CN106555152A - 一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法 - Google Patents

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刘建
苏冠贤
陈家兴
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    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements

Abstract

本发明公开了一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其包括以下工艺步骤：a、清洗洁净带有介质层的铝基材；b、将铝基材放置于等离子喷涂设备中并设置工作参数；c、将电热材料粉末喷涂于介质层的表面，以形成电阻层，电热材料粉末为钨粉末、钼粉末、铌粉末、镍粉末、钨合金粉末、钼合金粉末、铌合金粉末、镍合金粉末中的一种或者至少两种所组成的混合粉末。该制备方法具有以下优点：1、实现了在铝基材上制备电阻层，解决了贵金属厚膜电热材料不能在铝基材上烧结的技术限制，减轻了电热器件的重量，降低了材料成本；2、采用非贵金属电热粉末直接喷涂一次成型，降低材料成本几十倍，且有效提高了生产效率和产品合格率。

Description

一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法
技术领域
本发明涉及电热材料技术领域，尤其涉及一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法。
背景技术
等离子喷涂是采用刚性等离子弧为热源、以喷涂粉末材料为主的热喷涂方法，等离子弧是等离子体弧的简称；等离子体是指气体在超高温状态下被部分或全部电离，形成正负离子（电子）数量相等而整体呈电中性的导电体。电弧本身是等离子体，但只有当电弧通过热收缩效应、自磁压缩效应、机械压缩效应被压缩，成为具有更高温度的压缩电弧时，才称为等离子体弧，其中心温度可达到10000℃-50000℃，这样高的温度使所有的金属和陶瓷材料都能够得以喷涂。
需进一步解释，等离子喷涂技术在航天技术中已经被广泛应用，且已逐渐开始应用于汽车上，这种技术的优点是隔热效果好、能承受高温和高压、工艺成熟、质量稳定；为达到低散热的目标，可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂，如活塞顶喷的氧化锆、缸套喷的氧化锆等，经过这种处理的发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。随着技术的发展进步，等离子喷涂技术将会更广泛的应用于各行各业。
需进一步指出，现有厚膜电热器件介质层主要在不锈钢基材、陶瓷基材、玻璃基材上通过反复丝印/烧结玻璃釉料完成，生产效率低、成本高，并且产品缺陷难以控制、材料选择范围有限、性能难以提升。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，该等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法采用等离子喷涂技术替代现有厚膜电热电阻层制备工艺，采用非贵金属电热材料替贵金属银、钯、钌、铂及其合金和其化合物，且通过喷涂非贵金属电热材料粉末实现了在铝基材上制备电热器件的电阻层，即本发明具有以下优点，具体为：1、实现了在铝基材上制备电阻层，解决了贵金属厚膜电热材料不能在铝基材上烧结的技术限制，减轻了电热器件的重量，降低了材料成本；2、采用非贵金属电热粉末直接喷涂一次成型，降低材料成本几十倍，且有效地提高了生产效率和产品的合格率。
为达到上述目的，本发明通过以下方案来实现。
一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
a、将带有介质层的铝基材清洗洁净；
b、将带有介质层的铝基材放置于等离子喷涂设备中，设置等离子喷涂设备的工作参数；
c、启动等离子喷涂设备并将电热材料粉末喷涂于介质层的表面，以形成电阻层，电热材料粉末为钨粉末、钼粉末、铌粉末、镍粉末、钨合金粉末、钼合金粉末、铌合金粉末、镍合金粉末中的一种或者至少两种所组成的混合粉末。
其中，所述铝基材为纯铝基材或者铝合金基材。
其中，所述电热材料粉末的粒径值为0.5-50μm。
其中，所述等离子喷涂设备的工作参数为：输出功率200w-400kw，喷涂送粉压力0.1-5MPa，送粉精度±0.1-±1%，送粉量0-0.5kg/min。
其中，所述等离子喷涂设备采用氮气、氩气、氦气中的一种或者至少两种所组成的混合气体进行保护。
其中，所述电阻层的厚度为5-100μm。
其中，所述电阻层的加热温度范围：25-500℃；电问系数：＜10%；附着力5-30MPa；热冲击性能：500℃水淬（水温20℃）5次，显微镜观察无裂纹。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其包括有以下工艺步骤：a、将带有介质层的铝基材清洗洁净；b、将带有介质层的铝基材放置于等离子喷涂设备中，设置等离子喷涂设备的工作参数；c、启动等离子喷涂设备并将电热材料粉末喷涂于介质层的表面，以形成电阻层，电热材料粉末为钨粉末、钼粉末、铌粉末、镍粉末、钨合金粉末、钼合金粉末、铌合金粉末、镍合金粉末中的一种或者至少两种所组成的混合粉末。该等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法采用等离子喷涂技术替代现有厚膜电热电阻层制备工艺，采用非贵金属电热材料替贵金属银、钯、钌、铂及其合金和其化合物，且通过喷涂非贵金属电热材料粉末实现了在铝基材上制备电热器件的电阻层，即本发明具有以下优点，具体为：1、实现了在铝基材上制备电阻层，解决了贵金属厚膜电热材料不能在铝基材上烧结的技术限制，减轻了电热器件的重量，降低了材料成本；2、采用非贵金属电热粉末直接喷涂一次成型，降低材料成本几十倍，且有效地提高了生产效率和产品的合格率。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
a、将带有介质层的铝基材清洗洁净，其中，铝基材为纯铝基材或者铝合金基材；
b、将带有介质层的铝基材放置于等离子喷涂设备中，设置等离子喷涂设备的工作参数，具体动作参数为：输出功率200w-400kw，喷涂送粉压力0.1-5MPa，送粉精度±0.1-±1%，送粉量0-0.5kg/min；
c、启动等离子喷涂设备并将电热材料粉末喷涂于介质层的表面，以形成电阻层，电阻层的厚度为5-100μm，电热材料粉末为钨粉末、钼粉末、铌粉末、镍粉末、钨合金粉末、钼合金粉末、铌合金粉末、镍合金粉末中的一种或者至少两种所组成的混合粉末，电热材料粉末的粒径值为0.5-50μm。
其中，所述等离子喷涂设备采用氮气、氩气、氦气中的一种或者至少两种所组成的混合气体进行保护。
需进一步指出，所述电阻层的加热温度范围：25-500℃；电问系数：＜10%；附着力5-30MPa；热冲击性能：500℃水淬（水温20℃）5次，显微镜观察无裂纹。
下面以一具体例子来对本发明的制备方法进行详细的说明，具体为：1、将带有介质层的100*100*10mm的纯铝基材清洗洁净；2、通过功率为30kw、送粉压力为0.5MPa、送粉流量为50g/min、送粉精度0.1%的等离子喷涂设备，将粒度为15μm的Ni30Cr70粉末喷涂于铝基材介质层上，电阻层厚度为30μm，方阻为60Ω/□；TCR为50ppm/℃；热冲击性能：500℃水淬（水温20℃）5次，显微镜观察无裂纹。
通过上述工艺步骤设计，本发明的等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法采用等离子喷涂技术替代现有厚膜电热电阻层制备工艺，采用非贵金属电热材料替贵金属银、钯、钌、铂及其合金和其化合物，且通过喷涂非贵金属电热材料粉末实现了在铝基材上制备电热器件的电阻层，即本发明具有以下优点，具体为：1、实现了在铝基材上制备电阻层，解决了贵金属厚膜电热材料不能在铝基材上烧结的技术限制，减轻了电热器件的重量，降低了材料成本；2、采用非贵金属电热粉末直接喷涂一次成型，降低材料成本几十倍，且有效地提高了生产效率和产品的合格率。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体为：
a、将带有介质层的铝基材清洗洁净；
b、将带有介质层的铝基材放置于等离子喷涂设备中，设置等离子喷涂设备的工作参数；
c、启动等离子喷涂设备并将电热材料粉末喷涂于介质层的表面，以形成电阻层，电热材料粉末为钨粉末、钼粉末、铌粉末、镍粉末、钨合金粉末、钼合金粉末、铌合金粉末、镍合金粉末中的一种或者至少两种所组成的混合粉末。
2.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述铝基材为纯铝基材或者铝合金基材。
3.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述电热材料粉末的粒径值为0.5-50μm。
4.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述等离子喷涂设备的工作参数为：输出功率200w-400kw，喷涂送粉压力0.1-5MPa，送粉精度±0.1-±1%，送粉量0-0.5kg/min。
5.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述等离子喷涂设备采用氮气、氩气、氦气中的一种或者至少两种所组成的混合气体进行保护。
6.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述电阻层的厚度为5-100μm。
7.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂铝基材电热器件电阻层的制备方法，其特征在于：所述电阻层的加热温度范围：25-500℃；电问系数：＜10%；附着力5-30MPa；热冲击性能：500℃水淬（水温20℃）5次，显微镜观察无裂纹。
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