一種納米陶瓷電熱元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電熱元件，尤其是一種納米陶瓷電熱元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，在人類社會中起著不可替代的重要作用。隨著 國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國能源需求越來越大，能源效率低已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重 要因素。
[0003] 電熱元件是電能通過電阻元件把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置，因易于控制 和調(diào)節(jié)且不污染環(huán)境，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，但能量轉(zhuǎn)換率較 低，元件高溫氧化腐蝕、發(fā)熱過程中伴隨著發(fā)光過程，使電熱元件電能轉(zhuǎn)換率只達(dá)到60%到 70%，在這種背景下，對新型加熱材料的開發(fā)研宄已經(jīng)成為材料科學(xué)和能源開發(fā)領(lǐng)的研宄 熱點(diǎn)。
[0004] 對電熱元件，要提高熱效率，主要是要提高電熱元件的發(fā)射能力以及把熱量集中 射向被加熱工件，由于采用高輻射率涂料的應(yīng)用簡單易行、投資少、效果明顯，如紅外電熱 元件，近來應(yīng)用越來越廣泛。
[0005] 紅外電熱元件是利用電磁輻射熱傳原理，以直接方式傳熱而達(dá)到加熱升溫目的， 從而避免加熱熱傳媒體導(dǎo)致的能量損失，有利于節(jié)約能源，同時紅外線具有可控性良好、加 熱迅速、生產(chǎn)力提高，加熱均勻等優(yōu)點(diǎn)，但由于在高溫1200°C以上不能使用和涂層易脫落而 限制了其發(fā)展使用。
[0006] 紅外電熱元件，采用的高輻射率涂料由輻射粉體基料與載體粘結(jié)劑組成。其中，輻 射粉體基料的作用是提供高輻射性能，載體粘結(jié)劑則使涂料牢固地粘結(jié)在電熱元件表面。 目前存在的主要問題有：（1)高溫抗熱震性差。紅外電熱元件表面的輻射涂料高溫抗熱震 性未得到有效的解決，目前很少有可以長期工作在l〇〇〇°C以上磨損環(huán)境的成熟紅外電熱元 件。（2)高溫黏合劑研宄少，自修復(fù)性不足。目前紅外電熱元件的輻射涂料一旦有一小部分 破壞就要全部更換，這造成了人力、物力的很大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高效節(jié)能的納米陶瓷電熱元件，該電熱元件耐 高溫性能好，絕緣強(qiáng)度高，能量利用率高。
[0008] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：
[0009] 一種納米陶瓷電熱元件，包括電熱元件和陶瓷表面，所述陶瓷表面是一種復(fù)合納 米陶瓷材料，該材料由以下重量百分比的原料制成：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米陶瓷電熱元件，包括電熱元件和陶瓷表面，其特征在于，所述陶瓷表面是一 種復(fù)合納米陶瓷材料，該材料由以下重量百分比的原料制成： 基料 61%-69%， 納米氧化鈰 5%-10%, 粘合劑 15%-20%， 穩(wěn)定劑 2.1%-2.5%, 余量為溶劑； 其中，所述基料由占基料總重量百分比為10% -50%的氧化鋁、40% -60%的氮化硼和 10% -50 %的碳化硅組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱元件，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為膨潤土或高 嶺土。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱元件，其特征在于，所述溶劑選自二乙二醇丁 醚、酒精和水的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱元件，其特征在于，所述粘合劑為硅酸鉀溶液 或磷酸鋁溶液。
5. 制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷電熱元件的方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 在電熱元件表面進(jìn)行噴砂處理，去除表面油污，干燥后吹干凈表面殘留的細(xì)小顆 粒； 2) 稱取基料、納米氧化鈰、粘合劑、穩(wěn)定劑和溶劑，配制成懸浮液，攪拌均勻，得到復(fù)合 納米陶瓷漿料； 3) 在電熱元件表面噴涂復(fù)合納米陶瓷漿料； 4) 所得納米陶瓷電熱元件進(jìn)行干燥固化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造納米陶瓷電熱元件的方法，其特征在于，所述步驟1)具 體為：在電熱元件表面用石英砂或石榴石進(jìn)行噴砂處理，表面粗糙度為10-25 μ m，用堿性 清洗劑去除表面油污，干燥后用壓縮空氣吹干凈表面殘留的細(xì)小顆粒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造納米陶瓷電熱元件的方法，其特征在于，所述步驟3)具 體為：選擇有氣噴涂噴槍，采用〇. 6-0. SMPa的壓縮空氣，在電熱元件表面噴涂復(fù)合納米陶 瓷漿料，噴涂薄膜厚度為〇. 03-0. 06mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造納米陶瓷電熱元件的方法，其特征在于，所述步驟4)具 體為：常溫下放置36-48h干燥固化或者80-90°C恒溫加熱2-4h干燥固化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米陶瓷電熱元件，包括電熱元件和陶瓷表面，所述陶瓷表面是一種復(fù)合納米陶瓷材料，該材料由以下重量百分比的原料制成：61％-69％的基料，5％-10％的納米氧化鈰，15％-20％的粘合劑，2.1％-2.5％的穩(wěn)定劑和余量的溶劑；其中，所述基料由占基料總重量百分比為10％-50％的氧化鋁、40％-60％氮化硼和10％-50％的碳化硅組成。本發(fā)明電熱元件的納米陶瓷層具有強(qiáng)結(jié)合、抗熱震、不開裂等優(yōu)點(diǎn)；電熱元件的許用溫度達(dá)300-2900℃，電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)95％，有效使用期5年以上；具有寬波譜段復(fù)合和保護(hù)性(防腐蝕、耐磨損和抗沾污結(jié)渣)；制造工藝不改變電熱元件結(jié)構(gòu)，實(shí)施簡便；安全、節(jié)能、環(huán)保。
【IPC分類】C04B35-5835, C04B35-10, C04B35-565
【公開號】CN104876553
【申請?zhí)枴緾N201510214325
【發(fā)明人】唐子奉, 馮冠華
【申請人】江門市華材新材料科技實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月29日