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
技術領域：
本發(fā)明涉及電子材料技術，特別涉及基于金屬基板的厚膜電阻漿料及其制備技 術。
背景技術：
在電熱領域中，新型的加熱元件要求體積小，功率大，熱惰性小，表面熱負荷大，耗 電低，熱效率高，熱啟動快，功率穩(wěn)定，溫度場均勻，工藝性好，本體自控溫，運行安全可靠， 壽命長，適應范圍廣，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，國內(nèi)的國防科學技術大學研究了出 了以銀、鈀為導電填料的電阻漿料(中國發(fā)明專利，專利號ZL 02139894. 1)和導電漿料 (中國發(fā)明專利，專利號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，導體漿料DT4306，DT4306A都是以貴金屬為導電填料；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，熱效率達到99%，耐壓最高為3750V， 可廣泛應用在家用電水壺、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)市場上還沒有成熟的應用于不銹鋼基板的廉價電阻漿料，由于各類電阻 漿料都以貴金屬作為導電填料，成本昂貴，嚴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)良的廉價導電填料是 厚膜電阻漿料發(fā)展的必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，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)明解決所述技術問題采用的技術方案是，基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻 漿料，包括固相成分和有機載體，有機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)，將原料置入球磨機中球磨6 30小時，干燥，置入電阻爐中預 燒，預燒溫度為850 950°C，保溫1 6小時；將預燒后的粉料置入球磨機中球磨6 30 小時，干燥，置入電阻爐中燒結，燒結溫度為900 1000°C，保溫1 6小時，得到YBCO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，水 淬，得到玻璃微渣；將玻璃微渣置入球磨機中球磨6 24小時，干燥，得到玻璃粉；3)有機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，調(diào)整乙基纖維素的含量，使有 機載體的粘度控制在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載體按(60 85) (40 15)的重量比混合，置入混料機中混合，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)點在于1、YBC0具有優(yōu)良的導電性，電導率與銀類似，可取代銀在厚膜電阻漿料中的應用， 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，結合牢固，兼容性好。以下結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
具體實施例方式本實施方式由固相成分和有機載體按重量比為固相成分有機載體=(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%。實施例1 本實施例涉及到的各組分數(shù)值如下，其單位由前面的實施方式部分確定固相成分有機載體=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%。實施例2 本實施例涉及到的各組分數(shù)值如下，其單位由前面的實施方式部分確定固相成分有機載體=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 %。實施例3本實施例提供一種用于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，干燥；
3、置入電阻爐中預燒，預燒溫度900 V，保溫3小時；4、將預燒后的粉體再次濕法球磨24小時，干燥；5、置入電阻爐中燒結，燒結溫度920°C，保溫3小時；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，水淬；8、將得到的玻璃微渣置入球磨機中濕法球磨36小時，干燥；9、有機載體配方松油醇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，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載 體按70 30的重量比混合，置入球磨機中球磨24小時，得到YBCO厚膜電阻漿料。經(jīng)測試，漿料性能如下方阻彡15m Ω粘度125 2OOPaS線分辨率200 μ m燒結膜厚10 16 μ m初始附著力彡2O.瀏。實施例4 本實施例提供用于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，干燥；3、置入電阻爐中預燒，預燒溫度900 V，保溫3小時；4、將預燒后的粉體再次濕法球磨24小時，干燥；5、置入電阻爐中燒結，燒結溫度920°C，保溫3小時；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，水淬；8、將得到的玻璃微渣置入球磨機中濕法球磨36小時，干燥；9、有機載體配方松油醇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，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載 體按70 30的重量比混合，置入球磨機中球磨24小時，得到YBCO厚膜電阻漿料。經(jīng)測試，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燒結膜厚10 16 μ m初始附著力彡19·6Ν。
權利要求
基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料，包括固相成分和有機載體，有機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， 固相成分和有機載體的重量比為70 30。
3.如權利要求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)，將原料置入球磨機中球磨6 30小時，干燥，置入電阻爐中預燒，預燒溫度 為850 950°C，保溫1 6小時；將預燒后的粉料置入球磨機中球磨6 30小時，干燥， 置入電阻爐中燒結，燒結溫度為900 1000°C，保溫1 6小時，得到YBCO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，水淬，得到 玻璃微渣；將玻璃微渣置入球磨機中球磨6 24小時，干燥，得到玻璃粉；3)有機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，調(diào)整乙基纖維素的含量，使有機載 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 固相成分和有機載體按(60 85) (40 15)的重量比混合，置入混料機中混合，得到所 需的YBCO厚膜電阻漿料。
5.如權利要求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載體，有機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。
文檔編號H01B1/20GK101923911SQ20101015893
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者張琴, 張繼華, 楊傳仁, 陳宏偉 申請人:電子科技大學