一种埋入式加热板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无机非金属材料领域，具体而言，设及一种埋入式加热板及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 加热板是将电能转变成热能W加热物体。是电能利用的一种形式。与一般燃料加 热相比，电加热可获得较高溫度(如电弧加热，溫度可达3000°C W上），易于实现溫度的自动 控制和远距离控制。电加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升溫速度快，并 可根据加热的工艺要求，实现整体均匀加热或局部加热(包括表面加热），容易实现真空加 热和控制气氛加热。在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的 洁净，不污染环境。根据电能转换方式的不同，电加热通常分为电阻加热、感应加热、电弧加 热、电子束加热、红外线加热和介质加热等。
[0003] 其中，电阻加热是利用电流的焦耳效应将电能转变成热能W加热物体。通常分为 直接电阻加热和间接电阻加热。前者的电源电压直接加到被加热物体上，当有电流流过时， 被加热物体本身电加热。可直接电阻加热的物体必须是导体，但要有较高的电阻率。由于热 量产生于被加热物体本身，属于内部加热，热效率很高。间接电阻加热需由专口的合金材料 或非金属材料制成发热元件，由发热元件产生热能，通过福射、对流和传导等方式传到被加 热物体上。由于被加热物体和发热元件分成两部分，因此被加热物体的种类一般不受限制， 操作简便。间接电阻加热的发热元件所用材料，一般要求电阻率大、电阻溫度系数小，在高 溫下变形小且不易脆化。
[0004] 现有加热板，一般选用娃酸盐水泥或侣酸盐水泥为基体诱注而成，但其成型慢，周 期长，抗热震性，热传导和绝缘性差，强度低，耗能大，使用寿命也较短。
[0005] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一目的在于提供一种埋入式加热板，W解决娃酸盐水泥或侣酸盐水泥 为基体的加热板成型慢，周期长，抗热震性、热传导和绝缘性差，强度低，耗能大，使用寿命 也较短的问题。所述的埋入式加热板，具有高抗热震性能、高强度、高绝缘性、高福射、热传 导良好、节能、使用寿命长等优点。
[0007] 本发明的第二目的在于提供一种所述的埋入式加热板的制备方法，该方法采用压 制陶瓷的制备工艺，具有方便、简单、易于掌握等优点，适合大规模生产和广泛应用。
[000引为了实现本发明的上述目的，特采用W下技术方案：
[0009] -种埋入式加热板，包括基体和电热丝；
[0010] 其中，所述基体，包括按照质量份数配制的如下组份:黏±10-14份，长巧-5份，堇 青石13-17份，莫来石30-40份，珍珠岩30-40份。
[0011] 堇青石化学组成为2Mg0 ? 2Ah化? 5Si〇2,是一种娃酸盐矿物，在自然界中分布较 广，它具有较低的热膨胀系数和良好的热稳定性，抗热震性好等优点，但堇青石初性较低、 荷重软化点低和合成溫度范围窄(仅25°C)。
[0012]莫来石是Al2〇3-Si〇2系中在标准大气压下从室溫到高溫唯一稳定的晶相，莫来石 为斜方晶系，晶体中娃侣氧的结构是由[Si04]四面体连接成的双链，连接一条条双链的是 六配位的侣离子。由于莫来石的结构为双链状排列，故它的晶体一般呈针状、柱状结构，在 一些高侣质，特别是电烙莫来石中可形成密集交错的针状莫来石结晶网。莫来石材料耐火 度高、热震稳定性好、热膨胀系数低、高溫抗蠕变性好、具有很高的耐磨性及耐剥落、耐侵蚀 性等，莫来石高溫性能优和机械强度高，将堇青石与莫来石复合是提高其高溫性能。堇青石 的热膨胀系数小（25~1000°C下约为1 X 1(T6~2 X I(T6Tri)，抗热震性和化学稳定性好，但 其耐火度较低，且在1470°C会发生分解，莫来石的耐火度高，热膨胀系数大（4.5 Xicr6 Tri)。因此，堇青石与莫来石的膨胀系数相差较大，二者配合使用的复合材料中产生微裂纹 而对材料的抗热震性能有利。
[0013] 黏±含沙粒很少、有黏性的±壤，黏±具有可塑性，巧体的成型是借助于粘±的可 塑性，注巧泥浆则赖于粘±的细分散性而获得良好的悬浮性与稳定性，故配料中必须用一 定量的粘±，对一些非可塑性原料产生结合能力，使巧体在干燥过程中避免变形与开裂的 缺陷，并增强加热板的强度。并且，在加热到1000度W上时，由于脱水后粘±矿物一-高岭 石分解，而有莫来石结晶生成，并赋予巧体的强度。黏±的主要成分是Al2〇3,可W提高加热 板的耐热性能。
[0014] 长石是一种含有巧、钢、钟的侣娃酸盐矿物，它有很多种，如钢长石、巧长石、领长 石、领冰长石、微斜长石、正长石、透长石等。长石是瘡性原料，在巧体内可增快巧体干燥并 且减少干燥引起的收缩和变形。长石加热到ll〇〇°CW上烙融后生成玻璃态物质具有烙解其 它物质的能力，能促使高岭±与其它瓷±的颗粒，互相扩散，相互渗透，因而加速巧体莫来 石晶体的生成和发育。长石烙融成玻璃态后，填充于各结晶颗粒之间，气孔率显著下降，减 少了空隙，使巧体致密，可提高加热板的机械强度及电气性能。
[0015] 珍珠岩是一种火山喷发的酸性烙岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石。珍珠岩的加 入可W提高了混合料的粘结性能，大大提高其塑性，有利于巧体成型。低溫下烘干，就能促 使巧体致密化，有利于提高巧体致密性，从而提高其强度和使用寿命。
[0016] 优选的，所述基体，W质量份数计，具体包括如下组份:黏±11-13份，长石2-4份， 堇青石14-16份，莫来石34-36份，珍珠岩34-36份。
[0017] 优选的，所述电热丝为儀铭合金丝。
[0018] 儀铭与铁、侣、娃、碳、硫等元素可W制成合金儀铭丝具有较高的电阻率和耐热性。 儀铭材料高溫强度高，可塑性强。
[0019] -种埋入式加热板的制备方法，包括如下步骤：
[0020] 将基体材料按照既定重量份数进行混合、揽拌，得到混合料;将混合料压制成型， 得到巧体;在压制的同时，将电热丝埋入巧体;将埋有电热丝的巧体脱模、烧结、喷涂涂层、 烘干，烧结，即得到埋入式加热板。
[0021] 将原料揽拌均匀，然后用压制陶瓷的制备工艺压制成型，在压制的同时埋入电热 丝。脱模后烧结，烧结会粉末或非致密物料经加热到低于其烙点的一定范围内，发生颗粒粘 结，结构致密度增加，强度和化学稳定性均有提高，成为坚实的集合体。
[0022] 优选的，所述揽拌的转速为250-300转/分钟。
[0023] 揽拌的速度一般选在250-300转/分钟，在压制前将原料揽拌均匀，烧结后物质分 布均匀，避免结晶分布不均而导致加热板强度下降。
[0024] 优选的，所述压制的压力为300-500吨。
[0025] -般取300-500吨，成型压力提高会使制品的烧成收缩减小，吸水率降低。但成型 压力过大不仅无益于提高巧体密度和强度，而且导致巧体中残留压缩空气，在卸载后膨胀 引起过压层裂，能耗也加大。
[00%]优选的，所述烧结的溫度为1060-1100°C。
[0027] 溫度在1060-1100°C之间烧结，脱水后粘±矿物一一高岭石分解，而有莫来石结晶 生成，并赋予巧体的强度。而长石加热到ll〇〇°CW上烙融后生成玻璃态物质具有烙解其它 物质的能力，能促使高岭±与其它瓷±的颗粒，互相扩散，相互渗透，可W提高加热板的强 度。
[0028] 优选的，所述喷涂涂层为釉层或者耐高溫涂层中的一种。
[0029] 釉在加热过程中，会发生一系列复杂的物理化学变化，如脱水，有机物、碳酸盐、硫 酸盐、憐酸盐等分解和固相反应，原料自身烙化、相互烙解形成低共烙物W及巧釉之间在加 热过程中的反应等。可W提高加热板的机械强度、电绝缘性、化学溫度性、防污性、和福射散 热能力。
[0030] 耐高溫涂层一般是指能长期承受200°CW上溫度，并保持其物理化学性能，使被保 护对象在高溫环境中能正常工作的一类涂层。可W是有机娃高聚物涂层，其中Si原子上连 接的控基受热氧化后，能生成的是高度交联的更稳定的Si-O-Si键，可W提高加热板在长期 高溫下的使用寿命。
[0031] 优选的，所述烘干的溫度为i〇〇-i2(rc。
[0032] 优选的，所述烘干的时间为2-5小时。
[0033] 烘干的溫度不宜过高，W防止在干燥过程中随着水分的排出，巧体会不断发生收 缩而变形，一般是在形状上向最后一次成型W前的状态扭转，运会影响巧体的造型和尺寸 的准确性，甚至使巧体开裂。
【具体实施方式】
[0034] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可W通过市售购买获得的常规产品。
[0035] 实施例1
[0036] 本发明提供的埋入式加热板，包括基体和电热丝；
[0037] 其中，基体包括按照质量份数配制的如