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用于大功率 电阻元件的复合 氧化 铝陶瓷电阻材料及其制备方法

阅读：1032发布：2020-10-19

专利汇可以提供用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料及其制备方法，将组分氧化铝35-70%，钼25-55%，镍0-10%，5-10%多元添加剂氧化钙、莫来石、尖晶石，经搅拌球磨，造粒，压片，在真空炉中于1500-1600℃进行烧结，本发明所制得的电阻陶瓷耐高温，耐大电流冲击，易于与金属焊接，且伏安特性满足线性关系，可广泛应用于大功率电阻元件等领域。，下面是用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料，其特征在于：该复合氧化铝陶瓷电阻材料按重量百分比由35-70%的氧化铝，25-55%的钼，0-10%的镍以及5-10%的多元添加剂组成，所述多元添加剂为氧化钙、莫来石与尖晶石的混合物。
2.根据权利要求1所述一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料，其特征在于：所述复合氧化铝陶瓷电阻材料按重量百分比由35-70%的氧化铝，25-55%的钼，
0.1-10%的镍以及5-10%的多元添加剂组成。
3.根据权利要求1或2所述一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料，其特征在于：所述氧化钙：莫来石：尖晶石的质量比为1:（1-2）:（1-2）。
4.一种如权利要求1所述用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将由所述氧化铝、钼、镍以及多元添加剂组成的原料装入球磨机中，然后干磨
12-48h；
2)将干磨后的原料过100目筛得粉料，向粉料中加入粉料重量5-10%的聚乙烯醇水溶液后研磨造粒得造粒料，聚乙烯醇水溶液的质量分数为5-10%；
3)将造粒料装入模具，然后在等静压机上将装入模具的造粒料压制成坯体；
4)将坯体脱模后置于真空炉中，然后在氮气气氛下于1500-1600℃保温1-3小时，保温后随炉冷却。
5.根据权利要求4所述一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料的制备方法，其特征在于：所述球磨机为滚桶球磨机或行星球磨机。
6.根据权利要求4所述一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料的制备方法，其特征在于：所述等静压机在压制坯体时采用的压强为100-200MPa。

说明书全文

用于大功率 电阻元件的复合 氧化 铝陶瓷电阻材料及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 常用于电阻元件的陶瓷材料有碳化硅陶瓷、氧化锌陶瓷、粘土炭黑陶瓷及碳膜陶瓷等。其中碳化硅陶瓷耐高温耐大电流冲击，但其伏安特性难以实现线性，且其阻温特性难以控制；氧化锌陶瓷如CN1395258A公开之氧化锌线性电阻材料，其晶粒为半导体，经过成分设计，改变其晶界层的电阻，可以满足线性电阻及阻值可控的要求，但其晶界层通流能力较差，在大电流冲击下极易发生炸裂，不适用于高温大电流环境；粘土炭黑陶瓷如CN102250654A公开之专利，其价格低廉易于制备，但石墨在高温下易于氧化，无法满足空气气氛中高温使用的要求，同时碳膜陶瓷由于其通流机理（电流仅从陶瓷表面碳膜通过），无法与金属进行焊接，限制了应用范围。

[0003] 氧化铝陶瓷能够耐受较高的温度，也易于进行表面金属化及与金属焊接。但其本身为绝缘介质，需要通过掺杂改性以降低电阻率。专利CN101350237A公开了氧化铝/钼复合材料，虽然通过掺杂降低了陶瓷的电阻，但该专利用于绝缘介质材料而非大功率电阻元件，且由于掺杂量大于某个阈值之后陶瓷的电阻率就等于掺杂金属的电阻率，单一钼掺杂很难获得预期电阻率的复合陶瓷电阻材料。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种伏安特性满足线性关系、用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料及其制备方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

[0006] 一种用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料，该复合氧化铝陶瓷电阻材料按重量百分比由35-70%的氧化铝，25-55%的钼，0-10%的镍以及5-10%的多元添加剂组成，所述多元添加剂为氧化钙、莫来石与尖晶石的混合物。

[0007] 所述复合氧化铝陶瓷电阻材料按重量百分比由35-70%的氧化铝，25-55%的钼，0.1-10%的镍以及5-10%的多元添加剂组成。

[0008] 所述氧化钙：莫来石：尖晶石的质量比为1:（1-2）:（1-2）。

[0009] 上述用于大功率电阻元件的复合氧化铝陶瓷电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

[0010] 1)将由所述氧化铝、钼、镍以及多元添加剂组成的原料装入球磨机中，然后干磨12-48h；

[0011] 2)将干磨后的原料过100目筛得粉料，向粉料中加入粉料重量5-10%的聚乙烯醇水溶液后研磨造粒得造粒料，聚乙烯醇水溶液的质量分数为5-10%；

[0012] 3)将造粒料装入模具，然后在等静压机上将装入模具的造粒料压制成坯体；

[0013] 4)将坯体脱模后置于真空炉中，然后在氮气气氛下于1500-1600℃保温1-3小时，保温后随炉冷却。

[0014] 所述球磨机为滚桶球磨机或行星球磨机。

[0015] 所述等静压机在压制坯体时采用的压强为100-200MPa。

[0016] 本发明的有益效果为：

[0017] 本发明所制备的复合氧化铝陶瓷电阻材料保持了氧化铝陶瓷原有的耐高温性能，以及现有工艺的完整性，同时能够耐受大电流冲击，表面易于金属化及与金属焊接，可用于高温大电流环境下的氧化铝导电导热介质，具有制备工艺简单，成本低，适于大规模工业化生产等优点，且经过掺杂，陶瓷材料的伏安特性满足线性关系，克服了常见碳膜陶瓷、氧化锌线性陶瓷的缺点，因此可广泛应用于大功率电阻元件等领域。

[0018] 进一步的，本发明在氧化铝陶瓷中同时加入两种金属（钼和镍），由于两种金属加入后，材料中晶体的整齐程度降低，缺陷增多，影响了电子的运动，因此同时加入两种金属后，在保持线性电阻性能的前提下，陶瓷的电阻率较单一掺杂有所增加。由于当单一金属掺杂量超过某个阈值之后，陶瓷的电阻率就等于金属的电阻率，而且掺杂量和电阻率的变化规律为非线性，因此很难通过控制掺杂量得到某一预期电阻率的陶瓷电阻材料。本发明通过调节两种金属的掺杂比例，可以在单一钼掺杂氧化铝陶瓷电阻材料的基础上将其稳定电阻率略微提高，较之调节钼掺杂量以控制陶瓷材料电阻率，更为简单有效，可以满足具体应用的要求。附图说明

[0019] 图1为掺钼35wt.%、掺镍5wt.%氧化铝陶瓷的伏安特性曲线（实施例1试样3）；

[0020] 图2为掺钼35wt.%氧化铝陶瓷的伏安特性曲线（实施例2试样3）。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0022] 实施例1

[0023] (1).首先进行原料配比，按总体质量百分比，分别准备具有以下组分的原料式样，式样编号及配比见表1。

[0024] (2).将原料装入球磨罐，按照料：球=1：2的质量比向球磨罐中加入氧化铝球，然后在行星球磨机上以600r/min的转速干磨24h；

[0025] (3).将球磨后的原料取出，过100目筛得粉料，向粉料中加入质量分数为5%、质量为粉料重量5%的PVA（聚乙烯醇）水溶液，然后研磨造粒得造粒料；

[0026] (4).将造粒料装入模具，在等静压机上以150MPa压成圆柱坯体；

[0027] (5).将上述坯体脱模，在氮气气氛下（真空炉中）以700℃/h的速率升至1550℃，保温2h之后随炉冷却，得复合氧化铝陶瓷；

[0028] (6).制备的复合氧化铝陶瓷的电阻率测量结果见表1。

[0029] 由表1可以看出，当钼的加入量大于35wt.%时，陶瓷的电阻率急剧下降，随着钼加-3入量的增加，陶瓷材料的电阻率稳定在3×10 Ω·cm。

[0030] 当钼掺杂量大于等于35wt.%时，陶瓷的伏安特性曲线为直线，参见图1。

[0031] 表1式样组成及性能测试

[0032]

[0033] 实施例2

[0034] (1).首先进行原料配比，按总体质量百分比，分别准备具有以下组分的原料式样，式样编号及配比见表2。

[0035] (2).将原料装入球磨罐，按照料：球=1：2的质量比向球磨罐中加入氧化铝球，然后在行星球磨机上以600r/min的转速干磨24h；

[0036] (3).将球磨后的原料取出，过100目筛得粉料，向粉料中加入质量分数为5%、质量为粉料重量5%的PVA（聚乙烯醇）水溶液，然后研磨造粒得造粒料；

[0037] (4).将造粒料装入模具，在等静压机上以150MPa压成圆柱坯体；

[0038] (5).将上述坯体脱模，在氮气气氛下（真空炉中）以700℃/h的速率升至1550℃，保温2h之后随炉冷却，得复合氧化铝陶瓷；

[0039] (6).制备的复合氧化铝陶瓷的电阻率测量结果见表2。

[0040] 由表2可以看出，当钼的掺杂量大于35wt%时陶瓷材料的电阻率急剧下降，没有镍掺杂的情况下陶瓷的电阻率更低，可以满足更大电流的使用环境。

[0041] 当钼掺杂量大于等于35wt.%时，陶瓷的伏安特性曲线为直线，参见图2。

[0042] 表2式样组成及性能测试

[0043]

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