專利名稱：一種ptc稀土厚膜電路智能電熱元件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厚膜電路電熱元件技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種PTC厚膜電路熱敏電阻自動控制的智能厚膜電路電熱元件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，熱敏電阻的應(yīng)用領(lǐng)域日益增多。PTC厚膜電路熱敏電阻即采用厚膜電路制作工藝融合熱敏電阻獨特控制性質(zhì)結(jié)合厚膜電阻電路而制作的厚膜電路智能電熱元件。這一理論概念《PTC厚膜電路可控電熱元件》已獲得國家專利，早在2004年以前已經(jīng)提出，并且得以推廣應(yīng)用。PTC熱敏電阻厚膜電路，不但具有熱敏電阻一般特性，而且由于其材料的組成及工藝的獨特性，又使其具有一般熱敏電阻所沒有的獨特優(yōu)良性能。它可以厚膜電路的形式和厚膜電阻電路疊加或處于同一平面內(nèi)，來控制厚膜電路電熱元件的溫度，使控制精度和靈敏度得以大幅度提高。又可單獨以厚膜電路形式做成可控 電熱元件。因而在很多領(lǐng)域尤其在軍工領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。迄今為止，國內(nèi)外絕大部分具有(PTC)效應(yīng)的熱敏電阻仍是BaTi03陶瓷摻雜制備而成，由于其室溫電阻率高，因而在大電流容量下的應(yīng)用受到了限制，同時由于其材料本身和工藝缺陷，導(dǎo)致功率衰竭等先天問題，目前應(yīng)用范圍受限。正溫系數(shù)PTC熱敏電阻元件因其制作工藝性差，元件靈敏度低，大多在微電子領(lǐng)域使用，難以在電熱領(lǐng)域大面積推廣。專利號為ZL200410050830. 1，創(chuàng)新性地運用“PTC厚膜電路可控電熱元件”，圓滿地解決了上述問題，得到推廣使用。為落實歐盟雙指令(WEEE/R0HS )，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，使PTC厚膜電路熱敏電阻控制精度和靈敏度以及稀土厚膜電路智能電熱元件的電性能、熱性能得以大幅度數(shù)量級提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種不僅加熱溫度場均勻可分級自控、熱響應(yīng)快、功率密度大、設(shè)計靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能環(huán)保、安全可靠外，還具有高溫遠紅外功能的PTC稀土厚膜電路智能電熱元件。本發(fā)明的另一目的是提供一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)上述目的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，它包括金屬基板及其上設(shè)置的PTC厚膜電路熱敏電阻和稀土厚膜電阻電路，PTC厚膜電路熱敏電阻是以厚膜電路的形式和稀土厚膜電阻電路疊加或處于同一平面內(nèi)，來控制厚膜電路電熱元件的溫度，使控制精度和靈敏度得以大幅度提高；又可單獨以厚膜電路形式做成可控電熱元件。作為上述方案的進一步說明所述金屬基板為鐵素體Crl5\lCrl7\00Crl8Mo2系列不銹鋼基板。所述PTC厚膜電路熱敏電阻由PTC厚膜電路熱敏電阻漿料制成，稀土厚膜電阻電路由稀土介質(zhì)漿料和稀土電極漿料制成。
所述稀土介質(zhì)漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，其重量比為65 : 35 ^ 8515 ;固相成分為SiO2 Al2O^CaCTB2O3 La2O3稀土氧化物系微晶玻璃，重量配比為SiO2 30 65 %'Al2O3 5 26 %、CaO 15 38 B2O3 2 16 %、La2O3 0 . 3 15 %。Co2O3O . 05 6 % ;晶核劑為TiO2 I 10 %、ZrO : I "10 % ;溶劑載體配比為丁基卡必醇66 89 %、檸檬酸三丁醋5 15%、乙基纖維素0.5 10 %、氫化蓖麻油0. I 5%、卵磷脂0. 1飛% ;稀土氧化物為鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱中的一種或多種。所述PTC厚膜電路熱敏電阻漿料，由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉及有機載體組成，二氧化釕、氧化銅、氧化釔與有機載體的重量比為65 85 : 35 15;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉組成固相成分，固相成分中二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃的重量比為75 55 : 25 45 ;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉中的二氧化釕、氧化銅、氧化釔粉的重量比為75 59:15 40. 5 : 10 0.5, 二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉的粒徑為0. 30—1. Oiim;微晶玻璃粉為=CaCTSiO2 Al2O3 B2O3 Bi2O3 La2 O3的稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比=SiO2 20 60 %、Al2O35 35 %、CaO 10 350%、Bi2O3IO 30 %、B2O3 I 10 %、La2O3 0. 3 8 % ;晶核劑為 TiO2I 8 %、Zr02l 10 %;有機載體各組分的重量比松油醇68 78 %、檸檬酸三丁醋2 18 %、乙基纖維素0 .4 9%、硝基纖維素0 .4 9%、氫化蓖麻油0 . I 6%、卵磷脂0 . I 6% ;上述稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱中的一種或幾種。所述稀土電極漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，重量比為70 90 30^10;固相成分包括銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉，銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉重量比為99.4 0. 6 :0. 6 6 ;銀鈀釔復(fù)合粉重量比為0.6 10 99"82 0. 4 8 ;粒徑為3 y m ;有機溶劑載體重量比為松油醇60 98 %、檸檬酸三丁醋1(T30 %、乙基纖維素2 10%、硝基纖維素廣5 %、氫化蓖麻油0.廣5 %、卵磷脂0.廣5 微晶玻璃為SiO2 Al2(CCa(TB203、i203 La2O3的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物的成分重量比為=SiO220 60 %、A12035 35 %,CaO 10 35 %、B2031 15 %,La2O3 0. 3 15 Bi2O3 10 30 %。晶核劑為Ti02fl0 %,Zr02ri0 %;稀土氧化物為鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱中的一種或幾種。一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法，其特征在于，它是將金屬基板、稀土介質(zhì)漿料、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、電極漿料、封裝漿料按工藝流程制備成PTC稀土厚膜電路電熱元件，其工藝流程如下
A、金屬基板一CAD\光繪制版一G網(wǎng)印刷一烘干燒結(jié)一檢驗包裝，其中介質(zhì)層厚度>65 iim，PTC厚膜電路熱敏電阻膜厚度> 15iim ;
B、燒結(jié)，升、降溫速率50-70°C/ min,峰值溫度800-950°C。所述稀土介質(zhì)漿料的制備工藝，它包括如下步驟
①制備稀土微晶玻璃粉按重量配比將各氧化物，晶核劑，經(jīng)混合均勻后熔煉，熔煉溫度為1100 1450 °C。保溫90 180分鐘后，出爐水淬，得到玻璃微渣；球磨玻璃微渣，制備出粒徑I微米的微晶玻璃粉；
②配制有機溶劑載體將各化工原料按配比混合均勻，在80 100V的水中溶浴數(shù)小時；調(diào)整乙基纖維素含量，將有機載體的粘度調(diào)整在150 280mPaS的范圍內(nèi)；
③介質(zhì)漿料調(diào)制將固相成分與有機溶劑載體的重量比按65: 85 35 :15;經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，混合、攪拌、分散一小時后，三棍軋制得到成品，粘度值為150 200PaS / RPM。所述PTC厚膜電路熱敏電阻漿料的制備工藝，它包括如下步驟
①微晶玻璃粉制備按上述氧化物、晶核劑配比在三維混料機中混合均勻后，熔爐熔煉，溫度為1100 1450°C，保溫I 3小時后，將玻璃熔液水淬，得到微渣，經(jīng)球磨獲得粒徑I. (T3. 0微米的玻璃微粉；
②二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉制備二氧化釕、氧化銅、氧化釔重量配比為75 ^ 59 : 15 40.5 : 10 0. 5，經(jīng)三維攪拌、混合均勻、球磨得到復(fù)合 粉，粒徑均為
0.30—I. Oum ；
③有機載體制備將上述化工原料按比例，經(jīng)高效攪拌、混合均勻，在80 100V的水中溶解數(shù)小時，調(diào)整增稠劑含量，將有機載體溶劑的粘度調(diào)整在18(T280mPaS的范圍內(nèi)即可；
④PTC厚膜電路熱敏電阻漿料綜合調(diào)制固相成分由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉組成，重量比為75 55 : 25 ^ 45 ;固相成分和有機載體重量比65 85 :35 15，將固相粉體、有機載體溶劑經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，攪拌、混合均勻后，進行三輥反復(fù)軋制得到成品，粘度值為150 200PaS / RPM。所述稀土電極漿料的制備工藝，它包括如下步驟
①微晶玻璃粉制備按原料重量比將各氧化物、晶核劑混合均勻后熔煉，溫度為1100"14500C，保溫廣3小時，水淬得到玻璃微渣，球磨獲得3微米玻璃微粉；
②制備銀鈀釔復(fù)合粉；銀鈀釔復(fù)合粉，粒徑為3pm，在三維混料機中按重量比為；99 82 :0. 6 10 :0. 4 8調(diào)制混合均勻；
③有機載體制備；按原料重量比混合后在8(noo°c水中溶解數(shù)小時，調(diào)整乙基纖維素含量，粘度控制在15(T280mPas范圍；
④制備稀土電極漿料按比例將微晶玻璃粉、銀鈀釔復(fù)合粉、有機溶劑載體置于三維混料機中攪拌混合均勻后入三輥軋機反復(fù)軋制，得到稀土電極漿料，粘度值為150 200PaS /RPM0本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達到的有益效果是
I、本發(fā)明采用將金屬基板、系列稀土電子漿料、系列稀土電子漿料制備在金屬基板上，上述稀土電子漿料是專業(yè)為電熱領(lǐng)域設(shè)計的，同時還公開了介質(zhì)漿料、電極漿料、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料的配方，是對現(xiàn)有技術(shù)的進一步升級和提高，除加熱溫度場均勻可分級自控、熱響應(yīng)快、功率密度大、設(shè)計靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能環(huán)保、安全可靠外，還具有高溫遠紅外功能，該智能電熱元件溫度適應(yīng)范圍廣25—400°C .高低壓(3— 380V)、交直流Ac、Dc均能啟動使用，廣泛適用于太陽能、風(fēng)能、鋰離子電池等各類新能源領(lǐng)域。2、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案效果明顯，尤其是各功能相配方均含有稀土元素。由于加入了稀土金屬，漿料的相容性、濕潤性、熱性能、電性能、工藝性、適應(yīng)性有顯著改進提高，稀土厚膜電路電熱元件由此得名，基于金屬基板的稀土厚膜電路智能電熱元件成功的開發(fā)、應(yīng)用有開拓性的創(chuàng)新意義。


圖I為本發(fā)明的PTC稀土厚膜電路智能電熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1、金屬基板2、PTC厚I旲電路熱敏電阻3、稀土厚I旲電阻電路。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，它包括金屬基板I及其上設(shè)置的PTC厚膜電路熱敏電阻2和稀土厚膜電阻電路3，PTC厚膜電路熱敏電阻是以厚膜電路的形式和稀土厚膜電阻電路疊加或處于同一平面內(nèi)，來控制厚膜電路電熱元件的溫度，使控制精度和靈敏度得以大幅度提高；又可單獨以厚膜電路形式做成可控電熱元件。金屬基板為鐵素體Crl5、lCrl7或00Crl8Mo2系列不銹鋼基板。PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，是由金屬基板、系列稀土電子漿料、系列稀土電子漿料制備在金屬基板上，經(jīng)燒結(jié)工藝制備而成。系列稀土電子漿料包括稀土介質(zhì)漿料、稀土電極漿料，系列電子漿料均由功能相和有機載體組成。系列稀土電子漿料還包括PTC厚膜電路熱敏電阻漿料，上述稀土電子漿料是專業(yè)用于電熱領(lǐng)域的。所述系列稀土電子漿料是指系列介質(zhì)漿料、PTC厚膜電路熱敏 電阻漿料、電極漿料、包封漿料等參雜稀土氧化物鑭、鈰、釹、鉅、軋、鉺、銃、釔和氧化鋱等化學(xué)元素，根據(jù)不同溫度、不同功率、不同用途的電子漿料對方阻、溫度系數(shù)、電性能、熱性能及遠紅外功能的要求，按實驗數(shù)理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或更換配方成分組成要求中的一項或多項調(diào)配而成。一、系列稀土電子漿料的制備方法
1、稀土介質(zhì)衆(zhòng)料的制備
稀土介質(zhì)漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，其重量比為65 : 35 85 : 15;固相成分為SiO2 Al2OfCaCTB2O3 La2O3等稀土氧化物系微晶玻璃，重量配比為Si0230 65 %'Al2O3 5 26 %XaO 15 38 B2O3 2 16 %'La2O3 0 . 3 15 %。Co2O30.05 6 %。晶核劑為TiO2 I 10 %、ZrO : I 10 %。溶劑載體配比為丁基卡必醇66 89 %、檸檬酸三丁醋5 15%、乙基纖維素0.5 10 %、氫化蓖麻油0. I 5 %、卵磷脂0. 1飛％。稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱。稀土氧化物可根據(jù)不同溫度、不同用途的介質(zhì)漿料對熱性能、化學(xué)性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數(shù)理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物。來增添或更換微晶玻璃成分組成要求的一項或多項。稀土介質(zhì)漿料的制備工藝步驟
①制備稀土微晶玻璃粉按重量配比將各氧化物，晶核劑，經(jīng)混合均勻后熔煉。熔煉溫度為1 100 1450 °C。保溫90 180分鐘后，出爐水淬，得到玻璃微渣；球磨玻璃微渣，制備出粒徑3微米的微晶玻璃粉；
②配制有機溶劑載體將各化工原料按配比混合均勻在80 100V的水中溶浴數(shù)小時。調(diào)整乙基纖維素含量，將有機載體的粘度調(diào)整在150 280mPaS的范圍內(nèi)；
③介質(zhì)漿料調(diào)制將固相成分與有機溶劑載體的重量比按65: 85 35 :15;經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，高效混合、攪拌、分散一小時后，三棍軋制得到成品。粘度值為 150 200PaS / RPM。
2、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料的制備PTC厚膜電路熱敏電阻漿料，由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉及有機載體組成，二氧化釕、氧化銅、氧化釔與有機載體的重量比為65 ^85 : 35 15 ;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉組成固相成分，固相成分中二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃的重量比為75 55 : 25 45 ;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉中的二氧化釕、氧化銅、氧化乾粉的重量比為75 59:15 40. 5 : 10 0. 5,二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉的粒徑為0. 30—1. Oiim ;微晶玻璃粉為Ca(TSi02 Al2O3 B2O3 Bi2O3 La2 O3等稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比SiO2 20 60 %、Al2O3 5 35CaO 10 350%、Bi20310 30 %,B203 I 10 %、La2O3 0. 3 8 %。晶核劑為:Ti02l 8ZrO2IlO % ;有機載體各組分的重量比松油醇68 78 %、檸檬酸三丁醋2 18 %、乙基纖維素0 .4 9%、硝基纖維素0 .4 9%、氫化蓖麻油0 . I 6%、卵磷脂0 . I 6%。上述稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱。稀土氧化物可根據(jù)不同功率、不同溫度、不同用途的PTC厚膜電路熱敏電阻漿料對方阻、溫度系數(shù)、熱性能、及遠紅外功能的要求，按照試驗數(shù)理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物。來增添或更換成 分組成要求的一項或多項。PTC厚膜電路熱敏電阻漿料的制備，包括如下工藝步驟
①微晶玻璃粉制備按上述氧化物、晶核劑配比在三維混料機中混合均勻后，熔爐熔煉，溫度為1100 1450°C，保溫I 3小時后，將玻璃熔液水淬，得到微渣，以蒸鎦水為介質(zhì)球磨4-6小時，經(jīng)球磨獲得粒徑3-5 u m微米的玻璃微粉；
②二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉制備二氧化釕、氧化銅、氧化釔重量配比為75 59 : 15 ^ 40.5 : 10 0.5，經(jīng)三維攪拌、混合均勻得到復(fù)合粉；將復(fù)合粉以乙醇為介質(zhì)球磨9 18小時，粒徑控制為:0. 30—1. Oiim ；
③有機載體制備將上述化工原料按比例，經(jīng)高效攪拌、混合均勻，在80 1000C的水中溶解數(shù)小時，三維攪拌直至乙基纖維素完全溶解。按比例加入表面活性劑，調(diào)整增稠劑含量，將有機載體溶劑的粘度調(diào)整在18(T280mPaS的范圍內(nèi)即可；
④PTC厚膜電路熱敏電阻漿料綜合調(diào)制固相成分由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉組成，重量比為75 55 : 25 ^ 45 ;固相成分和有機載體重量比65 85 :35 15，將固相粉體、有機載體溶劑經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，攪拌混合均勻，進行三輥反復(fù)軋制得到PTC厚膜電路熱敏電阻漿料。粘度值為150 200PaS / RPM。
3、稀土電極漿料的制備，
稀土電極漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，重量比為70 90 30^10 ;固相成分包括銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉，銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉重量比為99.4、.6:
0.6 6 ;銀鈀釔復(fù)合粉重量比為0. 6 10 :99 82 :0. 4 8 ;粒徑為3 u m。有機溶劑載體重量比為松油醇60 98 %、檸檬酸三丁醋1(T30 %、乙基纖維素2 10 %、硝基纖維素I 5 %、氫化蓖麻油0. I 5 %、卵磷脂0. I 5 %0微晶玻璃為SiO2 Al2O3 CaCTB2O3 Bi2O3 La2O3的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物的成分重量比為Si02 2(T60 %、A12035 35%、CaO 10 35 %、B2O3I 15 %、La2O3O. 3 15 Bi2O3 10 30 V0o 晶核劑為TiO2I 10ZrO2TlO V0o
上述稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱。稀土氧化物可根據(jù)不同溫度的電極漿料對導(dǎo)電性能、熱性能、化學(xué)性能的要求，按照試驗數(shù)理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物。來增添或更換成分組成要求的一項或多項。稀土電極漿料的制備，包括如下工藝步驟
①微晶玻璃粉制備按原料重量比將氧化物、晶核劑混合均勻后熔煉，溫度為1100"14500C，保溫廣3小時，水淬得到玻璃微渣，球磨獲得3微米玻璃微粉；
②制備銀鈀釔復(fù)合粉；銀鈀釔復(fù)合粉，粒徑為3pm，在三維混料機中按重量比為；99 82 :0. 6 10 :0. 4 8調(diào)制混合均勻； ③有機載體制備；按原料重量比混合后在8(noo°c水中溶解數(shù)小時，調(diào)整乙基纖維素含量，粘度控制在15(T280mPas范圍；
④制備稀土電極漿料按比例將微晶玻璃粉、銀鈀釔復(fù)合粉、有機溶劑載體置于三維混料機中攪拌混合均勻后入三輥軋機反復(fù)軋制，得到稀土電極漿料，粘度150 200PaS /RPM0
二、金屬基板基PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備
將備用金屬基板、稀土介質(zhì)漿料、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、電極漿料、封裝漿料按工藝流程制備稀土厚膜電路電熱元件。漿料放置過久，使用前需進行勻漿處理。工藝流程
A、金屬基板一光繪制版一鋼網(wǎng)印刷一烘干燒結(jié)一檢驗包裝
要求介質(zhì)層厚度> 65iim，熱敏厚膜電路方阻膜厚度> 15 iim ；
B、燒結(jié)工藝升、降溫速率50-70°C/ min，峰值溫度800-950°C。本發(fā)明的適應(yīng)范圍
I、調(diào)整本發(fā)明功能相成分、含量及燒結(jié)工藝，該PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、電極漿料可和多種金屬基板介質(zhì)衆(zhòng)料相容。例如招合金基板、銅合金基板、欽合金基板等。2、調(diào)整本發(fā)明功能相、稀土氧化物和粘接相成分、含量及燒結(jié)工藝，該PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、電極漿料、封裝漿料可制備在氧化鋁基板(A1203)、氮化鋁(AIN)基板、碳化硅(SiC)基板、微晶玻璃基板、高分子復(fù)合陶瓷等基板上，且產(chǎn)生牢固的鍵結(jié)合效果，并具有聞效遠紅外功能。金屬基板基PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，是目前高低壓、交直流均能啟動、體積小，表面熱負荷大，熱效率高，熱啟動快，溫度場均勻可分級自控，導(dǎo)熱性能優(yōu)良、抗熱沖擊能力強，具有遠紅外功能，易于加工，綠色、低碳環(huán)保、安全可靠，廣泛適應(yīng)太陽能、風(fēng)能、鋰離子電池等新能源要求的新型智能電加熱元件系列產(chǎn)品。以下是結(jié)合附圖I對本發(fā)明的實施方式進行進一步描述，本實施例為兩秒速熱(達98°C)無熱膽、增氧型電熱水壺用稀土厚膜電路電熱元件，按產(chǎn)品圖紙技術(shù)要求選取金屬基板，如上圖所示。經(jīng)沖壓成型后進行草酸陽極化處理后備用，將調(diào)制好的系列稀土電子漿料含包封漿料、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、稀土電極漿料、稀土介質(zhì)漿料，按以下工藝和圖紙要求，制備稀土厚膜電路可控電熱元件
工藝流程
A.金屬基板一B. CAD\光繪制版一C. G網(wǎng)印刷一D.烘干燒結(jié)一E.檢驗包裝a.介質(zhì)層厚度> 65 ii m b.熱敏厚膜電路方阻膜厚度> 15 y m
B.燒結(jié)工藝
a.升、降溫速率50-70°C / min b.峰值溫度800_950°C 注漿料放置過久，使用前需進行勻漿處理。經(jīng)測試，稀土厚膜電路可控電熱元件達到以下設(shè)計要求。本發(fā)明實施例的稀土厚膜電路可控電熱元件性能參數(shù)熱響應(yīng)速率150°C /秒本實施例的PTC厚膜電路熱敏電阻電性能
①電性能
權(quán)利要求
1.一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，它包括金屬基板及其上設(shè)置的PTC厚膜電路熱敏電阻和稀土厚膜電阻電路，PTC厚膜電路熱敏電阻是以厚膜電路的形式和稀土厚膜電阻電路疊加或處于同一平面內(nèi)，來控制厚膜電路電熱元件的溫度，使控制精度和靈敏度得以大幅度提高；又可單獨以厚膜電路形式做成可控電熱元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，所述金屬基板為鐵素體Crl5\lCrl7\00Crl8Mo2系列不銹鋼基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，所述PTC厚膜電路熱敏電阻由PTC厚膜電路熱敏電阻漿料制成，稀土厚膜電阻電路由稀土介質(zhì)漿料和稀土電極漿料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，所述稀土介質(zhì)漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，其重量比為65 : 35- 85 : 15 ;固相成分為SiO2- Al2O3 CaCTB2O3- La2O3稀土氧化物系微晶玻璃，重量配比為=SiO2 30- 65 %、Al2O35-26 %、CaO 15 38 B2O3 2-16 %、La2O3 O . 3-15 %、Co2O3 O . 05 6 % ;晶核劑為TiO2 I- 10 %>ZrO : 1-10 % ;溶劑載體配比為丁基卡必醇66-89 %、檸檬酸三丁醋5 15%、乙基纖維素0.5-10 %、氫化蓖麻油0.1- 5 %、卵磷脂O. f5 % ;稀土氧化物為鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，所述PTC厚膜電路熱敏電阻漿料，由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉及有機載體組成，二氧化釕、氧化銅、氧化釔與有機載體的重量比為65-85 : 35-15 ;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉組成固相成分，固相成分中二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉與微晶玻璃的重量比為75- 55 : 25 45 ;二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉中的二氧化釕、氧化銅、氧化釔粉的重量比為75-59 :15 40. 5 : 10- O. 5, 二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉的粒徑為0· 30—1. Ομπι;微晶玻璃粉為Ca(TSi02- Al2O3- B2O3- Bi2O3- La2 O3 的稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比SiO2 20- 60 %、Al2O3 5- 35 %、CaO 10- 350%、Bi2O3IO- 30 B2O3 Γ 10 La2O3 O. 3-8 % ;晶核劑為Ti02l 8 ZrO2TlO % ;有機載體各組分的重量比松油醇68- 78 %、檸檬酸三丁醋2- 18 %、乙基纖維素O . 4-9%、硝基纖維素O .4 9%、氫化蓖麻油O · I- 6%、卵磷脂0.1-6% ;上述稀土氧化物為；鑭、鋪、釹、钷、禮、鉺、鈧、乾和氧化鋪中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件，其特征在于，所述稀土電極漿料由固相成分與有機溶劑載體組成，重量比為70- 90 30^10 ;固相成分包括銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉，銀鈀釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉重量比為99. 4-0. 6 :0. 6飛；銀鈀釔復(fù)合粉重量比為O. 6-10 :99^82 :0. 4- 8 ;粒徑為3 μ m ;有機溶劑載體重量比為松油醇60- 98 %、檸檬酸三丁醋1(Γ30 %、乙基纖維素2-10 %、硝基纖維素廣5 %、氫化蓖麻油 O. Γ5 %、卵磷脂 O. Γ5 微晶玻璃為 SiO2-Al2OfCaCrB2OfBi2CVLa2O3 的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物的成分重量比為=SiO2 20^60 %、Α12035 35 %、CaO 10^35%,Β203Γ15 %,La2O3 O. 3 15 Bi2O3 10-30 % ;晶核劑為Ti02l 10 ZrO2TlO % ；稀土氧化物為鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧、釔和氧化鋱中的一種或幾種。
7.—種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法，其特征在于，它是將金屬基板、稀土介質(zhì)漿料、PTC厚膜電路熱敏電阻漿料、電極漿料、封裝漿料按工藝流程制備成PTC稀土、、、厚膜電路電熱元件，其工藝流程如下 A、金屬基板一CAD\光繪制版一G網(wǎng)印刷一烘干燒結(jié)一檢驗包裝，其中介質(zhì)層厚度>65 μ m, PTC厚膜電路熱敏電阻膜厚度> 15 μ m ; B、燒結(jié)，升、降溫速率50-70°C/ min，峰值溫度800-950°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法，其特征在于，所述稀土介質(zhì)漿料的制備工藝，它包括如下步驟 ①制備稀土微晶玻璃粉按重量配比將各氧化物，晶核劑，經(jīng)混合均勻后熔煉，熔煉溫度為1100-1450 °C ;保溫90-180分鐘后，出爐水淬，得到玻璃微渣；球磨玻璃微渣，制備出粒徑1-3微米的微晶玻璃粉； ②配制有機溶劑載體將各化工原料按配比混合均勻，在80-100V的水中溶浴數(shù)小時；調(diào)整乙基纖維素含量，將有機載體的粘度調(diào)整在150- 280mPaS的范圍內(nèi)； ③介質(zhì)漿料調(diào)制將固相成分與有機溶劑載體的重量比按65: 85- 35 :15;經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，混合、攪拌、分散一小時后，三棍軋制得到成品，粘度值為150- 200PaS / RPM。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法，其特征在于，所述PTC厚膜電路熱敏電阻漿料的制備工藝，它包括如下步驟 ①微晶玻璃粉制備按上述氧化物、晶核劑配比在三維混料機中混合均勻后，熔爐熔煉，溫度為1100- 1450°C，保溫I- 3小時后，將玻璃熔液水淬，得到微渣，經(jīng)球磨獲得粒徑I.(Γ3. O微米的玻璃微粉； ②二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉制備二氧化釕、氧化銅、氧化釔重量配比為75- 59 : 15- 40.5 : 10- O. 5，經(jīng)三維攪拌、混合均勻、球磨得到復(fù)合粉，粒徑均為O.30—I. Oum ； ③有機載體制備將上述化工原料按比例，經(jīng)高效攪拌、混合均勻，在80-100 V的水中溶解數(shù)小時，調(diào)整增稠劑含量，將有機載體溶劑的粘度調(diào)整在18(T280mPaS的范圍內(nèi)即可； ④PTC厚膜電路熱敏電阻漿料綜合調(diào)制固相成分由二氧化釕、氧化銅、氧化釔復(fù)合粉和微晶玻璃粉組成，重量比為75 55 : 25- 45 ;固相成分和有機載體重量比65 85 :35- 15，將固相粉體、有機載體溶劑經(jīng)R-SOl型雙向旋轉(zhuǎn)+振動機械，攪拌、混合均勻后，進行三輥反復(fù)軋制得到成品，粘度值為150- 200PaS / RPM。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件的制備方法，其特征在于，所述稀土電極漿料的制備工藝，它包括如下步驟 ①微晶玻璃粉制備按原料重量比將各氧化物、晶核劑混合均勻后熔煉，溫度為1100-1450°C，保溫廣3小時，水淬得到玻璃微渣，球磨獲得3微米玻璃微粉； ②制備銀鈀釔復(fù)合粉；銀鈀釔復(fù)合粉，粒徑為3μπι，在三維混料機中按重量比為；99-82 0. 6-10 0. 4 8調(diào)制混合均勻； ③有機載體制備；按原料重量比混合后在8(noo°c水中溶解數(shù)小時，調(diào)整乙基纖維素含量，粘度控制在15(T280mPas范圍； ④制備稀土電極漿料按比例將微晶玻璃粉、銀鈀釔復(fù)合粉、有機溶劑載體置于三維混料機中攪拌混合均勻后入三輥軋機反復(fù)軋制，得到稀土電極漿料，粘度值為150-200PaS /RPM。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PTC稀土厚膜電路智能電熱元件及其制備方法，其特征在于，它包括金屬基板及其上設(shè)置的PTC厚膜電路熱敏電阻和稀土厚膜電阻電路，PTC厚膜電路熱敏電阻是以厚膜電路的形式和稀土厚膜電阻電路疊加或處于同一平面內(nèi)，來控制厚膜電路電熱元件的溫度，使控制精度和靈敏度得以大幅度提高；又可單獨以厚膜電路形式做成可控電熱元件。本發(fā)明是目前高低壓、交直流均能啟動、體積小，表面熱負荷大，熱效率高，熱啟動快，溫度場均勻可分級自控，導(dǎo)熱性能優(yōu)良、抗熱沖擊能力強，具有遠紅外功能，易于加工，綠色、低碳環(huán)保、安全可靠，廣泛適應(yīng)太陽能、風(fēng)能、鋰離子電池等新能源要求的新型智能電加熱元件系列產(chǎn)品。
文檔編號H01C7/02GK102685942SQ20121017010
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者王克政 申請人:王克政