本發(fā)明涉及電熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子噴涂柔性電熱器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
等離子噴涂是采用剛性等離子弧為熱源、以噴涂粉末材料為主的熱噴涂方法，等離子弧是等離子體弧的簡稱；等離子體是指氣體在超高溫狀態(tài)下被部分或全部電離，形成正負離子(電子)數(shù)量相等而整體呈電中性的導(dǎo)電體。電弧本身是等離子體，但只有當電弧通過熱收縮效應(yīng)、自磁壓縮效應(yīng)、機械壓縮效應(yīng)被壓縮，成為具有更高溫度的壓縮電弧時，才稱為等離子體弧，其中心溫度可達到10000℃-50000℃，這樣高的溫度使所有的金屬和陶瓷材料都能夠得以噴涂。
需進一步解釋，等離子噴涂技術(shù)在航天技術(shù)中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，且已逐漸開始應(yīng)用于汽車上，這種技術(shù)的優(yōu)點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質(zhì)量穩(wěn)定；為達到低散熱的目標，可對發(fā)動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂，如活塞頂噴的氧化鋯、缸套噴的氧化鋯等，經(jīng)過這種處理的發(fā)動機可以降低散熱損失、減輕發(fā)動機自身質(zhì)量、減小發(fā)動機尺寸、減少燃油消耗量。隨著技術(shù)的發(fā)展進步，等離子噴涂技術(shù)將會更廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。
需進一步指出，現(xiàn)有厚膜電熱器件介質(zhì)層主要在不銹鋼基材、陶瓷基材、玻璃基材上通過反復(fù)絲印/燒結(jié)玻璃釉料完成，生產(chǎn)效率低、成本高，并且產(chǎn)品缺陷難以控制、材料選擇范圍有限、性能難以提升。關(guān)鍵在于由于材料均為剛性，不能柔性化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種重量輕、材料成本低、穩(wěn)定性高、采用等離子噴涂方式形成的柔性電熱器件，以及該種柔性電熱器件的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
一種等離子噴涂柔性電熱器件，包括依次層疊的柔性基材、電阻層和封裝層；所述電阻層上設(shè)置有外露于封裝層的電極。
所述柔性基材為PI薄膜、PET薄膜或PE薄膜。
所述電阻層通過等離子噴涂方式將電熱材料噴涂在柔性基材上形成；所述電熱材料為鉬粉末、鈮粉末、鎳粉末、鉬合金粉末、鈮合金粉末或鎳合金粉末。
所述封裝層為有機塑料薄膜。
優(yōu)選的，所述電阻層的厚度為5-50μm。
優(yōu)選的，所述電熱材料的粒徑為0.5-50μm。
以上所述的等離子噴涂柔性電熱器件的制備方法，包括以下步驟：
S1清潔：清洗柔性基材至柔性基材表面潔凈。
S2噴涂：采用現(xiàn)有的等離子噴涂設(shè)備將電熱材料噴涂于柔性基材的一個表面上，形成電阻層。
優(yōu)選的，等離子噴涂設(shè)備的輸出功率為0.5-500kW，送粉氣體壓力為0.1-5MPa，送粉精度為±1％，送粉速度小于或等于1kg/min，送粉氣體為氮氣、氬氣、氦氣和氫氣中的至少一種。
S3制電極：在電阻層上制備電極。
S4封裝：將有機塑料薄膜帖覆在電阻層的表面，形成封裝層；制得柔性電熱器件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過等離子噴涂的方式在柔性基材上形成電阻層，進而制得具有柔性特點的電熱器件，突破了現(xiàn)有的電熱器件為剛性的局限，電熱器件的基材不再局限于剛性的不銹鋼、陶瓷及玻璃，并且可有效減輕電熱器件的重量及降低材料成本。電阻層由等離子噴涂的方式形成，電阻層與基材及封裝層的結(jié)合力強，因而電熱器件具有良好的穩(wěn)定可靠性，耐電壓強度為1000-3500V，電絕緣性＞108MΩ，漏電流＜0.5mA(1.06倍工作電壓)。本發(fā)明方法形成的電阻層的加熱溫度為25-300℃，電溫系數(shù)＜10％，附著力為5-30MPa；采用粉末直接噴涂的方式一次成型，生產(chǎn)效率高且產(chǎn)品合格率高。
具體實施方式
為了更充分的理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步介紹和說明。
實施例1
本實施例提供一種等離子噴涂柔性電熱器件，以及該種等離子噴涂柔性電熱器件的制備方法。
等離子噴涂柔性電熱器件包括依次層疊的柔性基材、厚度為30μm的電阻層和封裝層，并且電阻層上設(shè)置有外露于封裝層的電極。其中，柔性基材是長×寬×厚為100mm×100mm×0.02mm的柔性PI薄膜；形成電阻層的電熱材料是粒徑為15μm的鎳合金粉末(Ni30Cr70)；封裝層是尺寸與柔性基材適配的PI薄膜。
本實施的等離子噴涂柔性電熱器件的制備方法，包括以下步驟：
(1)清潔：將柔性基材(PI薄膜，長×寬×厚＝100mm×100mm×0.02mm)清洗潔凈。
(2)噴涂：采用現(xiàn)有的等離子噴涂設(shè)備將電熱材料(粒度為15μm的Ni30Cr70粉末)噴涂于柔性基材的一個表面上，形成厚度為30μm的電阻層。將等離子噴涂設(shè)備的工作參數(shù)設(shè)置如下：輸出功率為30kw，送粉氣體壓力為0.5MPa、送粉速度為50g/min、送粉精度為0.1％，送粉氣體為氮氣。
(3)制電極：在電阻層上制備電極。
(4)封裝：將有機塑料薄膜帖覆在電阻層的表面且使電極外露于有機塑料薄膜，形成封裝層，制得柔性電熱器件。
采用常規(guī)方法分別測試本實施例制備的柔性電熱器件的方阻、電阻溫度系數(shù)、耐電壓強度、電絕緣性和漏電流。測試結(jié)果如下：方阻為60Ω/□，TCR(電阻溫度系數(shù))為50ppm/℃，耐電壓強度為1000-3500V，電絕緣性＞108MΩ，漏電流＜0.5mA(1.06倍工作電壓)。
并且還通過常規(guī)的測試方法測試本實施例制備的柔性電熱器件中電阻層的加熱溫度和電溫系數(shù)，以及電阻層與柔性基材的附著力，測試結(jié)果如下：加熱溫度為25-300℃，電溫系數(shù)＜10％，附著力為5-30MPa。
在其它實施方案中，柔性基材還可以選用PET薄膜或PE薄膜；電熱材料還可以選用粒徑為0.5-50μm的其它成分的鎳合金粉末，或選用粒徑為0.5-50μm的鉬粉末、鈮粉末、鎳粉末、鉬合金粉末或鈮合金粉末；封裝層還可以選用其它有機塑料薄膜，如與柔性基材相同或不同的有機塑料薄膜。
在其它實施方案中，還可以在柔性基材上制作厚度為5-50μm的電阻層。
在其它實施方案中，還可以將等離子噴涂設(shè)備的工作參數(shù)設(shè)置如下：輸出功率為0.5-500kW，送粉氣體壓力為0.1-5MPa，送粉精度為±1％，送粉速度小于或等于1kg/min，送粉氣體為氮氣、氬氣、氦氣和氫氣中的至少一種。
以上所述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。