一種電熱膜的制造方法和所制成的電熱膜技術

一種二氧化錫半導體電熱膜，用一種摻有氯化鉍及三氯化銻或三氯化鐵或四氯化鈦的處理液，以真空加熱熏蒸法熱解成膜制作電熱膜。整個制作工藝是在一個真空加熱熏蒸裝置中進行。選用不同阻值調整劑的處理液可以制成多種電阻區段的半導體電熱膜。用這種方法制成的電熱膜均勻度高，粘附力強，阻值范圍寬，適用范圍廣，使用壽命可達７０００小時以上，成品合格率在９５％以上。本制作工藝能耗低，環境污染少，生產周期短，生產成本低。電熱膜均勻度高，粘附力強，阻值范圍寬，適用范圍廣，使用壽命可達７０００小時以上，成品合格率在９５％以上。本制作工藝能耗低，環境污染少，生產周期短，生產成本低。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術與電熱材料有關，涉及制備一種半導體電熱薄膜的工藝配方及加工技術的改進。電熱膜加熱器的問世，克服了電熱絲加熱器加熱不均勻、傳熱慢、熱效率低等缺陷，熱效率提高了30-50%，由于電熱膜不產生明火，所以使用起來比電熱絲安全，其使用壽命也長得多。一種涂料型電熱膜，以石墨粉、金屬細粉、導電化合物細粉及絕緣漆等為主要材料，直接噴涂在底材上，在實際使用中這種膜容易破裂脫落、擊穿、不宜干燒，而且使用壽命短。CN85201753專利推出一種半導體加熱膜，以sno2為主要材料，由這種電熱膜制成的加熱器，工作溫度只有150℃左右。CN1033225A專利提出一種摻銻和硼的二氧化錫電熱膜，在400-900℃下噴涂含有銻和硼的四氯化錫溶液，制成的半導體電熱膜，其工作溫度可達350-50℃。CN1051059A也推出一種摻鎘的二氧化錫電熱膜，在480-650℃下浸漬涂層，制取半導體加熱膜，進一步改進了這種半導體電熱膜的耐熱性能?，F有技術采用噴涂或浸漬涂層的高溫熱解制取半導體電熱膜，這種方法難以保證膜的均勻度，也影響產品的穩定性，產品的成品率低。另外如此制成的半導體電熱膜，阻值單一，阻值使用范圍窄，而且能耗高，生產環境污染嚴重。本專利技術的目的在于提供一種可制取多種電阻值區段、阻值選擇范圍寬、均勻度好、穩定性好的半導體電熱膜生產技術。本專利技術研制的半導體熱能轉換材料(SemicondusrionJhermalConversionmaterial，簡稱STC)是在四氯錫的乙醇溶液中加入了一種穩定劑氯化鉍和電阻阻值調整劑，其組分含量(重量%)為44-50的四氯化錫，49-54乙醇，微量-0.6的三氯化鉍，和0.3-2的電阻阻值調整劑，所說的阻值調整劑它選自三氯化銻、三氯化鐵和四氯化鈦，由此配制成各種成分處理液。本專利技術通過在sno2中分別摻入鉍、銻、鐵、鈦或氟等微量組分，可制成多種阻值區間(以方塊電阻Rn表示以下類同)適于多種用途的半導體電熱膜。含有銻、鐵或鈦的二氧化錫半導體電熱膜的阻值區間如下表所示。摻入微量鉍后制成的電熱膜在242V電壓下連續通電10小時其電阻值變化小于±2.5%，而不摻鉍的電熱膜阻值變化大于7%。所以摻鉍可使電熱膜工作性能更加穩定。 依照上述原則可以配制成多種類型的處理液。一種以三氯化銻為阻值調整劑的處理液的組成物含量(重量%)是44-49四氯化錫，49-53乙醇，0.5-2三氯化銻及微量-0.5的三氯化鉍。這種處理劑適于制作低阻值的半導體電熱膜，最小可以做到Rn1歐姆，其適用的阻值區間為(Rn)1至500歐姆。一種以三氯化鐵為阻值調整劑的處理液，其組成物含量(重量%)是45-50四氯化錫，49-54乙醇，0.2-0.8三氯化鐵及微量-0.2三氯化鉍。用這種處理液制成的半導體電熱膜，其Rn電阻可比摻銻的半導體電熱膜的電阻提高10倍，其適用的阻值區間為(Rn)100-7000歐姆。另一種以四氯化鈦為阻值調整劑的處理液，其組成物含量(重量%)是45-49四氯化錫，49-54乙醇，0.3-1四氯化鈦及0.1-0.5三氯化鉍。用這種處理液制成的半導體電熱膜，其Rn電阻可比摻銻的半導體電熱膜的電阻增大20-200倍，其適用的阻值區間為(Rn)1000-12000歐姆。還有一種以三氯化銻為阻值調整劑的處理液，其中還含有少量的氫氟酸，其組成物含量(重量%)是46-49.7四氯化錫，49.7-51.3乙醇，0.5-1.4三氯化銻，0.1-0.5三氯化鉍及微量-0.2的氫氟酸。這種處理液，主要用于制取玻璃材料上的半導體電熱膜，氟化氫在這里起到增強玻璃表面活性的作用。在現有技術中這種二氧化錫半導體電熱膜是用噴涂高溫熱解法，(CN1033225A)、浸漬高溫熱解(CN1051059A)法制作。這種制作方法，一是制成的電熱膜均勻度差;二是熱解溫度高，加工爐的功率一般都在15KW以上，不但能耗高，而且噴涂或浸漬時處理液局部暴沸、飛濺，既浪費物料又污染環境。本專利技術的一個重要特點是采用一種真空加熱熏蒸法制作這種半導體電熱膜。該制作工藝是在一個真空熏蒸裝置中實現的。如附附圖說明圖1所示，所說的真空熏蒸裝置包括一個主體部分和一個液體蒸發源。主體部分是由一個底座(2)與真空罩(4)組成的真空腔(或室)(8)，真空罩與底座之間裝有密封圈(3)，底座上有一個出氣口(1)與真空泵連接。在真空腔(或室)內裝有一個可動的制膜工件支撐架(5)和一個與其貼近的可動工件加熱器(6)。所說的工件加熱器的結構為平面式或凹面式加熱器(6)，或管狀內加熱式加熱器(12)，或管狀外加熱式加熱器(13)。支撐架與加熱器通過制動機構(10、11)操縱，可作平移或旋轉調節。在真空腔的上部裝有一只三通閥(7)。所說的液體蒸發器(9)通過一根管子與三通閥相通，或者直接置于真空腔內，支撐架下方的底座上，如此就構成一臺完整的真空加熱熏蒸裝置。在這樣一臺真空熏蒸裝置中制造本專利技術所述的半導體電熱膜，具體步驟是a)清洗待制膜的工件，烘干后置于裝置的真空腔內;b)取一定量的處理液置入液體蒸發器中;c)開動真空泵把真空腔抽成真空;d)此時開始加熱待制膜的工件。根據工件的不同要求，加熱溫度可以控制在200-380℃;e)然后加熱處理液，使處理液蒸發汽化;f)汽化的處理液蒸汽則可進入真空腔，附著于工件表面，并在工件表面上發生熱解，生成所說的半導體電熱膜。在制作電熱膜的操作中最好是在低真空度下制膜，控制真空腔內真空度為105-10pa，此時能耗更低，生產效率高。用下述方法測定了按本專利技術制成電熱膜的均勻度。測定方法是在一塊陶瓷圓形板上，按上述方法制成如圖3.C的一片圓環薄膜(18)，用萬用表測定各點的電阻，在同一半徑的圓弧(19)上各點的阻值相同;對于方形電熱膜(18)則按下述方法測定在方形膜上劃出一個米字(17)(如圖3.D)，任意測九個點的電阻，各點阻值相等表示該膜均勻性好。按《薄膜科學與技術手冊》(田民波、劉德令編譯·機械工業出版社·上冊·p177頁)所給出的方法測定了本專利技術制成的電熱膜的粘附強度。該測定方法為垂直牽引測量法，其簡要原理是(見附圖4)用粘結劑把一圓桿件底面粘接在(STC)薄膜上，在桿件上端加一垂直于桿軸的力，使桿件傾倒。根據從基片上拉開桿件(以薄膜剝離為準)所需的力的大小，按下式計算粘附強度。計算公式A= 32/(π) · (HF)/(D3)式中A-附著力，F-剝離時的力，D-直徑，H-桿件長度粘接使用的粘接劑為Araldite樹脂，試驗在小于20℃和濕度低于60%的條件下進行。實驗測試表明，按本專利技術所述的方法制成的半導體電熱膜其均勻度大于90%，粘附強度大于200kg/cm2，產品成品率為95%以上。下面再用一個實際例子結合附圖對本專利技術的生產工藝作進一步說明。圖1為本專利技術中真空熏蒸裝置結構示意圖;圖2為管狀加熱器示意圖;圖3為制成的半導體電熱薄膜結構示意圖;圖4為測量薄膜粘附強度原理圖。圖2.a中(12)為管狀內加熱器，用以加熱管狀工件(14)在管狀工件的外表面上制作加熱膜;圖2.b中(13)為管狀外加熱器，用以加熱管狀工件(15)，在管狀工件(15)的內表面上制作加熱膜。圖3中(16)為電極(18)為工件表面附著的電熱膜，(19)為圓形模均勻度測量線，(17本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體電熱薄膜，用一種含有四氯化錫和乙醇的處理液，涂布于工件表面，經熱解形成半導體電熱薄膜，其特征在于在所說的處理液中含有穩定劑氯化鉍和電阻阻值調整劑，選用不同阻值調整劑配制的處理液，可制取多種電阻區段的半導體電熱膜，所說處理液的組分含量（重量％）為：４０－５０四氯化錫４９－５４乙醇微量－０．６三氯化鉍０．３－２電阻阻值調整劑，它選自三氯化銻、三氯化鐵和四氯化鈦。量（重量％）為：４０－５０四氯化錫４９－５４乙醇微量－０．６三氯化鉍０．３－２電阻阻值調整劑，它選自三氯化銻、三氯化鐵和四氯化鈦。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴金利，
申請(專利權)人：戴金利，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]