[發明專利]原位生成氧化鋁絕緣層的Ni基厚膜發熱元件及其制備方法

有效

• 申請號: 202011134832.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112261743B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 李志強;尚善齋;湯建國;廖曉祥;袁大林;韓敬美;雷萍;吳俊;尤俊衡;呂茜;廖思堯;王程婭;陳永寬
• 申請（專利權）人: 云南中煙工業有限責任公司
• 主分類號: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14;H05B3/20;H05B3/10;C22C19/05
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 任永利;李靜

本發明屬于厚膜發熱技術領域，特別涉及一種原位生成氧化鋁絕緣層的Ni基厚膜發熱元件及其制備方法。所述發熱元件包括：基底、絕緣層、電阻層、包封玻璃保護層；其中，所述基底為NiCrAl三元合金層；所述絕緣層為所述基底的表面經過原位氧化得到的Al₂O₃氧化膜；所述電阻層覆蓋在所述絕緣層的至少部分表面。本發明首次選擇了一種Al含量較高的特定NiCrAl三元合金，將其表面氧化，原位生成的Al₂O₃絕緣層，并應用于電發熱元件中。與現有技術相比，本發明中原位生成的Al₂O₃絕緣層與基底結合性能良好，不易脫落。與通過燒結絕緣漿料制備絕緣層相比，該方法成本較低，工藝簡單，性能優良，可實現大規模生產的產業化。

技術領域

本發明屬于厚膜發熱技術領域，特別涉及一種原位生成氧化鋁絕緣層的Ni基厚膜發熱元件及其制備方法。

背景技術

厚膜發熱元件是將發熱電阻漿料通過絲網印刷的技術印刷在基體上，然后燒結成膜制備而成的發熱元件。與傳統的合金電熱絲相比，厚膜發熱元件具有功率密度大，熱響應速度快，使用壽命長，節能和安全等優點。

目前，厚膜發熱元件制備過程中使用的基體材料主要是氧化鋁陶瓷材料，但是氧化鋁陶瓷由于自身脆性比較大，在使用過程中容易出現脆斷的現象，大大降低了發熱元件的使用壽命。此外，還有的厚膜發熱元件的基體材料是金屬材料，相較于陶瓷材料，金屬材料具有優良的力學性能，使用過程中不易斷裂，可以提高服役壽命。但是，使用金屬材料作為厚膜發熱元件的基體，需要對金屬材料基體表面做絕緣化處理，目前采用的絕緣化處理技術主要是在金屬基體表面印刷、燒結一層介質漿料得到絕緣層。這種方法雖然能夠獲得比較不錯的絕緣性能，但是絕緣漿料的成本較高，制備工藝復雜，長時間使用后絕緣層與金屬基體的結合處容易發生解離現象。

發明內容

為了解決上述問題，提出本發明。

本發明第一方面提供一種原位生成Al₂O₃絕緣層的Ni基厚膜發熱元件，所述發熱元件包括：基底、絕緣層、電阻層、導帶、保護層；

其中，所述基底為NiCrAl三元合金層；

所述絕緣層為所述基底的表面經過原位氧化得到的Al₂O₃氧化膜；

所述電阻層覆蓋在所述絕緣層的至少部分表面；

所述導帶與所述電阻層下端部連接；

所述保護層覆蓋在所述電阻層和部分所述導帶表面。

導帶，即為導電的帶狀線路。未覆蓋保護層的導帶部分用于連接外部電源。

優選地，所述三元合金中，Al的質量分數大于5％。

優選地，所述三元合金中，Al的質量分數為5％～15％，例如6％、10％、12％、15％。

優選地，所述三元合金中，各元素的質量份數比為Ni：Cr：Al＝60:30:10。

優選地，所述電阻層下端部絲網印刷導帶，導帶的作用是用來焊接導線，作為發熱電路電阻層和導線的連接體，導線用于連接外部電源。

所述導帶為導電引腳。導電引腳還具有突出在所述發熱元件外部的部分。

優選地，所述發熱元件還包括：覆蓋在所述Ni基厚膜發熱元件最外層的保護層。

優選地，所述保護層為覆蓋在所述Ni基厚膜發熱元件最外層的包封玻璃保護層。

優選地，所述電阻層為覆蓋在所述絕緣層的一部分表面上的發熱線路軌跡、或者為覆蓋在所述絕緣層的全部表面上電阻發熱層、或者為纏繞在所述絕緣層表面的電阻絲。