CN1054824A - 一种红外辐射加热器配方和工艺 - Google Patents

Abstract

红外辐射加热器配方，由绝缘耐火骨料，耐高温 无机粘接剂、添加剂和红外涂料或红外烧结料等按一 定比例配制而成。红外辐射加热器制作工艺过程包 括配料、搅拌、混合、成型、升温、加热、涂刷、烧结等工 序。应用本发明所提供的方法和工艺，产品合格率 高，成型工艺简单，红外辐射效果符合有关国家标准， 产品结构可以做成分离式或整体式。

Description

本发明涉及一种低温烧制的红外辐射加热器配方和工艺。

目前国内外陶瓷类红外辐射加热器，无论是以铝硅酸盐、石英，还是以嗫英砂、碳化硅做基材的红外辐射加热器，不管其配方如何以及制造设备和手段，都未超越陶瓷的制作原理，即成型时利用粘土的可塑性，把配方中的各种原料结合在一起，做成所需的各种形状，进行干燥，再进入高温窑炉中烧成，即让这些原料在高温窑炉中进行各种物理化学变化，进行各种晶型的转变和再生，使成型的生料变成熟料，具有一定的机、电、热性能。由此，就规定了陶瓷类红外辐射加热器的配方原则及其制造工艺，产品结构。它的最大特点是，成型工艺复杂，烧成工艺就更复杂，不易掌握和控制。

现有技术工艺利用粘土将其它原料结合在一起，而粘土干燥收缩变形大，导致制作复杂产品和大面积产品比较困难。现有技术产品结构也比较单一，只能做成电热元件与基体分离的结构。因基体的烧成温度在1200℃以上，而电热元件最高承受温度在1000℃左右。这种结构存在下述缺陷：1）加热器的安装受限制，不能以电热元件的走向竖立安装，否则电热元件在受热后落向下方而烧毁加热器。2）加热器升降温慢，这是因为加热器体积大，笨重，自身吸热多，电热元件与基体接触也不太好。3）电热元件裸露于空气中加热，易被氧化，寿命不长，对连续加热对象不太适合，由于电热元件寿命太短，不得不停机检修，对用户是一种损失。

采用现有技术，设备一次性投资较大，特别是高温窑炉，造价很高，仅一座30米高的烟囱就需5万元以上。如果烧煤，所排放的煤烟对大气是一种严重的污染。

本发明的第一个目的是提供一种低温烧制的红外辐射加热器的配方。

本发明的第二个目的是提供一种低温烧制的红外辐射加热器制作工艺。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是显著的，1）本发明成型工艺变得非常简单，不需要复杂的机器和模具就可成型，工人劳动强度低。对于非标产品和大面积产品，用现有工艺完成是很困难的，本发明所提供的工艺方法使产品生产容易简单得多，产品合格率也比现有技术高。2）本发明烧成工艺变得更简单，不需要复杂的烧成制度，烧成气氛，烧成曲线，产品送入电炉后，只需一人操作，按设定的温升曲线控制温度就可以。烧成过程中产品废品率极低。3）产品制作周期大大缩短。制作周期大大缩短，制作同样一批产品，现有技术至少需要八天左右，而本发明提供的工艺方法最多只需2天左右。4）能量损耗大大降低，本发明所提供的方法的烧成时间只有七小时左右，包括涂料时间，最高烧成温度只有500℃，而现有技术烧成时间是16～24小时，最高烧成温度达1000℃～1300℃。而500℃～1300℃段的能耗至少是20℃～500℃段的三倍以上，因此应用本发明所提供的方法可节省能耗3/4左右。5）形成批量生产的设备大大简化，设备投资可以大大减少，应用本发明所提供的方法，要达到与现有技术相同的生产规模，可以节省投资1/2以上。6）应用本发明，产品的结构变得灵活多样，根据用户需要产品可以做成分离式，也可以做成整体式，这种整体式红外辐射加热器有如下优点：a）升温快，到达稳定工作温度的时间短。因整体式由于电热元件植入为一体，电热元件起到了增强产品强度的作用，使基体可以做得轻一些，薄一些，自身吸热就可以减少，而电热元件与基体紧密结合，传热也更快一些。b）电热元件一次性使用寿命可延长5倍以上，因电热元件隔绝空气加热。一次性使用寿命的延长，可以减少设备维修的次数，对于需连续加热的产品是很重要的。c）无明火裸露，适合于易燃，易爆场合的使用。d）安装方式不受限制。7）本发明所提供配方中的原材料丰富易得，价格便宜，可以降低产品成本，增强市场竞争力。8）经测量，产品的红外辐射率在300℃时ε＝0.91，在400℃时，ε＝0.86，冷热态绝缘经1000VMΩ表测量，均在5MΩ以上。产品放入电炉中烧至1000℃随炉冷却，再冷却，再取出，反复5次不开裂。9）本发明所提供的配方和工艺方法，不仅可以生产出质优价廉的红外辐射加热器，也可以生产一般用途的加热器及耐热绝缘等其它缺口。这些产品可以广泛地应用于工农业生产的各个加热烘烤干燥领域、医用理疗冶疗器械、电热炊具、电热器具、家庭、宾馆的取暖、干衣等，或成为机电设备的耐热、绝缘部件。

附图1是本发明分离式四边形平板红外辐射加热器结构示意图。

附图2是本发明分离式扇形平板红外辐射加热器结构示意图。

附图3是本发明分离式园形平板红外辐射加热器结构示意图。

附图4是本发明整体式蝶形红外辐射加热器结构示意图。

附图5是本发明整体式扇形平板红外辐射加热器结构示意图。

附图6是本发明整体式四边形平板红外辐射加热器结构示意图。

附图7是本发明整体式半园柱形红外辐射加热器结构示意图。

附图8是本发明整体式园柱形红外辐射加热器结构示意图。

下面结合实施例说明实现本发明的目的的最佳配方和工艺方法。

本发明利用无机耐高温粘接剂的耐高温绝缘性能，结合耐高温，绝缘，具有红外辐射特性的骨料做红外辐射加热器的基体材料，在其基体表面涂刷或烧结一层红外涂料。

本发明的产品结构可以做成开槽的基体，在产品装配时植入电热元件，也可以在成型时将电热元件植入基体，这时电元件与基体成为一体。产品可以是板状，形状可以是园形、长方形、方形、扇形、弧形，也可以做成球面形、柱形、或圈状、管状等。如附图1～附图8所示。

本发明是这样选料的，耐高温无机粘接剂可以是磷酸、磷酸盐、磷酸铝、磷二氢铝，而其中允以磷酸盐效果为最好，也可以用硅溶胶或硫酸铝。

添加剂可以选用Al2O3，SiO2等材料。

骨料可选用不含导电杂质的高铝钒土熟矿粉，其中以Al2O3含量在60%以上为最好。也可以选用为匣钵粉，一般耐火材料厂的耐火熟粉，添加一定的高铝钒土熟粉，或经过加工处理Al2O3含量较高的火电厂粉煤灰，电瓷废瓷粉，电熔氧化镁，电熔石英粉等。

上述骨料的粒度组成以下述方式为最佳，100目以上的占50～70%，60目以上的占20～50%。红外涂料主要由Fe2O3，Mn2O3，Gr2O3，CoO，NiO，TiO2，Ve2O5，ZrO2，ZnO，CuO等金属氧化物及适量稀土元素组成。

实施例配方1：

1.绝缘耐火骨料40～60%;

2.无机粘接剂10～40%;

3.红外辐射涂刷料（由金属氧化物及适量稀土元素组成100份），外加无机粘接剂20～50%;

4.有机粘接剂，羧基纤维素或阿拉伯树脂胶10～30%;

实施例配方2：

1.绝缘耐火骨料50～90%;

2.红外涂刷涂料，由金属氧化物及适量稀土元素组成100份，外加无机粘接剂20～50%;

3.添加剂10～30%;

4.无机粘接剂5～30%。

实施例配方3：

1.绝缘耐火骨料50～90%;

2.添加剂10～30%;

3.无机粘接剂5～30%;

4.红外烧结涂料，由金属氧化物及适量稀土元素组成100份，外加80～130%搪瓷釉粉。

本发明的生产工艺方法是这样的，基体成型时，分两种结构，其一是将困好的料填入特制模型内，开槽或压槽后，送入电炉烧成，这种方法成型的产品为分离式;其二是在开槽或压槽后就植入电热元件，填料，平整后送入电炉烧成，为整体式。在电炉中经4小时缓慢升温至500℃，保温1小时，待冷却后，涂刷红外涂料，涂层厚度应小于1毫米，涂刷后再送入烘箱，经2小时烘至300℃。如需烧结涂料，可将烧结涂料刷或喷涂于加热器的工作面，送入电炉800℃～900℃烧制0、1～0.5小时即可。

工艺方法实施例1：

1.配料，按规定配方比称量无机粘接剂，绝缘耐火骨料和红外涂料;

2.把各种配料充分搅拌;

3.搅拌好的配料放置6小时以上，使其充分混合;

4.置入模具，埋入电阻丝成型;

5.送入500℃以下的烘箱缓慢升温至500℃;

6.加热时间5～10小时。

工艺方法实施例2：

1.配料，按规定配方称量无机粘接剂，绝缘耐火骨料和添加剂;

2.把各种配料充分搅拌;

3.搅拌好的配料放置6小时以上，使其充分混合;

4.置入模具，埋入电阻丝成型;

5.送入500℃以下的烘箱缓慢升温，经4小时升温至500℃;

6.按规定配方配制红外涂刷料，按配方规定称量各金属氧化物，稀土元素，无机粘接剂，经球磨充分研磨至200目以上待用;

7.在成型加热器工作面涂刷或喷涂红外涂刷料，送入烘箱中经两小时缓慢升温至300℃即可。

工艺方法实施例3：

1.配料，按规定配方称量无机粘接剂，绝缘耐火骨料和添加剂;

2.把各种配料充分搅拌;

3.搅拌好的配料放置6小时以上，使其充分混合;

4.置入模具，埋入电阻丝成型;

5.送入500℃以下的烘箱缓慢升温，经4小时升温至500℃;

6.配制红外烧结料，按配方规定称量各金属氧化物，稀土元素，搪瓷釉粉等，经球磨充分研磨至140目以上待用;

7.在成型加热器工作面涂刷或喷涂红外烧结材料，送入电炉中经0.1～0.5小时，800℃～900℃烧制即可。

附图1～8示出了应用本发明的配方和工艺所制作的分离式和整体式红外辐射加热器的结构示意图。图中1为电阻丝槽，2为加热器基体，3为红外涂刷料。

Claims (9)

1、一种红外辐射加热器配方，其特征在于它包括：

a.40%～60%的绝缘耐火骨料；

b.5%～40%耐高温无机粘接剂；

c.10%～30%份添加剂。

2、按权利要求1的一种红外辐射加热器配方，其特征在于它还包括红外烧结涂料，所述红外烧结涂料由金属氧化物及适量稀土元素组成100份，外加80～130%搪瓷釉粉组成。

3、按权利要求1的一种红外辐射加热器配方，其特征在于它还包括红外涂刷涂料，所述红外涂刷涂料由金属氧化物及适量稀土元素组成100份，外加无机粘接剂20～50%。

4、按权利要求1的一种红外辐射加热器配方，其特征在于所述绝缘耐火骨料的粒度为：

a.100目～200目粒度占50～70%;

b.60目～100目粒度占30～50%。

5、按权利要求1的一种红外辐射加热器配方，其特征在于所述耐高温无机粘接剂为磷酸盐或硅溶胶。

6、按权利要求1的一种红外辐射加热器配方，其特征在于所述绝缘耐火骨料为废匣钵料、高铝钡土熟矿粉、电熔氧化镁、电容石英粉、废耐火材料或粉煤灰。

7、一种红外辐射加热器制作工艺，其特征在于它由下述步骤组成：

a.按所述配方配料;

b.将配料充分搅拌;

c.放置6小时以上，使各配料充分混合;

d.置入模具，埋入电阻丝成型;

c.送入500℃以下烘箱缓慢升温至500℃;

f.加热时间5～10小时。

8、按权利要求7的一种红外辐射加热器制作工艺，其特征在于它还包括下述步骤：

g.冷却后，涂刷或喷涂红外涂刷料;

h.送入烘箱或电炉中经两小时缓慢升温至300。

9、按权利要求7的一种红外辐射加热器制作工艺，其特征在于它还包括下述步骤：

g.在成型加热器工作面涂刷或喷涂红外烧结材料;

h.送入烘箱或电炉中经0.1～0.5小时，800℃～900℃烧制，缓慢冷却。

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