[发明专利]一种复合型金属陶瓷发热体及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种复合型金属陶瓷发热体及其制备方法，该陶瓷发热体包括陶瓷棒基体和设置在陶瓷棒基体的表面上的电阻发热元件；该方法包括将电子浆料组合物贴花印刷在陶瓷棒基体的表面上。此外，本发明还提供了该陶瓷发热体在新型烟草制品用发热器中的用途。本发明的陶瓷发热体和通过本发明的方法制备的陶瓷发热体具有发热快和在低温烟中易于抽插的优点，使用本发明的电子浆料组合物贴花印刷的陶瓷发热体还具有一致且低的电阻温度系数，这可以确保在使用过程中电阻受温度变化小，因而使得电路简单、整体发热可靠性能高。

技术领域

本发明属于发热装置领域，更具体地，本发明通常涉及一种复合型金属陶瓷发热体及其制备方法和用途。

背景技术

陶瓷发热体是一种高效热分部均匀且热导性极佳的加热器，可以确保热面温度均匀，从而消除设备的热点及冷点，此外陶瓷发热体还具有长寿命、保温性能好、机械性能强、耐腐蚀和抗磁场等优点。目前，陶瓷发热体主要分两种，分别是PTC陶瓷发热体和MCH陶瓷发热体。这两种产品所使用的材质是完全不同的，只是成品类似于陶瓷，所以统称为“陶瓷发热体”。PTC陶瓷发热体是热敏电阻，采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成，有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。MCH陶瓷发热体使用氧化铝陶瓷是一种新型高效环保节能陶瓷发热元件，相比于PTC陶瓷发热体，在具有相同加热效果情况下节约20～30％电能。

在目前的低温烟领域中大多采用MCH陶瓷发热体作为发热元件，具体地，MCH陶瓷发热体是用丝网印刷法将金属发热层印刷于陶瓷基层上，即以钼钨等耐高温难熔金属作为发热电路的内电极，通过一系列特殊的制备工艺在1400℃至1800℃的还原气氛下共烧得到的一种高效节能的金属陶瓷发热体，其中通常采用氧化铝流延坯体作为绝缘层和基体，将制备好的高温金属厚膜浆料布线印刷在坯体的一面上，然后将上下氧化铝陶瓷基层叠压和切片，在氢气还原炉中经高温烧结后焊接引线，从而制得MCH发热体。但是由于内电极包括在两侧的氧化铝陶瓷中间且氧化铝陶瓷吸热，导致内电极的发热效率不高，并因此整个陶瓷发热体的效率不高，而且由于外加坯体，导致陶瓷发热体变粗，在低温烟中不易抽插。虽然现在技术中存在各式各样的用于制备发热元件的电子浆料产品，然而，现有技术中的电子浆料所制得的发热元件存在批次不同而导致电阻温度系数偏差极大的缺陷，从而导致电阻控制难度极高，生产产品次品率极高，产品电阻温度系数误差很大，以及电路程序无法精确控温等不良结果。此外，对于现有的电子浆料产品而言，很难在保证电阻温度系数误差满意的同时达到低电阻温度系数。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提及的现有技术中的缺陷，提供一种发热快、在低温烟中易于抽插、且在不同批次中均具有难以置信地一致且低的电阻温度系数的陶瓷发热体。本专利的发明人经过大量试验非常惊奇地发现，由某些组分的电子浆料制得的产品在各批次中具有难以置信地一致的电阻温度系数，并且该电阻温度系数令人满意地低，从而完成本发明。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种陶瓷发热体，其中该陶瓷发热体包括陶瓷棒基体和设置在陶瓷棒基体的表面上的电阻发热元件，并且其中电阻发热元件包含基体材料、发热金属材料和添加剂，基体材料选自钛碳化合物和石墨烯中的至少一种，金属发热材料选自钨、镍、钴和铬中的至少一种，并且添加剂选自钌、碲、锗、钒、钇和铱中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方式中，陶瓷棒基体的材料为氧化铝、氮化硅、玻璃、氮化铝和碳化硅中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方式中，陶瓷棒基体的一端为锥形，优选地，陶瓷棒基体的长度方向上的靠近锥形一端的电阻发热元件的量大于另一端。

在本发明的一个优选实施方式中，电阻发热元件通过将电子浆料组合物贴花印刷在所述陶瓷棒基体的表面上而设置，该电子浆料组合物包含基体材料、发热金属材料、添加剂、瓷粉和有机载体。