專利名稱：高紅外輻射率堇青石陶瓷基片及制備工藝和高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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復(fù)合陶瓷發(fā)熱 片，屬于功能陶瓷和電熱材料技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)提供這種高紅外輻射率堇青石陶瓷基片的 制備工藝。
背景技術(shù)：
紅外線被物質(zhì)吸收后可以促進(jìn)物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等熱運(yùn)動(dòng)而具有較強(qiáng)的熱效 應(yīng)，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(jié)省燃料、加熱速度快、質(zhì)量好等獨(dú)特性能。紅外線被人體吸收后能夠激發(fā)人體細(xì)胞 組織的活力，改善微循環(huán)，提高免疫力等，對(duì)人體具有保健作用，并對(duì)關(guān)節(jié)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(yōu)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(lǐng)域的應(yīng)用。
已有專利技術(shù)涉及導(dǎo)電陶瓷的制備，如發(fā)明專利(ZL00107278.1)"石墨導(dǎo)電陶瓷" 和f利(ZL03124488.2)"復(fù)合導(dǎo)電陶瓷及其制備技術(shù)""中利用石墨作為導(dǎo)電組元采 用ft相均勻復(fù)合方式，將石墨和普通陶瓷原料采用配料混合、成型、燒結(jié)等工藝制成， 需要?dú)夥毡Ｗo(hù)燒結(jié)。授權(quán)專利(ZL03139036.6)"導(dǎo)電陶瓷的制造技術(shù)"采用體相均勻 復(fù)合方式添加非金屬導(dǎo)電材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后兩側(cè)表層由于表面導(dǎo)電體的氧化、逸出而 形成表面絕緣層，內(nèi)部保持導(dǎo)電功能。造成導(dǎo)電陶瓷的絕緣層氣孔率大、致密度低、電 阻率不均勻、高溫老化快等問題。發(fā)明專利申請(qǐng)(200810015429.2)"新型紅外導(dǎo)電陶 瓷及其制備方法"介紹了中間為導(dǎo)電層，兩邊外層為絕緣層的三明治結(jié)構(gòu)導(dǎo)電陶瓷，所 用導(dǎo)電組元為仍為碳和金屬等需要?dú)夥毡Ｗo(hù)燒結(jié)的易氧化材料，所制材料的電阻率不易 控制，難以實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服上述不足，提供一種原料成本低、色澤淺、應(yīng)用領(lǐng)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制作的電阻率易控制、 可靈活調(diào)節(jié)的高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)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，其特征在于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制備工藝是將原料各組份按配比混合、球磨、干 燥、造粒和成型，然后一次燒成制得，球磨時(shí)間為2-3小時(shí)，干燥溫度為80-120'C，燒 結(jié)溫度為1280-1350°C，保溫0.5-2小時(shí)。
本發(fā)明陶瓷基片的表面形狀可采用圓形、矩形等各種形狀，可根據(jù)使用需求，采用 壓制或注漿工藝制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(fā)明所述的陶瓷基片一側(cè)表面復(fù)合一層電熱膜，并在電熱膜兩端制作金屬電 極，即得高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，利用電熱膜為紅外陶瓷基片提供熱量，基 片另一側(cè)作為輻射界面，將熱量高效地轉(zhuǎn)化為紅外線輻射出去。
電熱膜可采ATO電熱膜(Sn02半導(dǎo)體)或金屬復(fù)合電熱膜、導(dǎo)電陶瓷等各種電熱 材料，并根據(jù)不同電熱膜種類采用適當(dāng)?shù)闹谱鞴に?，如ATO電熱膜可采用浸涂、燒結(jié) 的工藝；金屬電熱膜采用粘貼、固定的工藝；導(dǎo)電陶瓷可采用漿料刷涂、燒結(jié)的工藝。 電熱膜為紅外陶瓷提供一個(gè)穩(wěn)定熱源，將有效提高和控制紅外陶瓷的輻射劑量，擴(kuò)大紅 外陶瓷的應(yīng)用范圍，這種電熱復(fù)合陶瓷片具有高效節(jié)能、輻射率高、加熱速度快等諸多 優(yōu)點(diǎn)。由于電熱膜后期單獨(dú)制作，可實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)電阻，滿足不同使用需求。
電極可采用烤制、噴鍍等工藝得到的銀、鋁等常用金屬電極。 本發(fā)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(nèi)紅外發(fā)射率高達(dá)95%以上，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工、 民用取暖和醫(yī)用理療等方面。利用該陶瓷基片制得的電熱復(fù)合發(fā)熱陶瓷片，是一種新型 電熱材料，具有發(fā)熱效率高、紅外輻射率高、耐高溫、加熱速度快、質(zhì)量好、工作性能 穩(wěn)定等特點(diǎn)。
圖l為本發(fā)明圓形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明矩形結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)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(jī)中混磨3小時(shí)，80'C下干燥，造粒、壓制成型，在1300'C下保溫2小時(shí)一次燒結(jié)制得 固溶體型堇青石高紅外輻射率陶瓷基片，紅外輻射率95.3%。
采用溶膠凝膠法制備ATO電熱膜，在陶瓷基片一側(cè)面刷涂Sn溶膠，在60'C下干 燥0.5小時(shí)后升溫至120繼續(xù)干燥0.5小時(shí)，然后在65(TC下焙燒2小時(shí)，然后在ATO 電熱膜一面兩端噴鍍鋁電極即得高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)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)。增加刷涂Sn溶膠次數(shù)或改變?nèi)苣z濃度可靈 活調(diào)節(jié)電熱膜電阻，從而調(diào)節(jié)電熱膜發(fā)熱功率，滿足不同用途的需要。
實(shí)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(jī)中混磨2小時(shí)，IO(TC下干燥，造粒、注漿成型，并在1350。C下保溫0.5小時(shí)燒結(jié)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%。
采用溶膠凝膠法制備ATO電熱膜，在陶瓷基片1的一側(cè)面刷涂Sn溶膠，制得ATO 電熱膜2，并在電熱膜2的兩端噴鍍鋁電極3。
實(shí)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(jī)中混磨2.5小時(shí)，120'C下干燥，造粒、注漿成型，并在1310'C下保溫2小時(shí)燒結(jié)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%.
高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1一側(cè)表面復(fù)合一 層金屬復(fù)合電熱膜2，電熱膜2兩端制作有銀電極3。
實(shí)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(jī)中混磨2小時(shí)，120'C下干燥，造粒、注漿成型，并在131(TC下保溫1小時(shí)燒結(jié)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%。
高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1 一側(cè)表面復(fù)合一 層導(dǎo)電陶瓷電熱膜2，導(dǎo)電陶瓷電熱膜2兩端制作有鋁電極3。
實(shí)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(jī)中混磨3小時(shí)，10(TC下干燥，造粒、注漿成型，并在128(TC下保溫1.5小時(shí)燒結(jié)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%。
高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷片，在高紅外輻射率堇青石陶瓷基片1一側(cè)表面復(fù)合一 層金屬復(fù)合電熱膜2，電熱膜2兩端制作有銀電極3。
注陶瓷基片的的表面形狀可以是圓形或矩形，根據(jù)實(shí)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 熱復(fù)合陶瓷片電阻可有效控制在50Q-1000Q ， 220V電壓下發(fā)熱功率在50瓦-800瓦， 也可根據(jù)需要制作在UOV及其他電壓下工作的器件，該紅外電熱復(fù)合陶瓷片可連續(xù)工 作2000小時(shí)以上。
權(quán)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，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特征在于 陶瓷基片的表面形狀是圓形或矩形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特征在于 圓形基片直徑為40mm-300mm，矩形基片長寬為40-300mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特征在于 陶瓷基片的厚度為3-10mm。
5. 根據(jù)權(quán)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 的制備工藝，其特征在于將原料各組份按配比混合、球磨、干燥、造粒和成 型，然后一次燒成制得。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備工藝，其特征在于球磨時(shí)間為2-3小時(shí)， 干燥溫度為80-12(TC，燒結(jié)溫度為1280-1350°C，保溫0.5-2小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高紅外輻射率堇青石陶瓷基片，其特征在于 陶瓷基片的成型是壓制或注漿成型。
8.高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，其特征在于在權(quán)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(cè)表面復(fù)合一層電熱膜，電熱 膜兩端制作有金屬電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，其特征 在于電熱膜是ATO電熱膜或金屬復(fù)合電熱膜或?qū)щ娞沾伞?br>
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，其特征 在于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復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，屬于功能陶瓷和電熱材料技術(shù)領(lǐng)域，陶瓷基片為固溶體型堇青石體系，主要原料為Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，SiO<sub>2</sub>，Mg(OH)<sub>2</sub>，ZnO，將原料按配比混合后采用球磨、干燥、造粒、成型和燒結(jié)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(nèi)紅外發(fā)射率高達(dá)95％以上，然后在該基片的一個(gè)側(cè)面復(fù)合一層電熱膜，并在電熱膜兩端制作金屬電極，得到高紅外輻射率電熱復(fù)合陶瓷發(fā)熱片，具有發(fā)熱效率高，紅外輻射率高等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于工業(yè)加熱、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工、民用取暖和醫(yī)用理療等方面。
文檔編號(hào)C04B35/622GK101538151SQ200910030628
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者洑義達(dá), 焦永峰, 陸嬋娟 申請(qǐng)人:江蘇省陶瓷研究所有限公司