CN102065589A - 一种耐高温透明电热膜的制作方法 - Google Patents

一种耐高温透明电热膜的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种耐高温透明电热膜的制作方法，包括：配制表面改性溶液，净化基材，表面改性，制作电极，通电老化工序，其特征是：表面改性溶液配方以四氯化锡300-500克为主料，三氯化钌3-5克，氢氧化铋4-7克为高温阻值稳定剂，钛酸钡4-7克为高压阻值稳定剂，氟硼酸2-4克为掺杂剂，氢氟酸适量为掺杂助溶剂，盐酸适量为助溶剂，无水乙醇300-500克为溶剂。优点是：耐高温；抗氧化；空气中可干烧，使用温区宽，寿命长；衰减慢；应用广泛。本发明适用于耐高温透明电热膜的制作方法。

Description

一种耐高温透明电热膜的制作方法
技术领域
本发明属于以材料成分或材料性质为特征的欧姆电阻发热膜，特别涉及一种能在高温下工作的耐高温透明电热膜的制作方法。
背景技术
氧化锡(SnO2)及其掺杂化合物是第一个投入商用的半导体面电热材料，最近二十多年，半导体电热膜技术发展异常迅速，其原因在于其优异的光电性能和节能效果，导致了对其的广泛应用和紧迫需要。目前半导体电热膜材料主要包括：氧化锡(SnO2)、氧化铟(Iu2O3)、锡酸镉(Cd2SnO4)、氧化锌(ZnO)及其掺杂体系。它们的共同缺点是：高温下稳定性差，衰减快，限制了其实用领域。
氧化锡(SnO2)之所以导电，是因有足够的载流子浓度，其载流子主要来自晶体中存在的缺陷，即氧空位或间隙锡原子或其他掺杂杂质，(作施主或受主)。为了提高氧化锡膜的导电性，通常掺杂一些高价阳离子替代Sn 4+离子的位置或掺杂低价阳离子替代O2-离子的位置。氧空位的形成过程是可逆的，只要在空气或氧气中加热晶体至500-1000℃，这些氧空位载流子很容易去掉，因此，要保证电热膜的高温稳定性，必须筛选具有特性的化合物作添加剂。
发明内容
本发明的目的是针对现有电热膜及其制作方法所存在的问题，筛选具有特性的化合物作添加剂，提供一种耐高温透明的电热膜的制作方法，以克服现有技术中电热膜高温衰减快、寿命短、不耐干烧等影响实用性的问题。
本发明的一种耐高温透明电热膜的制作方法，是选择绝缘基材，对基材表面改性，在电热膜表面制作电极，通电老化，具体工艺过程是：配制表面改性溶液，净化基材，表面改性，制作电极，通电老化，
1，配制表面改性溶液
(1)配方组分：其重量比为：(单位：克)
四氯化锡(SnCL4·5H2O)    300-500……主料
三氯化钌(RuCL3)          3-5……高温阻值稳定剂
氢氧化铋(Bi(OH)3)        4-7……高温阻值稳定剂
钛酸钡(BaTiO3)           4-7……高压阻值稳定剂
氟硼酸(HBF4)             2-4……掺杂剂
氢氟酸(HF)               适量……掺杂助溶剂
盐酸(HCL)                适量……助溶剂
无水乙醇(CH3CH2OH)       300-500……溶剂
(2)配制方法：
按配方称取钛酸钡和氢氧化铋，分别用氢氟酸和盐酸溶解，盖好，备用；
按配方称取其它各组分，溶于无水乙醇中，搅拌下慢慢加入钛酸钡和氢氧化铋溶液，
充分搅拌均匀，成为表面改性溶液，置于0-8℃冷柜中备用。
2，净化基材
硬质类基材：如玻璃、陶瓷、碳化硅，排列有序置放于超声波清洗机中，用自来水浸泡，冲洗干净(必要时用点洗涤剂)，于100-150℃下烘干，盖好，备用；
薄柔类基材：如云母板、矿棉纸，可用脱籽棉擦去灰尘，必要时沾酒精擦除油污，在150-200℃下烘干至云母板发出清脆声为合格。
3，表面改性
把净化干燥的绝缘基材装上夹具，送入650-700℃的表面改性炉中，根据负压喷射原理，用除去水油杂质、压力为0.2-0.4MPa的压缩空气，把表面改性溶液定量雾化喷入表面改性炉，高温下空气中的氧与溶液各组分发生化学反应，所生成的导电金属氧化物晶粒嵌入基材表面晶格中进行掺杂，积淀成膜，使绝缘基材表面改性。
Figure BSA00000398169000021
Figure BSA00000398169000022
Figure BSA00000398169000024
Figure BSA00000398169000025
Figure BSA00000398169000026
所生成的二氧化钌(RuO2)高温下能和多种固态氧化物发生固相反应，生成导电性、热稳定性良好的多元半导体金属氧化物，保证了电热膜的高温稳定性。
4，制作电极
在电热膜表面的适当位置涂刷银浆，于100-200℃下烘干后，送入600-800℃还原炉中，还原20-30分钟，电极呈致密的银白色为合格。
5，通电老化：
用机械连接方法引出电源线，用高于工作电压1.25倍的电压，通电老化3-30分钟，使膜层晶格有序化，变电阻率高的SnO相为电阻率低的SnO2相，提高膜层的导电性和稳定性。
本发明与现有技术相比，其优点是：本发明的表面改性溶液配方以四氯化锡300-500克为主料，三氯化钌3-5克，氢氧化铋4-7克为高温阻值稳定剂，钛酸钡4-7克为高压阻值稳定剂，氟硼酸2-4克为掺杂剂，氢氟酸适量为掺杂助溶剂，盐酸适量为助溶剂，无水乙醇300-500克，为溶剂。优点是：耐高温；抗氧化；空气中可干烧，使用温区宽，寿命长；衰减慢；应用广泛。筛选了适当的化合物作添加剂，从源头确保膜层阻值稳定性。
1、选择了具有潜能的RnCl3和Bi(OH)3作添加剂，保护阻值高温稳定性，
Figure BSA00000398169000031
Figure BSA00000398169000032
氧化钌是(n-.p-)型的半导体材料。空气中900℃仍相当稳定，且高温下能和多种固态化合物发生固相反应，生成稳定性好；导电性强的多元金属氧化物，
Figure BSA00000398169000033
所生成的钌酸铋(Bi2Ru2O7)属n-型半导体，空气中1000℃仍很稳定。
2、选择了具有特殊功能的钛酸钡(BaTiO3)作添加剂，保护阻值高压稳定性，氧化钌即是(n-.p-)型半导体，又是顺磁型物质，其磁化系数随温度的升高而增大。选钛酸钡作添加剂，强化膜层以极化的形式贮存电能，而不是以电流的形式消耗电能，避免了电流造成膜层高压显微结构和电阻的永久变化，改善了电阻的电压承受能力，保证了膜层阻值的高压稳定性。因此，本技术所制备的电热膜耐高温，抗氧化，不怕在空气中干烧。800℃可以连续工作，大大扩宽了应用范围。
本发明适用于耐高温透明电热膜的制作方法。
具体实施方式
本发明的一种耐高温透明电热膜的制作方法，是选择绝缘基材，对基材表面改性，在电热膜表面制作电极，通电老化，具体工艺过程是：配制表面改性溶液，净化基材，表面改性，制作电极，通电老化，
1，配制表面改性溶液
(1)配方组分重量比(单位：克)为：
四氯化锡(SnCL4·5H2O)    300……主料
三氯化钌(RuCL3)          3……高温阻值稳定剂
氢氧化铋(Bi(OH)3)        4……高温阻值稳定剂
钛酸钡(BaTiO3)           5……高压阻值稳定剂
氟硼酸(HBF4)             2……掺杂剂
氢氟酸(HF)               适量……掺杂助溶剂
盐酸(HCL)                适量……助溶剂
无水乙醇(CH3CH2OH)       300……溶剂
(2)配制步骤；
按配方称取钛酸钡和氢氧化铋，分别用氢氟酸和盐酸溶解，盖好，备用。
按配方称取其它各组分，溶于无水乙醇中。搅拌下慢慢加入钛酸钡和氢氧化铋溶液，充分搅拌均匀，成为表面改性溶液，置于0-8℃冷柜中备用。
2，净化基材
硬质类基材：如玻璃、陶瓷、碳化硅，排列有序置放于超声波清洗机中，用自来水浸泡，冲洗干净，擦去水分，于100-150℃下烘干，盖好，备用。
对薄柔类基材：如云母板、矿棉纸，可用脱籽棉擦去灰尘，必要时沾酒精擦除油污，在150-200℃下烘干至云母板发出清脆声为合格。
3，表面改性
把净化干燥的绝缘基材装上夹具，送入650-700℃的表面改性炉中，根据负压喷射原理，用除去油污水分、压力为0.3MPa的压缩空气在枪口形成负压，带动枪罐内的表面改性溶液，定量雾化喷入表面改性炉，高温下空气中的氧与溶液各组分发生化学反应，所生成的导电金属氧化物晶粒嵌入基材表面晶格中进行掺杂，积淀成膜，使绝缘基材表面改性。
4，制作电极
在电热膜表面的适当位置涂刷银浆，于100-200℃下烘干，送入600-800℃还原炉中，还原20-30分钟，电极呈致密的银白色为合格。
5，通电老化
用机械连接方法引出电源线，用高于工作1.25倍的电压，通电老化3-30分钟，使膜层晶格有序化，变电阻率高的SnO相为电阻率低的SnO2相，提高膜层的导电性和稳定性。

Claims (2)

1.一种耐高温透明电热膜的制作方法，其工艺过程是：配制表面改性溶液，净化基材，表面改性，制作电极，通电老化，其特征是：
配制表面改性溶液的配方组分重量比为：(单位：克)
四氯化锡(SnCL4·5H2O)    300-500……主料
三氯化钌(RuCL3)          3-5……高温阻值稳定剂
氢氧化铋(Bi(OH)3)        4-7……高温阻值稳定剂
钛酸钡(BaTiO3)           4-7……高压阻值稳定剂
氟硼酸(HBF4)             2-4……掺杂剂
氢氟酸(HF)               适量……掺杂助溶剂
盐酸(HCL)                适量……助溶剂
无水乙醇(CH3CH2OH)       300-500……溶剂
配制方法为，按配方称取钛酸钡和氢氧化铋，分别用氢氟酸和盐酸溶解，盖好，备用；按配方称取其它各组分，溶于无水乙醇中，搅拌下慢慢加入钛酸钡和氢氧化铋溶液，充分搅拌均匀，成为表面改性溶液，置于0-8℃冷柜中备用。
2.如权利要求1所述的一种耐高温透明电热膜的制作方法，其特征是，对净化基材表面改性时，把净化干燥的绝缘基材装上夹具，送入650-700℃的表面改性炉中，根据负压喷射原理，用除去水油杂质、压力为0.2-0.4MPa的压缩空气，把表面改性溶液定量雾化喷入表面改性炉，高温下空气中的氧与溶液各组分发生化学反应，所生成的导电金属氧化物晶粒嵌入基材表面晶格中进行掺杂，积淀成膜，使绝缘基材表面改性。
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