一种发热板及其制造方法与流程

本发明涉及发热材料技术领域，尤其涉及一种发热板及其制造方法。

背景技术：

目前，市场上的发热体包括管状和面板状类型，其中管状以高温发热体如陶瓷加热管、碳化硅加热管、电阻丝加热体为主，面板状发热体则包括微晶玻璃加热体、石墨烯涂层发热板。

高温发热体可提供高温，但此类发热体形状受限，只能做成管状或线状，发热面积小、热量集中，很难做成高效率的接触式加热；微晶玻璃加热体能做成接触式加热，但加工成不同形状困难，更不易做成异形加热体，且微晶玻璃成本高昂，不适用于普通的电热产品；石墨烯涂层发热板大都采用pp环氧布、pet膜、pi膜作为基材，若发热温度大于150度，则基材使用不耐久，易烧毁继而发生火灾隐患，且此类发热板导热效率低下，不能制作大功率的高温发热板。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种经久耐用、安全性好、发热均匀、加热效率高的发热板。

本发明的目的还在于提供一种适用范围广且成本低廉的发热板。

本发明的目的还在于提供一种对应的发热板制造方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种发热板，包括自下而上依次设置的基材、第一绝缘层、导电层、发热层、第二绝缘层，其特征在于：

所述基材为低热膨胀系数的金属材质。

进一步的，所述导电层设置在第一绝缘层上表面的两侧，所述发热层设置在导电层之间，所述导电层之间的距离与发热层的面积相适配以使发热层的边缘覆盖两侧的导电层的部分面积。

进一步的，所述基材为钢板或铝板。

进一步的，所述钢板的含碳量为0.0218％～2.06％，厚度为0.4-0.8mm，热膨胀系数为1.2×10^-5/℃。

进一步的，所述基材为平面形、弧形、圆形或者异形。

进一步的，所述导电层为由银浆膜形成的相线电极与零线电极。

进一步的，所述银浆膜的厚度为10-20μm，膜宽10-20mm且银浆膜距离第一绝缘层的边缘至少20mm，所述银浆膜的未被发热层覆盖的长度至少为10mm。

进一步的，所述发热层由石墨烯碳浆涂覆形成，厚度为5-18μm。

进一步的，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为高温绝缘陶瓷涂料层，所述高温绝缘陶瓷涂料层包括固含量25％以上的超细片状云母粉、15％以上的煅烧高岭土或35％以上的耐高温无机树脂。

一种发热板的制造方法，其特征在于：所述方法包括，

s1、喷砂基材并烘干：采用金刚砂对由钢板制作的基材的双面做表面喷砂粗化处理，并纯水清洗后进烘道烘干处理；

s2、喷涂第一绝缘层并进行表干与烘干：对经s1处理后的基材的一面进行2-3遍绝缘涂料喷涂，每遍喷涂厚度0.06-0.1mm，每次喷涂后对基材进行50-70、度2-5分钟表干而不固化的工艺处理，然后进入烘道做200-220度、15-20分钟的烘烤以形成第一绝缘层；

s3、高压击穿测试：将铝板水平置于完全固化的基材的第一绝缘层上，基材接地，用高压测试仪对第一绝缘层上的铝板进行4000v、时长10-60秒的高压击穿测试，若第一绝缘层未击穿，进行s4操作，若击穿了，则继续执行s2；

s4、印刷银浆膜并固化烧结以制作导电层：在经s3处理后得到的基材钢板的第一绝缘层上确定发热面积，在发热面积两侧印刷银浆膜形成相线电极和零线电极，并进入烘道做150-200度、5-10分钟的初级固化，再根据使用温度要求放入420-650度的烧结炉进行10-25分钟的烧结以形成导电层；

s5、涂覆石墨烯碳浆并烘干以制作发热层并对其进行功率检测：将石墨烯碳浆印或滚涂或喷涂在由银浆膜形成的两电极之间，石墨烯碳浆面积覆盖相线电极和零线电极的部分面积，后将钢板放入烘道进行200-260度、时长10-20分钟的烘烤，使石墨烯碳浆完全固化形成发热层，然后对发热层进行功率检测；

s6、喷涂第二绝缘层并进行固化：将未被覆盖的银浆膜贴上不干胶圆贴，对基材的所述一面进行2-3遍绝缘层喷涂，每遍喷涂厚度0.06-0.1mm，每次喷涂后对板材进行50-70度2-5分钟的表干而不固化的工艺处理，然后进入烘道做200-220度、15-20分钟的固化烘烤以形成第二绝缘层；

s7、对基材的另一面进行可增强热辐射性能的喷涂，在不干胶圆贴位置打孔露出电极用于接线，最终得到高温发热板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

采用低热膨胀系数的金属作为基材，喷涂无机陶瓷涂料作为绝缘层，石墨烯碳浆做发热层，使得发热板基材经久耐用且安全性高，同时基于板状特点，发热板发热均匀，加热效率高；而金属材质、碳浆、陶瓷绝缘涂料均为经济型材料，降低了生产成本；且基材以及发热层可根据需要做成不同形状，能与被加热体做到无缝对接，提高了适用范围；本产品对应的制造方法也简单经济适用，进一步降低了生产成本，提高了发热板的性能。

附图说明

图1为本申请发热板的层状结构图。

图2为本申请发热板的第一绝缘层与导电层和发热层之间的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至2所示为本申请发热板的优选实施例。本申请的发热板包括自下而上依次设置的基材1、第一绝缘层2、导电层3、发热层4、第二绝缘层5，该基材1由低热膨胀系数的金属材质制成。采用低热膨胀系数的金属材质作为高温发热体的基材，能在高温之后变形量小，不会对基材上的绝缘层和发热层产生形变冲击。在本实施例中，该基材1采用含碳量为0.0218％～2.06％，厚度为0.4-0.8mm，热膨胀系数为1.2×10^-5/℃，的钢板，如此该钢板作为基材时既具有强度，也适合折弯加工，解决了加工过程中的延展性不佳、硬度和强度不够，导致制成的发热板质量不高的问题，当然，也可以使用符合需求的铝板，此处就不再详述。

同时，该基材1可根据具体需求进行不同形状的加工，如可以加工成平面形、弧形、圆形甚至异形。传统的高温发热体一是多为线状发热，热量不均匀，二是很难做成异形，有些场合需要发热体紧贴被加热工件，而本申请采用的该种钢板作为板状基材，可以很好的解决此类问题。

该发热板的导电层3设置在第一绝缘层2上表面的两侧，发热层4设置在导电层3之间，且导电层3之间的距离与发热层4的面积相适配，以使发热层4的边缘覆盖两侧的导电层3的部分面积。该导电层3由厚度为10-20μm，膜宽10-20mm的银浆膜形成相线电极与零线电极，该银浆膜距离第一绝缘层2的边缘至少20mm，同时银浆膜的未被发热层4覆盖的长度至少为10mm，如图2所示，对应的，该发热层4由石墨烯碳浆涂覆形成，厚度为5-18μm。

两个电极之间的距离与石墨烯碳浆形成的发热层的面积相适配，使得生产者能根据不同需求在基材钢板上做不同的发热面积，银浆膜就涂覆在确定好的发热面积两侧，如此便于生产出不同功率类型的发热板，从而扩大了适用范围和适用对象，不仅能代替目前市场上的低温有机发热板，还能将功率最大做到表面温度450度用途使用，几乎覆盖了大部分电热用途。

在设计功率类型时，发热层的面积还可通过发热层的形状来控制，如发热层设计成板状、条形状、网格状等。同时，本申请中的石墨烯碳浆可根据不同使用温度要求调配出不同的方阻。

发热板的第一绝缘层2和第二绝缘层5均为高温绝缘陶瓷涂料层，该高温绝缘陶瓷涂料层包括固含量25％以上的超细片状云母粉、15％以上的煅烧高岭土或35％以上的耐高温无机树脂，超细片状云母粉能增强抗开裂和电压绝缘效果，而煅烧高岭土、耐高温无机树脂则能起到骨架粘结作用，增强粘度和抗开裂，能防止电压击穿，并增强层间粘结力。

本发明对应的制造方法对应如下：

s1、喷砂基材并烘干：采用金刚砂对由钢板制作的基材的双面做表面喷砂处理，并纯水清洗后进烘道烘干处理。具体而言，采用40-60目金刚砂对钢板制作成的基材的双面均做表面喷砂处理，只有经过40-60目的金刚砂喷砂过的钢板在喷涂高温绝缘涂料之后附着力才最优，即使经过650度高温烧结，也不会导致绝缘层开裂甚至脱落。喷砂工序之后，经过纯水清洗，然后进入烘道烘干处理，此工序没有使用任何脱油脱脂化学液，对环境污染影响相对很小；

s2、喷涂第一绝缘层并进行表干与烘干：对经s1处理后的基材的一面进行2-3遍绝缘涂料喷涂，每遍喷涂厚度0.06-0.1mm，每次喷涂后对基材进行50-70度、2-5分钟的表干而不固化工艺处理，然后进入烘道做200-220度、15-20分钟的烘烤以形成第一绝缘层；喷涂时使用1.5mm口径喷枪，压力对应在0.4-0.6mpa；烘烤时烘道做排风处理，以保证第一绝缘层深处涂料完全固化，从而保证第一绝缘层的整体性和致密性；喷涂车间需要至少万级无尘环境，否则会造成灰尘颗粒等杂质混入绝缘层，导致高压击穿造成次品；

s3、高压击穿测试：将铝板水平置于完全固化的基材的第一绝缘层上，基材接地，用高压测试仪对第一绝缘层上的铝板进行4000v、时长10-60秒的高压击穿测试，若第一绝缘层未击穿，进行s4操作，若击穿了，则继续执行s2；该铝板比基材钢板长和宽均小40mm且厚度5mm以上，铝板四个边距钢板四个边均为20mm；

s4、印刷银浆膜并固化烧结以形成导电层：在经s3处理后得到的基材的第一绝缘层上确定发热面积，在发热面积两侧采用100-150目的网版丝网印刷银浆膜形成相线电极和零线电极，并进入烘道做150-200度、5-10分钟的初级固化，再根据使用温度要求放入420-650度的烧结炉进行10-25分钟的烧结形成导电层；

s5、涂覆石墨烯碳浆并烘干以制作发热层并对其进行功率检测：将石墨烯碳浆印或滚涂或喷涂在银浆膜形成的两电极之间，石墨烯碳浆面积覆盖相线电极和零线电极的部分面积，后将钢板放入烘道进行200-260度、时长10-20分钟的烘烤，使发热浆料完全固化，然后对发热层进行功率检测；具体的，在该步骤中，石墨烯碳浆根据不同使用温度要求调配出不同的方阻，而后用100-180目的网版将碳浆丝印在银浆膜形成的两电极之间，或根据钢板基材的形状采用滚涂或喷涂的工艺将石墨烯碳浆涂在基材的第一绝缘层上，该石墨烯碳浆面积不能完全覆盖相线电极和零线电极，需露出10mm左右银浆膜用作导线焊接；当然，也可采用其他的电热浆料以替代石墨烯碳浆；

s6、喷涂第二绝缘层并进行固化：将未被覆盖的银浆膜贴上不干胶圆贴，对基材的所述一面进行2-3遍绝缘层喷涂，每遍喷涂厚度0.06-0.1mm，每次喷涂后对板材进行50-70度2-5分钟表干而不固化的工艺处理，然后进入烘道做200-220度、15-20分钟的固化烘烤以形成第二绝缘层；该不干胶圆贴的直径在6-8mm，喷涂时同样采用1.5mm口径喷枪，压力控制在0.4-0.6mpa之间；

s7、对基材的另一面进行可增强热辐射性能的喷涂，在不干胶圆贴位置打孔露出电极用于接线，最终得到高温发热板，该热辐射性能的喷涂可以是远红外陶瓷涂料或者装饰性陶瓷涂料。

本发明依据该工艺生产出的发热板经久耐用、面状发热，更均匀，无论是用于加热空气，还是加热固体，导热面积大，从而大幅提高加热效率；同时，可做成异形，根据被加热体的形状需求，做合适的形状以与被加热体做到无缝对接；钢板、陶瓷绝缘涂料、、发热体碳浆均为市场上的经济型材料，使得生产成本大大降低；和加热管比，本发热板加热效率高，能产生同样的功率，但单点面积温度并不高，可大大降低高温造成的火灾和烫伤风险，和微晶玻璃加热体相比，本申请的发热板表面强度高，不容易破损，不存在爆裂危险，安全性更高，而且，本设计所用的材料均为无机材料，不存在有机材料的容易老化的问题，发热层和绝缘层经过高温烧结以后，性能更稳定，使得发热板寿命更长。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。