[发明专利]具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有非晶陶瓷覆层的板件及其用途和制造方法。 

背景技术

采用溶胶-凝胶工艺制备的陶瓷涂覆剂或有机-无机杂化复合涂覆剂由于可在低温下使用，且其最终覆膜具有诸如耐磨、耐热和耐腐蚀的良好物理性能，因而已日益广泛使用。在使用这类陶瓷涂覆剂时，涂覆在待涂基体上的厚度小于约15μm的覆膜在待涂基体上具有低的不透明度和低的保护性能，而厚度为30μm或以上的覆膜则显示出高的硬度。然而，所用原料在诸如加热或冷却的急剧温度变化期间，由于颗粒间结合力的不足，以及待涂基体与覆膜之间热膨胀系数的差异，在覆膜中会出现裂缝。由此会造成覆膜的剥离。此外，当填料充分混合时或烧成温度升高时，难以大大提高内部颗粒之间的连贯性，以及使最终覆膜的硬度超过9H（铅笔硬度）。换言之，由于覆膜的断裂韧性低因而甚至在低应力时就显示出高的易刮擦性和脆性。

在专利号为No.10-0397486的韩国专利以及公开号为No.10-2009-0006695和No.10-2010-0052824的韩国专利申请中公开了解决这些问题的方法。

同时，非晶态表明在分子间键合中存在短程有序，而长程有序消失，从而表现出新的物理性能。本发明的发明人发现，快速冷却不会损坏覆层，且使覆层呈现出只有短程有序而无长程有序的非晶状态，从而大大提高了机械性能，例如耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和硬度。于是，发明人基于上述发现完成了本发明。 

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种具有无损非晶陶瓷覆层的板件及其制造方法，在该覆层中存在短程有序而无长程有序。此外，本发明还提供一种具有覆层的太阳能电池或厨房用加热板。

解决方案

根据本发明的一方面的一种实施方式中，提供了具有非晶陶瓷覆层的板件，该板件是通过在板件上涂覆包含以下组分的组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。硅溶胶以至少由以下组分之一构成的方式提供给具有非晶陶瓷覆层的板件，提供给具有非晶陶瓷覆层的板件的硅溶胶至少由以下组分之一构成：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。硅溶胶的构成比可为2:1:1。醇采用脂肪醇提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。添加剂采用K和Na提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。硬化剂采用硅烷提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有Si、SiC、B、Al、In和Ga之一的混合物提供给具有非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有Si、Sb、P和As之一的混合物提供给具有特别的非晶陶瓷覆层的板件。填料采用至少含有SiO₂、TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、CoO、MnO、Fe₂O₃、AlN、Si₃N₄、B₄C、C和BN之一的混合物提供给具有特别的非晶陶瓷覆层的板件。上述板件可应用于任何厨房、建筑、汽车、船舶和电子产品。上述板件可任选自金属、陶瓷和塑料。

在一种实施方式中，提供了一种具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池，它是通过在基体上涂覆包含以下组分的混合物组合物而得到的：24～56重量份的硅溶胶，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加剂，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化剂；然后在100～350℃下烧成并以10～30℃每秒的速度进行冷却。提供给具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池的硅溶胶是由至少以下组分之一构成的混合物：粒度为10～50nm的第一硅溶胶，粒度为100～200nm的第二硅溶胶，以及粒度为200～300nm的第三硅溶胶。提供给具有非晶陶瓷覆层的太阳能电池的填料是由至少以下组分之一构成的混合物：Si、SiC、B、Al、In和Ga。填料是至少一种组分选自Si、Sb、P和As的混合物。