CN109320214A - 一种臭氧发生器用板式电极及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种臭氧发生器用板式电极及其制备方法和应用。本发明包括电极体，电极体包括以下原料高温烧制而成：氧化铝85‑95％，碳酸钙2‑8％，碳酸锶2‑8％；电极体包括陶瓷垫片和导热基板，陶瓷垫片的一面为设有金属层的垫片金属面，另一面为垫片裸露面，导热基板的一面为设有金属层的基板金属面，另一面为基板裸露面，陶瓷垫片的垫片金属面和导热基板的基板金属面连接。本发明的电极体以氧化铝、碳酸钙和碳酸锶为原料，经过高温烧制而成，致密度非常高，具有优良的耐压性能，是良好的绝缘体，钙离子和锶离子取代部分铝位进入氧化铝的晶体中，增加了介电性质，体积小，介质放电效果好，能量利用率高，放电均匀，臭氧产生浓度高。

Description

一种臭氧发生器用板式电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高压电极的技术领域，特别是指一种臭氧发生器用板式电极及其制备方法和应用。
背景技术
臭氧发生器是利用介质阻挡放电法来生产臭氧的设备，包括有若干个臭氧发生单元，每个臭氧发生单元设置有高压电极、接地电极、绝缘介质层和放电气隙；臭氧发生器将数千伏的电压施加到高压电极和接地电极上，将通入放电气隙中的空气或氧气电离，从而产生臭氧。臭氧发生器的电极是臭氧发生器的关键部件，其加工工艺关系到臭氧发生器的性能。
影响臭氧发生器性能的主要因素有介电质材料、发生器的结构、电源特性、运行条件等，目前市场上臭氧发生器多为中频电源和管式结构，存在着臭氧浓度低、效率低、电极体积庞大、稳定性差、电耗高等问题，而且，由于材料的原因，仅能在1KHz左右工作，放电间隙在0.5mm以上，放电效率低，在控制高压电极与接地电极同轴度和放电间隙等技术上存在较大困难。
发明内容
本发明提供一种臭氧发生器用板式电极及其制备方法和应用，解决了现有技术中臭氧发生器的管式电极存在组装技术难度大、放电效率低和能耗高的问题。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括呈平面设置的电极体，所述电极体包括以下质量百分含量的原料高温烧制而成：氧化铝85-95％，碳酸钙2-8％，碳酸锶2-8％；所述电极体包括陶瓷垫片和导热基板，所述陶瓷垫片的一面为设有金属层的垫片金属面，所述陶瓷垫片上在所述基体金属面相对的另一面为垫片裸露面，所述导热基板的一面为设有金属层的基板金属面，所述导热基板上在所述基板金属面相对的另一面为基板裸露面，所述陶瓷垫片的垫片金属面和所述导热基板的基板金属面对接连接。
本发明的电极体以氧化铝、碳酸钙和碳酸锶为原料，经过高温烧制而成，其致密度非常高，具有优良的耐压性能，是良好的绝缘体，得到了一种具备一定介电性而又具备高的耐压特性的陶瓷电极体，这是一种固溶相低介电陶瓷电极体；通过氧化铝与碳酸锶和碳酸钙的掺杂，氧化铝晶体中的铝位被钙离子和锶离子取代，其不仅具备氧化铝的高强度耐压性，也具备一定的介电性质，介质放电效果好，能量利用率高，放电均匀，臭氧产生浓度高；本发明的电极体由陶瓷垫片和导热基板对接连接而成，陶瓷垫片的厚度较薄，而导热基板的厚度较大，两者通过中间金属层链接并一起与高压电源一端连接；导热基板另一侧直接与金属地电极相连，金属地电极形成一个密封的腔体，电极体位于该腔体的一侧，导热基板与该腔体直接连接，陶瓷垫片与该腔体具有一定气流间隙；因为导热基板厚度较大又具有强的绝缘性，防止该电极体被高压直接击穿；而陶瓷垫片的另一侧在与金属地电极形成一个气流间隙，而在高压电源的作用下，在这个陶瓷垫片和金属地电极之间的间隙中产生放电电弧，电离氧气而产生臭氧。
作为一种优选的实施方案，所述金属层为银镀层、金镀层、铜镀层、锡镀层中的任意一种。本发明的金属层可以为多种，金镀层的导电效果最好，价格高，银镀层的导电效果和价格可以兼顾，铜镀层的导电效果略差，锡镀层的应用也比较广。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)陶瓷基体的烧制取氧化铝、碳酸钙和碳酸锶，混合，研磨成细粉，得混合粉末，添加混合粉末总质量的5-10％的粘结剂，造粒，压制，烧结，烧结温度为1680-1720℃，烧结时间为3-4h，烧结温度是采用程序升温的方法达到的，得陶瓷基体；2)表面处理对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板；3)去应力处理对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理；4)表面金属化对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有金属层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有金属层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；5)电极体的组装取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准连接，得电极体。
本发明以氧化铝为主要成分，并掺杂碳酸钙和碳酸锶，经过1680-1720℃的高温烧制，表面打磨，去应力，表面金属化，并组装而成，这种高温烧制大大提高了其致密度，使其具有优良的耐压性能，是良好的绝缘体，机械强度高；这种表面打磨提高了陶瓷基体表面的平行度和光泽度，保证了放电间隙的精度和放电的均匀度；氧化铝晶体中的铝位被钙离子和锶离子取代，增加其介电性质，使其介质放电效果更佳，能量利用效率更高，这种具有一定介电性质的电极体更能适应高频电源信号；原料来源广泛，成本低廉，制备过程无污染，易于实现产业化；本发明的陶瓷垫片和导热基板对接紧密连接，保持固定不能出现错位，其之间不能留有空隙，不允许有气泡，通常情况下，陶瓷垫片和导热基板采用粘接连接，陶瓷垫片和导热基板之间形成粘结层。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中烧结温度采用的程序升温方法为：在10-12h内由室温升温到900-1100℃，保温1-2h，接着，在8-10h内升温到1680-1720℃，保温3-4h。烧结的过程中刚开始温度上升特别缓慢，从而更加充分的去除粘结剂，随着温度的升高，碳酸钙和碳酸锶逐渐开始分解，最后熔化，并与熔化后的氧化铝发生固溶反应，使氧化铝晶体中的铝位被钙离子和锶离子取代，形成一种氧化铝钙锶化合物，是一个具有紧密结构的整体。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中表面经过打磨加工之后的厚度误差不超过0.02mm，表面光洁度不大于0.8。烧制后的陶瓷基体机械强度高，可以采用高精度双面磨床的方式或者是机加工的方式对其进行表面加工，控制其表面的平行度和光洁度，充分保住了放电间隙的精度和放电的均匀度，提高了电极体的综合性能。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中造粒是采用喷雾造粒的方式进行的，喷雾造粒时，混合粉末和粘结剂组成的混合物与水的质量比为1:1-2，进风温度为230-250℃，出风温度为70-90℃。研磨后的细粉，球形度小，造粒之后，可以提高颗粒的球形度，压制过程中颗粒与颗粒之间的距离小，有利于烧结成型，避免了烧结成型后陶瓷基体内部的残留空隙；喷雾造粒操作简单，造粒方便，效率高，造粒后的颗粒球形度好。
作为一种优选的实施方案，所述步骤4)中的金属层为银镀层，所述银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；所述银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：银粉75-85％，环氧树脂10-15％，固化剂2-5％，稀释剂3-5％，玻璃相0-2％，促进剂0-1％，附着力促进剂0-1％，防沉降剂0-1％。采用丝网印刷技术在陶瓷垫片和导热基板上印刷银浆的方法简单，成本低，对设备无特殊要求，印刷后的银镀层厚度均匀一致，提高了电极体的性能。通常情况下，所述银粉的粒径D90不超过2μm，所述环氧树脂为双酚环氧树脂，所述固化剂为酸酐类固化剂，所述稀释剂为乙酸丁酯，所述玻璃相为硅酸盐玻璃粉，所述促进剂为甲基咪唑，所述附着力促进剂为钛酸四乙酯，所述防沉降剂为聚酰胺蜡。
本发明中，促进剂的作用主要是改善形成镀层的银粉与环氧树脂、固化剂和稀释剂等组成的浆料本身的状态如表面的状态和固化促进等，而附着力促进剂则是改变陶瓷基体表面的状态，使浆料与陶瓷基材有很好的密着性能。本发明的银浆中增加了银粉和玻璃相的固含量，减少有机溶剂的用量，使其粘度达到70-90Kcps，以方便使用丝网进行印刷，玻璃相主要是起到将金属银与氧化铝之间形成一种桥梁结构，使其表层相互渗透从而极大的增加其附着力。
作为一种优选的实施方案，所述步骤4)中烧银的方法为：在40-80min内由室温升温到250-350℃，保温20-40min，接着，在40-80min内升温到450-550℃，保温20-40min，然后，在30-60min内升温到780-860℃，保温20-40min，炉冷。本发明的银浆固含量适宜，粘度恰当，成膜效果好，通过780-860℃高温烧制，其结合度高，电阻小，极难脱落，也减小了臭氧发生器的整个发生室的发热量。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中细粉的D95粒径不超过2μm。研磨之后细粉的粒径越小，烧结之后陶瓷基体的晶粒越细，晶体化效果越好，致密度更好，进一步提高了其耐压强度和机械强度。本发明中氧化铝、碳酸钙和碳酸锶在磨细、压制、造粒和烧结之后称为陶瓷基体，这里的陶瓷基体包括陶瓷垫片和导热基板，或者说陶瓷基体经过表面打磨加工之后即得到陶瓷垫片和导热基板；通常情况下，本发明压制时的压力为30-50MPa，将陶瓷基体压成圆形，采用300-500℃进行高低温冲击去应力以防止陶瓷基体开裂，印刷银浆之后的陶瓷基体在130-180℃下预干燥，以排除大部分有机溶剂。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的应用，其主要是通过以下技术方案加以实现的：所述电极体用作臭氧发生器的高压电极。该电极体的陶瓷垫片与高压电源的一端连接，导热基板外侧为放电间隙，陶瓷垫片具有绝缘性，防止该电极体被高压电击穿，高压电源通过陶瓷垫片和导热基板的中间的金属层在导热基板上产生电弧，以在放电间隙产生臭氧；使用了该电极体的臭氧发生器的介质放电效果好，能量利用率高，放电均匀，臭氧产生浓度高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的电极体以氧化铝、碳酸钙和碳酸锶为原料，经过高温烧制而成，氧化铝晶体中的铝位被钙离子和锶离子取代，其致密度非常高，不仅具备氧化铝的高强度耐压性，具有优良的耐压性能，也具备一定的介电性质，是良好的绝缘体，得到了一种具备一定介电性而又具备高的耐压特性的陶瓷电极体，这是一种固溶相低介电陶瓷电极体；原料来源广泛，成本低廉，制备过程无污染，易于实现产业化；具有平面结构，组装容易，介质放电效果好，能量利用率高，更能适应高频电源信号，放电均匀，臭氧产生浓度高，体积小，使用方便。
附图说明
图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；
图中：1-陶瓷垫片；2-导热基板；3-金属地电极；4-电源线负极；5-电源线正极；6-放电间隙；7-气流通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极，包括呈平面设置的电极体，所述电极体包括以下质量百分含量的原料高温烧制而成：氧化铝85-95％，碳酸钙2-8％，碳酸锶2-8％；所述电极体包括陶瓷垫片和导热基板，所述陶瓷垫片的一面为设有金属层的垫片金属面，所述陶瓷垫片上在所述基体金属面相对的另一面为垫片裸露面，所述导热基板的一面为设有金属层的基板金属面，所述导热基板上在所述基板金属面相对的另一面为基板裸露面，所述陶瓷垫片的垫片金属面和所述导热基板的基板金属面对接连接。
优选地，所述金属层为银镀层、金镀层、铜镀层、锡镀层中的任意一种。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝、碳酸钙和碳酸锶，混合，研磨成细粉，得混合粉末，添加混合粉末总质量的5-10％的粘结剂，造粒，压制，烧结，烧结温度为1680-1720℃，烧结时间为3-4h，烧结温度是采用程序升温的方法达到的，得陶瓷基体；
2)表面处理
对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有金属层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有金属层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准连接，得电极体。
优选地，所述步骤1)中烧结温度采用的程序升温方法为：在10-12h内由室温升温到900-1100℃，保温1-2h，接着，在8-10h内升温到1680-1720℃，保温3-4h。
进一步地，所述步骤2)中表面经过打磨加工之后的厚度误差不超过0.02mm，表面光洁度不大于0.8。
具体地，所述步骤1)中造粒是采用喷雾造粒的方式进行的，喷雾造粒时，混合粉末和粘结剂组成的混合物与水的质量比为1:1-2，进风温度为230-250℃，出风温度为70-90℃。
更优选地，所述步骤4)中的金属层为银镀层，所述银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；所述银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：银粉75-85％，环氧树脂10-15％，固化剂2-5％，稀释剂3-5％，玻璃相0-2％，促进剂0-1％，附着力促进剂0-1％，防沉降剂0-1％。
更进一步地，所述步骤4)中烧银的方法为：在40-80min内由室温升温到250-350℃，保温20-40min，接着，在40-80min内升温到450-550℃，保温20-40min，然后，在30-60min内升温到780-860℃，保温20-40min，炉冷。
更具体地，所述步骤1)中细粉的D95粒径不超过2μm。
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的应用，所述电极体用作臭氧发生器的高压电极。
参阅附图1，本发明的电极体由陶瓷垫片1和导热基板2对接连接而成，陶瓷垫片1的厚度较薄，而导热基板2的厚度较大，两者通过中间金属层链接并一起通过电源线即电源线正极5与高压电源一端连接；导热基板2另一侧直接与金属地电极3相连，金属地电极3通过电源线即电源线负极4与高压电源的另一端连接，金属地电极3形成一个密封的腔体，电极体位于该腔体的一侧，腔体剩余的部分形成气流通道7，以供氧气通过，并使臭氧排出；导热基板2与该腔体直接连接，陶瓷垫片1与该腔体具有一定间隙即放电间隙6；因为导热基板2厚度较大又具有强的绝缘性，防止该电极体被高压直接击穿；而陶瓷垫片1的另一侧在与金属地电极3形成一个放电间隙6，而在高压电源的作用下，在这个陶瓷垫片1和金属地电极3之间的放电间隙6中产生放电电弧，电离氧气而产生臭氧。
实施例一
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝85重量份、碳酸钙7份和碳酸锶8份，混合，研磨成细粉，得混合粉末，添加混合粉末总质量的5％的粘结剂PVA，造粒，压制，烧结，烧结温度为1700℃，烧结时间为3h，烧结温度是采用程序升温的方法达到的，得陶瓷基体；
2)表面处理
对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行镀金这种金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有镀金层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有镀金层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准连接，得电极体。
实施例二
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝95份、碳酸钙2份和碳酸锶3份，混合，研磨成细粉，细粉的D95粒径为2μm，得混合粉末，添加混合粉末总质量的10％的粘结剂PVA，喷雾造粒，压制，烧结，烧结方法为：在10h内由室温升温到900℃，保温1h，接着，在10h内升温到1680℃，保温4h，得陶瓷基体；
2)表面处理
采用高精度双面磨床对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板，陶瓷垫片的厚度大于导热基板的厚度，陶瓷垫片和导热基板的厚度误差均为0.02mm，表面光洁度均为0.8；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，在300℃下进行高低温冲击去应力处理；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行镀银金属化处理，镀银的方法为真空镀膜，在陶瓷垫片的一面形成含有镀银层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有镀银层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准粘结连接，得电极体。
实施例三
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝90份、碳酸钙8份和碳酸锶2份，混合，研磨成细粉，细粉的D95粒径为1.5μm，得混合粉末，添加混合粉末总质量的8％的粘结剂PVG，喷雾造粒，采用200T压机高压压制，烧结，烧结方法为：在12h内由室温升温到1100℃，保温2h，接着，在8h内升温到1720℃，保温3.5h，得陶瓷基体；
2)表面处理
采用机加工的方法对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板，陶瓷垫片的厚度大于导热基板的厚度，陶瓷垫片和导热基板的厚度误差均为0.01mm，表面光洁度均为0.6；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，在500℃下进行高低温冲击去应力处理；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行镀银金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有镀银层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有镀银层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：银粉75％，环氧树脂15％，固化剂2％，稀释剂3％，玻璃相2％，促进剂0.5％，附着力促进剂0.2％，防沉降剂0.3％；
烧银的方法为：在60min内由室温升温到300℃，保温30min，接着，在60min内升温到500℃，保温30min，然后，在40min内升温到800℃，保温30min，炉冷；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准粘结连接，得电极体。
实施例四
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝87份、碳酸钙6份和碳酸锶7份，混合，研磨成细粉，细粉的D95粒径为1.0μm，得混合粉末，添加混合粉末总质量的8％的粘结剂PVA，喷雾造粒，喷雾造粒时，混合粉末和粘结剂PVA组成的混合物与水的质量比为1:1，进风温度为230℃，出风温度为70℃；在40MPa的高压下进行压制，烧结，烧结方法为：在11h内由室温升温到1000℃，保温1.5h，接着，在9h内升温到1700℃，保温3.5h，得陶瓷基体；
2)表面处理
采用高精度双面磨床对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板，陶瓷垫片的厚度大于导热基板的厚度，陶瓷垫片和导热基板的厚度误差均为0.02mm，表面光洁度均为0.7；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理，处理方法为以3℃/min的升温速度，由室温升温至400℃，保温30min，炉冷，然后，再次按照上述升温速度升温，保温，并炉冷；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行镀银金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有镀银层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有镀银层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：D90粒径为2μm的银粉85％，双酚环氧树脂10％，酸酐类固化剂2％，乙酸丁酯稀释剂3％；
烧银的方法为：在40min内由室温升温到250℃，保温20min，接着，在40min内升温到450℃，保温20min，然后，在30min内升温到780℃，保温20min，炉冷；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，经过电阻值测试和结合强度测试之后，将垫片金属面和基板金属面对准粘结连接，得电极体。
实施例五
本发明的一种臭氧发生器用板式电极的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝92份、碳酸钙4份和碳酸锶4份，混合，研磨成细粉，细粉的D95粒径为2.0μm，得混合粉末，添加混合粉末总质量的7％的粘结剂PVA，喷雾造粒，喷雾造粒时，混合粉末和粘结剂PVA组成的混合物与水的质量比为1:2，进风温度为250℃，出风温度为90℃；在350MPa的高压下进行压制，烧结，烧结方法为：在10h内由室温升温到1000℃，保温2h，接着，在9h内升温到1700℃，保温4h，得陶瓷基体；
2)表面处理
采用高精度双面磨床对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板，陶瓷垫片的厚度大于导热基板的厚度，陶瓷垫片和导热基板的厚度误差均为0.02mm，表面光洁度均为0.8；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理，处理方法为以5℃/min的升温速度，由室温升温至500℃，保温20min，然后，以3℃/min的降温速度冷却至室温，重复上述升温和降温操作一次；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行镀银金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有镀银层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有镀银层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；预烘干温度为150℃，银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：D90粒径为1μm的银粉75％，双酚环氧树脂11％，酸酐类固化剂5％，乙酸丁酯稀释剂5％，硅酸盐玻璃粉1％，甲基咪唑促进剂1％，钛酸四乙酯附着力促进剂1％，聚酰胺蜡防沉降剂1％；
烧银的方法为：在80min内由室温升温到350℃，保温40min，接着，在80min内升温到550℃，保温40min，然后，在60min内升温到860℃，保温40min，炉冷；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，经过电阻值测试和结合强度测试之后，将垫片金属面和基板金属面对准粘结连接，得电极体。
将本发明实施例一至实施例五所得的五个电极体，分别安装到臭氧发生器上，进行产生臭氧实验，并在现有的管式电极上也进行相同的产生臭氧实验，实验结果如表1，其中，产生臭氧实验的条件为：气量1L/min，压力0.25Mbar，功率400W。
表1不同高压电极产生臭氧浓度和臭氧含量的统计结果
高压电极 臭氧浓度(mg/L) 臭氧产量(g/h)
实施例一 140 15.8
实施例二 172 19.4
实施例三 163 18.4
实施例四 155 17.5
实施例五 170 19.2
管式电极 48 5.0
由表1可以看出，在相同的臭氧产生条件下，本发明方法制备的板式电极其臭氧浓度在140-172mg/L之间，这远高于管式电极产生的臭氧浓度；同时，本发明方法制备的板式电极其臭氧产量在15.8-19.4g/h之间，这也远高于管式电极产生的臭氧产量；因此，本发明方法制备的板式电极的体积小，放电均匀，臭氧产生浓度高，臭氧产量高。
将本发明实施例四所得的板式电极与现有的管式电极分别安装到臭氧发生器上，进行产生臭氧实验，调节臭氧发生器的输出功率，记录实验过程臭氧浓度和产量，实验结果如表2，其中，产生臭氧实验的条件为：气量1L/min，压力0.25Mbar。
表2不同高压电极产生臭氧浓度和臭氧含量的统计结果
由表2可以看出，在相同的臭氧产生条件下，本发明的方法制备的板式电极在臭氧发生器的输出功率为115W时，得到的臭氧浓度即为64mg/L，此时的臭氧产量为7.0g/h；当臭氧发生器的输出功率在240W时，得到的臭氧浓度即为115mg/L，此时的臭氧产量为13.0g/h。然而，现有的管式电极在臭氧发生器的输出功率为370W时，得到的臭氧浓度才仅仅为20mg/L，此时的臭氧产量仅为2.0g/h；在臭氧发生器的输出功率为619W时，得到的臭氧浓度仅为111mg/L，此时的臭氧产量仅为12.5g/h；因此，管式电极在臭氧发生器的输出功率为619W时的性能才与本发明的方法制备的板式电极在臭氧发生器的输出功率为240W时的性能接近，这说明管式电极的能耗远远高于本发明的方法制备的板式电极的能耗。因此，本发明的方法制备的板式电极体积小，介质放电效果好，能量利用率高，臭氧产生浓度高，臭氧产量高，使用方便。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的电极体以氧化铝、碳酸钙和碳酸锶为原料，经过高温烧制而成，氧化铝晶体中的铝位被钙和锶取代，其致密度非常高，不仅具备氧化铝的高强度耐压性，具有优良的耐压性能，也具备一定的介电性质，是良好的绝缘体，得到了一种具备一定介电性而又具备高的耐压特性的陶瓷电极体，这是一种固溶相低介电陶瓷电极体；原料来源广泛，成本低廉，制备过程无污染，易于实现产业化；具有平面结构，组装容易，介质放电效果好，能量利用率高，更能适应高频电源信号，放电均匀，臭氧产生浓度高，体积小，使用方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种臭氧发生器用板式电极，其特征在于：包括呈平面设置的电极体，所述电极体包括以下质量百分含量的原料高温烧制而成：氧化铝85-95％，碳酸钙2-8％，碳酸锶2-8％；
所述电极体包括陶瓷垫片和导热基板，所述陶瓷垫片的一面为设有金属层的垫片金属面，所述陶瓷垫片上在所述垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，所述导热基板的一面为设有金属层的基板金属面，所述导热基板上在所述基板金属面相对的另一面为基板裸露面，所述陶瓷垫片的垫片金属面和所述导热基板的基板金属面对接连接。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器用板式电极，其特征在于：
所述金属层为银镀层、金镀层、铜镀层、锡镀层中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)陶瓷基体的烧制
取氧化铝、碳酸钙和碳酸锶，混合，研磨成细粉，得混合粉末，添加混合粉末总质量的5-10％的粘结剂，造粒，压制，烧结，烧结温度为1680-1720℃，烧结时间为3-4h，烧结温度是采用程序升温的方法达到的，得陶瓷基体；
2)表面处理
对步骤1)所得的陶瓷基体的表面进行打磨，加工，分别得到陶瓷垫片和导热基板；
3)去应力处理
对步骤2)所得的陶瓷垫片和导热基板，进行高低温冲击去应力处理；
4)表面金属化
对步骤3)所得的陶瓷垫片和导热基板的一面分别进行金属化处理，在陶瓷垫片的一面形成含有金属层的垫片金属面，垫片金属面相对的另一面为垫片裸露面，导热基板的一面形成含有金属层的基板金属面，基板金属面相对的另一面为基板裸露面；
5)电极体的组装
取步骤4)所得的陶瓷垫片和导热基板，将垫片金属面和基板金属面对准连接，得电极体。
4.根据权利要求3所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中烧结温度采用的程序升温方法为：在10-12h内由室温升温到900-1100℃，保温1-2h，接着，在8-10h内升温到1680-1720℃，保温3-4h。
5.根据权利要求3所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)中表面经过打磨加工之后的厚度误差不超过0.02mm，表面光洁度不大于0.8。
6.根据权利要求3所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中造粒是采用喷雾造粒的方式进行的，喷雾造粒时，混合粉末和粘结剂组成的混合物与水的质量比为1:1-2，进风温度为230-250℃，出风温度为70-90℃。
7.根据权利要求3所述的臭氧发生器用板式电极，其特征在于：
所述步骤4)中的金属层为银镀层，所述银镀层是利用丝网印刷技术将银浆分别印刷在陶瓷垫片和导热基板的一个面上，然后，经过预烘干和烧银，得银镀层；
所述银镀层所用的银浆包括以下质量百分含量的原料：银粉75-85％，环氧树脂10-15％，固化剂2-5％，稀释剂3-5％，玻璃相0-2％，促进剂0-1％，附着力促进剂0-1％，防沉降剂0-1％。
8.根据权利要求7所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：
所述步骤4)中烧银的方法为：在40-80min内由室温升温到250-350℃，保温20-40min，接着，在40-80min内升温到450-550℃，保温20-40min，然后，在30-60min内升温到780-860℃，保温20-40min，炉冷。
9.根据权利要求3所述的臭氧发生器用板式电极的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中细粉的D95粒径不超过2μm。
10.根据权利要求1或2所述的臭氧发生器用板式电极的应用，其特征在于：
所述电极体用作臭氧发生器的高压电极。
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