一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管，包括外層包壓支撐作用流延片、電阻膜、內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片和瓷棒，電阻膜貼服于外層包壓支撐作用流延片上，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片覆蓋在電阻膜上，形成層狀整體；層狀整體以內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片緊貼瓷棒的方式卷制于瓷棒上；在制備電阻膜所用到的電阻漿料的制備過程中，向制備電阻漿料所用到的原料鎢粉中添加鉑系金屬。本發(fā)明一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管，具有較高的產(chǎn)品生產(chǎn)合格率，提高生產(chǎn)效益；產(chǎn)品質(zhì)量好，具有較長的使用壽命。
【專利說明】一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加熱和引燃【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管。

【背景技術(shù)】
[0002]由于生瓷棒熱壓鑄成型，雖經(jīng)研磨平滑，但其外壁并非絕對光滑，可能隱藏有難以發(fā)現(xiàn)的凹坑或凸起等缺陷?，F(xiàn)有的方法均為單層包裹工藝，該工藝直接將電阻膜包裹生瓷棒容易于凹坑產(chǎn)生的氣泡接觸導(dǎo)致后期通電線路氧化，或因凹坑或凸起導(dǎo)致熱壓時線路塌陷或斷裂，造成通電時局部電阻過大或斷路等不利影響。大大影響到產(chǎn)品的壽命和失效率?，F(xiàn)一般使用純鎢漿料，TCR相對較大，導(dǎo)致需達(dá)到相同的穩(wěn)態(tài)功率時所需的啟動功率過大，對電路沖擊較大易縮短壽命對于難以滿足一些對啟動功率有特殊要求的用戶。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種使用壽命長并且能夠提高產(chǎn)品生產(chǎn)合格率和生產(chǎn)效益的雙層包壓陶瓷發(fā)熱管。
[0004]本發(fā)明的上述目的是通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管，包括外層包壓支撐作用流延片、電阻膜、內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片和瓷棒，電阻膜貼服于外層包壓支撐作用流延片上，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片覆蓋在電阻膜上，形成層狀整體；層狀整體以內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片緊貼瓷棒的方式卷制于瓷棒上。
[0005]進(jìn)一步的，在制備電阻膜所用到的電阻漿料的制備過程中，向制備電阻漿料所用到的原料鎢粉中添加(一定量的)鉬系金屬。
[0006]進(jìn)一步的，向制備電阻漿料所用到的原料鎢粉中添加鉬系金屬，其中，鎢粉與鉬系金屬的重量比為1:0.03-1:0.10 (優(yōu)選重量比為1:0.05)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、避免在瓷棒表面出現(xiàn)凹坑時電阻膜直接接觸空氣，進(jìn)而有效地避免了制成電阻膜的鎢在高溫接觸空氣的情況下被氧化而導(dǎo)致的電阻變大，能夠有效地延長發(fā)熱管的使用壽命;
2、在瓷棒表面有凹坑或凸起時，能夠有效地減緩電阻膜的彎曲程度，保護(hù)電阻電路避免出現(xiàn)斷裂或塌陷，能夠有效地提高產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率和產(chǎn)品質(zhì)量，延長發(fā)熱管的使用壽命;
3、在制作電阻漿料的鎢粉中加入一定量的鉬系金屬，能夠降低啟動功率減小啟動功率對電路的沖擊損傷，進(jìn)而延長發(fā)熱管的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為雙層流延片撕裂示意圖；
圖2為普通發(fā)熱管的瓷棒表面有凹坑示意圖； 圖3為本發(fā)明發(fā)熱管瓷棒表面有凹坑示意圖；
圖4為對電阻膜進(jìn)行電阻段劃分示意圖；
圖5為普通發(fā)熱管的瓷棒表面凹坑引起電阻膜塌陷示意圖；
圖6為本發(fā)明在瓷棒表面有凹坑引起電阻膜彎曲示意圖；
圖7為普通發(fā)熱管瓷棒表面凸起示意圖；
圖8為本發(fā)明在瓷棒表面有凸起示意圖。
具體實(shí)施例
[0009]下面通過實(shí)施例來更加詳細(xì)的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍不限于此。
[0010]實(shí)施例:一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管，如圖所示，包括外層包壓支撐作用流延片1、電阻膜2、內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3和瓷棒4，電阻膜2貼服于外層包壓支撐作用流延片I上，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3覆蓋在電阻膜2上，形成層狀整體；層狀整體以內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3緊貼瓷棒4的方式卷制于瓷棒4上。
[0011]圖1為雙層流延片撕裂示意圖，外層印刷的流延片I厚度較厚，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3厚度較薄，這樣一來不會影響卷制時的塑性。這樣做主要是由于瓷棒4熱壓鑄成型，雖經(jīng)研磨平滑，但其外壁并非絕對光滑，可能隱藏有難以發(fā)現(xiàn)的凹坑或凸起等缺陷直接將電阻膜2包裹瓷棒4容易于凹坑產(chǎn)生的氣泡接觸導(dǎo)致后期通電線路氧化，或因凹坑或凸起導(dǎo)致熱壓時線路塌陷或斷裂，造成通電時局部電阻過大或斷路等不利影響。
[0012]圖2為普通發(fā)熱管瓷棒4表面有凹坑的狀況，對于這種單層的包壓方式，當(dāng)瓷棒4的表面出現(xiàn)凹坑5時電阻膜2與凹坑5中空氣直接接觸，由于電阻膜2主要成分為鎢，鎢在空氣中高溫底下會出現(xiàn)氧化導(dǎo)致電阻變大。在產(chǎn)品使用時不斷通電加熱，凹坑5處的電阻膜局部電阻變大，由于串聯(lián)的電路中；根據(jù)歐姆定律，電壓是根據(jù)電阻大小按比例分配的，如圖4，可將發(fā)熱電阻膜2近似看做由η個電阻相同且為R的段，Rl為有缺陷的電阻段，根據(jù)上述說明，若Rl >R則分配的電壓分別為Uki >UK。根據(jù)歐姆定律，串聯(lián)電路中電流相等，即Iki=Ik=I貝丨』，功率PK1=UKI*I > Pe=Ue*L.由于電阻膜2在瓷棒4表面上平均分布，則加熱面積S相等。在加熱面積相等的情況下功率大的一方(即Pki)加熱溫度一定高于功率小的一方(Pk).則造成局部溫度大于平均溫度。如此反復(fù)多次，造成Rl電阻越來越大，溫度越來越高，如此惡性循環(huán)。在某一時刻Rl的加熱溫度超過瓷棒承載的溫度上限，則出現(xiàn)局部炸裂導(dǎo)致斷路繼而發(fā)熱管失效。本發(fā)明如圖3，保護(hù)層(內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3)隔絕了電阻膜2與空氣的接觸，解決了上述缺陷問題，大大減小了失效率。
[0013]圖5為普通發(fā)熱管瓷棒表面凹坑引起電阻膜塌陷的狀況，可以明顯看出外層包壓支撐作用流延片I在熱壓過程中壓塌情況，電阻膜線路受壓出現(xiàn)塌陷，甚至是出現(xiàn)斷裂(如圖中電阻膜裂痕6)或局部偽斷裂。此類產(chǎn)品使用多次之后失效率極高。圖6所示是本發(fā)明在瓷棒表面有凹坑引起電阻膜有彎曲的狀況，從圖可以看出，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3起到緩沖和保護(hù)的作用，大大的降低了電阻膜2的線路在凹坑中凹陷的程度，對電阻膜2的線路起到保護(hù)作用，從而大幅度地提高了發(fā)熱管的使用壽命。
[0014]圖7是普通發(fā)熱管瓷棒表面凸起的狀況，與凹坑相類似的，凸起7 —樣會造成電阻膜2線路的折彎甚至局部斷裂(如圖中電阻膜裂痕8)或偽斷裂。圖8是本發(fā)明在瓷棒表面有凸起的狀況，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片3同樣地起到緩沖和保護(hù)的作用延長使用壽命。
[0015]眾所周知的，加熱棒在不斷的使用后，電阻值會變化，簡稱衰變。一般的鎢漿料時正向衰變，即不斷通電后電阻會增大。針對普通的單層包壓發(fā)熱管與雙層包壓發(fā)熱管以汽車氧傳感器加熱棒為例，取單層與雙層同款樣品各10支，做壽命對比試驗(yàn)如下:
在16V測試電壓下通電2分鐘，斷電2分鐘為一個周期，如此循環(huán)反復(fù)。在空氣中裸露加熱。如此做的目的是:為了短時間內(nèi)使加熱棒從室溫加熱至900°C左右，對瓷棒以及加熱線路在極限的冷熱沖擊進(jìn)行嚴(yán)苛的檢驗(yàn)；16V電壓強(qiáng)度相對正常使用時電壓更高，對比更加明顯。
[0016]其測試結(jié)果如下:
表1:普通的單層包壓發(fā)熱管測試結(jié)果
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[0017]表2:本發(fā)明雙層包壓發(fā)熱管測試結(jié)果漏_hit樣S序咢< ym 8E >
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[0018]對比測試結(jié)果，可以看出雙層包壓的發(fā)熱管的平均電阻衰變明顯低于單層包壓的發(fā)熱管的平均電阻衰變，也即雙層包壓的發(fā)熱管壽命有顯著提高。
[0019]本發(fā)明還可以選擇使用一種電阻漿料制成電阻膜，這種電阻漿料擁有極小的電阻溫度系數(shù)(即TCR)以解決啟動功率過大，影響到使用壽命的問題。根據(jù)電阻電阻溫度系數(shù)

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公式:TCR(平均)=^(?2 τι-.)公式中R2——高溫電阻；R1——初始溫度是的電阻；T2——



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高溫溫度；Tl—初始溫度。公式可轉(zhuǎn)換為，Rl= 1 + TCR r T2 T1,。根據(jù)漿料特性，每一個溫度都有相對應(yīng)的電阻。若需要兩只外形相同，并且加熱面積相同的加熱棒達(dá)到相同的穩(wěn)態(tài)溫度Τ2，可以表示為兩只加熱的棒穩(wěn)態(tài)電阻相等且均為R2。如上述公式，TCR為分母，即TCR越小，Rl越大，相同的溫度下Rl與TCR成反比。根據(jù)歐姆定律I=U/R，則Rl增大，啟動電流I減小，啟動功率P也隨之減小。較小的啟動功率對電路的損傷較小，可延長使用壽命。本發(fā)明在制備電阻漿料的原料鎢粉中按1:0.03-1:0.10的重量比例加入鉬系貴金屬制成的電阻漿料，可以降低TCR值。當(dāng)鎢粉與鉬系金屬的重量比為1:0.05混合制成的電阻漿料，其TCR=1265ppm/°C，而傳統(tǒng)的純鎢電阻漿料TCR約4000ppm/°C，TCR約降低至原來的1/3。
[0020]例如:要求一只使用電壓為220V穩(wěn)態(tài)功率為200W的加熱棒達(dá)到800°C的穩(wěn)態(tài)溫度，假設(shè)加熱面積剛好滿足上述功率與溫度達(dá)到熱平衡，即功率為200W時，此加熱面積恰好能達(dá)到800°C的穩(wěn)態(tài)溫度。設(shè)初始溫度為室溫20°C，則可以計(jì)算出穩(wěn)態(tài)電阻需達(dá)到R2=U2/
P=220V2、200W=242Q ;根據(jù)上述公式計(jì)算，使用傳統(tǒng)鎢漿初始電阻

【權(quán)利要求】
1.一種雙層包壓陶瓷發(fā)熱管，其特征在于:包括外層包壓支撐作用流延片、電阻膜、內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片和瓷棒，電阻膜貼服于外層包壓支撐作用流延片上，內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片覆蓋在電阻膜上，形成層狀整體；層狀整體以內(nèi)層包壓保護(hù)作用流延片緊貼瓷棒的方式卷制于瓷棒上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層包壓陶瓷發(fā)熱管的電阻膜，其特征在于:在制備該電阻膜所用到的電阻漿料的制備過程中，向制備電阻漿料所用到的原料鎢粉中添加(一定量的)鉬系金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙層包壓陶瓷發(fā)熱管的電阻膜，其特征在于:向制備電阻漿料所用到的原料鎢粉中添加鉬系金屬，其中，鎢粉與鉬系金屬的重量比為1:0.03-1:0.10(優(yōu)選重量比為1:0.05)。
【文檔編號】C04B41/88GK104185317SQ201410402823
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】吳寶洲, 楊建東, 趙杰, 柯建家, 鄭凱平 申請人:廈門格睿偉業(yè)電子科技有限公司