一种环保绿色半导体电热膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环保绿色半导体电热膜及其制备方法，具体地说，本发明专利技术的环保绿色半导体电热膜包括：金属基材、氧化锡锑电热膜以及介于所述金属基材和所述氧化锡锑电热膜之间的二氧化硅介质膜层；其中，所述金属基材为带半圆球状凸起的金属基材，所述氧化锡锑电热膜包括位于所述介质层上的氧化锡锑层以及位于所述氧化锡锑层上的氧化锡锑螺旋结构层。本发明专利技术中电热膜与基体的附着力大大提高，即使温度不停变换也不容易剥落，寿命大大提高；此外，通过半圆球状凸起结合表面螺旋结构电热能效比大幅提升，抗高温衰减性能优良。抗高温衰减性能优良。抗高温衰减性能优良。

【技术实现步骤摘要】
一种环保绿色半导体电热膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电热材料
，具体地说，涉及一种环保绿色半导体电热膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前在很多需要加热的场合，电阻丝加热、电磁辐射加热等方式较为常见。一般来说，电阻丝加热是通过改变电阻值来调整加热功率的加热方式，这种加热方式存在热效率低、安全系数低、后期维护成本高、寿命短等缺陷，其电能转换成热能的转换率不超过56％。而电磁辐射加热利用辐射能进行加热，又会存在电磁辐射危害以及成本过高的问题。
[0003]电热膜的电热转换效率高，节能效果显著，这是因为它发热面积大、与被加热体结合紧密的特点所决定的。其中，半导体电热膜(简称SEHF)是能紧密地结合在基材表面上，通电后成为面状热源的薄膜状半导体电热材料，它具有熔点高、硬度大、电阻低、热效率高、化学稳定性好等特点，特别是耐酸和碱，在加热过程中无明火的特性，在电热领域受到人们的重视。
[0004]目前科研人员对电热膜作了很多的研究，现有技术CN1074579 A中通过向二氧化锡半导体电热膜掺入铋、锑、铁、钛或氟等微量组分可制成多种阻值区间的半导体电热膜，虽然获得工作性能稳定的电热膜，但是实际电热转换率不高。 CN102925880A中公开了一种氧化锡锑半导体透明电热膜，利用超声喷雾方法向玻璃、陶瓷管表面沉积氧化锡锑薄膜，虽然制备过程简单，便于工业化生产，但是获得氧化锡锑半导体透明电热膜电热转换率不高，而且高温热稳定性差，存在长期使用后性能衰减的现象。CN105992408 A中公开了包含氧化铟锡的混合物经蒸镀法在高温450～600度绝缘基体的表面形成电热膜层，其可将辐射热能转换成远红外热能，实现温度的迅速提高，并降低排潮损失的温度、增强被加热能吸收的速度、减少热能损失，其能效利用率均高达90％以上，但是其随着温度的变化电热转换不稳定，存在性能衰减的情况。
[0005]因此，如何提高半导体电流膜电热转换能效比来提高能源的利用率，以及提升半导体电流膜温度变化的稳定性使其更好地满足于国家节能环保的要求是本领域的技术人员当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于一种环保绿色半导体电热膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术目的之一在于，提供了一种环保绿色半导体电热膜，所述环保绿色半导体电热膜包括：金属基材、氧化锡锑电热膜以及介于金属基材和氧化锡锑电热膜之间的二氧化硅介质层；其中，所述金属基材为带半圆球状凸起的金属基材，所述氧化锡锑电热膜包括位于所述介质层上的氧化锡锑层以及位于所述氧化锡锑层的螺旋结构层。
[0008]进一步地，所述螺旋结构层位于所述氧化锡锑层上多个半圆球状凸起部上。
[0009]进一步地，所述金属基材选自不锈钢、铝、铜、钛及其合金的任一金属。
[0010]进一步地，所述二氧化硅介质层和所述氧化锡锑层依次均匀地平铺在所述带半圆球状凸起的金属基材上。
[0011]进一步地，所述螺旋结构层为类三角状螺旋结构层。
[0012]进一步地，所述二氧化硅介质层和所述氧化锡锑电热膜采用真空蒸镀法制备而成。
[0013]进一步地，所述氧化锡锑电热膜中二氧化锡和三氧化二锑的质量比为1:1 至1:1.5。
[0014]本专利技术目的之二在于，提供一种环保绿色半导体电热膜的制备方法，具体包括如下方法步骤：
[0015](1)金属基材预处理，将金属基材进行冲压成型处理从获得带半圆球状凸起的金属基材，接着对带半圆球状凸起的金属基材进行超声清洗以去除表面污物。
[0016](2)沉积二氧化硅介质层，将步骤(1)中的金属基材放入真空镀膜机的样品台上，以二氧化硅作为蒸镀源，关闭蒸发镀膜装置并抽真空，随后开启蒸发镀膜装置，在带半圆球状凸起的金属基材表面蒸镀一层二氧化硅介质层。
[0017](3)沉积氧化锡锑层，以氧化锡锑作为蒸镀源，蒸镀角为90
°
，调节相应地蒸镀工艺，在步骤(2)中获得的二氧化硅介质层表面沉积一层氧化锡锑层。
[0018](4)沉积螺旋结构层，旋转真空镀膜机的样品台，将蒸镀角设置为10
°
，在氧化锡锑层的表面继续沉积氧化锡锑层，沉积时间为T1；之后在平行样品台的平面内逆时针旋转样品台120
°
，二次沉积氧化锡锑层，沉积时间为T2；在平行样品台的平面内再次逆时针旋转样品台120
°
，再次沉积氧化锡锑层，沉积时间为T3，其中，所述T3＞T2＞T1，从而在步骤(3)获得的氧化锡锑层表面沉积得到类三角状螺旋结构层。
[0019]进一步地，所述步骤(3)和步骤(4)中具体蒸镀工艺为：对真空镀膜机进行抽真空，当真空度达到4
×
10
‑3Pa以下时，开始充入O2至工作气压0.5Pa，以氧化锡锑作为蒸镀源，蒸镀电压2.5kV，电子束流为15mA，基板温度为450℃，沉积速率控制在
[0020]本专利技术通过采用带半圆球状凸起的金属基材、介质膜以及氧化锡锑层的结构形式，一方面电热膜与基体的附着力大大提高，即使温度不停变换也不容易剥落，寿命大大提高；另外一方面通过本申请的半圆球状凸起结合表面螺旋结构，制备得到的半导体电热膜电热能效比大幅提升，最高可达95％以上，而且高温热稳定性好，长期使用也不容易出现性能衰减的情况。
附图说明
[0021]图1为本专利技术半导体电热膜的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术半导体电热膜制备流程示意图。
[0023]图3为本专利技术螺旋结构层制备流程示意图。
[0024]图4为本专利技术螺旋结构层展开图。
[0025]图5为本专利技术的真空镀膜设备结构示意图。
[0026]图6为实施例1
‑
3和对比例1
‑
2的半导体电热膜的功率因子与温度的关系图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]参考附图1，本专利技术的环保绿色半导体电热膜包括四层结构，依次为金属基底层1、二氧化硅介质层2、氧化锡锑层3以及螺旋结构层4。其中金属基底层1 一方面可以为半导体电热膜起到良好的支撑作用，与传统的陶瓷玻璃等基材相比更加易于加工成型，不会受到基材形状的限制，另外一方面由于本专利技术的电热膜带有半圆球状凸起结构，可能会造成局部热量分布不均，而金属基底良好的导热性可以提高电热膜整体热量分布的均匀性。
[0029]本专利技术的金属基材优选地采用冲压成型形成如图1
‑
2中所示的那样带半圆球状凸起结构，最终形成的电热膜也呈现半圆球状凸起结构。与传统的平面电热膜相比，本专利技术最终形成的电热膜散热面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保绿色半导体电热膜，所述环保绿色半导体电热膜包括：金属基材、氧化锡锑电热膜以及介于所述金属基材和所述氧化锡锑电热膜之间的二氧化硅介质膜层；其中，所述金属基材为带半圆球状凸起的金属基材，所述氧化锡锑电热膜包括位于所述介质层上的氧化锡锑层以及位于所述氧化锡锑层上的氧化锡锑螺旋结构层。2.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述氧化锡锑螺旋结构层位于氧化锡锑层的半圆球状凸起上。3.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述金属基材选自不锈钢、铝、铜、钛及其合金的任一金属。4.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述二氧化硅介质层和所述氧化锡锑层依次均匀地平铺在所述带半圆球状凸起的金属基材上。5.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述氧化锡锑螺旋结构层为类三角状螺旋结构层。6.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述二氧化硅介质层、所述氧化锡锑层以及所述氧化锡锑螺旋结构层采用真空蒸镀法制备而成。7.根据权利要求1所述的环保绿色半导体电热膜，其特征在于：所述氧化锡锑电热膜中二氧化锡和三氧化二锑的质量比为1:1至1:1.5。8.一种如权利要求1
‑
7所述任一项环保绿色半导体电热膜的制备方法，具体包括如下方法步骤：(1)金属基材预处理，将金属基材进行冲压成型处理从获得带半圆球状凸起的金属基材，接着对带半...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨子，银霞，
申请(专利权)人：深圳市热客派尔热力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：