CN101805129A - 不锈钢板用绝缘层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不锈钢板用绝缘层材料及其制备方法，获取一种绝缘特性、印刷特性优良的不锈钢板或铁板上绝缘介质材料。本发明首先制备绝缘介质材料，按质量百分比将各种化工原料配比，搅拌均匀，烧结水淬制的乳浊玻璃粉，再在乳浊玻璃粉中加入有机溶剂制的绝缘层介质，即可印刷在不锈钢板上，烧结后制得高绝缘耐压的绝缘层介质。本发明大大提高了绝缘层的耐压，减小泄露电流，增大了热效率。提高了生产效率、节约能源和生产成本，环保，对人体无害。

Description

不锈钢板用绝缘层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发热元件的不锈钢用绝缘层介质材料，特别是涉及一种不锈钢板上的绝缘介质材料生产工艺。
背景技术
九十年代末，美国的Dupont、ESL和德国的Heraeus等跨国公司依靠其强大的技术力量、雄厚的资金投入、敏锐的市场判断开发出基于不锈钢基板的厚膜集成电路用系列电子浆料(包括介质浆料、电阻浆料和导体浆料)。并在不长的时间内，与厚膜集成电路生产厂家及家用电器生产商一道开发出全新概念的不锈钢基板/厚膜电路式大功率电热元件，并迅速形成产业化，将其应用于电热水壶、咖啡壶、电路灶及其他电热器具，产生巨大的经济效益(各种元件及应用如图)。该技术被称为电热元件领域的一场革命，它是集成电路制备技术与新材料技术相结合的产物。随着对该技术产品认识的进一步深入，近年又在相关领域获得非常广阔的应用，取得巨大经济效益。九十末期，国外这些浆料公司为了抢占中国市场，先后在上海、深圳等地设立了办事处，试图将该高新技术产品向中国厚膜电路厂家推广，由于其关键材料——电子浆料售价太高，且其推广应用的领域多为家电电热元件，这些产品的利润空间很有限，任何提高成本的技术在其推广过程中都将面临极大的困难，故国外公司的推广努力效果不佳。至今国内还没有成功应用该技术的报道。不过，国外应用同类技术生产的产品已经开始进入中国市场，但售价是国内具有同样功能产品的两倍以上。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，所要解决的问题是提供一种适用于丝网印刷工艺的304钢板用绝缘介质材料及其制备方法，其绝缘性能好，印刷性能优良，能满足大规模生产的要求。
为达上述目的，本发明的不锈钢板用绝缘层材料及其制备方法，包括如下步骤：
一种304钢板用绝缘介质材料，其绝缘介质材料主要是由乳浊玻璃组成，按比例将各种氧化物原料熔制得乳浊玻璃粉，然后乳浊玻璃粉中加入有机溶剂制成绝缘介质浆料，乳浊玻璃粉与有机溶剂的质量比例为：(80～100)∶(25～40)，其中各种氧化物原料按质量百分比包括下列各组分：
SiO2 40～50     B2O3 5～30
K2O 1～5        Na2O 5～15
Al2O3 4～15     ZnO 4～14
ZrO2 3～7       P2O5 0～3
Fe2O3 0～0.5    MgO 0～2
CoO 0.5～3      CaF2 0～5。
本发明304不锈钢板用绝缘介质材料的制备方法，包括下列步骤：
1)首先制备绝缘介质材料，按质量百分比将下列各氧化物原料进行配比：
SiO2 40～50     B2O3 5～30
K2O 1～5        Na2O 5～15
Al2O3 4～15     ZnO 4～14
ZrO2 3～7       P2O5 0～3
Fe2O3 0～0.5    MgO 0～2
CoO 0.5～3      CaF2 0～5
以上原料混合搅拌均匀，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1200℃～1500℃，以10℃/min的升温速率进行升温，保温1h。然后将其倒入水中淬冷，然后将得到的乳浊玻璃烘干、干法球磨、过筛制的乳浊玻璃粉。
2)在乳浊玻璃粉中加入有机溶剂即可制的绝缘介质浆料，乳浊玻璃粉与有机溶剂的质量比例为(80～100)∶(25～40)；
3)将制得的绝缘介质浆料印刷在304钢板上；
4)将印刷在304钢板上的绝缘介质浆料烘干，然后在820℃以上的烧结炉中进行烧结，即可得到绝缘耐压在3000V以上的绝缘介质层，其热膨胀系数和抗热震性能与304钢板匹配。
本发明的不锈钢板用绝缘层材料主要适用于304不锈钢，304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号，含铬19％，含镍9％。304不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性。在大气中耐腐蚀，具有良好的加工性能和可焊性。304钢的优良性质，使绝缘介质浆料的应用得到最广泛的推广，本发明的不锈钢板用绝缘介质层使用时具有以下特点：
①、工艺性能高，采用丝网印刷的方法，对环境要求比较严格；其次，因为产品属于大功率高温度类型，要求绝缘介质层的烧结温度较高，而且要与特定的电阻浆料相配套，因此要接温度要在820℃～850℃；
②、为了满足电气性能，要求绝缘介大，承受的绝缘耐压要高，3000V以上；
③、物理性能方面，绝缘介质材料的热膨胀系数与抗热震性能要和304钢的相匹配；
④、对环境无污染，对人体无毒害，符合欧盟等国家对环境要求的标准。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。
本发明的304不锈钢用绝缘介质材料，主要由各种氧化物原料高温烧结熔制成乳浊玻璃粉，然后再加入有机溶剂配制成绝缘介质浆料，乳浊玻璃粉与有机溶剂的质量比例为(80～100)∶(25～40)，绝缘介质材料由乳浊玻璃粉组成，其中各种氧化物原料按质量百分比包括以下各组分：
SiO2 40～50     B2O3 5～30
K2O 1～5        Na2O 5～15
Al2O3 4～15     ZnO 4～14
ZrO2 3～7       P2O5 0～3
Fe2O3 0～0.5    MgO 0～2
CoO 0.5～3      CaF2 0～5
按比例将以上各氧化物熔制得乳浊玻璃粉，然后在乳浊玻璃粉中加入有机溶剂制得绝缘介质浆料。
本发明304不锈钢板用绝缘介质材料的制备方法，包括下列步骤：
1)、首先制备绝缘介质材料，按质量百分比将下列各氧化物原料进行配比：
SiO2 40～50     B2O3 5～30
K2O 1～5        Na2O 5～15
Al2O3 4～15     ZnO 4～14
ZrO2 3～7       P2O5 0～3
Fe2O3 0～0.5    MgO 0～2
CoO 0.5～3      CaF2 0～5
以上原料混合搅拌均匀，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1200℃～1500℃，以10℃/min的升温速率进行升温，保温1h。然后将其倒入水中淬冷，然后将得到的乳浊玻璃烘干、干法球磨、过筛制的乳浊玻璃粉。
2)、在乳浊玻璃粉中加入有机溶剂即可制的绝缘介质浆料，乳浊玻璃粉与有机溶剂的质量比例为(80～100)∶(25～40)；
3)、将制得的绝缘介质浆料印刷在304钢板上；
4)、将印刷在304钢板上的绝缘介质浆料烘干，然后在820℃以上的烧结炉中进行烧结，即可得到绝缘耐压在3000V以上的绝缘介质层，其热膨胀系数和抗热震性能与304钢板匹配。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，仅为本发明之较佳实施例而已，并非对本发明作实施任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容做出局部更改均等变化、或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的涵盖范围内。

Claims (2)

1.一种不锈钢绝缘介质材料，其特征在于，绝缘层材料的成分由乳浊玻璃粉∶有机溶剂的质量比例为(80～100)∶(25～40)，乳浊玻璃粉组分的各种氧化物原料按质量百分比如下：
SiO2    15～50    B2O3    5～30
K2O     0.1～2    Na2O    5～15
Al2O3   4～30     ZnO     10～20
ZrO2    3～7      P2O5    0～3
Fe2O3   0～0.5    BaO     0～2
CoO     0.5～3    CaF2    0～5。
2.一种不锈钢绝缘介质材料的制备方法，其特征是包括下列步骤：
①、首先制备绝缘介质材料，按质量百分比将下列氧化物原料配比：
SiO2     40～50    B2O3    5～30
K2O      1～5      Na2O    5～15
Al2O3    4～15     ZnO     4～14
ZrO2     3～7      P2O5    0～3
Fe2O3    0～0.5    MgO     0～2
CoO      0.5～3    CaF2    0～5；
以上原料混合均匀搅拌，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1200～1500，升温速率为10℃/min，保温1小时左右，然后将其倒入水中淬冷，烘干，干法球磨、过筛，制得乳浊玻璃粉；
②、再在乳浊玻璃粉中加入有机溶剂，制得绝缘层介质浆料，乳浊玻璃粉与有机溶剂的质量配比为：(80～100)∶(25～40)；
③、将制得的绝缘介质浆料通过丝网印刷的方法印刷在钢板上；
④、将印刷好的绝缘层放在烘箱里烘干，烘箱温度为100℃左右，然后在830～850进行烧结，即可得到绝缘耐压3000v以上的的绝缘介质层。
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