本发明涉及一种陶瓷电热领域，具体涉及一种ptc蜂窝陶瓷加热元件及其制备方法。
背景技术
由于ptc陶瓷加热元件，有相比传统加热金属丝有节能、高效、安全，不受使用时电压波动影响四个明显优势，故在近十年来其在取代金属发热丝加热领域不断拓展，应用数量每年成倍增长，现在使用的ptc陶瓷加热元件，是将其用夹在上下两片金属电极(导电兼导热)、包裹绝缘层后再固定在蓄热板或散热器上，通电后将ptc陶瓷加热元件发出的热量传导在蓄热板或散热器上传播出去，达到加热的效果。
ptc蜂窝状加热元件是用风源直接将通电后ptc蜂窝元件发出的热量，经过其自身的通孔以对流的方式传播出去，结构简单，安装和使用方便，在相同的散热条件时相比以上结构组成的ptc加热器功率大、体积小等优点。
但是若ptc蜂窝状加热元件内通孔大小不均匀，在烧结工艺的快升温和快降温过程中，由于热应力不均匀，易造成开裂、断壁、缺角等问题；在使用过程，由于急冷和急热，也易产生崩裂、断裂等现象。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供了一种ptc蜂窝陶瓷加热元件，该ptc蜂窝陶瓷加热元件由于采用了良好的原料组合，能够细化ptc陶瓷烧结时形成的晶粒，达到缩短晶界距的效果，从而大大增强蜂窝陶瓷内应力，并使晶界势垒减少缓冲，达到内应力平衡的效果；并降低ptc陶瓷烧结温度，促使烧结时缓速晶粒的生成，既可减小ptc蜂窝在烧结时由于升、降温速率快，由于内应力不均时开裂现象，也有助在使用时由于急冷、急热减少崩裂、碎裂产生。
本发明所解决的技术问题还在于提供了一种ptc蜂窝陶瓷加热元件的其制备方法，该技术方案能够解决生产工艺中开裂、断壁、缺角等技术问题。
具体技术方案如下：
一种ptc蜂窝陶瓷加热元件，由摩尔摩尔比配比如下的原料制成：
ba0.73pb0.24ca0.03tio1.0190％-96％，nb2o50.03％-0.08％，y2o30.01-0.05％％，sio20.03％-0.08％，al2o30.02％-0.09％，
li2co30.1％-0.2％，mno23％-9％，mg2(co3)30.1-0.5％，sin0.02％-0.05％。
在其中一些实施例中，所述ptc蜂窝陶瓷加热元件由摩尔配比如下的原料组成：ba0.73pb0.24ca0.03tio1.0192％-94％，nb2o50.04％-0.07％，y2o30.01-0.03％％，sio20.04％-0.07％，al2o30.02％-0.05％，li2co30.1％-0.2％，mno25％-8％，mg2(co3)30.1-0.4％，sin0.02％-0.03％。
在其中一些实施例中，所述ptc蜂窝陶瓷加热元件由摩尔配比如下的原料组成：ba0.73pb0.24ca0.03tio1.0193％-94％，nb2o50.04％-0.06％，y2o30.01-0.03％％，sio20.04％-0.06％，al2o30.02％-0.04％，li2co30.1％-0.2％，mno25％-7％，mg2(co3)30.1-0.4％，sin0.02％-0.03％。
上述ba0.73pb0.24ca0.03tio摩尔比1.01，采用如下工艺制备：按0.73：0.24：0.03：21.01的摩尔比配比baco3、pb2o3、caco3和tio2，然后对其进行研磨并混合均匀，再将baco3、pb2o3、caco3和tio2的混合物料放入刚玉坩埚内在1100℃～1150℃保温120分钟，得到bapbcatio(钛酸铅钡)。
本发明还提供了上述pct蜂窝陶瓷加热元件的制备方法，具体技术方案如下：
一种上述的pct蜂窝陶瓷加热元件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按摩尔比例配备ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01、nb2o5、y2o3、sio2、al2o3、li2co3、mno2、mg2(co3)3和sin，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料加入水和锆球，湿搅拌磨140-160分钟，让各原材料充分混合均匀，得到料浆；
(3)将湿搅拌磨后的料浆，用真空压滤脱水；
(4)将脱水后的料盛入匣砵，放入炉中预烧；
(5)将预烧后的料加入水和锆球，湿搅拌磨190-210分钟，再用真空压滤脱水；
(6)将真空脱水后的泥料加入真空拣泥机内进行拣泥；
(7)将真空拣泥后的料放真空过滤机中进行过滤；
(8)按生产需求的规格型，将相应的蜂窝模具安装好在挤压机上，将料泥放挤管机中，挤出需要的ptc蜂窝坯料；
(9)将挤压成型的ptc蜂窝坯片按烧结条件中曲工进行烧结；
(10)烧结出来的ptc蜂窝陶瓷，在其两边用丝印印上各厚为0.03-0.05mm导电银浆，然后用570℃-590℃烧渗，得到所述ptc蜂窝陶瓷加热元件材料。
优选的，所述的制备方法步骤(2)和(5)中水的导电电阻≥50mω。
优选的，所述的制备方法步骤(2)和(5)中混合物料、水、锆球的重量比例分别为1:1.5:2和1：2：2.5。
优选的，所述的制备方法步骤(4)中预烧温度为1000℃-1200℃，保温时间为110-130分钟。
优选的，所述的制备方法步骤(6)中拣泥时抽真空度为0.3-0.5mpa，拣泥时间为3-5小时。
优选的，所述的制备方法步骤(7)中抽真空度为0.6-0.7mpa，过滤次数为3-5次，过滤网目数为200目。
相比于现有技术，本发明方案至少包含以下有益效果：
该ptc窝陶瓷加热元件由于采用了良好的原料组合及用量，引入mg2(co3)3，能够细化ptc陶瓷烧结时形成的晶粒，达到缩短晶界距的效果，从而大大增强蜂窝陶瓷内应力，并使晶界势垒减少缓冲，达到内应力平衡的效果；引入sin，能够降低ptc陶瓷烧结温度，促使烧结时缓速晶粒的生成，既可减小ptc蜂窝在烧结时由于升、降温速率快，由于内应力不均时开裂现象，也有助在使用时由于急冷、急热减少崩裂、碎裂产生。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例的烧结曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例1
ptc蜂窝陶瓷加热元件的制备一
按照如下步骤制备ptc蜂窝陶瓷加热元件：
(1)按以下摩尔比称取各组分，ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01：93.54g、nb2o5：0.05g、y2o3：0.01g、sio2：0.05g、al2o3：0.05g、li2co3：0.15g、mno2：6g、mg2(co3)3：0.1g、sin：0.05g，得到混合物料；
(2)上述ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01，采用如下工艺制备：按0.73：0.24：0.03：21.01的摩尔比配比baco3、pb2o3、caco3和tio2，然后对其进行湿搅拌磨并混合均匀，再将baco3、pb2o3、caco3和tio2的混合物料放入刚玉坩埚内保温120分钟，温度为1120℃，得到bapbcatio(钛酸铅钡)。
(3)在上述混合物料中加入水和锆球，其重量比例为混合物料、水、锆球等于1:1.5:2，让各原材料充分混磨均匀，然后研磨150分钟。
(4)将湿搅拌磨后的料浆，用真空压滤脱水；
(5)将脱水后的料盛入匣砵，放入炉中预烧，预烧温度为1100℃，保温时间为120分钟；
(6)将预烧后的料按料：水：锆球＝1:2:2.5比例配比，并湿磨200分钟，再用真空压滤脱水。
(7)将真空脱水后的泥料加入真空拣泥机内进行拣泥，拣泥时抽真空度为0.4mpa，拣泥时间为4小时；
(8)将真空拣泥后的料放真空过滤机中进行过滤，抽真空度为0.6mpa，过滤次数为4次，过滤网目数为200目。
(9)按生产需求的规格型，将相应的蜂窝模具安装好在挤压机上，将料泥放挤管机中，挤出需要的ptc蜂窝坯料；
(10)将挤压成型的ptc蜂窝坯片按烧结条件中曲工进行烧结；
烧结出来的ptc蜂窝陶瓷，在其两边用丝印印上各厚为0.05mm导电银浆，然后用580℃烧渗，即得到所述ptc蜂窝陶瓷加热元件。
测试结果如表1。
实施例2
ptc蜂窝陶瓷加热元件的制备二
按照如下步骤制备ptc蜂窝陶瓷加热元件：
(1)按以下摩尔比称取各组分，ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01：90.27、nb2o5：0.03、y2o3：0.03、sio2：0.03、al2o3：0.02、li2co3：0.10、mno2：9、mg2(co3)3：0.5、sin：0.02，得到混合物料；
(2)上述ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01，采用如下工艺制备：按0.73：0.24：0.03：1.01的摩尔比配比baco3、pb2o3、caco3和tio2，然后对其进行湿搅拌磨并混合均匀，再将baco3、pb2o3、caco3和tio2的混合物料放入刚玉坩埚内保温120分钟，温度为1120℃，得到ba0pbcatio(钛酸铅钡)
(3)在上述混合物料中加入水和锆球，其重量比例为混合物料、水、锆球等于1:1.5:2，让各原材料充分混磨均匀，然后研磨140分钟。
(4)将湿搅拌磨后的料浆，用真空压滤脱水；
(5)将脱水后的料盛入匣砵，放入炉中预烧，预烧温度为1000℃，保温时间为110分钟；
(6)将预烧后的料按料：水：锆球＝1:2:2.5比例配比，并湿磨190分钟，再用真空压滤脱水。
(7)将真空脱水后的泥料加入真空拣泥机内进行拣泥，拣泥时抽真空度为0.3mpa，拣泥时间为4小时；
(8)将真空拣泥后的料放真空过滤机中进行过滤，抽真空度为0.6mpa，过滤次数为3次，过滤网目数为200目。
(9)按生产需求的规格型，将相应的蜂窝模具安装好在挤压机上，将料泥放挤管机中，挤出需要的ptc蜂窝坯料；
(10)将挤压成型的ptc蜂窝坯片按烧结条件中曲工进行烧结；
烧结出来的ptc蜂窝陶瓷，在其两边用丝印印上各厚为0.05mm导电银浆，然后用580℃烧渗，即得到所述ptc蜂窝陶瓷加热元件。
测试结果如表1。
实施例3
ptc蜂窝陶瓷加热元件的制备三
按照如下步骤制备ptc蜂窝陶瓷加热元件：
(1)按以下摩尔称取各组分，ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01：92.16、nb2o5：0.08、y2o3：0.05、sio2：0.08、al2o3：0.09、li2co3：0.20、mno2：7、mg2(co3)3：0.3、sin：0.04，得到混合物料；
(2)上述ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01，采用如下工艺制备：按0.73：0.24：0.03：1.01的摩尔比配比baco3、pb2o3、caco3和tio2，然后对其进行湿搅拌磨并混合均匀，再将baco3、pb2o3、caco3和tio2的混合物料放入刚玉坩埚内保温120分钟，温度为1120℃，得到bapbcatio(钛酸铅钡)。
(3)在上述混合物料中加入水和锆球，其重量比例为混合物料、水、锆球等于1:1.5:2，让各原材料充分混磨均匀，然后研磨160分钟。
(4)将湿搅拌磨后的料浆，用真空压滤脱水；
(5)将脱水后的料盛入匣砵，放入炉中预烧，预烧温度为1200℃，保温时间为120分钟；
(6)将预烧后的料按料：水：锆球＝1:2:2.5比例配比，并湿磨210分钟，再用真空压滤脱水。
(7)将真空脱水后的泥料加入真空拣泥机内进行拣泥，拣泥时抽真空度为0.5mpa，拣泥时间为4小时；
(8)将真空拣泥后的料放真空过滤机中进行过滤，抽真空度为0.7mpa，过滤次数为3次，过滤网目数为200目。
(9)按生产需求的规格型，将相应的蜂窝模具安装好在挤压机上，将料泥放挤管机中，挤出需要的ptc蜂窝坯料；
(10)将挤压成型的ptc蜂窝坯片按烧结条件中曲工进行烧结；
烧结出来的ptc蜂窝陶瓷，在其两边用丝印印上各厚为0.05mm导电银浆，然后用580℃烧渗，即得到所述ptc蜂窝陶瓷加热元件。
测试结果如表1。
对比例
按照如下步骤制备ptc蜂窝陶瓷加热元件：
(1)按以下摩尔比称取各组分，ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01：93.69g、nb2o5：0.05、y2o3：0.01、sio2：0.05、al2o3：0.05、li2co3：0.15、mno2：6得到混合物料；
(2)上述ba0.73pb0.24ca0.03tio1.01，采用如下工艺制备：按0.73：0.24：0.03：1.01的摩尔比配比baco3、pb2o3、caco3和tio2，然后对其进行湿搅拌磨并混合均匀，再将baco3、pb2o3、caco3和tio2的混合物料放入刚玉坩埚内保温120分钟，温度为1120℃，得到bapbcatio(钛酸铅钡)
(3)在上述混合物料中加入水和锆球，其重量比例为混合物料、水、锆球等于1:1.5:2，让各原材料充分混磨均匀，然后研磨150分钟。
(4)将湿搅拌磨后的料浆，用真空压滤脱水；
(5)将脱水后的料盛入匣砵，放入炉中预烧，预烧温度为1100℃，保温时间为120分钟；
(6)将预烧后的料按料：水：锆球＝1:2:2.5比例配比，并湿磨200分钟，再用真空压滤脱水。
(7)将真空脱水后的泥料加入真空拣泥机内进行拣泥，拣泥时抽真空度为0.4mpa，拣泥时间为4小时；
(8)将真空拣泥后的料放真空过滤机中进行过滤，抽真空度为0.6mpa，过滤次数为4次，过滤网目数为200目。
(9)按生产需求的规格型，将相应的蜂窝模具安装好在挤压机上，将料泥放挤管机中，挤出需要的ptc蜂窝坯料；
(10)将挤压成型的ptc蜂窝坯片按烧结条件中曲工进行烧结；
烧结出来的ptc蜂窝陶瓷，在其两边用丝印印上各厚为0.05mm导电银浆，然后用580℃烧渗，即得到所述ptc蜂窝陶瓷加热元件。
测试结果如表1。
表1
从表1中的合格率测试数据可以看出，用万用表欧姆档分选室温电阻是30-80ω的ptc蜂窝陶瓷为合格品时，在原料中未引入mg2(co3)3和sin前，ptc蜂窝陶瓷加热元件的合格率为60％，而引入mg2(co3)3和sin后，其合格率明显提升，达到了85％～86％，外观无断裂、崩裂、缺角的合格率更是达到95％～96％，大大减少了生产工艺中开裂、断壁、缺角的问题。
以上所述实施例的各项技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表述了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。