[发明专利]一种加热用基板、加热板、湿化器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及加热器件及其加工的技术领域，特别是涉及一种加热用基板、使用该基板的加热板、使用该加热板的湿化器、及基板和加热板的加工方法。

背景技术

铝合金因具有密度小、延展性好及导热性能优良等特点，成为中低温区间加热基板的首选材料。现有的加热板中，有一种是在铝合金基板上粘贴上一层由柔性材质制成的加热膜，加热膜中设置有电阻加热模块，加热膜与铝合金基板之间通过绝缘胶粘结在一起，二者之间的热量通过绝缘胶层来传递。这种加热板存在以下问题：(1)绝缘胶的热导率极低，加热效率低且热惯性大，不能精确控制温度；(2)热循环作用下加热膜材质容易老化，老化后易与基板脱落，严重影响加热板的使用；(3)加热膜由柔性材质制成，内部的电阻加热模块易变形失效，可能导致金属电阻失效，无法通电加热。

现有的加热板中，另一种是在纯铝或铝合金基板上利用厚膜工艺依次制作介质导热膜层、电阻加热膜层，最后在电阻加热层上涂覆保护层。这种加热板的优点在于，铝基板、介质导热膜层与电阻加热膜层为一体化设计，与贴膜的方式相比较，其可靠性及导热效率有一定提高。但是，此种加热板也存在以下问题：(1)常用的介质导热膜层与铝基板的热膨胀系数不一致，且二者之间的附着力不够，加热时易造成介质导热膜层龟裂甚至剥离，介质导热膜层上的加热电路也会断开，加热结构被破坏，导致加热板失效；(2)介质导热膜层的热导率偏低，加热效率低且热惯性大，不能精确控制温度；(3)厚膜工艺加工制造的电阻加热膜层的电阻一致性普遍偏低，影响温度的控制精度。

在某些需要精确控制加热温度的技术领域，比如在无创或有创通气治疗系统(如呼吸机)中，一般需在呼吸机和患者之间设置一湿化器。湿化器包括储水的水罐和加热元件，加热元件的功能在于控制、调节呼吸机输出的正压空气的温度和湿度，使输出的空气达到合理的水平，以防止患者呼吸道因吸入的空气湿度偏低而产生的气道干燥、粘液分泌过多、呼吸道不适等症状。为实现此功能，湿化器需根据环境温度、湿度的变化来较快地、精确地调整工作状态及参数，使输出气体的温度及湿度尽可能保持恒定。此功能在医用有创机械通气治疗系统中显得更为重要，在这种情况下，就要求加热元件具有高的可靠性、高的热导率和低的热惯性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种具有高的可靠性、高热导率和低热惯性的加热用基板，本发明中“加热用基板”是指附有氧化物陶瓷层的基板本体，即由轻金属合金制成的基板本体及其表面附着的氧化物陶瓷层构成。

该加热用基板，包括基板本体，所述基板本体表面设有与基板本体冶金结合的氧化物陶瓷层；优选的，所述冶金结合为氧化物陶瓷层在基板本体表面经微弧氧化处理得到。

所述氧化物陶瓷层的厚度为10μm-100μm，优选20-60μm，更优选的，其热导率超过20W/m.K，击穿电压>500V。

所述氧化物陶瓷层表面有微孔，且微孔中填充封闭有封孔剂；所述封孔剂优选粒径10-20nm的纳米氧化铝粉体或dichtol-HTR-#0977封孔剂。

所述基板本体为铝合金、镁合金、钛合金等轻金属合金；优选的，其厚度为1-2mm。

第二方面，本发明提供一种上述加热用基板的加工方法，包括加工基板本体形状、基板本体的表面处理，其特征在于，还包括微弧氧化；优选的，所述微弧氧化为通过微弧氧化在基板本体的表面上形成氧化物陶瓷层的过程。

所述微弧氧化具体为：将表面处理后的基板本体放入微弧氧化电解槽作为阳极浸没在电解液中，进行微弧氧化，从而在基板本体上形成氧化物陶瓷层，清洗并烘干，得到附有洛氏硬度为600-800HV的氧化物陶瓷层的加热用基板；

优选的，所述电解液含硅酸钠10-15g/L、六偏磷酸钠8-12g/L、乙二醇0.1-1.0g/L和丙三醇0.1-0.6g/L，pH值8-12；或含硅酸钠10-15g/L、磷酸钠8-12g/L、柠檬酸钠0.1-0.6g/L、乙二醇0.1-1.0g/L、丙三醇0.1-1.0g/L(优选0.1-0.6g/L)，pH值8-12；

优选的，所述微弧氧化过程中：电解液温度：20℃-30℃，电流密度：5-15A/dm²，电压：300-700V，直流脉冲频率：500Hz，占空比：20％-50％，微弧氧化时间：20-60min。