[实用新型]一种纳米复合微晶电热膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及对一种纳米复合微晶电热膜，属于红外电热技术领域。

背景技术

常见红外电热元件的基本结构是电热材料密封于壳体内部，避免工作条件下电热材料的燃烧和氧化腐蚀。电热材料主要有合金电热丝和碳纤维两类，壳体或辐射器件包括乳白石英玻璃和涂有红外发射涂料的不锈钢管等。

电热膜和传统电热丝相比是一种节能器件，可以用于制作红外电热元件。对于工作温度大于300摄氏度的加热情况，目前研究和开发最多的是二氧化锡半导体电热膜。二氧化锡半导体电热膜的电阻率温度系数低，在热、化学以及电学等方面的性能稳定。符合化学计量的二氧化锡晶体是绝缘材料，二氧化锡薄膜的半导体特性来自实际制备材料中的氧空位。掺杂适量Sb元素可提高二氧化锡晶体结构中的氧空位浓度，有利于提高二氧化锡薄膜的导电性能，这种材料简称为ATO（Antimony Tin Oxide）膜。

目前ATO电热膜的工业化生产技术不够成熟，制作成本高或者生产品质不稳定，而且在中温条件下（400~800摄氏度）使用时存在易损毁和功率衰减快的问题。ATO电热膜的功率衰减的一个原因是：较高工作温度下空气中氧气扩散进入半导体晶体内部，发生氧化反应，氧空位浓度降低。目前采用的在ATO膜表面覆盖一层树脂绝缘保护层的技术，只适合低温加热使用，如电热水壶。专利CN102036433B公开了一种双膜层红外电热膜加热管，其表面是红外发射层，可增强热辐射效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种纳米复合微晶电热膜，其能够在400~700摄氏度下抑制电热功率衰减，显著延长在中温条件下的工作寿命。

为达到上述目的，本实用新型提供一种纳米复合微晶电热膜，所述纳米复合微晶电热膜包括一基材层，所述基材层上设置有一导电发热层，所述导电发热层上设置有一抗氧化屏蔽层。 

作为优选方案，其中所述抗氧化屏蔽层未完全覆盖的导电发热层边缘上设置有银浆电极。

作为优选方案，其中所述银浆电极的厚度为5～30微米，宽度为5～10毫米。

作为优选方案，其中所述基材层为耐650摄氏度以上高温的微晶玻璃或石英玻璃，其厚度为3-5mm，可从市场上购得。选择基体材料必须考虑耐热温度和热膨胀系数的范围，大小和外形根据使用电热膜的加热电器的最终用途确定。

作为优选方案，其中所述导电发热层为二氧化锡（ATO）纳米微晶膜，其厚度为400~1200nm。ATO纳米微晶膜常用制备技术有磁控溅射法、溶胶-凝胶法或喷雾热分解法。从原料易获得性、设备成本及膜的导电性能考虑，喷雾热分解法最优。

作为优选方案，其中所述二氧化锡（ATO）纳米微晶膜按质量百分比计掺杂有0.3~3%锑元素。

作为优选方案，其中所述抗氧化屏蔽层按质量百分比计的组成为：软化点为350~650摄氏度的玻璃粉95~99%；1~5% 400~700摄氏下能与氧气反应的含碳元素组分。低熔点玻璃作为无机粘结剂用于低温共烧陶瓷和导电银浆料等电子封装材料，以粒径低于10微米的玻璃粉的形式应用。国内有多家公司提供低熔点玻璃的定型商品，多为高硼硅酸盐玻璃，软化点500~600摄氏度。贵州威顿晶磷电子材料有限公司的“SBP系列无铅低熔点玻璃粉”，主成分为SnO、SiO₂和P₂O₅，软化点低至400摄氏度。优选地，可以在350~650摄氏度范围内，选择不同软化点的玻璃粉原料进行组合，总含量为抗氧化屏蔽层质量的95~99%。

作为优选方案，其中所述400~700摄氏度下能与氧气反应的含碳元素组分为碳化硼、石墨或其混合物。

作为优选方案，其中所述抗氧化屏蔽层的厚度为1~15微米。