传递热量作用的金属构件，也含有起到结构加强作用的金属构件。金属构件可以是板、薄片、圈、管、冲压件等金属零件，也可以是它们的组合件。所述组合件可含有多种不同热膨胀系数的金属零件。

本发明所述金属板的热膨胀系数(20--100℃)一般小于15×10^-6/℃，过大的热膨胀系数增加制造难度。

本发明所述层状陶瓷的厚度一般为0.2--3毫米，过薄或太厚会影响性能或经济性。

本发明所述的合金、玻璃陶瓷、碳化钛陶瓷和/或三元层状化合物可以是原位內生的，也可以是外加的。

本发明所述层状陶瓷多层共烧的层数一般为2--15层，过少层数性能效果不佳，过多层数增加制造难度和成本。