陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔及其制作方法技术

一种陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔及其制作方法，属于微波加热技术领域。所述的陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔是由透波性好的陶瓷纤维织物、微波吸收发热组分和无机粘结剂组成，其制作方法是：将预烧后的陶瓷纤维织物浸入浆料内进行一次或多次的加压和／或真空浸渗吸浆处理、模具成型、干燥和热处理后而制得，其中所使用的浸渗浆料的组成和配比是：４０～１００ｗｔ．％微波吸收发热组分、０～６０ｗｔ．％无机粘结剂和０～２ｗｔ．％表面改性剂。本发明专利技术结构简单，成本低，寿命长，热效率高，属非接触性加热安全性好，可实现超快速和超高温加热，节能效果突出，可用于高、中、低温的实验室加热和大规模工业加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波加热
，尤其涉及一种陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔 及其制作方法。
技术介绍
目前，微波能作为一种新型的热源形式，已经越来越多的应用于加热领域，例如食品、 造纸、木材、烧结等等。实际加热应用的微波通常是频率为915MHz和2450MHz的电磁波。 微波加热的简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的 反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内 的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而自身发热，它 不需要由表及里的热传导，因此微波加热是内加热。然而，物质吸收微波能的本领与该物质的复介电常数有关，即损耗因子越大，吸收微波 的能力越强，因此微波加热具有强烈的选择性，即微波适合于加热微波吸收材料，如SiC、 碳、铁氧体、水、A1N、部分半导体陶瓷和金属陶瓷、金属微粉，等等，而微波则不能直接 加热块状的金属材料，因为金属反射微波；微波也难于加热很多绝缘体材料，例如玻璃、 塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯等)、石英及部分陶瓷材料，因为这些材料对微波是"透明的"， 它们不吸收或者较少的吸收微波能量；微波更难于加热大部分的气体和液体，因为它们对微 波的"透明度"更高，因此对于这些材料微波的加热效率会很低。传统的加热方式一般是通过发热元件电阻丝、或硅碳棒、或硅钼棒发热，然后再通过热 传递来间接加热物料，故属于外加热，这种加热方式对待加热的物料一般没有选择性，但是 存在如下不足(1)发热元件的发热面积小、热效率低、加热速度慢、加热均匀性差；(2) 电阻丝、硅碳棒和硅钼棒等容易发生折断，故使用寿命比较低；(3)加热腔为固定形式，难 于更换，因此当加热小尺寸物料时会遇到加热腔尺寸太大的问题，即大马拉小车，从而造 成能源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述微波加热方式和传统加热方式的技术不足，提供一种陶瓷纤维 织物增强的微波加热板和加热腔及其制作方法。将本专利技术所述的陶瓷纤维织物增强的微波加 热板或微波加热腔用作发热体，其优点是结构简单，制造成本低，寿命长，发热面积大，热 效率高，加热均匀，便于维护和更换。本专利技术属非接触性加热安全性好，微波加热腔可以加 热包括金属材料在内的任何材料，可实现超快速(升温速度可达50(TC/分以上)和超高温加 热，而且可根据待加热物料的尺寸来选择更换使用不同尺寸的加热腔，因此节能效果极为突出，经济效益显著，可用于高、中、低温的实验室加热和大规模工业加热。本专利技术是通过如下技术方案来实现上述目的的本专利技术所述的一种陶瓷纤维织物增强的 微波加热板和加热腔，由透波性好的陶瓷纤维织物、微波吸收发热组分和无机粘结剂组成， 其特征是陶瓷纤维织物是不同耐温等级的微波穿透性好的陶瓷纤维棉、纤维毯、纤维纸或 低密度纤维板，可以是硅酸铝纤维、石英纤维、高铝硅酸纤维、含铬(Cr203)硅酸铝纤维、 含锆(Zr02)硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维或多晶氧化铝纤维。微波吸收发热组分是能够高 效吸收微波并发热的SiC粉、石墨粉、CuO粉、Fe304粉、A1N粉和金属微粉中的一种或一 种以上的混合物，粉体的粒径约为l~10(^m。无机粘结剂是硅酸钠、硅溶胶、铝溶胶和不同 耐温等级的商品化高温胶(泥)中的一种或一种以上的混合物。 上述陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔的制作方法是-(1) 浆料制备将微波吸收发热组分粉体、无机粘结剂、表面改性剂和水相互混合，进行 充分的机械搅拌制得浆料，以水调节浆料的粘稠度。浆料组成配比是40 100wt，/。的 微波吸收发热组分、0 60wt，/。的无机粘结剂和0 2wtn/。的表面改性剂(根据需要加入 适量水)，其中表面改性剂可以是环己酮或非离子辛基苯氧基乙醇。微波吸收发热组分、 无机粘结剂和表面改性剂三者总的重量百分比为100%。(2) 陶瓷纤维织物的预烧将陶瓷纤维织物作为基材，将其在300 50(TC进行预烧；(3) 吸浆浸渗处理将预烧后的陶瓷纤维织物浸入浆料内，为了确保陶瓷纤维织物充分吸收浆料，可同时辅以真空条件、施加压力、超声波振荡、或机械振动；(4) 模具成型利用模具对吸浆浸渗处理后的陶瓷纤维织物进行压力成型以获得不同尺寸的板材或者不同形状的腔体，板材和腔体密度的高低通过所施加压力的大小来控制；(5) 干燥和固化处理对上述成型后的板材和腔体在100 20(TC进行干燥脱水处理，随后在 500 80(TC进行固化处理并除去表面改性剂；干燥和固化处理优先选择微波加热；(6) 循环重复步骤(3)和(5)多次0~6次；(7) 高温煅烧将上述板材和腔体在100(TC以上煅烧1小时以上(优先选择微波加热)，最 终获得本专利技术所述的陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔成品。所述的吸浆浸渗处理和浆料配比，其特征在于，最后一次吸浆浸渗处理所采用的浆料配 比中应该含有高含量的无机粘结剂和相对低含量的微波吸收发热组分，其余吸浆浸渗处理(特 别是第一次吸浆浸渗处理)所采用的浆料配比中应该含有高含量的微波吸收发热组分和相对 低含量的无机粘结剂。本专利技术所述陶瓷纤维织物增强的微波加热板和微波加热腔的加热原理是首先在本专利技术所述的微波加热腔(或者是利用本专利技术所述的微波加热板所拼装成的一定形状和尺寸的加热腔)外部做好隔热保温层(注意隔热保温层也要选用微波穿透性好的陶瓷纤维棉、毯或板， 例如硅酸铝纤维、石英纤维、高铝硅酸纤维、含铬硅酸铝纤维、含锆硅酸铝纤维，或者选用其它微波穿透性好的陶瓷板)，然后将它们一起置于微波场内，从微波发生器发出的微波穿过隔热保温层，随后被加热腔中的微波吸收发热组分所吸收而导致其迅速发热升温，最终加 热腔内的温度迅速升高，并通过热传递来加热放置在高温微波加热腔内的物料。因此本专利技术 所述的微波加热板和加热腔，其简单的能量转换、传递与物料加热过程是"电能~>微波能— 热能4热传递4物料加热"。本专利技术所述的陶瓷纤维织物增强的微波加热腔，在微波场内为非固定安装模式，可活动 易更换，因此可根据待加热物料的尺寸来方便地选择更换使用不同尺寸的加热腔进行匹配加 热，S卩大尺寸物料相应选择大尺寸加热腔，小尺寸物料相应选择小尺寸加热腔。本专利技术的优点和积极效果本专利技术所述的一种陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔及其制备方法，具有如下优 点和积极效果(1) 本专利技术所述的微波加热板和加热腔，只需放置于微波场环境内即可实现加热，无需 固定，容易更换，因此可根据待加热物料的尺寸来选择更换使用相应尺寸的加热腔，目卩大 尺寸物料选择大尺寸加热腔，小尺寸物料选择小尺寸加热腔，不会遇到"大马拉小车"的问 题，因此节能效果极为突出，经济效益显著。(2) 本专利技术所述的微波加热板和加热腔属非接触性加热，安全性好，而且结构简单，制 造成本低，寿命长(不存在传统发热元件容易发生的折断失效问题)，便于维护，既适合于实 验室加热使用，又适合用于工业生产中的大规模加热。(3) 本专利技术所述的微波加热板和加热腔具有发热面积大，加热均匀和热效率高的优点。(4) 本专利技术所述的微波加热腔可以加热包括金属材料在内的任何材料。(5) 本专利技术所述的微波加热腔，既可实现超快速升温(升温速度可达500TV分以上)， 又可实现超高温(160(TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷纤维织物增强的微波加热板和加热腔，由透波性好的陶瓷纤维织物、微波吸收发热组分和无机粘结剂组成，其特征是：　（１）陶瓷纤维织物是不同耐温等级的微波穿透性好的陶瓷纤维棉、纤维毯、纤维纸或低密度纤维板，可以是硅酸铝纤维、石英纤维、高 铝硅酸纤维、含铬（Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］）硅酸铝纤维、含锆（ＺｒＯ↓［２］）硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维或多晶氧化铝纤维；　（２）微波吸收发热组分是能够高效吸收微波并发热的ＳｉＣ粉、石墨粉、ＣｕＯ粉、Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］粉、ＡｌＮ粉和 金属微粉中的一种或一种以上的混合物，粉体的粒径约为１～１００μｍ；　（３）无机粘结剂是硅酸钠、硅溶胶、铝溶胶和不同耐温等级的商品化高温胶（泥）中的一种或一种以上的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申玉田，徐艳姬，申偲伯，王玺龙，申玉娟，王建军，
申请(专利权)人：徐艳姬，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]