[发明专利]一种高功率节能电热管元件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高功率节能电热管元件及其制造方法，属于电热膜技术领域。本发明以陶瓷管材为基材，通过高温热处理和喷砂处理后，在其表面通过旋转热雾分解工艺制备电热膜，然后采用丝网印刷工艺在管材表面并高温烧结得到导电电极，最后管材两端通过精密磨加工出密封面，得到高功率节能电热管元件。该制造方法得到的电热膜膜厚可控，功率稳定。用该方法制造的电热管元件，克服了传统电热膜加热元件功率密度低的缺点，大大提高了电加热功率，加热速度快，控温精度高，相比传统的电热丝不锈钢电热管可节能20％以上，同时陶瓷材料具有的高强度、耐高温特性大大提高了加热系统的长期运行可靠性。

技术领域

本发明涉及电加热技术，尤其涉及的是一种高功率节能电热管元件及其制造方法。

背景技术

电热管是工业领域常用的加热元件，一般用优质进口不锈钢管、进口高温氧化镁粉、高品质电热丝等材料制成发热元件，用不锈钢制成其它结构部分，具有优良的整体性能。但也存在着明显的寿命短、易结垢、加热效率低的缺点。其根本原因在于该形式的电热管和被加热介质，特别是液体介质的接触面积小，因此膜加热的电热管应运而生。它是将一种氧化物半导体薄膜蒸镀于绝缘的非金属表面，一般为玻璃管，通电加热并通过管壁传递给被加热介质，从而大大提高了传热面积，加热速度快，节能效果好。但传统的膜加热电热管存在着明显的缺点是管材热导率低，造成电热管功率密度低，单根管材的电热功率低，对于大功率的加热系统，大大提高了设备和控制成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种高功率节能电热管元件及其制造方法。

本发明的技术方案如下：

一种高功率节能电热管元件的制造方法，包括以下步骤：

(1)表面处理：

将陶瓷管材进行高温热处理和喷砂两步处理；

(2)电热膜制备：

将表面处理后的陶瓷管材通过旋转热雾分解工艺在其表面制备锑和铟共掺杂的氧化锡电热膜；

(3)导电电极制备：

采用丝网印刷工艺和高温烧结工艺在管材表面制备导电电极；

(4)密封端面加工：

采用精磨磨加工工艺在管材的两端加工出密封面。

所述的制造方法，步骤(1)中，所述的陶瓷管材选自氮化硅、氮化铝或碳化硅，其热导率≥80W/m·K，电阻率≥10⁶Ω·cm。

所述的制造方法，步骤(1)中，所述的陶瓷管材表面热处理温度为650-680℃，保温时间为3-4小时。

所述的制造方法，步骤(1)中，所述的陶瓷管材喷砂处理的材料为碳化硅或氧化铝砂，粒度在100-200目。

所述的制造方法，步骤(2)中，将含有5-8％氯化锑、2-5％氯化铟和87-93％氯化锡的混合浆料在旋转高温炉进行喷雾热解制备电热膜。

所述的制造方法，步骤(2)中，所述的旋转热雾分解工艺控制温度为620-650℃。

所述的制造方法，步骤(2)中，所述的氧化锡电热膜的厚度为200-400μm。

所述的制造方法，步骤(3)中，导电电极的厚度控制在0.05～0.1mm。

所述的制造方法，步骤(3)中，所述的所述导电电极可以是两条以上，通过串联、并联方式实现通电工作。

根据任一所述的制造方法获得的高功率电热管元件，其单体功率3KW-20KW，面功率密度最高可达200W/cm²。