CN115886539A - 发热体组件及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了发热体组件及其制备方法和应用。该发热体组件包括：第一无机层和第二无机层，所述第一无机层和所述第二无机层之间夹设有加热层和粘结层，其中，所述加热层的一侧与所述第一无机层相连、另一侧通过所述粘结层与所述第二无机层相连，所述加热层与所述粘结层之间相互嵌入连接。相对于现有技术，该发热体组件不仅在使用过程中单向导热性能和抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中。

Description

发热体组件及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生活电器领域，具体而言，涉及发热体组件及其制备方法和应用。

背景技术

烹饪器皿中应用到很多陶瓷、玻璃等无机材料，比如电炖锅中的陶瓷内胆、玻璃养生壶水壶采用玻璃材料内胆、电磁炉等用到的微晶锅、陶瓷锅等等。玻璃陶瓷等材料具有非常好的耐化学稳定性，健康环保材质。但是这些无机材料也有很多的缺陷，比如传热效率低，韧性差易碎等问题。因此，用于烹饪器皿的玻璃陶瓷等材料仍有待进一步改进。

发明内容

本发明主要是基于以下问题提出的：

针对玻璃加热器皿，现有常规的应用方案主要为采用发热管、发热盘等发热组件，玻璃器皿与发热盘发热管接触传热，该方案的特点为整体组件简单，但是存在较大的问题，如接触面积小，难以紧密接触，传热效率太低，应用于水壶等1L水加热时间超过15min，有相关的厂商针对热效率在该技术上进行改进，但是收益较小。进一步的，有厂家采用厚膜加热等方案，在玻璃板上印刷厚膜电路进行加热，该方案热效率高，加热均匀，但是对玻璃要求较高，如要采用耐温的石英玻璃等，并且也存在安规的问题，玻璃碎裂的情况下电流大，对消费者安全构成极大的隐患，类似方案也有印刷氧化锡、热喷涂发热丝等。近期有厂家采用印刷或者热转印金属导磁膜位于玻璃板外侧，通过电磁加热的方式进行加热，该方案金属膜发热效率高，无安规问题，但也存在玻璃器皿的加热过程应力大，玻璃热阻大，传热效率低，应力大易出现玻璃破裂等问题。

另外，采用浮法工艺制备玻璃器皿时，玻璃的一面为锡面，玻璃中残留金属锡，若该锡面与导电金属(如银)面直接接触，在长期老化过程中界面会形成原电池反应，进而造成界面结合大幅度变差。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出发热体组件及其制备方法和应用，以提高烹饪器具等产品的传热效率、抗碎裂能力、安全性和耐用性。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种发热体组件。根据本发明的实施例，该发热体组件包括：第一无机层和第二无机层，所述第一无机层和所述第二无机层之间夹设有加热层和粘结层，其中，所述加热层的一侧与所述第一无机层相连、另一侧通过所述粘结层与所述第二无机层相连，所述加热层与所述粘结层之间相互嵌入连接。

发明人发现，通过在加热层和第二无机层之间形成与加热层互相嵌入连接的粘结层，一方面可以增加加热层与第二无机层之间的热阻，促进加热层的热量更多的向第一无机层传递；另一方面，还可以通过加热层与粘结层互相嵌入连接的结构来进一步提高加热层和第二无机层之间的结合强度，同时提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，由此可以进一步有利于提高粘结层与加热层之间的结合力；再一方面，还可以根据第二无机层的材质选择适宜的粘结层材质以提高粘结层和第二无机层的结合强度，例如，当第二无机层为玻璃层时，可以在加热层和第二无机层之间设置具有玻璃相的粘结层来避免加热层与玻璃锡面直接接触，尤其是当加热层是通过金属材料实现加热时，还可以优选使粘结层不含金属元素，由此可以避免二者在长期老化过程中可能出现的因界面形成原电池反应而导致加热层和第二无机层结合强度大幅变差的问题，以及随之产生的因结合强度变差，导致第二无机层耐冷热冲击性能变差，在加热或使用过程中易出现变形或开裂的问题。由此，相对于现有技术，本发明上述实施例的发热体组件不仅在使用过程中具有优势导热方向，且抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中。

另外，根据本发明上述实施例的发热体组件还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述加热层和所述粘结层中均形成有玻璃相，所述加热层中的玻璃相与所述粘结层中的玻璃相相互连接。

在本发明的一些实施例中，所述粘结层的熔融温度不高于所述加热层的熔融温度。

在本发明的一些实施例中，所述加热层中形成有玻璃相，所述加热层中玻璃相的熔融温度大于所述粘结层的熔融温度，所述加热层中玻璃相的熔融温度不高于800℃。

在本发明的一些实施例中，所述粘结层中的玻璃相由第一无机氧化物形成，所述加热层中的玻璃相由第二无机氧化物形成，所述第一无机氧化物和所述第二无机氧化物中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述粘结层中硅元素的含量小于所述加热层中硅元素的含量。

在本发明的一些实施例中，满足以下条件中的至少之一：所述第一无机氧化物包括30～60wt％氧化铋和10～40wt％的氧化硅；所述第二无机氧化物包括氧化硅，所述第二无机氧化物在所述发热层中的占比为10～30wt％；所述第一无机氧化物和所述第二无机氧化物分别独立地包括选自氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化铬、氧化锂中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，发热体组件满足以下条件中的至少之一：所述加热层的厚度不大于所述粘结层的厚度；所述加热层在所述粘结层上的正投影位于所述粘结层的内部；所述加热层和所述粘结层中均形成有玻璃相，在所述发热体组件的至少一部分区域，所述第一无机层和所述第二无机层通过所述加热层中的玻璃相和所述粘结层中的玻璃相连接；所述粘结层和所述第二无机层之间的连接界面为相对平整的表面。

在本发明的一些实施例中，所述加热层的厚度为10～25μm，所述粘结层的厚度为10～45μm。

在本发明的一些实施例中，发热体组件满足以下条件中的至少之一：所述第一无机层和所述第二无机层相对布置；所述第一无机层的厚度不大于所述第二无机层的厚度；所述第一无机层和所述第二无机层分别独立地为玻璃层、陶瓷层或微晶玻璃板；所述加热层与所述第一无机层之间通过过渡层相连。

在本发明的一些实施例中，发热体组件满足以下条件中的至少之一：所述过渡层与所述第一无机层和所述加热层互渗粘结；所述加热层中具有金属元素，所述过渡层中金属元素的含量大于或等于0，在单位面积截面中，所述加热层中的金属元素含量大于所述过渡层中的金属元素含量；所述加热层和所述过渡层中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述加热层中的硅元素含量小于所述过渡层中的硅元素含量；所述加热层、所述过渡层和所述粘结层中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述加热层中的硅元素含量小于所述过渡层中的硅元素含量，且所述粘结层中的硅元素含量大于所述过渡层中的硅元素含量；所述过渡层中形成有玻璃相，所述粘结层中玻璃相的熔融温度不大于所述过渡层中玻璃相的熔融温度，所述过渡层中玻璃相的熔融温度不高于800℃；所述过渡层的厚度不大于所述加热层的厚度；所述加热层在所述过渡层上的正投影位于所述过渡层的内部。

在本发明的一些实施例中，发热体组件满足以下条件中的至少之一：所述过渡层和所述加热层中的金属元素种类相同，且所述过渡层和所述加热层中的玻璃相种类相同；所述加热层中包括不低于70wt％的金属元素；所述加热层中包括相对磁导率小于1的可感磁金属元素；所述金属元素包括选自银、铜和铝中的至少之一；所述过渡层的厚度为0.1～5μm。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述发热体组件的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)利用加热层浆料在第一无机层上形成加热层，利用粘结层浆料在所述加热层上形成粘结层；

(2)将形成有加热层和粘结层的第一无机层与第二无机层进行烧结处理，以便使所述第一无机层与所述第二无机层粘结，得到所述发热体组件。

根据本发明上述实施例的制备发热体组件的方法：通过在加热层和第二无机层之间形成与加热层互相嵌入连接的粘结层，一方面可以增加加热层与第二无机层之间的热阻，促进加热层的热量更多的向第一无机层传递；另一方面，通过烧结可以实现加热层和粘结层的互相嵌入连接，从而不仅能够进一步提高加热层和第二无机层之间的结合强度，还能提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，由此可以进一步有利于提高粘结层与加热层之间的结合力；再一方面，还可以根据第二无机层的材质选择适宜的粘结层材质以提高粘结层和第二无机层的结合强度，例如，当第二无机层为玻璃层时，可以在加热层和第二无机层之间设置具有玻璃相的粘结层来避免加热层与玻璃锡面直接接触，尤其是当加热层是通过金属材料实现加热时，还可以优选使粘结层不含金属元素，由此可以避免二者在长期老化过程中可能出现的因界面形成原电池反应而导致加热层和第二无机层结合强度大幅变差的问题，以及随之产生的因结合强度变差，导致第二无机层耐冷热冲击性能变差，在加热或使用过程中易出现变形或开裂的问题。相对于现有技术，采用该方法制得的发热体组件不仅在使用过程中具有优势导热方向，且抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)进一步包括：(1-1)在所述第一无机层上印刷所述加热层浆料，并进行干燥或烧结；(1-2)在干燥或烧结得到加热层上印刷所述粘结层浆料，并进行烧结。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)和步骤(2)中的烧结温度分别独立地为550～650℃。

在本发明的一些实施例中，在进行步骤(1)之前进一步包括：在所述第一无机层上印刷过渡层浆料，进行干燥或烧结；步骤(1)中，在干燥或烧结得到的过渡层上形成所述加热层。

根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种可加热器皿。根据本发明的实施例，该可加热器皿包括上述发热体组件或采用上述制备发热体组件的方法制得的发热体组件。相对于现有技术，该可加热器皿在加热过程中具有优势导热方向，不易发生碎裂，具有安全性高、热稳定性好和使用寿命更长的特点。

在本发明的一些实施例中，可加热器皿满足以下条件中的至少之一：所述发热体组件设在所述可加热器皿底部；所述可加热器皿包括密封相连的侧壁和底壁，所述底壁的至少一部分为所述发热体组件；所述可加热器皿的材质为微晶玻璃、高硼硅玻璃或陶瓷。

在本发明的一些实施例中，所述侧壁和所述底壁限定出所述可加热器皿的容腔，所述发热体组件的平均厚度小于所述侧壁的平均厚度。

在本发明的一些实施例中，所述发热体组件与所述侧壁熔融焊接相连，所述熔融焊接采用如下步骤实现：(i)对所述发热体组件进行预热；(ii)采用热源对预热后的发热体组件边缘和所述侧壁进行焊接；(iii)对焊接后的器皿进行退火处理。

在本发明的一些实施例中，所述预热温度为300～600℃，所述退火处理温度为500～700℃。

根据本发明的第四个方面，本发明提出了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括上述可加热器皿。相对于现有技术，采用该电器具有安全隐患更小、使用寿命更长的优点，更有利于提升客户满意度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的发热体组件的结构示意图。

图2是根据本发明再一个实施例的发热体组件的结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的制备发热体组件的方法流程图。

图4是根据本发明一个实施例的可加热壶体的结构示意图。

图5是本发明实施例及对比例测试结合强度时的引线弯折示意图。

图6是根据本发明一个实施例的发热体组件的局部微观结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种发热体组件。根据本发明的实施例，如图1所示，该发热体组件包括：第一无机层10和第二无机层20，第一无机层10和第二无机层20之间夹设有加热层30和粘结层40，其中，加热层30的一侧与第一无机层10相连、另一侧通过粘结层40与第二无机层20相连，加热层40与粘结层30之间相互嵌入连接(例如，可以参考图6理解，加热层30和粘结层40呈相互嵌入连接的结构)。该发热体组件不仅在使用过程中具有优势导热方向，且抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中，其中，将该发热体组件用于锅具(内胆)或电热壶等产品时，可以使第一无机层与待加热食品或水接触，并利用第二无机层起到一定的隔热效果，需要说明的是，本发明的发热体组件通过设置粘结层虽然可以增加加热层和第二无机层之间的热阻，提高热量向第一无机层方向的传递，但将该发热体组件用于锅具(内胆)或电热壶等产品时，会使热量较高且传递速度较快，导致烹煮食物或水时的噪音较大，与未设置第一无机层的结构相比，本发明中通过增设第一无机层能够适当降低热量向待烹煮食材的传递速度，达到明显降低烹煮噪音的效果。

下面参考图1～2对本发明上述实施例的发热体组件进行详描述。

根据本发明的实施例，发明人发现，可以通过增加加热层一侧的热阻来提高加热层的定向传热效果，促进加热层的热量更多的向预期方向传递；进一步地，还可以利用粘结层与加热层的相互嵌入连接来提高加热层与无机层(尤其是玻璃层)的结合强度，并避免加热层的金属直接与玻璃层中的锡面反应，此外，还可以通过粘结层与加热层互相嵌入连接来提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，本发明中通过在加热层和第二无机层之间形成与加热层互相嵌入连接的粘结层，既可使加热层的热量更多的向第一无机层传递，还能通过加热层与粘结层的互相嵌入连接的结构来进一步提高加热层和第二无机层之间的结合强度，同时，通过使粘结层与加热层互相嵌入连接，还可以提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，由此可以进一步有利于提高粘结层与加热层之间的结合力；此外，还可以根据第二无机层的材质选择适宜的粘结层材质以提高粘结层和第二无机层的结合强度，例如，当第二无机层为玻璃层时，可以在加热层和第二无机层之间设置具有玻璃相的粘结层来避免加热层与玻璃锡面直接接触，尤其是当加热层是通过金属材料实现加热时，还可以利用粘结层来避免加热层中的金属元素与玻璃锡面直接接触，从而避免二者在长期老化过程中可能出现的因界面形成原电池反应而导致加热层和第二无机层结合强度大幅变差的问题，以及随之产生的因结合强度变差，导致第二无机层耐冷热冲击性能变差，在加热或使用过程中易出现变形或开裂的问题。

根据本发明的一个具体实施例，加热层30和粘结层40中可以均形成有玻璃相，加热层30中的玻璃相与粘结层40中的玻璃相可以相互连接，即可以通过玻璃相实现加热层30和粘结层40相互嵌入连接，其中，粘结层40中的玻璃相可以由第一无机氧化物(例如可以包括氧化硅等的无机釉料)形成，加热层中的玻璃相可以由第二无机氧化物(例如可以包括氧化硅等的无机釉料)形成，采用该设置不仅可以进一步保证加热层和第二无机层之间具有足够的热阻，促进加热层的更多热量的向第一无机层传递，还可以进一步提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，大大降低粘结层中出现热量集中的风险；尤其是当第二无机层为玻璃层时，还可以进一步有利于降低粘结层和第二无机层以及与加热层之间的界面应力，并提高加热层与第二无机层的结合强度，同时避免加热层与第二无机层的玻璃锡面直接接触。由此可以进一步有利于提高发热体组件整体的抗碎能力及使用寿命等综合性能。

根据本发明的一个具体实施例，粘结层40的熔融温度可以不高于加热层30的熔融温度，采用该设置可以保证粘结层在烧结固化过程中，加热层不会软化或熔融进而影响加热层的性能。进一步地，加热层30中可以形成有玻璃相，加热层30中玻璃相的熔融温度可以大于粘结层40的熔融温度，其中，加热层中的玻璃相可以由第二无机氧化物构成，采用该设置可以保证粘结层在烧结固化过程中，加热层中的玻璃相不会软化或形成玻璃相无机氧化物不会熔化进而影响加热层的性能。进一步地，可以控制加热层30中玻璃相的熔融温度不高于800℃，发明人发现，当采用玻璃层作为无机层时，若加热层中玻璃相的熔融温度过高，通过烧结使第二无机氧化物熔化进而形成玻璃相时，容易引起玻璃基板的变形，通过控制加热层中玻璃相的熔融温度不大于800℃可以保证加热层和粘结层在烧结固化过程中对玻璃基板无影响，避免玻璃层出现变形问题。。

根据本发明的一个具体实施例，粘结层40中的玻璃相可以由第一无机氧化物形成，不添加金属元素，加热层30中的玻璃相可以由第二无机氧化物形成，第二无机氧化物在加热层中的占比较少，其中，第一无机氧化物和第二无机氧化物中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，粘结层中硅元素的含量大于加热层中硅元素的含量。其中，硅氧化合物是形成玻璃相的必要组分，粘结层主要起到粘结加热层和无机层、增加第二无机层侧热阻，以及当无机层为玻璃层且加热层通过金属材料实现加热时避免加热层中的金属与玻璃无机层锡面反应的作用，加热层中的无机氧化物和粘结层中的无机氧化物在烧结固化过程中形成的玻璃相会互渗粘结提高二者粘结效果，但若加热层中的玻璃相含量过高，虽然可以适当提高加热层和粘结层的结合强度，但相当于减少了加热层中的金属元素含量，会影响加热效果，控制加热层和粘结层中无机氧化物为上述条件可以在保证加热效果的前提下提高加热层与粘结层和无机层之间的相对结合强度。

需要说明的是，本发明中所述的“单位面积截面”既可以理解为单位面积的横截面，也可以理解为单位面积的纵切面。例如，针对“在单位面积截面中，粘结层中硅元素的含量大于加热层中硅元素的含量”，既可以理解为单位面积的粘结层的横截面硅元素含量大于单位面积的加热层的横截面硅元素含量，也可以理解为单位面积的粘结层的纵切面硅元素含量大于单位面积的加热层的纵切面硅元素含量，优选二者同时满足。

根据本发明的又一个具体实施例，粘结层40可以采用第一无机氧化物得到，第一无机氧化物可以包括一种或多种无机釉料，其主要成分可以包括氧化铋和氧化硅，其中第一无机氧化物中氧化铋的含量可以为30～60wt％，优选可以为35～60wt％，例如可以为35wt％、40wt％、45wt％、50wt％或55wt％等，氧化硅的含量可以为10～40wt％，例如可以为40wt％、35wt％、30wt％、25wt％、20wt％或15wt％等，发明人发现，若该无机氧化物中氧化铋占比过低，粘结层固化烧结过程中所需要的烧结温度较高，极易导致无机层在固化烧结过程中软化变形或受冷热冲击开裂；而若该无机氧化物中氧化铋占比过高，虽然会降低粘结层的烧结温度和熔点，但会导致粘结层与加热层和无机层之间的膨胀系数差值过大，粘结层粘结强度较低，同样会导致无机层在冷热冲击下开裂，并且氧化铋含量过高还会导致粘结层的耐水耐酸及长久的老化性能变差。本发明中通过控制第一无机氧化物中氧化铋为上述含量，可以将粘结层的烧结温度控制在400～800℃附近，并避免粘结层与加热层和无机层之间产生过大的膨胀系数，从而能够大大降低无机层在烧结固化或加热过程中变形开裂的风险，保证其抗冷热冲击性能和耐用性。进一步地，第一无机氧化物中氧化硅的含量可以为10～40wt％，例如可以为40wt％、35wt％、30wt％、25wt％、20wt％或15wt％等，通过控制氧化硅为上述含量，更有利于使粘结层中形成连续的玻璃相网络结构，实现其与加热层和第二无机层的互渗粘结。此外，第一无机氧化物中还可以进一步包括选自氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化铬、氧化锂中的至少之一，由此可以根据实际需要选择性的改善粘结层的膨胀系数、强度和耐用性等性能。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30中包括一定量的第二无机氧化物，第二无机氧化物用于形成玻璃相提高其与粘结层的粘结强度，第二无机氧化物也可以包括一种或多种无机釉料，其主要成分可以为氧化硅，且可以不含氧化铋或使第二无机氧化物中氧化铋的含量低于第一无机氧化物中氧化铋的含量，其中第二无机氧化物在发热层中的占比可以为10～30wt％，例如可以为15wt％、20wt％、25wt％或30wt％等，本发明中通过控制上述条件，既可以确保加热层中玻璃相的熔点不低于粘结层中玻璃相的熔点，还能够实现加热层和粘结层的玻璃相连接，保证二者之间具有较大的粘结强度，同时还可以避免加热层中无机氧化物含量过多影响加热层的加热效果。此外，第二无机氧化物中也可以进一步包括选自氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化铬、氧化锂中的至少之一，由此可以根据实际需要选择性的改善加热层中玻璃相的性能。

根据本发明的又一个具体实施例，发热体组件中加热层30的厚度可以不大于粘结层40的厚度，优选使加热层30的厚度小于粘结层40的厚度，采用该设置可以进一步提高加热层与第二无机层之间的热阻，降低热量向第二无机层的传递，由此一方面可以进一步减少第二无机层因热量集中而造成的内应力，从而降低第二无机层破裂的风险，例如，当以第一无机层为作为加热表面时，第一无机层上的热量可以通过第一无机层上的承载物而传递，但是第二无机层则容易造成热量的堆积，通过采用该设置可以降低第二无机层发生破裂的风险。进一步地，加热层30的厚度可以为10～25μm，例如可以为12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm或24μm等，粘结层40的厚度可以为10～45μm，例如可以为12μm、18μm、24μm、30μm、36μm、42μm或45μm等，发明人发现，在制备粘结层的过程中，无机氧化物是通过浆料的形式印刷在无机层或加热层上并进行固化烧结的，所要得到的粘结层厚度越大，粘结层与加热层和无机层之间的实际接触面积也越大，虽然适当提高实际接触面积可以提高结合强度，但若结层厚度过大，应力也较大，反而会降低结合强度，发明人发现并经大量实验验证发现，基于上述加热层厚度范围，当粘结层厚度在10～45um范围内时，加热层与第二无机层之间的相对结合强度更大，该相对结合强度不低于30N。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30在粘结层40上的正投影可以位于粘结层40的内部，优选可以使加热层30在粘结层40上的正投影的面积小于粘结层40的面积，由此可以使得粘结层能够对加热层实现全覆盖，对加热层进行完整的保护，由此可以进一步保证加热层与第二无机层之间具有较高的结合强度。进一步地，加热层30与粘结层40的接触面积可以占第二无机层20面积的80～96％，例如可以占82％、86％、90％或95％等，发明人发现，当加热层和第二无机层之间的相对接触面积较小时，可以使第二无机层及粘结层起到更好的隔热保温作用，使热量大部分向第一无机层传递，但若二者的相对接触面积过小，又容易导致第一无机层和第二无机层之间的夹层结构存在较多的空气，在焊接过程及使用过程中形成应力，影响使用寿命，通过控制加热层和第二无机层之间的相对接触面积为上述范围，既可以使第二无机层和粘结层发挥一定的隔热保温作用，提高热量的利用率，还有利于降低焊接过程及使用过程中的应力，提高发热体组件的可靠性和使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30和粘结层40中可以均形成有玻璃相，在发热体组件的至少一部分区域，第一无机层10和第二无机层20可以通过加热层30中的玻璃相和粘结层40中的玻璃相连接，由此可以进一步提高发热体组件的整体强度和粘结效果。优选地，第一无机层10和第二无机层20还可以玻璃层，更优选可以使第一无机层10、加热层30、粘结层40和第二无机层20之间均通过玻璃相相互嵌入连接，由此可以使各层之间的粘结强度更高，使发热体组件具有接近于一体成型的整体强度和粘结效果，由此可以进一步提高发热体组件的可靠性和使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，参考图6所示，粘结层40和第二无机层20之间的连接界面可以为相对平整的表面，发明人发现，通过时粘结层与第二无机层通过相对平整的表面连接，可以进一步有利于提高热量向第二无机层传递的热阻，提高热量向第一无机层传递的效率，由此可以进一步有利于提高热量的利用率。

根据本发明的又一个具体实施例，第一无机层10和第二无机层20可以相对设置，只需要使第一无机层10与待加热的食物或水等接触即可，例如可以使第一无机层设在第二无机层上方，使位于组件下部的第二无机层与电磁炉、电加热底座等热源接触，使加热层产生的热量自下向上传递，采用该设置更有利于获得现有外观形状的可加热器皿。

根据本发明的又一个具体实施例，第一无机层10的厚度可以不大于第二无机层20的厚度，优选使第一无机层10的厚度小于第二无机层20的厚度，其中，可以使第一无机层与待加热食物或水接触，采用相对较薄的第一无机层可以提升加热过程中的能源利用率，使大部分的热量向第一无机层传递，进而传递至食物或水；而采用相对较厚的第二无机层，则可以使第二无机层具有更好的限温隔热作用，从而能够更好的降低具有该发热体组件的器皿(如玻璃壶体)的整体温度，使器皿在加热过程中产生的应力更小，达到提升器皿耐用性的目的。进一步地，第一无机层和第二无机层之间的厚度差可以为0.05～3mm，具体可以为0.5mm、1mm、2mm或2.5mm等，发明人发现，第一无机层和第二无机层之间的厚度差越大，热量向上传递效率越高，能量利用率越高；第一无机层厚度过小则强度降低，第一无机层最小厚度可以优选为0.5～2mm，例如可以为0.5mm、1mm、1.2mm、1.5mm或2mm等，通过控制第一无机层和第二无机层为上述条件既可以进一步保证发热体组件的定向传热优势，提高热量利用率，还可以保证发热体组件具有足够的强度。。

根据本发明的又一个具体实施例，第一无机层10和第二无机层20可以分别独立地为玻璃层、陶瓷层或微晶玻璃板，其中玻璃层的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以采用高硼硅玻璃、高铝玻璃或无碱玻璃等。相对于现有的玻璃器皿，将本发明上述实施例的发热体组件用于玻璃器皿不仅可以提高能源利用率和玻璃器皿的安全性，还能根据发热盘或发热管的实际布置情况来设计玻璃器皿的具体结构，以便提高玻璃器皿与发热盘或发热管的有效接触面积。优选地，第一无机层10和第二无机层20可以分别独立地为高硼硅玻璃层，高硼硅玻璃的耐热性更好，且膨胀系数低，且具有高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性等优异性能，将其用于发热体组件或玻璃器皿中更有利于提高可加热玻璃器皿的安全性和耐用性。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30与第一无机层10之间可以直接相连，也可以通过过渡层50间接相连(参考图2所示)，例如可以使过渡层50与第一无机层10和加热层30互渗粘结，发明人发现，通过设置过渡层可以使加热层和第一无机层之间产生一定的热阻，提高加热层与第一无机层之间的热阻，减少第一无机层因热量集中而造成的内应力，从而降低无机层破裂的风险；进一步地，相对于相对平整的连接界面，通过使过渡层和加热层与第一无机层之间分别独立地形成互渗粘结，即形成互相嵌入的连接结构，一方面可以提高加热层和第一无机层的结合强度，另一方面，还可以进一步促进热量向第一无机层传递，并提高加热层热量向过渡层传递以及过渡层热量向第一无机层传递时的均匀性，从而能够进一步提高热量的利用率并降低过渡层和第一无机层产生热量集中的风险；再者，虽然在加热层和第一无机层之间形成一定的热阻可以降低第一无机层产生热量集中的风险，但若热阻过大也会显著影响传热效率，而发明人发现，相对于平整的连接界面，互渗粘结的界面结构产生的热阻更小，本发明中通过使过渡层和第一无机层形成互渗粘结的连接界面而非相对平整的连接界面，不仅可以保证过渡层与第一粘结层的粘结强度，还可以进一步避免过渡层与第一无机层之间因产生过大的热阻从而影响热量传递效率。

根据本发明的又一个具体实施例，过渡层50中可以包括无机氧化物，该无机氧化物也可以有一种或多种无机釉料提供，优选加热层和过渡层中的无机氧化物均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，加热层中的硅元素含量小于过渡层中的硅元素含量，硅氧化合物是形成玻璃相的必要原料，发明人发现，通过在过渡层中形成更多的硅氧化合物，一方面可以提高加热层与第一无机层之间的热阻，减少第一无机层因热量集中而造成的内应力，从而降低无机层破裂的风险；另一方面，过渡层和加热层中的硅氧化合物等无机氧化物(如氧化硅等釉料)经烧结后可以形成玻璃相并互渗粘结，从而能够显著提高过渡层与加热层的结合力，进而提高加热层与第一无机层的结合力，尤其是当第一无机层为玻璃层时，还能进一步提高过渡层与第一无机层和加热层之间的结合强度。由此，可以进一步提高产品的安全性和使用寿命。进一步地，加热层30、过渡层50和粘结层40中均可以包括硅氧化合物，在单位面积截面中，加热层30中的硅元素含量可以小于过渡层50中的硅元素含量，且粘结层40中的硅元素含量大于过渡层50中的硅元素含量，由此既可以保证加热层与过渡层和粘结层以及与第一无机层和第二无机层的粘结强度，还能进一步确保加热层和第二无机层之间具有更高的热阻，保证能有更多的热量向第一无机层方向传递，由此可以在保证整体粘结强度的基础上进一步提高热量的利用率和传热效率。

根据本发明的又一个具体实施例，过渡层50中形成有玻璃相，粘结层40中玻璃相的熔融温度可以不大于过渡层50中玻璃相的熔融温度，可以优选低于过渡层50中玻璃相的熔融温度，由此可以保证在粘结层烧结过程固化过程中，预先形成的过渡层中的玻璃相不会熔化进而影响加热层的性能。进一步地，可以控制过渡层50中玻璃相的熔融温度不高于800℃，发明人发现，当采用玻璃层作为无机层时，若过渡层中玻璃相的熔融温度过高，通过烧结形成过渡层时，容易引起玻璃基板的变形，通过控制过渡层中玻璃相的熔融温度不大于800℃可以保证过渡层和粘结层在烧结固化过程中对玻璃基板无影响，避免玻璃层出现变形问题。另外，过渡层、加热层和粘结层中无机氧化物的主要成分可以相同，也可以不同，当主要组分相同时，可以通过调节各层中无机氧化物主要成分的配比来调节玻璃相的熔点。

根据本发明的又一个具体实施例，过渡层50中既可以不含金属元素，也可以含有少量的金属元素，在单位面积截面中，加热层30中的金属元素含量应大于过渡层50中的金属元素含量。发明人发现，加热层中的金属元素主要用于在加热过程中产生涡流进而产生热量，保证加热层的发热效果和传热效率，而通过在过渡层50中也形成金属元素，并使过渡层中金属元素的含量(也可理解为分散密度)小于加热层中金属元素的含量，一方面可以使过渡层中形成更多的玻璃相，提高加热层与第一无机层之间的热阻，减少无机层热量集中而造成的内应力，降低无机层破裂的风险；另一方面还可以使过渡层中产生一定的热量传导，降低过渡层中的内应力以及过渡层与加热层的界面之间因热量堆积而造成的内应力，提高过渡层与第一无机层之间的结合力以及加热层与过渡层之间的结合力；此外，还可以提高热量传递的均匀性，保证加热过程中待加热的食物或水等受热均匀。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30中的金属元素可以包括可感磁金属元素，例如可以包括相对磁导率小于1的弱磁性材料，具体的，弱磁性材料可以为抗磁性材料(抗磁性材料是指一种弱磁性材料，它的相对磁化率为负值且很小)，例如该弱磁性材料可以为银、铝和铜中的一种或多种等，由此可以对加热体组件进行电磁加热，使发热层具有较适宜的感应电阻，实现较高的加热功率，具体地，在交变磁场环境中，利用银等可感磁金属产生涡流进而产生热量，产生的热量绝大部分通过第一无机层传递给食物及水，第二无机层可实现隔热。进一步地，过渡层50和加热层30中使用的金属元素的种类可以相同，过渡层50和加热层30中的玻璃相种类也可以相同，由此不仅可以避免因不同金属导热性差异较大而增加过渡层与加热层之间的界面内应力，还可以通过烧结工艺进一步提高过渡层与加热层之间的结合力，由此可以进一步有利于提高产品的传热效果、抗裂性能、安全性及使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，过渡层50的厚度可以不大于加热层30的厚度，由此不仅可以保证过渡层在加热过程中的内应力较小，而且当无机层为玻璃层，过渡层为银釉复合层，加热层为银膜时，由于过渡层的性质介于玻璃与金属银之间，控制过渡层厚度小于加热层厚度还可以进一步提升银膜与玻璃之间的结合强度。进一步地，过渡层50的厚度可以为0.1～5μm，例如可以为0.1μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm等，发明人发现，随着过渡层厚度的增加，加热层与无机层之间的结合强度是现增加后减小的，发明人发现并经大量实验验证，通过控制过渡层厚度为0.1～5μm，可以使加热层与无机层的相对结合强度不低于30N。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30在过渡层50上的正投影可以位于过渡层50的内部，优选可以使加热层30在过渡层50上的正投影的面积小于过渡层50的面积，由此可以使得过渡层对加热层实现全覆盖，从而可以对加热层进行完整的保护。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层30可以为银层，需要说明的是，银层中也包含有少量的无机氧化物或玻璃相成分。发明人发现，采用银膜作为加热层时可以对发热体组件进行电磁加热，银膜在交变磁场环境中产生涡流进而产生热量，发热效率较高，例如当将该发热体组件用于玻璃材质的电热壶时，银膜产生的热量绝大部分通过上面的玻璃层传递给食物及水，进行烹饪，下层的玻璃板可实现隔热及较大的强度，该壶体发热效率高，可达到1000-2000W加热。

根据本发明的又一个具体实施例，加热层中包括不低于70wt％的金属元素，例如可以包括75wt％、80wt％、85wt％或90wt％等的金属元素，由此可以进一步保证加热效果。

综上所述，本发明上述实施例的发热体组件通过在加热层和第二无机层之间形成与加热层互相嵌入连接的粘结层，一方面可以增加加热层与第二无机层之间的热阻，促进加热层的热量更多的向第一无机层传递；另一方面，还可以通过加热层与粘结层的互相嵌入连接的结构来进一步提高加热层和第二无机层之间的结合强度，同时提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，由此可以进一步有利于提高粘结层与加热层之间的结合力；再一方面，还可以根据第二无机层的材质选择适宜的粘结层材质以提高粘结层和第二无机层的结合强度，例如，当第二无机层为玻璃层时，可以在加热层和第二无机层之间设置具有玻璃相的粘结层来避免加热层与玻璃锡面直接接触，尤其是当加热层是通过金属材料实现加热时，还可以优选使粘结层不含金属元素，由此可以避免二者在长期老化过程中可能出现的因界面形成原电池反应而导致加热层和第二无机层结合强度大幅变差的问题，以及随之产生的因结合强度变差，导致第二无机层耐冷热冲击性能变差，在加热或使用过程中易出现变形或开裂的问题。由此，相对于现有技术，该发热体组件不仅在使用过程中具有优势导热方向，且抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述发热体组件的方法。根据本发明的实施例，参考图3所示，该方法包括：

S100：利用加热层浆料在第一无机层上形成加热层，利用粘结层浆料在加热层上形成粘结层

根据本发明的实施例，加热层浆料中包括金属元素、第二无机氧化物和有机溶剂，其中，金属元素可以包括银，第二无机氧化物的主要成分可以为氧化硅，其余成分可以为选自氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化铬、氧化锂、氧化铝和氧化铋等中的一种或多种，有机溶剂可以为醇类等；粘结层浆料中包括第一无机氧化物和有机溶剂，其中，粘结层浆料中采用的有机溶剂和无机氧化物的主要成分可以与加热层浆料相同，但需要说明的是，第一无机氧化物中氧化铋的占比可以优选为30～60wt％，氧化硅的占比可以为10～40wt％。另外，还可以分别控制粘结层浆料及加热层浆料的固含量各自为60～90wt％，由此可以在涂覆或印刷均匀性的基础上进一步降低溶剂用量，避免采用过多溶剂影响干燥效率或烧结效果。

根据本发明的一个实施例，可以先在第一无机层上印刷加热层浆料，经表面干燥或烘干处理后继续印刷粘结层浆料，再次进行表面干燥或烘干处理，之后共同进行烧结处理，由此可以进一步缩短工艺流程；也可以先在第一无机层上印刷加热层浆料后干燥并进行一次烧结，待烧结完成后在加热层上继续印刷粘结层浆料，经干燥或烘干后进行再一次烧结处理，由此可以进一步保证加热层与第一无机层和粘结层的结合强度。需要说明的是，进行干燥或烘干处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如干燥或烘干处理的温度可以为120～160℃；另外，印刷完浆料后进行烧结的温度可以为550～650℃，由此可以保证加热层和粘结层中的无机氧化物能够形成玻璃相，保证其与无机层如玻璃层的粘结强度。

根据本发明的再一个实施例，加热层和第一无机层之间可以进一步通过过渡层相连，其中过渡层可以通过调控加热层浆料及烧结工艺使加热层中有效成分分层形成，具体可以对在第一无机层上形成的加热层浆料进行干燥和烧结，并严格控制烧结过程中的工艺条件，使加热层浆料中的金属元素和无机氧化物在与第一无机层的交界处定向移动，大部分的金属元素趋向远离第一无机层的方向转移，大部分的无机氧化物趋向第一无机层的方向转移，从而能够形成互嵌粘结的过渡层和所述加热层；但发明人发现，该方法虽然简单，但难以精确控制过渡层的厚度以及过渡层中玻璃相和金属元素的占比，为解决该问题，还可以通过印刷过渡层浆料的方式形成过渡层，具体地，可以预先在第一无机层上印刷过渡层浆料，并进行干燥或烧结，之后再在干燥或烧结得到的过渡层上形成加热层。需要说明的是，过渡层、加热层和粘结层三者可以干燥后进行共烧结，也可以单独分层烧结。

S200：将形成有加热层和粘结层的第一无机层与第二无机层进行烧结处理，以便使第一无机层与第二无机层粘结，得到发热体组件

根据本发明的一个具体实施例，可以将形成有加热层、粘结层及任选地过渡层的第一无机层与第二无机层进行烧结，实现无机层之间的粘结，其中，烧结温度可以为550～650℃，由此可以使加热层和粘结层中的无机氧化物能够形成玻璃相并互渗粘结，提高二者之间的粘结强度。

需要说明的是，针对上述发热体组件所描述的特征及效果同样适用于该制备发热体组件的方法，此处不再一一赘述。

综上所述，本发明上述实施例的制备发热体组件的方法至少具有以下优点：通过在加热层和第二无机层之间形成与加热层互相嵌入连接的粘结层，一方面可以增加加热层与第二无机层之间的热阻，促进加热层的热量更多的向第一无机层传递；另一方面，通过烧结可以实现加热层和粘结层的互相嵌入连接，从而不仅能够进一步提高加热层和第二无机层之间的结合强度，还能提高加热层热量向粘结层传递时的均匀性，降低粘结层中出现热量集中现象的风险，由此可以进一步有利于提高粘结层与加热层之间的结合力；再一方面，还可以根据第二无机层的材质选择适宜的粘结层材质以提高粘结层和第二无机层的结合强度，例如，当第二无机层为玻璃层时，可以在加热层和第二无机层之间设具有玻璃相的置粘结层来避免加热层与玻璃锡面直接接触，尤其是当加热层是通过金属材料实现加热时，还可以优选使粘结层不含金属元素，由此可以避免二者在长期老化过程中可能出现的因界面形成原电池反应而导致加热层和第二无机层结合强度大幅变差的问题，以及随之产生的因结合强度变差，导致第二无机层耐冷热冲击性能变差，在加热或使用过程中易出现变形或开裂的问题。相对于现有技术，采用该方法制得的发热体组件不仅在使用过程中具有优势导热方向，且抗碎裂能力更好，安全性更高，而且加热层与第二无机层的结合力强，耐用性好，可以广泛应用于可加热锅具、烹饪器具的内胆或电热壶等产品中。

根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种可加热器皿。根据本发明的实施例，该可加热器皿包括上述发热体组件或采用上述制备发热体组件的方法制得的发热体组件。相对于现有技术，该可加热器皿在加热过程中具有优势导热方向，不易发生碎裂，具有安全性高、热稳定性好和使用寿命更长的特点。

根据本发明的一个具体实施例，发热体组件可以设在可加热器皿底部，采用该设置不仅有利于发热体组件与可加热器皿其它部位的有效连接，提高热源与发热体组件的接触面积，还可以更好的实现可加热器皿对食物或水等进行加热。进一步地，参考图4理解，可加热器皿可以包括密封相连的侧壁60和底壁，底壁的至少一部分可以为发热体组件，采用该设置可以使发热体组件的无机层直接与食物或水等接触进行传热，从而不仅可以进一步提高传热效率，还可以简化可加热器皿的结构。进一步地，可以通过熔融焊接实现发热体组件与侧壁的密封相连，具体的，可以先对发热体组件进行预热，之后采用火焰、等离子焰流等热源对发热体组件的边缘和侧壁进行焊接(焊接区可参考图4中70所示)，焊接完成后对器皿进行退火去应力。其中，预热的温度可以为300～600℃，例如可以为350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，退火处理温度可以为500～700℃，例如可以为500℃、540℃、580℃、620℃、660℃或700℃等，由此不仅可以保证发热体组件与器皿侧壁的密封连接，还更有利于消除可加热器皿中残留永久应力。

根据本发明的再一个具体实施例，侧壁和底壁限定出可加热器皿的容腔，发热体组件的平均厚度可以小于侧壁的平均厚度，在加热过程中发热层产生的热量大部分会向可加热器皿的容腔内传递，侧壁热量的传递相对较少，与发热层对应的无机层更容易产生热量分布不均匀的现象，本发明中通过使发热体组件的厚度更薄，可以缩短传热距离，提高热量在底部传导的均匀性和底部处的热传导速率，使底壁的热量更快的导出，降低热量在底壁集中的风险；此外，侧壁的厚度更厚，一方面可以提高可加热器皿整体的强度，另一方面，传递至侧壁的热量大部分会与空气接触造成过多的热损失，使侧壁厚度更大还有利于降低底部热量向侧壁的传递速率，从而既能降低侧壁的热损失，还能使更多的热量集中在容器底部，达到进一步提高热量利用率的效果。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中可加热器皿的材质可以为玻璃、微晶玻璃或陶瓷，例如可以优选为高硼硅玻璃等，将具有本发明上述发热体组件结构的玻璃材质可加热器皿用作烹饪锅具或壶体，可以有效改善现有玻璃器皿与热源接触面积小、传热效率低、易发生碎裂等的问题，保证器皿的耐用性和在使用过程中的安全性。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中可加热器皿的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可加热器皿可以为锅具、烹饪器具的内胆或壶身等，例如可以具体为可直接加热的玻璃锅、电热锅的内胆或玻璃壶身等。

需要说明的是，针对上述发热体组件和上述制备发热体组件的方法所描述的特征及效果用于适用于该可加热器皿，此处不再一一赘述。

根据本发明的第四个方面，本发明提出了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括上述可加热器皿。相对于现有技术，该电器具有安全隐患更小、使用寿命更长的优点，更有利于提升客户满意度。需要说明的是，该电器的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如该电器可以为锅具、电饭煲、高压锅、电热壶、电炖锅、电磁炉锅具套装或微晶锅锅具套装等，其中，锅具可以为单独的锅具本体，也可以包括配套的盖体。另外，还需要说明的是，针对上述可加热器皿所描述的特征及效果同样适用于该电器，此处不再一一赘述。

下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

(1)在第一玻璃基板(高硼硅材质，厚度为0.7mm)上印刷加热层浆料，采用100-300目网版，印刷完成后于150℃下进行干燥，并于550～650℃下烧结，形成厚度为20μm的加热层。其中，加热层浆料的固含量为80wt％，加热层浆料的组成包括金属银、无机釉料和醇类有机溶剂，所形成的加热层中金属银和无机氧化物的质量比为4：1，无机氧化物包括7wt％的氧化硅、2wt％的氧化铝和9wt％的氧化铋，其余2％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

(2)在加热层上印刷粘结层浆料，采用100-300目网版，印刷完成后于150℃下进行干燥，并于550～650℃下烧结，形成厚度为25μm的粘结层。其中，粘结层浆料的组成包括无机釉料和醇类有机溶剂，所形成的粘结层中无机氧化物包括20wt％的氧化硅、10wt％的氧化铝和45wt％的氧化铋，其余25％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

(3)将步骤(2)得到的第一玻璃基板与第二玻璃基板(高硼硅材质，厚度为2mm)进行烧结，烧结温度为550～650℃，使得粘结层及加热层中的釉料软化，然后将第一玻璃基板与第二玻璃基板润湿，冷却后固化，将两层玻璃板粘结在一起，粘结层与第二玻璃基板相连。

实施例2

与实施例1区别在于：步骤(2)中，无机氧化物中包括30wt％的氧化硅、5wt％的氧化铝和50wt％的氧化铋，其余15％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁等。

实施例3

与实施例1区别在于：步骤(2)中，无机氧化物中包括20wt％的氧化硅、10wt％的氧化铝和60wt％的氧化铋，其余10％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

对比例1

与实施例1区别在于：步骤(2)中，无机氧化物中包括60wt％的氧化硅、10wt％的氧化铝和15wt％的氧化铋，其余15％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

对比例2

与实施例1区别在于：步骤(2)中，无机氧化物中包括15wt％的氧化硅、5wt％的氧化铝和70wt％的氧化铋，其余10％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

对实施例1～3及对比例1～2中不同粘结层釉料组成所需的烧结温度、粘结层与加热层/玻璃基材之间膨胀系数以及在固化烧结过程中对玻璃基板的变化进行检测，其中检测方法为冷热冲击测试：将样品放入马弗炉升温至160℃，保温30分钟，然后将样品浸入冰水中(0℃)，如此为1个循环，连续5循环观察是否有开裂。

表1实施例1～3及对比例1～2中氧化铋含量对玻璃基板的影响检测结果

结合表1可以看出，形成粘结层的无机釉料中氧化铋的含量过高或过低均容易导致玻璃基板变形或在冷热冲击下开裂，控制无机釉料中氧化铋的含量为30～60wt％可以提高玻璃基板的耐用性。

实施例4

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为10μm。

实施例5

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为15μm。

实施例6

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为25μm。

实施例7

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为35μm。

实施例8

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为45μm。

对比例3

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为5μm。

对比例4

与实施例1区别在于：粘结层的厚度为55μm。

对实施例4～8及对比例3～4中不同粘结层厚度对粘结层实际接触面积和粘结强度进行检测，其中检测方法参照GB/T17473.4微电子技术用贵金属浆料测试方法附着力测试，即如图5所示，将铜线焊接在贵金属浆料膜层上，铜线垂直于基片表面弯折90°后，置于拉力试验机上，以一定的速度均匀的从基片上拉脱引线，用引线拉脱时的平均值来表示浆料的附着力。检测结果见表2。

表2不同粘结层厚度下粘结层实际接触面积和结合强度对比

结合表2可以看出，粘结层厚度过大或过小均会影响加热层和玻璃基板之间的相对结合强度，控制粘结层厚度为10～45μm可以使加热层与玻璃基板之间的相对结合强度达到30N以上。

实施例9

与实施例1区别在于：

1)在第一玻璃基板(高硼硅材质，厚度为0.7mm)上印刷过渡层浆料，采用100-300目网版，印刷完成后于150℃下进行干燥，并于550～650℃下烧结，形成厚度为0.1μm的过渡层。其中，过渡层浆料的固含量为75wt％，过渡层浆料的组成包括金属银、无机釉料和醇类有机溶剂，所形成的过渡层中金属银和无机釉料的质量比为1：4，无机氧化物中包括10wt％的氧化硅10wt％的氧化铝和。55wt％的氧化铋，其余5％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

2)在过渡层上印刷加热层浆料，采用100-300目网版，印刷完成后于150℃下进行干燥，并于550～650℃下烧结，形成厚度为25um的加热层。其中，加热层浆料的固含量为90wt％，加热层浆料的组成包括金属银、无机釉料和醇类有机溶剂，所形成的加热层中金属银和无机氧化物的质量比为4：1，无机氧化物中包括8wt％的氧化硅、2wt％的氧化铝和9wt％的氧化铋，其余1％为氧化钾、氧化钛、氧化硼、氧化锂、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铁，以及不可避免的杂质。

实施例10

与实施例9区别在于：过渡层厚度为1μm。

实施例11

与实施例9区别在于：过渡层厚度为3μm。

实施例12

与实施例9区别在于：过渡层厚度为5μm。

对比例5

与实施例9区别在于：过渡层厚度为0.05μm。

对比例6

与实施例9区别在于：过渡层厚度为7μm。

对比例7

与实施例9区别在于：过渡层厚度为9μm。

对实施例9～12及对比例5～7中不同过渡层厚度下加热层和玻璃基板的结合强度进行检测，其中检测方法为参照GB/T17473.4微电子技术用贵金属浆料测试方法附着力测试，检测结果见表3。

表3不同过渡层厚度下加热层与玻璃基板的结合强度

从表3可以看出，过渡层厚度过大或过小均会影响加热层和玻璃基板之间的相对结合强度，控制过渡层厚度为0.1～5μm可以使加热层与玻璃基板之间的相对结合强度不低于30N。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种发热体组件，其特征在于，包括：第一无机层和第二无机层，所述第一无机层和所述第二无机层之间夹设有加热层和粘结层，其中，所述加热层的一侧与所述第一无机层相连、另一侧通过所述粘结层与所述第二无机层相连，所述加热层与所述粘结层之间相互嵌入连接。

2.根据权利要求1所述的发热体组件，其特征在于，所述加热层和所述粘结层中均形成有玻璃相，所述加热层中的玻璃相与所述粘结层中的玻璃相相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的发热体组件，其特征在于，所述粘结层的熔融温度不高于所述加热层的熔融温度。

4.根据权利要求3所述的发热体组件，其特征在于，所述加热层中形成有玻璃相，所述加热层中玻璃相的熔融温度大于所述粘结层的熔融温度，所述加热层中玻璃相的熔融温度不高于800℃。

5.根据权利要求2所述的发热体组件，其特征在于，所述粘结层中的玻璃相由第一无机氧化物形成，所述加热层中的玻璃相由第二无机氧化物形成，所述第一无机氧化物和所述第二无机氧化物中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述粘结层中硅元素的含量大于所述加热层中硅元素的含量。

6.根据权利要求5所述的发热体组件，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述第一无机氧化物包括30～60wt％氧化铋和10～40wt％的氧化硅；

所述第二无机氧化物包括氧化硅，所述第二无机氧化物在所述发热层中的占比为10～30wt％；

所述第一无机氧化物和所述第二无机氧化物分别独立地包括选自氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化铬、氧化锂中的至少之一。

7.根据权利要求1或6所述的发热体组件，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述加热层的厚度不大于所述粘结层的厚度；

所述加热层在所述粘结层上的正投影位于所述粘结层的内部；

所述加热层和所述粘结层中均形成有玻璃相，在所述发热体组件的至少一部分区域，所述第一无机层和所述第二无机层通过所述加热层中的玻璃相和所述粘结层中的玻璃相连接；

所述粘结层和所述第二无机层之间的连接界面为相对平整的表面。

8.根据权利要求7所述的发热体组件，其特征在于，所述加热层的厚度为10～25μm，所述粘结层的厚度为10～45μm。

9.根据权利要求1或8所述的发热体组件，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述第一无机层和所述第二无机层相对布置；

所述第一无机层的厚度不大于所述第二无机层的厚度；

所述第一无机层和所述第二无机层分别独立地为玻璃层、陶瓷层或微晶玻璃板；

所述加热层与所述第一无机层之间通过过渡层相连。

10.根据权利要求9所述的发热体组件，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述过渡层与所述第一无机层和所述加热层互渗粘结；

所述加热层中具有金属元素，所述过渡层中金属元素的含量大于或等于0，在单位面积截面中，所述加热层中的金属元素含量大于所述过渡层中的金属元素含量；

所述加热层和所述过渡层中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述加热层中的硅元素含量小于所述过渡层中的硅元素含量；

所述加热层、所述过渡层和所述粘结层中均包括硅氧化合物，在单位面积截面中，所述加热层中的硅元素含量小于所述过渡层中的硅元素含量，且所述粘结层中的硅元素含量大于所述过渡层中的硅元素含量；

所述过渡层中形成有玻璃相，所述粘结层中玻璃相的熔融温度不大于所述过渡层中玻璃相的熔融温度，所述过渡层中玻璃相的熔融温度不高于800℃；

所述过渡层的厚度不大于所述加热层的厚度；

所述加热层在所述过渡层上的正投影位于所述过渡层的内部。

11.根据权利要求10所述的发热体组件，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述过渡层和所述加热层中的金属元素种类相同，且所述过渡层和所述加热层中的玻璃相种类相同；

所述加热层中包括不低于70wt％的金属元素；

所述加热层中包括相对磁导率小于1的可感磁金属元素；

所述金属元素包括选自银、铜和铝中的至少之一；

所述过渡层的厚度为0.1～5μm。

12.一种制备权利要求1～11中任一项所述的发热体组件的方法，其特征在于，包括：

(1)利用加热层浆料在第一无机层上形成加热层，利用粘结层浆料在所述加热层上形成粘结层；

(2)将形成有加热层和粘结层的第一无机层与第二无机层进行烧结处理，以便使所述第一无机层与所述第二无机层粘结，得到所述发热体组件。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤(1)进一步包括：(1-1)在所述第一无机层上印刷所述加热层浆料，并进行干燥或烧结；(1-2)在干燥或烧结得到加热层上印刷所述粘结层浆料，并进行烧结。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中的烧结温度分别独立地为550～650℃。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的方法，其特征在于，在进行步骤(1)之前进一步包括：在所述第一无机层上印刷过渡层浆料，进行干燥或烧结；步骤(1)中，在干燥或烧结得到的过渡层上形成所述加热层。

16.一种可加热器皿，其特征在于，包括权利要求1～11中任一项所述的发热体组件或采用权利要求12～14中任一项所述的方法制得的发热体组件。

17.根据权利要求16所述的可加热器皿，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述发热体组件设在所述可加热器皿底部；

所述可加热器皿包括密封相连的侧壁和底壁，所述底壁的至少一部分为所述发热体组件；

所述可加热器皿的材质为微晶玻璃、高硼硅玻璃或陶瓷。

18.根据权利要求17所述的可加热器皿，其特征在于，所述侧壁和所述底壁限定出所述可加热器皿的容腔，所述发热体组件的平均厚度小于所述侧壁的平均厚度。

19.根据权利要求17或18所述的可加热器皿，其特征在于，所述发热体组件与所述侧壁熔融焊接相连，所述熔融焊接采用如下步骤实现：(i)对所述发热体组件进行预热；(ii)采用热源对预热后的发热体组件边缘和所述侧壁进行焊接；(iii)对焊接后的器皿进行退火处理。

20.根据权利要求19所述的可加热器皿，其特征在于，所述预热温度为300～600℃，所述退火处理温度为500～700℃。

21.一种电器，其特征在于，具有权利要求16～20中任一项所述的可加热器皿。

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