高紅外輻射率堇青石陶瓷基片及製備工藝和高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片的製作方法

2023-06-17 06:11:56 3

專利名稱：高紅外輻射率堇青石陶瓷基片及製備工藝和高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高紅外輻射率堇青石陶瓷基片及高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱 片，屬於功能陶瓷和電熱材料技術領域，同時提供這種高紅外輻射率堇青石陶瓷基片的 製備工藝。
背景技術：
紅外線被物質吸收後可以促進物質內部質點振動、轉動等熱運動而具有較強的熱效 應，因此紅外線被看作為一種能量的傳遞方式和熱源，而且這種熱源較其他形式熱源具 有節省燃料、加熱速度快、質量好等獨特性能。紅外線被人體吸收後能夠激發人體細胞 組織的活力，改善微循環，提高免疫力等，對人體具有保健作用，並對關節炎、腱鞘炎 等多種疾病具有良好的治療效果。目前輻射性能優良的紅外陶瓷材料普遍含有Fe203等 過渡金屬氧化物，原料成本較高且為深色，限制了紅外輻射材料在一些領域的應用。
已有專利技術涉及導電陶瓷的製備，如發明專利(ZL00107278.1)"石墨導電陶瓷" 和f利(ZL03124488.2)"複合導電陶瓷及其製備技術""中利用石墨作為導電組元採 用ft相均勻複合方式，將石墨和普通陶瓷原料採用配料混合、成型、燒結等工藝製成， 需要氣氛保護燒結。授權專利(ZL03139036.6)"導電陶瓷的製造技術"採用體相均勻 複合方式添加非金屬導電材料，經高溫燒結後兩側表層由於表面導電體的氧化、逸出而 形成表面絕緣層，內部保持導電功能。造成導電陶瓷的絕緣層氣孔率大、緻密度低、電 阻率不均勻、高溫老化快等問題。發明專利申請(200810015429.2)"新型紅外導電陶 瓷及其製備方法"介紹了中間為導電層，兩邊外層為絕緣層的三明治結構導電陶瓷，所 用導電組元為仍為碳和金屬等需要氣氛保護燒結的易氧化材料，所制材料的電阻率不易 控制，難以實現靈活調節。

發明內容
本發明正是為了克服上述不足，提供一種原料成本低、色澤淺、應用領域廣的紅外 陶瓷材料-高紅外輻射率堇青石陶瓷基片以及利用這種陶瓷基片製作的電阻率易控制、 可靈活調節的高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片。具體地說高紅外輻射率堇青石陶瓷 基片，為固溶體型堇青石體系，其特徵在於組份原料的重量百分配比為33-38% A1203、 42-47% Si02、 10-15% Mg(OH)2、 1-8% ZnO。高紅外輻射率堇青石陶瓷基片的製備工藝是將原料各組份按配比混合、球磨、幹 燥、造粒和成型，然後一次燒成製得，球磨時間為2-3小時，乾燥溫度為80-120'C，燒 結溫度為1280-1350°C，保溫0.5-2小時。
本發明陶瓷基片的表面形狀可採用圓形、矩形等各種形狀，可根據使用需求，採用 壓制或注漿工藝製作不同大小的陶瓷片，圓形直徑一般為40mm-300mm,矩形長寬一般 均為40-300mm，厚度為3-20mm。
在本發明所述的陶瓷基片一側表面複合一層電熱膜，並在電熱膜兩端製作金屬電 極，即得高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，利用電熱膜為紅外陶瓷基片提供熱量，基 片另一側作為輻射界面，將熱量高效地轉化為紅外線輻射出去。
電熱膜可採ATO電熱膜(Sn02半導體)或金屬複合電熱膜、導電陶瓷等各種電熱 材料，並根據不同電熱膜種類採用適當的製作工藝，如ATO電熱膜可採用浸塗、燒結 的工藝；金屬電熱膜採用粘貼、固定的工藝；導電陶瓷可採用漿料刷塗、燒結的工藝。 電熱膜為紅外陶瓷提供一個穩定熱源，將有效提高和控制紅外陶瓷的輻射劑量，擴大紅 外陶瓷的應用範圍，這種電熱複合陶瓷片具有高效節能、輻射率高、加熱速度快等諸多 優點。由於電熱膜後期單獨製作，可實現靈活調節電阻，滿足不同使用需求。
電極可採用烤制、噴鍍等工藝得到的銀、鋁等常用金屬電極。 本發明所述的固溶體型堇青石體系的、Zn摻雜的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片， 在8-14nm波段內紅外發射率高達95%以上，可廣泛應用於工業加工、農產品生產加工、 民用取暖和醫用理療等方面。利用該陶瓷基片製得的電熱複合發熱陶瓷片，是一種新型 電熱材料，具有發熱效率高、紅外輻射率高、耐高溫、加熱速度快、質量好、工作性能 穩定等特點。


圖l為本發明圓形結構示意圖。
圖2為本發明矩形結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
將原料按重量百分比為35%A1203、 45%Si02、 13%Mg(OH)2、 7。/qZiiO放入球磨 機中混磨3小時，80'C下乾燥，造粒、壓製成型，在1300'C下保溫2小時一次燒結製得 固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，紅外輻射率95.3%。
採用溶膠凝膠法製備ATO電熱膜，在陶瓷基片一側面刷塗Sn溶膠，在60'C下幹 燥0.5小時後升溫至120繼續乾燥0.5小時，然後在65(TC下焙燒2小時，然後在ATO 電熱膜一面兩端噴鍍鋁電極即得高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片(包括高紅外輻射率
4堇青石基陶瓷基片l，電熱膜2和電極3)。增加刷塗Sn溶膠次數或改變溶膠濃度可靈 活調節電熱膜電阻，從而調節電熱膜發熱功率，滿足不同用途的需要。
實施例2
將原料按重量百分比為38°/。A1203、 42%Si02、 iP/。Mg(OH)2、 8"/。ZnO放入球蘑 機中混磨2小時，IO(TC下乾燥，造粒、注漿成型，並在1350。C下保溫0.5小時燒結制 得固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，基片紅外輻射率95.5%。
採用溶膠凝膠法製備ATO電熱膜，在陶瓷基片1的一側面刷塗Sn溶膠，製得ATO 電熱膜2，並在電熱膜2的兩端噴鍍鋁電極3。
實施例3
將原料按重量百分比為37%A1203、 47%Si02、 15%Mg(OH)2、 1。/。ZnO放入球磨 機中混磨2.5小時，120'C下乾燥，造粒、注漿成型，並在1310'C下保溫2小時燒結制 得固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，基片紅外輻射率95.0%.
高紅外輻射率電熱複合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1一側表面複合一 層金屬複合電熱膜2，電熱膜2兩端製作有銀電極3。
實施例4
將原料按重量百分比為33% A1203、 47% Si02、 14% Mg(OH)2、 6% ZnO放入球磨 機中混磨2小時，120'C下乾燥，造粒、注漿成型，並在131(TC下保溫1小時燒結製得 固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，基片紅外輻射率95.2%。
高紅外輻射率電熱複合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1 一側表面複合一 層導電陶瓷電熱膜2，導電陶瓷電熱膜2兩端製作有鋁電極3。
實施例5
將原料按重量百分比為38%AI203、 46%Si02、 10%Mg(OH)2、 6WZnO放入球磨 機中混磨3小時，10(TC下乾燥，造粒、注漿成型，並在128(TC下保溫1.5小時燒結制 得固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，基片紅外輻射率95.2%。
高紅外輻射率電熱複合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1一側表面複合一 層金屬複合電熱膜2，電熱膜2兩端製作有銀電極3。
注陶瓷基片的的表面形狀可以是圓形或矩形，根據實際需要，圓形基片直徑可為 40mm-300mm，矩形基片長寬為40-300mm，基片厚度為3-10mm;所制高紅外輻射率電 熱複合陶瓷片電阻可有效控制在50Q-1000Q ， 220V電壓下發熱功率在50瓦-800瓦， 也可根據需要製作在UOV及其他電壓下工作的器件，該紅外電熱複合陶瓷片可連續工 作2000小時以上。
權利要求
1.高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，為固溶體型堇青石體系，其特徵在於組份原料的重量百分配比為33-38％ Al2O3、42-47％ SiO2、10-15％ Mg(OH)2、1-8％ ZnO。
2. 根據權利要求1所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特徵在於 陶瓷基片的表面形狀是圓形或矩形。
3. 根據權利要求2所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特徵在於 圓形基片直徑為40mm-300mm，矩形基片長寬為40-300mm。
4. 根據權利要求1所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特徵在於 陶瓷基片的厚度為3-10mm。
5. 根據權利要求l、 2、 3、 4之一所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片 的製備工藝，其特徵在於將原料各組份按配比混合、球磨、乾燥、造粒和成 型，然後一次燒成製得。
6. 根據權利要求5所述的製備工藝，其特徵在於球磨時間為2-3小時， 乾燥溫度為80-12(TC，燒結溫度為1280-1350°C，保溫0.5-2小時。
7.根據權利要求5所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特徵在於 陶瓷基片的成型是壓制或注漿成型。
8.高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，其特徵在於在權利要求1、 2、 3、 4:之一所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片一側表面複合一層電熱膜，電熱 膜兩端製作有金屬電極。
9. 根據權利要求8所述的高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，其特徵 在於電熱膜是ATO電熱膜或金屬複合電熱膜或導電陶瓷。
10. 根據權利要求8所述的高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，其特徵 在於電極是銀或鋁金屬電極。
全文摘要
一種高紅外輻射率堇青石陶瓷基片及高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，屬於功能陶瓷和電熱材料技術領域，陶瓷基片為固溶體型堇青石體系，主要原料為Al2O3，SiO2，Mg(OH)2，ZnO，將原料按配比混合後採用球磨、乾燥、造粒、成型和燒結等工序得到Zn摻雜的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，該基片在8～14μm波段內紅外發射率高達95％以上，然後在該基片的一個側面複合一層電熱膜，並在電熱膜兩端製作金屬電極，得到高紅外輻射率電熱複合陶瓷發熱片，具有發熱效率高，紅外輻射率高等特點，可以應用於工業加熱、農產品生產加工、民用取暖和醫用理療等方面。
文檔編號C04B35/622GK101538151SQ200910030628
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者洑義達, 焦永峰, 陸嬋娟 申請人:江蘇省陶瓷研究所有限公司