模制件、加热装置及用于制造模制件的方法制造方法及图纸

提供一种模制件（３０），该模制件（３０）具有包含电瓷材料的第一区域（１０）和包含结构陶瓷材料的第二区域（２０）。另外，公开了一种带有该模制件的加热装置。另外，提供了一种用于制造模制件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及模制件(Formk0rper)、包括该模制件的加热装置及用于制造该模制 件的方法。
技术介绍
介质(例如流体)可借助于与材料(其具有电阻的正温度系数(PTC材料))的热 接触来加热。这种PTC材料迄今可成形(ausformen)为由PTC材料制成的圆盘或者矩形元 件。
技术实现思路
待实现的目的在于，提供一种模制件，其具有高的机械强度和化学稳定性，并且包 含带有PTC特性的材料。本目的通过根据专利权利要求1的模制件来实现。模制件、包括模 制件的加热装置及用于制造模制件的方法的其它的实施形式为其它专利权利要求的对象。根据一种实施形式提供这样的模制件，即，其包括第一区域、第二区域及在 第一区域和第二区域之间的边界区域。第一区域具有带有电阻的正温度系数的电瓷 (elektrokeramisch)材料，并且第二区域具有结构陶瓷(strukturkeramisch)材料。在 边界区域中电瓷材料和结构陶瓷材料彼此烧结。因此，提供了单件式的模制件，在其中 存在由电瓷材料与结构陶瓷材料组成的复合材料(Materialverbimd)。所以，纯成型的 (formgebend)或者成型的和功能性的成分可结合在一个模制件中。另外，模制件的第一区域的电瓷材料可具有钙钛矿结构(Perowskitstruktur)。电 瓷材料可具有结构Bai_x_yMxDyTI1IbNaMnbO315在此，χ从0至0. 5的范围中选择，y从0至0. 01 的范围中选择，a从0至0.01的范围中选择，并且b从0至0.01的范围中选择。M可包含 二价阳离子(Kation)，D可包含三价或四价供体(Donor)，并且N包含五价或六价阳离子。 M例如可为钙，锶(Strontium)或铅，D例如可为钇(Yttrium)或镧(Lanthan)。例如对于 N，为铌(Niob)或锑(Antimon)。电瓷材料可包含金属的杂质，其以少于IOppm的含量存在。 金属的杂质的含量如此微小，从而使得电瓷材料的PTC特性不受影响。另外，在模制件中的电瓷材料可具有居里温度(Curie-Temperatur)，其包含 从_30°C至340°C的范围。另外，电瓷材料可在25°C中具有位于3 Ω cm至100000 Ω cm的范 围中的单位阻值。通过使用带有电阻的正温度系数的电瓷材料，模制件具有第一区域，其通过电压 的施加来加温，并且该热量可释放到环境处。在此，该区域具有自身调节的特性。如果第一 区域中的温度达到临界值，那么该区域中的阻值同样升高，从而使得，较小的电流流经第一 区域。因此，阻碍了第一区域被进一步加热，从而使得不必提供发热量(Heizleistimg)额 外的电子的调节。模制件的第二区域的结构陶瓷材料可包含氧化物陶瓷。氧化物陶瓷可从这样的组 中来选择，即，该组包含&02，A1203和MgO。其它氧化物陶瓷的应用一样是可能的。氧化物陶瓷例如相对于磨蚀具有高的机械强度以及例如相对于酸和碱具有高的化学抗性。另外， 它是对于食品安全的(lebensmittelecht)，并且可因此毫无顾虑地与材料(例如待加热的 介质)接触，该介质不允许被污染。如果该模制件例如应用在加热装置中，那么模制件的第二区域可如此来成型，即 其在这样的部位处存在，在该部位处其与待加热的介质接触，并且/或者在该部位处出现 高的磨蚀。所以提供一种模制件，在其中实现了在第一区域中的电功能与在第二区域中的机 械上稳定的结构性的成分分离。另外，模制件可借助于注塑(Spritzguss)来制造，并且因此以各种几何的形状 (其对于相应的结构的环境是必要的)来成型。如果模制件在加热装置中应用，则因此第一 区域可同样如此地来成型，即其可布置在结构上难接近的区域处。所以，例如介质可高效地 利用非常短的加热时间和较低的发热量来加热。另外，第一区域、第二区域及边界区域可具有彼此间相差小于2*10_6/Κ的热膨胀 系数。因此选取一种材料组合，其在第一区域和第二区域之间的边界区域中具有合适的相 (Phase) 0 “相”可包含由电瓷和结构陶瓷材料制成的混晶。当作为结构陶瓷材料选取氧化 锆时，这种混晶可例如为钡-铅-锆钛酸盐。在Al2O3或MgO作为结构陶瓷材料时，该混晶 可相应地为钡-铝-钛酸盐或钡-镁-钛酸盐。混晶视与第一区域和第二区域间的距离流 畅地(fliessend)过渡到电瓷材料和结构陶瓷材料中。“合适的”就此而论理解为，边界区 域具有与邻接的区域类似的膨胀系数。在第一区域、第二区域及边界区域中所使用的材料 的膨胀系数可如此地相互匹配，即在加温时不导致应力裂纹的生成。另外，模制件的边界区域可阻碍电瓷材料和结构陶瓷材料的组分的扩散。组分例 如可为阴离子或阳离子，其在电瓷材料或者结构陶瓷材料中存在。因此，避免了第一区域和 第二区域功能和/或结构的特性的相互间的损害。另外，提供了 一种加热装置，其包含带有上面提到的特性的模制件。该加热装置可 包含模制件，在其上布置有电接触部(Kontaktierimg)以用于在模制件中产生电流。在此， 模制件的第一区域可设有电接触部。因此，在模制件的第一区域中产生了电流。利用加热装置(其包含第一功能区域和第二结构区域)可实现待加热的介质和电 瓷材料的分离。因此，加热装置的承受机械或者磨蚀载荷的区域从电功能中脱离。通过在 第二区域中使用结构陶瓷材料，介质可同样被加热，该介质不允许被污染。通过在第一区域 和待加热的介质之间存在第二区域的方法，可同样阻止由于待加热的介质引起的第一区域 的组分的分解。另外提供了 一种用于制造模制件的方法。该方法包含方法步骤A)提供电瓷的原材料，B)提供结构陶瓷的原材料，C)制造生坯(Griink0iper)，其包含包括电瓷的原材料的第一区域和包括结构陶 瓷的原材料的第二区域，并且D)烧结生坯以用于制造模制件，其中，电瓷的原材料转变成带有电阻的正温度系 数的电瓷材料。利用这种方法，可在模制工艺中提供一种单件式的模制件，其具有带有功能特性4和带有结构特性的区域。通过区域的共同的制造避免了，以形状配合的方式制造多个单独 的构件，以及相互的固定。通过电瓷的原材料和结构陶瓷的原材料的共同的成型以及共同 的脱黏合(Entbindern)和烧结，在模制件形成至少两个区域，其具有所希望的电特性和机 械特性，以彼此形状配合的方式布置，并且彼此烧结。在方法步骤A)中，提供了电瓷的原材料，其具有这样的结构，即，该结构具有分子 式Ba1-^yMxDyTI1^bNaMnbCV在此，χ包含0至0. 5的范围，y包含0至0. 01的范围，a包含0 至0.01的范围，b包含0至0.01的范围，M包含二价阳离子(Kation)，D包含三价或四价 供体，并且N包含五价或六价阳离子。该原材料可转变成带有电阻的正温度系数的电瓷材 料，并具有钙钛矿结构。为了制造带有小于IOppm的金属的杂质的电瓷的原材料，其可利用工具来制造， 这些工具具有坚硬的涂层，以便避免磨蚀。坚硬的涂层例如由碳化钨(Wolframcarbid)制 成。工具的所有的表面(其与电瓷的原材料处于接触)可涂有坚硬的涂层。以这种方式，电瓷的原材料(其可通过烧结转变成电瓷的PTC材料)与基体 (Matrix)混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种模制件（３０），包含：－第一区域（１０），所述第一区域具有带有电阻的正温度系数的电瓷材料，－第二区域（２０），所述第二区域具有结构陶瓷材料，以及－在所述第一区域（１０）和所述第二区域（２０）之间的边界区域，在所述边界区域中所述电瓷材料和所述结构陶瓷材料彼此烧结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·伊勒，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE