CN207904392U

CN207904392U - 一种加热用基板、加热板及湿化器

Info

Publication number: CN207904392U
Application number: CN201721507022.2U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: SHENZHEN RUIZHIGU MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN RUIZHIGU MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: CN107829125B; CN107829125A

Abstract

本实用新型公开了一种加热用基板、加热板及湿化器，包括基板本体，在所述基板本体表面设有一层经表面陶瓷化处理得到的氧化物陶瓷层。本实用新型的加热用基板采用微弧氧化工艺在基板上原位生成一层氧化铝陶瓷层，该陶瓷层与铝基板之间达到冶金结合，附着力远远大于采用厚膜工艺制成的介质导热膜层与铝基板之间的附着力，耐冷热冲击性能极佳；另外，氧化陶瓷层的热导率高，基板与氧化物陶瓷层界面间的热损失小，降低了温度梯度，极大提高了加热板的加热效率和温度控制响应的速度。

Description

一种加热用基板、加热板及湿化器

技术领域

本实用新型涉及加热器件的技术领域，特别是涉及一种加热用基板、使用该基板的加热板及使用该加热板的湿化器。

背景技术

铝合金因具有密度小、延展性好及导热性能优良等特点，成为中低温区间加热基板的首选材料。现有的加热板中，有一种是在铝合金基板上粘贴上一层由柔性材质制成的加热膜，加热膜中设置有电阻加热模块，加热膜与铝合金基板之间通过绝缘胶粘结在一起，二者之间的热量通过绝缘胶层来传递。这种加热板存在以下问题：(1)绝缘胶的热导率极低，加热效率低且热惯性大，不能精确控制温度；(2)热循环作用下加热膜材质容易老化，老化后易与基板脱落，严重影响加热板的使用；(3)加热膜由柔性材质制成，内部的电阻加热模块易变形失效，可能导致金属电阻失效，无法通电加热。

现有的加热板中，另一种是在纯铝或铝合金基板上利用厚膜工艺依次制作介质导热膜层、电阻加热膜层，最后在电阻加热层上涂覆保护层。这种加热板的优点在于，铝基板、介质导热膜层与电阻加热膜层为一体化设计，与贴膜的方式相比较，其可靠性及导热效率有一定提高。但是，此种加热板也存在以下问题：(1)常用的介质导热膜层与铝基板的热膨胀系数不一致，且二者之间的附着力不够，加热时易造成介质导热膜层龟裂甚至剥离，介质导热膜层上的加热电路也会断开，加热结构被破坏，导致加热板失效；(2)介质导热膜层的热导率偏低，加热效率低且热惯性大，不能精确控制温度；(3)厚膜工艺加工制造的电阻加热膜层的电阻一致性普遍偏低，影响温度的控制精度。

在某些需要精确控制加热温度的技术领域，比如在无创或有创通气治疗系统(如呼吸机)中，一般需在呼吸机和患者之间设置一湿化器。湿化器包括储水的水罐和加热元件，加热元件的功能在于控制、调节呼吸机输出的正压空气的温度和湿度，使输出的空气达到合理的水平，以防止患者呼吸道因吸入的空气湿度偏低而产生的气道干燥、粘液分泌过多、呼吸道不适等症状。为实现此功能，湿化器需根据环境温度、湿度的变化来较快地、精确地调整工作状态及参数，使输出气体的温度及湿度尽可能保持恒定。此功能在医用有创机械通气治疗系统中显得更为重要，在这种情况下，就要求加热元件具有高的可靠性、高的热导率和低的热惯性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种具有高的可靠性、高热导率和低热惯性的加热用基板，本实用新型中“加热用基板”是指附有氧化物陶瓷层的基板本体，即由轻金属合金制成的基板本体及其表面附着的氧化物陶瓷层构成。

该加热用基板，包括基板本体，所述基板本体表面设有与基板本体冶金结合的氧化物陶瓷层。

所述基板本体为铝合金、镁合金、钛合金。

所述基板本体的厚度为1-2mm。

所述氧化物陶瓷层的厚度为10μm-100μm。

所述氧化物陶瓷层位于基板本体的所有表面或部分表面。

所述氧化物陶瓷层表面有微孔，且微孔中填充封闭有封孔剂。

第二方面，本实用新型提供一种加热板，包括上述加热用基板、设置在加热用基板上的电阻加热层和位于电阻加热层上的封装保护层。

所述电阻加热层为金属薄膜电阻，其厚度为1-5μm；或所述电阻加热层为厚膜电阻，其厚度为10-50μm。

所述封装保护层的厚度为2-5mm。

第三方面，本实用新型提供一种湿化器，包括储水的水罐和加热元件，所述加热元件为上述加热板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的加热用基板采用微弧氧化工艺在基板本体上原位生成一层氧化物陶瓷层，该陶瓷层与基板本体之间为冶金结合，附着力远远大于采用厚膜工艺制成的介质导热膜层与铝基板之间的附着力，该加热用基板耐冷热冲击性能极佳，具有高的可靠性。另外，氧化物陶瓷层作为绝缘材料和介质导热层，位于基本本体和电阻加热层之间，其热导率高，与基板本体间的热损失小，降低了温度梯度。由该加热用基板制成的加热板的优点为：采用高导热、低界面热阻的上述加热用基板，加热时加热板的温度梯度低，热损失小，更加节能、高效；加热时的热惯性小，极大提高了加热板的温度控制精度和响应的速度，非常适用于需要精确控温的系统，比如与呼吸机配套使用的湿化器中的加热组件。

附图说明

图1所示为本实用新型加热用基板的结构示意图；

图2所示为本实用新型加热板的结构示意图；

图3所示为加工方法一中加热用基板的加工方法流程图；

图4所示为加工方法二中加热用基板的加工方法流程图；

图5所示为加工方法三中加热用基板的加工方法流程图；

图6所示为加工方法四中加热用基板的加工方法流程图；

图7所示为本实用新型加热板的电阻加热层的图案；

图8所示为实施例一加热用基板的氧化物陶瓷层表面的SEM显微照片；

图9所示为实施例一加热用基板纵剖面的SEM显微照片；

图10所示为本实用新型实施例一加工方法加工而成的加热板的加热曲线；

图11所示为实施例二中封孔工艺流程图。

具体实施方式

在无创或有创通气治疗系统(如呼吸机)中，一般需在呼吸机和患者之间设置一湿化器。湿化器包括储水的水罐和加热元件，加热元件的功能在于控制、调节呼吸机输出的正压空气的温度和湿度，使输出的空气达到合理的水平。为实现此功能，湿化器需根据环境温度、湿度的变化来较快地、精确地调整工作状态及参数，使输出气体的温度及湿度尽可能保持恒定。此功能在医用有创通气治疗系统中显得更为重要，在这种情况下，就要求加热元件具有高的热导率、低热阻、低的热惯性和高的可靠性。而现有技术中的加热板存在导热系数低、热阻大、热惯性大等问题，其瓶颈在于没有合适的低成本、高导热、低界面热阻的基板介质材料。现有技术中加热板通常是铝合金基板，而氧化铝陶瓷则既是优良的绝缘材料，同时也是高导热材料(热导率约25W/K·m)，如果能在铝合金表面形成一定厚度的致密的氧化铝陶瓷层，则可能得到高导热的加热用基板。但常规的热喷涂或烧结的工艺一方面不能制备高纯度的氧化铝陶瓷，另一方面陶瓷层与铝基板之间的膨胀系数差一个数量级，且二者之间存在明显的界面，热应力容易导致陶瓷层龟裂，使得氧化铝陶瓷层无法应用于铝合金表面。

微弧氧化工艺在工业界使用不多(阳极氧化工艺则非常普遍)，一般应用在军工领域，用于铝合金、镁合金、钛合金表面处理，在此类轻金属表面原位生长一定厚度的基材氧化物陶瓷层，提升表面硬度、耐腐蚀能力，该工艺的特点是：(1)陶瓷层为基材金属的纯氧化物陶瓷层，膜层内部致密、均匀，热导率高；(2)陶瓷层与基材为冶金结合，没有明显的界面，界面热阻接近零；(3)陶瓷层与基材之间的结合力强，即使二者之间的热膨胀系数相差很大，在冷热循环热应力作用下陶瓷层的结构依然稳定，不会发生龟裂；(4)抗热振性能佳。基于此，本专利申请提出用微弧氧化工艺在铝基板表面制备氧化物陶瓷层，并在大量实践的基础上，发现还需要对微弧氧化后的铝基板进行处理，如机械打磨去除表面疏松层、封孔(特别是使用DLC薄膜进行表面封孔，一方面可解决其它聚合物封孔剂对基板热导率的不利影响，另一方面可以提升基板的电绝缘性能)、及去除多余的封孔剂，然后在该陶瓷层表面制备电阻加热层和封装保护层。

以下结合具体实施例，更具体地说明本实用新型的内容，并对本实用新型作进一步阐述，但这些实施例绝非对本实用新型进行限制。

第一部分：加热用基板

本实用新型提供一种加热用基板2，如图1所示，包含一基板本体10和在基板本体10表面经表面陶瓷化处理得到的氧化物陶瓷层20。

其中，基板本体10可选的材质包括铝合金、镁合金、钛合金等轻金属合金，最好选用铝合金基板，如铝合金6061，该合金具有极佳的可加工性能、优良的可焊性、高韧性及不易变形等优异的特性。

该氧化物陶瓷层20是经微弧氧化工艺在基板本体10表面上原位生长出的氧化物陶瓷薄膜，如图1所示，即介质层。氧化物陶瓷层20并没有明显增加基板本体10的总厚度，氧化物陶瓷层20的厚度范围约10μm-100μm，优选约20-60μm，更优选20-40μm，氧化物陶瓷层与基板之间是冶金结合，界面热阻小，这与采用厚膜工艺在金属导热基板上烧结而成的介质层有明显的区别，厚膜工艺的介质层厚度一般在100μm以上(厚膜工艺的介质层与基板之间通过部分物理及化学键结合，介质层与基板之间存在明显的界面)。在加工时，氧化物陶瓷层20可覆盖住基板本体10的全部表面(即基板本体的上表面、下表面和侧面)，也可以仅覆盖住基板本体10的局部表面。

由于氧化物陶瓷层20与基板本体10之间为冶金结合，介质层与基本本体之间的附着力强，且界面热传导损失小；氧化物陶瓷层20的热导率超过20W/m.K，远远高于现有采用喷涂、丝印烧结形成的介质层的热导率(厚膜工艺及现有技术得到的介质层热导率<10W/m.K)，使得得到的加热用基板整体的热导率高，即导热效率更高，介质层与基本本体之间的温度梯度更低，传递相同热量所需的功率更低，升温、降温的速率也更快，适用于需要精确控温的相关产品中。

上述加热用基板有四种加工方法，具体如下：

加工方法一，流程如图3所示：

(1)、机械加工：将轻金属合金成型成所需的形状，作为基板本体；

(2)、基板本体表面处理：去除基板本体表面的油脂；

(3)、微弧氧化：在基板本体的表面上(可以是所有表面，也可以是部分表面)通过微弧氧化工艺形成一层厚度为10-100μm的氧化物陶瓷薄膜，即氧化物陶瓷层，氧化物陶瓷层可以理解为在基板本体表面上原位生长的氧化物陶瓷薄膜，微弧氧化是将基板本体置于电解液中完成。在基板本体的部分表面微弧氧化时，可先用绝缘材料将不需微弧氧化的基板本体表面覆盖，只露出需要微弧氧化的基板本体表面，然后将基板本体置于电解液中进行微弧氧化。

(4)、封孔：

由于氧化物陶瓷层存在微米级的类似于火山口结构的微孔，使用时空气中的水分会进入微孔中，且加工电热板时，后续的加热电阻层材料也会填入到微孔中，导致击穿电压降低，影响其绝缘性能。因此要用封孔剂对氧化物陶瓷层内的微孔进行填充封闭。具体可用以下两种方式封孔：

封孔方式一：先于真空条件下在热固型高分子树脂(如聚甲基丙烯酸酯、有机硅树脂等)中浸渍，再加热至120℃-250℃固化30min-120min；

封孔方式二：先用热固性丙烯酸树脂类电泳漆阴极电泳，再于150-210℃烘烤固化15-60min。

(5)、去除封孔剂：机械磨削去除残留在氧化物陶瓷层表面的封孔剂，露出氧化物陶瓷层。

加工方法二，流程如图4所示：

(1)、机械加工：同加工方法一；

(2)、基板本体表面处理：同加工方法一；

(3)、微弧氧化：同加工方法一；

(4)、机械打磨、抛光：氧化物陶瓷层在微弧氧化过程中表面会形成微米级的类似于火山口结构的微孔，即在氧化物陶瓷层表面形成一层疏松层，微孔尺寸大，粗糙度高，结构疏松，而且比较脆，与底层致密的氧化物陶瓷层之间的结合力较弱。因此用机械打磨、抛光去除氧化物陶瓷层表面的疏松层。经过机械打磨、抛光后，氧化物陶瓷层厚度减少约2-3μm；

(5)、封孔：上一步打磨虽然去掉了表面的疏松层，但氧化物陶瓷层仍然存在微孔，因此还需要封孔，封孔同加工方法一；

(6)、去除封孔剂：同加工方法一。

加工方法三，流程如图5所示：

(1)、机械加工：同加工方法一；

(2)、基板本体表面处理：同加工方法一；

(3)、微弧氧化：先在微弧氧化的电解液中添加封孔剂，再在基板本体的表面上(可以是所有表面，也可以是部分表面)通过微弧氧化工艺形成一层厚度为10-100μm的氧化物陶瓷薄膜，即氧化物陶瓷层。这样在成膜的过程中同时完成封孔，可省略后续的封孔和去除封孔剂的步骤。由于只需要在基板本体表面上原位生长氧化物陶瓷薄膜，因此可先用绝缘材料将不需微弧氧化的基板本体表面覆盖，只露出需要微弧氧化的基板本体表面，然后将基板本体置于电解液中进行微弧氧化。

加工方法四，流程如图6所示：

(1)、机械加工：同加工方法一；

(2)、基板本体表面处理：同加工方法一；

(3)、微弧氧化：同加工方法一；

(4)、机械打磨、抛光：同加工方法二；

(5)、封孔：在氧化物陶瓷层表面用微弧离子镀镀上一层沉积类金刚石薄膜(DLC薄膜)，膜厚约1-5μm。该类金刚石薄膜既可作为封孔的介质，又可提高加热用基板的绝缘导热性能。

第二部分：加热板

在以上加热用基板的基础上，本实用新型还提供一种加热板1，其剖面结构如图2所示，包括上述加热用基板2、设置在加热用基板2上的电阻加热层30、以及加热板1外表面的位于电阻加热层30上的封装保护层40。

其中，电阻加热层30设置在加热用基板上，电阻加热层30由一整条窄的电阻薄层按照特定的排布方式均匀、密集地排布在加热用基板的氧化物陶瓷层20之上并覆盖绝大部分的加热用基板上表面。即电阻加热层30为一电阻条，该电阻条覆盖在加热用基板的氧化物陶瓷层20上，并且电阻条要尽可能地覆盖住加热用基板的全部上表面，以增大加热面积；为了防止电阻条短路和加热不均，电阻条在加热用基板上不交叉、不重叠，最好采用对称、或规则图案进行排布，图7所示即为一种电阻加热层电路的设计图案。电阻加热层30可选的材料包括：金属薄膜(如Cu、Cu-Ni、Fe-Ni、Ni-Cr等金属或合金薄膜)、厚膜电阻浆料、片式电阻等，也可采用低温固化型的电阻浆料。电阻加热层30至少有两个接线端，且分别与一电极形成欧姆接触；电极可为金属薄层电极，Cu、Ag等材料制成，如将银系导电浆料或碳系导电浆料经厚膜工艺加工而成。电阻加热层上还可以设置温度传感器，用于测量加热板的温度。

封装保护层40设置在电阻加热层30之上且完全覆盖住有电阻加热层的加热用基板表面，将加热层保护起来，选用环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等等材料。该封装保护层40具有以下功能：(1)防水，防空气侵入，保护氧化物陶瓷层20和电阻加热层30不被腐蚀，保证其使用安全性，延长其使用寿命；(2)电绝缘，防止漏电；(3)热绝缘，使电阻加热层30产生的热量尽可能少地向封装保护层传导，提高加热效率；(4)缓冲，防止加热板跌落损坏。

上述加热板的加工方法：

Ⅰ)、制作加热用基板：见上述加热用基板的加工方法；

Ⅱ)、制作电阻加热层：可采用以下两种方式制作：

方式一：在加热用基板的氧化物陶瓷层上采用PVD镀膜工艺(如真空蒸镀、溅射(Sputtering)、脉冲激光沉积(PLD)、微弧离子镀等)制备一层薄的金属电阻膜，其厚度为1-5μm，对于电阻率较低的金属如Cu、Ni等，PVD镀膜之后可以利用化学电镀的方式增加金属电阻膜的厚度至预定值；然后将金属电阻膜刻蚀成具有特定宽度及图案形状的电阻加热层，且电阻加热层有至少两个接线端与电极相连。现有技术一般是将Cu薄片(厚度在35μm以上)刻蚀成设计的规格尺寸及形状，然后通过胶粘的方式将其固定在基板上；采用这种胶粘Cu片的工艺制成的加热板存在以下问题：(1)粘结介质的导热系数低；(2)Cu薄片与基板之间的界面热阻大；(3)粘接介质为高分子材料，经多次冷热循环之后易老化，导致粘结强度下降；这几点均会造成加热板的温度梯度大，加热过程中热惯性大，不能快速、精确控制温度，且可靠性较差。

方式二：在加热用基板的氧化物陶瓷层上采用厚膜工艺，通过丝网印刷的方式将电阻浆料涂覆在氧化物陶瓷层的表面，然后通过烧结或低温固化(低温固化不超过250℃)使涂覆的电阻浆料固化并与氧化物陶瓷层之间形成可靠的连接，制成具有特定宽度及图案形状的电阻加热层，其厚度为10-50μm，且电阻加热层有至少两个接线端与电极相连。

Ⅲ)、制作封装保护层：在电阻加热层上表面涂覆环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等材料作为保护层，形成封装保护层。

实施例一：

基板本体材质：6061铝合金，表面抛光，厚度约1-2mm；

加工过程：

(1)、机械加工：将基板本体经过冲切、倒角、冲压等成型成所需的形状；

(2)、基板本体表面处理：将加工好形状的基板本体浸没于乙醇、丙酮等有机溶剂，或NaOH溶液中，超声清洗去除基板本体表面的油脂。

(3)、微弧氧化：将表面处理后的基板本体放入微弧氧化电解槽中进行微弧氧化，在基板本体上形成氧化物陶瓷层，清洗并烘干，得到洛氏硬度约为600-800HV的氧化物陶瓷层；微弧氧化中：

a)电解液：含硅酸钠10-15g/L、六偏磷酸钠8-12g/L、乙二醇0.1-1.0g/L和丙三醇0.1-0.6g/L的基础液，用KOH溶液调整基础液的pH值至8-12。

b)微弧氧化参数：

将待氧化的基板本体作为阳极浸入电解液中，电解液温度：20℃-30℃，恒温搅拌

电流密度：5-15A/dm2

电压：300-700V

直流脉冲频率：500Hz

占空比：20％-50％

反应时间：20-60min。

图8为得到的氧化物陶瓷层表面的SEM显微照片，可见在其表面疏松有微米级盲孔，于是进行以下步骤。

(4)、机械打磨、抛光：去除氧化物陶瓷层表面的疏松盲孔层，厚度减薄约3μm；

(5)、封孔：先将微弧氧化后的基板置于封孔容器中，然后对封孔容器抽真空，之后将dichtol-HTR-#0977封孔剂注入封孔容器内，使封孔剂完全包覆基板，在负压作用下，封孔剂渗入氧化物陶瓷膜表面的微孔内，对微孔进行填充。真空浸渍约15-30分钟后，取出清除表面残留的封孔剂，然后置于烤箱中250℃烘烤2-3小时。

(6)、磨削加工、抛光：去除基板表面残留的封孔剂，露出氧化物陶瓷层，清洗并烘干后得到加热用基板。该加热用基板的导热率为20W/K·m-25W/K·m，击穿电压＞500V。

(7)、制作电阻加热层：将低温电阻浆料丝印于加热用基板的氧化物陶瓷层上，之后低温烧结固化，形成如图7所示的电阻加热层；或者用PVD(Physical VaporDeposition，物理气相沉积)方法在加热用基板表面沉积Cu-Ni合金薄膜，然后经过蚀刻得到如图7所示的电阻加热层。

(8)、制作封装保护层：将加热基板除电极部分的其它区域均用粘接型环氧树脂灌封胶涂覆，形成封装保护层，厚度约2-5mm，得到加热板。

实施例二：

基板本体材质：同实施例一；

加工过程，如图11所示，：

(1)、机械加工：同实施例一；

(2)、基板本体表面处理：同实施例一。

(3)、微弧氧化：同实施例一；微弧氧化中：

a)电解液：含硅酸钠10-15g/L、磷酸钠8-12g/L、柠檬酸钠0.1-0.6g/L、乙二醇0.1-1.0g/L、丙三醇0.1-0.6g/L的基础液，用KOH溶液调整基础液的PH值至8-12。

b)微弧氧化参数：

电流密度：5-15A/dm²，

电压：500-700V，

直流脉冲频率：200-500Hz，

占空比：20％-50％，

反应时间：20-40min。

(4)、封孔：将热固性丙烯酸树脂类电泳漆与去离子水在阴极电泳槽中混合后，充分搅拌使电泳漆分散均匀作为电泳液。电泳液在电泳槽中循环且温度在25℃左右。将基板置于电泳槽中且与阴极保持良好的电接触，接通电泳电源，设置电场为10-50V/cm，电泳时间30s-2min。电泳完成之后，经过去离子水清洗，风切吹干后将基板置于烘箱之中，180℃-210℃烘烤约30分钟，使电泳漆固化。

(5)、磨削加工、抛光：打磨抛光处理去除基板表面的电泳漆，露出氧化物陶瓷层，得到加热用基板。该加热用基板的导热率为20W/K·m-25W/K·m，击穿电压＞500V。

(6)、制作电阻加热层：在加热用基板上利用PVD工艺沉积Fe-Ni-Cr合金电阻薄膜，然后将薄膜刻蚀成设计的图案，以满足设计的负载及功率密度要求。

(7)、制作封装保护层：同实施例一，得到加热板。

实施例三

基板本体材质：同实施例一；

加工过程：

(1)、机械加工：同实施例一；

(1)、基板本体表面处理：同实施例一。

(3)、微弧氧化：同实施例一；微弧氧化中：

a)电解液：含硅酸钠10-15g/L、磷酸钠8-12g/L、柠檬酸钠0.1-0.6g/L、乙二醇0.1-1.0g/L、丙三醇0.1-1.0g/L的基础液，用KOH溶液调整基础液的PH值至8-12；再加入0.1-0.5g/L粒径为10-20nm的封孔剂纳米氧化铝粉体和0.1-0.6g/L分散剂聚氧化乙烯烷基酚醚(APEO)或高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，在形成氧化物陶瓷层的过程中完成对微孔的封闭。

b)微弧氧化参数：

电流密度：5-15A/dm²，

电压：300-700V，

直流脉冲频率：500Hz，

占空比：20％-50％，

反应时间：20-50min；

去除微弧氧化涂层，清洗并烘干，得到加热用基板。该加热用基板的绝缘电阻＞10MΩ，击穿电压>500V，导热率大于20W/K·m。

(6)、制作电阻加热层：在加热用基板上利用PVD工艺沉积Ni-Cr合金电阻薄膜，然后将薄膜刻蚀成设计的图案，以满足设计的负载及功率密度要求。

(7)、制作封装保护层：同实施例一，得到加热板。

实施例四

基板本体材质：同实施例一；

加工过程：

(1)、机械加工：同实施例一；

(2)、基板本体表面处理：同实施例一。

(3)、微弧氧化：同实施例一，得到加热用基板。该加热用基板的绝缘电阻＞10MΩ，击穿电压＞500V，导热率＞20W/K·m。

(4)、表面打磨、抛光：去除基板表面的疏松层，清洗并干燥。

(5)、制作Cr/DLC薄膜：用专用挂具将基板置于真空腔室中抽真空至(1.0-5.0)×10^-3Pa；在真空腔室中通入Ar气，使真空腔室内压力在0.1-0.3Pa，在基板挂具上施加负脉冲偏压，偏压为1000-2000V，占空比15％-30％，对基板进行离子轰击清洗3-5分钟；调整脉冲偏压至100V，占空比20％,真空度0.1Pa，启用石墨靶弧，弧电流约20A，弧电压为20-25V，进行DLC薄膜沉积，沉积温度约200℃，沉积时间约10-60分钟，DLC薄膜厚约1-5μm；启动金属Cr靶，沉积Cr/DLC复合薄膜，沉积1-3分钟，Cr/DLC复合薄膜厚度约50-200nm。沉积Cr/DLC薄膜后的加热用基板，维氏硬度＞1000HV；击穿电压＞600V，较沉积前击穿电压有明显提高，且Cr/DLC薄膜可以起到封孔的作用，可省去封孔步骤。Cr/DLC薄膜的作用在于：(1)相比于其它封孔剂，Cr/DLC薄膜对基板热导率的影响更小；(2)可提升加热用基板的绝缘强度；并且Cr/DLC薄膜可作为过渡层，提升后续Cr/DLC薄膜与电阻加热层之间的结合力。

(6)、制作电阻加热层：在加热用基板上利用PVD工艺沉积Cu-Ni合金电阻薄膜，此步骤可以与步骤(5)在同一真空腔体内连续完成，然后将薄膜刻蚀成设计的图案，以满足设计的负载及功率密度要求。

(7)、制作封装保护层：同实施例一，得到加热板。

实验

以实施例一的加热板为例，基板本体厚度1.5mm，氧化物陶瓷层厚度约30μm，以溅射工艺制备CuNi合金电阻薄膜作为加热元件，电阻约30Ω，以24V直流恒压电源供电加热，功率19W，功率密度约0.25W/cm2。

在电子扫描显微镜下观察微弧氧化后基板的横截面，得到显微照片，如图9所示。图9为实施例一加热用基板截面的SEM显微照片，可见氧化物陶瓷层与基板本体之间形成了冶金结合，氧化物陶瓷层与基板本体以冶金型微熔过渡区连接，氧化物陶瓷层的附着力远远优于经阳极氧化、喷涂、烧结等工艺形成的介质层与基板本体之间的附着力。另外，氧化物陶瓷层内组织致密，不存在贯穿氧化物陶瓷层的穿孔，具有较高的强度及电绝缘性。经上述微弧氧化工艺表面陶瓷化处理后的基板本体，能耐90°弯折，弯折时膜层受弯曲拉伸应力形变，弯折后受拉伸的表面未发生膜层剥离及膜层龟裂。

对实施例一加热用基板进行热冲击测试：将经上述微弧氧化处理后的基板加热至200℃以上，然后将基板迅速放入冷水中，待基板冷却后取出，循环5次，观察发现氧化物陶瓷层未发生剥离、龟裂等缺陷，即经上述微弧氧化工艺处理得到的基板抗冷热冲击性能非常优异，适合作为可加热基板。

用温度传感器测量实施例一加热板表面的温度，加热曲线如图10所示。

加热10分钟后，利用温度传感器分别测量加热板上、下表面的温度，上、下的温度差低于2℃，而现有技术中的加热板上、下表面的温差一般在5-10℃左右，表明该加热板的导热性能良好，温度梯度小，加热效率明显高于现有技术所加工的加热板产品。

冷热冲击试验：将实施例一的加热板通电加热至100℃以上温度后，断开直流电源，直接泡入冷水中，待加热板降温后，取出加热板并晾干后测量电阻，通电加热，重复10个循环，加热板的室温电阻无变化，可正常加热。证明本实用新型的加热板具备一定的抗冷热冲击性能，可避免用户误将加热板或带有此加热板的组件在100℃左右的温度直接放入水中而造成加热板失效，提升了加热板的可靠性。

其它实施例的加热用基板和加热板也有类似效果，再此不一一赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的内容。

Claims

1.一种加热用基板，包括基板本体，其特征在于，所述基板本体表面设有与基板本体冶金结合的氧化物陶瓷层；所述基板本体为铝合金、镁合金、钛合金，所述基板本体的厚度为1-2mm，所述氧化物陶瓷层的厚度为10μm-100μm，所述氧化物陶瓷层位于基板本体的所有表面或部分表面，所述氧化物陶瓷层表面有微孔，且微孔中填充封闭有封孔剂。

2.一种加热板，其特征在于，包括权利要求1所述加热用基板、设置在加热用基板上的电阻加热层和位于电阻加热层上的封装保护层。

3.根据权利要求2所述加热板，其特征在于，所述电阻加热层为金属薄膜电阻，其厚度为1-5μm；或所述电阻加热层为厚膜电阻，其厚度为10-50μm。

4.根据权利要求3所述加热板，其特征在于，所述封装保护层的厚度为2-5mm。

5.一种湿化器，包括储水的水罐和加热元件，其特征在于，所述加热元件为权利要求2-4任一所述加热板。