DE10112235A1 - Keramik-Kochfeld - Google Patents
Keramik-KochfeldInfo
- Publication number
- DE10112235A1 DE10112235A1 DE10112235A DE10112235A DE10112235A1 DE 10112235 A1 DE10112235 A1 DE 10112235A1 DE 10112235 A DE10112235 A DE 10112235A DE 10112235 A DE10112235 A DE 10112235A DE 10112235 A1 DE10112235 A1 DE 10112235A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- ceramic
- intermediate layer
- tio
- ceramic hob
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 95
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 abstract description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
- H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Cookers (AREA)
- Baking, Grill, Roasting (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Es wird ein Keramik-Kochfeld mit einer Kochplatte (12) aus Glaskeramik oder Glas angegeben, mit einer elektrischen Heizleiterschicht (18), mit einer Isolierschicht (16) zwischen der Kochplatte (12) und der Heizleiterschicht (18), und mit einer elektrisch leitfähigen Zwischenschicht (14) zwischen der Kochplatte (12) und der Isolierschicht (16). Die Zwischenschicht (14) ist eine thermisch gespritzte Schicht aus einer elektrisch leitfähigen Keramik, vorzugsweise einer Oxidschicht, die durch Sauerstoffverlust beim thermischen Spritzen elektrisch leitfähig ist, oder aus einem Cermet (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Keramik-Kochfeld mit einer Koch
platte aus Glaskeramik oder Glas, mit einer elektrischen Heiz
leiterschicht, mit einer Isolierschicht zwischen der Kochplatte
und der Heizleiterschicht, und mit einer elektrisch leitfähigen
Zwischenschicht zwischen der Kochplatte und der Isolierschicht.
Ein derartiges Keramik-Kochfeld ist aus der DE 31 05 065 C2 und
aus der US 6 037 572 bekannt.
Die Kochplatte gemäß der DE 31 05 065 C2 besteht aus Glas
keramik, auf deren Unterseite eine metallische Schicht zum Bei
spiel durch ein Spritzverfahren aufgebracht ist, auf der
wiederum eine keramische Isolierschicht gleichfalls durch ein
Spritzverfahren aufgebracht ist, auf der schließlich ein Heiz
leiterelement aufgedampft oder in einem Spritzverfahren aufge
bracht ist.
Bekanntlich besitzen Glaskeramiken, die für Kochfelder verwen
det werden, eine NTC-Charakteristik, d. h. bei ansteigenden
Temperaturen nimmt die elektrische Leitfähigkeit merklich zu.
Um einen Stromfluß zwischen einem metallischen Topf bzw. der
Oberfläche der Kochplatte und dem Heizleiter zu unterbinden,
ist deshalb eine elektrische Isolationsschicht zum Betrieb
eines solchen Kochsystems Voraussetzung. Um die notwendigen
Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, muß das System bei
Betriebstemperaturen eine Durchschlagsfestigkeit von 3 750 Volt
aufweisen.
Da solche keramischen Kochfelder für Betriebstemperaturen von
bis zu etwa 600°C ausgelegt sein müssen, können sich erheb
liche Probleme aufgrund der Unterschiede der thermischen Aus
dehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien ergeben.
Während der thermische Ausdehnungskoeffizient für eine Glas
keramik, etwa für eine Glaskeramik der Marke Ceran® von Schott
in der Größenordnung von ±0,15 × 10-6 K-1 liegt, sind die ther
mischen Ausdehnungskoeffizienten von keramischen Materialien
deutlich höher. So beträgt der thermische Ausdehnungs
koeffizient α für Al2O3 beispielsweise etwa 8 × 10-6 K-1. Dagegen
liegen die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metallen
noch deutlich höher.
Als Auftragsverfahren für die einzelnen Schichten ist u. a. das
thermische Spritzen bekannt geworden, da hiermit auf relativ
kostengünstige Weise die unterschiedlichste Materialien aufge
tragen werden können. Durch die hohe Geschwindigkeit und die
hohe Temperatur wird dabei auch meist eine ausreichend gute
Haftung erreicht.
Sollen jedoch Schichten einer Dicke von mehr als etwa 100 µm
aufgetragen werden, so ergeben sich gerade aufgrund der Unter
schiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der
Glaskeramik und den anderen Schichten meist erhebliche
Haftungsprobleme. So lassen sich beispielsweise Aluminiumoxid-
Schichten, die die notwendige Durchschlagsfestigkeit aufweisen
und somit eine Dicke in der Größenordnung von einigen hundert
µm besitzen, zwar ohne weiteres durch thermisches Spritzen er
zeugen, jedoch ergeben sich hierbei in der Regel Rißbildungen
oder die Schichten neigen zum Abplatzen während des Gebrauchs,
da infolge der schnellen Temperaturveränderungen während des
Betriebs erhebliche thermische Spannungen entstehen.
Die Anforderungen an die Durchschlagsfestigkeit können redu
ziert werden, wenn gemäß der DE 31 05 065 C2 oder gemäß der
US 6 037 572 zwischen der Isolierschicht und der Kochplatte
eine elektrische leitfähige Schicht aufgebracht wird, die ge
erdet wird. In einem solchen Fall reicht für die keramische
Isolierschicht eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 1500 Volt
aus, um die notwendige Betriebssicherheit nach VDE zu
gewährleisten.
Auf diese Weise kann die Schichtdicke der keramischen Isolier
schicht deutlich reduziert werden, wodurch die Probleme aufgrund
der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen vermindert
werden.
Andererseits hat die Verwendung einer metallischen Zwischen
schicht gemäß der DE 31 05 065 C2 oder gemäß der US 6 037 572
den Nachteil, daß eine weitere Schicht in den Verbund einge
führt wird, die nochmals einen erheblich höheren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten als die Kochplatte besitzt, wodurch
die Stabilität des Gesamtsystems nachteilig beeinflußt wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Keramik-
Kochfeld gemäß der eingangs genannten Art derart zu verbessern,
daß die Betriebssicherheit des Keramik-Kochfeldes verbessert
wird und eine gute Langzeitbeständigkeit im rauhen Alltags
betrieb gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Keramik-Kochfeld gemäß der ein
gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Zwischenschicht eine thermisch gespritzte Schicht aus einer
elektrisch leitfähigen Keramik oder aus einem Cermet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen ge
löst.
Durch die Ausbildung der Zwischenschicht in Form einer
elektrisch leitfähigen Keramik wird eine erheblich bessere An
passung des Ausdehnungskoeffizienten der Zwischenschicht an den
Ausdehnungskoeffizienten der Kochplatte erreicht, der nahezu
null beträgt, da der Ausdehnungskoeffizient von geeigneten
keramischen Materialien deutlich niedriger ist als der Aus
dehnungskoeffizient von Metallen. Auch bei der Verwendung einer
Cermet-Schicht ergibt sich hierbei infolge der in eine metalli
sche Matrix eingelagerten Keramik-Teilchen eine verringerte
thermische Ausdehnung, wodurch die thermischen Spannungen
reduziert werden.
Während bei der Verwendung einer Cermet-Schicht eine besonders
gute elektrische Leitfähigkeit erreicht werden kann, muß
gegebenenfalls bei der Verwendung einer elektrisch leitfähigen
Keramik eine etwas reduzierte Leitfähigkeit in Kauf genommen
werden. Jedoch hat die Verwendung einer elektrisch leitfähigen
Keramik als Zwischenschicht den weiteren Vorteil, daß die Kera
mik von der Materialauswahl her besser an die Glaskeramik der
Kochplatte angepaßt werden kann, wobei durch eine gezielte
Materialauswahl eine besonders gute Haftung und geringe thermi
sche Spannungen im Gebrauch erzielt werden können.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen
schicht eine Oxidschicht, die durch Sauerstoffverlust beim
thermischen Spritzen elektrisch leitfähig ist.
Hierbei kann die Zwischenschicht insbesondere aus TiO2, aus
einer Mischung von Al2O3 mit einem Anteil an TiO2 von mindestens
50 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-%, aus ZrO2, aus
einer Mischung von Al2O3 mit ZrO2 mit einem Anteil an ZrO2 von
mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-%,
aus einer Mischung von TiO2 und ZrO2, oder aus einer Mischung
von Al2O3 mit TiO2 und ZrO2 mit einem Anteil von mindestens 50 Gew.-,
vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-% an TiO2 und ZrO2,
hergestellt sein.
Diese Zwischenschichten aus TiO2-x, ZrO2-x oder aus Mischungen
von Al2O3 mit TiO2-x und/oder ZrO2-x weisen eine besonders gute
Haftung an einer Glaskeramik-Oberfläche auf. Durch das
thermische Spritzen wird der Sauerstoffanteil soweit
verringert, daß dieses Material elektrisch leitfähig wird.
So ergibt sich beispielsweise für TiO2-x mit x ≦ 0,1 eine
Volumenleitfähigkeit von etwa 103 Ohm × cm bis etwa 5 × 102 Ohm
× cm (bei Raumtemperatur). Infolge der relativ geringen
thermischen Ausdehnung von TiO2-x und der besonders guten
Affinität von TiO2-x zur Glaskeramik erscheint besonders TiO2-x
zur Verwendung als leitfähige Zwischenschicht geeignet.
Darüber hinaus sind jedoch auch die anderen genannten Materia
lien ohne weiteres verwendbar, wobei auch andere, chemisch ähn
liche Oxide geeignet erscheinen, die während des thermischen
Spritzens einen ausreichend hohen Sauerstoffverlust erleiden,
um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zu erhalten.
Wie bereits erwähnt, kann die Zwischenschicht auch aus einem
Cermet mit einer Metall-Matrix hergestellt sein. Dabei weist
die Metall-Matrix vorzugsweise wenigstens einen der Bestand
teile Nickel, Kobalt und Chrom auf.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführung ist die
Zwischenschicht aus einem Cermet mit einer Metall-Matrix herge
stellt, die eine Legierung aus den Hauptbestandteilen Nickel,
Kobalt und Chrom ist.
Hierbei können ferner in die Metall-Matrix Partikel aus Carbid,
wie etwa aus Wolfram-Carbid, Chrom-Carbid oder dergleichen,
eingelagert sein.
Mit einem derartigen Cermet ergibt sich eine gute elektrische
Leitfähigkeit der Zwischenschicht, wobei gleichzeitig durch die
keramischen Einlagerungen der thermische Ausdehnungskoeffizient
gegenüber einer reinen Metall-Matrix erheblich erniedrigt ist.
Die betreffende Metall-Matrix weist ferner eine gute Haftung
auf einer Glaskeramik-Oberfläche auf und ist infolge der erhöh
ten Duktilität geeignet, gewisse thermische Spannungen, die im
Betrieb auftreten, aufzufangen bzw. abzubauen.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der
elektrisch leitfähigen Zwischenschicht und der Kochplatte eine
keramische Haftvermittlerschicht vorgesehen.
Diese Haftvermittlerschicht besteht vorzugsweise aus
Aluminiumoxid, aus Titanoxid oder aus Mischungen hiervon und
ist vorzugsweise durch thermisches Spritzen aufgetragen.
Insbesondere bei Verwendung eines Cermet-Materials als
Zwischenschicht führt eine Haftvermittlerschicht zu einer noch
mals verbesserten Haftung auf der Glaskeramikoberfläche, wo
durch sich insgesamt ein äußerst stabiler Schichtenverbund er
gibt, der eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und
Temperaturwechselfestigkeit aufweist.
Die Isolierschicht, die auf die Zwischenschicht aufgetragen
ist, besteht vorzugsweise aus Cordierit oder aus Mullit und ist
vorzugsweise durch thermisches Spritzen aufgetragen.
Die Verwendung dieser Keramiken zur Erzeugung der Isolier
schicht hat den Vorteil eines relativ geringen thermischen Aus
dehnungskoeffizienten der zwischen etwa 4,3 und 5,0 × 10-6 K-1
für Mullit liegt und zwischen etwa 2,2 und 2,4 × 10-6 K-1 für
Cordierit. Infolge des geringen thermischen Ausdehnungs
koeffizienten ergeben sich geringere Spannungen in Verbund mit
der Kochplatte aus Glaskeramik.
Grundsätzlich lassen sich natürlich auch andere keramische
Materialien zur Erzeugung der keramischen Isolierschicht ver
wenden, etwa Al2O3, jedoch ergeben sich bei den vorgenannten
Materialien besondere Vorteile wegen des geringen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten und der gleichzeitig ausreichend hohen
Durchschlagfeldstärke.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Keramik-Kochfeld in einer ersten Ausführung und
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Keramik-Kochfeld in einer gegenüber Fig. 1 abge
wandelten Ausführung.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Keramik-Kochfeld im Quer
schnitt dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Es versteht sich, daß die Darstellung lediglich beispielhafter
Natur ist und daß insbesondere die Größenverhältnisse nicht
maßstabsgerecht sind.
Das Keramik-Kochfeld weist eine Kochplatte 12 aus Glaskeramik,
etwa aus Ceran® auf. Diese Kochplatte 12 dient zur Aufnahme von
Kochgefäßen. Auf der Unterseite der Kochplatte 12 ist an
verschiedenen Stellen jeweils eine Kochstelle erzeugt. Für
Haushaltszwecke sind dabei typischerweise vier oder gegebenen
falls fünf Kochstellen auf einem Keramik-Kochfeld vorgesehen.
In den Fig. 1 und 2 ist nur jeweils eine Kochstelle gezeigt.
Auf die Unterseite der Kochplatte 12 wurde durch thermisches
Spritzen eine Zwischenschicht aus TiO2 aufgetragen. Dies kann
beispielsweise durch atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) mit
einer Schichtdicke von etwa 50-250 µm erfolgen. Der Auftrag
der jeweiligen Schichten erfolgt vorzugsweise nur im Bereich
der jeweiligen Kochstellen, um die Gesamtspannungen möglichst
gering zu halten.
Vor dem thermischen Spritzen wird die Glaskeramik gesäubert,
z. B. mit Aceton entfettet. Auf die beim thermischen Spritzen
sonst übliche Vorbehandlung durch Sandstrahlen wird verzichtet,
da dies zu einer Schädigung der Glaskeramik führen würde.
Nach der Erzeugung der Zwischenschicht 14 wird auf diese
wiederum durch atmosphärisches Plasmaspritzen eine Isolier
schicht 16 aufgespritzt, die vorzugsweise aus Cordierit
(2MgO.2Al2O3.5SiO2) oder aus Mullit (3Al2O3.2SiO2) besteht.
Die Schichtdicke der Isolierschicht 16 hängt von der gewünsch
ten Durchschlagsfestigkeit und dem verwendeten Material ab und
liegt zwischen etwa 100 und 500 µm, vorzugsweise zwischen etwa
150 und 300 µm.
Auf der Isolierschicht wird anschließend eine Heizleiterschicht
18, etwa in Form eines mäanderförmig gewundenen Heizleiters 20
erzeugt. Der Heizleiter 20 kann etwa in bekannter Weise durch
ein Siebdruckverfahren aufgebracht werden, wobei durch einen
glasigen Anteil von meist mehr als 5% die Fließtemperaturen
beim Schichteneinbrand derart gesenkt werden können, daß sich
Einbrenntemperaturen zwischen etwa 500 und 850°C ergeben, wo
bei eine dichte, geschlossene Leiterschicht entsteht.
Alternativ hierzu kann auch die Heizleiterschicht 18 durch
thermisches Spritzen erzeugt werden. Hierzu wird zunächst mit
einem üblichen Maskierverfahren der nicht zu beschichtende Teil
maskiert und sodann die freiliegenden Teile durch thermisches
Spritzen mit dem Heizleitermaterial beschichtet.
Der zuvor abgedeckte Teil kann anschließend entfernt werden, so
daß ein gewundener Heizleiter 20 entsteht, dessen einzelne
Heizleiterbahnen voneinander isoliert sind.
Die Zwischenschicht 14, die aus TiO2 durch thermisches Spritzen
aufgetragen wird, wird infolge des hohen Sauerstoffverlustes
des Titanoxids während des Spritzvorgangs elektrisch leitfähig.
Dabei stellt sich eine Volumenleitfähigkeit von etwa 103 Ohm
× cm bis etwa 5 × 102 Ohm × cm (bei RT) ein. Dies reicht aus,
um die Zwischenschicht 14 wirksam erden zu können, wie durch
die Verbindung mit Masse 22 in Fig. 1 angedeutet ist. Dadurch
wird die für die Isolierschicht 16 erforderliche Durchschlags
festigkeit auf etwa 1500 Volt reduziert. Im Fehlerfall wird bei
einem Durchschlag vom Heizleiter 20 auf die Kochplatte 12 ein
an sich bekannter, hier nicht dargestellter Sicherheitsschalter
ausgelöst.
Eine Abwandlung des Keramik-Kochfeldes ist in Fig. 2 darge
stellt und insgesamt mit der Ziffer 10' bezeichnet.
Wiederum ist auf die aus Glaskeramik, etwa Ceran®, bestehende
Kochplatte 12 an der Unterseite eine elektrisch leitfähige
Zwischenschicht 14' aufgebracht. Diese Zwischenschicht 14', bei
der es sich um eine Cermet-Schicht handelt, ist jedoch durch
eine auf die Kochplatte 12 aufgespritzte Haftvermittlerschicht
24 getrennt.
Die Haftvermittlerschicht 24 besteht vorzugsweise aus Al2O3
oder aus einer Mischung von Al2O3 und TiO2, z. B. 97 Gew.-% Al2O3
und 3 Gew.-% TiO2. Die Haftvermittlerschicht 24 wird mit einer
Schichtdicke von etwa 10 bis 150 µm thermisch gespritzt, vor
zugsweise durch APS. Die bevorzugte Schichtdicke liegt in der
Größenordnung von etwa 30 bis 100 µm. Auf die Haftvermittler
schicht 24 wird anschließend eine Cermet-Schicht bestehend aus
einer Nickel/Kobalt/Chrom-Legierung mit eingelagerten Carbid-
Partikeln (Wolframcarbid, Chromcarbid etc.) aufgespritzt. Die
Zwischenschicht 14' wird mit einer Schichtdicke von ca. 50 bis
250 µm, vorzugsweise etwa 50 bis 100 µm erzeugt. Hierauf werden
dann anschließend die Isolierschicht 16 und die Heizleiter
schicht 18 in der zuvor anhand von Fig. 1 bereits beschriebenen
Weise aufgebracht.
Wie aus den Figuren gemäß Fig. 1 und Fig. 2 erkennbar, laufen
die einzelnen übereinander liegenden Schichten jeweils am
Randbereich allmählich aus und gehen so stetig zur jeweils
darunter liegenden Schicht über. Außerdem nimmt die
Gesamtfläche der einzelnen Schichten zur Heizleiterschicht hin
jeweils ab. Auf diese Weise ergeben sich günstige
Spannungsverhältnisse in den Randbereichen der jeweiligen
Schichten, um so einer Delamination der Schichten
entgegenzuwirken.
In Fig. 1 ist zusätzlich noch eine ringförmige Vertiefung 26
dargestellt, die die Zwischenschicht 14 an deren Randbereich
ringförmig umschließt.
Durch diese geringe Vertiefung können Spannungen, die zwischen
der Kochplatte 12 und der Zwischenschicht 14 entstehen,
aufgenommen und teilweise abgebaut werden.
Claims (9)
1. Keramik-Kochfeld mit einer Kochplatte (12) aus Glaskeramik
oder Glas, mit einer elektrischen Heizleiterschicht (18),
mit einer Isolierschicht (16) zwischen der Kochplatte (12)
und der Heizleiterschicht (18), und mit einer elektrisch
leitfähigen Zwischenschicht (14) zwischen der Kochplatte
(12) und der Isolierschicht (16), dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (14) eine thermisch gespritzte
Schicht aus einer elektrisch leitfähigen Keramik oder aus
einem Cermet ist.
2. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (14) eine Oxidschicht ist, die
durch Sauerstoffverlust beim thermischen Spritzen elek
trisch leitfähig ist.
3. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (14) aus TiO2, aus einer Mischung
von Al2O3 mit einem Anteil an TiO2 von mindestens 50 Gew.-%,
vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-%, aus ZrO2, aus einer
Mischung von Al2O3 mit ZrO2 mit einem Anteil an ZrO2 von
mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-
%, aus einer Mischung von TiO2 und ZrO2, oder aus einer
Mischung von Al2O3 mit TiO2 und ZrO2 mit einem Anteil von
mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 90 Gew.-
% an TiO2 und ZrO2 hergestellt ist.
4. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (14) aus einem Cermet mit einer
Metall-Matrix hergestellt ist, die wenigstens einen der
Bestandteile Nickel, Cobalt und Chrom enthält.
5. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (14) aus einem Cermet mit einer
Metall-Matrix hergestellt ist, die eine Legierung aus den
Hauptbestandteilen Nickel, Cobalt und Chrom ist.
6. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Metallmatrix Partikel aus Carbid, wie
etwa aus Wolframcarbid, Chromcarbid oder dergleichen, ein
gelagert sind.
7. Keramik-Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der elektrisch leit
fähigen Zwischenschicht (14) und der Kochplatte eine kera
mische Haftvermittlerschicht (24) vorgesehen ist.
8. Keramik-Kochfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftvermittlerschicht (24) aus Aluminiumoxid, aus
Titanoxid oder aus Mischungen hiervon thermisch gespritzt
ist.
9. Keramik-Kochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (16) aus
Cordierit oder aus Mullit besteht und vorzugsweise durch
thermisches Spritzen aufgetragen ist.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10112235A DE10112235C2 (de) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Keramik-Kochfeld |
CNA028059999A CN1494816A (zh) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | 陶瓷炉灶面 |
AT02702359T ATE284123T1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
EP02702359A EP1366641B1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
ES02702359T ES2232733T3 (es) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Placa ceramica de coccion. |
DE50201676T DE50201676D1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
PCT/EP2002/001751 WO2002078397A1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
CA002439177A CA2439177A1 (en) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Ceramic cooktop |
US10/647,806 US20040104212A1 (en) | 2001-03-06 | 2003-08-25 | Ceramic cooktop |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10112235A DE10112235C2 (de) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Keramik-Kochfeld |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10112235A1 true DE10112235A1 (de) | 2002-10-10 |
DE10112235C2 DE10112235C2 (de) | 2003-04-03 |
Family
ID=7677416
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10112235A Expired - Fee Related DE10112235C2 (de) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Keramik-Kochfeld |
DE50201676T Expired - Fee Related DE50201676D1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50201676T Expired - Fee Related DE50201676D1 (de) | 2001-03-06 | 2002-02-20 | Keramik-kochfeld |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040104212A1 (de) |
EP (1) | EP1366641B1 (de) |
CN (1) | CN1494816A (de) |
AT (1) | ATE284123T1 (de) |
CA (1) | CA2439177A1 (de) |
DE (2) | DE10112235C2 (de) |
ES (1) | ES2232733T3 (de) |
WO (1) | WO2002078397A1 (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITMI20041363A1 (it) * | 2004-07-08 | 2004-10-08 | Cedil Sa | Elettrodomestico per cucine e simili |
US20100015354A1 (en) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | Lee Tai-Cheung | Method of making rollers with a fine pattern |
CN101979998B (zh) * | 2010-09-17 | 2012-07-25 | 九江学院 | 一种对热喷涂制备碳化铬金属陶瓷涂层中碳化物损失的定量表征方法 |
ES2401890B1 (es) * | 2011-06-29 | 2014-04-10 | BSH Electrodomésticos España S.A. | Dispositivo de aparato doméstico |
CN104254151A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-31 | 常熟市董浜镇华进电器厂 | 安全可靠的电热管 |
DE102016224069A1 (de) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Kochgerät mit einer Kochplatte und einer Heizeinrichtung darunter |
KR102111109B1 (ko) * | 2017-02-21 | 2020-05-14 | 엘지전자 주식회사 | 면상 발열장치, 이를 포함하는 전기 레인지 및 그 제조방법 |
CN207869432U (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-14 | 东莞市国研电热材料有限公司 | 一种多温区陶瓷发热体 |
EP3627671A1 (de) * | 2018-09-21 | 2020-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung einer wickelkopfanordnung für eine elektrische rotierende maschine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3105065C2 (de) * | 1981-02-12 | 1990-05-31 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | |
DE29824031U1 (de) * | 1998-04-17 | 2000-02-24 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, 81669 München | Kochplatte mit elektrisch leitfähiger Keramikplatte |
DE19855481A1 (de) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Siceram Gmbh | Elektrisches Kochfeld |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3110571A (en) * | 1958-07-01 | 1963-11-12 | Du Pont | Ceramic material bonded to metal having refractory oxide dispersed therein |
US3610888A (en) * | 1970-01-30 | 1971-10-05 | Westinghouse Electric Corp | Oxide resistor heating element |
US3978315A (en) * | 1975-09-19 | 1976-08-31 | Corning Glass Works | Electrical heating units |
US4764341A (en) * | 1987-04-27 | 1988-08-16 | International Business Machines Corporation | Bonding of pure metal films to ceramics |
US5227345A (en) * | 1990-05-03 | 1993-07-13 | The Dow Chemical Company | Powder mixtures including ceramics and metal compounds |
FR2665184B1 (fr) * | 1990-07-24 | 1993-10-15 | Centre Nal Recherc Scientifique | Poudres composites alumine/metal, cermets realises a partir desdites poudres et procedes de fabrication. |
US5728638A (en) * | 1996-08-21 | 1998-03-17 | Bfd, Inc. | Metal/ceramic composites containing inert metals |
US6037572A (en) * | 1997-02-26 | 2000-03-14 | White Consolidated Industries, Inc. | Thin film heating assemblies |
US5973298A (en) * | 1998-04-27 | 1999-10-26 | White Consolidated Industries, Inc. | Circular film heater and porcelain enamel cooktop |
-
2001
- 2001-03-06 DE DE10112235A patent/DE10112235C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-20 AT AT02702359T patent/ATE284123T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-02-20 CA CA002439177A patent/CA2439177A1/en not_active Abandoned
- 2002-02-20 EP EP02702359A patent/EP1366641B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-20 WO PCT/EP2002/001751 patent/WO2002078397A1/de not_active Application Discontinuation
- 2002-02-20 DE DE50201676T patent/DE50201676D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-02-20 ES ES02702359T patent/ES2232733T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-20 CN CNA028059999A patent/CN1494816A/zh active Pending
-
2003
- 2003-08-25 US US10/647,806 patent/US20040104212A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3105065C2 (de) * | 1981-02-12 | 1990-05-31 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | |
DE29824031U1 (de) * | 1998-04-17 | 2000-02-24 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, 81669 München | Kochplatte mit elektrisch leitfähiger Keramikplatte |
DE19855481A1 (de) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Siceram Gmbh | Elektrisches Kochfeld |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE50201676D1 (de) | 2005-01-05 |
CA2439177A1 (en) | 2002-10-03 |
CN1494816A (zh) | 2004-05-05 |
ES2232733T3 (es) | 2005-06-01 |
DE10112235C2 (de) | 2003-04-03 |
EP1366641A1 (de) | 2003-12-03 |
WO2002078397A1 (de) | 2002-10-03 |
US20040104212A1 (en) | 2004-06-03 |
ATE284123T1 (de) | 2004-12-15 |
EP1366641B1 (de) | 2004-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69313456T2 (de) | Keramisch zusammengesetztes Beschichtungsmaterial | |
EP0984839B1 (de) | Metall-keramik-gradientenwerkstoff, erzeugnis daraus und verfahren zur herstellung eines metall-keramik-gradientenwerkstoffes | |
EP1366642B1 (de) | Keramik-kochfeld | |
DE602005003746T2 (de) | Zündkerze | |
DE10112235C2 (de) | Keramik-Kochfeld | |
DE3126989A1 (de) | Kochplatte | |
DE3105065C2 (de) | ||
DE102009034307A1 (de) | Hochtemperaturheizung sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP0337230B1 (de) | Hochtemperaturheizsysteme und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE102013104702B4 (de) | Beschichtete Glaskeramikplatte | |
DE68906610T2 (de) | Zusammensetzungen von elektroleitendem Cermet für Zündungs- und Heizungsanordnungen. | |
EP0817756B1 (de) | Ozonisator und verfahren zur herstellung eines solchen | |
DE2729099C2 (de) | Zündkerze mit verminderter Störwellenaussendung | |
EP1366643B1 (de) | Keramik-kochfeld | |
DE2011215C3 (de) | Elektrische Heizvorrichtung | |
DE19822841B4 (de) | Ozonisator und Verfahren zur Herstellung eines solchen | |
DE68924137T2 (de) | Zusammenbau einer Indirekt geheizten Kathode. | |
DE102005056501A1 (de) | Flaches Induktionskochsystem | |
DE69302444T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Überzuges mit metallischen Substraten | |
DE2615473B2 (de) | Meßwiderstand für ein Widerstandsthermometer | |
DE3426804C2 (de) | Substrat für gedruckte Schaltungen | |
DE69502601T2 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrischen heizwiderständen | |
EP0719594A1 (de) | Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einem Gegenstand, insbesondere einem Küchengegenstand, sowie derart beschichteter Gegenstand | |
DE102005028363B3 (de) | Hochtemperatur-IR-Tarnbeschichtung | |
DE19545590A1 (de) | Ko-gesinterte Cermet-Schicht auf einem Keramikkörper und ein Verfahren zu ihrer Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: FRIEDRICH, CHRISTIAN, 81477 MUENCHEN, DE Inventor name: GADOW, RAINER, PROF.DR., 84544 ASCHAU, DE Inventor name: LI, CHUANFEI, 70569 STUTTGART, DE Inventor name: KILLINGER, ANDREAS, DR., 70794 FILDERSTADT, DE Inventor name: WERMBTER, KARSTEN, DR., 55257 BUDENHEIM, DE |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |