CN1034462A - 氮化钛电热膜型发热体及技术 - Google Patents
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Abstract
本发明的电发热体由基材、电极以及氮化钛电热
膜组成。本发明公开了一种制作电热膜的新材料氮
化钛,制作这种有预定电阻率的氮化钛膜的技术,及
这种氮化钛膜型发热体的具体应用。
氮化钛有优良的化学和物理稳定性,与基材结合
力强,可精细加工,有装饰效果。
Description
本发明属于膜状电加热技术领域,特别涉及到氮化钛电热膜技术。
现有的膜式电发热体,有半导体薄膜型电热膜,氧树脂复合电热膜,导电性聚合物复合材料,涂料型电热膜等。中国专利CN86100500A和《北京科技报》87年第18期(87年9月20日出版),公开了一种涂料型电热膜及技术。所公开的以超细石墨粉为主要导电材料的电热膜涂料,可直接刷涂、喷涂或浸涂在玻璃、陶瓷、搪瓷等材料的外表面,再加上电极和表面绝缘处理,便可制成电热产品。这种电热膜技术的缺点是,要经过制浆、涂复、烘干、烧结等阶段,工艺较烦琐,在复杂形状被加热体上制膜困难,且膜层耐磨度差。最大的缺点是,这种电热膜的电阻值易受原料成份品质,颗粒细度,涂抹厚度等因素的影响,从而影响到产品的一次合格率。
本发明的目的,是提供一种低成本,高效率地制作电热膜的材料氮化钛,利用氮化钛制作电热膜的技术及氮化钛电热膜的具体用途。这种电热膜,制作工艺简单,同基材间的结合力强,且无毒,物理、化学性能稳定,耐磨度强。
本发明的目的是这样实现的:在绝缘基材或经绝缘处理的金属表面沉积致密的膜状氮化钛,这种膜状氮化钛具有导电性,膜的几何形状,特别是厚度决定了膜的电阻值。根据需要在不同的基材上沉积不同形状和厚度的氮化钛膜,加上电极,便可制成不同的电热器具。
其沉积工艺如下:使用根据异常阴极辉光低压等离子体放电原理所设置的工艺,如磁控溅镀工艺,空心阴极离子镀工艺,多弧离子镀工艺等,用钛制作阴极的表层,在低压辉光放电作用下,阴极上钛原子与充入的氮气被电离。这种电离是不充分的(电离率可控制在20~80%),因此一部分钛离子与氮离子结合,生成了氮化钛,另一部分钛离子还原成钛原子,这些钛原子与氮化钛共同凝聚,沉积在预先放置在阴极附近的基材表面,形成一层致密的膜层,即氮化钛膜。显然,只要控制住电离度,就可控制住氮化钛与钛原子的比例,也就控制住了氮化钛膜的电阻率。例如,在磁控溅镀工艺中,只要控制输入氮气的分压,或控制磁偏压,便可控制电离度。
以下为几种控制沉积膜几何形状的掩盖法。
1.可将工装夹具制成特定几何形状掩盖在基材上,将氮化钛溅射、沉积在掩盖区以外的区域,从而制成预定形状的电热膜。这种办法可在制造简单膜型时使用。
2.可用耐温(1000℃以上)可水洗涂料涂复在基材上,涂复办法可手描、丝网印刷、喷涂,氮化钛溅镀在涂复区以外的区域。溅镀后用水洗去涂料,便可得到预定形状的电热膜。这种办法可用于制造较复杂的膜型,所使用的最方便的涂料是超细瓷土与熟石膏的调水混合物。
3.对于细致精密膜型,可以在基材上印刷掩膜,如用感光树脂制版印刷。由于在油墨上难以沉积氮化钛膜层,从而可实现掩盖效果。溅镀后可用一般有机溶剂(如氯仿)清洗去油墨。在低压下使用时,由于油墨有较好的绝缘性,也可不必清除。
本发明所述的氮化钛电热膜与成膜技术。有明显的技术优势与经济优势。首先,制作工艺简单,可批量工业化生产。最简单的工装夹具掩盖法仅需溅镀一个工序,最复杂的涂料掩盖法也只需要掩膜、溅镀、洗去掩膜三个工序。其次,用本发明所述的溅镀法形成的氮化钛膜层同基材间有很好的结合力。并且,氮化钛的化学,物理性能稳定,无毒,可用在有酸、碱、盐雾的场合。另外,氮化钛本身还具有黄金般的装饰性色彩,有良好的耐磨度。
上述优点,决定了本发明有着广泛的用途。以下为本发明实施例及附图(除特异形外,常用的还有):
1.可制成板状电热器具。这种膜型可用工装夹具掩盖法制成。
(1)它可单独使用,构成热菜板、暖脚板,相片压光板,工业用板式加热器,塑料贴面热压器,烫金热压板等。图1-1表示了电阻值较小的一种膜型结构;图1-2表示了电阻值较大的一种膜型结构。
(2)它可多块组合,构成大面积加热壁,用各种形式的电极引出网络。即可以通过对各发热单元的串、并联,以达到预定总电阻值。图1-3为叉指状分布电极引出的大面积加热壁。
2.可制成栅状电热器具。这种结构有较大的热交换面积,适用于流体加热,采暖设备等。
(1)可以整体制作栅状基材,在基材上沉积各种图形的膜后,再在两端引出电极。如图2-0所示。
(2)可以用有凸台的单板叠成栅状,单板双面都沉积有相连的膜层,可根据所需功率的大小和电压的高低,叠成串联栅状器具或并联栅状器具。图2-1为串联式单片元件正视图。图2-2为串联式单片元件侧剖视图。图2-3为串联栅状电热器具半剖示意图。图3-1为并联式单片元件正视图。图3-2为并联式单片元件侧剖视图,图3-3为并联栅状电热器具半剖示意图。
3.可制成管柱状电热器具。图4-1所示为整体复膜型。图4-2所示为一端封闭的双螺旋线状复膜型。这种电热器具可采用涂料掩盖法加工。本例可广泛用于电热杯,电热保温杯等容器加热,也可用于工业管道加热。
4.可在纸张、人造革、尼龙丝等柔性材料上沉积氮化钛膜,制成柔性电热器件,如电热布、热疗服装等。
5.可制成兼有装饰效果的电热膜,常见的氮化钛膜为金黄色,若控制加工温度,沉积厚度;或加入其他微量气体(如甲烷)等等可获得银白至紫兰色彩。所以,可利用掩膜多次溅镀工艺,在玻璃、陶瓷面上制作出套色图案,若直接通入安全电压,就构成装饰性电热器件,可广泛用于玻璃窗上除霜,浴室除雾等。
6.可适用于感应加热。如在杜瓦瓶真空内壁镀上氮化钛,外套保温层,外部放置交变感应线圈,线圈通电时,氮化钛导电膜上产生涡流发热,如图5所示。
附图符号说明:
1 基材 2 氮化钛膜层 3 电极引出处
4 电极引出网络 5 发热小单元 6 基材剖面
7 孔 8 瓶塞 9 真空腔
10 外感应圈
Claims (16)
1、一种电发热体,由基材、电极、电热膜组成,其特征在于:电热膜的制作材料为氮化钛。
2、一种制造权利要求1所述的电发热体的方法,其特征在于,可使用根据异常阴极辉光低压等离子体放电原理所设置的工艺,如磁控溅镀工艺,空心阴极离子镀工艺,多弧离子镀工艺,用金属钛与氮气制备氮化钛,将氮化钛溅射、沉积在基材上,并在基材上成致密膜状。
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于,可通过对输入氮气分压,或控制磁偏压,来控制电离度,即控制膜的电阻率。
4、根据权利要求3所述的方法,其特征在于,可采用掩盖办法,将氮化钛沉积膜制成具有特定电阻值的特定几何形状。
5、根据权利要求2、3、4所述的方法,其特征在于,可将夹持基材的工装夹具制成特定几何形状,掩盖在基材上,将氮化钛溅镀在掩盖区以外的区域。
6、根据权利要求2、3、4所述的方法,其特征在于,可用耐温可水洗涂料涂复在基材上,将氮化钛溅镀在涂复区以外的区域,溅镀后用水洗去涂料。
7、根据权利要求2、3、4所述的方法,其特征在于,可在基材上印刷油墨掩膜,如用感光树脂版印刷,将氮化钛溅镀在掩膜以外的区域。
8、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,涂复方法可以是手描,丝网印刷,喷涂。
9、根据权利要求6、8所述的方法,其特征在于,最方便的涂料是超细瓷土与熟石膏的调水混合物。
10、根据权利要求1至9所述的电发热体,其特征在于,可制成板状电热器件,栅状电热器件,管柱状电热器件,柔性电热器件及特异型电热器件,可通过控制温度并加入其他微量气体(如甲烷)制成彩色电发热体,可用于感应加热。
11、根据权利要求10所述的板状电热器件,其特征在于,可是热菜板,暖脚板等单块板,可将多块电热板组合为电热壁,电热壁的板间电极可有各种引出方式,如用又指状导线引出。
12、根据权利要求10所述的栅状电热元件,其特征在于,可是暖气片。
13、根据权利要求10所述的管状电热元件,其特征在于,其膜可是整体复膜,可是线状复膜,如双螺旋线状复膜。
14、根据权利要求13所述的管状电热元件,其特征在于,可是电热杯,可是电热保温杯,可用于细菌培养杯等小空间温度控制,可用于工业管道加热。
15、根据权利要求10所述的彩色发热体,其特征在于,可用掩膜多次溅镀工艺,在玻璃面、陶瓷面上制作出套色图案。
16、根据权利要求15所述的彩色发热体,其特征在于,可制成装饰性电热器件,用于玻璃窗除霜,浴室除雾等。
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CN 88100305 CN1034462A (zh) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 氮化钛电热膜型发热体及技术 |
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CN1034462A true CN1034462A (zh) | 1989-08-02 |
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1988
- 1988-01-20 CN CN 88100305 patent/CN1034462A/zh active Pending
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