CN113816733A - 电热陶瓷材料的配方、电热陶瓷胚体的制备方法和发热件 - Google Patents
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Abstract
本发明是这样实现的：一种电热陶瓷材料的配方，包括含锂矿物、粘土、石英、滑石和氧化锗，上述材料按重量配比的组成，含锂矿物60%‑90%；粘土10%‑35%；石英2‑10%；滑石2‑5%；氧化锗0.2%‑0.5%。本发明的电热陶瓷材料含有锂矿物再结合一些微量非金属氧化物按照比例进行配比，即可制作成常温升温至1000°的高温仅需十秒，升温迅速，发热均匀、使用寿命长，成本低，而且节能可达30%‑50%的电热陶瓷材料，针对电热市场的节能减排具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种电热陶瓷材料的配方、电热陶瓷胚体的制备方法和发热件。
背景技术
现有技术发热片以电阻丝为发热器件，由于电阻丝普遍采用镍铬合金，由于镍铬合金的电阻值低，高密度，厚度无法突破，电热转换值低，加热率小，加热元件无法恒温及功率补偿功能，而且电热***结构复杂，热质低等不足，而且镍铬合金是铁素体合金，存在常温、中温、高温脆性，电热转换损耗太大。
因此发明一种电热陶瓷材料的配方以及采用该配方的电热陶瓷胚体的制备方法替代传统发热片、高温发热管和石英管等老式发热件，具备升温快速、成本低廉的有益效果，具有十分巨大的市场前景。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种发热快、发热均匀、节能的一种电热陶瓷材料的配方。
本发明的第二目的在于提供一种发热快、发热均匀、节能的电热陶瓷胚体的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种发热快、发热均匀、节能的发热件。
本发明的第一目的是这样实现的：
一种电热陶瓷材料的配方，包括含锂矿物、粘土、石英、滑石和氧化锗，上述材料按重量配比的组成，
含锂矿物60%-90%；
粘土10%-35%；
石英2-10%；
滑石2-5%；
氧化锗0.2%-0.5%。
本发明的电热陶瓷材料含有锂矿物再结合一些微量非金属氧化物按照比例进行配比，即可制作成常温升温至1000°的高温仅需十秒，升温迅速，发热均匀、使用寿命长，成本低，而且节能可达30%-50%的电热陶瓷材料，针对电热市场的节能减排具有重大意义。
本发明的第一目的还可以采用以下技术措施解决：
进一步地，所述含锂矿物为透锂长石、锂辉石、锂霞石或锂云母。
本发明的第二目的是这样实现的：
一种电热陶瓷材料制成的电热陶瓷胚体的制备方法，包括以下步骤，
步骤一：材料按重量配比，含锂矿物70%，粘土22%，石英5.5%，氧化锝0.5%和滑石2%；
步骤二：将步骤一的材料进行混合，然后对混合后的材料利用球磨进行19小时的研磨，直至粗细度达到380目筛余；
步骤三：将步骤二的材料进行除铁处理，规定含铁量不高于总含量的0.01%；
步骤四：将步骤三的材料进行喷雾、干燥和造粒处理，形成大小为80目，含水量为5%-7%的颗粒；
步骤五：将步骤四的颗粒进行陈腐处理 48小时；
步骤六：将步骤五的颗粒用粉末液压机压制成所需形状以及厚度的电热陶瓷胚体；
步骤七：将步骤六的电热陶瓷胚体在200℃以下烘干，直至电热陶瓷胚体的含水量小于1%；
步骤八：将步骤七的电热陶瓷胚体放置在温度精度误差不能高于3℃的窑炉内，采用1310℃经过12小时烧制而成。
本发明通过上述步骤，即可以将电热陶瓷材料混合、研磨、除铁、喷雾、干燥、造粒、陈腐、压制、烘干形成所需形状以及厚度的电热陶瓷胚体，该电热陶瓷胚体具备由常温升温至1000°的高温仅需十秒，升温迅速，发热均匀、使用寿命长，成本低，而且节能可达30%-50%的电热陶瓷材料，针对电热市场的节能减排具有重大意义。
本发明的第二目的还可以采用以下技术措施解决：
进一步地，所述窑炉采用温度精度误差小的辊道窑。
本发明的第三目的是这样实现的：
一种发热件，包括导电涂层、发热涂层、火线接线端头和零线接线端头，所述导电涂层设置在电热陶瓷胚体的一端面上，所述发热涂层设置在电热陶瓷胚体的一端面上，所述发热涂层覆盖一部分导电涂层，一部分导电涂层露出发热涂层外，所述火线接线端头和零线接线端头分别设置在电热陶瓷胚体上连接导电涂层。
现有技术将发热涂层喷涂在微晶板上使用，但是微晶板在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而电热陶瓷胚体具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将发热涂层喷涂在电热陶瓷胚体上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求,而且限定电热陶瓷胚体和发热涂层的负膨胀值相同，避免因陶瓷板和发热涂层的膨胀值不同导致陶瓷板开裂或破损，提高发热板的可靠性。
本发明的第三目的还可以采用以下技术措施解决：
进一步地，所述发热涂层为石墨烯发热涂层，所述发热涂层的厚度在1um-10um的范围内。所述石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，石墨烯有优异的导电性能和突出的导热性能，现有技术将石墨烯喷涂在电热陶瓷胚体上使用，但是电热陶瓷胚体在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而电热陶瓷胚体的具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将石墨烯涂层喷涂在电热陶瓷胚体上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求。
进一步地，所述导电涂层的宽度为6mm。
进一步地，还包括耐高温导电线，所述耐高温导电线焊接在露出发热涂层外的导电涂层上或焊接在对应的火线接线端头或零线接线端头上，所述耐高温导电线另一端伸出通孔外。
进一步地，还包括盖板，所述电热陶瓷胚体和盖板组合在一起，电热陶瓷胚体和盖板之间的连接间隙涂抹有密封胶，陶瓷外罩遮挡石墨烯发热涂层和导电涂层，而且盖板对应开有便于线束伸出的通孔。
进一步地，还包括温度传感器，所述温度传感器的测温端抵靠在石墨烯发热涂层上，温度传感器的信号输出线穿过通孔伸出盖板外。
本发明的有益效果如下：
本发明的电热陶瓷材料含有锂矿物再结合一些微量非金属氧化物按照比例进行配比，即可制作成常温升温至1000°的高温仅需十秒，升温迅速，发热均匀、使用寿命长，成本低，而且节能可达30%-50%的电热陶瓷材料，针对电热市场的节能减排具有重大意义。
本发明通过上述步骤，即可以将电热陶瓷材料混合、研磨、除铁、喷雾、干燥、造粒、陈腐、压制、烘干形成所需形状以及厚度的电热陶瓷胚体，该电热陶瓷胚体具备由常温升温至1000°的高温仅需十秒，升温迅速，发热均匀、使用寿命长，成本低，而且节能可达30%-50%的电热陶瓷材料，针对电热市场的节能减排具有重大意义。
本发明，现有技术将发热涂层喷涂在微晶板上使用，但是微晶板在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而电热陶瓷胚体具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将发热涂层喷涂在电热陶瓷胚体上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求,而且限定电热陶瓷胚体和发热涂层的负膨胀值相同，避免因陶瓷板和发热涂层的膨胀值不同导致陶瓷板开裂或破损，提高发热板的可靠性。
本发明，所述石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，石墨烯有优异的导电性能和突出的导热性能，现有技术将石墨烯喷涂在电热陶瓷胚体上使用，但是电热陶瓷胚体在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而电热陶瓷胚体的具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将石墨烯涂层喷涂在电热陶瓷胚体上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求。
附图说明
图1为电热陶瓷材料的配方示意图。
图2为电热陶瓷胚体的制备方法示意图。
图3为发热件示意图（除盖板）。
图4为发热件的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例，结合图1所示，一种电热陶瓷材料的配方，包括含锂矿物、粘土、石英、滑石和氧化锗，上述材料按重量配比的组成，
含锂矿物60%-90%；
粘土10%-35%；
石英2-10%；
滑石2-5%；
氧化锗0.2%-0.5%。
进一步地，所述含锂矿物为透锂长石、锂辉石、锂霞石或锂云母。
实施例，结合图2所示，一种电热陶瓷材料制成的电热陶瓷胚体的制备方法，包括以下步骤，
步骤一：材料按重量配比，含锂矿物70%，粘土22%，石英5.5%，氧化锝0.5%和滑石2%；
步骤二：将步骤一的材料进行混合，然后对混合后的材料利用球磨进行19小时的研磨，直至粗细度达到380目筛余；
步骤三：将步骤二的材料进行除铁处理，规定含铁量不高于总含量的0.01%；
步骤四：将步骤三的材料进行喷雾、干燥和造粒处理，形成大小为80目，含水量为5%-7%的颗粒；
步骤五：将步骤四的颗粒进行陈腐处理 48小时；
步骤六：将步骤五的颗粒用粉末液压机压制成所需形状以及厚度的电热陶瓷胚体；
步骤七：将步骤六的电热陶瓷胚体在200℃以下烘干，直至电热陶瓷胚体的含水量小于1%；
步骤八：将步骤七的电热陶瓷胚体放置在温度精度误差不能高于3℃的窑炉内，采用1310℃经过12小时烧制而成。
进一步地，所述窑炉采用温度精度误差小的辊道窑。
实施例，结合图3到图4所示，一种发热件，包括电热陶瓷胚体1、导电涂层2、发热涂层3、火线接线端头5、零线接线端头6、耐高温导电线4、温度传感器7和盖板8，所述电热陶瓷胚体1的一端面设置有导电涂层2，所述导电涂层2为银质涂层，导电涂层2的宽度为6mm。
所述陶瓷板上还设置有至少一层发热涂层3，所述发热涂层3为石墨烯发热涂层3，石墨烯发热涂层3的厚度在5um，石墨烯发热涂层3覆盖一部分导电涂层2，一部分导电涂层2露出发热涂层3外，所述火线接线端头5为耐高温火线接线端头5，所述火线接线端头5设置在电热陶瓷胚体1连接导电涂层2，所述零线接线端头6为耐高温零线接线端头6，所述零线接线端头6设置在电热陶瓷胚体1连接导电涂层2，所述耐高温导电线4的耐温范围在0-1000℃，耐高温导电线4分别焊接在对应的火线接线端头5或零线接线端头6上，所述温度传感器7的测温端抵靠在石墨烯发热涂层上。
所述电热陶瓷胚体1和盖板8组合在一起，电热陶瓷胚体1和盖板8之间的连接间隙涂抹有密封胶，陶瓷外罩遮挡石墨烯发热涂层3和导电涂层2，而且盖板8对应开有便于线束伸出的通孔81。所述耐高温导电线4穿过通孔81伸出盖板8外，所述温度传感器7的信号输出线穿过通孔81伸出盖板8外。
现有技术将发热涂层3喷涂在微晶板上使用，但是微晶板在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而本发明的电热陶瓷胚体1的具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将发热涂层3喷涂在电热陶瓷胚体1上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求,而且限定电热陶瓷胚体1和发热涂层3的负膨胀值相同，因此电热陶瓷胚体1和发热涂层3的膨胀相同，避免因电热陶瓷胚体1和发热涂层3的膨胀值不同导致电热陶瓷胚体1开裂或破损，提高发热板的可靠性。
所述石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，石墨烯有优异的导电性能和突出的导热性能，现有技术将石墨烯喷涂在微晶板上使用，但是微晶板在导热性和散热性方面还存在缺点，无法长期处于高温高热状态，无法满足用户需求，然而电热陶瓷胚体1的具有绝缘性、导热性、聚热性好和耐高温的优点，因此将石墨烯涂层喷涂在陶瓷板1上，加工容易，形成高热质、高导热、高聚热、高稳定、使用寿命长，发热效果快、发热温度高的发热件，发热温度甚至可达400-1000度，满足用户需求。
而且，发热件适用于直流、交流，4V-380V电压均能使用，满足不同场景、不同状况下使用，大大提高发热件的实用性，测试发热板的效果，可以采用pf9800智能电量测量仪对发热板进行电流、电压、功率和功率因数的测量以及采用测温仪对发热板的温度进行同步测量。
上述发热件可以在长期高温使用下，发热件在0℃-1000℃不会产生老化现象，而且在3秒内，温度可以上升至800℃，发热迅速。
而且，上述电热陶瓷胚体1为方形、圆形或其他形状，满足不同用户的需求，而且该发热件可以安装于电烘烤箱内形成发热源，从而组成节能效果好、发热效果佳的电烤箱。
上述方案仅为本发明的其中一个具体实施例，但是本发明的构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实际性调整或改动均落入本发明的保护范围内，因此采用不同类型的含锂矿物电热陶瓷材料均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电热陶瓷材料的配方，其特征在于：包括含锂矿物、粘土、石英、滑石和氧化锗，上述材料按重量配比的组成，
含锂矿物60%-90%；
粘土10%-35%；
石英2-10%；
滑石2-5%；
氧化锗0.2%-0.5%。
2.根据权利要求1所述电热陶瓷材料的配方，其特征在于：所述含锂矿物为透锂长石、锂辉石、锂霞石或锂云母。
3.一种采用如权利要求1-2任一所述电热陶瓷材料制成的电热陶瓷胚体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：材料按重量配比，含锂矿物70%，粘土22%，石英5.5%，氧化锝0.5%和滑石2%；
步骤二：将步骤一的材料进行混合，然后对混合后的材料利用球磨进行19小时的研磨，直至粗细度达到380目筛余；
步骤三：将步骤二的材料进行除铁处理，规定含铁量不高于总含量的0.01%；
步骤四：将步骤三的材料进行喷雾、干燥和造粒处理，形成大小为80目，含水量为5%-7%的颗粒；
步骤五：将步骤四的颗粒进行陈腐处理 48小时；
步骤六：将步骤五的颗粒用粉末液压机压制成所需形状以及厚度的电热陶瓷胚体；
步骤七：将步骤六的电热陶瓷胚体在200℃以下烘干，直至电热陶瓷胚体的含水量小于1%；
步骤八：将步骤七的电热陶瓷胚体放置在温度精度误差不能高于3℃的窑炉内，采用1310℃经过12小时烧制而成。
4.根据权利要求3所述电热陶瓷胚体的制备方法，其特征在于：所述窑炉采用温度精度误差小的辊道窑。
5.一种采用如权利要求3所述电热陶瓷胚体的发热件，其特征在于：包括导电涂层、发热涂层、火线接线端头和零线接线端头，所述导电涂层设置在电热陶瓷胚体的一端面上，所述发热涂层设置在电热陶瓷胚体的一端面上，所述发热涂层覆盖一部分导电涂层，一部分导电涂层露出发热涂层外，所述火线接线端头和零线接线端头分别设置在电热陶瓷胚体上连接导电涂层。
6.根据权利要求5所述发热件，其特征在于：所述发热涂层为石墨烯发热涂层，所述发热涂层的厚度在1um-10um的范围内。
7.根据权利要求5所述发热件，其特征在于：所述导电涂层的宽度为6mm。
8.根据权利要求5所述发热件，其特征在于：还包括耐高温导电线，所述耐高温导电线焊接在露出发热涂层外的导电涂层上或焊接在对应的火线接线端头或零线接线端头上，所述耐高温导电线另一端伸出通孔外。
9.根据权利要求8所述发热件，其特征在于：还包括盖板，所述电热陶瓷胚体和盖板组合在一起，电热陶瓷胚体和盖板之间的连接间隙涂抹有密封胶，陶瓷外罩遮挡石墨烯发热涂层和导电涂层，而且盖板对应开有便于线束伸出的通孔。
10.根据权利要求9所述发热件，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器的测温端抵靠在石墨烯发热涂层上，温度传感器的信号输出线穿过通孔伸出盖板外。
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