耐腐蝕散熱片和耐腐蝕發熱片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明為申請號為201210089912.1的中國發明專利申請的分案申請。本發明涉及一種耐腐蝕散熱片和耐腐蝕發熱片。
【背景技術】
[0002]現有的電散熱片主要有金屬基板散熱片和陶瓷基板散熱片，金屬基板散熱片大多采用鋁及鋁合金基板、銅基板、不銹鋼基板與絕緣層結合組成的散熱元件，有的散熱片采用鑄鋁擴大換熱面積，也有的散熱片利用導熱系數大的石墨擴大換熱面積，達到增大換熱效率的目的。
[0003]現有中低溫電換熱器領域的散熱片存在以下缺點，電熱管式散熱器散熱面積較小，不均勻，局部易過熱，液體換熱極易結水垢，且體積大，熱慣性大，溫度感應元件反應速度相對較慢，效率相對較低，由于熱量過于集中壽命短。
[0004]現有片狀電散熱片工作面板由于大多采用鋁及鋁合金基板、銅基板、普通不銹鋼基板，隨著經濟發展，環境污染加劇，但人們隨著社會進步對食品安全衛生的要求日益提高，現有的電散熱片工作面板存在耐腐蝕性能不夠理想或與絕緣層結合性能不佳，難以滿足中低溫電加熱的使用要求，尤其是耐腐蝕性能隨著溫度升高而下降，因此，對于作為電換熱器散熱工作面的金屬來說，耐高溫腐蝕性能非常重要。普通鐵素體不銹鋼因耐腐蝕性能不理想使應用受到局限；普通不銹鋼如常用的304不銹鋼，其點腐蝕指數(PREN)只有18，熱膨脹系數較大，與導電油墨或導電漿料采用絲網印刷工藝成型的電熱元件結合，抗熱沖擊性能差，極易因電壓波動及加熱環境變化而損壞，而且成本高，實際推廣受到嚴重影響；普通馬氏體不銹鋼則焊接性能差，加工較困難。
【發明內容】
[0005]本發明首先所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種具有安全衛生、適應腐蝕環境尤其是加熱狀態下的腐蝕環境、抗熱沖擊能力強的耐腐蝕散熱片。為此，本發明采用以下技術方案:它包括作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板和作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷，所述作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板和所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷之間緊密結合在一起。
[0006]本發明另一個所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種具有安全衛生、適應腐蝕環境尤其是加熱狀態下的腐蝕環境、抗熱沖擊能力強的耐腐蝕發熱片。為此，本發明采用以下技術方案:它包括作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板、作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷、熱生成元件，所述作為散熱元件的奧氏體?鐵素體型不銹鋼板和所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷之間、所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷和所述熱生成元件之間緊密結合在一起。
[0007]本發明經過大量實驗發現采用奧氏體.鐵素體型不銹鋼板作為散熱元件與所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷一起經過燒結，兩者之間具有良好的結合性能，結合強度遠遠超過玻璃陶瓷基多相復合陶瓷與普通奧氏體不銹鋼的結合，同時奧氏體.鐵素體型不銹鋼板比普通奧氏體型不銹鋼板具有更好的耐點腐蝕性能，而作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷具有良好的絕緣性能，兩者組合可制成一種具有優良耐點腐蝕性能和良好絕緣性能的耐腐蝕散熱片(奧氏體?鐵素體型不銹鋼板和層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷組成的復合板)。本發明通過層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷與奧氏體.鐵素體型不銹鋼板的結合，為奧氏體.鐵素體型不銹鋼板的應用開辟了一個新的途徑。所制成的耐腐蝕散熱片(奧氏體?鐵素體型不銹鋼板和層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷組成的復合板)再通過層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷絕緣層與熱生成元件的結合，可組合制成一種新型的具有優良耐點腐蝕性能和良好絕緣性能的發熱片，適合于在中低溫電加熱領域尤其是腐蝕環境電加熱領域的應用。
[0008]在采用了上述技術方案的基礎上，本發明還可采用以下進一步的技術方案:
[0009]為降低成本，本發明采用的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板也可為奧氏體.鐵素體型不銹鋼復合板。所述奧氏體.鐵素體型不銹鋼復合板為奧氏體.鐵素體型不銹鋼板和其它金屬板上下平面疊放通過焊接而復合成的板。
[0010]本發明所采用的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板又稱雙相不銹鋼板，具有優良的耐點腐蝕性能。目前食品行業作為散熱元件普遍使用的304不銹鋼板的點腐蝕指數(PREN)為18，而本發明所采用的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板的點腐蝕指數(PREN) —般多24，耐腐蝕性能有了顯著提高，尤其是加熱狀態下的耐腐蝕性能優良。所述不銹鋼的點腐蝕指數PREN=%鉻(Cr)+3.3% X鉬(Mo)+20X%氮(N)，是表示不銹鋼耐點蝕性能的一個重要指標。
[0011]本發明所采用奧氏體?鐵素體型不銹鋼的基體兼有奧氏體和鐵素體二相組織(其中較少相的含量一般大于15% )，是一類可通過冷加工使其強化的不銹鋼，是集優良的耐腐蝕、高強度和易于加工制造等諸多優異性能于一身的鋼種。它們的物理性能介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間。它們的熱膨脹系數相對奧氏體不銹鋼較小，但一般大于鐵素體不銹鋼。尤其是與本發明所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷、熱生成元件結合強度高，具有相匹配的熱膨脹系數，抗熱震性能大大提高。
[0012]本發明由于采用了耐腐蝕性能強的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板，大大提高了在加熱狀態下的耐腐蝕性能，對于提高加熱食品的安全衛生要求有重大意義。
[0013]本發明為提高強度和其它性能，所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷具有邊框，并與所述作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板組合成為帶邊框的層狀結構。
[0014]本發明所述作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板具有翻邊，所述翻邊是所述邊框的一部分或所述邊框是所述翻邊的一部分。
[0015]本發明所述散熱元件有單個或多個散熱工作面。
[0016]本發明所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷疊層的內和/或外邊緣的部分或全部結合有所述邊框，所述邊框可為單層或多層邊框，所述多層邊框的疊層方向與所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷的疊層方向平行或垂直或成任意角度布置，制成所述邊框的材料可以是金屬和/或玻璃陶瓷和/或陶瓷和/或復合材料。
[0017]本發明由于采用了帶邊框的層狀結構，較現有技術采用單一形式的層狀結構在性能上有了改正，本發明所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷根據所述發熱片熱傳導的方向、各分區域對性能要求的不同，在疊層方向、各層材料成分、各層組合上采用了二種或二種以上不同的層狀形式。
[0018]本發明將所述作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板、所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷、所述熱生成元件組合成為具有層狀結構并帶有邊框的發熱片，這實際上類似于三維編織復合材料，使本發明具有更好的性能，作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷與作為散熱元件的奧氏體.鐵素體型不銹鋼板、熱生成元件以及根據需要設置的溫度控制元件、溫度感應元件有更佳的匹配性能，制作工藝得到了優化。
[0019]本發明所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷采用了多種增強增韌措施，所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷有以下增強體的一種或任意組合:顆粒、晶須、纖維、片、絲、網、編織物，其材料為金屬和/或無機材料；采用的強韌化方式為顆粒彌散增韌和/或晶須增韌和/或纖維增韌。
[0020]本發明所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷的組織中有氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(S12);所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷的晶相中有石英晶體和/或方石英晶體。所述石英晶體和/或方石英晶體的化學成分為二氧化硅(S12)，所述石英晶體和/或方石英晶體具有較大的熱膨脹系數，提高了所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷的整體熱膨脹系數，并使所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷與作為散熱元件的奧氏體?鐵素體型不銹鋼板的熱膨脹系數相匹配。在此基礎上，還添加有其它各種氧化物、非氧化合物，并形成有微晶等其它晶體以增強所述作為絕緣元件的層狀玻璃陶瓷基多相復合陶瓷的強度、韌性、絕緣導熱性能和抗熱震性能。
[0021]由于在性能、材料成分上采用連續過渡的技術工藝極為復雜，本發明采用了各個方向、各分區域的層狀結構過渡，滿足了發熱片的使用技術要求，同時在制造