本發(fā)明屬于電極膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無機導電電極膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前市場上應用于電熱電器設備、儀器和電熱元件中的各種電壓、大小電流電接觸元件的無機導電電極膜，主要以氧化鉛作為主要成分。氧化鉛作為無機導電電極膜層的中間體不可或缺，缺少氧化鉛不可成膜。制備無機導電電極膜時氧化鉛的含量達到70％-80％以上，因此，制備過程中會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢料等污染物，會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，嚴重影響人體健康。更為嚴重的是，由于無機導電電極膜層的使用領(lǐng)域與人類的生活直接相關(guān)，例如：作為電熱電器設備、儀器和電熱元件中的各種電壓、大小電流電接觸元件的導電電極膜層使用。鉛及其化合物為劇毒重金屬化合物，是rohs明確禁止的六種劇毒化合物之一。高含鉛量對人類和環(huán)境危害很大，同時，含鉛等有害物質(zhì)對人體和環(huán)境有危害的這類產(chǎn)品，在歐美等發(fā)達國家市場已經(jīng)面臨無鉛性的技術(shù)貿(mào)易壁壘，因此，降低含鉛化合物的用量、甚至不使用含鉛物質(zhì)一直是無機導電電極膜層的發(fā)展方向。此外，現(xiàn)在常用的無機導電電極膜層的熱性能、導電性能、材料結(jié)合力、熱膨脹系數(shù)等性能表現(xiàn)不一致，難以統(tǒng)一應用于云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板等多種絕緣載體上。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種無機導電電極膜及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有無機導電電極膜使用含鉛物質(zhì)危害人體健康和生活環(huán)境的問題，以及現(xiàn)有無機導電電極膜層的熱性能、導電性能、材料結(jié)合力、熱膨脹系數(shù)等性能表現(xiàn)不一致，難以統(tǒng)一應用于云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板等多種絕緣載體上的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種無機導電電極膜，由基體材料和液體介質(zhì)制成，所述基體材料由如下重量份數(shù)的下列原料組成：
以及，一種無機導電電極膜的制備方法，包括以下步驟：
按照上述無機導電電極膜的配方稱取各組分；
將氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅加熱熔融，冷卻后進行研磨、過篩，加入銀粉、超細云母粉混合，得到基材混合物；
在所述基材混合物中，加入占基體材料和液體介質(zhì)總重量的10-30％的有機介質(zhì)，混合得到混合漿料；
提供基板，將所述混合漿料印刷在所述基板上，進行干燥、燒結(jié)處理，得到無機導電電極膜。
本發(fā)明提供的無機導電電極膜，首先，添加有超細云母粉，所述超細云母粉能夠促使無機導電電極膜中的主原料相互搭接更加牢靠，同時，使得到的無機導電電極膜產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)小，能匹配各種載體的膨脹系數(shù)，電氣性能更加穩(wěn)定。此外，所述超細云母粉的使用，使所述無機導電電極膜具有更好的耐溫、耐濕、耐磨、耐腐蝕、耐老化性能。
其次，本發(fā)明采用大量的氧化鉍作為無機導電電極膜原料，避免了含鉛物質(zhì)的使用，一方面，所述氧化鉍低碳環(huán)保，有益于人體健康和對生態(tài)環(huán)境的保護；另一方面，所述氧化鉍具有更好的附著力，有利于在基板上更好地附著，增強增韌，從而提供更好地成品的機械強度。此外，所述氧化鉍價格相對低廉，有利于降低無機導電電極膜的成本。
再次，以氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻作為主要成膜物質(zhì)，使得無機導電電極膜的膜層能夠形成具有較好強度的連續(xù)干膜；進一步的，無機導電電極膜中還添加其他金屬氧化物，如氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅。一方面，如氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅作為成膜物質(zhì)參與成膜；另一方面，上述物質(zhì)作為功能添加劑，能相互協(xié)同，彌補以氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻作為主要成膜物質(zhì)的電阻膜的功能上的不足。具體的，所述氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻相互配合，可以提高石墨電阻膜的工作溫度和電氣性能的穩(wěn)定性；同時，所述氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅配合作用，進一步提高了電阻膜的附著力、表面強度和耐磨性，避免無機導電電極膜在燒結(jié)過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象(龜裂、起皮)，以及在使用或儲存過程的劃傷。
再次，本發(fā)明提供的無機導電電極膜，主要骨架材料為無機高溫金屬氧化物材料制作，電氣性能更加穩(wěn)定，導電性能好。無機導電電極膜以氧化鉍、二氧化硅等材料為骨架材料，材料軟化點溫度明顯提高，其所制備的石墨電阻膜，應用范圍更加廣泛。同時使用三氧化二銻、氧化鋅和碳酸鋰作為原料，所述三氧化二銻和氧化鋅用于有效提高產(chǎn)品與載體之間的附著力，進而提高結(jié)合效果，所述碳酸鋰可調(diào)和三氧化二銻、氧化鋅和其他原料成分之間的融合性，從而保證上述效果的實現(xiàn)。
基于上述優(yōu)點，本發(fā)明提供的無機導電電極膜，熱性能、導電性能、材料結(jié)合力、熱膨脹系數(shù)等性能表現(xiàn)一致，能夠統(tǒng)一應用于云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板等多種絕緣載體，最適合作為電熱電器設備、儀器和電熱元件中的各種電壓、大小電流電接觸元件的導電電極膜使用。
本發(fā)明提供的無機導電電極膜的制備方法，只需將各氧化物熔融處理后添加銀粉、超細云母粉，再添加有機介質(zhì)制成漿料成膜，不僅方法簡單，而且得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異。
具體實施方式
為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例提供了一種無機導電電極膜，由基體材料和液體介質(zhì)制成，所述基體材料由如下重量份數(shù)的下列原料組成：
本發(fā)明實施例中，所述基體材料包括兩部分，一部分是由金屬氧化物組成的玻璃微粉骨架材料，包括氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅；另一部分是由銀粉、超細云母粉組成的功能性材料。其中，所述骨架材料充電電阻膜的骨料，來支撐膜結(jié)構(gòu)；所述功能性材料賦予電阻膜實用功能。
本發(fā)明實施例中，所述基體材料包括兩部分，一部分是由金屬氧化物組成的玻璃微粉骨架材料，包括氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅；另一部分是由石墨粉、超細云母粉、遠紅外陶瓷粉組成的功能性材料。其中，所述骨架材料充電電阻膜的骨料，來支撐膜結(jié)構(gòu)；所述功能性材料賦予電阻膜實用功能。
具體的，所述銀粉時無機導電電極膜中的導電介質(zhì)體，在無機導電電極膜層中以細微顆粒分散體的形態(tài)存在。優(yōu)選的，所述銀粉為鱗片狀銀粉。通過鱗片狀的銀粉互相搭接，形成微觀的導電網(wǎng)絡通道。本發(fā)明實施例中，所述銀粉的重量份數(shù)為600-700份，可具體為600份、620份、640份、680份、700份，優(yōu)選為620-680份。本發(fā)明實施例所述銀粉的粒度不宜太粗，當其粒度＞400目時，可能造成導電性能不均勻，而導致無機導電電極膜層局部過熱，甚至燒斷現(xiàn)象。因此，所述銀粉的粒度≤400目，優(yōu)選的，為所述銀粉的粒度≤500目。
本發(fā)明實施例中，添加有超細云母粉。所述超細云母粉一方面作為無機中間體的骨架材料，增強無機導電電極膜層的機械強度、提高其耐磨性、導電介質(zhì)相互搭接力和抗擦傷性；另一方面，其作為功能添加劑用于調(diào)節(jié)無機導電電極膜層的熱膨脹系數(shù)，使無機導電電極膜能匹配各種載體的膨脹系數(shù)，同時用于增強各無機組分之間的相互搭接，提高電氣性能穩(wěn)定性。此外，所述超細云母粉的使用，使所述無機導電電極膜具有更好的耐溫、耐濕、耐磨、耐腐蝕、耐老化性能。所述超細云母粉重量份數(shù)為12-16份，具體可為12份、13份、14份、15份、16份。優(yōu)選的，所述超細云母粉重量份數(shù)為12-16份。同時故，超細云母粉是無機導電電極膜層中該超細云母粉重量份數(shù)為10-15份，優(yōu)選為12-16份。
進一步的，本發(fā)明實施例對所述超細云母粉的粒徑也有嚴格控制，具體的，所述超細云母粉的粒徑在500目以下(即顆粒度小于500目)。若所述超細云母粉的顆粒度大于500目，各組分之間，特別是增強氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻和二氧化鈦、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅之間的相互搭強度變差，成膜效果差，無機導電電極膜在使用過程中局部會產(chǎn)生龜裂、起皮等現(xiàn)象。優(yōu)選的，所述超細云母粉的粒徑為500-600目。
本發(fā)明實施例中，所述氧化鉍是無機導電電極膜中的主體材料，發(fā)揮中間骨架作用。具體的，所述氧化鉍的重量份數(shù)為150-200份，才能有效發(fā)揮中間骨架的作用，具體可以為150份、160份、170份、180份、190份、200份。優(yōu)選的，所述氧化鉍的重量份數(shù)為160-190份。本發(fā)明實施例采用大量的氧化鉍作為無機導電電極膜原料，避免了含鉛物質(zhì)的使用，一方面，所述氧化鉍低碳環(huán)保，有益于人體健康和對生態(tài)環(huán)境的保護；另一方面，所述氧化鉍具有更好的附著力，有利于在基板上更好地附著，增強增韌，從而提供更好地成品的機械強度。相對于氧化鉛，所述氧化鉍具有較高的軟化溫度和環(huán)保特性，因此，所述氧化鉍的大量使用較大地提高了無機導電電極膜的成膜溫度和使用溫度，以保證無機導電電極膜層燒結(jié)時產(chǎn)品不易產(chǎn)生裂紋和開裂。此外，所述氧化鉍價格相對低廉，有利于降低無機導電電極膜的成本。
所述無機導電電極膜需要附著在載體上，進一步制備成各種電子元件。大量使用所述氧化鉍得到的漿料在載體上的附著能力較差。所述氧化鋅作為無機導電電極膜的另一基體組分，能夠有效改善無機導電電極膜的膨脹系數(shù)，使無機導電電極膜的熱膨脹系數(shù)與載體(包括云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、石英玻璃基板、微晶玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板)一致，有效調(diào)節(jié)無機導電電極膜與載體之間的結(jié)合力和附著力，使無機導電電極膜在載體上的結(jié)合力更佳。所述氧化鋅的重量份數(shù)為30-45份，具體可為30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份。優(yōu)選的，所述氧化鋅的重量份數(shù)為32-43份。
本發(fā)明實施例中，所述三氧化二銻配合所述碳酸鋰、硼酸和二氧化鈦，共同作用，改善遠玻璃微粒(包括氧化鉍和其他金屬氧化物)與載體的附著力，促進玻璃微粒之間的粘結(jié)力；同時，所述三氧化二銻還能增強玻璃微粒與所述石墨粉之間的結(jié)合性能，從而使得得到的無機導電電極膜電氣性能更加穩(wěn)定。所述三氧化二銻的重量份數(shù)為40-60份，具體可為40份、45份、50份、55份、60份，優(yōu)選為40-55份。
所述氧化鉍、三氧化二銻和氧化鋅的配合使用，還能提高無機導電電極膜的工作溫度，從而擴大了無機導電電極膜的適用范圍。
本發(fā)明實施例中，所述硼酸作為氧化鉍的補充成分，共同作為無機導電電極膜的中間主體材料。所述硼酸的添加，可以在制作過程中促進材料的快速熔融、融合，保證無機導電電極膜在使用和制作過程中不會產(chǎn)生裂紋和開裂現(xiàn)象，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。此外，所述硼酸還與所述三氧化二銻、二氧化鈦一起改善遠紅外陶瓷粉、玻璃微粒(包括氧化鉍和其他金屬氧化物)與載體的附著力；同時增強遠紅外陶瓷粉、玻璃微粒與所述石墨粉之間的結(jié)合性能。所述硼酸的重量份數(shù)為15-30份，具體可為15份、18份、20份、25份、30份，優(yōu)選為17-28份。
通過使用上述重量份數(shù)的三氧化二銻、硼酸，一方面，改善玻璃微粉之間及玻璃微粒與碳粉之間的表面結(jié)合力，提高無機導電電極膜內(nèi)部的結(jié)合力及與載體的附著力；另一方面，可以改善無機導電電極膜的溫度適用范圍和材料軟化溫度點。此外，各組分相互協(xié)調(diào)，還能有效改善無機導電電極膜的熱膨脹系數(shù)，提高其熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明實施例中，所述氧化鋁作為另一種骨架支撐原料，用于構(gòu)建所述石墨粉和玻璃微料(包括其他各金屬氧化物)之間的相互搭接的橋梁，從而使得各組分能夠充分結(jié)合、融合，提高電阻膜的致密性和穩(wěn)定性。所述氧化鋁的重量份數(shù)為10-15份，具體可為10份、11份、12份、13份、14份、15份。優(yōu)選的，所述氧化鋁的重量份數(shù)為10-14份。
本發(fā)明實施例中，所述氧化鎂作為輔助功能原料，能夠與所述二氧化鈦配合，共同作用促進石墨電阻膜表面硬化，預防無機導電電極膜在運行、儲存過程中劃傷和挫傷。此外，所述氧化鎂還與所述硼酸配合，促進各種金屬氧化物充分熔融，使各種金屬氧化物融合均勻。所述氧化鎂的重量份數(shù)為5-10份，具體可為5份、6份、7份、8份、10份。優(yōu)選的，所述氧化鎂的重量份數(shù)為5-9份。
所述石英砂是氧化鉍的替代材料，和氧化鉍一起形成電阻膜的骨架支撐結(jié)構(gòu)。通過石英砂的替代，可以降低氧化鉍的含量，從而適度降低無機導電電極膜的成膜溫度和使用溫度。此外，所述石英砂的添加使用，能夠賦予無機導電電極膜峰號的附著力，同時增強了導電電極莫的表面強度，以防止生產(chǎn)過程中的劃傷，同時減小了膨脹系數(shù)。由于石英砂的性質(zhì)限制，不能過量添加來取代氧化鉍的含量。具體的，所述石英砂的重量份數(shù)為25-40份，具體可為25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份。優(yōu)選的，所述石英砂的重量份數(shù)為26-35份。
由于所述氧化鉍的含量較高，使得無機導電電極膜各個組份之間的粘結(jié)性大大降低。本發(fā)明實施例通過添加少量的碳酸鋰，使所述氧化鉍和其他組分之間的結(jié)合力大大增加。通過所述碳酸鍶和所述氧化鉍之間的相互配合，改善了無機導電電極膜的結(jié)合力，防止了無機導電電極膜在制備工藝的燒結(jié)過程中出現(xiàn)裂紋、爆裂、龜裂、起皮等問題。同時，通過碳酸鋰的調(diào)節(jié)作用，使氧化鉍、三氧化二銻氧化鋅三種骨架材料之間的結(jié)合力顯著增加，進而形成機械強度增強的穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)。此外，所述碳酸鋰同時發(fā)揮降低無機中間體熱膨脹系數(shù)的作用，只需加入少量即可使熱膨脹系數(shù)明顯降低，特別優(yōu)選碳酸鋰與超細云母粉一起使用，減低熱膨脹系數(shù)的效果更加，其熱膨脹系數(shù)與玻璃或陶瓷等載體的熱膨脹系數(shù)幾乎相近。由此得到的無機導電電極膜層，受熱時不易從載體上剝離，同時不會產(chǎn)生裂紋、爆裂、龜裂、起皮等問題。所述碳酸鋰的重量份數(shù)為5-10份，具體可為5份、6份、7份、8份、10份。優(yōu)選的，所述碳酸鋰的重量份數(shù)為5-8份。
本發(fā)明實施例無機導電電極膜中，添加了堿式碳酸銅作為原料組分。所述堿式碳酸銅一方面作為助熔劑，促進各組分之間的快速融合，從而形成性能均一穩(wěn)定的熔融物；另一方面，所述堿式碳酸銅能起催化和流平作用。所述堿式碳酸銅的重量份數(shù)為1-5份，具體可為1份、2份、3份、4份、5份。優(yōu)選的，所述堿式碳酸銅的重量份數(shù)為1-3份。
本發(fā)明實施例中，通過各無機材料組分之間的相互配合，賦予所述無極導電端頭膜以下幾個優(yōu)點：第一，由于本發(fā)明實施例無機導電端頭膜全部組分均屬無機材料，因此，不存在氧化、老化現(xiàn)象；第二，各組分之間的協(xié)同配合，使得燒結(jié)后的無機導電端頭膜層與底材成為一體，不易剝離、裂紋、爆裂、龜裂、起皮等問題；第三，本發(fā)明實施例得到的無機導電端頭膜吸濕率低(≤0.1％)，比一般有機高分子樹脂導電涂層吸濕率低一個數(shù)量級以上；第四，本發(fā)明實施例得到的無機導電端頭膜耐溫性能好，長期耐溫可達400℃，短期耐溫可達500℃，而一般銀導電膠只能耐120℃左右；第五，本發(fā)明實施例中，由于摻鱗片狀的銀粉，比常用的金屬材料耐化學腐蝕性能強；第六，本發(fā)明實施例得到的無機導電端頭膜導電性能優(yōu)良，大電流負荷能力強，可承載電流大于10安培以上，是普通銀漿的2倍；第七，本發(fā)明實施例得到的無機導電端頭膜熱膨脹系數(shù)小，適應于匹配各種載體(云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板等絕緣載體)的膨脹系數(shù)。應當理解，本發(fā)明實施例中，各骨架材料并非單獨發(fā)揮各自的作用發(fā)揮上述效果，而是通過各骨架材料之間相互且多向配合，共同作用，協(xié)助提升了無機導電端頭膜的綜合性能。
本發(fā)明實施例中，所述無機導電電極膜的原料還包括液體介質(zhì)，所述液體介質(zhì)使上述基體原料形成漿料，進而沉積成膜。優(yōu)選的，所述液體介質(zhì)為有機介質(zhì)，且所述有機介質(zhì)占所述基體材料和液體介質(zhì)總重量的10-30％。進一步優(yōu)選的，所述有機介質(zhì)為沸點較低的有機介質(zhì)，具體的，所述有機介質(zhì)的沸點在180-250℃，以便保證在后續(xù)的干燥處理過程中，所述有機介質(zhì)能夠被完全蒸發(fā)。
優(yōu)選的，以所述有機介質(zhì)的總重量為100％計，所述有機介質(zhì)包括如下重量百分含量的下列組分：
松油醇90-95％；
乙基纖維素2-5％；
硅烷偶聯(lián)劑2.5-5％。
作為另一個具體優(yōu)選情形，所述有機介質(zhì)包括酚醛樹脂、乙基纖維素和松香樹脂。具體優(yōu)選的，以所述有機介質(zhì)的總重量為100％計，所述有機介質(zhì)包括如下重量百分含量的下列組分：
酚醛樹脂90％；
乙基纖維素5％；
松香樹脂5％。
本發(fā)明實施例提供的無機導電電極膜，首先，添加有超細云母粉，所述超細云母粉能夠促使無機導電電極膜中的主原料相互搭接更加牢靠，同時，使得到的無機導電電極膜產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)小，適應于匹配于各種載體的膨脹系數(shù)，電氣性能更加穩(wěn)定。此外，所述超細云母粉的使用，使所述無機導電電極膜具有更好的耐溫、耐濕、耐磨、耐腐蝕、耐老化性能。
其次，本發(fā)明實施例采用大量的氧化鉍作為無機導電電極膜原料，避免了含鉛物質(zhì)的使用，一方面，所述氧化鉍低碳環(huán)保，有益于人體健康和對生態(tài)環(huán)境的保護；另一方面，所述氧化鉍具有更好的附著力，有利于在基板上更好地附著，增強增韌，從而提供更好地成品的機械強度。此外，所述氧化鉍價格相對低廉，有利于降低無機導電電極膜的成本。
再次，以氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻作為主要成膜物質(zhì)，使得無機導電電極膜的膜層能夠形成具有較好強度的連續(xù)干膜；進一步的，無機導電電極膜中還添加其他金屬氧化物，如氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅。一方面，如氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅作為成膜物質(zhì)參與成膜；另一方面，上述物質(zhì)作為功能添加劑，能相互協(xié)同，彌補以氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻作為主要成膜物質(zhì)的電阻膜的功能上的不足。具體的，所述氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻相互配合，可以提高石墨電阻膜的工作溫度和電氣性能的穩(wěn)定性；同時，所述氧化鎂、石英砂、碳酸鋰和堿式碳酸銅配合作用，進一步提高了電阻膜的附著力、表面強度和耐磨性，避免無機導電電極膜在燒結(jié)過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象(龜裂、起皮)，以及在使用或儲存過程的劃傷。
再次，本發(fā)明實施例提供的無機導電電極膜，主要骨架材料為無機高溫金屬氧化物材料制作，電氣性能更加穩(wěn)定，導電性能好。無機導電電極膜以氧化鉍、二氧化硅等材料為骨架材料，材料軟化點溫度明顯提高，其所制備的石墨電阻膜，應用范圍更加廣泛。同時使用三氧化二銻、氧化鋅和碳酸鋰作為原料，所述三氧化二銻和氧化鋅用于有效提高產(chǎn)品與載體之間的附著力，進而提高結(jié)合效果，所述碳酸鋰可調(diào)和三氧化二銻、氧化鋅和其他原料成分之間的融合性，從而保證上述效果的實現(xiàn)。
基于上述優(yōu)點，本發(fā)明實施例提供的無機導電電極膜，熱性能、導電性能、材料結(jié)合力、熱膨脹系數(shù)等性能表現(xiàn)一致，能夠統(tǒng)一應用于云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板、陶瓷基板、搪瓷基板等多種絕緣載體，最適合作為電熱電器設備、儀器和電熱元件中的各種電壓、大小電流電接觸元件的導電電極膜使用。
本發(fā)明實施例提供的無機導電電極膜，可以通過下述方法制備獲得。
相應的，本發(fā)明實施例還提供了一種無機導電電極膜的制備方法，包括以下步驟：
s01.按照上述無機導電電極膜的配方稱取各組分；
s02.將氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅加熱熔融，冷卻后進行研磨、過篩，加入銀粉、超細云母粉混合，得到基材混合物；
s03.在所述基材混合物中，加入占基體材料和液體介質(zhì)總重量的10-30％的有機介質(zhì)，混合得到混合漿料；
s04.提供基板，將所述混合漿料印刷在所述基板上，進行干燥、燒結(jié)處理，得到無機導電電極膜。
具體的，上述步驟s01中，所述無機導電電極膜的配方及其優(yōu)選情況，如上文所述，為了節(jié)約篇幅，此處不再贅述。
上述步驟s02中，將氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅加熱熔融，形成第一共熔體。優(yōu)選的，所述加熱熔融的溫度為800-1250℃，從而保證各原料組分充分快速的融合在一起。若所述加熱熔融溫度過低，則不能充分有效地熔融各金屬氧化物；若所述溫度過高，基材混合物的軟化點將會提高，會影響電阻膜的成膜效果和成膜燒結(jié)溫度。
將冷卻后的第一共熔體進行研磨、過篩處理，形成粒徑相對均勻的微粒，從而有利于獲得穩(wěn)定的電氣性能。然后加入銀粉、超細云母粉混合，得到基材混合物。為了與所述銀粉、超細云母粉充分混合均勻，并得到粒徑均一的混合體系，進而在后續(xù)成膜后形成均勻致密、性能溫度的膜層，優(yōu)選的，所述過篩處理將冷卻、研磨后的熔融物過目數(shù)≥500目的篩網(wǎng)。通過控制熔融物的粒徑，改善無機導電電極膜的電阻離散度，提高其方阻重復性。
上述步驟s03中，在所述基材混合物中加入有機介質(zhì)形成適于成膜的混合漿料，其中，加入占基體材料和液體介質(zhì)總重量的10-30％的有機介質(zhì)，混合得到混合漿料。優(yōu)選的，以所述有機介質(zhì)的總重量為100％計，所述有機介質(zhì)包括如下重量百分含量的下列組分：
松油醇90-95％；
乙基纖維素2-5％；
硅烷偶聯(lián)劑2.5-5％。
上述步驟s04中，提供基板，所述基板包括云母基板、鋼化玻璃基板、高硼硅玻璃基板、石英玻璃基板、未經(jīng)玻璃基板、氧化鋁陶瓷基板、搪瓷基板，當然，不限于此。將所述混合漿料印刷在所述基板上，依次進行干燥、燒結(jié)處理，得到無機導電電極膜。其中，所述印刷優(yōu)選采用絲網(wǎng)印刷，其中，絲網(wǎng)的網(wǎng)目為40-300目，更有選為100-300目。
優(yōu)選的，所述干燥方式為烘干，烘干溫度為120-280℃，干燥時間優(yōu)選為10-20min，以便充分去除膜層中的有機介質(zhì)，形成致密薄膜。所述烘干溫度不宜過高或過低，若溫度過高，則會導致得到的膜層由于內(nèi)外溫差大，受熱不均而產(chǎn)生龜裂、分層、起泡、爆裂；若所述溫度過低，則難以有效去除有機介質(zhì)，進而在后續(xù)燒結(jié)過程中，揮發(fā)形成氣孔影響膜層質(zhì)量。優(yōu)選的，所述燒結(jié)的溫度為480-680℃，時間優(yōu)選為10-20min，從而形成電氣性能穩(wěn)定的均勻膜層。
本發(fā)明實施例提供的無機導電電極膜的制備方法，只需將各氧化物熔融處理后添加銀粉、超細云母粉，再添加有機介質(zhì)制成漿料成膜，不僅方法簡單，而且得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異。
實施例1
一種無極電極膜(2000克)，包括基體材料和液體介質(zhì)，所述基體材料由如下重量的下列原料組成：
所述有機介質(zhì)由如下重量百分含量的下列組分組成的液態(tài)有機介質(zhì)：
松油醇95％；
乙基纖維素2.5％；
硅烷偶聯(lián)劑2.5％，
總重為450g。
所述無極電極膜的制備方法，包括以下步驟：
s11.按照上述無極電極膜的配方稱取各組分；
s12.將氧化鉍、氧化鋅、三氧化二銻、硼酸、氧化鋁、氧化鎂、石英砂、碳酸鋰、堿式碳酸銅在攪拌機中攪拌均勻，將此混合物于1100℃下熔融60分鐘，將所獲的混合物料塊冷卻后將其破碎，然后用砂磨機研磨2小時，用500目的標準篩過篩，獲得≤500目的微粉狀無機中間體混合物。再往其中加入銀粉、超細云母粉，獲得基材混合物；
s13.在所述基材混合物中，添加有機介質(zhì)，調(diào)制成均勻的混合漿料；
s14.取一塊長500mm、寬300mm、厚6mm的高硼硅玻璃板，采用絲網(wǎng)印刷工藝將少量混合漿料印刷在上述陶瓷底板的一側(cè)表面上。將其在180℃下烘干20分鐘，再在630℃下燒結(jié)20分鐘，即制成了本發(fā)明實施例的高性能無機導電電極膜層，涂層的厚度約為0.15mm。待其冷卻后，用電阻計測得其極身電阻為0.003ω/□。
實施例2
在實施例2中，所述有機介質(zhì)由如下重量百分含量的下列組分組成的液態(tài)有機介質(zhì)：
酚醛樹脂90％；
乙基纖維素5％；
松香樹脂5％。
除此外，其他均與實施例1相通。按照實施例1的條件進行實驗，獲得了實施例1基本上相同的結(jié)果。
將上述實施例1-2得到的無極電極膜進行性能測試，測試方法和結(jié)果如下：
穩(wěn)定性試驗1(儲存穩(wěn)定性)：
將上述實施例1-2獲得的2種無極電極膜元件各10塊放在潮濕的實驗箱中(相對濕度80％-90％)儲存一年，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何一個電阻元件吸濕或霉變。電阻值檢測結(jié)果表明，其電阻值的變化率≤1％。由此可見，本發(fā)明實施例提供的無極電極膜，具有有意的儲存穩(wěn)定性。
穩(wěn)定性試驗2(熱穩(wěn)定性)：
在上述的2種無極電極膜元件各10塊置于1臺小型恒溫箱中，在400℃下保持3000小時。然后從恒溫箱中將其取出，當其冷卻至室溫后進行電阻測量。結(jié)果表明，基極身電阻值的變化量皆＜1％。由此可見，本發(fā)明實施例提供的無極電極膜，具有有意的熱穩(wěn)定性。
環(huán)保性能試驗3(環(huán)保特性)：
需將上述2種高性能無機導電電極膜層元件，高硼硅玻璃發(fā)熱板、微晶發(fā)熱板各10件送至：通標標準技術(shù)服務有限公司，遵照歐盟2011/65/eu(rohs)指令，進行檢測鉛(pb)、鎘(cd)、汞(hg)、六價鉻(cr6+)、多溴聯(lián)苯(pbbs)、多溴聯(lián)苯醚(pbdes)的含量等各項指標進行檢測，檢測結(jié)果均符合上述rohs指令要求。
高性能無機導電電極膜層附著力試驗4(測試運行后的高性能無機導電電極膜層的附著力性能)：
將上述高硼硅玻璃發(fā)熱板、微晶發(fā)熱板2種高性能無機導電電極膜層元件各10片，分別經(jīng)過穩(wěn)定性試驗、環(huán)保性能試驗后再進行高性能無機導電電極膜層的附著力試驗。
試驗條件：在室溫23c°±2c°和相對濕度50±5﹪中進行。
具體方法如下：用美工刀在測試的高性能無機導電電極膜層表面劃10×10個(100個)1mm×1mm小網(wǎng)格，每一條劃線應深及涂層的底層；用毛刷將測試區(qū)域的碎片刷干凈；用3m600或3m610號膠紙或等同效力的膠紙牢牢粘住被測試小網(wǎng)格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測試區(qū)域的接觸面積及力度；用手抓住膠帶一端，在垂直方向(90°)迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同試驗。經(jīng)過上述試驗，目測其切口的相交處，切口的邊緣光滑，格子邊緣沒有任何剝落。其高性能無機導電電極膜層的附著力試驗合格。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。