專利名稱：電熱復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱復(fù)合材料及其制備方法。
目前，電加熱技術(shù)一般采用電熱絲和電熱管。電熱絲加熱效率低，使用壽命比較短。電熱管發(fā)熱溫度一般不超過300℃。90年代發(fā)展起來的電熱膜，應(yīng)用于電火鍋、電飯煲等，發(fā)熱溫度也不超過350℃，發(fā)熱溫度低，且功率不穩(wěn)定。90年代末，少部分電熱膜發(fā)熱溫度雖有所提高，最高發(fā)熱溫度可達(dá)750℃，但穩(wěn)定使用溫度最高不超過600℃，有些資料介紹的電熱膜耐溫即便更高一些，但有一個(gè)共同的缺點(diǎn)是，只能和一些熱穩(wěn)定性不好的材質(zhì)(如氧化鋁)結(jié)合，而且壽命短，容易炸裂。因此這種電熱材料很難適合升降溫度頻繁的電熱鍋、淋浴器等電熱器，應(yīng)用受到很大限制。
日本專利昭63(1998)20342敘述了一種由氧化錫和氧化銻混合物涂層而制造的細(xì)的導(dǎo)電云母顆粒的方法，這種涂層是通過四氯化錫、三氯化銻和含羥基的低分子量脂肪處理云母來制成的。但由于錫和銻中間體對(duì)于云母表面的親和力差而使制備困難。
國內(nèi)有資料介紹用二氧化錫和五氧化二銻制造的半導(dǎo)體釉，但電阻率較大，一般在106以上，不能用于大功率電加熱。
本發(fā)明的目的是提供一種電熱復(fù)合材料，發(fā)熱溫度高，電阻率可調(diào)，應(yīng)用范圍廣，并能與耐高溫或急冷急熱性很好的絕緣性材質(zhì)結(jié)合。本發(fā)明同時(shí)提供該復(fù)合材料的制備方法，方法簡單，易于實(shí)施。
本發(fā)明的電熱復(fù)合材料，其特征在于由導(dǎo)電性合成物和基礎(chǔ)釉組成，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述導(dǎo)電性合成物，包括氧化錫50～99％、氧化銻0.5～40％、氧化鉻0～5％、氧化鈷0～10％。，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 1～20％、K2O 0.5～30％、B2O31～30％、Al2O35～35％、SiO210～70％、ZnO 1～15％、CaO 10～20％、BaO 1～10％、Y2O30～3％、ZrO20～20％、Li2O 0～10％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物中的氧化鉻、氧化鈷組分在使用溫度900以下時(shí)，可以不加；在高于900以上溫度時(shí)可以加入。加入時(shí)導(dǎo)電性合成物中氧化鉻可以為0.5～5％、氧化鈷0.5～10％，基礎(chǔ)釉中Y2O30.1～3％、ZrO20.1～20％、Li2O 0.1～10％。因此本發(fā)明即可適合低溫，也適合高溫，發(fā)熱溫度可高可低。基礎(chǔ)釉主要是適應(yīng)將導(dǎo)電性合成物結(jié)合到耐高溫或耐急冷急熱的絕緣性硅酸鹽材質(zhì)上(如莫來石)，而不影響電阻率。其中Y2O3適宜低阻值時(shí)加入，ZrO2、Li2O適宜高阻值時(shí)加入。這樣本發(fā)明通過調(diào)整組分可以調(diào)整電阻率的大小，從而適應(yīng)要求不同電熱溫度的加熱需求。
導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉的重量百分?jǐn)?shù)為導(dǎo)電性合成物占40～95％，基礎(chǔ)釉占5～60％。
本發(fā)明調(diào)整導(dǎo)電性合成物或基礎(chǔ)釉的組成或調(diào)整導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉間的配比都可實(shí)現(xiàn)從每厘米數(shù)十歐到107歐姆的電熱復(fù)合材料。
本發(fā)明提供了一種電熱復(fù)合材料的制備方法，按照下述步驟所述導(dǎo)電性合成物各組分干混或濕混均勻后在1250～1320℃下燒成粉末狀固體；濕混時(shí)，加水形成濕料，混勻后經(jīng)過烘干再燒成。
所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1400～1500℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重(導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉重量之和)的20～60％，研磨細(xì)度為300～325目。
本發(fā)明電熱復(fù)合材料的使用方法是通過浸釉或噴釉的方式，施于絕緣性載體的表面上。最好電熱復(fù)合材料加水研磨后比重達(dá)到1.4～1.8時(shí)使用。浸釉或噴釉后，經(jīng)烘干，連同載體在1000～1360℃下燒成，形成發(fā)熱元件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、發(fā)熱溫度可從室溫到1200℃。
2、電阻率從每厘米數(shù)十歐到107歐姆。
3、不含鉛等有毒物質(zhì)。
4、可結(jié)合在各種耐高溫、耐急冷急熱性的絕緣性載體上，特別是硅酸鹽材質(zhì)。可結(jié)合在載體的任何一面，從而使一面導(dǎo)電，一面絕緣，使安裝使用方便。
5、與該復(fù)合材料結(jié)合的絕緣性硅酸鹽載體可從1300℃直接放入20℃冷水中反復(fù)多次而不炸裂，從而使該材料使用在頻繁升降溫的電熱器或其它產(chǎn)品上而顯著延長其使用壽命。
6、復(fù)合材料和硅酸鹽載體耐導(dǎo)熱油侵蝕且浸在導(dǎo)熱油中而不影響電性能。
7、電熱復(fù)合材料的載體形狀可以是板狀、管狀或其它異形材料。
8、根據(jù)復(fù)合材料的性能，可用于電阻器，電阻率穩(wěn)定，使用壽命長。
9、用途廣泛，例如A家用電熱鍋、電飯煲、淋浴器、電熱器的加熱，保健理療、桑那浴箱的電熱保健，電熱壁畫、電熱餐具、保溫柜等。
B工業(yè)大型烘箱，電熱輥道窯、庫房生產(chǎn)線的加溫。
C農(nóng)業(yè)花房、蔬菜大棚、育雛恒溫等。
D建筑采暖、空調(diào)等。
E交通高速路、駕駛室內(nèi)的增溫除霧。
實(shí)施例1氧化錫50％、氧化銻35％、氧化鉻5％、氧化鈷10％，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 15％、K2O 10％、B2O310％、Al2O320％、SiO230％、ZnO 1％、CaO10％、BaO 1％、Y2O31％、ZrO21％、Li2O 1％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物40％，基礎(chǔ)釉60％。
制備方法所述導(dǎo)電性合成物各組分干混均勻后在1250℃下燒成粉末狀固體；基礎(chǔ)釉各組分混合后在1400℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的30％，研磨細(xì)度為300目。
將得到的電熱復(fù)合材料噴施于莫來石絕緣性載體上，經(jīng)1200℃燒成。用于電熱鍋內(nèi)部的發(fā)熱元件。
實(shí)施例2氧化錫75％、氧化銻20％、氧化鉻2％、氧化鈷3％。，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 5％、K2O 30％、B2O31％、Al2O30.5％、SiO210％、ZnO 14.5％、CaO 15％、BaO 5％、ZrO210％、Li2O 9％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物55％，基礎(chǔ)釉45％。
制備方法同實(shí)施例1，其中導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的50％，研磨細(xì)度為325目。
將得到的電熱復(fù)合材料浸施于硅酸鹽輥棒內(nèi)側(cè)或外側(cè)上，1300℃燒成。
實(shí)施例3氧化錫99％、氧化銻0.5％，氧化鉻0.5％。以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 1％、K2O 20％、B2O34％、Al2O335％、SiO210％、ZnO 5％、CaO 20％、BaO 2％、Y2O33％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物95％，基礎(chǔ)釉5％。
制備方法所述導(dǎo)電性合成物各組分加水形成濕料，混勻后在1320℃下燒成粉末狀固體；所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1500℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的60％，研磨細(xì)度為320目。
將得到的電熱復(fù)合材料噴施于電熱壁畫內(nèi)側(cè)(硅酸鹽載體)上，經(jīng)1300℃燒成。
實(shí)施例4氧化錫60％、氧化銻40％，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 10％、K2O 0.5％、B2O330％、Al2O35％、SiO219.5％、ZnO 15％、CaO 10％、BaO 10％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物60％，基礎(chǔ)釉40％。
制備方法所述導(dǎo)電性合成物各組分干混后在1300℃下燒成粉末狀固體；所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1500℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的20％，研磨細(xì)度為300目。
將得到的電熱復(fù)合材料浸施于硅酸鹽載體上，經(jīng)1300℃燒成。用于淋浴器內(nèi)部的發(fā)熱元件。
實(shí)施例5氧化錫99％、氧化銻0.5％、氧化鈷0.5％，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 1％、K2O 1％、B2O32％、Al2O35％、SiO270％、ZnO 2％、CaO 10％、BaO 1％、ZrO20.1％、Li2O 7.9％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物50％，基礎(chǔ)釉50％。
制備方法所述導(dǎo)電性合成物各組分干混或濕混均勻后在1250℃下燒成粉末狀固體；所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1500℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的40％，研磨細(xì)度為325目。
將得到的電熱復(fù)合材料噴施于板狀載體上，燒成后用于大型烘箱。
實(shí)施例6氧化錫80％、氧化銻20％，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 20％、K2O 5％、B2O35％、Al2O310％、SiO217.9％、ZnO 4％、CaO15％、BaO 1％、Y2O32％、ZrO220％、Li2O 0.1％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
導(dǎo)電性合成物50％，基礎(chǔ)釉50％。
制備方法所述導(dǎo)電性合成物各組分干混或濕混均勻后在1250℃下燒成粉末狀固體；所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1450℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。加水量為料重的40％，研磨細(xì)度為325目。
將得到的電熱復(fù)合材料浸施于陶瓷餐具表面上，1000℃燒成后用于電熱餐具。
權(quán)利要求
1.一種電熱復(fù)合材料，其特征在于由導(dǎo)電性合成物和基礎(chǔ)釉組成，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述導(dǎo)電性合成物，包括氧化錫50～99％、氧化銻0.5～40％、氧化鉻0～5％、氧化鈷0～10％，以導(dǎo)電性合成物100％計(jì)；基礎(chǔ)釉包括Na2O 1～20％、K2O 0.5～30％、B2O31～30％、Al2O35～35％、SiO210～70％、ZnO 1～15％、CaO 10～20％、BaO 1～10％、Y2O30～3％、ZrO20～20％、Li2O 0～10％，以基礎(chǔ)釉100％計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉的重量百分?jǐn)?shù)為導(dǎo)電性合成物占40～95％，基礎(chǔ)釉占5～60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于導(dǎo)電性合成物中氧化鉻為0.5～5％、氧化鈷0.5～10％，基礎(chǔ)釉中Y2O30.1～3％、ZrO20.1～20％、Li2O 0.1～10％。
4.一種制備權(quán)利要求1所述電熱復(fù)合材料的方法，其特征在于所述導(dǎo)電性合成物各組分干混或濕混均勻后在1250～1320℃下燒成粉末狀固體；所述基礎(chǔ)釉各組分混合后在1400～1500℃熔化水淬后成顆粒狀，然后粉碎成粉末狀；導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合后加水，加水量為料重的20～60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電性合成物與基礎(chǔ)釉混合，加水后研磨，研磨細(xì)度為300～325目。
全文摘要
電熱復(fù)合材料,由導(dǎo)電性合成物和基礎(chǔ)釉組成,導(dǎo)電性合成物,包括氧化錫50～99%、氧化銻0.5～40%、氧化鉻0～5%、氧化鈷0～10%,以導(dǎo)電性合成物100%計(jì);基礎(chǔ)釉包括Na
文檔編號(hào)C09K5/14GK1382759SQ0111490
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者郭瑞本 申請(qǐng)人:郭瑞本