[發明專利]熱輻射元件及其生產方法

有效

• 申請號: 201480003195.3
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN104812924A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 西尾和晃;下田健二
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C23C4/00
• 分類號: C23C4/00;C23C4/06;C23C4/08;C23C4/18;C23C14/16;C23C14/32;C23C14/58;F28F13/18;F01N13/16
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

發明背景

1.發明領域

本發明涉及熱輻射元件及其生產方法。

2.相關技術描述

形成不規則形或者將高發射比無機顆粒置于基礎材料表面的形狀以有效地將傳遞到基礎材料中的熱輻射到外部的技術是已知的。例如，當布置無機顆粒時，在基礎材料表面上形成涂層，且無機顆粒分散于涂層中。

作為這種技術，提出例如下文所示的熱輻射元件。例如在日本專利申請公開No.2010-168998(JP?2010-168998?A)中，提出包含由不銹鋼、鎳合金等制成的基礎材料和涂覆在基礎材料表面上的熱輻射涂層的熱輻射元件。由錳、鐵、銅、鈷和鉻中的至少一種制備的氧化物構成的無機顆粒分散于構成熱輻射元件、具有無機粘合劑如玻璃粘合劑等作為粘合劑的熱輻射涂層中。

另外，作為另一技術，在日本專利申請公開No.2004-43612(JP?2004-43612?A)中提出熱輻射元件，其中在基礎材料如鋁等的表面上形成熱輻射涂層。錫和銻的氧化物的無機顆粒分散于構成熱輻射元件、具有聚合物樹脂作為粘合劑的熱輻射涂層中。

根據這些技術，由具有比基礎材料的材料更高的反射比的材料(氧化物)制成的無機顆粒分散于涂覆在基礎材料表面上的熱輻射涂層中；因此，傳遞到基礎材料中的熱可有效地輻射到外部。

然而，JP?2010-168998?A中所述熱輻射元件使用玻璃粘合劑作為無機粘合劑。因此，在沉積期間，必須使用玻璃軟化溫度或更高溫度將熱輻射涂層沉積。因此，當金屬材料如鋁等具有低于基礎材料的玻璃軟化溫度的熔點時，基礎材料可熔融。另外，當熱輻射元件在玻璃軟化溫度或更高溫度的溫度范圍內使用時，熱輻射涂層本身可能由于玻璃粘合劑的軟化而變形。

另一方面，JP?2004-43612?A中所述熱輻射元件使用聚合物樹脂作為粘合劑。然而，在熱輻射元件的使用期間，聚合物樹脂可降解。此外，由于作為粘合劑的聚合物樹脂與構成基礎材料的金屬如鋁等之間的熱膨脹差，在基礎材料和熱輻射涂層的界面中可能產生熱應力，并將熱輻射涂層剝離。發明概述

本發明提供可對于寬范圍金屬基礎材料生產并確保在寬溫度區域中的可靠性和耐久性的熱輻射元件，及其生產方法。

根據本發明第一方面的熱輻射元件包含：由第一金屬材料制成的金屬基礎材料；和多個熱輻射部分，所述熱輻射部分分開地附著以分散于金屬基礎材料的表面上且包含不同于第一金屬材料的第二金屬材料和暴露于各熱輻射部分各自的表面上的第二金屬材料的氧化物。

根據上述方面，由于貢獻于熱輻射的熱輻射部分分開地附著以分散于由第一金屬材料制成的金屬基礎材料的表面上，并可降低由于構成金屬基礎材料的金屬與構成熱輻射部分的金屬的線性膨脹系數差導致的熱應力。

即，在金屬基礎材料的表面上形成連續涂層的情況下，金屬基礎材料與整個涂層之間的熱膨脹差充當對其界面的熱應力。然而，根據上述方面，不同于涂層，由于布置了分開地附著于金屬基礎材料表面上以分散的多個熱輻射部分，熱輻射部分具有其中涂層在平面中按復數分隔的結構。因此，金屬基礎材料與各熱輻射部分之間的熱膨脹差與其中布置涂層的情況相比更小。金屬基礎材料與各熱輻射部分之間產生的熱應力可降低。因此，在寬溫度范圍內，可確保熱輻射元件的可靠性和耐久性。

另外，金屬氧化物具有比金屬非氧化物更高的輻射系數。因此，由于暴露在各熱輻射部分表面上的第二金屬材料的氧化物，輸入金屬基礎材料中的熱可從熱輻射部分的表面上有效地輻射(熱輻射)到外部。

在以上方面中，各熱輻射部分的第二金屬材料可由多種金屬制成。一個熱輻射部分包含多種金屬，通過多種金屬氧化而得到的氧化物由熱輻射部分暴露。因此，熱輻射部分具有與其中使用一種金屬材料的情況相比在寬波長區域中的高輻射系數。

在以上方面中，各熱輻射部分各自的第二金屬材料可由主要由單一金屬材料制成的金屬形成，且多個熱輻射部分可包含多種單一金屬材料。根據該方面，與其中使用一種金屬材料的情況相比，可得到在寬波長區域中的高輻射系數。

在以上方面中，第一金屬材料為鋁基材料或不銹鋼，第二金屬材料可以為主要由錳制成的金屬材料。

根據該方面，錳主要具有高輻射系數，并且在其中主要使用鋁基材料的溫度區域(200℃至300℃)中具有優異的輻射系數。當鋁基材料或不銹鋼用作第一金屬材料時，本發明中所用材料可應用于其中需要散熱性能的部位，例如車輛的發動機、電機殼等。