居里温度甚至可以不在这个范围。
[0040] 而且，不仅进料的化学组成，而且过程参数，如烧结温度和模制主体连续冷却的速 率会影响电阻率的高度。
[0041] 作为实例，图1中曲线F3的陶瓷材料在1300°C的温度烧结且随后迅速冷却。由于 过程参数，P 25为大约25 Qcrn。如果相同的材料在大约1350°c的温度烧结且随后以较缓 慢速率冷却，则该电阻率升高至大约200 Qcm的值。一般而言，可观察到，对于更高的烧结 温度和更高的冷却速率，P-T曲线向上转移。
[0042] 在实施例中，取决于陶瓷材料的化学组成，在低温和高冷却速率下烧结的主体的 电阻率P 25在3至10000 Qcm的范围。确切值取决于陶瓷材料的化学组成。在高烧结温 度和低冷却速率，电阻率P 25可在5至30000 Ω cm的范围。p 。在低烧结温度和快冷却速 率下可在3至100 Ω cm的范围，其对应于在高烧结温度和慢冷却速率下5至500 Ω cm的范 围。其它陶瓷材料的使用也可导致电阻率远低于或远高于此处给出的范围。
[0043] 示出PTC效果的陶瓷主体可能模制成几乎所有类型的复杂形状和很多种尺寸。
[0044] 特别地，可模制下面这样的主体：对于穿过主体的每个直线，其具有垂直于这个线 的至少两个截面区域，不能通过沿着这个线平移而使它们彼此相容。这与其中沿着轴线的 截面与模板截面匹配的其它几何形状不同。
[0045] 本文所述的注射模制主体可包括弯曲表面区域。其也可包括平表面区域与弯曲表 面区域的组合。举例而言，注射模制主体可具有锥形、金字塔形、圆柱形或立方形区域、以及 任何其它形状、或不同形状的任何组合。在一实施例中，注射模制主体包括绕轴线扭转的基 本形状。
[0046] 此外，注射模制主体可具有所有类型的不规则形状。在一实施例中，注射模制主体 对于穿过主体的每个直线具有垂直于这个线的至少两个截面区域，不能通过沿着这个线平 移和绕这个线旋转而使该至少两个截面区域彼此相容。
[0047] 这些不规则形状包括突起、凹口和狭缝。模制主体也可包括各种形状的通道或孔， 例如，圆锥形孔。在一实施例中，模制主体包括了在外表面和内表面处(例如在现有通道内 侦D的肋状物。突起、凹口或狭缝可以是用于将模制主体连接到另一主体或外壳的装置，例 如连接螺纹或凸缘。
[0048] 在一实施例中，注射模制主体包括与另一主体或外壳的表面区域的至少一部分互 补的表面区域的至少一个部分。
[0049] 表面区域的这种互补形状可由适应另一主体尺寸的尺寸构成。而且，可形成表面 区域的曲率从而使得模制主体装配到同样弯曲的外壳内。作为其替代或者补充，模制主体 可构成另一主体的外壳。
[0050] 可形成突起和凹口从而使得它们装配于另一主体或外壳的凹口或突起内。在一实 施例中，模制主体可紧密地附连到另一主体。在替代实施例中，腔可存在于模制主体与另一 主体之间。利用在注射模制过程中直接形成的连接装置，可建立机械和热接触。
[0051] 为了说明起见，图2和图3示出可用作加热元件的注射模制PTC陶瓷的两个实例。 如上文所解释，注射模制主体的形状和尺寸决不限于此处所描绘的实施例。
[0052] 图2示出注射模制主体1，其包括具有管形状的PTC陶瓷。流体可通过现有通道2 且可由PTC陶瓷加热。为此目的，模制主体1在其内表面区域4和外表面区域5上具有电 接触3。这些接触3可包括金属条带，包括Cr、Ni、Al、Ag或任何其它合适材料。
[0053] 模制主体1的至少内表面4可额外地包括钝化层以防止流体与PTC陶瓷或内部电 接触之间的相互作用，诸如化学反应。这种钝化层可(例如）包括低熔点玻璃或纳米合成物 漆。纳米合成物漆可包括以下合成物中的一或多个=SiO 2-聚丙烯酸酯合成物，SiO2-聚醚 合成物，SiO2-硅酮合成物。
[0054] 所展示的管在中部部段6向外凸出。这意味着中部部段6的管的内径和外径大于 端部部段7处的直径。此外，若干狭缝8存在于端部部段7处。这些狭缝8可用于将模制 主体1固定到具有互补突起的其它管部段(此处未图示)。选择模制主体1的尺寸和形状从 而使得其可容易地适应另外的管部段。
[0055] 可在注射模制过程期间直接形成狭缝8且而不是之后引入狭缝8。由于狭缝8和 在中部部段6的凸出形状，垂直于流动方向的截面在管的中部部段6不同于管的端部部段 7。因此，在挤压过程中可能难以形成这种主体。
[0056] 在一实施例中，图2所示的模制主体具有20 mm的外管直径，流体流动方向上的30 _的长度和3 mm的壁厚度。在其它实施例中，这些主体可具有更小或更大尺寸，例如在数 米的范围。
[0057] 图3是注射模制主体1的实施例的视图，其可用于加热管部段(未图示)，流体可通 过这个管部段。其包括内部半径与管部段的尺寸互补的弯曲表面2。而且，其包括两个平区 域3和4。这些区域3、4可用于将元件连接到另一加热元件(未图示)从而使得管部段由加 热元件所围封。而且，两个区域都可包括电接触。
[0058] 在一方面，PCT陶瓷元件是温度测量装置的部分。由于其电阻率作为温度函数的 特征运行，注射模制主体可为温度传感器元件或其部分。PTC陶瓷可具有类似于图2和图3 所示的加热元件的形状。其也可具有完全不同的形状。
[0059] 在一实施例中，PTC陶瓷元件是温度控制装置的部分。注射模制主体可为自调节 式加热元件的部分。此处，可利用通过PTC元件的电流流动导致温度升高。由于温度升高， PTC陶瓷的电阻率升高。当在恒定电压下操作时，电阻率的增加导致电流流动的减小。因 此，对陶瓷的加热再次减小。
[0060] 在一实施例中，PTC陶瓷可用作加热元件。此处，可由模制主体来优化热效率，该 模制主体具有与加热装置中另一元件互补的形状和整合到主体中的连接装置。
[0061] 在另一实施例中，本文所述的注射模制主体可以是保护其它元件防止温度超负荷 的一种电路的元件。在另一方面，其可保护电路中的其它元件防止电流或电压超负荷。注 射模制的PTC陶瓷也可为电路中接通/断开开关的部分。
[0062] 其它实施方式在所附权利要求书的范围内。不同实施方式的元件可组合以形成本 文未具体描述的实施方式。
【主权项】
1. 一种注射模制主体，其包括： 具有正温度系数的陶瓷材料，其包含小于10 PPm的金属杂质，其中所述金属杂质选自 Fe、Ni、Al和Cr，并且其中所述注射模制主体包括至少一个突起、凹口或狭缝，其中所述至 少一个突起、凹口或狭缝是用于将所述模制主体连接到另一主体或外壳的装置。
2. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其具有在_30°C至340°C之间的居里温度。
3. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其在25 °C具有在3 D cm至30000 D cm之间 的电阻率。
4. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其在注射模制过程中由进料形成，所述进料 包括具有以下结构的材料： 其中 Ba1-^yMxDyTi 1JaMnbO3 其中参数为： X = 0 至 0. 5 ; y = 0 至 0. 01 ; a = 0至0.01 ;以及 b = 0 至 0? 01， 其中，M包括化合价二的阳离子，D包括化合价三或四的供体以及N包括化合价为五或 六的阳呙子。
5. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其中，对于穿过所述主体的直线，所述注射模 制主体的垂直于所述线的至少两个截面区域不能通过沿着所述线平移而彼此相容。
6. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其中，对于穿过所述主体的直线，所述注射模 制主体的垂直于所述线的至少两个截面区域不能通过沿着所述线平移和旋转而彼此相容。
7. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其还包括至少一个弯曲表面区域。
8. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其中所述注射模制主体的表面区域的至少一 部分与另一主体或外壳的表面区域的至少一部分互补。
9. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其还包括连接到另一主体或外壳的装置。
10. 根据权利要求1所述的注射模制主体，其还包括至少一个电接触。
11. 一种温度测量装置，其包括： 根据权利要求1所述的注射模制主体； 其中所述注射模制主体是温度传感器元件的部分。
12. -种温度控制装置，其包括： 根据权利要求1所述的注射模制主体； 其中所述注射模制主体调节电流。
13. -种用于防止电流或电压超负荷的电路中的装置，所述装置包括： 根据权利要求1所述的注射模制主体。
14. 一种注射模制根据权利要求1所述的主体的方法，包括： A)提供用于注射模制的进料，其包含小于10 ppm的金属杂质； B )将所述进料注射至模具内； C)移除粘结剂； D)烧结所得到的模制主体；以及 E )冷却所述模制主体； 其中在所述方法中使用的与所述陶瓷材料接触的工具具有一定磨损率，从而使得所得 模制主体包括小于IOppm的由磨损造成的金属杂质。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述工具被涂覆硬材料。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述硬材料包括碳化钨。
17. 根据权利要求14所述的方法，其中C)和D)连续执行，在C)中，通过热预烧结或水 溶剂化来移除所述粘结剂。
18. 根据权利要求14所述的方法，其中C)和D)同时进行，且在C)中，通过烧结来移除 所述粘结剂。
19. 根据权利要求14所述的方法，其中，在D)中，在1250°C至1400°C范围的温度执行 烧结。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述温度在1300°C至1350°C的范围。
21. 根据权利要求14所述的方法，其中在E)中，冷却速率在lK/min至30 K/min之间。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中在E)中，冷却速率在2K/min与20K/min之间。
【专利摘要】本发明涉及注射模制的PTC陶瓷。注射模制主体包括具有正温度系数的陶瓷材料，其包含小于10ppm的金属杂质。用于生产注射模制主体的方法包括：提供用于注射模制的进料，其包含小于10ppm的金属杂质；将进料注射到模具中；移除粘合剂；烧结该模制主体；以及，冷却该模制主体。
【IPC分类】C04B35-462, C04B35-468, B28B11-24, B28B1-24, C04B35-622
【公开号】CN104744031
【申请号】CN201510113298
【发明人】J.伊尔, W.卡尔
【申请人】埃普科斯股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2008年12月3日
【公告号】CN101888985A, EP2244989A1, US20090148657, WO2009071588A1