專利名稱：具有非晶陶瓷覆層的板件及其用途和制造方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有非晶陶瓷覆層的板件及其用途和制造方法。
背景技術：
采用溶膠-凝膠エ藝制備的陶瓷涂覆劑或有機-無機雜化復合涂覆劑由于可在低溫下使用，且其最終覆膜具有諸如耐磨、耐熱和耐腐蝕的良好物理性能，因而已日益廣泛使用。在使用這類陶瓷涂覆劑時，涂覆在待涂基體上的厚度小于約15um的覆膜在待涂基體上具有低的不透明度和低的保護性能，而厚度為30 y m或以上的覆膜則顯示出高的硬度。然而，所用原料在諸如加熱或冷卻的急劇溫度變化期間，由于顆粒間結合力的不足，以及待涂基體與覆膜之間熱膨脹系數的差異，在覆膜中會出現裂縫。由此會 造成覆膜的剝離。此夕卜，當填料充分混合時或燒成溫度升高時，難以大大提高內部顆粒之間的連貫性，以及使最終覆膜的硬度超過9H(鉛筆硬度)。換言之，由于覆膜的斷裂韌性低因而甚至在低應カ時就顯示出高的易刮擦性和脆性。在專利號為No. 10-0397486的韓國專利以及公開號為No. 10-2009-0006695和No. 10-2010-0052824的韓國專利申請中公開了解決這些問題的方法。同時，非晶態表明在分子間鍵合中存在短程有序，而長程有序消失，從而表現出新的物理性能。本發明的發明人發現，快速冷卻不會損壞覆層，且使覆層呈現出只有短程有序而無長程有序的非晶狀態，從而大大提高了機械性能，例如耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性和硬度。于是，發明人基于上述發現完成了本發明。
發明內容
摶術問是頁
本發明的目的是提供一種具有無損非晶陶瓷覆層的板件及其制造方法，在該覆層中存在短程有序而無長程有序。此外，本發明還提供ー種具有覆層的太陽能電池或廚房用加熱板。解決方案
根據本發明的一方面的一種實施方式中，提供了具有非晶陶瓷覆層的板件，該板件是通過在板件上涂覆包含以下組分的組合物而得到的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0.1 0. 2重量份的添加剤，0. 2 27重量份的填料，0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，以及15 32重量份的硬化劑；然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度進行冷卻。硅溶膠以至少由以下組分之一構成的方式提供給具有非晶陶瓷覆層的板件，提供給具有非晶陶瓷覆層的板件的硅溶膠至少由以下組分之ー構成粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。硅溶膠的構成比可為2:1:1。醇采用脂肪醇提供給具有非晶陶瓷覆層的板件。添加劑采用K和Na提供給具有非晶陶瓷覆層的板件。硬化劑采用硅烷提供給具有非晶陶瓷覆層的板件。填料采用至少含有S1、SiC, B、Al、In和Ga之一的混合物提供給具有非晶陶瓷覆層的板件。填料采用至少含有S1、Sb、P和As之一的混合物提供給具有特別的非晶陶瓷覆層的板件。填料采用至少含有 Si02、Ti02、Zr02、A1203、CoO、MnO, Fe2O3, AIN、Si3N4^B4C, C 和 BN 之一的混合物提供給具有特別的非晶陶瓷覆層的板件。上述板件可應用于任何廚房、建筑、汽車、船舶和電子產品。上述板件可任選自金屬、陶瓷和塑料。在一種實施方式中，提供了ー種具有非晶陶瓷覆層的太陽能電池，它是通過在基體上涂覆包含以下組分的混合物組合物而得到的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇,0.1 0. 2重量份的添加剤，0. 2 27重量份的填料，0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，以及15 32重量份的硬化劑；然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度進行冷卻。提供給具有非晶陶瓷覆層的太陽能電池的硅溶膠是由至少以下組分之一構成的混合物粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。提供給具有非晶陶瓷覆層的太陽能電池的填料是由至少以下組分之一構成的混合物S1、SiC、B、Al、In和Ga。填料是至少ー種組分選自S1、Sb、P和As 的混合物。根據ー種實施方式，提供了一種用于制造具有非晶陶瓷的板件的方法，包括下列步驟通過球磨以下組分來制備涂覆劑24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0. 2 27重量份的填料，以及0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和0.1 0. 2重量份的添加劑；在板件上涂覆上述涂覆劑，然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度來冷卻已燒成的板件。在另ー實施方式中，對于上述實施例的冷卻步驟，提供了ー種具體的方法，即冷卻前后的溫差可在100°C 200°C范圍內。提供給用于制造板件的方法的娃溶膠是由至少以下組分之一構成的混合物粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。提供了一種用于制造板件的方法，其中硅溶膠的構成比可為2:1:1。提供了一種用于制造板件的方法，其中醇可包括脂肪醇。提供了一種用于制造板件的方法，其中添加劑可包括K和Na。提供了 ー種具體的方法，其中硬化劑可包括硅烷。提供了 ー種方法，其中的填料可以是至少ー種組分選自S1、SiC、B、Al、In和Ga的混合物。提供了一種用于制造板件的方法，其中的填料可以是至少ー種組分選自S1、Sb、P和As的混合物。提供了一種用于制造板件的方法，其中的填料可以至少ー種組分選自 Si02、TiO2, ZrO2, A1203、CoO、MnO, Fe203、AIN、Si3N4, B4C,C和BN的混合物。提供了一種用于制造板件的方法，其中包含Na或K的致冷劑在上述實施例中用于冷卻已燒成的板件的步驟中。提供了一種用于制造板件的方法，該板件還可進一步具有通過以下方式而獲得的陶瓷覆層在板件上另外涂覆涂覆劑，隨后再在上述板件上涂覆陶瓷覆層，該陶瓷覆層是通過在100 350°C下燒成以及在0 30°C下冷卻而制得的，其中的涂覆劑是通過球磨以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0. 2 27重量份的填料，以及0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和0.1 0. 2重量份的添加剤。在一種實施方式中，提供了一種用于制造太陽能電池的方法，該方法包括下列步驟在基體上涂覆涂覆劑，該涂覆劑是通過添加以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0. 2 27重量份的填料，該填料為至少組分之ー選自S1、SiC, B、Al、In和Ga的混合物，0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，15 32重量份的硬化劑，以及0.1 0. 2重量份的添加劑；在已涂覆的基體上涂覆涂覆劑，該涂覆劑是通過添加以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0. 2 27重量份的填料，該填料為至少組分之ー選自S1、Sb、P和As的混合物)，0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，15 32重量份的硬化劑，以及0.1 0. 2重量份的添加劑；在100 350°C下燒成已涂覆的基體；以10 30°C毎秒的速度來冷卻已燒成的基體；以及在已冷卻的基體上涂覆透明的導電材料。提供了一種用于制造太陽能電池的方法，包括下列步驟在0 30°C下冷卻已燒成的基體之后，在100 350°C下再燒成該基體，并以10 30°C每秒的速度再冷卻已再燒成的基體 。此夕卜，提供了一種用于制造太陽能電池的方法，該方法包括的冷卻步驟中冷卻前后的溫差可在100°C 200°C范圍內。提供了一種用于制造太陽能電池的方法，其中上述實施例中的透明導電材料可任選自ITO (銦錫氧化物)、ZnO、Ag、AlZnO和InZnO之一。提供了一種用于制造太陽能電池的方法，其中上述實施例的基體可任選自鋁、銅和聚酰亞胺之一。在一種實施方式中，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物，它包括24 56重量份的硅溶膠、11 30重量份的醇、0.1 0. 2重量份的添加剤、0. 2 27重量份的填料、0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷、以及15 32重量份的硬化劑。提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中的硅溶膠至少選自以下物質之ー粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。此夕卜，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中上述實施例中的硅溶膠的構成比可為2:1:1。此外，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中的醇可包括脂肪醇。此外，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中上述實施例中的添加劑可包括K和Na。此外，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中的硬化劑可包括硅烷。此外，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中填料可以是至少組分之ー選自S1、SiC、B、Al、In和Ga的混合物。此外，提供了ー種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法,其中填料可以是至少組分之ー選自S1、Sb、P和As的混合物。此夕卜，提供了一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物的方法，其中填料可以是至少組分之ー選自 Si02、Ti02、Zr02、Al203、Co0、Mn0、Fe203、AlN、Si3N4、B4C、C 和 BN 的混合物。在一種實施方式中，提供了一種用于制造具有非晶陶瓷的廚房用加熱板的方法，該方法包括下列步驟通過球磨以下組分來制備涂覆劑24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，0. 2 27重量份的填料，以及0. 5 5. 0重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和0.1 0. 2重量份的添加劑；在廚房用加熱板上涂覆涂覆劑，然后在100 350°C下燒成并以10 30°C毎秒的速度來冷卻已燒成的加熱板。有益效果
由于覆層可大大改善諸如耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性等機械性能，所以具有本發明的非晶陶瓷覆層的板件具有更高的耐久性。此外，在覆層中無裂縫出現，且甚至在過高應力下也幾乎顯示不出脆性。并且，覆層的硬度可比傳統陶瓷覆層高出ニ至三倍，與琺瑯類似。再者，當兩層或更多層的多層覆層被快速冷卻或超快速冷卻，具有優良物理性能的無裂縫無剝離的完整陶瓷覆膜顯示出類似于非晶陶瓷的半導體特性。
當結合附圖時，本發明的前述和其他目的、特征和優點將會通過下文的詳細描述而變得更加顯而易見圖1是涂覆有本發明涂覆劑的NP型電池的示意 圖2是若干個涂覆有本發明涂覆劑的NP型太陽能電池并聯的示意圖。
具體實施例方式實施例1 :具有陶瓷覆層的基體的制造 1-1.制備實施例1
在球磨機內放入560g硅溶膠混合物(包括400g水)、IlOgIPA (異丙醇)、2g作為填料的TiO2基色料、以及5g多孔氧化硅，其中的硅溶膠混合物包括比例為2:1:1的三種粒度，即10 50nm、100 200nm和200 300nm ;隨后以100RPM的速度球磨約4小時。將所得液體轉移到攪拌器中。隨后將作為硬化劑的320gMTMS (甲基三甲氧基硅烷)和作為酸催化劑 的Ig甲酸添加到液體中，然后攪拌液體，并在100RPM下固化約6小時。接下來，向其中加入2g鉀與鈉的混合物，之后進ー步攪拌和固化約30分鐘，從而得到Ikg的涂覆劑。尺寸為100 X 100 X IOmm的鋁基體通過80#金剛砂的打磨エ藝而被清理干凈，噴涂以完整的涂覆劑，隨后在燒成爐內在250°C下燒成約30分鐘。在出口處，已燒成的鋁基體隨即浸入到20°C的水中，井隨后以10°C毎秒的速度快速冷卻，從而獲得涂覆有厚度為30
的非晶覆膜的基體。ト2 制備實施例2
除以下不同之處外，以與制備實施例1中所描述方式相同的方式來制造基體使用在下文表I中給出的制備實施例中的混合比，且作為填料的Al2O3,ZrO2與Fe2O3的使用比例為1:1:1。1-3 制備實施例3
除以下不同之處外，以與制備實施例1中所描述方式相同的方式來制造基體使用在下文表I中給出的制備實施例中的混合比，且作為填料的AIN與Si3N4的使用比例為1:1。對照組和制備實施例1、2和3中的涂覆劑見表I。表I
權利要求
1.一種具有非晶陶瓷覆層的板件，其特征在于它是通過在所述板件上涂覆包含以下組分的組合物而得到的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，O.1 O. 2重量份的添加劑，O. 2 27重量份的填料，O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，以及15 32重量份的硬化劑；然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度進行冷卻。
2.根據權利要求1所述的板件，其特征在于，所述硅溶膠至少選自以下物質之一粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。
3.根據權利要求2所述的板件，其特征在于所述硅溶膠的構成比為2:1:1。
4.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述醇包括脂肪醇。
5.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述添加劑包括K和Na。
6.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述硬化劑包括硅烷。
7.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自 S1、SiC、B、Al、In 和 Ga。
8.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、Sb、P和As。
9.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自 SiO2' Ti02、Zr02、Al2O3' Co。、Mn。、Fe2O3' AIN、Si3N4' B4C、C 和 BN。
10.根據權利要求1所述的板件，其特征在于應用于任何廚房、建筑、汽車、船舶和電子產品。
11.根據權利要求1所述的板件，其特征在于所述板件任選自金屬、陶瓷和塑料。
12.—種具有非晶陶瓷覆層的太陽能電池，其特征在于它是通過在基體上涂覆包含以下組分的混合物而得到的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，O.1 O. 2重量份的添加劑，O. 2 27重量份的填料，O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，以及15 32重量份的硬化劑；然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度進行冷卻。
13.根據權利要求12所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅溶膠至少選自以下物質之一粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。
14.根據權利要求12或13所述的太陽能電池，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、SiC、B、Al、In和Ga。
15.根據權利要求12或13所述的太陽能電池，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、Sb、P和As。
16.一種用于制造具有非晶陶瓷的板件的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟通過球磨以下組分來制備涂覆劑24 56重量份的娃溶膠，11 30重量份的醇,O. 2 27重量份的填料，以及O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和O.1 O. 2重量份的添加劑；在所述板件上涂覆所述涂覆劑，然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度來冷卻該已燒成的板件。
17.根據權利要求16所述的用于制造板件的方法，其特征在于，在冷卻所述已燒成的板件的步驟中，冷卻前后的溫差在100°C 200°C的范圍內。
18.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述硅溶膠至少選自以下物質之一粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。
19.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述硅溶膠的構成比為2:1:1。
20.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述醇包括脂肪醇。
21.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述添加劑包括K和Na。
22.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述硬化劑包括硅烷。
23.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自 S1、SiC、B、Al、In 和 Ga。
24.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、Sb、P和As。
25.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自 SiO2' Ti02、Zr02、Al2O3' Co。、Mn。、Fe2O3' AIN、Si3N4' B4C、C 和 BN。
26.根據權利要求16所述的方法，其特征在于在所述冷卻已燒成的板件的步驟中，使用包含Na或K的致冷劑。
27.根據權利要求16 26中任意一項所述的方法，其特征在于所述板件還具有陶瓷覆層，該覆層是通過以下方式得到的在所述板件上進一步涂覆涂覆劑，然后在100 350°C下燒成并在O 30°C下冷卻，其中所述涂覆劑是通過球磨以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，O. 2 27重量份的填料，以及O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和O.1 O. 2重量份的添加劑。
28.一種用于制造太陽能電池的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟在基體上涂覆涂覆劑，該涂覆劑是通過添加以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠；11 30重量份的醇；0. 2 27重量份的填料，所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、SiC、B、Al、In和Ga ；0. 5 5. O重量份的多孔陶瓷；15 32重量份的硬化劑；以及O.1 O.2重量份的添加劑；在所述已涂覆的基體上涂覆涂覆劑，該涂覆劑是通過添加以下組分而制得的24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，O. 2 27重量份的填料，所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、Sb、P和As ；0. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，15 32重量份的硬化劑，以及O.1 O. 2重量份的添加劑；將該已涂覆的基體在100 350°C下燒成，并以10 30°C每秒的速度來冷卻該已燒成的基體；以及在該已冷卻的基體上涂覆透明導電材料。
29.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，包括下列步驟在O 30°C下冷卻所述已燒成的基體之后，在100 350°C下再燒成所述基體，并以10 30°C每秒的速度再冷卻該已再燒成的基體。
30.根據權利要求28所述的方法，其特征在于在冷卻所述已燒成的基體的步驟中，冷卻前后的溫差在100°c 200°C的范圍內。
31.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，所述透明導電材料選自下列任意一種ITO (銦錫氧化物)、2110、48、412110和 InZnO。
32.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，所述基體選自下列任意一種鋁、銅和聚酰亞胺。
33.一種用于制備非晶陶瓷涂料的組合物，其特征在于包括24 56重量份的硅溶膠，11 30重量份的醇，O.1 O. 2重量份的添加劑，O. 2 27重量份的填料，O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，以及15 32重量份的硬化劑。
34.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于，所述硅溶膠至少選自以下物質之一粒度為10 50nm的第一硅溶膠，粒度為100 200nm的第二硅溶膠，以及粒度為200 300nm的第三硅溶膠。
35.根據權利要求34所述的組合物，其特征在于所述硅溶膠的構成比為2:1:1。
36.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述醇包括脂肪醇。
37.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述添加劑包括K和Na。
38.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述硬化劑包括硅烷。
39.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、SiC、B、Al、In和Ga。
40.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自S1、Sb、P和As。
41.根據權利要求33所述的組合物，其特征在于所述填料是一種混合物，其中至少一種組分選自 SiO2' Ti02、Zr02、Al2O3' Co。、Mn。、Fe2O3' AIN、Si3N4' B4C、C 和 BN。
42.一種用于制造具有非晶陶瓷的廚房用加熱板的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟 通過球磨以下組分來制備涂覆劑24 56重量份的娃溶膠，11 30重量份的醇，O.2 27重量份的填料，以及O. 5 5. O重量份的多孔陶瓷，并添加15 32重量份的硬化劑和O.1 O. 2重量份的添加劑；在所述廚房用加熱板上涂覆涂覆劑，然后在100 350°C下燒成并以10 30°C每秒的速度來冷卻該已燒成的加熱板。
全文摘要
本發明涉及一種具有非晶陶瓷覆層的板件及其用途和制造方法。更具體地，本發明涉及具有非晶陶瓷覆層的板件，它是通過在板件上涂覆包含以下組分的組合物而得到的24～56重量份的硅溶膠，11～30重量份的醇，0.1～0.2重量份的添加劑，0.2～27重量份的填料，0.5～5.0重量份的多孔陶瓷，以及15～32重量份的硬化劑；然后在100～350℃下燒成并以10～30℃每秒的速度進行冷卻。由于大大改善了諸如耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性等機械性能，所以具有本發明的非晶陶瓷覆層的板件具有更高的耐久性。同時，本發明的板件未出現裂縫，甚至在過高應力下也幾乎未顯示出脆性，且硬度提高到比傳統陶瓷覆層高出二至三倍，與琺瑯類似。此外，當兩層以上的多層覆層被快速冷卻或超快速冷卻，具有優良物理性能的無裂縫無剝離的完整陶瓷覆膜由于非晶陶瓷而顯示出半導體特性。
文檔編號C04B35/66GK103025682SQ201180038812
公開日2013年4月3日 申請日期2011年8月1日 優先權日2010年8月6日
發明者金泰雄 申請人:金泰雄