一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法技术

本发明专利技术是一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法，原料组成及配比量：BaCO

A ceramic PTC thermistor resistant to high pulse overload and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法
本专利技术专利涉及的是一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法，特别是用于电动汽车上电预充、充电桩充电等大功率用电设备启动电路的负载保护PTC热敏电阻。技术背景目前电动汽车、充电桩等大功率用电设备启动控制电路的负载保护电阻，是采用水泥电阻、陶瓷电阻、铝壳电阻、厚膜电阻等。线绕电阻是缠绕电阻丝获得的电阻，其体积大，而且无法承受长时间的高电压通电，抗耐电压能力差，容易烧坏。厚膜电阻体积较大，而且厚膜电阻由于工艺的限制，也无法在有限空间体积的情况下获得更大的功率。目前现有的陶瓷PTC电阻一般是圆片状PTC电阻，体积小热容量小，PTC动作快，不能满足高脉冲过载，特别是电动汽车上电预充、充电桩充电等大功率用电设备启动电路的负载保护使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法，特别是用于电动汽车上电预充、充电桩充电等大功率用电设备启动电路的负载保护PTC热敏电阻；其电阻值1300Ω－3000Ω，耐高电压能力DC750V，耐上电脉冲次数每次上电不小于5次，电压通电1000小时正常可重复使用万次。本专利技术抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器及制造方法：1.原料组成及配比量：BaCO3：0.811～0.825molCaCO3:0.175～0.189molTiO2：1.018～1.022molY2O3：0.0026～0.0035molMn(NO3)2：0.00078～0.00096molSiO2：0.010～0.018molAl2O3:0.005～0.01molSi3N4:0.003～0.006mol2.球磨：将称量好的原料用球磨机进行湿法球磨，使物料混合均匀，粒度不大于3um；球磨用去离子水的绝缘电阻大于10MΩ；3.预烧合成：将球磨好的物料烘干，压成块状，以每小时150℃-180℃的升温速率升温，升温至1170℃±10℃，保温2－3小时预烧合成；4.二次球磨混料：将预烧合成的物料，用球磨机进行湿法球磨，使物料混合均匀，粒度为2－3um；球磨用去离子水的绝缘电阻大于10MΩ；5.加粘合剂和脱模剂搅拌：将步骤4得到的物料放入搅拌桶中，进行静置沉淀，抽出沉静水，然后按物料:粘合剂:脱模剂=1:0.12－0.14:0.004－0.005加入粘合剂和脱模剂，搅拌使粘合剂和脱模剂与物料充分结合，得浆料；所述的粘合剂制备：绝缘电阻大于10MΩ的去离子水:聚乙烯醇23-99:无水乙醇=100:7－9:18—22，搅拌加热，煮沸45－60分钟，冷却后过筛使用；6.喷雾造粒：将步骤5得到的浆料进行喷雾造粒，粒料冷却、粒料脱铁、筛分，取得粒度为124um-250um的粒料；7.压制成型：用冷等静压成型机将步骤6得到的粒料压制成Φ16-18mm×18-35mm的圆柱坯；8.烧结：对步骤7得到的圆柱坯用高温窑炉烧结，采用如下烧结曲线烧结：室温－800℃升温速率250℃-300℃∕小时，800℃保温30分钟；800℃－1150℃升温速率300℃-350℃∕小时，1150℃保温10-30分钟；1150℃－1320℃升温速率420℃-480℃∕小时，1320℃高温保温1－2个小时；1320℃－1200℃降温速率350℃-380℃∕小时，1200℃保温30-50分钟；1200℃－850℃降温速率150℃-300℃∕小时，850℃以下随炉降温，出炉，得PTC圆柱体瓷体；9.上镍电极：将步骤8得到的PTC瓷体表面进行化学镀镍；然后对PTC瓷体进行外圆磨，将柱面上的镀镍层磨除，保留柱体上下端面的镀镍层；10.上银电极；在圆柱形PTC瓷体上下端面的镀镍层表面上用丝网印刷可焊银浆，然后烧银，形成银电极；11.焊接导线、包封、固化：在步骤10得到的圆柱PTC瓷体的上下端面焊接导线，用硅树脂材料包封圆柱PTC瓷体，对硅树脂材料固化处理，得产品。本专利技术制得的抗高脉冲过载的圆柱状陶瓷PTC热敏电阻器的技术性能：电阻值1300Ω－3000Ω，耐高电压能力DC750V，耐上电脉冲次数每次上电不小于5次，电压通电1000小时正常可重复使用万次。本专利技术在A位采用高钙掺杂，以求得到低电阻率、细晶粒、高耐电压的PTC热敏电阻陶瓷材料；本专利技术玻璃相采用AST玻璃相，除了常规的氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，α相氮化硅的加入改变了PTC晶界的状态,延迟并改良了PTC在高阻时出现的NTC效应，提高了PTC热敏电阻陶瓷材料的耐电压特性；本专利技术在施主用量、受主用量及施受主用量的比例上的探索和确定，保证了PTC热敏电阻高α系数、高升阻比、高耐电压。本专利技术在烧结曲线的探索设计上，采用在1150℃之后快升至最高烧结温度，保温结束后快降至1200℃后保温的烧结制度，既避免了异常晶粒的长大，也有利于钡缺位扩散层的加厚，在选择原料配方的基础上，通过该烧成工艺，从微观结构上保证了均匀细晶陶瓷的获得。本专利技术采用冷等静压机压制成型，保证了PTC毛坯材料不同部位的化学组成成分均匀，为烧结得到化学组成均匀、微观结构均匀的细晶粒陶瓷提供了保障。化学组成的均匀性、微观陶瓷结构的均匀性保证了本PTC热敏电阻良好的耐电压性能和超长的使用寿命。本专利技术确定PTC陶瓷圆柱体的直径和高度尺寸，得到的抗高脉冲过载的圆柱状陶瓷PTC热敏电阻器，用于负载限流保护使用，可充分满足瞬时大电流的使用要求，特别适用于电动汽车和充电桩启动时的高脉冲负载保护电阻器使用。抗高脉冲过载的圆柱状陶瓷PTC热敏电阻器具有很好的耐受高电压上电冲击能力，并可以承受连续高脉冲过流，使用寿命长，使用寿命达10万次以上，充分满足电动汽车和充电桩启动时的高脉冲负载保护应用。附图说明图1是本专利技术实施例1陶瓷PTC热敏电阻器的性能图。图2本专利技术实施例2陶瓷PTC热敏电阻器的性能图。图3本专利技术实施例3陶瓷PTC热敏电阻器的性能图。图4本专利技术实施例4陶瓷PTC热敏电阻器的性能图。图5本专利技术实施例5陶瓷PTC热敏电阻器的性能图。图6是本专利技术陶瓷PTC热敏电阻器结构示意图；1－PTC瓷体，2－铜线3－硅树脂封装层。具体实施方式实施例1原料摩尔配比：BaCO3：0.811mol、CaCO3:0.189mol、TiO2：1.018mol、Y2O3：0.0029mol、Mn(NO3)2：0.00082mol、SiO2：0.010mol、Al2O3:0.005mol、Si3N4:0.004mol；将称量好的材料放入球磨罐，按原料:玛瑙球:绝缘电阻大于10MΩ的去离子水=1:1.5:1.5,进行球磨，球磨罐转速为50转/分钟，时间24小时；将一次球磨好的物料烘干压成圆柱状，在高温炉中以每小时150℃的升温速率升温，升温至1170℃，保温3小时预烧合成，预烧合成的物料在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器制造方法，其特征是：/n(1)原料组成及配比量：/nBaCO

【技术特征摘要】
1.一种抗高脉冲过载的陶瓷PTC热敏电阻器制造方法，其特征是：
(1)原料组成及配比量：
BaCO3：0.811～0.825mol
CaCO3:0.175～0.189mol
TiO2：1.018～1.022mol
Y2O3：0.0026～0.0035mol
Mn(NO3)2：0.00078～0.00096mol
SiO2：0.010～0.018mol
Al2O3:0.005～0.01mol
Si3N4:0.003～0.006mol
(2)球磨：将称量好的原料用球磨机进行湿法球磨，使物料混合均匀，粒度不大于3um；球磨用去离子水的绝缘电阻大于10MΩ；
(3)预烧合成：将球磨好的物料烘干，压成块状，以每小时150℃-180℃的升温速率升温，升温至1170℃±10℃，保温2－3小时预烧合成；
(4)二次球磨混料：将预烧合成的物料，用球磨机进行湿法球磨，使物料混合均匀，粒度为2－3um；球磨用去离子水的绝缘电阻大于10MΩ；
(5)加粘合剂和脱模剂搅拌：将步骤(4)得到的物料放入搅拌桶中，进行静置沉淀，抽出沉静水，然后按物料:粘合剂:脱模剂=1:0.12－0.14:0.004－0.005加入粘合剂和脱模剂，搅拌使粘合剂和脱模剂与物料充分结合，得浆料；
所述的粘合剂制备：绝缘电阻大于10MΩ的去离子水:聚乙烯醇23-99:无水乙醇=100:7－9:18—22，搅拌加热，煮沸45－60分钟，冷却后过筛使用；
(6)喷雾造粒：将步骤(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文磊，孙立敏，吴波，刘永明，张成君，杨新宇，
申请(专利权)人：丹东国通电子元件有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21