技术领域
[0001] 本发明涉及家用电器技术领域，具体而言，涉及一种面板和电器。
相关背景技术
[0002] 电磁炉是常用的家用电器，它不需要明火加热，而是利用线圈盘产生磁场在导磁锅具表面产生涡流发热。使用电磁炉烹饪方便、安全性高，广受用户的青睐。
[0003] 目前，电磁炉的面板材料采用的是锂‑铝‑硅微晶玻璃材料，该材料膨胀系数低、强度高，因此在微晶玻璃上烹饪不用担心开裂问题。随着时代的发展，岩板材质由于其独特的外观和质感，受到年轻人的追捧，用岩板替代微晶面板成为市场的热点发展方向。但岩板在高温加热时不耐热，容易开裂。
具体实施方式
[0041] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0042] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0043] 下面参照图1和图2描述根据本发明一些实施例提出的面板1和电器。
[0044] 如图1和图2所示，根据本发明的第一方面的一个实施例，本发明提出了一种面板1，包括：第一材料层10；第二材料层12，设于第一材料层10的一侧，其中，第一材料层10的致密度大于第二材料层12的致密度，第一材料层10的孔隙率低于第二材料层12的孔隙率。
[0045] 本发明提供的面板1，包括第一材料层10和设置在第一材料层10一侧的第二材料层12，第一材料层10的致密度大于第二材料层12的致密度，也即第一材料层10更易致密化烧结，而第二材料层12由于致密度比第一材料层10低，且孔隙率比第一材料层10大，因此第二材料层12的晶粒之间的间隙比第一材料层10大，使第二材料层12能够通过间隙抵消颗粒受热膨胀带来的体积膨胀，避免面板1高温加热时开裂。其中，第一材料层10的孔隙率低于第二材料层12的孔隙率，这样，在面板1应用场景中与水接触时，能够避免液体经过第一材料层10渗入到第二材料层12内，进而避免第二材料层12下方的电子器件的漏电。
[0046] 可以理解的是，本申请通过将面板1设置为双层结构，表层为第一材料层10，底层为第二材料层12，第一材料层10的致密度大于第二材料层12的致密度，因此第二材料层12的致密度低于第一材料层10的致密度，相比于第一材料层10，第二材料层12由于致密度较低，其内部的晶粒之间的间隙更大，这样，在面板1受热时，这些间隙可以抵消颗粒受热膨胀带来的体积膨胀，宏观上避免陶瓷板在高温加热时开裂。相应地，第一材料层10的致密度较大，使得其孔隙率较低，因此具有较好的防水性能。
[0047] 需要说明的是，表层的第一材料层10的材料组分更易致密化烧结，第二材料层12的晶粒之间具有间隙。
[0048] 在具体应用中，面板1为烧结而成。
[0049] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10的膨胀系数低于第二材料层12的膨胀系数，其中，第一材料层10的晶相中包括负膨胀晶相。
[0050] 在该实施例中，第一材料层10的膨胀系数低于第二材料层12的膨胀系数，这样，在面板1受热时，由于第一材料层10具有较低的膨胀系数，能够避免第一材料层10开裂，使得第一材料层10与第二材料层12相匹配，也即保证了面板1整体的耐热性能。其中，第一材料层10的晶相中包括负膨胀晶相，大幅度的降低了第一材料层10的总体膨胀系数。
[0051] 在具体应用中，第二材料层12的晶相中包括低膨胀晶相，使得第二材料层12的膨胀系数较低，进而在面板1受热时，提高了面板1的耐热性，避免面板1开裂。
[0052] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10和第二材料层12均含有硅元素和氧元素，硅元素的重量百分比大于等于10％，氧元素的重量百分比大于等于30％。
[0053] 在该实施例中，第一材料层10和第二材料层12均包含10％以上的硅元素和30％以上的氧元素，在烧结时，硅元素和氧元素能够形成硅‑氧‑硅化学键，提升了第一材料层10和第二材料层12之间的结合力，避免在受到外部冲击或高温环境下第一材料层10和第二材料层12脱离。
[0054] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10还包括锂元素和/或镁元素，第二材料层12还包括镁元素。
[0055] 在该实施例中，第一材料层10还包括锂元素和/或镁元素，第二材料层12还包括镁元素，使得第一材料层10烧结后致密度较高，同时使得第一材料层10形成较大的体积收缩，由于第二材料层12烧结时的收缩率低，因此第一材料层10收缩时形成表面压应力，而热冲击主要是拉应力，因此可以在热震过程中进一步减缓热应力引发的开裂；第二材料层12还包括镁元素，使得第二材料层12具有较低的热膨胀系数。
[0056] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10的晶相中包括锂‑铝‑硅‑氧晶相，第二材料层12的晶相中包括镁‑铝‑硅‑氧晶相。
[0057] 在该实施例中，第一材料层10还包括锂元素，第一材料层10中的晶相包括锂‑铝‑硅‑氧晶相，一方面，锂元素在烧结时形成Li2O(氧化锂)，氧化锂属于碱金属氧化物助熔剂，高温烧结时会形成液态玻璃相，进而填充颗粒之间的缝隙，促进第一材料层10的致密化烧结，使得第一材料层10烧结后致密度较高，同时使得第一材料层10形成较大的体积收缩，由于第二材料层12烧结时的收缩率低，因此第一材料层10收缩时形成表面压应力，而热冲击主要是拉应力，因此可以在热震过程中进一步减缓热应力引发的开裂。另外，锂元素与第一材料层10中的其他元素形成具有负膨胀系数的锂‑铝‑硅‑氧晶相，可以大幅度的降低第一材料层10的总体热膨胀系数。第二材料层12的晶相中包括镁‑铝‑硅‑氧晶相，使得第二材料层12具有较低的热膨胀系数，进而面板1受到热冲击时，能够提升面板1的耐热性能，避免面板1膨胀过多而开裂。
[0058] 可以理解的是，镁‑铝‑硅‑氧晶相为低膨胀系数晶相。
[0059] 根据本申请的一个实施例，在第一材料层10中，锂元素的重量百分比大于等于0％，且小于等于5％，镁元素的重量百分比大于等于0％，且小于等于8％，铝元素的重量百分比大于等于5％，且小于等于15％，硅元素的重量百分比大于等于20％，且小于等于45％，氧元素的重量百分比大于等于30％，且小于等于60％。
[0060] 在该实施例中，在第一材料层10中，包含锂元素、镁元素、铝元素、硅元素和氧元素。其中，锂元素的重量百分比在0％至5％之间，既能够实现第一材料层10的致密化烧结，又能够降低第一材料层10的成本。镁元素的重量百分比大于等于0％，且小于等于8％、铝元素的重量百分比大于等于5％，且小于等于15％，硅元素的重量百分比大于等于20％，且小于等于45％，氧元素的重量百分比大于等于30％，且小于等于60％，既能够保证第一材料层10与第二材料层12之间的结合力，又能够使得第一材料层10形成负膨胀系数晶相。
[0061] 在具体应用中，锂元素的重量百分比为：0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％中的任意数值。
[0062] 镁元素的重量百分比为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％中的任意数值。
[0063] 铝元素的重量百分比为6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％中的任意数值。
[0064] 硅元素的重量百分比为22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、39％中的任意数值。
[0065] 氧元素的重量百分比为32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％中的任意数值。
[0066] 根据本申请的一个实施例，在第二材料层12中，镁元素的重量百分比大于等于1％，且小于等于15％，铝元素的重量百分比大于等于10％，且小于等于25％，硅元素的重量百分比大于等于10％，且小于等于45％，氧元素的重量百分比大于等于30％，且小于等于
60％。
[0067] 在该实施例中，第二材料层12中包含镁元素、铝元素、硅元素和氧元素，其中，镁元素的重量百分比大于等于1％，且小于等于15％，铝元素的重量百分比大于等于10％，且小于等于25％，硅元素的重量百分比大于等于10％，且小于等于45％，氧元素的重量百分比大于等于30％，且小于等于60％，使得第二材料层12能够合成具有低膨胀系数的晶相，同时也能够通过铝元素和氧元素形成氧化铝，提升第一材料层10和第二材料层12之间的结合力。
[0068] 在具体应用中，镁元素的重量百分比为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％中的任意数值。
[0069] 铝元素的重量百分比为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％中的任意数值。
[0070] 硅元素的重量百分比为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、
35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％中的任意数值。
[0071] 氧元素的重量百分比为32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％中的任意数值。
[0072] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10的厚度大于等于50μm，且小于等于500μm；第一材料层10的孔隙率小于等于1％；第一材料层10在预设温度区间内的膨胀系数大于‑6 ‑6等于0×10 /K，且小于等于1.5×10 /K。
[0073] 在该实施例中，第一材料层10太厚则增加了制造成本，还会产生较大的应力差，容易造成第一材料层10开裂，第一材料层10的厚度太小则会导致面板1强度不足，在受到机械冲击时容易造成第一材料层10开裂，因此将第一材料层10的厚度设置在50μm至500μm之间，保证了第一材料层10的强度。第一材料层10的孔隙率小于等于1％，能够避免液体由第一材料层10进入第二材料层12，进而通过第二材料层12进入内部的元器件上造成漏电的情况。在第一材料层10所处的预设温度区间为室温至1000℃的情况下，第一材料层10的膨胀系数‑6 ‑6
大于等于0×10 /K，且小于等于1.5×10 /K，使得第一材料层10具有较低的膨胀系数，这样，在面板1受到高温加热时，能够避免第一材料层10开裂。
[0074] 在具体应用中，第一材料层10的厚度为320μm、350μm、380μm、400μm、420μm、450μm、480μm中的任意数值。
[0075] 第一材料层10的孔隙率为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％中的任意数值。
[0076] 第一材料层10的膨胀系数为0.2×10‑6/K、0.5×10‑6/K、0.8×10‑6/K、1×10‑6/K、‑6 ‑61.2×10 /K、1.5×10 /K中的任意数值。
[0077] 其中，室温大于等于10℃，且小于等于30℃。
[0078] 根据本申请的一个实施例，第二材料层12的厚度大于等于5mm，且小于等于10mm；第二材料层12的孔隙率大于等于10％，且小于等于25％；第二材料层12在预设温度区间内‑6 ‑6
的膨胀系数大于等于1.5×10 /K，且小于等于3.5×10 /K。
[0079] 在该实施例中，第二材料层12的厚度太厚则会造成面板1整体的厚度太厚，用料过多，成本过高。第二材料层12的厚度太小则会造成强度过低，不满足机械冲击要求。因此将第二材料层12的厚度设置在5mm至10mm之间，既保证了面板1的强度，又降低了制造成本。第二材料层12的孔隙率在10％至25％之间，既满足了第二材料层12对内部颗粒受热膨胀的抵消效果，又能够保证面板1的强度。第二材料层12在预设温度区间内的膨胀系数大于等于‑6 ‑61.5×10 /K，且小于等于3.5×10 /K，使得第二材料层12具有较低的膨胀系数，进而避免面板1被高温加热时破裂。
[0080] 具体地，预设温度区间为室温至1000℃。进一步地，室温大于等于10℃，且小于等于30℃。
[0081] 在具体应用中，第二材料层12的厚度为6mm、7mm、8mm、9mm、9.5mm中的任意数值。
[0082] 第二材料层12的孔隙率为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％中的任意数值。
[0083] 第二材料层12的膨胀系数为1.6×10‑6/K、1.7×10‑6/K、1.8×10‑6/K、1.9×10‑6/K、‑6 ‑6 ‑6 ‑6 ‑6 ‑6 ‑62×10 /K、2.2×10 /K、2.5×10 /K、2.6×10 /K、2.8×10 /K、3×10 /K、3.2×10 /K、‑6
3.5×10 /K中的任意数值。
[0084] 根据本申请的一个实施例，第二材料层12的厚度与第一材料层10的厚度之比大于等于10，且小于等于200。
[0085] 在该实施例中，第二材料层12的厚度与第一材料层10的厚度的比值在10至200之间，能够保证面板1的强度，满足机械冲击要求。
[0086] 在具体应用中，第一材料层10的厚度大于等于50微米，且小于或等于500微米。
[0087] 根据本申请的一个实施例，面板1还包括：防水层，设于第一材料层10背离第二材料层12的一侧。
[0088] 在该实施例中，第一材料层10背离第二材料层12的一侧设置有防水层，防水层具有防水的效果，能够进一步避免液体经过第二材料层12流入下方的元器件内，避免发生漏电的情况。
[0089] 在具体应用中，防水层需要满足低膨胀系数、低孔隙率以及与第一材料层10良好的结合力。
[0090] 根据本申请的一个实施例，第一材料层10和第二材料层12为一体式烧结成型结构。
[0091] 在该实施例中，第一材料层10和第二材料层12一体式烧结成型而成，使得颗粒之间发生原子扩散，形成烧结颈，提升了面板1的机械强度。同时，也能够使得第一材料层10通过烧结形成具有较低的致密度的结构。
[0092] 可以理解的是，面板1为陶瓷面板。
[0093] 根据本发明的一个实施例，还提出了一种电器，包括：如上述任一实施例提出的面板1。
[0094] 本发明提供的电器，因包括上述任一实施例提出的面板1，因此具有面板1的全部有益效果。
[0095] 需要说明的是，电器包括厨房电器，进一步地，电器包括电磁炉、多头灶等。
[0096] 在具体应用中，本申请提出的面板1，首先选择低膨胀系数的陶瓷体系，其次在陶瓷的晶粒间引入间隙，在陶瓷板受热膨胀时，微观上陶瓷颗粒会发生膨胀，此时颗粒之间的间隙可以抵消颗粒受热膨胀带来的体积膨胀，宏观上避免陶瓷面板在高温加热时开裂。最后，在电磁炉使用场景下，面板1存在孔隙会导致水渗入到面板1下的电子元器件，从而引发安全风险。因此，在面板1表面增加一层防水层，防水层由防水材料制成，此材料需满足低膨胀系数、低孔隙率以及与基材良好的结合力。
[0097] 具体地，如图1和图2所示，面板1包括位于表层的第一材料层10和位于底层的第二材料层12。其中，底层材料中含有低膨胀系数的Mg‑Al‑Si‑O(锰‑硅‑铝‑氧)相，膨胀系数为‑6 ‑61.5×10 /K～3.5×10 /K，是面板1耐冷热冲击的基本要求。同时，为了进一步提升材料的耐热震能力，通过固态烧结的方式，使颗粒之间发生原子扩散形成烧结颈，提升陶瓷板的机械强度。由于固态烧结不会引起材料大幅的收缩，因此面板1从压制成型的坯体到烧结成型时，整体收缩率不高于5％。但由于陶瓷颗粒之间发生致密化固态烧结，颗粒间存在大量的间隙，孔隙率在10％～25％之间。这些间隙可以抵消颗粒受热膨胀带来的体积膨胀，宏观上避免面板1在高温加热时开裂。此外，面板1的强度与孔隙率成反比，因此底层材料厚度需大于5mm，才能满足机械冲击要求。同时，底层材料的厚度大于10mm的情况下，虽满足强度要求，但材料重量过大，成本过高。
[0098] 电磁炉或多头灶面板1主要用于烹饪场景，因此表面经常与水接触，为避免水渗入到面板1底部造成电子元器件的漏电，因此陶瓷板表层要求具有极低的孔隙率，但面临两个问题：
[0099] (1)由于表层和底层材料是一起烧结的，但在相同烧结温度下，表层材料要比底层材料更致密，因此要求表层材料组分更易致密化烧结。
[0100] (2)表层与底层材料的热膨胀系数匹配，避免加热时表层与底层之间开裂，由于表层材料比底层材料致密的多，无法依靠孔隙抵抗热应力，因此要求表层材料的热膨胀系数比底层更低。
[0101] 进一步地，我们在表层材料中加入0.1％～5％Li，有两个作用：
[0102] (1)Li在烧结时形成Li2O，属于碱金属氧化物助熔剂，高温烧结时会形成液态玻璃相，填充颗粒之间的间隙，促进陶瓷致密化烧结，使表层材料形成较大的体积收缩。但由于底层材料烧结收缩率低，因此表层材料收缩时形成表面压应力，而热冲击主要是拉应力，可以在热震过程中进一步减缓热应力引发的开裂。
[0103] (2)Li在烧结过程中与Al(铝)、Si(硅)、O(氧)三种元素形成具有负膨胀系数的Li‑‑6Al‑Si‑O(锂‑铝‑硅‑氧)晶相，可以大幅降低表层材料的总体热膨胀系数(0×10 /K～1.5×‑6
10 /K)。
[0104] 进一步地，表层的厚度为50微米‑500微米：表层厚度小于50微米时，强度不足导致机械冲击表层开裂；表层厚度大于500微米时，则表面材料与底层材料共同烧结时，产生较大的应力差，引发表层开裂。
[0105] 进一步地，底层和表层材料中均含有10％以上Si和30％以上O，在烧结时可形成Si‑O‑Si化学键，提升底层和表层之间的结合力。
[0106] 本申请通过对实施例1和对比例1至对比例6进行测试，测试方法为：
[0107] 1、孔隙率：由于底层和表层材料结合紧密，难以将两层材料单独取下，因此采用显微图像法进行孔隙率计算。通过扫描电镜直接观察样品截面，在合适的放大倍数下(视野内只有底层或表层材料)对样品按顺序取平行截面照片。使用图像处理软件如ImageJ软件，利用孔隙与基材的不同衬度识别出孔隙在整张图片中的占比，并重复处理5张图片，将最终平均值作为该号样品的孔隙率。
[0108] 2、机械冲击：采用0.5J弹簧冲击枪，在面板1中心和四角共5个位置，每个位置冲击3次。陶瓷板应无爆裂，破损现象。
[0109] 3、冷热冲击：将陶瓷面板放入温度为550℃恒温箱中，达到热平衡后，取出迅速投入25℃±5℃水中，不应有掉漆现象，陶瓷面板应无爆裂，破损现象。
[0110] 其中，实施例1和对比例1至对比例6的参数如下：
[0111] 实施例1：陶瓷面板表层厚度385微米，孔隙率0.52％；底层厚度6mm，孔隙率14.8％。
[0112] 对比例1：陶瓷面板表层厚度40微米，孔隙率0.52％；底层厚度6mm，孔隙率14.8％。
[0113] 对比例2：陶瓷面板表层厚度530微米，孔隙率0.52％；底层厚度6mm，孔隙率14.8％。
[0114] 对比例3:陶瓷面板表层厚度385微米，孔隙率1.5％；底层厚度6mm，孔隙率14.8％。
[0115] 对比例4：陶瓷面板表层厚度385微米，孔隙率0.52％；底层厚度4.5mm，孔隙率14.8％。
[0116] 对比例5：陶瓷面板表层厚度385微米，孔隙率0.52％；底层厚度6mm，孔隙率8.5％。
[0117] 对比例6：陶瓷面板表层厚度385微米，孔隙率0.52％；底层厚度6mm，孔隙率28％。
[0118] 表1：不同实施例和对比例测试结果
[0119]
[0120]
[0121] 具体地，表1中的OK表示通过测试，NG表示未通过测试。
[0122] 从实施例1和对比例1可以看出，陶瓷面板的表层厚度低于50微米，表层抗机械冲击不足发生开裂。从实施例1和对比例2可以看出，陶瓷面板表层厚度大于500微米，烧结后表层由于与底层材料由于膨胀系数差异导致的应力差过大引发开裂。从实施例1和对比例3可以看出，陶瓷面板表层孔隙率过高，导致表面渗水，可能引起面板1下方电子元器件短路的安全隐患。从实施例1和对比例4可以看出，陶瓷面板底层厚度小于5mm，导致整体面板1的强度不足，机械冲击开裂。从实施例1和对比例5可以看出，陶瓷面板底层孔隙率低于10％，冷热冲击后发生开裂，表明底层颗粒间隙不足，无法抵消颗粒受热膨胀所产生的应力。从实施例1和对比例6可以看出，陶瓷面板底层孔隙率高于25％，机械冲击整体陶瓷面板发生开裂，原因是陶瓷面板的强度和孔隙率成反比，过高的孔隙率会导致面板1的强度下降。
[0123] 综上，最佳的方案为：陶瓷面板具有双层结构，表层50微米～500微米，孔隙率小于‑6 ‑61％，膨胀系数为0×10 /K～1.5×10 /K；底层材料的厚度大于5mm，孔隙率为10％～25％，‑6 ‑6
膨胀系数为1.5×10 /K～3.5×10 /K，进一步地底层材料的厚度小于10mm。
[0124] 在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
[0125] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0126] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
