專利名稱：一種電阻率高度穩定的高溫電熱材料的制作方法
技術領域：
本發明是一種組合混結多晶體，用于電阻器和電熱器。
已知的電阻發熱材料普遍存在如下問題最高工作溫度325℃左右，每平方厘米最高承載功率約1W，在電場、溫度、濕度特別是鹽霧、水分的作用下，材料的化學性能不穩定，導致材料的電阻率不穩定，工作面積較大時的電阻率不穩定的幾率迅速增加，易使器件失效，使已有的電阻發熱材料的應用受到了限制。
例如功率型氧化膜電阻器，其主要成份是Ni-Cr-O2或SnO2加其它金屬元素，最高工作溫度為235℃，電阻值的變率隨工作溫度升高而增加，每平方厘米承載功率0.8-1W，膜層易被水分解。
線繞電阻器的電阻絲主要成份是Ni-Cr，最高工作溫度325℃，溫度系數小于250PPM，電阻值因電阻絲易氧化而改變。
前蘇聯專利SU996356公開了一種玻璃電阻材料，具有溫度系數小的特點，適宜制作小型精密電阻，受工作溫度和單位面積載荷能力的限制，而不適合制作功率型電阻器和電熱材料。
PTC電熱材料，最高工作溫度300℃左右，電阻率高，且不穩定，材料的可加工性較差，不能制成大面積和任何形狀的電熱體，因此單體PTC電熱體不能成為大功率器件。
本發明的目的是公開一種可以制成大面積發熱體的電阻率高度穩定的高溫電熱材料。
本發明的材料包括如下組分(含量以重量百分比計)40-60硅Si，5-30碳C， 5-25錫Sn，2-25鎳Ni， 5-20鉻Cr，5-20鋁Al，5-20鐵Fe， 0-20鉬Mo，0-10鉍Bi，0-10銅Cu， 0-10銦In，0-1釕Ru。
上述組分及含量由硅Si、鎳Ni、鉻Cr、鋁Al、鐵Fe、及鉬Mo、鉍Bi組合的基元a和由硅Si、碳C、錫Sn、鎳Ni、鉍Bi、銅Cu、銦In、釕Ru組合的基元b相混合構成。
本發明的材料選用耐熱的活性大的元素，各基元分別經燒結與氧反映生成相應的耐高溫、高硬度化合物。
調整各基元的組分和含量，可改變各基元的特性和電阻值。
實施例(含量重量百分比)基元a硅Si35、鎳Ni15、鉻Cr2、鋁Al10、鐵Fe15.5、鉬Mo20、鉍Bi2.5
基元b硅Si30、碳C20、錫Sn18、鎳Ni12.5、鉍Bi4.9、銅Cu12、銦In2.5、釕Ru0.1當功率從W0增至W1時各基元的電阻值隨功率變化關系的表達式為(基元a)Raw1-Raw0Raw0=1Raw0ΔRa(w)>0]]>(基元b)Rbw1-Rbw0Rbw0=1Rbw0ΔRb(w)<0]]>式中Raw0、Rbw0是功率為W0時電阻值，Raw1、Rbw1是功率增至W1時的電阻值
和
則分別表示各基元電阻值的不可逆變量。
基元a的不可逆變量為正值，基元b的不可逆變量為負值。
如果將基元a和基元b相混結，并適當調整兩基元的重量比，使1Raw0ΔRa(w)>0|≈|1Rbw0ΔRb(w)<0|]]>即1Raw0ΔRa(w)>0+1Rbw0ΔRb(w)<0⇒0]]>率增加的變化值趨向于零。兩基元不同重量配比與電阻值變化的關系如表1所示。表1基元a基元b 試驗前電阻值(Ω) 試驗后電阻值(Ω) 電阻值變化率1∶0.2 200.02204.3 +21∶0.4 200.02202.1 +11∶0.5 199.8 201.0 +0.71∶0.6 200.8 201.5 +0.31∶0.7 200.6 201.2 +0.31∶0.8 200.9 201.3 +0.51∶0.85 200.43200.9 +0.121∶0.9 200.08200.91+0.051∶0.95 200.1 200.3 +0.11∶1.0 200.5 200.7 +0.11∶1.05 200.2 200.6 +0.021∶1.1 200.0 200.1 +0.051∶1.15 200.05200.01-0.021∶1.2 200.42200.02-0.21∶1.25 200.1 199.9 -0.051∶1.6 200.25197.8 -1.051∶1.8 200.0 196.6 -1.71∶2.0 199.7 193.8 -2.81∶2.5 200.4 192.0 -4.2
表1的有關測試條件是工作面積1000cm2，每平方厘米載荷功率6W，W0＝0 W1＝6Kw，施加電壓V＝6KwRaw0，T(℃)＝700-750(工作面溫度)，施加電壓時間60秒，環境常溫常壓。
從表1可見基元a、基元b在1∶0.85-1∶1.2范圍內，電阻值的變率僅在+0.05--0.05之間有微小變化，說明本材料在大面積、大功率條件下工作其電阻率是高度穩定的，也就是本材料的晶體結構是穩定的。
表1試驗的各基元混結后的各組分及含量的電阻值等于或接近200Ω，如果將本材料的各組份在所限定的含量范圍內作適當調整，可滿足兩基元在正反異性特性的前提下，改變材料的電阻值，本材料的選擇組分即M、Cu、Bi、In、Ru用于高阻值范圍，在低阻值范圍可不用。
本材料的制作及使用方法是將各組份精細研磨、稱重、配制基元a和基元b，分別燒結后粉碎研磨，而后按兩基元比例混合，在900-1320℃溫度中燒結。本材料的晶體結構完整，化學性能穩定。
本發明具有如下突出優點1)每平方厘米承載功率可達10W；2)是優良的制作大面積、大功率電熱器的電熱材料，工作溫度可達550℃，并能長期穩定工作；3)電阻率高度穩定，可用于制造各類型功率電阻器；4)化學性能穩定。
權利要求
1.一種電阻率高度穩定的高溫電熱材料，其特征是本材料包括如下組分(含量以重量百分比計)-40-60硅Si，5-30碳C， 5-25錫Sn，2-25鎳Ni， 5-20鉻Cr，5-20鋁Al，5-20鐵Fe， 0-20鉬Mo，0-10鉍Bi，0-10銅Cu， 0-10銦In，0-1釕Ru。
2.如權力要求1所述的電熱材料，其特征是所說的各組分及含量由硅Si、鎳Ni、鉻Cr、鋁Al、鐵Fe、鉬Mo、鉍Bi組合的基元a和由硅Si、碳C、錫Sn、鎳Ni、鉍Bi、銅Cu、銦In、釕Ru組合的基元b相混結構成。
全文摘要
本發明是一種組合混結多晶體材料，包括如下組分(含量以重量百分比計)40-60硅Si，5-30碳C，5-25錫Sn，2-25鎳Ni，5-20鉻Cr，5-20鋁Al，5-20鐵Fe，0-20鉬Mo，0-10鉍Bi，0-10銅Cu，0-10銦In，0-1釕Ru，本發明的突出優點是1)每平方厘米承載率達10W；2)是制作大面積、大功率電熱器的電熱材料，工作溫度可達550℃，并能長期穩定工作；3)電阻率高度穩定，可用于制造各類型的功率電阻器；4)化學性能穩定。
文檔編號H05B3/12GK1162897SQ9610287
公開日1997年10月22日 申請日期1996年4月12日 優先權日1996年4月12日
發明者楊春益 申請人:楊春益