CN1173003C - 电热复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
电热复合材料，由导电性合成物和基础釉组成，导电性合成物，包括氧化锡50～99%、氧化锑0.5～40%、氧化铬0～5%、氧化钴0～10%，以导电性合成物100%计；基础釉包括Na2O 1～20%、K2O 0.5～30%、B2O3 1～30%、Al2O3 5～35%、SiO2 10～70%、ZnO 1～15%、CaO 10～20%、BaO 1～10%、Y2O3 0～3%、ZrO2 0～20%、Li2O 0～10%，以基础釉100%计。发热温度高达1200℃，电阻率从每厘米数十欧到107欧姆，用途广泛。
Description
本发明涉及一种电热复合材料及其制备方法。
目前，电加热技术一般采用电热丝和电热管。电热丝加热效率低，使用寿命比较短。电热管发热温度一般不超过300℃。90年代发展起来的电热膜，应用于电火锅、电饭煲等，发热温度也不超过350℃，发热温度低，且功率不稳定。90年代末，少部分电热膜发热温度虽有所提高，最高发热温度可达750℃，但稳定使用温度最高不超过600℃，有些资料介绍的电热膜耐温即便更高一些，但有一个共同的缺点是，只能和一些热稳定性不好的材质(如氧化铝)结合，而且寿命短，容易炸裂。因此这种电热材料很难适合升降温度频繁的电热锅、淋浴器等电热器，应用受到很大限制。
日本专利昭63(1998)20342叙述了一种由氧化锡和氧化锑混合物涂层而制造的细的导电云母颗粒的方法，这种涂层是通过四氯化锡、三氯化锑和含羟基的低分子量脂肪处理云母来制成的。但由于锡和锑中间体对于云母表面的亲和力差而使制备困难。
国内有资料介绍用二氧化锡和五氧化二锑制造的半导体釉，但电阻率较大，一般在106以上，不能用于大功率电加热。
本发明的目的是提供一种电热复合材料，发热温度高，电阻率可调，应用范围广，并能与耐高温或急冷急热性很好的绝缘性材质结合。本发明同时提供该复合材料的制备方法，方法简单，易于实施。
本发明的电热复合材料，其特征在于由导电性合成物和基础釉组成，按重量百分数计，
所述导电性合成物，其组成为：氧化锡50～99％、氧化锑0.5～40％、氧化铬0～5％、氧化钴0～10％，以导电性合成物100％计；
基础釉的组成为：Na2O 1～20％、K2O 0.5～30％、B2O3 1～30％、Al2O3 5～35％、SiO210～70％、ZnO 1～15％、CaO 10～20％、BaO 1～10％、Y2O3 0～3％、ZrO2 0～20％、Li2O 0～10％，以基础釉100％计。
导电性合成物中的氧化铬、氧化钴组分在使用温度900以下时，可以不加；在高于900以上温度时可以加入。加入时导电性合成物中氧化铬可以为0.5～5％、氧化钴0.5～10％，基础釉中Y2O3 0.1～3％、ZrO2 0.1～20％、Li2O 0.1～10％。因此本发明即可适合低温，也适合高温，发热温度可高可低。基础釉主要是适应将导电性合成物结合到耐高温或耐急冷急热的绝缘性硅酸盐材质上(如莫来石)，而不影响电阻率。其中Y2O3适宜低阻值时加入，ZrO2、Li2O适宜高阻值时加入。这样本发明通过调整组分可以调整电阻率的大小，从而适应要求不同电热温度的加热需求。
导电性合成物与基础釉的重量百分数为：导电性合成物占40～95％，基础釉占5～60％。
本发明调整导电性合成物或基础釉的组成或调整导电性合成物与基础釉间的配比都可实现从每厘米数十欧到107欧姆的电热复合材料。
本发明提供了一种电热复合材料的制备方法，按照下述步骤：
所述导电性合成物各组分干混或湿混均匀后在1250～1320℃下烧成粉末状固体；湿混时，加水形成湿料，混匀后经过烘干再烧成。
所述基础釉各组分混合后在1400～1500℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重(导电性合成物与基础釉重量之和)的20～60％，研磨细度为300～325目。
本发明电热复合材料的使用方法是通过浸釉或喷釉的方式，施于绝缘性载体的表面上。最好电热复合材料加水研磨后比重达到1.4～1.8时使用。浸釉或喷釉后，经烘干，连同载体在1000～1360℃下烧成，形成发热元件。
本发明的优点：
1、发热温度可从室温到1200℃。
2、电阻率从每厘米数十欧到107欧姆。
3、不含铅等有毒物质。
4、可结合在各种耐高温、耐急冷急热性的绝缘性载体上，特别是硅酸盐材质。可结合在载体的任何一面，从而使一面导电，一面绝缘，使安装使用方便。
5、与该复合材料结合的绝缘性硅酸盐载体可从1300℃直接放入20℃冷水中反复多次而不炸裂，从而使该材料使用在频繁升降温的电热器或其它产品上而显著延长其使用寿命。
6、复合材料和硅酸盐载体耐导热油侵蚀且浸在导热油中而不影响电性能。
7、电热复合材料的载体形状可以是板状、管状或其它异形材料。
8、根据复合材料的性能，可用于电阻器，电阻率稳定，使用寿命长。
9、用途广泛，例如：
A：家用：电热锅、电饭煲、淋浴器、电热器的加热，保健理疗、桑那浴箱的电热保健，电热壁画、电热餐具、保温柜等。
B：工业：大型烘箱，电热辊道窑、库房生产线的加温。
C：农业：花房、蔬菜大棚、育雏恒温等。
D：建筑：采暖、空调等。
E：交通：高速路、驾驶室内的增温除雾。
实施例1：
氧化锡50％、氧化锑35％、氧化铬5％、氧化钴10％，以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 15％、K2O 10％、B2O3 10％、Al2O3 20％、SiO2 30％、ZnO 1％、CaO10％、BaO 1％、Y2O3 1％、ZrO2 1％、Li2O 1％，以基础釉100％计。
导电性合成物40％，基础釉60％。
制备方法：所述导电性合成物各组分干混均匀后在1250℃下烧成粉末状固体；基础釉各组分混合后在1400℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的30％，研磨细度为300目。
将得到的电热复合材料喷施于莫来石绝缘性载体上，经1200℃烧成。用于电热锅内部的发热元件。
实施例2：
氧化锡75％、氧化锑20％、氧化铬2％、氧化钴3％。，以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 5％、K2O 30％、B2O3 1％、Al2O3 0.5％、SiO2 10％、ZnO 14.5％、CaO 15％、BaO 5％、ZrO2 10％、Li2O 9％，以基础釉100％计。
导电性合成物55％，基础釉45％。
制备方法同实施例1，其中导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的50％，研磨细度为325目。
将得到的电热复合材料浸施于硅酸盐辊棒内侧或外侧上，1300℃烧成。
实施例3：
氧化锡99％、氧化锑0.5％、氧化铬0.5％。以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 1％、K2O 20％、B2O3 4％、Al2O3 35％、SiO2 10％、ZnO 5％、CaO 20％、BaO 2％、Y2O3 3％，以基础釉100％计。
导电性合成物95％，基础釉5％。
制备方法：所述导电性合成物各组分加水形成湿料，混匀后在1320℃下烧成粉末状固体；
所述基础釉各组分混合后在1500℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的60％，研磨细度为320目。
将得到的电热复合材料喷施于电热壁画内侧(硅酸盐载体)上，经1300℃烧成。
实施例4：
氧化锡60％、氧化锑40％，以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 10％、K2O 0.5％、B2O3 30％、Al2O3 5％、SiO2 19.5％、ZnO 15％、CaO 10％、BaO 10％，以基础釉100％计。
导电性合成物60％，基础釉40％。
制备方法：所述导电性合成物各组分干混后在1300℃下烧成粉末状固体；
所述基础釉各组分混合后在1500℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的20％，研磨细度为300目。
将得到的电热复合材料浸施于硅酸盐载体上，经1300℃烧成。用于淋浴器内部的发热元件。
实施例5：
氧化锡99％、氧化锑0.5％、氧化钴0.5％，以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 1％、K2O 1％、B2O3 2％、Al2O3 5％、SiO2 70％、ZnO 2％、CaO 10％、BaO 1％、ZrO2 0.1％、Li2O 7.9％，以基础釉100％计。
导电性合成物50％，基础釉50％。
制备方法：所述导电性合成物各组分干混或湿混均匀后在1250℃下烧成粉末状固体；
所述基础釉各组分混合后在1500℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的40％，研磨细度为325目。
将得到的电热复合材料喷施于板状载体上，烧成后用于大型烘箱。
实施例6：
氧化锡80％、氧化锑20％，以导电性合成物100％计；
基础釉包括Na2O 20％、K2O 5％、B2O3 5％、Al2O3 10％、SiO2 17.9％、ZnO 4％、CaO15％、BaO 1％、Y2O3 2％、ZrO2 20％、Li2O 0.1％，以基础釉100％计。
导电性合成物50％，基础釉50％。
制备方法：所述导电性合成物各组分干混或湿混均匀后在1250℃下烧成粉末状固体；
所述基础釉各组分混合后在1450℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。加水量为料重的40％，研磨细度为325目。
将得到的电热复合材料浸施于陶瓷餐具表面上，1000℃烧成后用于电热餐具。
Claims (6)
1、一种电热复合材料，其特征在于由导电性合成物和基础釉组成，按重量百分数计，
所述导电性合成物，其组成为：氧化锡50～99％、氧化锑0.5～40％、氧化铬0～5％、氧化钴0～10％，以导电性合成物100％计；
基础釉的组成为：Na2O 1～20％、K2O 0.5～30％、B2O3 1～30％、Al2O3 5～35％、SiO210～70％、ZnO 1～15％、CaO 10～20％、BaO 1～10％、Y2O3 0～3％、ZrO2 0～20％、Li2O 0～10％，以基础釉100％计。
2、根据权利要求1所述的电热复合材料，其特征在于导电性合成物与基础釉的重量百分数为：导电性合成物占40～95％，基础釉占5～60％。
3、根据权利要求1所述的电热复合材料，其特征在于导电性合成物中氧化铬为0.5～5％、氧化钴0.5～10％，基础釉中Y2O3 0.1～3％、ZrO2 0.1～20％、Li2O 0.1～10％。
4、一种制备权利要求1所述电热复合材料的方法，其特征在于：
所述导电性合成物各组分干混或湿混均匀后在1250～1320℃下烧成粉末状固体；
所述基础釉各组分混合后在1400～1500℃熔化水淬后成颗粒状，然后粉碎成粉末状；
导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述导电性合成物与基础釉混合后加水，加水量为料重的20～60％。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述导电性合成物与基础釉混合，加水后研磨，研磨细度为300～325目。
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