[发明专利]一种碳赫兹膜及其应用

说明书

本发明公开了一种碳赫兹膜及其应用，本发明采用氧化铅、氧化锂、氧化锌、石墨按照特定比例组合作为配方，氧化铅、氧化锂、氧化锌可以助熔‑浸润‑烧结成膜，保证碳赫兹膜与绝缘衬底表面的结合力，石墨作为导电材料。本发明提供的碳赫兹膜配方通过调整成分配比，可实现碳赫兹陶瓷膜与绝缘衬底之间良好的热匹配，保证在冷热循环中，不发生因内应力和界面应力而造成碳赫兹膜的微观龟裂，可以适应不同材质的衬底，适用面广，利于推广。本发明适于应用在电热元件及红外辐射元件制备中。

技术领域

本发明涉及电阻材料领域，具体涉及一种碳赫兹膜及其应用。

背景技术

碳赫兹膜又称无机电阻厚膜或无机厚膜电阻涂层，是以石墨等耐高温的导电材料作为电阻粉末，以玻璃类材料的粉末作为粘合剂，再掺混入有机载体后将其制膜并烧结而制得。由于其加热速度快，耐高温性能较好，其可以广泛应用于军事、宇航、工农业及民用领域，例如船舶、雷达、通讯、航天航空、电视监视装置的防雾、防雪等；手术台、膜料熔化、超薄蒸馏器等加热用；车辆的反射镜、坐垫、门锁、地板等加热用；水加热器、干燥、房屋/建筑物加热、房顶排冰雪、农产品等加热用；人体的防寒、防潮、保健等。

无机电阻厚膜通常以玻璃、陶瓷类作为绝缘衬底，但是现有技术中公开的无机电阻厚膜配方通常只能适用于一种类型或特定类型的衬底，例如，授权号为CN103476155B、名称为涂有无机厚膜的云母发热基板及其制备方法和发热组件的中国发明专利，授权号为CN104893372B，名称为一种镜板用耐高温绝缘涂层的中国发明专利，均是针对性的配方，适用面窄，因此，研究开发一种适用面广的碳赫兹膜具有积极的意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种适用于多种材质的碳赫兹膜配方，其化学组分全部为无机材料，不含任何高分子材料，保证了碳赫兹膜，长期稳定不老化，具有耐温、耐侯、耐湿、耐腐蚀的综合性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳赫兹膜，按照重量份计，所述碳赫兹膜的制备材料包括：氧化铅(PbO)20.0-33.1份、氧化锂(Li₂O)26.8-38.0、氧化锌(ZnO)16.0-28.9及石墨(C)22-38份。本发明提供的碳赫兹膜配方中，氧化铅、氧化锂、氧化锌三种氧化物的作用是：助熔-浸润-烧结成膜，保证碳赫兹膜与绝缘衬底表面的结合力和碳赫兹膜层的内聚力，使成膜牢固不脱落。

进一步地，按重量份数计，所述制备材料还包括以下的添加剂：氧化硼(B₂O₃)0.1-2.0份、氧化铬(Cr₂O₃)0-0.074、氧化铁(Fe₂O₃)0-0.148份及氧化钒0-0.037份。本发明提供的碳赫兹膜配方中，氧化硼、氧化铬、氧化铁、氧化钒(V₂O₅)四种氧化物属于添加剂，其作用是调节碳赫兹膜的线膨胀系数，实现碳赫兹膜与绝缘衬底二者之间较好的热匹配，保证在冷热循环中，不发生因内应力和界面应力而造成碳赫兹膜的微观龟裂。发明人发现出现上述微观龟裂的现象，是由于碳赫兹膜与绝缘衬底之间的热匹配不佳，这与碳赫兹膜的软硬度有关，降低碳赫兹膜的硬度和脆性，提升其微观的弹性和柔性才能更好与绝缘衬底的热膨胀系数匹配，因此，上述添加剂的添加量可根据绝缘衬底材料线膨胀系数的不同而变化，可添加一种、两种、三种或四种都添加，其添加量虽然不多，但作用显著。

进一步地，所述石墨为天然鳞片石墨粉。天然鳞片石墨为天然显晶质石墨，其形似鱼磷状，属六方晶系，呈层状结构，鳞片石墨结晶完整，片薄且韧性好，物化性能优异，具有良好的热传导性、导电性、抗热震性，耐腐蚀性、耐高温、润滑、可塑等性能，且资源丰富，价格便宜。本发明中，天然鳞片石墨粉的作用是导电，可根据用户对碳赫兹膜方块电阻值的具体要求，在配方提供的变化范围内，适当增减天然鳞片石墨粉的用量比例。