一种高强度压敏电阻及其制备方法技术

本申请涉及电阻器的领域，具体公开了一种高强度压敏电阻及其制备方法。一种高强度压敏电阻包括基体层；X层包覆电极层，所述包覆电极层包括由内至外依次重复堆叠沉积的铬电极层和铜镍合金电极层，所述包覆电极层设于所述基体层表面，所述铬电极层和所述铜镍合金电极层的层数相同；树脂包覆层，所述树脂包覆层固定包覆于所述包覆电极层外。一种高强度压敏电阻的制备方法，包括以下步骤：S1、包覆铬电极层；S2、包覆铜镍合金电极层；S3、重复S1、S2，制得中间体；S4、包覆树脂层。本申请的制备方法将电极层与氧化锌陶瓷基体稳定结合，制得压敏电阻具有安全性较佳的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度压敏电阻及其制备方法
本申请涉及电阻器的领域，更具体地说，它涉及一种高强度压敏电阻及其制备方法。
技术介绍
压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要在电路中承担过压保护的作用，压敏电阻根据其主体材料的不同，大致可分为氧化锌体系、二氧化钛体系、碳化硅体系，应用较多的为氧化锌体系。氧化锌体系压敏电阻一般采用陶瓷工艺制成的，压敏电阻的内部微观结构包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层，氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率较高，当两个晶粒之间形成一个相当于二极管的势垒，两个晶粒之间形成一个压敏电阻单元，一个压敏电阻包括多个串联的压敏电阻单元，压面电阻单元的数量决定了压敏电阻的击穿电压。在制备压敏电极的过程中，通常采用将粉料混合，经排胶后再进行烧制，形成基体，通过在基体表面包覆电极层和包覆绝缘层等，从而制成压敏电极，在制备压敏电极的过程中，包覆电极层时通常采用在基体表面涂覆金属浆料，再经过热处理成型的方案，制备具有形成优良导电性能的导体。针对上述相关技术，专利技术人认为，在制备压敏电阻的包覆电极层过程中，需要通过单一靶材在基体上溅射电极层，由于电极层具有一定厚度的要求，进而导致电极层与基体之间的结合性能较差，存在电极层易与基体分离，进而导致压敏电阻失效，即过压保护效果不佳的缺陷。
技术实现思路
为了提高电极层与基体之间的结合性能，延长压敏电阻的使用寿命，本申请提供一种高强度压敏电阻及其制备方法。本申请提供的一种高强度压敏电阻及其制备方法采用如下的技术方案：第一方面，本申请提供一种高强度压敏电阻，采用如下技术方案：一种高强度压敏电阻，包括基体层；X层包覆电极层，所述包覆电极层包括由内至外依次重复堆叠沉积的铬电极层和铜镍合金电极层，所述包覆电极层设于所述基体层表面，所述铬电极层和所述铜镍合金电极层的层数相同；树脂包覆层，所述树脂包覆层固定包覆于所述包覆电极层外。通过采用上述技术方案，采用在基体层上依次重复堆叠沉积铬电极层和铜镍合金电极层，使得电极层较为容易达到压敏电阻所需的电极层厚度，改善采用单一电极层强行涂覆至要求厚度后，导致电极层与基体层之间结合性能不佳的缺陷，进而降低电极层与基体层之间发生分离的可能性，延长压敏电阻的使用寿命，长效对电路提供过压保护。第二方面，本申请提供一种高强度压敏电阻的制备方法，采用如下技术方案：一种高强度压敏电阻的制备方法，包括以下步骤：S1、包覆铬电极层：取氧化锌陶瓷基体和铬靶材，将氧化锌陶瓷基体和铬靶材放置于真空室内，调节真空室内的真空度，向真空室内通入溅射气体，先预溅射10-15min，再对氧化锌陶瓷基体进行溅射处理，制得一次产物；S2、包覆铜镍合金电极层：取一次产物和铜镍合金靶材，将铬靶材更换为铜镍合金靶材，先预溅射5-10min，再对一次产物进行溅射处理，制得二次产物；S3、重复步骤S1、S2，制得中间体；S4、包覆树脂层：将环氧树脂涂覆于中间体上上包覆电极层的一侧，通过流化、固化，制得压敏电阻。通过采用上述技术方案，由于采用溅射法将溅射靶材通过离子轰击的方法将靶材内的原子激发出来，进而在一定速度下沉积在氧化锌陶瓷基体表面上，形成电极层，沉积制备的电极层与氧化锌陶瓷基体之间的结合性能较佳，因此电极层长效附着于氧化锌陶瓷基体上，电路的过压保护效果长效且稳定，保障了压敏电阻的安全性以及可靠性；同时，本申请先在氧化锌陶瓷基体上溅射铬靶材，制得一次产物，进而在一次产物上再次溅射铜镍合金靶材，并进行循环，在氧化锌陶瓷基体形成铬-铜镍合金-铬-铜镍合金的多层复合的电极层，进而较易达到压敏电阻要求的电极层的厚度，且由于铬靶材和铜镍合金靶材在相同溅射压力下冲击氧化锌陶瓷基体的速度不同，形成的电极层之间结合较为紧密，使电极层与氧化锌陶瓷基体之间不易发生脱落，因此制得的压敏电阻不易失效，延长压敏电阻的使用寿命。优选的，所述铬靶材采用以下方法制成：S1、压制：将靶材粉末置于压制模具内，压制成型，等待静压成型，得到铬靶环；S2、烧结处理：将铬靶环放置于真空碳管炉中，调节烧结温度进行烧结，制得铬靶材。通过采用上述技术方案，由于采用冷等静压的方式制得铬靶环，使得铬靶环具有较佳的密度，且冷等静压的生产方式降低了成本，提高了经济效益；通过调节烧结温度，可有效降低铬靶环之间因烧结产生的应力，制得结构较为致密的铬靶材。优选的，所述烧结处理的温度变化为：在1h内程序升温至300-500℃；再继续在3h内程序升温至600-800℃；通入氩气，在氩气气氛下，在7h内程序升温至1100-1200℃；最后程序升温至1250℃保温处理1-2h。通过采用上述技术方案，由于采用分阶段调节烧结温度，使得铬原子之间产生的应力在烧结过程中逐渐消失，并且通过真空度的提高以及惰性气体的通入，使得铬靶环在烧结过程中的收缩效果较佳，进而形成的铬靶材具有较佳的致密度；其次在升温过程中缓慢进行升温，使得铬靶环的均匀收缩，降低制得的铬靶材的发生变形或出现裂纹的可能性，因此通过溅射法轰击制得的铬靶材，可在氧化锌陶瓷基体形成均匀的铬电极层，铬电极层与氧化锌陶瓷基体获得较为优异的结合效果。优选的，所述靶材粉末包括铬粉和无水碳酸钾，所述靶材粉末采用以下方法制成：（1）以质量比10-20:1取铬粉和无水碳酸钾，混合制得混合粉料；（2）将上述制得的混合粉料加入研磨机器，研磨3h，制得靶材粉末。通过采用上述技术方案，由于在铬粉中添加少量的无水碳酸钾作为造孔剂，采用添加了无水碳酸钾的靶材粉末制得的铬靶材表面具有少量的微孔，通过轰击铬靶材在氧化锌陶瓷基体形成的铬电极层的表面积增大，继续在一次产物上溅射铜镍合金靶材，提高了铜镍合金靶材于氧化锌陶瓷基体形成的铜镍合金电极层与一次产物之间的结合性能，进一步增强了电极层与氧化锌陶瓷基体之间的附着性能，因此，制得的压敏电阻获得对电路持久的过压保护效果。优选的，所述压制成型采用的方法为双向压制法。通过采用上述技术方案，由于采用双向压制的方法，使得压制成型后的铬靶环的密度均匀，且操作方法较为简便，操作简单，因此，制得的铬靶环获得较佳的均匀性以及致密性的效果。优选的，所述步骤S2中包覆铜镍合金电极层还包括以下步骤：（1）将二次产物放置于退火室中，调节退火室的真空度，调节退火室的温度为350℃；（2）退火处理1h，制得经退火处理的二次产物。通过采用上述技术方案，由于退火处理，进一步消除氧化锌陶瓷基体上形成的铬合金电极层和铜镍合金电极层之间产生的应力，提高铬合金电极层和铜镍合金电极层之间的附着力。优选的，所述步骤S2中一次产物进行包覆铬电极层前，对一次产物进行预处理，包括以下步骤：（1）调节真空室内的真空度；（2）将一次产物经2h升温至350-450℃，得经预处理的一次产物。通过采用上述技术方案，由于对一次产物进行加热预处理，增强了一次产物和铜镍合金电极层之间附着性能的同时，提高了铬电极层的韧性，降低由于铬电极层产生断裂，进而与氧化锌陶瓷基体分离的可能性；同时在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度压敏电阻，其特征在于：包括/n基体层；/nX层包覆电极层，所述包覆电极层包括由内至外依次重复堆叠沉积的铬电极层和铜镍合金电极层，所述包覆电极层设于所述基体层表面，所述铬电极层和所述铜镍合金电极层的层数相同；/n树脂包覆层，所述树脂包覆层固定包覆于所述包覆电极层外。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度压敏电阻，其特征在于：包括
基体层；
X层包覆电极层，所述包覆电极层包括由内至外依次重复堆叠沉积的铬电极层和铜镍合金电极层，所述包覆电极层设于所述基体层表面，所述铬电极层和所述铜镍合金电极层的层数相同；
树脂包覆层，所述树脂包覆层固定包覆于所述包覆电极层外。


2.一种高强度压敏电阻的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、包覆铬电极层：取氧化锌陶瓷基体和铬靶材，将氧化锌陶瓷基体和铬靶材放置于真空室内，调节真空室内的真空度，向真空室内通入溅射气体，先预溅射10-15min，再对氧化锌陶瓷基体进行溅射处理，制得一次产物；
S2、包覆铜镍合金电极层：取一次产物和铜镍合金靶材，将铬靶材更换为铜镍合金靶材，先预溅射5-10min，再对一次产物进行溅射处理，制得二次产物；
S3、重复步骤S1、S2，制得中间体；
S4、包覆树脂层：将环氧树脂涂覆于中间体上包覆电极层的一侧，通过流化、固化，制得压敏电阻。


3.根据权利要求2所述的一种高强度压敏电阻的制备方法，其特征在于，所述铬靶材采用以下方法制成：
（1）压制：将靶材粉末置于压制模具内，压制成型，等待静压成型，得到铬靶环；
（2）烧结处理：将铬靶环放置于真空碳管炉中，调节烧结温度，进行烧结，制得铬靶材。


4.根据权利要求3所述的一种高强度压敏电阻的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度变化为：在1h内程序升温至300-500℃；再继续在3h内程序升温至600-800℃；通入氩气，在氩气气氛下，在7h内程序升温至1100-1200℃；最后程序升温至1250℃保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，石国能，岳涛，冯志巍，
申请(专利权)人：常州泰捷防雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32