CN117295192A - 用于制造加热装置的方法及加热装置 - Google Patents

Abstract

用于制造加热装置的方法，所述加热装置具有载体和施加到其上的至少一个加热导体，所述方法具有以下步骤：提供具有加热导体侧的载体，其中所述载体由铝组成，在所述加热导体侧上产生阳极化的层，其中将所述阳极化的层直接施加到所述载体/其加热导体侧，以厚膜方法在所述阳极化的层上方施加所述至少一个加热导体。有利地，所述阳极化的层可以被制造为硬阳极化的层。也可以将另外的绝缘层和/或增厚层施加到所述阳极化层。

Description

用于制造加热装置的方法及加热装置

技术领域

本发明涉及用于制造加热装置的方法以及通过这样的方法制造的加热装置。

背景技术

从EP 3197241 A1中已知具有金属载体和施加到其上的若干加热导体的加热装置。在施加加热导体之前，金属载体必须是电绝缘的。为此，通过丝网印刷法施加含有玻璃的厚膜膏。然后烘烤，以形成最终的绝缘层。然后，可以将加热导体施加到该绝缘层。

载体必须承受这样的高温，这对于绝缘层的应用和可能类似的厚膜方法两者都是必需的，这被认为是不利的。

发明内容

本发明的目的是提供开头所述的方法和用这样的方法制造的加热装置，利用该方法可以解决现有技术的问题，并且特别能够提供易于使用且易于制造的加热装置，该加热装置允许安全操作。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求14的特征的加热装置来实现。本发明的有利的和优选的实施方案是进一步的权利要求的主题，并且在下文更详细地解释。描述一些特征仅用于该方法或仅用于由该方法制造的加热装置。然而，它们旨在单独地并且彼此独立地应用于这样的方法和这样的加热装置两者。权利要求的措辞基于对说明书内容的明确引用。

提供了加热装置，其具有载体(即金属载体)和至少一个施加到载体的加热导体。因此，该载体以具有加热导体侧的方式提供。此外，选择用于载体的材料是铝，其可容易地和廉价地获得，并且特别是对于加热装置具有非常好的导热性性质。在加热导体侧上，直接在载体上/在其加热导体侧上产生阳极化的层。这意味着在它们之间(即在载体/其加热导体侧(一方)和阳极化的层(另一方)之间)没有提供另外的层。有利地，电镀施加阳极化的层，如在下文更详细地解释的。在本发明的有利的实施方案中，可以使用电镀方法来产生阳极化的层并将其施加到载体/其加热导体侧。为此，将载体至少与其加热导体侧一起移动到具有酸性电解质的电镀浴中。该酸性电解液可以具有相对低的温度，优选低于20℃。这样的方法例如从DE 10 2008 008 998 A1已知，在这方面明确参考该文献。由于相对低的温度，可以控制阳极化的层的生长，并且可以产生特别高质量的阳极化的层。

之后，在阳极化的层上方施加至少一个加热导体，以涂布方法，可能直接施加到阳极化的层，或者作为单独的部件或元件。可以有利地选择薄膜方法，但厚膜方法是特别有利的。根据所选择的方法，加热导体具有相应的厚度，在厚膜加热导体的情况下，该厚度为20μm至200μm。作为使用涂布方法施加的加热导体的替代，也可以提供金属加热导体，有利地在载体/阳极化的层(一方)和加热导体(另一方)之间具有另外的电绝缘。

在本发明的有利发展中，可以将另外的绝缘层施加到阳极化的层，以进一步改进针对金属载体的电绝缘。在一个实施方案中，这种类型的另外的绝缘层可以作为薄层直接施加到阳极化的层，有利地通过热喷涂产生或施加。在此，它有利地作为氧化铝层施加。从DE 10 2008 026 101 A1中已知这样做的可能的方法，在此明确参考该文献。

在本发明的可能的发展中，阳极化的层甚至可以作为使用较高电流密度的硬阳极化的层产生。电镀浴的温度可再次显著低于20℃，有利地在0℃至15℃之间。电流密度优选地选择为高于当产生正常的阳极化的层时的电流密度，有利地电流密度大于20mA/cm²或甚至大于30mA/cm²。这样的电流密度可以高达60mA/cm²或80mA/cm²。持续时间可以是例如30分钟至60分钟。硫酸可以用作酸性电解质，因此电镀浴可以是水性硫酸浴。硫酸的浓度可以是15重量％或20重量％。这种类型的硬阳极化的层无论使用何种方法来施加，其本身都比上述阳极化的层甚至更硬且更稳定。

可以施加厚度在20μm至150μm之间，优选厚度在40μm至100μm之间的阳极化的层。有利地，阳极化的层的厚度可以为约100μm。这允许实现足以用于高压测试的介电强度。

载体优选由相对纯的铝合金组成。有利地，可以使用Al99.5或AlMg₃合金。

如从阳极化方法或硬阳极化方法中已知的，在其上产生阳极化的层之前，可以通过机械加工(例如研磨、喷砂等)来处理加热导体侧。然后可以改进阳极化的层的粘合性质。

在本发明的有利的发展中，增厚层可以作为另外的层施加到完成的阳极化的层或者施加到阳极化的层上的前述另外的绝缘层。也可以首先将增厚层施加到阳极化的层，并且将另外的绝缘层施加到阳极化的层。增厚层优选是耐高温增厚层，其在没有任何损坏的情况下还承受加热装置本身的操作以及加热导体的施加和(如果适用)烘烤。例如溶胶-凝胶密封剂、玻璃密封剂或磷酸铝密封剂理想地作为增厚层。它可以有利地增强阳极化的层的电绝缘，并且同时密封它以实现对环境作用(例如腐蚀、酸、盐水等)的更好的抗性。此外，增厚层可以防止将加热导体施加到含有铝的表面。因此，在所述涂布方法中，特别是在厚膜方法中，可能需要满足与加热导体的构建或施加有关的次要要求。

所述增厚层可以具有比阳极化的层本身更小的厚度。厚度可以在10μm至100μm之间的范围内。它可以由氧化铝或二氧化钛组成；或者，它可以由氧化铬、氧化锆或氧化镁组成。

在施加不同层期间相对较低温度的另一优点是减少可能由各种材料的不同膨胀系数引起的载体材料的翘曲。这是非常精确有利的，因为铝不是特别硬。

作为一般原理，在本发明中，用于若干加热装置的加热导体也可以施加到一个载体，即作为多个单元。在施加这些层之后或在机械加工之后，载体然后可以被分成用于若干单独加热装置的若干部分。标准分离通过激光器实现。预先掩蔽分离点使得在那里根本不存在氧化铝层/阳极化的层、增厚层或另外的绝缘层，或者至少不存在厚层，可能是有利的。这使得上述分离更容易。

根据本发明的加热装置优选安装在用于载水的家用电器的泵中，所述家用电器有利地为洗衣机或洗碗机，或者这种类型的泵具有根据本发明的加热装置。或者，可以将根据本发明的加热装置装配到用于烹饪器具的蒸发器/蒸汽发生器中，例如用于烤箱或蒸汽炊具，或者装配到前述的载水家用器具中。

这些和其它特征在说明书和附图以及权利要求中找到，其中在本发明的一个实施方案中以及在其它领域中，各个特征可以单独地或分别地以子组合的形式实现，并且可以表示有利且本身可保护的设计，对其的保护在此要求。将本申请细分为单独的部分，并且副标题不限制其下所作的陈述的一般有效性。

附图说明

本发明的示例在附图中示意性地显示，并且在下文更详细地解释。附图显示为：

图1是根据本发明的加热装置的平面图，该加热装置在铝载体上具有阳极化的层，向其施加加热导体，

图2是通过类似于图1的加热装置的截面图，显示载体顶部上的阳极化的层和在阳极化的层与加热导体之间的另外的增厚层，

图3是用于在电镀浴中制造阳极化的层的方法的示意图，

图4是用于通过热喷涂将另外的绝缘层施加到阳极化的层的方法的示意图，和

图5是其中通过喷涂装置将增厚层施加到阳极化的层或另外的绝缘层的另一可能的方法步骤。

具体实施方式

图1显示根据本发明的加热装置11的平面图。加热装置11具有载体13，其有利地由纯的或超纯的铝合金(例如A199.5或AlMg₃)组成。载体13是平坦的和矩形的，但是也可以具有任何其它形状。

将用阴影线所示的阳极化的层16在整个表面上施加到载体13/其朝上的加热导体侧。它以与电绝缘层相同的方式使载体13/其加热导体侧绝缘。然后，可以将加热导体21直接施加到该阳极化的层16，有利地使用标准方法(特别是丝网印刷方法)作为厚膜加热导体。加热导体21具有曲折的形式，并且可以以已知的方式通过两个接触区22a和22b电连接。这当然对应于已知的现有技术。因此，阳极化的层16在加热导体21和接触区22a和22b(一方面)和金属载体13(另一方面)之间提供足够的电绝缘。阳极化的层也可以具有如开头所述的厚度，例如约50μm。

图2显示通过稍微修改的加热装置111的截面图。这里也提供了由上述铝合金制成的平坦载体113，例如厚度为0.5mm至5mm。在载体113的朝上的加热导体侧114上产生阳极化的层116作为电绝缘。然而，该阳极化的层116不仅在载体113的加热导体侧/上侧上构建，而且以阴影线所示的穿透深度117有效地穿透到该上侧中。这可以是几微米厚，并且可以达到阳极化的层116的厚度的一半。阳极化的层116以已知的方式由氧化铝组成，并且在其生长期间，上侧/加热导体侧114上的铝转化为氧化铝，并因此转化为阳极化的层116本身。

如在开始所解释的，将增厚层119施加到阳极化的层116。这有利地是溶胶-凝胶层，其也像阳极化的层116本身一样耐高温。它可以用上述方式产生，并且可以由例如氧化铝和二氧化钛的混合物组成，或者由氧化铬、氧化锆或氧化镁组成。其厚度可以小于阳极化的层116的厚度，例如仅为一半厚，即约50μm。

有利地再次通过丝网印刷方法进而将加热导体121如前所述施加到增厚层119作为厚膜加热导体。

图3显示可以如何将根据本发明的阳极化的层施加到管状载体213。为此，将管状载体213完全浸入其中具有电镀浴25(有利地为水性硫酸)的容器24中。电镀浴25可以通过具有冷却盘管28的冷却装置27有利地保持在低温，例如在5℃恒定。电压源31在一侧上与电镀浴25中的电极30连接，并且在另一侧上与载体213以导电方式连接。因此，可以通过施加这样的电压来实现，即，施加约40mA/cm²至60mA/cm²的电流密度，或者相应的电流流动。在30分钟至60分钟的时间段内，阳极化的层随后在载体213上作为硬阳极化的层生长，在这种情况下，在内部和外部，或者在载体213浸入到电镀浴25中的任何地方。这种电镀方法是已知的并且可以容易地实施。通过适当地掩蔽载体213的表面的至少一部分，可以防止那里的阳极化的层的生长。

图4显示通过热喷涂将另外的绝缘层施加到根据图1的矩形载体13/其硬阳极化的层或正常阳极化的层的替代方法。提供等离子体喷涂装置33，它以已知方式将氧化铝作为等离子体35施加到加热导体侧14。为此，等离子喷涂装置33可以相应地在载体13上方移动，或者载体13可以相对于等离子体喷涂装置33移动。因此，等离子体35的氧化铝撞击加热导体侧14，在那里作为另外的绝缘层生长。

图5显示如何通过喷涂装置37将溶胶-凝胶密封剂38喷涂到阳极化的层116上，这对应于图2的加热装置111。它在阳极化的层16上形成先前描述的增厚层119。它可以填充阳极化的层116中可能的孔或裂缝，并因此实现导电铝载体113的可靠的电绝缘。此外，它以简单的方式形成另外的电绝缘层，并因此另外改进铝载体113的电绝缘，特别是针对加热导体121的电绝缘。

Claims (22)

1.用于制造加热装置的方法，其中所述加热装置具有载体和施加到其上的至少一个加热导体，其中所述方法具有以下步骤：

-提供具有加热导体侧的载体，其中所述载体由铝组成，

-在所述加热导体侧上产生阳极化的层，其中所述阳极化的层直接在所述载体/其加热导体侧上产生，

-在所述阳极化的层上方或之上施加所述至少一个加热导体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将另外的绝缘层施加到所述阳极化的层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述另外的绝缘层通过热喷涂作为氧化铝层产生并施加。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以电镀方法产生和施加所述阳极化的层，并且为此所述载体至少与所述加热导体侧一起被移动到电镀浴中，其中所述电镀浴具有酸性电解质，其中所述酸性电解质的温度小于20℃。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述阳极化的层通过较高的电流密度作为硬阳极化的层产生。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述电流密度大于20mA/cm²或大于30mA/cm²。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述电镀浴的温度在0℃至15℃之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述阳极化的层施加的厚度在20μm至150μm之间。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述载体由铝合金Al 99.5或AlMg₃组成。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将增厚层作为耐高温增厚层施加到所述阳极化的层，其中将所述加热导体直接施加到所述增厚层。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于将增厚层作为耐高温增厚层施加到所述另外的绝缘层，其中将所述加热导体直接施加到所述增厚层。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于所述增厚层的厚度在10μm至100μm之间。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以薄膜方法或以厚膜方法将所述至少一个加热导体施加在所述阳极化的层上方。

14.加热装置，其具有载体和施加到其上的至少一个加热导体，所述加热装置已经通过根据权利要求1所述的方法制造，其中所述加热装置含有：

-具有加热导体侧的所述载体，其中所述载体由铝组成，

-在所述加热导体侧上的阳极化的层，其中所述阳极化的层直接在所述载体上或在其加热导体侧上产生，

-在所述阳极化的层上方的至少一个加热导体。

15.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于将另外的绝缘层施加到所述阳极化的层。

16.根据权利要求15所述的加热装置，其特征在于将所述另外的绝缘层直接施加到所述阳极化的层。

17.根据权利要求15所述的加热装置，其特征在于所述另外的绝缘层通过热喷涂作为氧化铝层产生并施加。

18.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于所述载体由铝合金Al 99.5或AlMg₃组成。

19.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于将增厚层作为耐高温增厚层施加到所述阳极化的层。

20.根据权利要求15所述的加热装置，其特征在于将增厚层施加到所述另外的绝缘层。

21.根据权利要求19或20所述的加热装置，其特征在于将所述加热导体直接施加到所述增厚层。

22.根据权利要求19或20所述的加热装置，其特征在于所述增厚层的厚度在10μm至100μm之间。