專利名稱：基于不銹鋼基板的ybco厚膜電阻漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)，特別涉及基于金屬基板的厚膜電阻漿料及其制備技 術(shù)。
背景技術(shù)：
在電熱領(lǐng)域中，新型的加熱元件要求體積小，功率大，熱惰性小，表面熱負(fù)荷大，耗 電低，熱效率高，熱啟動(dòng)快，功率穩(wěn)定，溫度場(chǎng)均勻，工藝性好，本體自控溫，運(yùn)行安全可靠， 壽命長，適應(yīng)范圍廣，因此要使用厚膜加熱元件，而不是電熱管或PTC加熱器。美國杜邦公 司已經(jīng)將其用于咖啡壺的不銹鋼發(fā)熱盤推向中國市場(chǎng)，國內(nèi)的國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究了出 了以銀、鈀為導(dǎo)電填料的電阻漿料(中國發(fā)明專利，專利號(hào)ZL 02139894. 1)和導(dǎo)電漿料 (中國發(fā)明專利，專利號(hào)ZL 02139895. X)；湖南利德電子漿料有限公司推出的用于不銹鋼 基板的厚膜電阻漿料DZ430XXXX，導(dǎo)體漿料DT4306，DT4306A都是以貴金屬為導(dǎo)電填料；東 莞龍基電子有限公司推出的不銹鋼基板加熱器“MMH-快速升溫金屬加熱器”，升溫速率比傳 統(tǒng)的PTC加熱器快一倍以上，功率密度為5 60W/cm2，熱效率達(dá)到99%，耐壓最高為3750V， 可廣泛應(yīng)用在家用電水壺、電咖啡壺、電熱水器、電發(fā)板和電燙斗上，但同樣使用貴金屬作 為加熱材料。目前國內(nèi)市場(chǎng)上還沒有成熟的應(yīng)用于不銹鋼基板的廉價(jià)電阻漿料，由于各類電阻 漿料都以貴金屬作為導(dǎo)電填料，成本昂貴，嚴(yán)重限制了厚膜電阻漿料的推廣使用，且高溫下 銀離子易遷移，性能穩(wěn)定性和使用壽命都受到影響。因此，采用性能優(yōu)良的廉價(jià)導(dǎo)電填料是 厚膜電阻漿料發(fā)展的必然趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種成本低廉，功率大，穩(wěn)定性好，與鐵素體 系列不銹鋼兼容性好的厚膜電阻漿料及其制備方法。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻 漿料，包括固相成分和有機(jī)載體，有機(jī)載體各組分重量百分比為松油醇50 90%，乙基 纖維素1 20%，檸檬酸三丁酯0 30%，1，4_丁內(nèi)酯0 10%，硝基纖維素0 9%， 氫化蓖麻油0 8%，卵磷脂0 10%，其特征在于，按重量比，固相成分有機(jī)載體= (60 85) (40 15)；所述固相成分包括YBCO陶瓷粉和玻璃粉，按重量比，YBCO陶瓷 粉玻璃粉=(60 99. 9) (40 0. 1) ；YBCO陶瓷粉的組分包括Y203、BaO和CuO，按摩 爾比，Y2O3 BaO CuO= (1 2) (1 8) (1 8)；玻璃為 SiO2-B2O3-Na2O-Al2O3-B a0-Li20-Zn0系玻璃，各組分的重量百分比為=SiO2 20 50%, B2O3 5 40%, Na2O 10 50%, Al2O3 0 20%，BaO 0 20%，Li2O 0 30%，ZnO 0 20%。進(jìn)一步的，YBCO陶瓷粉原料組分摩爾比為Y2O3 BaCO3 CuO = 1 4 6 ；玻 璃粉原料組分重量百分比為=SiO2 30. 21%, H3BO3 25. 86%, NaNO3 43. 93% ；YBCO陶瓷粉 和玻璃粉的重量比為95 5，固相成分和有機(jī)載體的重量比為70 30。
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或者，YBCO陶瓷粉原料組分摩爾比為Y2O3 BaCO3 CuO = 1 4 6 ；玻璃 粉原料組分重量百分比為:Si02 19. 77%, H3BO3 :28· 85%, NaNO3 :23· 63%, Al2O3 :2· 97%, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 :13· 73%, ZnO :1· 98% ；YBCO 陶瓷粉和玻璃粉的重量比為 95 5， 固相成分和有機(jī)載體重量比為70 30。本發(fā)明還提供一種基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料的制備方法，其特征在 于，包括下述步驟1) YBCO陶瓷粉制備按摩爾比配比下列原料=Y2O3 BaCO3 CuO = (1 2) (1 8) (1 8)，將原料置入球磨機(jī)中球磨6 30小時(shí)，干燥，置入電阻爐中預(yù) 燒，預(yù)燒溫度為850 950°C，保溫1 6小時(shí)；將預(yù)燒后的粉料置入球磨機(jī)中球磨6 30 小時(shí)，干燥，置入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900 1000°C，保溫1 6小時(shí)，得到Y(jié)BCO陶瓷 粉；2)玻璃粉制備按重量百分比配比下列原料=SiO2 10 40%, H3BO3 5 30%, NaNO3 20 50%，Al2O3 0 10%，Ba(NO3)2 0 10%，LiNO3 0 20%，ZnO 0 15%， 在混料機(jī)中混合均勻后置入電阻爐中熔煉，熔煉溫度為700 1200°C，保溫1 3小時(shí)，水 淬，得到玻璃微渣；將玻璃微渣置入球磨機(jī)中球磨6 24小時(shí)，干燥，得到玻璃粉；3)有機(jī)載體制備按重量百分比配比下列原料松油醇50 90%，乙基纖維素 1 20%，檸檬酸三丁酯0 30%，1，4_ 丁內(nèi)酯0 10%，硝基纖維素0 9%，氫化蓖 麻油0 8%，卵磷脂；0 10%，60 90°C水浴溶解數(shù)小時(shí)，調(diào)整乙基纖維素的含量，使有 機(jī)載體的粘度控制在100 200PaS ；4)將YBCO陶瓷粉和玻璃粉按(60 99. 9) (40 0. 1)的重量比混合，再將得 到的固相成分和有機(jī)載體按(60 85) (40 15)的重量比混合，置入混料機(jī)中混合，得 到所需的YBCO厚膜電阻漿料。更具體的，所述步驟2)中，玻璃原料的配方為SiO2 :30. 21%，H3BO3 :25. 86%， NaNO3 43. 93% ；或者，所述步驟2)中，玻璃原料的配方為=SiO2 19. 77%, H3BO3 28. 85%, NaNO3 23. 63%，Al2O3 2. 97%, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 13. 73%，ZnO 1. 98%。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于1、YBC0具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率與銀類似，可取代銀在厚膜電阻漿料中的應(yīng)用， 大大降低工業(yè)成本。IkgYBCO和Ikg銀漿原材料成本比較(2009-12-18) 2、使用YBCO陶瓷作為加熱材料，離子遷移率低，使用穩(wěn)定，壽命長。3、玻璃中不含鉛、鎘等對(duì)人體有害的元素，是綠色環(huán)保的產(chǎn)品。
4、YBCO厚膜的熱膨脹系數(shù)與不銹鋼基板匹配良好，結(jié)合牢固，兼容性好。以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施方式由固相成分和有機(jī)載體按重量比為固相成分有機(jī)載體=(60 85) (40 15)組成；所述固相成分包括YBCO陶瓷粉和玻璃粉，二者重量比為YBCO陶瓷粉玻璃粉= (60 99. 9) (40 0. 1)；YBCO陶瓷粉的組分包括Y203、BaO和CuO，各組分的摩爾比為Y2O3 BaO CuO = (1 2) (1 8) (1 8)；玻璃為SiO2-B2O3-Na2O-Al2O3-BaO-Li2O-ZnO系玻璃，各組分的重量百分比為Si02 20 50 %，B2O3 :5 40 %，Na2O 10 50 %，Al2O3 :0 20 %，BaO :0 20 %，Li2O 0 30%, ZnO 0 20% ；有機(jī)載體各組分重量百分比松油醇50 90%，乙基纖維素1 20%，檸檬酸 三丁酯0 30%，1，4_ 丁內(nèi)酯0 10%，硝基纖維素0 9%，氫化蓖麻油0 8%，卵 磷脂:0 10%。實(shí)施例1 本實(shí)施例涉及到的各組分?jǐn)?shù)值如下，其單位由前面的實(shí)施方式部分確定固相成分有機(jī)載體=60 40；YBCO陶瓷粉玻璃粉=60 40 ；YBCO陶瓷粉各組分的摩爾比為Y2O3 BaO CuO = 1 1 8 ；玻璃原料的重量百分比為SiO2 30. 21%, H3BO3 25. 86%, NaNO3 43. 93% ；有機(jī)載體含有下述組分松油醇50%，乙基纖維素20%，檸檬酸三丁酯10%，1，4_ 丁內(nèi)酯10%，卵磷脂10%。實(shí)施例2 本實(shí)施例涉及到的各組分?jǐn)?shù)值如下，其單位由前面的實(shí)施方式部分確定固相成分有機(jī)載體=85 15 ；YBCO 陶瓷粉玻璃粉=99. 9 0. 1 ；YBCO陶瓷粉各組分的摩爾比為Y2O3 BaO CuO = 2 2 6 ；玻璃原料的重量百分比為SiO2 19. 77%, H3BO3 28. 85%, NaNO3 23. 63%, Al2O3 2. 97%, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 13. 73%, ZnO 1. 98% ；有機(jī)載體含有下述組分松油醇90 %，乙基纖維素1 %，硝基纖維素9 %。實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種用于lCrl7(430#)系列不銹鋼基板厚膜電阻漿料的制備方法， 具體如下
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1、YBC0陶瓷粉配方按有效成分摩爾比為Y2O3 BaO CuO = 1 4 6配比原 料 Y2O3,BaCO3 禾Π CuO ；2、將Y2O3，BaCO3和CuO混合均勻，濕法球磨24小時(shí)，干燥；
3、置入電阻爐中預(yù)燒，預(yù)燒溫度900 V，保溫3小時(shí)；4、將預(yù)燒后的粉體再次濕法球磨24小時(shí)，干燥；5、置入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度920°C，保溫3小時(shí)；6、玻璃配方=SiO2 30. 21%, H3BO3 25. 86%, NaNO3 43. 93% ；7、玻璃熔煉工藝1100°C，保溫2小時(shí)，水淬；8、將得到的玻璃微渣置入球磨機(jī)中濕法球磨36小時(shí)，干燥；9、有機(jī)載體配方松油醇90%，乙基纖維素10% ；10、將松油醇，乙基纖維素混合均勻，60°C水浴加熱48小時(shí)，冷卻；11、YBC0陶瓷粉和玻璃粉按95 5的重量比混合，再將得到的固相成分和有機(jī)載 體按70 30的重量比混合，置入球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，得到Y(jié)BCO厚膜電阻漿料。經(jīng)測(cè)試，漿料性能如下方阻彡15m Ω粘度125 2OOPaS線分辨率200 μ m燒結(jié)膜厚10 16 μ m初始附著力彡2O.瀏。實(shí)施例4 本實(shí)施例提供用于lCrl7(430#)系列不銹鋼基板厚膜電阻漿料的制備方法，具體 如下1、YBC0陶瓷粉配方按有效成分摩爾比為Y2O3 BaO CuO = 1 4 6配比原 料 Y2O3,BaCO3 禾Π CuO ；2、將Y2O3，BaCO3和CuO混合均勻，濕法球磨24小時(shí)，干燥；3、置入電阻爐中預(yù)燒，預(yù)燒溫度900 V，保溫3小時(shí)；4、將預(yù)燒后的粉體再次濕法球磨24小時(shí)，干燥；5、置入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度920°C，保溫3小時(shí)；6、玻璃配方=SiO2 19. 77 %, H3BO3 28. 85 %, NaNO3 23. 63 %, Al2O3 2. 97 %, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 13. 73%, ZnO 1. 98% ；7、玻璃熔煉工藝1200°C，保溫2小時(shí)，水淬；8、將得到的玻璃微渣置入球磨機(jī)中濕法球磨36小時(shí)，干燥；9、有機(jī)載體配方松油醇90%，乙基纖維素10% ；10、將松油醇，乙基纖維素混合均勻，60°C水浴加熱48小時(shí)，冷卻；11、YBC0陶瓷粉和玻璃粉按95 5的重量比混合，再將得到的固相成分和有機(jī)載 體按70 30的重量比混合，置入球磨機(jī)中球磨24小時(shí)，得到Y(jié)BCO厚膜電阻漿料。經(jīng)測(cè)試，漿料性能如下方阻彡IOm Ω粘度125 200PaS
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線分辨率200 μ m燒結(jié)膜厚10 16 μ m初始附著力彡19·6Ν。
權(quán)利要求
基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料，包括固相成分和有機(jī)載體，有機(jī)載體各組分重量百分比為松油醇50～90％，乙基纖維素1～20％，檸檬酸三丁酯0～30％，1，4 丁內(nèi)酯0～10％，硝基纖維素0～9％，氫化蓖麻油0～8％，卵磷脂0～10％，其特征在于，按重量比，固相成分∶有機(jī)載體＝(60～85)∶(40～15)；所述固相成分包括YBCO陶瓷粉和玻璃粉，按重量比，YBCO陶瓷粉∶玻璃粉＝(60～99.9)∶(40～0.1)；YBCO陶瓷粉的組分包括Y2O3、BaO和CuO，按摩爾比，Y2O3∶BaO∶CuO＝(1～2)∶(1～8)∶(1～8)；玻璃為SiO2 B2O3 Na2O Al2O3 BaO Li2O ZnO系玻璃，各組分的重量百分比為SiO220～50％，B2O35～40％，Na2O10～50％，Al2O30～20％，BaO0～20％，Li2O0～30％，ZnO0～20％。
2.如權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料，其特征在于，YBCO陶 瓷粉原料組分摩爾比為=Y2O3 BaCO3 CuO = 1 4 6 ；玻璃粉原料組分重量百分比為 SiO2 30. 21%, H3BO3 25. 86%, NaNO3 43. 93% ；YBCO 陶瓷粉和玻璃粉的重量比為 95 5， 固相成分和有機(jī)載體的重量比為70 30。
3.如權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料，其特征在于，YBCO陶 瓷粉原料組分摩爾比為Y2O3 BaCO3 CuO = 1 4 6 ；玻璃粉原料組分重量百分比 為=SiO2 19. 77%, H3BO3 28. 85%, NaNO3 23. 63%, Al2O3 2. 97%, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 13. 73%, ZnO 1. 98% ；YBCO陶瓷粉和玻璃粉的重量比為95 5，固相成分和有機(jī)載體重量 比為70 30。
4.基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟1)YBC0陶瓷粉制備按摩爾比配比下列原料Y2O3 BaCO3 CuO= (1 2) (1 8) (1 8)，將原料置入球磨機(jī)中球磨6 30小時(shí)，干燥，置入電阻爐中預(yù)燒，預(yù)燒溫度 為850 950°C，保溫1 6小時(shí)；將預(yù)燒后的粉料置入球磨機(jī)中球磨6 30小時(shí)，干燥， 置入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900 1000°C，保溫1 6小時(shí)，得到Y(jié)BCO陶瓷粉；2)玻璃粉制備按重量百分比配比下列原料=SiO210 40%,H3BO3 5 30%,NaNO3 20 50%，Al2O3 :0 10%，Ba(NO3)2 :0 10%，LiNO3 :0 20%，ZnO 0 15%，在混料 機(jī)中混合均勻后置入電阻爐中熔煉，熔煉溫度為700 1200°C，保溫1 3小時(shí)，水淬，得到 玻璃微渣；將玻璃微渣置入球磨機(jī)中球磨6 24小時(shí)，干燥，得到玻璃粉；3)有機(jī)載體制備按重量百分比配比下列原料松油醇50 90%，乙基纖維素1 20%，檸檬酸三丁酯0 30%，1，4_ 丁內(nèi)酯0 10%，硝基纖維素0 9%，氫化蓖麻油 0 8%，卵磷脂0 10%，60 90°C水浴溶解數(shù)小時(shí)，調(diào)整乙基纖維素的含量，使有機(jī)載 體的粘度控制在100 200PaS ；4)將YBCO陶瓷粉和玻璃粉按(60 99.9) (40 0. 1)的重量比混合，再將得到的 固相成分和有機(jī)載體按(60 85) (40 15)的重量比混合，置入混料機(jī)中混合，得到所 需的YBCO厚膜電阻漿料。
5.如權(quán)利要求4所述的基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料的制備方法，其特征在 于，所述步驟 2)中，玻璃原料的配方為:Si02 30. 21%, H3BO3 :25· 86%, NaNO3 :43· 93%。
6.如權(quán)利要求4所述的基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料的制備方法，其特征在 于，所述步驟 2)中，玻璃原料的配方為Si02 19. 77%, H3BO3 28. 85%, NaNO3 23. 63%, Al2O3 2. 97%, Ba(NO3)2 9. 07%, LiNO3 13. 73%, ZnO :1. 98%。
全文摘要
基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料及其制備方法，屬電子材料。料漿包括固相成分和有機(jī)載體，有機(jī)載體組分重量百分比為松油醇50～90％，乙基纖維素1～20％，檸檬酸三丁酯0～30％，1，4-丁內(nèi)酯0～10％，硝基纖維素0～9％，氫化蓖麻油0～8％，卵磷脂0～10％，按重量比，固相成分∶有機(jī)載體＝(60～85)∶(40～15)；按重量比，固相成分的組分YBCO陶瓷粉∶玻璃粉＝(60～99.9)∶(40～0.1)；YBCO陶瓷粉組分包括Y2O3、BaO和CuO，按摩爾比，Y2O3∶BaO∶CuO＝(1～2)∶(1～8)∶(1～8)；玻璃為SiO2-B2O3-Na2O-Al2O3-BaO-Li2O-ZnO系玻璃，各組分的重量百分比SiO220～50％，B2O35～40％，Na2O10～50％，Al2O30～20％，BaO0～20％，Li2O0～30％，ZnO0～20％。本發(fā)明具有成本低，功率大，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01B1/20GK101923911SQ20101015893
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者張琴, 張繼華, 楊傳仁, 陳宏偉 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)