提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法技术

本发明专利技术涉及PTC陶瓷元件的制造技术，具体是一种提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法。该方法依次包括以下步骤：a.配料：将原料一次加入，形成全价混料；b.混磨：实现物料的一次均匀化；c.煅烧：实现相组织和主相晶格的一次均匀化；d.再磨：通过二次破碎和研磨作用，进一步实现物料的均匀化，以及晶粒和晶界相组织的细化和均匀化；e.造粒；f.压制；g.烧成；h.磨削；i.喷铝；j.分检。本发明专利技术的优点在于该方法依靠常规的原料和设备，通过提高器件、物料、相组织和晶格层面的均匀性，能够生产出耐电压能力明显好于常规产品的耐高电压PTC陶瓷元件，并且由此可以解决一系列电热器具、电气控制装置和电器保护装置的关键元件问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及PTC陶瓷元件的制造技术，具体是一种提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法。该方法依次包括以下步骤：a.配料：将原料一次加入，形成全价混料；b.混磨：实现物料的一次均匀化；c.煅烧：实现相组织和主相晶格的一次均匀化；d.再磨：通过二次破碎和研磨作用，进一步实现物料的均匀化，以及晶粒和晶界相组织的细化和均匀化；e.造粒；f.压制；g.烧成；h.磨削；i.喷铝；j.分检。本专利技术的优点在于该方法依靠常规的原料和设备，通过提高器件、物料、相组织和晶格层面的均匀性，能够生产出耐电压能力明显好于常规产品的耐高电压PTC陶瓷元件，并且由此可以解决一系列电热器具、电气控制装置和电器保护装置的关键元件问题。【专利说明】提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法
本专利技术涉及PTC陶瓷元件的制造技术，具体是一种用来使PTC正温度系数陶瓷元件获得高耐电压能力(耐电压击穿能力和抗老化能力)的提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法。
技术介绍
PTC正温度系数陶瓷元件是制造PTC电加热器具的关键元件，具有良好的快速启动、温度自控、稳定发热和本征安全特性，因而在家用空调辅助加热器、汽车空调辅助加热器、热风取暖加热器、洗碗机烘干加热器、洗衣机烘干加热器、物料干燥用加热器、食品加工用加热器、金属钎焊加热器、电热水器等方面得都到广泛应用。此外，PTC陶瓷元件也是制造限流器、过流保护器、过载保护器、消磁控制器、启动控制器等电力控制与保护装置的关键元件。在一定电压条件下能够稳定工作，显然是对PTC陶瓷元件的基本要求。随着相关技术的发展，要求PTC陶瓷元件能够耐受更高的额定电压，甚至能够耐受源自电源、荷载和开关元件的冲击电压。近年，这方面的技术要求呈现越来越高、越来越广的发展趋势。例如，电动汽车为追求更高的电效率和比功率，而倾向于采用更高的工作电压(目前已达40(T600V)，车载电池放电过程的电压波动、汽车启停时的冲击作用、电力电子元件的开关动作，都会形成明显的电压冲击作用，这就要求与之配套的车载电加热器最好采用耐高电压PTC陶瓷元件进行制造，否则就必须采用复杂、昂贵、转换效率较低、可靠性较差和笨重的逆变降压供电系统。对应用于电力控制的PTC陶瓷元件，因其承载的电压和功率通常都比较大、工艺地位更为关键，对其耐高电压能力的要求就更为迫切。研究表明，PTC陶瓷元件在实际发生破坏时，通常远未达到材料学意义上的破坏条件，而且呈现很强的不确定性。其原因在于，实际的PTC陶瓷元件，在器件、物料、相组织和晶格层面都存在明显的不均匀性，包括晶界物系组成、晶界厚度、晶粒大小、施主浓度、受主浓度、表面形貌等，甚至存在偏析、夹杂、疏松、气孔、裂纹等缺陷。正是这些不均匀性甚或缺陷，以及它们在空间分布、迭加关系等方面的不确定性，使得实际的PTC陶瓷材料中必然存在耐电压能力薄弱点，正是这些耐电压能力薄弱点决定了 PTC陶瓷元件的耐电压能力，使其远低于理论值，并且在不同批次、不同元件以及同一元件的不同部位上呈现显著的随机性。由此可见，即使采用正确的配方和关键工艺参数(例如煅烧温度、成型压力、焙烧温度等)，如果没有适当的生产制造方法，使PTC陶瓷元件在器件、物料、相组织和晶格层面均具有较好的均匀性，就不能保证不同批次、不同元件以及同一元件不同部位的耐电压能力具有较好的一致性，从而不能最大限度地发挥PTC陶瓷材料的耐电压能力，也就不能批量化生产耐电压性能足够好的PTC陶瓷元件产品 。为了获得耐电压能力较好的PTC陶瓷元件，中国专利“抗电压冲击PTC热敏电阻及其制造方法(200710172259.4)”，提出一种将电极涂层限于PTC陶瓷元件边沿部位的解决方案，使PTC陶瓷元件中心部位没有直接的电流通入，以此纠正PTC陶瓷元件中心部位温度偏高、耐电压能力偏弱、易于被击穿的倾向，应该能够收到一定的相对效果。但是，如果不能有效控制PTC陶瓷元件的电气性能参数离散度，仍然不能对PTC陶瓷元件的耐电压能力给出确定的保证，而且由于PTC陶瓷元件中间部位没有电流直接通入，就必然会降低PTC陶瓷元件的功效，显见这种方法具有局限性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种使用常规PTC陶瓷元件的生产原料，获得具有高耐电压能力的提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法。本专利技术的提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法依次包括以下步骤: a.配料:将制造PTC陶瓷元件的常规原料施主形成剂、受主形成剂、烧结助剂、居里点调整剂、晶粒度调整剂一次加入碳酸钡和二氧化钛主料之中，使之形成全价混料； b.混磨:在球磨机中对配料形成的混合料进行湿法混磨，借助液相中的搅拌、混合、破碎和扩散作用，实现物料的一次均匀化；磨筒内温度控制在35~50°C，并相对常规方法延长磨制时间20%~50% ； c.煅烧:对混磨后的浆料进行脱水、干燥，再置于电热隧道窑内进行煅烧合成；在形成钛酸钡主相的同时，利用高温扩散作用，使施主形成剂、受主形成剂、居里点调整剂、晶粒度调整剂在主相中完成初次扩散和固溶，也使杂质得以富集、初次晶界得以形成，实现相组织和主相晶格的一次均匀化； d.再磨:将煅烧料破碎后，再行加入球磨机中进行湿法混磨制浆，使煅烧过程初次形成的相组织被重新破碎分散；通过这种二次破碎和研磨作用，进一步实现物料的均匀化，以及晶粒和晶界相组织的细化和均匀化； e.造粒:对再磨料浆加入表面 活性剂(聚乙烯醇PVA等)，配以剪切搅拌，调整温度至4(T45°C，造粒后获得松装料； f.压制:将造粒制得的松装料加入压制模型，在压机上压制出PTC陶瓷元件生坯；在这里，采用颗粒状的松装料，不仅能够保证装料量的准确性，而且能够减少模型壁面附近因摩擦、滑移效应形成缺陷的密度； g.烧成:将压制获得的生坯载入耐热陶瓷匣钵，在电热隧道窑中通过提高生坯在烧成隧道窑中的推进速度、在冷却段强制鼓风，使烧成工序的升温速度和降温速度均相对常规烧成方法提高15%~25% ;通过快速升温、快速降温，能够较好地抑制晶粒异常生长以及施主元素、受主元素和居里点调整元素的晶间析出，以保证PTC陶瓷元件烧成毛坯具有较好和均匀的电气、机械特性； h.磨削:为了去除毛坯因表层滑移、模具污染、烧成气氛污染、直接受热所形成的表面异常结构层，也为了保证元件几何尺寸精度和电极层喷涂的效果，先在专用磨床上对烧成的毛坯的大面、侧面、和端面进行磨削，再在抛磨滚筒中以细粒石英砂为磨料进行倒角、抛磨和毛化，最后再进行超声清洗，以减少表层缺陷、保证相组织均匀性，并为喷铝层的紧密附着创造条件； 1.喷铝:将抛磨加工后的PTC陶瓷元件毛坯载入镂空喷涂模板，并预热至特定温度后，使用氧炔焰或者电弧等离子体喷涂机，对PTC陶瓷元件毛坯的双侧大面进行喷铝加工，使之形成四周留有未喷铝边沿的导电金属膜，以保证PTC陶瓷元件在实际电路中的欧姆连接，并且可以防止边沿爬电击穿；喷铝采用多次喷扫成膜方法，以控制铝膜的厚度和渗入深度，使之不影响PTC陶瓷元件的耐高电压能力。j.分检:针对PTC陶瓷元件的几何尺寸、常温电阻、击穿电压参数，进行分检，最终得到电气参数符合技术标准的PTC陶瓷元件分级合格品。本专利技术的优点在于该方法依靠常规的原料和设备，通过提高器件、物料、相组织和晶格层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高PTC陶瓷元件耐电压性能的方法，其特征是：依次包括以下步骤，a.配料：将制造PTC陶瓷元件的常规原料施主形成剂、受主形成剂、烧结助剂、居里点调整剂、晶粒度调整剂一次加入碳酸钡和二氧化钛主料之中，使之形成全价混料；b.混磨：在球磨机中对配料形成的混合料进行湿法混磨，借助液相中的搅拌、混合、破碎和扩散作用，实现物料的一次均匀化；c.?煅烧：对混磨后的浆料进行脱水、干燥，再置于电热隧道窑内进行煅烧合成；d.?再磨：将煅烧料破碎后，再行加入球磨机中进行湿法混磨制浆，使煅烧过程初次形成的相组织被重新破碎分散；e.?造粒：对再磨料浆加入表面活性剂，配以剪切搅拌，调整温度至40～45℃，造粒后获得松装料；f.?压制：将造粒制得的松装料加入压制模型，在压机上压制出PTC陶瓷元件生坯；g.?烧成：将压制获得的生坯载入耐热陶瓷匣钵，在电热隧道窑中通过提高生坯在烧成隧道窑中的推进速度、在冷却段强制鼓风，使烧成工序的升温速度和降温速度均相对常规烧成方法提高15%～25%；h.?磨削：先在专用磨床上对烧成的毛坯的大面、侧面、和端面进行磨削，再在抛磨滚筒中以细粒石英砂为磨料进行倒角、抛磨和毛化，最后再进行超声清洗；i.?喷铝：将抛磨加工后的PTC陶瓷元件毛坯载入镂空喷涂模板，并预热至特定温度后，使用氧炔焰或者电弧等离子体喷涂机，对PTC陶瓷元件毛坯的双侧大面进行喷铝加工，使之形成四周留有未喷铝边沿的导电金属膜；喷铝采用多次喷扫成膜方法；j.?分检：针对PTC陶瓷元件的几何尺寸、常温电阻、击穿电压参数，进行分检，最终得到电气参数符合技术标准的PTC陶瓷元件分级合格品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋新南，郑进军，李文良，陈建良，
申请(专利权)人：镇江东方电热科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：