CN102843793B - 一种电热转换体涂层及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电热转换体涂层及使用方法，其主要是由下列重量百分比的原料配置而成：氯化锌35-50％；氯化锡20-30％；石墨13-25％；碳酸铜3-10％；硼酸2-6％；氟化氨2-7％；氟硼酸1-4％以及二氧化硅1-4％。本发明的电热转换体涂层在不同形状绝缘材料上可制作各种电热转换体热件，如硅晶电热板、云母电热片、硼硅玻璃电热管、陶瓷电热管等，可广泛应用在家用电器、工业电器等产品及设备中。电热转换率高，使用寿命长，发热功率大，衰减低，制作简单、污染小，适宜推广应用。

Description

一种电热转换体涂层及使用方法

技术领域

本发明涉及一种涂层及使用方法，尤其是涉及一种电热转换体涂层的及其使用方法。

背景技术

目前电热涂层技术主要有二种，一种是以石墨式碳纤维为主要材料制造的电热膜发热体，其抗氧化性能好，热功率稳定，加工工艺简单。但由于碳元素本身后的热功率性能差，无法实现大功率的要求且易脱落，使其应用领域及范围受到很大限制。另一种是将半导体、高氯化物加还原剂，在高温状态下，喷涂在绝缘体表面形成电热膜，其可实现大功率的电加热体，电热转换效率高，发热无明火，热惯性小，但其致命弱点是在使用过程中，功率衰减较大。另外，在其加工过程中，由于对金属氧化物在高温中的稳定性难以保证，其产品的一致性和可靠性难以量化保障。而且由于膜液是直接喷涂在高温基体材料上的。大都分游离的膜液混合物的有害气体会排出，对操作人员及环境都会造成直接的污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种电热转换率高，使用寿命长，发热功率大，衰减低，制作简单、污染小的电热转换体涂层。

本发明的另一目的是提供上述电热转换体涂层的使用方法。

为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电热转换体涂层，主要是由下列重量百分比的原料配置而成：

各组分相加的重量百分数为100％。

所述的电热转换体涂层，其主要是由下列重量百分比的原料配置而成：

各组分相加的重量百分数为100％。

所述的电热转换体涂层的使用方法，包括如下步骤：

(1)、涂层浆液的配置：

将各原料组分按比例混合，粉碎至粉末状，加入分别为各原料混合重量30％的无水乙醇和5％的松油醇，搅拌形成均匀的乳状涂层浆液；

(2)、绝缘基体的预处理：

用酸液或碱液去除绝缘基体表面的油污，洗净烘干；

(3)、涂覆工艺：

将步骤1中配置好的乳状涂层浆液丝印或喷涂到绝缘基体表面，随炉加热升温至400-500℃并保温20分钟，之后取出自然冷却既得带有电热转换体涂层的构件。

所述的电热转换体涂层的使用方法，在步骤(3)的涂覆工艺后，将冷却后的构件按涂刷银浆制作电极、然后在200℃—400℃炉中烘干、固化，冷却后用机械连接方式引出电源接线，既得电热转换体。

所述的电热转换体涂层的使用方法，其中，所得电热转换体经通电测试后检验方可出厂。

所述的电热转换体涂层的使用方法，其中，所述步骤(2)中先将绝缘基体用酸液或碱液浸洗，后用热水冲洗，然后将其置于烘干箱中烘干，烘干温度为200℃。

所述的电热转换体涂层的使用方法，其中，所述丝印或喷涂到绝缘基体表面的涂层浆液的剂量按下列方法及参数进行计算：

a.用于制作加热液体的电热转换体以15-20w/c㎡(功率系数g1),每瓦0.2-0.5g(剂量系数α1)的剂量喷涂；

b.用于制作加热空气的电热转换体以8-10w/c㎡(功率系数g2),每瓦0.2-0.4g(剂量系数α2)的剂量喷涂。

本发明的电热转换体涂层的工作原理如下：

加入石墨和二氧化硅是为了使涂层的电热转换性能保持稳定，防止其电热功率的快速衰减，并使涂层表面可以达到一定的硬度。

加入硼酸是为了提高电热涂层的强度并可起到一定的修补金属氧化物缺陷的作用。

氟化氨作为还原剂是为了将氯化物(氯化锌、氯化锡)在高温的条件下分解和还原成该半导体的一氧化物、二氧化物和其原子的混合物丝印或喷涂在绝缘体表面形成电热转换体。

氟硼酸的作用则是增加电热膜涂层对绝缘基体材料的渗透性，保证了两者之间的结构强度，使电热膜涂层不容易破损或脱落。

碳酸铜的作用是根据需要进一步调整电热膜涂层的电阻系数，控制其发热的功率的变化范围。

本发明的电热转换体涂层，在不同形状绝缘材料上可制作各种电热转换体热件，如硅晶电热板、云母电热片、硼硅玻璃电热管、陶瓷电热管等，可广泛应用在家用电器、工业电器等产品及设备中。

其具备如下技术效果：

1、加热速度快，可以在任何耐高温绝缘材料上，设计制造各种几何形状、大小规格的电热转换元件，单双面导电加热均可，热场均匀，加热空气或液体时，温升迅速，同步性好，一分钟能达到热平衡。

2、在小面积基材上可制作大功率电热转换元件，最高可达25w/c㎡，实现了小体积大功率的特点。

3、工作时无明火(明显有别电热丝等电热转换元件)可用于制造防火、防爆环境下使用的电热转换元件，并且不怕潮湿，能浸入纯水或油中直接加热。

4、有负温热特性，元件在负温(零度以下)环境中工作时，元件本身仍是负温，可以对更低的负温环境加热。

5、工作电流稳定、启动电流小，热惯性小。

6、对电流和电压变化适应性强，交流或直流、高压或低压均适用。

7、可任意串并联，叠加成大功率加热部件。

8、使用过程中，无噪音、无异味、无污染，在450℃以下工作时不发光，具有高绝缘性、防火、防水、无爆炸，加热时不产生任何有害物质。

9、热辐射波长集中在远红外及红外交界段(即人体可吸收的红外频谱)。

具体使用该电热转换体涂层时，喷涂时先在室温下进行喷涂或丝印，然后再进行高温渗透处理。替代了现在技术中高温状态下对绝缘基体构件进行喷涂的操作过程，减少了现在工艺过程中的不稳定因素，使涂层的质量得到了大幅度地提高，提高了其使用寿命并同时减少了对环境的污染。同时，相比现在技术来说，操作起来比较简单和容易操控，故而能达到一种相当的稳定程度，产品质量可以得到保证，可以满足大规模生产的要求。

应该提出的是，该项过程的改变，其原因是根据半导体载流子形成的机理而选择适当的元素及化合物，具体说就是由于上述电热涂层而实现的。

具体实施方式

一种电热转换体涂层，主要是由下列重量百分比的原料配置而成：氯化锌35-50％；氯化锡20-30％；石墨13-25％；碳酸铜3-10％；硼酸2-6％；氟化氨2-7％；氟硼酸1-4％以及二氧化硅1-4％。较佳是选取的配比为：氯化锌40-50％；氯化锡20-25％；石墨15-20％；碳酸铜3-6％；硼酸2-6％；氟化氨2-4％；氟硼酸2-3％和二氧化硅1-2.5％。各组分相加的重量百分数为100％。为便于说明，现选取几个典型实施例说明本发明，但不用于限制本发明。

实施例1-4

实施例1-4中的电热转换体涂层，其主要的固体原料重量配比如下表所示：

实施例

氯化锌

氯化锡

石墨

碳酸铜

硼酸

氟化氨

氟硼酸

二氧化硅

1

40％

24％

18％

6％

4％

4％

2％

2％

2

45％

22％

15％

5％

6％

2％

2.5％

2.5％

3

48％

20％

16％

5％

5％

3％

2％

1％

4

50％

24％

15％

3％

2％

3％

1％

2％

涂层中液体原料采用无水乙醇和松油醇，无水乙醇的添加量为上表所列每组总固体原料重量的30％，松油醇的添加量为总固体原料重量的5％。即每100g混合均匀的固体原料中加入30g无水乙醇和5g的松油醇。

涂层浆液具体配置方法为：将各固体原料组分按照上表所列比例混合后粉碎至粉状，然后加入无水乙醇和松油醇，用机械方法搅拌均匀，得到的均匀的乳状浆液(悬浮液)。

使用例

上述电热转换体涂层的使用方法，包括如下步骤：

(1)、涂层浆液的配置：

将各原料组分按比例混合，粉碎至粉末状，加入分别为各原料混合重量30％的无水乙醇和5％的松油醇，搅拌形成均匀的乳状涂层浆液；

(2)、绝缘基体的预处理：

用酸液或碱液去除绝缘基体表面的油污，洗净烘干；

(3)、涂覆工艺：

将步骤1中配置好的乳状涂层浆液丝印或喷涂到绝缘基体表面，随炉加热升温至400-500℃并保温20分钟，之后取出自然冷却既得带电热转换体涂层的构件。

在步骤3的涂覆工艺后，可将冷却后的构件按涂刷银浆制作电极、然后在200℃—400℃炉中烘干、固化，冷却后用机械连接方式引出电源接线，既得电热转换体。电热转换体出厂前需经通电测试后检验出厂。

步骤(2)中可先将绝缘基体用酸液或碱液浸洗，后用热水冲洗，然后将其置于烘干箱中烘干，烘干温度为200℃。

丝印或喷涂到绝缘基体表面的涂层浆液的剂量按下列方法及参数进行计算：

a.用于制作加热液体的电热转换体以15-20w/c㎡(功率系数g1),每瓦0.2-0.5g(剂量系数α1)的剂量喷涂；

b.用于制作加热空气的电热转换体以8-10w/c㎡(功率系数g2),每瓦0.2-0.4g(剂量系数α2)的剂量喷涂。

使用例1

快速加热热水器用石英电热管，外形尺寸：直径14㎜总长220㎜，根据制作加热液体的电热转换体计算方法，该尺寸构件可加工的最大功率：

W＝S×g1(S-表面积)

即(3.14×0.7×0.7×20)×20＝615.4w

需要喷涂的剂量L＝W×α1即615.4×0.5＝307g

然后将构件管以酸液或碱液去除表面的油污，清洗烘干后，分别取实施例1-4中计算好剂量的涂层液，全部喷涂在石英构件表面，置于加热炉中，温度升至400-500℃并保温20分钟，之后取出自然冷却。

将冷却后的构件按使用要求涂刷银浆制作电极、然后在200℃—400℃炉中烘干、固化，冷却后用机械连接方式引出电源接线，电热转换体即制作完成。

通电测试，将电热转换体接通电源通电测试，检验后，快速加热热水器用石英电热管制作完成。

使用例2：

制作红外电炊具用的硅晶电热板，外形尺寸：300㎜×300㎜，根据制作加热空气的电热转换体计算方法，该尺寸构件可加工的最大功率：

W＝S×g2(S-表面积)

即(30×30)×10＝900w

需要喷涂的剂量L＝W×α2即900×0.4＝360g

然后将构件板清洗烘干后，分别取实施例1-4中任一计算好剂量的涂层液，全部喷涂在硅晶板构件表面，置于加热炉中，温度升至400-500℃并保温20分钟，之后取出自然冷却。

将冷却后的构件按使用要求涂刷银浆制作电极，然后在200℃—400℃炉中烘干、固化，冷却后用机械连接方式引出电源接线，电热转换体即制作完成。

通电测试，将电热转换体接通电源通电测试，检验后，远红外硅晶电热板制作完成。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种电热转换体涂层，其特征在于：主要是由下列重量百分比的原料配置而成：

各组分相加的重量百分数为100％。

2.根据权利要求1所述的电热转换体涂层，其特征在于：

主要是由下列重量百分比的原料配置而成：

各组分相加的重量百分数为100％。

3.根据权利要求1或2所述的电热转换体涂层的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、涂层浆液的配置：

将各原料组分按比例混合，粉碎至粉末状，加入分别为各原料混合重量30％的无水乙醇和5％的松油醇，搅拌形成均匀的乳状涂层浆液；

(2)、绝缘基体的预处理：

用酸液或碱液去除绝缘基体表面的油污，洗净烘干；

(3)、涂覆工艺：

将步骤1中配置好的乳状涂层浆液丝印或喷涂到绝缘基体表面，随炉加热升温至400-500℃并保温20分钟，之后取出自然冷却即得带有电热转换体涂层配方的构件。

4.根据权利要求3所述的电热转换体涂层的使用方法，其特征在于：

在所述步骤(3)的涂覆工艺后，将冷却后的构件按涂刷银浆制作电极、然后在200℃—400℃炉中烘干、固化，冷却后用机械连接方式引出电源接线，即得电热转换体。

5.根据权利要求4中所述的电热转换体涂层的使用方法，其特征在于：

所述的电热转换体经通电测试后检验方出厂。

6.根据权利要求3所述的电热转换体涂层的使用方法，其特征在于：

所述步骤(2)中先将绝缘基体用酸液或碱液浸洗，后用热水冲洗，然后将其置于烘干箱中烘干，烘干温度为200℃。

7.根据权利要求5所述的电热转换体涂层的使用方法，其特征在于：

所述丝印或喷涂到绝缘基体表面的涂层浆液的剂量按下列方法及参数进行计算：

a.用于制作加热液体的电热转换体以15-20w/c㎡的功率系数g1,每瓦0.2-0.5g的剂量系数α1的剂量喷涂；

b.用于制作加热空气的电热转换体以8-10w/c㎡的功率系数g2,每瓦0.2-0.4g的剂量系数α2的剂量喷涂。