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CN100493266C - 大功率不锈钢板上电介质材料及其制备方法 - Google Patents

大功率不锈钢板上电介质材料及其制备方法 Download PDF

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CN100493266C CNB2006100353051A CN200610035305A CN100493266C CN 100493266 C CN100493266 C CN 100493266C CN B2006100353051 A CNB2006100353051 A CN B2006100353051A CN 200610035305 A CN200610035305 A CN 200610035305A CN 100493266 C CN100493266 C CN 100493266C
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Abstract

本发明涉及一种大功率不锈钢板上电介质材料及其制备方法。本发明提供一种无需多次印刷、无需多次烧结的大功率不锈钢板上电介质材料，绝缘性能优、印刷特性好。本发明首先制备电介质材料，按重量百分比将非金属材料配比，搅拌均匀，然后烧结制得微晶玻璃粉，再在微晶玻璃粉中加入生料和水即制得泥浆状的电介质材料，即可开始喷涂在不锈钢钢板上，烧结后得到绝缘耐压的绝缘介质层。本发明大大提高了生产效率和节约能源、节约生产成本，生产过程简单且操作，不须无尘操作，无环境等级要求。

Description

大功率不锈钢板上电介质材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发热元件的不锈钢板用介质材料，尤其涉及一种大功率不锈钢板上的电介质材料及其制备方法。
背景技术
目前市场上应用的加热系列的有正温度系数热敏电阻材料(简称PTC)加热元器件，碳浆电热膜加热元器件，但其加热慢，功率低，温度低而受到很多限制，市场上也有很多大功率、高温度的电阻丝加热元器件和镍铬发热元器件，但其寿命短，热效率低，不太安全等，使它们的应用领域受到了很多限制，后来国外很多公司通过研发各种电子浆料，将其应用于陶瓷基板上，高分子材料等非金属材料上，但是作为大功率要求的厚膜电子元器件，在非金属材料上基本上无法使用，主要问题是通电时由于功率密度过大而裂开及安装时容易损坏，金属基材具有良好的抗热和抗振能力，但是由于金属材料的膨胀系数与常用电子浆料不匹配，还有有些金属化氧化等一系列问题，国外有一些公司如杜邦也研究出了一些电介质浆料，使其与不锈钢钢板相匹配，但其昂贵的价格及生产效率的低下让人们望而却步。
采用不锈钢作为基材，可以防止金属材料的氧化，但对其电介质材料也提出了不同于其它介质材料的要求：
①、工艺性能要求：由于产品属于大功率高温度类型，因此要求对电介质材料的烧结温度比较高，而且要与传统的电阻浆料相匹配，因此烧结温度要求在850℃以上；
②、为了满足电气性能的要求，要求电介质材料的绝缘电阻要大，承受的绝缘耐压要求比较高，一般要求3000V以上；
③、物理性能方面：要求与不锈钢钢板相匹配的膨胀系数和抗热抗振性能；
④、要求无铅无镉等欧盟对进环境的要求。
介于以上要求，许多电子浆料基本上无法满足，虽然杜邦公司及其它公司也研究出了一些电介质浆料，使其与不锈钢钢板相匹配，但其昂贵的价格及要求多次印刷以及需要添加有机粘结剂、生产效率的低下让人们望而却步。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是要提供一种无需多次印刷、无需多次烧结的大功率不锈钢板上用的电介质材料及其制备方法，其绝缘性能优、印刷特性好，能满足大规模生产的要求。
为达上述目的，本发明大功率不锈钢板上电介质材料通过下述技术方案予以实现：
一种基于大功率不锈钢板上电介质材料，电介质材料的主要材料由微晶玻璃组成，按比例将非金属氧化物熔炼制得微晶玻璃粉，然后在微晶玻璃粉中加入水成泥浆状制得电介质材料，微晶玻璃粉与水重量百分比为(50～90)：(50～10)，其中非金属氧化物按重量百分比包括以下各组分：
SiO2：20～80％，        Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，       CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，       ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，          Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，          MgO：0.1～10％。
本发明的基于大功率不锈钢板上电介质材料的制备方法，包括下述步骤：
1)、首先制备电介质材料，按重量百分比将下列非金属材料配比：
SiO2：20～80％，         Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，        CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，        ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，           Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，           MgO：0.1～10％；
以上材料混合搅拌均匀，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1350～1550℃，保温时间2～5小时，然后将其倒入水中水淬，然后将得到的微晶玻璃装入球磨机中球磨，制得微晶玻璃粉；
2)、再在微晶玻璃粉中加入生料和水即制得泥浆状的电介质材料，微晶玻璃粉与水重量百分比为(50～90)：(50～10)；
3)、将制得的电介质材料放入喷枪的储料罐中，即可开始喷涂；
4)、将喷涂在不锈钢钢板上的电介质材料进行烘干，然后在850℃以上的网带炉中进行烧结，即得到绝缘耐压3000V以上的绝缘介质层，即满足各种大功率要求的抗热抗振抗高温耐高绝缘的绝缘介质层。
本发明解决了上述所有的技术问题，并比传统的基于不锈钢钢板上的电介质浆料具有以下优点：
①、无需多次印刷、无需多次烧结，大大提高了生产效率，节约能源、节约生产成本；
②、无需添加有机溶剂，只要浆微晶玻璃粉加水调制成泥浆状即可，大大节约成本；
③、采用喷涂生产工艺，日生产量大，大大提高了生产效率和生产效益，满足大规模生产的要求；
④、无需防尘操作，传统的印刷工艺对环境的要求特别高，要求1万级以上，而且对丝网和钢板也要进行多次清洗处理除尘，稍有不慎就导致绝缘耐压通不过，生产合格率低，而本电介质材料采用喷涂操作，简单且操作，无环境要求，成品合格率全部通过。
⑤、绝缘耐压强度高，可通过3000V，而传统的只有1500V左右。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
大功率不锈钢板上电介质材料，它主要由非金属氧化物高温烧结熔炼而成微晶玻璃粉，然后再加水调成泥浆状，微晶玻璃粉与水二者的重量百分比为(50～90)：(50～10)，电介质材料的由微晶玻璃组成，其中非金属氧化物按重量百分比包括以下各组分：
SiO2：20～80％，      Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，        CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，        ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，           Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，     MgO：0.1～10％。
按比例将以上非金属氧化物熔炼制得微晶玻璃粉，然后在微晶玻璃粉中加入水制得电介质材料。
本发明的基于大功率不锈钢板上电介质材料的制备方法，包括下述步骤：
1)、首先制备电介质材料，按重量百分比将下列非金属材料配比：
SiO2：20～80％，          Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，         CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，         ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，            Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，            MgO：0.1～10％；
以上材料混合搅拌均匀，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1350～1550℃，保温时间2～5小时，然后将其倒入水中水淬，然后将得到的微晶玻璃装入球磨机中球磨，制得微晶玻璃粉；
2)、再在微晶玻璃粉中加入生料和水即制得泥浆状的电介质材料；
3)、将制得的电介质材料放入喷枪的储料罐中，即可开始喷涂；
4)、将喷涂在不锈钢钢板上的电介质材料进行烘干，然后在850℃以上的网带炉中进行烧结，即得到绝缘耐压3000V以上的绝缘介质层，即满足各种大功率要求的抗热抗振抗高温耐高绝缘的绝缘介质层。

Claims (2)

1、一种基于大功率不锈钢板上电介质材料，其特征是，电介质材料的主要材料由微晶玻璃组成，按比例将非金属氧化物熔炼制得微晶玻璃粉，然后在微晶玻璃粉中加入水成泥浆状制得电介质材料，微晶玻璃粉与水重量百分比为(50～90)：(50～10)，其中非金属氧化物按重量百分比包括以下各组分：
SiO2：20～80％，       Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，      CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，      ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，         Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，         MgO：0.1～10％。
2、一种基于大功率不锈钢板上电介质材料的制备方法，其特征是，包括下述步骤：
1)、首先制备电介质材料，按重量百分比将下列非金属材料配比：
SiO2：20～80％，      Al2O3：0.5～20％，
Cr2O3：0.5～8％，     CaO：10～50％，
TiO2：0.5～15％，     ZrO2：10～30％，
ZnO：1～10％，        Na2O：1～5％，
K2O：1～10％，        MgO：0.1～10％；
以上材料混合搅拌均匀，然后将其放入高温箱式炉中烧结，烧结温度为1350～1550℃，保温时间2～5小时，然后将其倒入水中水淬，然后将得到的微晶玻璃装入球磨机中球磨，制得微晶玻璃粉；
2)、再在微晶玻璃粉中加入生料和水即制得泥浆状的电介质材料，微晶玻璃粉与水重量百分比为(50～90)：(50～10)；
3)、将制得的电介质材料放入喷枪的储料罐中，即可开始喷涂；
4)、将喷涂在不锈钢钢板上的电介质材料进行烘干，然后在850℃以上的网带炉中进行烧结，即得到绝缘耐压3000V以上的绝缘介质层。
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