专利名称:取暖陶瓷壁画及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种壁画及其制备工艺，特别是一种取暖陶瓷壁画及其制备工艺，属于装饰与电加热技术领域：
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背景技术：
电阻加热技术已被广泛使用，包括棒状、平面状和管状等各种几何形状的加热器，这些加热器是由如如加热电阻丝，和加热硅碳棒，厚膜加热等加热单元组成，经文献检索发现，G.J.Coleman申请的美国发明专利“Electric oven(电加热炉)”，专利申请号为US 6,262,395 B1，采用的是电阻丝加热的元件。这些加热元件和技术存在着不可克服的缺点，如电阻丝加热元件，和硅碳棒加热元件都会在使用一段时间后发生氧化而断裂，而厚膜加热单元，由于厚膜与衬底不是分子级的结合，在使用一段时间后会发生脱落和断裂。在大面积加热时这些缺点尤其突出。另一方面，即装饰领域，也没有将薄膜加热器这项技术与室内取暖陶瓷壁画相结合，如以唐三彩为基础工艺的壁挂式、台式陶瓷画均为室内工艺装饰品，无取暖或室内调温的作用。经检索至今尚未发现与本发明主题相同或者相类似的文献报导。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种取暖陶瓷壁画及其制备工艺，使其将高效氧化物薄膜电致发热技术与室内艺术装璜相结合，得到既具有室内装璜功能又具有取暖和室内加温作用的室内装饰陶瓷壁画。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明陶瓷壁画包括陶瓷衬底、金属氧化物透明导电薄膜、红外减反射薄膜、导电浆电极、导电浆焊脚、功率输入电线，其连接方式为陶瓷基底的表面喷涂金属氧化物透明导电薄膜，金属氧化物透明导电薄膜的外侧镀红外减反射薄膜，在陶瓷壁画的背面设有导电浆电极及导电浆焊脚，导电浆焊脚上焊接功率输入电线。
金属氧化物透明导电薄膜为电致发热涂层，常用的金属氧化物透明导电薄膜采用铟锡氧化物或掺杂二氧化锡薄膜。在金属氧化物透明导电薄膜的外侧，采用红外减反射薄膜材料，增强取暖陶瓷壁画的红外发射能力，如MgF等材料。选用的红外减反射薄膜材料最好是电绝缘的。采用金属导电浆料在陶瓷壁画的背面印制导电浆电极及导电浆焊脚，金属导电浆料为银导电浆料。所述的取暖陶瓷壁画，可为挂壁式、台式，也可为落地式或吊顶式。
本发明上述取暖陶瓷壁画的制备工艺具体如下①在陶瓷壁画的陶瓷基底的表面上喷涂一层金属氧化物透明导电薄膜。
金属氧化物透明导电薄膜喷涂工艺优选为超声雾化喷涂化学汽相沉积透明导电薄膜工艺，可保证膜层的均匀性。金属氧化物透明导电薄膜厚度为200～1000nm，通常所用的材料是铟锡氧化物或掺杂二氧化锡薄膜，该涂层在可见光范围内的光学透明性，使其不会影响壁画的观赏艺术效果，该涂层的电学上的方块电阻值可在很大的范围内调节，通常，根据所需要的发热功率来决定方块电阻的值，如20Ω/□。
金属氧化物透明导电薄膜喷涂工艺最好与陶瓷壁画制作过程相结合，在陶瓷壁画制作过程的尾端，利用陶瓷壁画的1700℃高温烧结制作过程的余热，增加一道透明导电薄膜喷涂工艺，在陶瓷壁画的表面沉积一层金属氧化物透明导电薄膜，金属氧化物透明导电薄膜的喷涂工艺通常需要400℃～600℃。
②为了提高陶瓷壁画的红外发射效率，在金属氧化物透明导电薄膜的外侧真空蒸镀一层红外减反射电绝缘薄膜材料，如MgF薄膜。
③在陶瓷壁画的背面印上金属银导电浆，包括导电浆电极及导电浆焊脚，在快速高温热烧结炉中烧结成形，采用铜或银焊法，在导电浆焊脚上焊接功率输入电线。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明将高效氧化物薄膜电致发热技术与室内艺术装璜相结合，为人们提供了一种既可为人观赏又兼备取暖功能的陶瓷壁画装饰品，成功地克服背景技术中的缺点。本发明采用薄膜作为加热元件的技术，即将导电的金属氧化物薄膜沉积在非导电的陶瓷衬底表面上，导电薄膜为加热单元技术的电加热功率面密度低，与媒介接触的表面面积大，使得这加热单元能充分散热，属于远红外辐射散热。所以本发明对加热流经和接触薄膜表面的空气非常有效。安全可靠，没有高温炽热的部分，抗腐蚀。用电阻丝加热元件的方法来获得均匀升温的表面是非常困难的，发热面积有限以致电致发热的效率不高，本发明采用大面积薄膜技术，流过膜层的电流强度密度均匀，这样可保证被加热的表面温度均匀一致，且薄膜状的发热源具有大的表面积，为有效向外界环境通过远红外辐射的途径进行散热提供了便利。发热效率的高低是由固体中的晶格受激振动发射红外声子为特征的性质所决定，金属氧化物透明导电薄膜作为发热源发射的红外声子的绝大部分的波长在2～20微米量级范围内，这正是人们取暖的最佳红外波段，效率可达90％以上。
图1本发明取暖陶瓷壁画背面结构图图2本发明取暖陶瓷壁画侧视图具体实施方式
如图1和图2所示，本发明陶瓷壁画包括陶瓷衬底1、金属氧化物透明导电薄膜2、红外减反射薄膜3、导电浆电极4、导电浆焊脚5、功率输入电线6，其连接方式为陶瓷基底1的表面喷涂金属氧化物透明导电薄膜2，金属氧化物透明导电薄膜2的外侧镀红外减反射薄膜3，在陶瓷壁画的背面设有导电浆电极4及导电浆焊脚5，导电浆焊脚5上焊接功率输入电线6。
金属氧化物透明导电薄膜2为电致发热涂层，金属氧化物透明导电薄膜2采用铟锡氧化物或掺杂二氧化锡薄膜。采用金属导电浆料在陶瓷壁画的背面印制导电浆电极4及导电浆焊脚5，优选金属导电浆料为银导电浆料。所述的取暖陶瓷壁画，可为挂壁式、台式，也可为落地式或吊顶式。
以下结合本发明制备工艺的内容提供实施例实施例一带有氟掺杂二氧化锡薄膜的陶瓷壁画的陶瓷衬底长30cm，宽20cm，陶瓷衬底的厚度是1cm，背面的锡掺杂三氧化二铟薄膜的宽度为3cm。锡掺杂三氧化二铟薄膜的厚度为200nm，方块电阻为80ohm/square，喷涂工艺的温度在400℃。红外减反射电绝缘薄膜材料为MgF薄膜，采用银焊法焊接功率输入电线。
从长为30cm的方向计算，方块数是1.9，电阻值是152欧姆。外加交流电压为220伏，得电流为1.45安培，电功率为380瓦。功率面密度为0.45瓦/平方厘米。加电压60秒后，陶瓷壁画的表面温度达200摄氏度。
实施例二带有锡掺杂三氧化二铟薄膜的陶瓷壁画的陶瓷衬底长12cm，宽12cm，陶瓷衬底的厚度是1cm，背面的锡掺杂三氧化二铟薄膜的宽度为3cm。锡掺杂三氧化二铟薄膜的厚度为600nm，方块电阻为50ohm/square。喷涂工艺的温度在500℃。红外减反射电绝缘薄膜材料为MgF薄膜，采用锒焊法焊接功率输入电线。
从长为30cm的方向计算，方块数是1，电阻值是50欧姆。外加直流电压为120伏，得电流为2.4安培，电功率为288瓦。功率面密度为2瓦/平方厘米。加电压后60秒，陶瓷壁画的表面温度达250摄氏度。
实施例三带有氟掺杂二氧化锡薄膜的陶瓷壁画的陶瓷衬底长30cm，宽20cm，陶瓷衬底的厚度是1cm，背面的锡掺杂三氧化二铟薄膜的宽度为3cm。锡掺杂三氧化二铟薄膜的厚度为1000nm，方块电阻为10′ohm/square。喷涂工艺的温度在600℃。红外减反射电绝缘薄膜材料为MgF薄膜，采用银焊法焊接功率输入电线。
从长为30cm的方向计算，方块数是1.9，电阻值是19欧姆。外加交流或直流电压为150伏，得电流为7.9安培，电功率为1183瓦。功率面密度为1.9瓦/平方厘米。加电压60秒后，陶瓷壁画的表面温度达300摄氏度。
权利要求
1.一种取暖陶瓷壁画，主要包括陶瓷衬底(1)，其特征在于还包括金属氧化物透明导电薄膜(2)、红外减反射薄膜(3)、导电浆电极(4)、导电浆焊脚(5)、功率输入电线(6)，其连接方式为陶瓷基底(1)的表面喷涂金属氧化物透明导电薄膜(2)，金属氧化物透明导电薄膜(2)的外侧镀红外减反射薄膜(3)，在陶瓷壁画的背面设有导电浆电极(4)及导电浆焊脚(5)，导电浆焊脚(5)上焊接功率输入电线(6)。
2.根据权利要求
1所述的取暖陶瓷壁画，其特征是金属氧化物透明导电薄膜(2)为电致发热涂层，金属氧化物透明导电薄膜(2)采用铟锡氧化物或掺杂二氧化锡薄膜。
3.根据权利要求
1所述的取暖陶瓷壁画，其特征是为挂壁式或台式，或者为落地式或吊顶式。
4.一种取暖陶瓷壁画的制备工艺，其特征在于工艺具体如下①在陶瓷壁画的陶瓷基底(1)的表面上喷涂金属氧化物透明导电薄膜(2)，喷涂温度在400℃-600℃；②在金属氧化物透明导电薄膜(2)的外侧真空蒸镀红外减反射薄膜(3)；③在陶瓷壁画的背面印上金属银导电浆，包括导电浆电极(4)及导电浆焊脚(5)，在快速高温热烧结炉中烧结成形，采用铜或银焊法，在导电浆焊脚(5)上焊接功率输入电线(6)。
5.根据权利要求
4所述的取暖陶瓷壁画，其特征是采用金属导电浆料在陶瓷壁画的背面印制导电浆电极(4)及导电浆焊脚(5)。
6.根据权利要求
4所述的取暖陶瓷壁画的制备工艺，其特征是金属氧化物透明导电薄膜(2)喷涂工艺为超声雾化喷涂化学汽相沉积透明导电薄膜工艺，金属氧化物透明导电薄膜(2)厚度为200～1000nm。
7.根据权利要求
4所述的取暖陶瓷壁画的制备工艺，其特征是金属氧化物透明导电薄膜(2)喷涂工艺与陶瓷壁画制作过程相结合，在陶瓷壁画制作过程的尾端，利用陶瓷壁画的1700℃高温烧结制作过程的余热，增加一道透明导电薄膜喷涂工艺，在陶瓷壁画的表面沉积一层金属氧化物透明导电薄膜(2)，金属氧化物透明导电薄膜(2)的喷涂工艺的温度在400℃～600℃。
专利摘要
一种取暖陶瓷壁画及其制备工艺属于装饰与电加热领域。陶瓷壁画包括陶瓷衬底、金属氧化物透明导电薄膜、红外减反射薄膜、导电浆电极、导电浆焊脚、功率输入电线，陶瓷基底的表面喷涂金属氧化物透明导电薄膜，金属氧化物透明导电薄膜的外侧镀红外减反射薄膜，在陶瓷壁画的背面设有导电浆电极及导电浆焊脚，导电浆焊脚上焊接功率输入电线。制备工艺在陶瓷基底的表面上喷涂金属氧化物透明导电薄膜，喷涂温度在400℃-600℃；在金属氧化物透明导电薄膜的外侧真空蒸镀红外减反射薄膜；在壁画的背面印上金属银导电浆，包括导电浆电极及导电浆焊脚，采用铜或银焊法，在导电浆焊脚上焊接功率输入电线。本发明提供了具备观赏与取暖功能的陶瓷壁画装饰品。
文档编号H05B3/14GKCN1202381SQ03115559
公开日2005年5月18日 申请日期2003年2月27日
发明者周之斌 申请人:上海交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan