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本论文针对目前传统贵金属材料厚膜发热浆料及其厚膜发热元件价格较高的问题,为了有效降低成本进行的研究。传统贵厚膜发热元件价格之所以会居高不下,是因为电阻层中使用贵金属作为功能相,因此为了有效降低成本,需要使用廉价的替代性好的低成本导电材料取代这些贵金属功能相。对功能相YBCO(YBa2Cu3O7-x)进行研究,制备YBCO材料室温下最佳的电导率为5.238×105 S/m,通过简单计算,作为厚膜发热材料使用时,电阻率约为15×103 S/m就可以满足要求,所以YBCO作为厚膜发热浆料的功能相是能够大致达到要求的;对YBCO材料的TCR系数测试表明,TCR系数呈现负温度系数;经过对样品进行XRD分析,当烧结温度为930℃时,样品中杂相最少,样品的电导率最佳。对功能相LSMO(La0.7Sr0.3MnO3)进行研究,测得室温下最佳的电导率为8.051×105 S/m,通过上文计算,电阻率约为15×103 S/m就可以满足要求,LSMO完全满足作为厚膜发热浆料的功能相的要求;对LSMO材料的TCR系数进行了测试,TCR系数呈现负温度系数,且峰值烧结温度越高的样品,电导率的热稳定性越好;对LSMO的制备工艺进行了优化研究,最适合的峰值烧结温度为1200℃,样品的电导率最佳。对功能相ZnO进行研究,测得室温下最佳的电导率较大,达到30kΩ,通过上文研究表明是由于电极与ZnO陶瓷之间存在肖特基接触而造成的,通过更换使用适配的电极,电阻率降低为0.79Ω·cm;对ZnO的制备工艺进行了优化研究,最适合的峰值烧结温度为1200℃,样品的电导率最佳。采用丝网印刷方法制备厚膜发热元件,对丝网印刷的方法工艺条件的研究表明,厚膜功能相印刷时,印刷层数为3层较为合适。对于YBCO发热电阻厚膜,最佳厚膜烧结温度为800℃,保温时间120 min,在此条件下可获得最小方阻的YBCO发热厚膜电阻,此时方阻为80.5Ω/□,电阻温度系数为-1063.857 ppm/℃。对于LSMO发热厚膜,最佳厚膜烧结温度为1100℃,保温时间为120 min,在此条件下可获得最小方阻的YBCO发热厚膜电阻,此时方阻为56.88Ω/□,电阻温度系数为-2258.59 ppm/℃。对于ZnO发热厚膜,由于要配备特殊的含Zn的电极浆料而且需要在N2气氛下烧结,成本较高,与本论文所探讨的需要低成本的初衷不符,因此本文没有对其厚膜材料进行进一步研究。对氧化铝陶瓷基片以及功能相材料进行热膨胀系数分析,分析表明氧化铝陶瓷基片热膨胀系数为7.6056×10-6/K,YBCO功能相热膨胀系数为14.4942×10-6/K,LSMO功能相热膨胀系数为13.7×10-6/K。功能相材料热膨胀系数与氧化铝陶瓷基片热膨胀系数较为接近,符合制备厚膜发热元件要求。对制备的厚膜发热元件的性能测试表明,两种材料制备的厚膜发热元件都能有效的工作。