[发明专利]一种等离子喷涂柔性电热器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电热材料技术领域，尤其涉及一种等离子喷涂柔性电热器件及其制备方法。

背景技术

等离子喷涂是采用刚性等离子弧为热源、以喷涂粉末材料为主的热喷涂方法，等离子弧是等离子体弧的简称；等离子体是指气体在超高温状态下被部分或全部电离，形成正负离子(电子)数量相等而整体呈电中性的导电体。电弧本身是等离子体，但只有当电弧通过热收缩效应、自磁压缩效应、机械压缩效应被压缩，成为具有更高温度的压缩电弧时，才称为等离子体弧，其中心温度可达到10000℃-50000℃，这样高的温度使所有的金属和陶瓷材料都能够得以喷涂。

需进一步解释，等离子喷涂技术在航天技术中已经被广泛应用，且已逐渐开始应用于汽车上，这种技术的优点是隔热效果好、能承受高温和高压、工艺成熟、质量稳定；为达到低散热的目标，可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂，如活塞顶喷的氧化锆、缸套喷的氧化锆等，经过这种处理的发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。随着技术的发展进步，等离子喷涂技术将会更广泛的应用于各行各业。

需进一步指出，现有厚膜电热器件介质层主要在不锈钢基材、陶瓷基材、玻璃基材上通过反复丝印/烧结玻璃釉料完成，生产效率低、成本高，并且产品缺陷难以控制、材料选择范围有限、性能难以提升。关键在于由于材料均为刚性，不能柔性化。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种重量轻、材料成本低、稳定性高、采用等离子喷涂方式形成的柔性电热器件，以及该种柔性电热器件的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种等离子喷涂柔性电热器件，包括依次层叠的柔性基材、电阻层和封装层；所述电阻层上设置有外露于封装层的电极。

所述柔性基材为PI薄膜、PET薄膜或PE薄膜。

所述电阻层通过等离子喷涂方式将电热材料喷涂在柔性基材上形成；所述电热材料为钼粉末、铌粉末、镍粉末、钼合金粉末、铌合金粉末或镍合金粉末。

所述封装层为有机塑料薄膜。

优选的，所述电阻层的厚度为5-50μm。

优选的，所述电热材料的粒径为0.5-50μm。

以上所述的等离子喷涂柔性电热器件的制备方法，包括以下步骤：

S1清洁：清洗柔性基材至柔性基材表面洁净。

S2喷涂：采用现有的等离子喷涂设备将电热材料喷涂于柔性基材的一个表面上，形成电阻层。

优选的，等离子喷涂设备的输出功率为0.5-500kW，送粉气体压力为0.1-5MPa，送粉精度为±1％，送粉速度小于或等于1kg/min，送粉气体为氮气、氩气、氦气和氢气中的至少一种。

S3制电极：在电阻层上制备电极。

S4封装：将有机塑料薄膜帖覆在电阻层的表面，形成封装层；制得柔性电热器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过等离子喷涂的方式在柔性基材上形成电阻层，进而制得具有柔性特点的电热器件，突破了现有的电热器件为刚性的局限，电热器件的基材不再局限于刚性的不锈钢、陶瓷及玻璃，并且可有效减轻电热器件的重量及降低材料成本。电阻层由等离子喷涂的方式形成，电阻层与基材及封装层的结合力强，因而电热器件具有良好的稳定可靠性，耐电压强度为1000-3500V，电绝缘性＞10⁸MΩ，漏电流＜0.5mA(1.06倍工作电压)。本发明方法形成的电阻层的加热温度为25-300℃，电温系数＜10％，附着力为5-30MPa；采用粉末直接喷涂的方式一次成型，生产效率高且产品合格率高。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例提供一种等离子喷涂柔性电热器件，以及该种等离子喷涂柔性电热器件的制备方法。

等离子喷涂柔性电热器件包括依次层叠的柔性基材、厚度为30μm的电阻层和封装层，并且电阻层上设置有外露于封装层的电极。其中，柔性基材是长×宽×厚为100mm×100mm×0.02mm的柔性PI薄膜；形成电阻层的电热材料是粒径为15μm的镍合金粉末(Ni30Cr70)；封装层是尺寸与柔性基材适配的PI薄膜。

本实施的等离子喷涂柔性电热器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洁：将柔性基材(PI薄膜，长×宽×厚＝100mm×100mm×0.02mm)清洗洁净。