專利名稱：一種電加熱體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電加熱體及其制備方法。
目前，常用的電加熱方式是采用電阻絲、導(dǎo)電膜等形式的傳導(dǎo)、擴散式加熱，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，但上述加熱方式的缺點是加熱速度慢、熱效率低。遠紅外是波長3um-1000um范圍的電磁波，具有直線傳播、反射、干涉、折射、衍射等現(xiàn)象，并具有本身特有的紅外輻射特性。水被遠紅外射線輻射時，水的偶極子和自由電荷在電磁場的作用下，便按照電磁波的方向重新排列，分子、原子劇烈的無規(guī)則運動使水溫快速升高，即所謂的遠紅外熱效應(yīng)。當(dāng)遠紅外輻射度足夠強時，即可使水在流動狀態(tài)下被迅速加熱。自然界中能發(fā)射遠紅外的物質(zhì)很多，不同物質(zhì)其輻射度和主波長不同，而在實際應(yīng)用中要求輻射度高而且恒定。根據(jù)實驗，當(dāng)水的壓力P＞0.05MPa，初始水溫15度時，流經(jīng)直徑20mm、長600mm內(nèi)壁光滑的管子的時間約0.8-1.1秒，水的溫升22度時所需的功率為2-3KW，最佳遠紅外波長在30-250um之間，輻射率大于0.96。而單質(zhì)材料一般只能在某一特定的較窄的波長范圍內(nèi)有較高的輻射度，不能達到預(yù)期的效果。
本發(fā)明的目的是提供一種基于遠紅外熱效應(yīng)的電加熱體及其制備方法，該電加熱體的熱效率高，使用方便。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括電加熱基體，電加熱基體的外表面設(shè)有一層納米金屬基遠紅外輻射薄膜層，該金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面設(shè)有一層石英玻璃粉層，石英玻璃粉層的表面設(shè)有一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。
所述的納米金屬基遠紅外輻射薄膜層以組合物總重量為基準(zhǔn)，其組成為AL0.55-1.6％；Mg0.4-1.2％；Ca0.45-1.4％；Cr0.26-0.4％；Ni0.32-0.8％；Fe0.24-0.6％；Zr0.38-1％；Ti0.15-0.6％；Na0.13-0.3％；Sn0.07-0.3％；Pb0.15-0.8％；Si10-25％；SnO266-87％；其粒度為0.1um，膜層厚度為0.7-0.9um。
所述的石英玻璃粉層的厚度為0.08-0.11mm；納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層的厚度為0.6-0.8um。
該電加熱體的制備方法是將AL2O3、MgO、CaCO3、CrO3、Sb2O3、FeCL3、SnCL4、TiO2、SiO2、ZrO2、NaCL進行水解或醇解，溶解后采用熱噴烘干法，制得各種單質(zhì)；將制得的各種單質(zhì)按以下重量比混合AL0.55-1.6％；Mg0.4-1.2％；Ca0.45-1.4％；Cr0.26-0.4％；Ni0.32-0.8％；Fe0.24-0.6％；Zr0.38-1％；Ti0.15-0.6％；Na0.13-0.3％；Sn0.07-0.3％；Pb0.15-0.8％；Si 10-25％；SnO266-87％；在2380度以下燒結(jié)、粉碎，再燒結(jié)、粉碎，制得粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料；將粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料，采用電阻式加熱真空蒸發(fā)法在電加熱基體上制成一種永久性的納米金屬基遠紅外輻射薄膜層；再在該納米金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面噴涂一層粒度為0.2um的石英玻璃粉層，置于500-800度下燒結(jié)；水解四氯化錫，將SnCL4∶H2O∶HCL按重量比為1.5∶15∶0.1進行混合，充分溶解后加氨水調(diào)PH值為7，過濾得到白色沉淀物，再加氧、加熱至140度得到二氧化錫(SnO2)晶體材料；再醇解三氯化銻，將SbCL3∶C2H5OH按重量比為1∶1進行混合，充分溶解后得到淡蘭色沉淀物，再加氧得氧化銻(SbO)晶體材料；將二氧化錫和氧化銻溶液按重量比為10∶1進行混合，后噴射到800度的陶瓷體上，冷卻后放入水中水解反應(yīng)而沉積出一種蘭色的金屬氧化物多格晶體SnO2(Sb)，將所得的金屬氧化物加入到聚丙烯酰胺中，在0度狀態(tài)下進行攪拌，達到凝膠狀態(tài)，再將上述制成的電加熱基體浸在上述的凝膠中，取出后在100-860度的烘箱中烘干，反復(fù)兩次，制得一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。
通過上述方法制成的電加熱體，是在電加熱基體的外表面設(shè)有一層納米金屬基遠紅外輻射薄膜層，該金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面設(shè)有一層石英玻璃粉層，石英玻璃粉層的表面設(shè)有一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。該復(fù)合導(dǎo)電膜層能激發(fā)納米金屬基遠紅外輻射薄膜層的遠紅外熱效應(yīng)，具有較寬的波長范圍和較高的輻射強度，其遠紅外波長在3um-600um的范圍內(nèi)，熱效率高，且該電加熱體無任何有害輻射性，使用方便。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明首先將含有所需單質(zhì)的氧化物、碳化物、氯化物進行還原反應(yīng)，制取單質(zhì)，選用的材料有AL2O3、MgO、CaCO3、CrO3、Sb2O3、FeCL3、SnCL4、TiO2、SiO2、ZrO2、NaCL，將上述材料進行水解或醇解，溶解后采用熱噴烘干法，制得各種單質(zhì)；將制得的各種單質(zhì)按以下重量比混合AL0.55-1.6％；Mg0.4-1.2％；Ca0.45-1.4％；Cr0.26-0.4％；Ni0.32-0.8％；Fe0.24-0.6％；Zr0.38-1％；Ti0.15-0.6％；Na0.13-0.3％；Sn0.07-0.3％；Pb0.15-0.8％；Si10-25％；SnO266-87％。在2380度以下燒結(jié)、粉碎，再燒結(jié)、粉碎，制得粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料；將粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料，采用電阻式加熱真空蒸發(fā)法在電加熱基體上制成一種永久性的納米金屬基遠紅外輻射薄膜層，其膜厚0.7-0.9um。如基體為直徑20mm、長150mm的石英玻璃管，遠紅外輻射膜厚0.7-0.9um，制膜時要求真空度小于或等于-6Pa，膜的沉積速度大于或等于100秒，基體表面溫度小于或等于1100度，基體在制膜后要進行氧化退火，當(dāng)退火溫度下降到300度時，對基體充氧，直至溫度降為室溫。當(dāng)然，遠紅外輻射薄膜層也可以制成凝膠涂刷在其它基體上。再在該納米金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面噴涂一層粒度為0.2um的石英玻璃粉層，置于500-800度下燒結(jié)，該層作為絕緣層，其厚度為0.08-0.11mm。但納米金屬基遠紅外輻射薄膜層自身的遠紅外輻射能力較低，遠遠達不到升高水溫的輻射度要求，還必須借助電的作用，在電的激發(fā)下，納米金屬基遠紅外輻射薄膜層能達到較高的遠紅外激發(fā)度，這就需要在其表面再附著一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層，其制備過程是水解四氯化錫，將SnCL4∶H2O∶HCL按重量比為1.5∶15∶0.1進行混合，充分溶解后加氨水調(diào)PH值為7，過濾得到白色沉淀物，再加氧、加熱至140度得到二氧化錫(SnO2)晶體材料；再醇解三氯化銻，將SbCL3∶C2H5OH按重量比為1∶1進行混合，充分溶解后得到淡蘭色沉淀物，再加氧得氧化銻(SbO)晶體材料；將二氧化錫和氧化銻溶液按重量比為10∶1進行混合，后噴射到800度的陶瓷體上，冷卻后放入水中水解反應(yīng)而沉積出一種蘭色的金屬氧化物多格晶體SnO2(Sb)，是N型半導(dǎo)體的低阻電加熱材料，此時也叫做前驅(qū)體置備，粒度在6um以下。將所得的金屬氧化物加入到聚丙烯酰胺中，在0度狀態(tài)下進行攪拌，達到凝膠狀態(tài)備用，再將設(shè)有納米金屬基遠紅外輻射薄膜層和石英玻璃粉層的石英玻璃管(或其它基體材料)浸在上述的凝膠中，取出后在100-860度的烘箱中烘干，反復(fù)兩次，即制成納米復(fù)合導(dǎo)電膜層，膜厚為0.6-0.8um。烘干時，木材、石材類襯底材料可在100-300度范圍內(nèi)烘干約8小時；玻璃、陶瓷類襯底材料可在600-860度范圍內(nèi)烘干約5小時。其成品參數(shù)為1)在1秒內(nèi)2500伏交流電不得擊穿；2)耐酸堿，在濃氫氧化鈉、濃硫酸或濃鹽酸中浸泡72小時，電阻值減小不大于7-9％；3)耐水沖洗，在100度沸水中浸泡72小時，電阻值變化不大于3-6％；4)方阻，0.07-0.10歐；5)功率，8-30W/CM2；6)遠紅外輻射度大于或等于0.96；7)抗壓強度大于或等于0.5MPa；8)絕緣性能大于或等于20兆歐；9)工作電壓，直流12-220V、交流36-380V；10)耐久性，220V交流電壓下連續(xù)工作10000小時；11)熱效率大于或等于96％；12)環(huán)保型，無任何有害輻射性。本發(fā)明可用于水、油等液體加熱，濕料烘干，固體加熱，空氣加熱，采暖換熱等熱源材料，亦可用于制造流動狀態(tài)下、固定狀態(tài)下各種幾何形狀的加熱體和裝置。
權(quán)利要求
1.一種電加熱體，包括電加熱基體，其特征在于電加熱基體的外表面設(shè)有一層納米金屬基遠紅外輻射薄膜層，該金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面設(shè)有一層石英玻璃粉層，石英玻璃粉層的表面設(shè)有一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱體，其特征在于所述的納米金屬基遠紅外輻射薄膜層以組合物總重量為基準(zhǔn)，其組成為AL0.55-1.6％；Mg0.4-1.2％；Ca0.45-1.4％；Cr0.26-0.4％；Ni0.32-0.8％；Fe0.24-0.6％；Zr0.38-1％；Ti0.15-0.6％；Na0.13-0.3％；Sn0.07-0.3％；Pb0.15-0.8％；Si10-25％；SnO266-87％；其粒度為0.1um，膜層厚度為0.7-0.9um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱體，其特征在于所述的石英玻璃粉層的厚度為0.08-0.11mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱體，其特征在于所述的納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層的厚度為0.6-0.8um。
5.一種電加熱體的制備方法，其特征在于將AL2O3、MgO、CaCO3、CrO3、Sb2O3、FeCL3、SnCL4、TiO2、SiO2、ZrO2、NaCL進行水解或醇解，溶解后采用熱噴烘干法，制得各種單質(zhì)；將制得的各種單質(zhì)按以下重量比混合AL0.55-1.6％；Mg0.4-1.2％；Ca0.45-1.4％；Cr0.26-0.4％；Ni0.32-0.8％；Fe0.24-0.6％；Zr0.38-1％；Ti0.15-0.6％；Na0.13-0.3％；Sn0.07-0.3％；Pb0.15-0.8％；Si10-25％；SnO266-87％；在2380度以下燒結(jié)、粉碎，再燒結(jié)、粉碎，制得粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料；將粒度為0.1um的復(fù)合粉末材料，采用電阻式加熱真空蒸發(fā)法在電加熱基體上制成一種永久性的納米金屬基遠紅外輻射薄膜層；再在該納米金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面噴涂一層粒度為0.2um的石英玻璃粉層，置于500-800度下燒結(jié)；水解四氯化錫，將SnCL4∶H2O∶HCL按重量比為1.5∶15∶0.1進行混合，充分溶解后加氨水調(diào)PH值為7，過濾得到白色沉淀物，再加氧、加熱至140度得到二氧化錫(SnO2)晶體材料；再醇解三氯化銻，將SbCL3∶C2H5OH按重量比為1∶1進行混合，充分溶解后得到淡蘭色沉淀物，再加氧得氧化銻(SbO)晶體材料；將二氧化錫和氧化銻溶液按重量比為10∶1進行混合，后噴射到800度的陶瓷體上，冷卻后放入水中水解反應(yīng)而沉積出一種蘭色的金屬氧化物多格晶體SnO2(Sb)，將所得的金屬氧化物加入到聚丙烯酰胺中，在0度狀態(tài)下進行攪拌，達到凝膠狀態(tài)，再將上述制成的電加熱基體浸在上述的凝膠中，取出后在100-860度的烘箱中烘干，反復(fù)兩次，制得一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。
全文摘要
一種電加熱體及其制備方法,包括電加熱基體,電加熱基體的外表面設(shè)有一層納米金屬基遠紅外輻射薄膜層,該金屬基遠紅外輻射薄膜層的表面設(shè)有一層石英玻璃粉層,石英玻璃粉層的表面設(shè)有一層納米二氧化錫(銻)復(fù)合導(dǎo)電膜層。該復(fù)合導(dǎo)電膜層能激發(fā)納米金屬基遠紅外輻射薄膜層的遠紅外熱效應(yīng),具有較寬的波長范圍和較高的輻射強度,其遠紅外波長在3um－600um的范圍內(nèi),熱效率高,且該電加熱體無任何有害輻射性,使用方便。
文檔編號H05B3/20GK1360458SQ0012943
公開日2002年7月24日 申請日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者冷同桂 申請人:濰坊潤泰智能電氣有限公司