專利名稱：：采用熱處理降低ptcr陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種采用熱處理降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法，屬于電子陶瓷工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
。PTCR陶瓷發(fā)熱體是一種特性優(yōu)良的恒溫發(fā)熱體，是近十多年來新發(fā)展起來的高科技產(chǎn)品之一，它被廣泛應用于機電、家用電器、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。它是由多種化工原料采用電子陶瓷工藝制造而成，但制造工藝繁瑣，而它對工藝的敏感性較強，在大批量生產(chǎn)中時常會出現(xiàn)產(chǎn)品的主要電性能指標——電阻值超差而成為不合格品。對生產(chǎn)廠家來說，這種不可避免的不合格品日積月累，數(shù)量驚人。目前，對燒結(jié)好的PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻值高于產(chǎn)品指標的不合格品，有人采用真空處理、還原劑還原的方法使電阻值降低。但其存在如下幾個缺點和問題①采用這種方法處理，使該產(chǎn)品的主要電性能PTC效應(如電阻溫度系數(shù)、升阻比和耐電壓)都有明顯的降低，不能付諸實際應用；②這種方法只能在實驗室進行，不能形成大批量處理；③必須要有專門的處理裝置設備，需要額外投資，操作也不方便。目前在國內(nèi)、外對存在的這些缺點和問題都仍沒有克服和解決，不合格品只能當做廢品垃圾處理，以致造成物料和能源等極大的浪費。本發(fā)明的目的在于克服和解決上述降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的現(xiàn)有技術(shù)所存在的產(chǎn)品的主要電性能指標明顯降低、難于實用、必須有專門設備、操作不方便等缺點和問題，研究一種能利用制造PTCR陶瓷發(fā)熱體的現(xiàn)成設備、操作方便、易于實用、同時可以提高產(chǎn)品電性能的采用熱處理降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法。本發(fā)明方法是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明方法是利用PTCR陶瓷制造廠家現(xiàn)成的生產(chǎn)配套設備--隧道窯作為加熱處理爐，該隧道窯應裝有多組電子自動控溫點和液壓推動系統(tǒng)，且應在長期生產(chǎn)中予燒碳酸鋇(BaCO3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鉛(PbO)等形成的固熔體高居里點瓷料用的窯爐；需要熱處理的高電阻值的不合格半成品的PTCR陶瓷發(fā)熱體排放在氧化鋁瓷板上，每幢疊放10～12片，片間撒有可以防止瓷片粘住的二氧化鋯粉，然后用坩鍋蓋住，放置在隧道窯專用的承燒板上，推入隧道窯；整個熱處理過程分為由1#～5#熱電偶控制的升溫區(qū)、6#～9#熱電偶控制的保溫區(qū)、10#熱電偶控制的降溫區(qū)，控溫過程應按圖1所示的加熱曲線設定，即從室溫→300℃升溫速率為250℃/小時，300℃→保溫區(qū)1000℃～1150℃升溫速率為800℃/小時，在1000℃～1150℃保溫50～80分鐘，然后以180℃/小時的速率降溫；對于需要熱處理降低電阻值的不合格PTCR陶瓷發(fā)熱體，其從高阻值降低到低阻值的最大電阻率δ＜5.0×104Ω·cm，居里點Tc在120℃～280℃范圍，最大面積小于500mm2。本發(fā)明方法的原理是高溫PTCR陶瓷發(fā)熱體是由BaCO3、TiO2、PbO以及其它少量添加物組成，并由電子陶瓷工藝制造而成。在燒結(jié)過程中，由于氧化鉛(PbO)是低熔物，在高溫下容易揮發(fā)，使PTCR陶瓷化學劑量比偏移以及造成鈣鈦礦型晶體中產(chǎn)生Ba缺位，這些原因都會導致燒結(jié)后的陶瓷體電阻值增大，電性能下降。在本發(fā)明方法中，由于采用了予燒用的隧道窯，這種隧道窯在生產(chǎn)中是長期予燒以碳酸鋇(BaCO3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鉛(PbO)等形成的固熔體高居里點瓷料用的窯爐，在予燒過程中會排出大量的二氧化碳(CO2)還原氣體和揮發(fā)出一定的PbO氣氛并充滿整個爐膛空間。在本發(fā)明的熱處理過程中，正好能使失鉛(Pb)有Ba缺位的晶體得到補償，使化學計量和Ba缺位恢復平衡，從而使陶瓷體電阻值下降。在熱處理的后期，隨著隧道窯推板緩慢前進，陶瓷體又在較低溫度下作氧化處理，增加了晶界勢壘層，提高了產(chǎn)品的如電阻溫度系數(shù)α、升阻比Rmax/Rmin、耐壓Ub等主要電性能PTC效應。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點和有益效果①采用本發(fā)明方法，不僅可以使不合格半成品的PTCR陶瓷發(fā)熱體的過高電阻值有效地降低到合適的電阻值，使不合格品變?yōu)楹细衿?，而且還有能夠有效提高電性能的作用；②本發(fā)明方法能就地取材，不需額外投資，利用制造PTCR陶瓷發(fā)熱體的現(xiàn)成設備就可以達到本發(fā)明目的，并且操作簡便；③由于隧道窯的爐膛空間容量大，裝載量大，又是連續(xù)性生產(chǎn)，因此可以大量成批進行熱處理，如一天就可處理8萬片24×15×2.2mm的方片；④經(jīng)本發(fā)明方法熱處理過的產(chǎn)品，成品率＞85％，顯著提高了整批產(chǎn)品的合格率；降低了產(chǎn)品成本；⑤本發(fā)明方法可以促使其它相關(guān)含Pb電子陶瓷的不合格品變?yōu)楹细衿罚?jīng)濟效益顯著。附圖的圖面說明如下圖1為熱處理溫度控制曲線圖。圖中T為溫度(℃)，t為時間(小時)。發(fā)明人對本發(fā)明方法進行過很多次試驗，現(xiàn)舉其中的兩個實施例如下本發(fā)明人進行熱處理采用的隧道窯長度為10.0m，爐膛截面尺寸為400×180mm。實施例一取相同熱處理溫度、不同居里點的兩種產(chǎn)品的試樣。試樣A居里點Tc＝160℃，圓環(huán)形瓷片尺寸為Φ外22.0×Φ內(nèi)13.5×3.2mm，電阻值R＝1700～3000Ω，電阻率δ＝1.3×104～2.2×104Ω·cm，該產(chǎn)品的合格電阻值指標范圍為R＝500～1500Ω；試樣B居里點Tc＝230℃，長方形瓷片尺寸24.0×15.0×2.2mm，電阻值R＝1300～2000Ω，電阻率δ＝2.1×104～3.3×104Ω·Cm，該產(chǎn)品的合格電阻值指標范圍為R＝400～1200Ω；將A、B試樣PTCR陶瓷發(fā)熱片按說明書所述方式分別排放在100×75×6.0mm的氧化鋁瓷板上，試樣A排6幢、每幢10片，試樣B排8幢、每幢12片，用95×70×60mm的氧化鋁坩鍋蓋好，放到承燒板上，每個承燒板放12個。根據(jù)說明書所述控溫方式進行本發(fā)明熱處理。溫度曲線的設定見下表經(jīng)本發(fā)明熱處理后，電阻值變化比較如下經(jīng)本發(fā)明熱處理后，電性能變化比較如下實施例二同一產(chǎn)品試樣，取不同熱處理溫度。試樣居里點為Tc＝180℃，圓形瓷片尺寸為Φ13.5×2.5mm，電阻R＝1600～2800Ω，電阻率δ＝8.5×103～1.48×104Ω·cm，該產(chǎn)品的合格電阻值指標范圍為R＝500～1500Ω。試樣排放方式同實施例一，排15幢，每幢10片。熱處理控溫方式也同實施例一，最高溫度(6#～9#保溫區(qū))分別為T1＝1050℃；T2＝1100℃。經(jīng)本發(fā)明熱處理后，電阻值變化比較如下經(jīng)本發(fā)明熱處理后，電性能變化比較如下試驗參數(shù)主要電性能R-T特性耐壓Ub/VRTcα40％/℃Rmax/RminT1試樣處理前1740Ω179℃18.74.6×104＞500處理后865Ω182℃21.61.2×105＞500T2試樣處理前1670Ω180℃18.16.3×104＞500處理后977Ω182℃19.48.7×104＞500</table>權(quán)利要求1.一種采用熱處理降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法，其特征在于它利用PTCR陶瓷制造廠家現(xiàn)成的生產(chǎn)配套設備--隧道窯作為加熱處理爐，該隧道窯應裝有多組電子自動控溫點和液壓推動系統(tǒng)，且應在長期生產(chǎn)中予燒碳酸鋇(BaCO3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鉛(PbO)等形成的固熔體高居里點瓷料用的窯爐；需要熱處理的高電阻值不合格半成品的PTCR陶瓷發(fā)熱體排放在氧化鋁瓷板上，每幢疊放10～12片，片間撒有可以防止瓷片粘住的二氧化鋯粉，然后用坩鍋蓋住，放置在隧道窯專用的承燒板上，推入隧道窯；整個熱處理過程分為由1#～5#熱電偶控制的升溫區(qū)、6#～9#熱電偶控制的保溫區(qū)、10#熱電偶控制的降溫區(qū)，控溫過程為從室溫→300℃升溫速率為250℃/小時，300℃→保溫區(qū)1000℃～1150℃升溫速率為300℃/小時，在1000℃～1150℃保溫50～80分鐘，然后以180℃/小時的速率降溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用熱處理降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法，其特征在于所述的一種需要熱處理降低電阻值的不合格PTCR陶瓷發(fā)熱體，應是其從高阻值降低到低阻值的最大電阻率δ＜5.0×104Ω·cm，居里點Tc在120℃～280℃范圍，最大面積小于500mm2。全文摘要本發(fā)明是一種采用熱處理降低PTCR陶瓷發(fā)熱體電阻率的方法，它是利用制造PTCR陶瓷發(fā)熱體的現(xiàn)成設備——隧道窯進行熱處理，將具有較高電阻值的不合格半成品PTCR陶瓷發(fā)熱體放在氧化鋁瓷板上，蓋以坩鍋，通過承燒板送入爐膛，并通過一定的控溫曲線進行加熱。它不僅可以有效地降低不合格半成品PTCR陶瓷發(fā)熱體的過高電阻值，而且還提高了產(chǎn)品的電性能。本發(fā)明方法不需額外投資，操作簡便，可以形成大批量處理，成品率＞85％，并可促使其它相關(guān)含Pb電子陶瓷的不合格品變?yōu)楹细衿罚?jīng)濟效益顯著。文檔編號H01C7/02GK1167326SQ9710530公開日1997年12月10日申請日期1997年6月23日優(yōu)先權(quán)日1997年6月23日發(fā)明者詹益增,張仁士申請人:華南理工大學