高电阻率的电热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电热材料制造技术领域，具体而言，涉及高电阻率的电热材料及其制备方法。高电阻率的电热材料通过合金基体材料和陶瓷颗粒制备得到，其中，所述合金基体材料与所述陶瓷颗粒的质量比为9:1

【技术实现步骤摘要】
高电阻率的电热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电热材料制造
，具体而言，涉及高电阻率的电热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电热材料是将电能转化为热能的功能性材料，目前工业上大批量使用的电热材料以铁铬铝和镍铬(铁)等电热合金为主。采用电热材料制备的电热元件在冶金、机械、石化、电子信息、家电和航空航天等领域已得到广泛应用。国家标准《GB/T1234高电阻电热合金》中列出常用的镍基电热合金的室温电阻为1.09
‑
1.53μΩ
·
m。但常规电热合金存在成本高、电阻率低以及高温抗氧化性能差等不足。
[0003]专利CN104087860A公开了一种高电阻率复合材料的制备方法，其合金配方为在铁铝合金中加入氧化铬为主的氧化物添加剂，其制备方法为真空熔炼
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浇铸
‑
真空热处理
‑
热轧
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多次拉拔
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退火等多个工序；该方法制备的复合材料电阻率可达2.5μΩ
·
m，虽然上述复合材料的电阻率和抗高温氧化性能优于常规的镍铬和铁铬铝电热合金，但该方法工艺流程繁杂，且电阻率最高为2.5μΩ
·
m，无法满足更高的电阻率要求。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供高电阻率的电热材料及其制备方法。本专利技术实施例提供的电热材料的电阻率高于2.5μΩ
·
m，甚至可以达到10μΩ
·
m以上。同时，该电热材料组织均匀，可实现均匀加热。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种高电阻率的电热材料，其通过合金基体材料和陶瓷颗粒制备得到，其中，所述合金基体材料与所述陶瓷颗粒的质量比为9:1
‑
6:4。
[0008]在可选的实施方式中，所述合金基体材料选自不锈钢或镍基高温合金材料；
[0009]优选地，所述不锈钢为奥氏体不锈钢；
[0010]更优选地，所述不锈钢包括202不锈钢、304不锈钢或316不锈钢；
[0011]更优选地，所述合金基体材料的粒度为10
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150μm。
[0012]在可选的实施方式中，所述陶瓷颗粒为氧化物和/或氮化物；
[0013]优选地，所述氧化物和所述氮化物的质量比为100:0
‑
0:100；
[0014]优选地，所述陶瓷颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、六方氮化硼、氮化铝和氮化硅中的任意一种或者至少2种；
[0015]优选地，所述陶瓷颗粒的粒度为1
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30μm。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式所述的高电阻率的电热材料的制备方法，包括：利用合金基体材料和陶瓷颗粒形成电热材料。
[0017]在可选的实施方式中，包括：将所述合金基体材料和所述陶瓷颗粒混合后进行干
燥，而后再进行热等静压成型。
[0018]在可选的实施方式中，包括：将所述合金基体材料和所述陶瓷颗粒球磨混合形成混合物，而后进行干燥处理；
[0019]干燥结束后将所述混合物装入包套，而后真空脱气并封焊；
[0020]接着，进行热等静压成型。
[0021]在可选的实施方式中，磨球的条件包括：采用粒径为5
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20mm的不锈钢球，球料比为1:1
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6:1，转速为100
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300r/min，球磨时间为120
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360min；
[0022]优选地，磨球采用两种规格不同的不锈钢球。
[0023]在可选的实施方式中，干燥温度为80
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110℃，干燥时间为120
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300min。
[0024]在可选的实施方式中，热等静压工艺条件为：升温速率为5
‑
10℃/min，升温至1000
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1300℃，压力升高至100
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200MPa开始保温保压，保温保压时间2
‑
6h，随后随炉冷却，压力介质为高纯氩气。
[0025]在可选的实施方式中，步骤还包括：热等静压成型后去除包套。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的电热材料具有电阻率高，耐腐蚀性好等特点，电阻率高于2.5μΩ
·
m。同时，该电热材料组织均匀，可实现均匀加热。同时，该制备方法实现了绿色制造，大幅减少制造流程，提高生产效率，降低生产成本。特别是本专利技术较优实施例采用价格较低的不锈钢和陶瓷颗粒，具有良好的成本优势。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的电热材料微观组织图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]本专利技术实施例提供一种高电阻率的电热材料，其通过合金基体材料和陶瓷颗粒制备得到，其中，所述合金基体材料与所述陶瓷颗粒的质量比为9:1
‑
6:4。
[0031]进一步地，合金基体材料选自不锈钢或镍基高温合金材料；其中，不锈钢可以选择奥氏体不锈钢(例如202不锈钢、304不锈钢、316不锈钢等)。镍基高温合金材料可以选自In625以及In718等材料。
[0032]进一步地，合金基体材料的粒度为10
‑
150μm。
[0033]进一步地，陶瓷颗粒为氧化物和/或氮化物，其中，氧化物为氧化铝、氧化硅和氧化锆的一种或者多种；所述氮化物为六方氮化硼、氮化铝和氮化硅的一种或者多种。
[0034]进一步地，氧化物和所述氮化物的质量比为100:0
‑
0:100；所述陶瓷颗粒的粒度为
1
‑
30μm。
[0035]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式所述的高电阻率的电热材料的制备方法，上述高电阻率的电热材料中陶瓷颗粒所占比例较大，而本领域技术人员公知，陶瓷颗粒材料含量越高，电热材料在进行热等静压成型时越困难，也就是不易制备得到高电阻率的电热材料，尤其大长径比的结构件，但是本专利技术实施例通过粉末材料和粉末粒度筛选、工艺优化制备高电阻率的电热材料。具体操作如下：
[0036]称取一定比例的合金基体材料和陶瓷颗粒加入行星球磨机中，再加入磨球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电阻率的电热材料，其特征在于，其通过合金基体材料和陶瓷颗粒制备得到，其中，所述合金基体材料与所述陶瓷颗粒的质量比为9:1
‑
6:4。2.根据权利要求1所述的高电阻率的电热材料，其特征在于，所述合金基体材料选自不锈钢或镍基高温合金材料；优选地，所述不锈钢为奥氏体不锈钢；更优选地，所述不锈钢包括202不锈钢、304不锈钢或316不锈钢；更优选地，所述合金基体材料的粒度为10
‑
150μm。3.根据权利要求1所述的高电阻率的电热材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒为氧化物和/或氮化物；优选地，所述氧化物和所述氮化物的质量比为100:0
‑
0:100；优选地，所述陶瓷颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、六方氮化硼、氮化铝和氮化硅中的任意一种或者至少2种；优选地，所述陶瓷颗粒的粒度为1
‑
30μm。4.一种权利要求1所述的高电阻率的电热材料的制备方法，其特征在于，利用合金基体材料和陶瓷颗粒形成电热材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括：将所述合金基体材料和所述陶瓷颗粒混合后进行干燥，而后再进行热等静压成型。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏江，罗浩，符乃科，潘超梅，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：