一种功能膜陶瓷电阻电加热元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电加热元件技术领域，具体涉及一种功能膜陶瓷电阻电加热元件。
【背景技术】
[0002]目前国内市场常见的电加热产品，绝大多数是镍铬电阻丝或铁铬铝丝，或者是康铜丝、新康铜丝，金属电热管和镀镍陶瓷管，其使用寿命短，耗能高，热转换只有60%_70%的转换率。
[0003]申请号为201010563729.1，名称为《石英加热管》的发明专利中提供了一种石英加热管。该石英加热管包括石英管本体，而内管为一字形，内管位于所述中管的底部横管内，内管内沿轴向设置有镍铬电热合金丝，与镍铬电热合金丝连接有电极；中管为Z字形，中管的底部横管为加热区，中管的中部竖管为传热区，中管的上部横管为冷却区。该石英加热管采用镍铬电阻丝进行电加热，其耗能高、热转换率低，使用寿命短，造成石英加热管经常需要更换，由此带来诸多不便。
[0004]申请号为201410395337.7，名称为《一种陶瓷加热器的制造方法》的发明专利，提供了一种陶瓷加热器的制造方法，包括以下步骤:(1)将碳化硅和氧化镥混合放入球磨机；
(2)将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水，然后用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌形成均匀的助剂浆料；(3)将助剂浆料注入球磨罐并密封后固定在球磨机上，球磨形成混合浆料；(4)球磨完成后，将混合浆料置于真空度为-lOOOOPa下除气，排除混合浆料中的气泡；(5)将除气后的混合浆料倒出，放入真空烘箱中加热干燥，烘干后与镍铬电热丝一起放入石墨模具中；(6)在N2气氛保护下，加热，加压，保温保压，热压烧结制得陶瓷加热器。本发明能制造出尺寸大、重量轻、升温快、热均匀性好且绝缘安全的陶瓷加热器。所制备的陶瓷加热器也是通过镍铬电热丝进行通电加热，而镍铬电热丝在高温环境中使用，表面会形成保护性氧化膜，氧化膜存在一段时间后又会发生老化，形成不断生成和被破坏的循环过程，这个过程也就是电炉丝内部元素不断消耗的过程，电热丝的不断消耗，导致使用寿命也就降低，且电热丝的热转换率降低。
[0005]铁铬铝电热合金中的HRE合金最高使用温度可达1400 °C，而镍铬电热合金中的Cr20Ni80合金最高使用温度为1200°C。在大气中相同的较高使用温度下，铁铬铝元件的寿命可为镍铬元件的2-4倍。但是铁铬铝合金的缺点主要是高温强度低，随着温度升高其塑性增大，引起元件变形，容易导致电加热器件的寿命缩短。
[0006]康铜是以铜镍为主要成份的电阻合金。特点:具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围(480°C以下)，加工性能良好，具有良好的焊接性能。主要用于制作仪器仪表，电子以及工业设备中的电子元件。此外还有一种新康铜电阻合金，为铜铁基同合金，它具有与康铜一样的电阻率，基本相近似的电阻温度系数，和相同的使用温度。新康铜与康铜电阻合金相比由于不含价格较高的镍，而具有低价格的优胜，但抗氧化性能比康铜差。在比较多的方面能够替代康铜丝电阻合金。在稳压电源设计中作用:过流保护，测试负载电流。康铜丝的确定是对铜的热电势太高，不宜于做直流标准电阻和测量仪器中的分流器，而适用于做交流用的精密电阻、滑动电阻、启动、调节变压器以及电阻应变计等。
【发明内容】
[0007]本实用新型为了解决现有电加热产品使用寿命短、电能消耗极大、容易损坏、难维护、使用存在局限性等问题，提供了一种功能膜陶瓷电阻电加热元件。
[0008]本实用新型由如下技术方案实现的:一种功能膜陶瓷电阻电加热元件，包括加热固化于基材上的功能膜陶瓷电热涂层，功能膜陶瓷电热涂层顶部固化绝缘防护层，功能膜陶瓷电热涂层与绝缘防护层之间固定设置有电极截留条。
[0009]所述电极截留条对称设于功能膜陶瓷电热涂层两端；电极截流条为烧结型导电银浆烧结固化于功能膜陶瓷电热涂层上。所述功能膜陶瓷电热涂层厚度为0.1-0.15_。
[0010]所述基材为金属导电基材，在金属基材与功能膜陶瓷电热涂层之间固化有绝缘层；所述金属导电基材为金属压铸件或金属板冲件，金属导电基材厚度为0.8-1.5mm。
[0011]所述基材为绝缘基材，所述绝缘基材为半钢化玻璃、陶瓷或搪瓷，厚度< 3mm。
[0012]功能膜陶瓷电热涂层采用功能膜陶瓷电阻浆料印刷而成，功能膜陶瓷电阻浆料由以下重量份的原料制备而成:导电粒子50-100份、初级粘合剂100-150份、驻留粘结剂200-500份、稀释剂100份、助熔剂25-50份、烧结型导电银浆25-35份；其中:导电粒子为F-1鳞片石墨粉，含碳量为99.99% ;所述初级粘合剂和稀释剂为按重量计60%松油醇和40%甘油混合均匀；所述驻留粘结剂为300目的玻璃微粉；所述助熔剂为硼酸。
[0013]优选配比为:导电粒子70份、初级粘合剂120份、驻留粘结剂350份、稀释剂100份、助熔剂35份、烧结型导电银浆30份；其中:导电粒子为F-1鳞片石墨粉，含碳量为99.99% ;所述初级粘合剂和稀释剂为按重量计60%松油醇和40%甘油混合均匀；所述驻留粘结剂为300目的玻璃微粉；所述助熔剂为硼酸。
[0014]功能膜陶瓷电阻浆料制备功能膜陶瓷电阻电加热元件的方法，包括如下步骤:
[0015](1)制备膜层电阻浆料:先将导电粒子按比例与初级粘合剂混合均匀，然后驻留粘结剂中加入助熔剂和稀释剂，驻留粘结剂溶解，将溶解的驻留粘结剂加入与初级粘合剂混合的导电粒子中，驻留粘结剂将导电粒子包裹；
[0016](2)印刷电阻膜层:将制备好的膜层电阻浆料采用100-200目的丝网印刷在基材上;
[0017](3)预固化:将印刷有电阻膜层的基材置于250-300°C低温烘干装置中预固化100-200s ；
[0018](4)印刷电极并预固化:将导电银浆用100-200目的丝网对称印刷在电阻膜层的两侧，形成电极截留条，然后将其置于250-300°C低温烘干装置中预固化100-200S ;
[0019](5)印刷绝缘防护层，烧结成型:将印刷有电极截留条的基材顶部采用100-200目的丝网印刷绝缘防护层，然后将其置于700-720°C高温加热炉中烧结成型，制备成功能膜陶瓷电阻电加热元件。
[0020]导电粒子为F-1鳞状石墨，含碳为99.99%，具有较好的柔韧性、抗氧化性能，较高的导电性能、重量轻，导热均匀，具有良好的抗氧化性，耐高温等特点。初级粘合剂是粘稠的粘合剂，在预固化前，松油醇和甘油未挥发彻底，电阻膜层内的导电粒子周围充斥着初级粘合剂，导电粒子被初级粘合剂蓬松化；当升温预固化时，涂层放入炉内几秒初级粘合剂就可以挥发彻底，这时粘稠的初级粘合剂所占用的空间形成大量的微细小孔，膜层中留下大量的微细小孔，升温过程中小孔缩小，导致膜发生压缩，这样成膜韧性增大、也提高了柔性，这样减少了成膜的龟裂，起到防止膜层抗龟裂的特殊功能。
[0021]驻留粘结剂为300目玻璃微粉，属于成膜材料，该材料在混合入炉前，需要加入助熔剂硼酸使其溶解，利于在高温炉中迅速软化成膜状，而玻璃微粉在烧结熔化后冷却成为牢固的永固层，由于导电粒子是包裹与玻璃微粉中，因此玻璃微粉将导电粒子均匀的固定在所制备的功能膜陶瓷电阻基材表面，形成了半导体层面，通电后立刻发生升温加热。而玻璃微粉和助熔剂的互熔，使玻璃微粉能够均匀的涂刷在