一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料及其制备方法，该PTC热敏电阻浆料包括无机粘接相、复合功能相、有机载体，无机粘接相为由SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂所组成的无铅微晶玻璃粉，复合功能相为由微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉所组成的复合粉，有机载体为由有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物；该PTC热敏电阻浆料方阻高且可调、电阻温度系数高且可调、印刷特性及烧成特性优良且能与绝缘化不锈钢基材相匹配。该制备方法依次包括制备无机粘接相、制备复合功能相、制备有机载体、电阻浆料制备，该制备方法能有效生产制备上述PTC热敏电阻浆料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子材料
，尤其涉及一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料及其制备方法。
技术介绍
厚膜热敏电阻集厚膜技术、电子技术和热敏技术为一体，是实现电子产品片式化和小型化的一种工艺技术，采用传统的厚膜电路制作工艺，将调制好的PTC热敏电阻浆料采用丝网印刷的方式印刷在基板上，经烘干、烧结而成，制作的厚膜热敏电阻具有体积小、阻值可调、响应性好、重复性好等优点。PTC热敏电阻由于其电阻相对于温度的上升而增加，所以被作为自控型发热体、过电流保护元件以及温度传感器等来利用。一直以来，PTC热敏电阻是一种将微量的稀土元素等添加于主成分的钛酸钡(BaTiO3)中并使其半导体化的热敏电阻，其在居里温度以下为低电阻，但是在居里温度以上电阻会有几个数量级的急剧高阻抗化。目前，已实用的热敏电阻中，正温度系数热敏电阻主要有钛酸钡半导体陶瓷、铂、铜、单晶硅等，其中将钛酸钡进行掺杂然后高温半导体化，为突变型正温度系数热敏电阻，在温度达到某一值时，它的电阻率会急剧增大几个数量级，因而一般用用作电路保护开关作用。然而，由于钛酸钡室温电阻率高，因而在大电流容量下的应用受到了限制，同时由于其材料本身和工艺缺陷，导致功率衰竭等先天问题，目前应用范围受限。正温系数PTC热敏电阻元件因其制作工艺性差，元件灵敏度低，大多在微电子领域使用，难以在电热领域大面积推广。铂、铜、单晶硅则为线性PTC热敏电阻，铂热敏电阻是利用贵金属铂对温度的敏感特性，可以做成丝状或膜状，近些年还发展了薄膜片式铂电阻，铂热敏电阻的特点是电阻温度特性线性度好，使用温度范围宽、稳定性好、精度高、性能可靠，但成本高；铜也可做热敏电阻材料，且电阻温度系数比铂电阻大，但因铜容易氧化，故其使用温度不高，加上铜的电阻率不高，一般应用于精度不高、温度较低的场合；单晶硅电阻在一定温度范围内具有线性好、灵敏度高、响应速度快等优点，但其制作工艺较为复杂，成本较高。另外，对于目前PTC热敏电阻浆料还存在方阻较大时，TCR太低的不足，满足不了高阻值、高TCR热敏电阻生产需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻 浆料，该基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料具有以下优点：方阻高且可调、电阻温度系数高且可调、印刷特性及烧成特性优良且能够与绝缘化不锈钢基材相匹配。本专利技术的另一目的在于提供一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料的制备方法，该制备方法能够有效地生产制备上述PTC热敏电阻浆料。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，不锈钢基材为不锈钢管或者不锈钢板，该PTC热敏电阻浆料包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相 10-20％复合功能相 50％-70％有机载体 10％-40％；其中，无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉为由SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为20％-70％、10％-50％、1％-15％、5％-30％、10％-30％、1％-10％、1％-10％；复合功能相为由微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉所组成的复合粉，微米银粉的粒径值为1μm-3μm，纳米银粉的粒径值为20nm-50nm，掺杂钌酸铜粉的粒径值为1μm-3μm，复合功能相中微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉三种物料的重量份依次为5％-50％、5％-20％、30％-90％；有机载体为由有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70％-80％、15％-20％、1％-5％、1％-5％、1％-5％。其中，所述掺杂钌酸铜粉通过二氧化钌、氧化铜以及p型半导体氧化物的固相合成反应进行掺杂，将二氧化钌、氧化铜以及p型半导体氧化物按一定重量份经混料、球磨、烘干、粉碎、过筛后，在900℃-1200℃高温下，经固相合成反应制备得到掺杂钌酸铜粉体，掺杂钌酸铜粉中二氧化钌、氧化铜、p型半导体氧化物三种物料的重量份依次为58％-75％、15％-41.5％、0.5％-10％。其中，所述p型半导体氧化物为Nb2O5、Bi2O3、Cu2O、Y2O3、La2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Dy2O3、Eu2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述稀土氧化物为CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Dy2O3、Eu2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述晶核剂为TiO2、ZrO2、MoO3、Fe2O3、CaF2、P2O5、ZnO中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1，4-丁内酯、1，4-二氧六环、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、乙二醇二甲醚单醋酸酯中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述高分子增稠剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述分散剂为柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1,4-二羟基磺酸胺中的一种或者至少两种所组成的混合物。其中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅中的一种，所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种。一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：a、制备无机粘接相：将SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂于三维混料机中混合均匀，混合物中SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂中七种物料的重量份依次为20％-70％、10％-50％、1％-15％、5％-30％、10％-30％、1％-10％、1％-10％，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1100℃-1500℃，保温时间为3-6小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4-6小时，即得到粒径值为3μm-5μm的无铅微晶玻璃粉；b、制备复合功能相：将微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉混合均匀以制备银-掺杂钌酸铜粉复合粉，复合粉中微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉三种物料的重量份依次为5％-50％、5％-20％、30％-90％，微米银粉的粒径值为1μm-3μm、纳米银粉的粒径值为20nm-50nm、掺杂钌酸铜粉的粒径值为1μm-3μm；c、制备有机载体：将有机溶剂，高分子增稠剂，分散剂，消泡剂、触变剂于80℃水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整高分子增稠剂的含量，以使有机载体的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范围内，其中，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70％-80％、15％-20％、1％-5％、1％-5％、1％-5％；d、电阻浆料制备：将无机粘接相、复合功能相、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行 三辊轧制，以获得粘度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，不锈钢基材为不锈钢管或者不锈钢板，其特征在于，该PTC热敏电阻浆料包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相     10‑20%复合功能相     50%‑70%有机载体       10%‑40%；其中，无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉为由SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为20%‑70%、10%‑50%、1%‑15%、5%‑30%、10%‑30%、1%‑10%、1%‑10%；复合功能相为由微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉所组成的复合粉，微米银粉的粒径值为1µm‑3µm，纳米银粉的粒径值为20nm‑50nm，掺杂钌酸铜粉的粒径值为1µm‑3µm，复合功能相中微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉三种物料的重量份依次为5%‑50%、5%‑20%、30%‑90%；有机载体为由有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%‑80%、15%‑20%、1%‑5%、1%‑5%、1%‑5%。...

【技术特征摘要】
1.一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，不锈钢基材为不锈钢管或者不锈钢板，其特征在于，该PTC热敏电阻浆料包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相 10-20%复合功能相 50%-70%有机载体 10%-40%；其中，无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉为由SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中SiO2、MgO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为20%-70%、10%-50%、1%-15%、5%-30%、10%-30%、1%-10%、1%-10%；复合功能相为由微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉所组成的复合粉，微米银粉的粒径值为1µm-3µm，纳米银粉的粒径值为20nm-50nm，掺杂钌酸铜粉的粒径值为1µm-3µm，复合功能相中微米银粉、纳米银粉、掺杂钌酸铜粉三种物料的重量份依次为5%-50%、5%-20%、30%-90%；有机载体为由有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%-80%、15%-20%、1%-5%、1%-5%、1%-5%。2.根据权利要求1所述的一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，其特征在于：所述掺杂钌酸铜粉通过二氧化钌、氧化铜以及p型半导体氧化物的固相合成反应进行掺杂，将二氧化钌、氧化铜以及p型半导体氧化物按一定重量份经混料、球磨、烘干、粉碎、过筛后，在900℃-1200 ℃高温下，经固相合成反应制备得到掺杂钌酸铜粉体，掺杂钌酸铜粉中二氧化钌、氧化铜、p型半导体氧化物三种物料的重量份依次为58%-75%、15%-41.5%、0.5%-10%。3.根据权利要求2所述的一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，其特征在于：所述p型半导体氧化物为Nb2O5、Bi2O3、Cu2O、Y2O3、La2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Dy2O3、Eu2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。4.根据权利要求3所述的一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，其特征在于：所述稀土氧化物为CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Dy2O3、Eu2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。5.根据权利要求4所述的一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，其特征在于：所述晶核剂为TiO2、ZrO2、MoO3、Fe2O3、CaF2、P2O5、ZnO 中的一种或者至少两种所组成的混合物。6.根据权利要求5所述的一种基于不锈钢基材的PTC热敏电阻浆料，其特征在于：所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1，4-丁内酯、1，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丽萍，苏冠贤，
申请(专利权)人：东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44