CN103025682A - 具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法 - Google Patents
具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103025682A CN103025682A CN201180038812XA CN201180038812A CN103025682A CN 103025682 A CN103025682 A CN 103025682A CN 201180038812X A CN201180038812X A CN 201180038812XA CN 201180038812 A CN201180038812 A CN 201180038812A CN 103025682 A CN103025682 A CN 103025682A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- weight parts
- silicon sol
- plate
- filler
- component
- 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.)
- Pending
Links
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 title abstract 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 29
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 56
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 23
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 claims description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 abstract description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 235000019580 granularity Nutrition 0.000 description 13
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
- C09D1/02—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates
- C09D1/04—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates with organic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法。更具体地，本发明涉及具有非晶陶瓷覆层的板件，它是通过在板件上涂覆包含以下组分的组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。由于大大改善了诸如耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等机械性能，所以具有本发明的非晶陶瓷覆层的板件具有更高的耐久性。同时，本发明的板件未出现裂缝，甚至在过高应力下也几乎未显示出脆性，且硬度提高到比传统陶瓷覆层高出二至三倍，与珐琅类似。此外，当两层以上的多层覆层被快速冷却或超快速冷却，具有优良物理性能的无裂缝无剥离的完整陶瓷覆膜由于非晶陶瓷而显示出半导体特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法。
背景技术
采用溶胶-凝胶工艺制备的陶瓷涂覆剂或有机-无机杂化复合涂覆剂由于可在低温下使用，且其最终覆膜具有诸如耐磨、耐热和耐腐蚀的良好物理性能，因而已日益广泛使用。在使用这类陶瓷涂覆剂时，涂覆在待涂基体上的厚度小于约15μm的覆膜在待涂基体上具有低的不透明度和低的保护性能，而厚度为30μm或以上的覆膜则显示出高的硬度。然而，所用原料在诸如加热或冷却的急剧温度变化期间，由于颗粒间结合力的不足，以及待涂基体与覆膜之间热膨胀系数的差异，在覆膜中会出现裂缝。由此会造成覆膜的剥离。此外，当填料充分混合时或烧成温度升高时，难以大大提高内部颗粒之间的连贯性，以及使最终覆膜的硬度超过9H（铅笔硬度）。换言之，由于覆膜的断裂韧性低因而甚至在低应力时就显示出高的易刮擦性和脆性。
在专利号为No.10-0397486的韩国专利以及公开号为No.10-2009-0006695和No.10-2010-0052824的韩国专利申请中公开了解决这些问题的方法。
同时，非晶态表明在分子间键合中存在短程有序，而长程有序消失，从而表现出新的物理性能。本发明的发明人发现，快速冷却不会损坏覆层，且使覆层呈现出只有短程有序而无长程有序的非晶状态，从而大大提高了机械性能，例如耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和硬度。于是，发明人基于上述发现完成了本发明。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种具有无损非晶陶瓷覆层的板件及其制造方法，在该覆层中存在短程有序而无长程有序。此外，本发明还提供一种具有覆层的太阳能电池或厨房用加热板。
解决方案
根据本发明的一方面的一种实施方式中，提供了具有非晶陶瓷覆层的板件，该板件是通过在板件上涂覆包含以下组分的组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。硅溶胶以至少由以下组分之一构成的方式提供给具有非晶陶瓷覆层的板件，提供给具有非晶陶瓷覆层的板件的硅溶胶至少由以下组分之一构成：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。硅溶胶的构成比可为2:1:1。醇采用脂肪醇提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。添加剂采用K和Na提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。硬化剂采用硅烷提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有Si、SiC、B、Al、In和Ga之一的混合物提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有Si、Sb、P和As之一的混合物提供给具有特别的非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN之一的混合物提供给具有特别的非晶陶瓷覆层的板件。上述板件可应用于任何厨房、建筑、汽车、船舶和电子产品。上述板件可任选自金属、陶瓷和塑料。
在一种实施方式中，提供了一种具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池，它是通过在基体上涂覆包含以下组分的混合物组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。提供给具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池的硅溶胶是由至少以下组分之一构成的混合物：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。提供给具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池的填料是由至少以下组分之一构成的混合物：Si、SiC、B、Al、In和Ga。填料是至少一种组分选自Si、Sb、P和As的混合物。
根据一种实施方式，提供了一种用于制造具有非晶陶瓷的板件的方法，包括下列步骤：通过球磨以下组分来制备涂覆剂：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂；在板件上涂覆上述涂覆剂，然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度来冷却已烧成的板件。在另一实施方式中，对于上述实施例的冷却步骤，提供了一种具体的方法，即冷却前后的温差可在100℃～200℃范围内。提供给用于制造板件的方法的硅溶胶是由至少以下组分之一构成的混合物：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。提供了一种用于制造板件的方法，其中硅溶胶的构成比可为2:1:1。提供了一种用于制造板件的方法，其中醇可包括脂肪醇。提供了一种用于制造板件的方法，其中添加剂可包括K和Na。提供了一种具体的方法，其中硬化剂可包括硅烷。提供了一种方法，其中的填料可以是至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga的混合物。提供了一种用于制造板件的方法，其中的填料可以是至少一种组分选自Si、Sb、P和As的混合物。提供了一种用于制造板件的方法，其中的填料可以至少一种组分选自SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN的混合物。提供了一种用于制造板件的方法，其中包含Na或K的致冷剂在上述实施例中用于冷却已烧成的板件的步骤中。提供了一种用于制造板件的方法，该板件还可进一步具有通过以下方式而获得的陶瓷覆层：在板件上另外涂覆涂覆剂，随后再在上述板件上涂覆陶瓷覆层，该陶瓷覆层是通过在100～350℃下烧成以及在0～30℃下冷却而制得的，其中的涂覆剂是通过球磨以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂。
在一种实施方式中，提供了一种用于制造太阳能电池的方法，该方法包括下列步骤：在基体上涂覆涂覆剂，该涂覆剂是通过添加以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，该填料为至少组分之一选自Si、SiC、B、Al、In和Ga的混合物，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，15～32重量份的硬化剂，以及0.1～0.2重量份的添加剂；在已涂覆的基体上涂覆涂覆剂，该涂覆剂是通过添加以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，该填料为至少组分之一选自Si、Sb、P和As的混合物），0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，15～32重量份的硬化剂，以及0.1～0.2重量份的添加剂；在100～350℃下烧成已涂覆的基体；以10～30℃每秒的速度来冷却已烧成的基体；以及在已冷却的基体上涂覆透明的导电材料。提供了一种用于制造太阳能电池的方法，包括下列步骤：在0～30℃下冷却已烧成的基体之后，在100～350℃下再烧成该基体，并以10～30℃每秒的速度再冷却已再烧成的基体。此外，提供了一种用于制造太阳能电池的方法，该方法包括的冷却步骤中冷却前后的温差可在100℃～200℃范围内。提供了一种用于制造太阳能电池的方法，其中上述实施例中的透明导电材料可任选自ITO（铟锡氧化物）、ZnO、Ag、AlZnO和InZnO之一。提供了一种用于制造太阳能电池的方法，其中上述实施例的基体可任选自铝、铜和聚酰亚胺之一。
在一种实施方式中，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物，它包括24～56重量份的硅溶胶、11～30重量份的醇、0.1～0.2重量份的添加剂、0.2～27重量份的填料、0.5～5.0重量份的多孔陶瓷、以及15～32重量份的硬化剂。提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中的硅溶胶至少选自以下物质之一：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中上述实施例中的硅溶胶的构成比可为2:1:1。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中的醇可包括脂肪醇。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中上述实施例中的添加剂可包括K和Na。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中的硬化剂可包括硅烷。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中填料可以是至少组分之一选自Si、SiC、B、Al、In和Ga的混合物。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中填料可以是至少组分之一选自Si、Sb、P和As的混合物。此外，提供了一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物的方法，其中填料可以是至少组分之一选自SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN的混合物。
在一种实施方式中，提供了一种用于制造具有非晶陶瓷的厨房用加热板的方法，该方法包括下列步骤：通过球磨以下组分来制备涂覆剂：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂；在厨房用加热板上涂覆涂覆剂，然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度来冷却已烧成的加热板。
有益效果
由于覆层可大大改善诸如耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等机械性能，所以具有本发明的非晶陶瓷覆层的板件具有更高的耐久性。此外，在覆层中无裂缝出现，且甚至在过高应力下也几乎显示不出脆性。并且，覆层的硬度可比传统陶瓷覆层高出二至三倍，与珐琅类似。再者，当两层或更多层的多层覆层被快速冷却或超快速冷却，具有优良物理性能的无裂缝无剥离的完整陶瓷覆膜显示出类似于非晶陶瓷的半导体特性。
附图说明
当结合附图时，本发明的前述和其他目的、特征和优点将会通过下文的详细描述而变得更加显而易见：
图1是涂覆有本发明涂覆剂的NP型电池的示意图；
图2是若干个涂覆有本发明涂覆剂的NP型太阳能电池并联的示意图。
具体实施方式
实施例1：具有陶瓷覆层的基体的制造
1-1.制备实施例1
在球磨机内放入560g硅溶胶混合物（包括400g水）、110gIPA（异丙醇）、2g作为填料的TiO2基色料、以及5g多孔氧化硅，其中的硅溶胶混合物包括比例为2:1:1的三种粒度，即10～50nm、100～200nm和200～300nm；随后以100RPM的速度球磨约4小时。将所得液体转移到搅拌器中。随后将作为硬化剂的320gMTMS（甲基三甲氧基硅烷）和作为酸催化剂的1g甲酸添加到液体中，然后搅拌液体，并在100RPM下固化约6小时。接下来，向其中加入2g钾与钠的混合物，之后进一步搅拌和固化约30分钟，从而得到1kg的涂覆剂。
尺寸为100×100×10mm的铝基体通过80#金刚砂的打磨工艺而被清理干净，喷涂以完整的涂覆剂，随后在烧成炉内在250℃下烧成约30分钟。在出口处，已烧成的铝基体随即浸入到20℃的水中，并随后以10℃每秒的速度快速冷却，从而获得涂覆有厚度为30μm的非晶覆膜的基体。
1-2.制备实施例2
除以下不同之处外，以与制备实施例1中所描述方式相同的方式来制造基体：使用在下文表1中给出的制备实施例中的混合比，且作为填料的Al2O3、ZrO2与Fe2O3的使用比例为1:1:1。
1-3.制备实施例3
除以下不同之处外，以与制备实施例1中所描述方式相同的方式来制造基体：使用在下文表1中给出的制备实施例中的混合比，且作为填料的AIN与Si3N4的使用比例为1:1。
对照组和制备实施例1、2和3中的涂覆剂见表1。
表1
实施例2：具有非晶陶瓷涂覆剂的基体的物理性能测试
对上文制备的陶瓷涂覆剂的物理性能进行测试。结果见表2。
表2
实施例3：使用具有非晶陶瓷涂覆剂的基体的太阳能电池的制造
根据上文表1中给出的制备实施例4中的混合比来制备两种涂覆剂。
A型：按2:1:1的比例来使用的作为填料的Al、Ga和In（用作P型半导体）。
B型：按2:1:1的比例来使用的作为填料的B-P、Sb和As（用作N型半导体）。
制备尺寸为200×200×2mm的铝基体，通过100#金刚砂的打磨工艺来清理干净，随后底涂覆膜厚度约20μm的A型涂覆剂（P型半导体）。在该膜上喷涂覆膜厚度约15μm的B型涂覆剂（N型半导体），并在150℃的烧成温度下加热/烧成约30分钟，随即使用温度低于15℃的冷空气在5分钟以内以10℃每秒或更高的速度快速冷却。已通过快速冷却而变成非晶的覆膜薄薄地涂以由In和Sn构成的厚度约5～7μm的ITO高透光导电性覆膜，随后在100℃下加热/烧成达20分钟，从而获得基体。将完成的基体按照图2所示连接，并暴露于阳光下约10min。然后可检测到电流的产生。
如制备实施例1、2和3所述，本发明的非晶陶瓷覆膜是通过涂覆以金属氧化物或非氧化物为填料而获得的涂覆剂以及随后加热、烧成和快速冷却而制得的，且显示出非常优异的机械性能，例如耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和硬度。此外，通过选择如实施例4所述的填料，上述覆膜可用作能够将日光转化成电能的太阳能电池的P型和N型半导体。
根据本发明而制得的非晶陶瓷涂料可用于整个工业，例如太阳能电池、汽车、建筑、船舶或厨房用具等。
参考编号列表
100：ITO透明导电层
200：N型半导体层（发生器层）
300：P型半导体层（发生器层）
400：A1基体
500：电线
Claims (42)
1.一种具有非晶陶瓷覆层的板件，其特征在于：它是通过在所述板件上涂覆包含以下组分的组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。
2.根据权利要求1所述的板件，其特征在于，所述硅溶胶至少选自以下物质之一：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。
3.根据权利要求2所述的板件，其特征在于：所述硅溶胶的构成比为2:1:1。
4.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述醇包括脂肪醇。
5.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述添加剂包括K和Na。
6.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述硬化剂包括硅烷。
7.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga。
8.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、Sb、P和As。
9.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN。
10.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：应用于任何厨房、建筑、汽车、船舶和电子产品。
11.根据权利要求1所述的板件，其特征在于：所述板件任选自金属、陶瓷和塑料。
12.一种具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池，其特征在于：它是通过在基体上涂覆包含以下组分的混合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，所述硅溶胶至少选自以下物质之一：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。
14.根据权利要求12或13所述的太阳能电池，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga。
15.根据权利要求12或13所述的太阳能电池，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、Sb、P和As。
16.一种用于制造具有非晶陶瓷的板件的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：通过球磨以下组分来制备涂覆剂：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂；在所述板件上涂覆所述涂覆剂，然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度来冷却该已烧成的板件。
17.根据权利要求16所述的用于制造板件的方法，其特征在于，在冷却所述已烧成的板件的步骤中，冷却前后的温差在100℃～200℃的范围内。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述硅溶胶至少选自以下物质之一：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述硅溶胶的构成比为2:1:1。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述醇包括脂肪醇。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述添加剂包括K和Na。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述硬化剂包括硅烷。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga。
24.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、Sb、P和As。
25.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN。
26.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：在所述冷却已烧成的板件的步骤中，使用包含Na或K的致冷剂。
27.根据权利要求16～26中任意一项所述的方法，其特征在于：所述板件还具有陶瓷覆层，该覆层是通过以下方式得到的：在所述板件上进一步涂覆涂覆剂，然后在100～350℃下烧成并在0～30℃下冷却，其中所述涂覆剂是通过球磨以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂。
28.一种用于制造太阳能电池的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：在基体上涂覆涂覆剂，该涂覆剂是通过添加以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶；11～30重量份的醇；0.2～27重量份的填料，所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga；0.5～5.0重量份的多孔陶瓷；15～32重量份的硬化剂；以及0.1～0.2重量份的添加剂；在所述已涂覆的基体上涂覆涂覆剂，该涂覆剂是通过添加以下组分而制得的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、Sb、P和As；0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，15～32重量份的硬化剂，以及0.1～0.2重量份的添加剂；将该已涂覆的基体在100～350℃下烧成，并以10～30℃每秒的速度来冷却该已烧成的基体；以及在该已冷却的基体上涂覆透明导电材料。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，包括下列步骤：在0～30℃下冷却所述已烧成的基体之后，在100～350℃下再烧成所述基体，并以10～30℃每秒的速度再冷却该已再烧成的基体。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于：在冷却所述已烧成的基体的步骤中，冷却前后的温差在100℃～200℃的范围内。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述透明导电材料选自下列任意一种：ITO（铟锡氧化物）、ZnO、Ag、AlZnO和InZnO。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述基体选自下列任意一种：铝、铜和聚酰亚胺。
33.一种用于制备非晶陶瓷涂料的组合物，其特征在于：包括24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂。
34.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于，所述硅溶胶至少选自以下物质之一：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。
35.根据权利要求34所述的组合物，其特征在于：所述硅溶胶的构成比为2:1:1。
36.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述醇包括脂肪醇。
37.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述添加剂包括K和Na。
38.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述硬化剂包括硅烷。
39.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、SiC、B、Al、In和Ga。
40.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自Si、Sb、P和As。
41.根据权利要求33所述的组合物，其特征在于：所述填料是一种混合物，其中至少一种组分选自SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、CoO、MnO、Fe2O3、AlN、Si3N4、B4C、C和BN。
42.一种用于制造具有非晶陶瓷的厨房用加热板的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
通过球磨以下组分来制备涂覆剂：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.2～27重量份的填料，以及0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，并添加15～32重量份的硬化剂和0.1～0.2重量份的添加剂；在所述厨房用加热板上涂覆涂覆剂，然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度来冷却该已烧成的加热板。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2010-0075972 | 2010-08-06 | ||
| KR1020100075972A KR101030150B1 (ko) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | 무정형 세라믹 코팅층을 포함하는 플레이트, 이의 용도 및 이를 제조하는 방법 |
| PCT/KR2011/005638 WO2012018201A2 (en) | 2010-08-06 | 2011-08-01 | A plate comprising an amorphous ceramic coating layer, its use and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103025682A true CN103025682A (zh) | 2013-04-03 |
Family
ID=44050345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201180038812XA Pending CN103025682A (zh) | 2010-08-06 | 2011-08-01 | 具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101030150B1 (zh) |
| CN (1) | CN103025682A (zh) |
| WO (1) | WO2012018201A2 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101401222B1 (ko) * | 2013-11-07 | 2014-05-28 | 김태웅 | 가역성 변색 코팅 조성물 및 이의 제조 방법 |
| KR102542012B1 (ko) * | 2020-08-28 | 2023-06-12 | 한국과학기술연구원 | 액상 세라믹 조성물을 이용한 고내열성 코팅막 형성방법 및 이에 의해 제조된 고내열성 코팅막 |
| CN115074034B (zh) * | 2022-06-24 | 2023-07-25 | 华中科技大学 | 一种用于增材制造陶瓷零件的粘结剂及粘结方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101445396A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-06-03 | 西安交通大学 | 一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法 |
| CN101567406A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-10-28 | 华东师范大学 | 硅基太阳能电池表面量子点光波转换层的制备方法 |
| CN101629066A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 上海理工大学 | 一种纳米复合疏水硬质透明薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100397486B1 (ko) | 2001-02-02 | 2003-09-13 | 추호길 | 세라믹 코팅액 및 그 제조방법 |
| KR20070002112A (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-05 | 대영케미칼(주) | 음식 조리기구용 코팅제조성물 및 마블질감 코팅 방법 |
| US7745010B2 (en) * | 2005-08-26 | 2010-06-29 | Prc Desoto International, Inc. | Coating compositions exhibiting corrosion resistance properties, related coated substrates, and methods |
| KR20090006695A (ko) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | 김준형 | 금속 표면용 세라믹 코팅제 및 이를 이용한 금속 표면의세라믹 코팅 방법 |
| KR20100052824A (ko) * | 2008-11-11 | 2010-05-20 | 표대영 | 비점착성 무기질 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 코팅방법 |
-
2010
- 2010-08-06 KR KR1020100075972A patent/KR101030150B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-08-01 CN CN201180038812XA patent/CN103025682A/zh active Pending
- 2011-08-01 WO PCT/KR2011/005638 patent/WO2012018201A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101445396A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-06-03 | 西安交通大学 | 一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法 |
| CN101567406A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-10-28 | 华东师范大学 | 硅基太阳能电池表面量子点光波转换层的制备方法 |
| CN101629066A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 上海理工大学 | 一种纳米复合疏水硬质透明薄膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 董洪亮: "有机硅改性硅溶胶复合涂料的制备与性能研究", 《大连交通大学2009年硕士学位论文》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101030150B1 (ko) | 2011-04-18 |
| WO2012018201A2 (en) | 2012-02-09 |
| WO2012018201A3 (en) | 2012-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101967042B (zh) | 一种静电珐琅粉末及其制作方法 | |
| JP2017512746A (ja) | 多層構造のガラス蛍光体シート、その製作方法及び発光装置 | |
| CN105489710A (zh) | 一种全背电极太阳能电池的生产工艺 | |
| CN103171207B (zh) | 一种热沉材料及其制备方法 | |
| CN107571572B (zh) | 金属基板、使用其的衬底型薄膜太阳能电池及顶部发光型有机el元件 | |
| CN103022244A (zh) | 制造太阳能电池电极的方法和传导性浆料 | |
| US20150175476A1 (en) | Method for Forming a Smooth Glaze-Like Coating on a Substrate Made of a Ceramic Matrix Composite Material Containing Sic, and Part Made of a Ceramic Material Composite Provided with Such a Coating | |
| CN103025682A (zh) | 具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法 | |
| CN101244950A (zh) | 一种中温日用陶瓷裂纹釉的制作方法 | |
| CN103177791A (zh) | 一种太阳能电池用铝导电浆料及其制备方法 | |
| CN104451525A (zh) | 一种兼有热辐射性能的热障涂层及其制备方法 | |
| CN108034354B (zh) | 耐800℃高温用纳米陶瓷涂料及其制备工艺 | |
| CN101901843B (zh) | 一种导电浆料及其制备方法 | |
| CN110903074A (zh) | 一种碳化硅基体表面高温抗氧化涂层及其制备方法 | |
| CN104193173A (zh) | 一种钛合金表面烧制搪瓷隔热涂层材料及其制备方法 | |
| CN102250589A (zh) | 一种高性能无硅导热膏及其制备方法 | |
| CN104862687A (zh) | 一种金属防热结构表面涂层的制备方法 | |
| CN100493266C (zh) | 大功率不锈钢板上电介质材料及其制备方法 | |
| CN103122209B (zh) | 一种火箭发射塔及导流槽用抗高温燃气流涂料 | |
| CN105439644B (zh) | 一种超低膨胀陶瓷体表面导磁膜的保护层 | |
| CN107935398B (zh) | 一种用于金属铝基板绝缘介质浆料的无铅低熔点玻璃粉及其制备方法 | |
| CN103333538A (zh) | 一种热处理无氧化保护涂料及涂复方法 | |
| JP4865119B2 (ja) | 耐熱性に優れた太陽電池用絶縁基板及びその製造方法 | |
| CN106847375A (zh) | 一种含片状二氧化硅的铝基介质浆料及其制备方法 | |
| JP6211942B2 (ja) | 絶縁放熱基板、並びに絶縁放熱基板を用いたｌｅｄ素子およびモジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130403 |