一种纳米陶瓷电热元件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电热元件，尤其是一种纳米陶瓷电热元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 能源是人类赖以生存的物质基础，在人类社会中起着不可替代的重要作用。随着 国民经济的快速发展，我国能源需求越来越大，能源效率低已成为制约国民经济发展的重 要因素。
[0003] 电热元件是电能通过电阻元件把电能转变为热能的能量转换装置，因易于控制 和调节且不污染环境，有利于提高产品质量等优点而得到了广泛的应用，但能量转换率较 低，元件高温氧化腐蚀、发热过程中伴随着发光过程，使电热元件电能转换率只达到60%到 70%，在这种背景下，对新型加热材料的开发研宄已经成为材料科学和能源开发领的研宄 热点。
[0004] 对电热元件，要提高热效率，主要是要提高电热元件的发射能力以及把热量集中 射向被加热工件，由于采用高辐射率涂料的应用简单易行、投资少、效果明显，如红外电热 元件，近来应用越来越广泛。
[0005] 红外电热元件是利用电磁辐射热传原理，以直接方式传热而达到加热升温目的， 从而避免加热热传媒体导致的能量损失，有利于节约能源，同时红外线具有可控性良好、加 热迅速、生产力提高，加热均匀等优点，但由于在高温1200°C以上不能使用和涂层易脱落而 限制了其发展使用。
[0006] 红外电热元件，采用的高辐射率涂料由辐射粉体基料与载体粘结剂组成。其中，辐 射粉体基料的作用是提供高辐射性能，载体粘结剂则使涂料牢固地粘结在电热元件表面。 目前存在的主要问题有：（1)高温抗热震性差。红外电热元件表面的辐射涂料高温抗热震 性未得到有效的解决，目前很少有可以长期工作在l〇〇〇°C以上磨损环境的成熟红外电热元 件。（2)高温黏合剂研宄少，自修复性不足。目前红外电热元件的辐射涂料一旦有一小部分 破坏就要全部更换，这造成了人力、物力的很大浪费。
【发明内容】
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种高效节能的纳米陶瓷电热元件，该电热元件耐 高温性能好，绝缘强度高，能量利用率高。
[0008] 本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0009] 一种纳米陶瓷电热元件，包括电热元件和陶瓷表面，所述陶瓷表面是一种复合纳 米陶瓷材料，该材料由以下重量百分比的原料制成：
[0010]
【主权项】
1. 一种纳米陶瓷电热元件，包括电热元件和陶瓷表面，其特征在于，所述陶瓷表面是一 种复合纳米陶瓷材料，该材料由以下重量百分比的原料制成： 基料 61%-69%， 纳米氧化铈 5%-10%, 粘合剂 15%-20%， 稳定剂 2.1%-2.5%, 余量为溶剂； 其中，所述基料由占基料总重量百分比为10% -50%的氧化铝、40% -60%的氮化硼和 10% -50 %的碳化硅组成。
2. 根据权利要求1所述的纳米陶瓷电热元件，其特征在于，所述稳定剂为膨润土或高 岭土。
3. 根据权利要求1所述的纳米陶瓷电热元件，其特征在于，所述溶剂选自二乙二醇丁 醚、酒精和水的一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的纳米陶瓷电热元件，其特征在于，所述粘合剂为硅酸钾溶液 或磷酸铝溶液。
5. 制造根据权利要求1所述的纳米陶瓷电热元件的方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 在电热元件表面进行喷砂处理，去除表面油污，干燥后吹干净表面残留的细小颗 粒； 2) 称取基料、纳米氧化铈、粘合剂、稳定剂和溶剂，配制成悬浮液，搅拌均匀，得到复合 纳米陶瓷浆料； 3) 在电热元件表面喷涂复合纳米陶瓷浆料； 4) 所得纳米陶瓷电热元件进行干燥固化。
6. 根据权利要求5所述的制造纳米陶瓷电热元件的方法，其特征在于，所述步骤1)具 体为：在电热元件表面用石英砂或石榴石进行喷砂处理，表面粗糙度为10-25 μ m，用碱性 清洗剂去除表面油污，干燥后用压缩空气吹干净表面残留的细小颗粒。
7. 根据权利要求5所述的制造纳米陶瓷电热元件的方法，其特征在于，所述步骤3)具 体为：选择有气喷涂喷枪，采用〇. 6-0. SMPa的压缩空气，在电热元件表面喷涂复合纳米陶 瓷浆料，喷涂薄膜厚度为〇. 03-0. 06mm。
8. 根据权利要求5所述的制造纳米陶瓷电热元件的方法，其特征在于，所述步骤4)具 体为：常温下放置36-48h干燥固化或者80-90°C恒温加热2-4h干燥固化。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米陶瓷电热元件，包括电热元件和陶瓷表面，所述陶瓷表面是一种复合纳米陶瓷材料，该材料由以下重量百分比的原料制成：61％-69％的基料，5％-10％的纳米氧化铈，15％-20％的粘合剂，2.1％-2.5％的稳定剂和余量的溶剂；其中，所述基料由占基料总重量百分比为10％-50％的氧化铝、40％-60％氮化硼和10％-50％的碳化硅组成。本发明电热元件的纳米陶瓷层具有强结合、抗热震、不开裂等优点；电热元件的许用温度达300-2900℃，电热转换率高达95％，有效使用期5年以上；具有宽波谱段复合和保护性(防腐蚀、耐磨损和抗沾污结渣)；制造工艺不改变电热元件结构，实施简便；安全、节能、环保。
【IPC分类】C04B35-5835, C04B35-10, C04B35-565
【公开号】CN104876553
【申请号】CN201510214325
【发明人】唐子奉, 冯冠华
【申请人】江门市华材新材料科技实业有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月29日