專利名稱：一種無機(jī)導(dǎo)電涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料，尤其是一種無機(jī)導(dǎo)電涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
迄今人們常用的導(dǎo)電涂層分為下述兩大類(I)摻合型導(dǎo)電涂層；(2)本征型導(dǎo)電涂層。摻合型導(dǎo)電涂層大多數(shù)采用有機(jī)高分子樹脂為粘合劑，粘合劑本身不導(dǎo)電，摻入導(dǎo)電粉末材料后，靠導(dǎo)電粉末顆粒之間的相互搭接而形成網(wǎng)絡(luò)式導(dǎo)電通道。摻合型導(dǎo)電涂層存在的主要缺點(diǎn)是粘合劑是有機(jī)高分子樹脂，吸濕率高，涂層導(dǎo)電性能不穩(wěn)定、耐溫性能差、易熱老化，因此大大限制了摻合型有機(jī)高分子導(dǎo)電涂層的商業(yè)化應(yīng)用。本征型導(dǎo)電涂層不需要滲入導(dǎo)電粉末材料而是靠高分子樹脂本身所具有的導(dǎo)電性來達(dá)到導(dǎo)電的目的。然而這種導(dǎo)電高分子樹脂的合成工藝很復(fù)雜，成本太高，而且其涂層的膜電阻一般在兆歐以上，導(dǎo)電性能難以達(dá)到要求。另外，這類涂層在耐溫、耐濕、耐老化等方面還存在嚴(yán)重的問題，致使本征型導(dǎo)電涂層的應(yīng)用仍難以達(dá)到商業(yè)化。因此，本發(fā)明的目的是要提供一種能克服上述兩類導(dǎo)電涂層的缺點(diǎn)，涂層產(chǎn)品的成品率高，導(dǎo)電性能好，使用壽命長的新型無機(jī)導(dǎo)電涂層及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種無機(jī)導(dǎo)電涂層及其制備方法，本發(fā)明制備的涂層產(chǎn)品的成品率高，導(dǎo)電性能好，使用壽命長。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種無機(jī)導(dǎo)電涂層，由以下重量份的組分組成銀粉55-70份，二氧化硅8-20份，氧化鉛6-18份，氧化硼1-5份，氧化秘1-4份，氧化鋰O. 1-0. 4份，氧化銘1. 3-1. 5份。所述銀粉的粒徑彡74 μ m。所述銀粉的粒徑彡44 μ m。所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，按配比將氧化鉛、氧化硼、氧化鉍、氧化鋰、氧化鉈混合均勻，加熱至熔融，待其冷卻后將得到的玻璃料塊粉碎并球磨，篩取74μπι以下的粉粒，按權(quán)利要求1所述重量份加入粒度為< 74 μ m的銀粉和粒度< 74 μ m的二氧化硅粉，并加入相當(dāng)于混合物總重量10-30%的無固定沸點(diǎn)并在后續(xù)的烘干溫度下能全部揮發(fā)的液態(tài)有機(jī)物載體，將混合物調(diào)制成適于制膜的漿料，然后采用常規(guī)制膜工藝在經(jīng)絕緣預(yù)處理的耐熱電絕緣底材表面上制膜，在100-200°C下烘干，最后在350-550°C下燒結(jié)，即得產(chǎn)品。所述液態(tài)有機(jī)物載體為α -松油醇90-97重量％，乙基纖維素3_10重量％。所述液態(tài)有機(jī)物載體為檸檬酸三丁酯92-98% (wt)，硝化纖維素2-8% (wt)。所述加熱熔融的溫度為750_950°C。在100-200°C下的烘干時間為8_15min。在350-550°C下的燒結(jié)時間為1 0_20min。本發(fā)明人在經(jīng)過較長時間的深入研究后發(fā)現(xiàn)，采用彡74 μ m(200目)或更細(xì)粒度的銀粉作為導(dǎo)電材料，采用氧化鉛、氧化硼、氧化鉍、氧化鋰、氧化鉈按一定比例混合作為粘結(jié)劑，與銀粉和二氧化硅粉一起混合后，通過調(diào)漿、成膜、烘干和燒結(jié)等步驟制得的導(dǎo)電涂層即可達(dá)到上述目的，由于這一發(fā)現(xiàn)，從而完成了本發(fā)明。在本發(fā)明的無機(jī)導(dǎo)電涂層中，各成分的作用如下
銀(Ag):導(dǎo)電相，在導(dǎo)電涂層中以細(xì)微顆粒分散體的形態(tài)存在，通過細(xì)微的(最好是鱗片狀的)銀粉互相搭接而形成微觀的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。其粒度不宜太粗，當(dāng)其粒度>74μπι(200目)時，可能造成導(dǎo)電性能不均勻，故將其限定為< 74 μ m(200目)，優(yōu)選為< 44μπι(325目)。二氧化硅本身既作為無機(jī)粘結(jié)劑的骨架材料，同時又能降低無機(jī)導(dǎo)電涂層的熱膨脹系數(shù)，而且還能增強(qiáng)導(dǎo)電涂層的機(jī)械強(qiáng)度，提高其耐磨性和抗擦傷性。氧化鉛和氧化硼在無機(jī)粘結(jié)劑中皆起骨架作用，它們與二氧化硅一起占粘結(jié)劑總量的大部分。氧化鉍起降低無機(jī)粘結(jié)劑軟化點(diǎn)的作用。加入氧化鉍的目的是要使無機(jī)導(dǎo)電涂層的軟化溫度降低至玻璃、陶瓷類材料的相變溫區(qū)(多數(shù)為400-600°C )以下。當(dāng)不加氧化鉍時該導(dǎo)電涂層的軟化點(diǎn)在450°C左右或更高，而加入適量的氧化鉍后可使其軟化點(diǎn)降至350°C以下，這樣，由于可在較低溫度下燒結(jié)，故燒結(jié)時產(chǎn)品不易產(chǎn)生裂紋。氧化鋰和氧化鉈皆起降低無機(jī)粘結(jié)劑熱膨脹系數(shù)的作用，只需加入少量即可使熱膨脹系數(shù)明顯降低，尤以這二者與二氧化硅一起使用時能獲得更好的效果。在上述粘結(jié)劑中，如果不添加二氧化硅、氧化鋰和氧化鉈，所獲導(dǎo)電涂層的熱膨脹系數(shù)約為150X10-7，而在加入適當(dāng)量的上述3種成分后， 其熱膨脹系數(shù)可降低至80X 10-7左右，與玻璃或陶瓷的熱膨脹系數(shù)相接近，這樣當(dāng)該導(dǎo)電涂層受熱時就不易從基底上剝離。粘結(jié)劑混合物的加熱熔融溫度沒有嚴(yán)格限制，只要能將其熔融并混合均勻即可，但為了達(dá)到較好的流動性，最好采用750°C以上的溫度，優(yōu)選在750-950°C范圍內(nèi)。燒結(jié)時，粘結(jié)劑的粉粒不宜太粗，否則所獲導(dǎo)電涂層不夠均勻，故將其限定在74 μ m(200目)以下，優(yōu)選在44μπι(325目)以下。烘干時間和燒結(jié)時間都沒有特別限制，上述的烘干時間8-15分鐘和燒結(jié)時間10-20分鐘只是優(yōu)選范圍。與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電涂層相比，本發(fā)明的無機(jī)導(dǎo)電涂層的優(yōu)點(diǎn)如下
1、全部組分均屬無機(jī)材料，無老化現(xiàn)象；
2、燒結(jié)后導(dǎo)電膜與底材成為一體，不易剝離；
3、吸濕率低(<O. 1% )，比一般有機(jī)高分子樹脂導(dǎo)電涂層吸濕率低一個數(shù)量級以上；
4、耐溫性能好，長期耐溫可達(dá)350°C，短期耐溫可達(dá)450°C，而一般銀導(dǎo)電膠只能耐200°C左右；
5、摻入的導(dǎo)電粉末是銀，比常用的金屬材料耐化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)；
6、導(dǎo)電性能優(yōu)良，大電流負(fù)荷能力強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。實(shí)施例1
準(zhǔn)備一塊長120mm、寬80mm、厚6mm的矩形陶瓷片，備用。另外，制備IOOOg的導(dǎo)電涂層物料并制成無機(jī)導(dǎo)電涂層，所用配方如下
銀粉(≤ 44μπι(325 目))667
二氧化硅(<44 μ m)133
氧化鉛140
氧化硼30
氧化秘20·氧化鋰3
氧化鉈13
將上述配方中除銀粉和二氧化硅粉以外的5種成分混勻，將此混合物于900°C下熔融80分鐘。待所獲的混合物料塊冷卻后將其破碎，然后用球磨機(jī)球磨48小時，用44 μ m(325目)的標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，獲得<44 μ m的粉末狀無機(jī)粘結(jié)劑。往其中加入上述重量的銀粉和二氧化硅粉。然后加入150g由97. 5重量％檸檬酸三丁酯和2. 5重量％硝化纖維素組成的液態(tài)有機(jī)載體，調(diào)制成均勻的漿料。采用絲網(wǎng)印刷工藝將少量漿料印刷在上述陶瓷底板的一側(cè)表面上。將其在150°C下烘干10分鐘，再在500°C下燒結(jié)12分鐘，即制成了本發(fā)明的摻合形無機(jī)導(dǎo)電涂層，涂層的厚度約為O. 2mm。待其冷卻后，用電阻計測其方塊電阻。實(shí)施例2
除了有機(jī)載體為由95重量％ α松油醇與5重量％乙基纖維素組成的溶液以外，其他皆按實(shí)施例1的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了與實(shí)施例1基本上相同的結(jié)果。穩(wěn)定性試驗(yàn)I (儲存穩(wěn)定性)
將上述實(shí)施例1和2的兩種導(dǎo)電涂層元件各10塊在我國南方潮濕的天氣下儲存一年，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何一個導(dǎo)電元件吸濕或霉變。電阻值檢測結(jié)果表明，其方塊導(dǎo)電值的變化量皆< 1%。穩(wěn)定性試驗(yàn)2 (熱穩(wěn)定性)
在上述的兩種導(dǎo)電涂層元件各10塊置于I臺小型恒溫箱中，在350°C下保持2400小時。然后從恒溫箱中將其取出，當(dāng)其冷卻至室溫后進(jìn)行電阻測量。結(jié)果表明，其方塊電阻值的變化量皆< I %。應(yīng)予說明，本發(fā)明的無機(jī)導(dǎo)電涂層不限于平板狀，它可以根據(jù)需要制成各種形狀，還可以直接印刷在電阻元件或電熱元件的表面上作為薄層電極使用。特別適合于作為要求高穩(wěn)定性的電器設(shè)備中的電接觸元件使用。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)導(dǎo)電涂層，其特征在于，由以下重量份的組分組成銀粉55-70份，二氧化娃8-20份，氧化鉛6-18份，氧化硼1-5份，氧化秘1-4份，氧化鋰O. 1-0. 4份，氧化韋它1. 3-1. 5 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)導(dǎo)電涂層，其特征在于所述銀粉的粒徑<74μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)導(dǎo)電涂層，其特征在于所述銀粉的粒徑<44μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于按配比將氧化鉛、氧化硼、氧化鉍、氧化鋰、氧化鉈混合均勻，加熱至熔融，待其冷卻后將得到的玻璃料塊粉碎并球磨，篩取74 μ m以下的粉粒，按權(quán)利要求1所述重量份加入粒度為< 74 μ m的銀粉和粒度< 74 μ m的二氧化硅粉，并加入相當(dāng)于混合物總重量10-30%的無固定沸點(diǎn)并在后續(xù)的烘干溫度下能全部揮發(fā)的液態(tài)有機(jī)物載體，將混合物調(diào)制成適于制膜的漿料，然后采用常規(guī)制膜工藝在經(jīng)絕緣預(yù)處理的耐熱電絕緣底材表面上制膜，在100-200°C下烘干，最后在350-550°C下燒結(jié)，即得產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于所述液態(tài)有機(jī)物載體為α -松油醇90-97重量％，乙基纖維素3-10重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于所述液態(tài)有機(jī)物載體為檸檬酸三丁酯92-98% (wt)，硝化纖維素2-8% (Wt)0
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于所述加熱熔融的溫度為 750-950 °C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于在100-200°C下的烘干時間為8-15min。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述無機(jī)導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于在350-550°C下的燒結(jié)時間為10-20min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無機(jī)導(dǎo)電涂層及其制備方法，本發(fā)明的無機(jī)導(dǎo)電涂層由以下重量份的組分組成銀粉55-70份，二氧化硅8-20份，氧化鉛6-18份，氧化硼1-5份，氧化鉍1-4份，氧化鋰0.1-0.4份，氧化鉈1.3-1.5份。本發(fā)明制備的涂層產(chǎn)品的成品率高，導(dǎo)電性能好，使用壽命長。
文檔編號C09D7/12GK103044975SQ201110388158
公開日2013年4月17日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者張榮斌 申請人:成都盛爾嘉科技有限公司