一种电热膜的制造方法和所制成的电热膜技术

一种二氧化锡半导体电热膜，用一种掺有氯化铋及三氯化锑或三氯化铁或四氯化钛的处理液，以真空加热熏蒸法热解成膜制作电热膜。整个制作工艺是在一个真空加热熏蒸装置中进行。选用不同阻值调整剂的处理液可以制成多种电阻区段的半导体电热膜。用这种方法制成的电热膜均匀度高，粘附力强，阻值范围宽，适用范围广，使用寿命可达７０００小时以上，成品合格率在９５％以上。本制作工艺能耗低，环境污染少，生产周期短，生产成本低。电热膜均匀度高，粘附力强，阻值范围宽，适用范围广，使用寿命可达７０００小时以上，成品合格率在９５％以上。本制作工艺能耗低，环境污染少，生产周期短，生产成本低。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与电热材料有关，涉及制备一种半导体电热薄膜的工艺配方及加工技术的改进。电热膜加热器的问世，克服了电热丝加热器加热不均匀、传热慢、热效率低等缺陷，热效率提高了30-50%，由于电热膜不产生明火，所以使用起来比电热丝安全，其使用寿命也长得多。一种涂料型电热膜，以石墨粉、金属细粉、导电化合物细粉及绝缘漆等为主要材料，直接喷涂在底材上，在实际使用中这种膜容易破裂脱落、击穿、不宜干烧，而且使用寿命短。CN85201753专利推出一种半导体加热膜，以sno2为主要材料，由这种电热膜制成的加热器，工作温度只有150℃左右。CN1033225A专利提出一种掺锑和硼的二氧化锡电热膜，在400-900℃下喷涂含有锑和硼的四氯化锡溶液，制成的半导体电热膜，其工作温度可达350-50℃。CN1051059A也推出一种掺镉的二氧化锡电热膜，在480-650℃下浸渍涂层，制取半导体加热膜，进一步改进了这种半导体电热膜的耐热性能。现有技术采用喷涂或浸渍涂层的高温热解制取半导体电热膜，这种方法难以保证膜的均匀度，也影响产品的稳定性，产品的成品率低。另外如此制成的半导体电热膜，阻值单一，阻值使用范围窄，而且能耗高，生产环境污染严重。本专利技术的目的在于提供一种可制取多种电阻值区段、阻值选择范围宽、均匀度好、稳定性好的半导体电热膜生产技术。本专利技术研制的半导体热能转换材料(SemicondusrionJhermalConversionmaterial，简称STC)是在四氯锡的乙醇溶液中加入了一种稳定剂氯化铋和电阻阻值调整剂，其组分含量(重量%)为44-50的四氯化锡，49-54乙醇，微量-0.6的三氯化铋，和0.3-2的电阻阻值调整剂，所说的阻值调整剂它选自三氯化锑、三氯化铁和四氯化钛，由此配制成各种成分处理液。本专利技术通过在sno2中分别掺入铋、锑、铁、钛或氟等微量组分，可制成多种阻值区间(以方块电阻Rn表示以下类同)适于多种用途的半导体电热膜。含有锑、铁或钛的二氧化锡半导体电热膜的阻值区间如下表所示。掺入微量铋后制成的电热膜在242V电压下连续通电10小时其电阻值变化小于±2.5%，而不掺铋的电热膜阻值变化大于7%。所以掺铋可使电热膜工作性能更加稳定。 依照上述原则可以配制成多种类型的处理液。一种以三氯化锑为阻值调整剂的处理液的组成物含量(重量%)是44-49四氯化锡，49-53乙醇，0.5-2三氯化锑及微量-0.5的三氯化铋。这种处理剂适于制作低阻值的半导体电热膜，最小可以做到Rn1欧姆，其适用的阻值区间为(Rn)1至500欧姆。一种以三氯化铁为阻值调整剂的处理液，其组成物含量(重量%)是45-50四氯化锡，49-54乙醇，0.2-0.8三氯化铁及微量-0.2三氯化铋。用这种处理液制成的半导体电热膜，其Rn电阻可比掺锑的半导体电热膜的电阻提高10倍，其适用的阻值区间为(Rn)100-7000欧姆。另一种以四氯化钛为阻值调整剂的处理液，其组成物含量(重量%)是45-49四氯化锡，49-54乙醇，0.3-1四氯化钛及0.1-0.5三氯化铋。用这种处理液制成的半导体电热膜，其Rn电阻可比掺锑的半导体电热膜的电阻增大20-200倍，其适用的阻值区间为(Rn)1000-12000欧姆。还有一种以三氯化锑为阻值调整剂的处理液，其中还含有少量的氢氟酸，其组成物含量(重量%)是46-49.7四氯化锡，49.7-51.3乙醇，0.5-1.4三氯化锑，0.1-0.5三氯化铋及微量-0.2的氢氟酸。这种处理液，主要用于制取玻璃材料上的半导体电热膜，氟化氢在这里起到增强玻璃表面活性的作用。在现有技术中这种二氧化锡半导体电热膜是用喷涂高温热解法，(CN1033225A)、浸渍高温热解(CN1051059A)法制作。这种制作方法，一是制成的电热膜均匀度差;二是热解温度高，加工炉的功率一般都在15KW以上，不但能耗高，而且喷涂或浸渍时处理液局部暴沸、飞溅，既浪费物料又污染环境。本专利技术的一个重要特点是采用一种真空加热熏蒸法制作这种半导体电热膜。该制作工艺是在一个真空熏蒸装置中实现的。如附附图说明图1所示，所说的真空熏蒸装置包括一个主体部分和一个液体蒸发源。主体部分是由一个底座(2)与真空罩(4)组成的真空腔(或室)(8)，真空罩与底座之间装有密封圈(3)，底座上有一个出气口(1)与真空泵连接。在真空腔(或室)内装有一个可动的制膜工件支撑架(5)和一个与其贴近的可动工件加热器(6)。所说的工件加热器的结构为平面式或凹面式加热器(6)，或管状内加热式加热器(12)，或管状外加热式加热器(13)。支撑架与加热器通过制动机构(10、11)操纵，可作平移或旋转调节。在真空腔的上部装有一只三通阀(7)。所说的液体蒸发器(9)通过一根管子与三通阀相通，或者直接置于真空腔内，支撑架下方的底座上，如此就构成一台完整的真空加热熏蒸装置。在这样一台真空熏蒸装置中制造本专利技术所述的半导体电热膜，具体步骤是a)清洗待制膜的工件，烘干后置于装置的真空腔内;b)取一定量的处理液置入液体蒸发器中;c)开动真空泵把真空腔抽成真空;d)此时开始加热待制膜的工件。根据工件的不同要求，加热温度可以控制在200-380℃;e)然后加热处理液，使处理液蒸发汽化;f)汽化的处理液蒸汽则可进入真空腔，附着于工件表面，并在工件表面上发生热解，生成所说的半导体电热膜。在制作电热膜的操作中最好是在低真空度下制膜，控制真空腔内真空度为105-10pa，此时能耗更低，生产效率高。用下述方法测定了按本专利技术制成电热膜的均匀度。测定方法是在一块陶瓷圆形板上，按上述方法制成如图3.C的一片圆环薄膜(18)，用万用表测定各点的电阻，在同一半径的圆弧(19)上各点的阻值相同;对于方形电热膜(18)则按下述方法测定在方形膜上划出一个米字(17)(如图3.D)，任意测九个点的电阻，各点阻值相等表示该膜均匀性好。按《薄膜科学与技术手册》(田民波、刘德令编译·机械工业出版社·上册·p177页)所给出的方法测定了本专利技术制成的电热膜的粘附强度。该测定方法为垂直牵引测量法，其简要原理是(见附图4)用粘结剂把一圆杆件底面粘接在(STC)薄膜上，在杆件上端加一垂直于杆轴的力，使杆件倾倒。根据从基片上拉开杆件(以薄膜剥离为准)所需的力的大小，按下式计算粘附强度。计算公式A= 32/(π) · (HF)/(D3)式中A-附着力，F-剥离时的力，D-直径，H-杆件长度粘接使用的粘接剂为Araldite树脂，试验在小于20℃和湿度低于60%的条件下进行。实验测试表明，按本专利技术所述的方法制成的半导体电热膜其均匀度大于90%，粘附强度大于200kg/cm2，产品成品率为95%以上。下面再用一个实际例子结合附图对本专利技术的生产工艺作进一步说明。图1为本专利技术中真空熏蒸装置结构示意图;图2为管状加热器示意图;图3为制成的半导体电热薄膜结构示意图;图4为测量薄膜粘附强度原理图。图2.a中(12)为管状内加热器，用以加热管状工件(14)在管状工件的外表面上制作加热膜;图2.b中(13)为管状外加热器，用以加热管状工件(15)，在管状工件(15)的内表面上制作加热膜。图3中(16)为电极(18)为工件表面附着的电热膜，(19)为圆形模均匀度测量线，(17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体电热薄膜，用一种含有四氯化锡和乙醇的处理液，涂布于工件表面，经热解形成半导体电热薄膜，其特征在于在所说的处理液中含有稳定剂氯化铋和电阻阻值调整剂，选用不同阻值调整剂配制的处理液，可制取多种电阻区段的半导体电热膜，所说处理液的组分含量（重量％）为：４０－５０四氯化锡４９－５４乙醇微量－０．６三氯化铋０．３－２电阻阻值调整剂，它选自三氯化锑、三氯化铁和四氯化钛。量（重量％）为：４０－５０四氯化锡４９－５４乙醇微量－０．６三氯化铋０．３－２电阻阻值调整剂，它选自三氯化锑、三氯化铁和四氯化钛。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴金利，
申请(专利权)人：戴金利，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]