YBCO厚膜發(fā)熱電阻漿料研究.pdf

1、本課題針對目前厚膜發(fā)熱元件價格較高的問題，進(jìn)行了降低成本的研究。厚膜發(fā)熱元件價格之所以會居高不下，是因為電阻層中使用貴金屬作為功能相，所以為了降低成本，需要使用廉價的導(dǎo)電材料取代這些貴金屬功能相。
　　采用YBCO(YBa2Cu3O7-x)作為厚膜發(fā)熱功能相，從多種角度對其進(jìn)行了可行性的研究；用熱重-差熱分析儀對其熱反應(yīng)過程進(jìn)行分析，確立了初步的工藝條件；對其電導(dǎo)率進(jìn)行測試，測得室溫下最佳的電導(dǎo)率為9.742×105S/m，作為厚

2、膜發(fā)熱功能相是非常合適的；所用不銹鋼基片的熱膨脹系數(shù)在0℃~649℃范圍內(nèi)為11.520×10-6/K，所測得的YBCO功能相的熱膨脹系數(shù)，在25℃~500℃范圍內(nèi)為14.494×10-6/K，與不銹鋼比較匹配；對YBCO材料的電阻-溫度系數(shù)(TCR)進(jìn)行測試，呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)；對YBCO的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，最適合的峰值燒結(jié)溫度為940℃。
　　針對YBCO作為厚膜發(fā)熱層的功能相，研究了與其相適合的粘結(jié)相材料，從玻璃的熔融溫度

3、和熱膨脹系數(shù)的角度，設(shè)計玻璃粘結(jié)相的配方，然后對玻璃粘結(jié)相的原始粉料進(jìn)行熱分析，確定熔煉的工藝條件；研究了玻璃粘結(jié)相的粒徑大小和摻雜質(zhì)量百分比對厚膜電阻的影響，發(fā)現(xiàn)玻璃粘結(jié)相的粒徑越小，厚膜電阻的電導(dǎo)率越大；摻雜質(zhì)量百分比為10％時，厚膜電阻的電導(dǎo)率能夠滿足厚膜發(fā)熱材料的要求，達(dá)到4.687×103S/m，當(dāng)摻雜量過小或過大，都會導(dǎo)致電導(dǎo)率急劇下降。
　　采用絲網(wǎng)印刷工藝，制備厚膜發(fā)熱元件的介質(zhì)層、電阻層，研究了有機(jī)載體的制備和介

4、質(zhì)層的工藝優(yōu)化，通過燒結(jié)對比實驗發(fā)現(xiàn)，印刷的層數(shù)為3層能夠保證介質(zhì)層的平整度，保溫時間至少為30min，才能保證熔融的介質(zhì)有足夠的時間流平；研究了厚膜發(fā)熱層的燒結(jié)工藝條件，發(fā)現(xiàn)峰值燒結(jié)溫度為900℃、保溫時間為30min時，電導(dǎo)率最佳，達(dá)到6.513×103S/m，滿足作為厚膜發(fā)熱電阻的要求；對厚膜發(fā)熱層的TCR特性進(jìn)行測試，結(jié)果呈現(xiàn)負(fù)溫度特性；對厚膜發(fā)熱層的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行測試，在25℃~500℃范圍內(nèi)，為12.620×10-6/K，相