高溫鋁合金基稀土厚膜電路電熱元件及其製備技術的製作方法

2023-05-18 07:12:46

專利名稱：高溫鋁合金基稀土厚膜電路電熱元件及其製備技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及電加熱技術領域，更具體的說是涉及一種用途廣泛的高效稀土厚膜電路電熱元件及其製備技術。
背景技術：
在我國確立的可持續發展戰略中，涉及到的兩個重要方面是，新型能源、環境保護和提高能量利用率，改善能量結構。在電加熱領域中，新型的加熱元件要求體積要小，功率要大，表面熱負荷要大，熱效率要高，熱啟動要快，溫度場要均勻，導熱性能優良、抗熱衝擊能力要強，易於加工，綠色、低碳環保、安全可靠。能滿足上述要求的唯有厚膜電路電熱元件，目前這種電熱元件國內外都處於初期開發、使用階段。美國ELS公司基於不鏽鋼基板的厚膜電路電熱元件，所用電子漿料存在著品種單一、熱性能差、成本高和基板導熱係數較低等問題。新加坡賽雅公司公布的電子漿料非發熱領域專用，電性能、熱性能及可靠性都欠考驗。不鏽鋼基板隨機械性能良好，但熱導率低，和鋁材結合使用時熱阻問題影響壽命和可靠性。更要緊的是國內一些企業把用於集成電路和微電子行業的電子漿料直接用於發熱元件，造成一些產品的質量問題。為彌補不鏽鋼熱導率低應用範圍受限制問題，二十世紀初，在陽極化鋁板上製備厚膜電路用於太陽能電池、LED基板，用於直流低電壓，獲得成功。由於功率小、熱性能、絕緣性能差、不安全等問題，無法用於電熱元件。研製一種韌性好，高強度、大規格的用於工業、 家用電器、軍事工業的大功率鋁合金基板厚膜電路電熱元件還存在如下問題1、提高鋁基板的耐熱性能；2、鋁合金基板專用系列電子漿料；3、提高完善鋁合金基板厚膜電路電熱元件製備工藝技術。目前，應用於鋁合金基板的稀土厚膜電路電熱元件、尤其是專業用於鋁合金基板系統的電子漿料，國內外尚未見報導。而中國專利公開號CN101364454A，CN101740160A公布的電阻漿料、介質漿料僅適合於集成電路模塊、太陽能電池和LED基板。鋁合金基板具有的密度小、高導熱性，以及優良的冷、熱加工成型性能和韌性，廣泛應用於電路模塊做散熱材料。其實，經改革後，尤其提高介電性能後，它更適用於作厚膜電路主動電熱元件，應用於家用電器、工業、農業、新型能源乃至軍事工業。

發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅成本低、熱效率高、溫度場均勻、熱性能優良、韌性好，高強度、大規格、易成型，適用於平面製備，而且適用於曲面加工的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件。本發明的另一目的是提供一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，尤其是提供一種專業用於鋁合金基板系統的稀土厚膜電路用稀土電子漿料的製備工藝方法。
本發明是採用如下技術解決方案來實現上述目的一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，包括基片、系列稀土電子漿料，其特徵在於，所述基片採用鋁合金基板，系列稀土電子漿料以厚膜電路的形式製備在鋁合金基板上，系列稀土電子漿料含包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料、稀土介質漿料，該系列稀土電子漿料均由功能相、無機粘接相、有機溶劑載體三部分組成。作為上述方案的進一步說明，所述鋁合金基板表面上製備有絕緣性能的介質厚膜，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上；所述鋁合金含基板成分中(按重量百分比算)含有鎂2-7%，釹、鈧稀土氧化物1. 5 2. 5%。所述稀土介質漿料包括微晶玻璃粉、無機粘接相有機溶劑載體，各原料重量配比為微晶玻璃粉70-85%、無機粘接相有機溶劑載體15-30%;微晶玻璃粉由Si02、Na20、&03、 K2O,BaO,CaO,Co2O3>TiO2,P2O5, V2O5, Sb2O3>Cr2O3 及稀土氧化物組成，各原料重量配比為 SW2 20-55%, Na2O 0-20%, B2O3 0-20%, K2O 0-20%, BaO 1-10%, CaO 0-5%, Co2O3 0-5%, TiO2 3-27%, P2050-5%, V2O5 0-10%, Sb2O3 0-5%, Cr2O3 0-5% ；無機粘接相有機溶劑載體為松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、檸檬酸三丁酯、1.4-丁內酯、硝基纖維素、乙基纖維素、氫化蓖麻油、卵磷脂，各原料重量配比為松油醇0-85%，丁基卡必醇醋酸酯0-85%，檸檬酸三丁酯 0-20%，1. 4-丁內酯2-20%，硝基纖維素0. 1-5%，乙基纖維素0-3%，氫化蓖麻油1-6%, S 化蓖麻油0. 1-5 %，卵磷脂0. 1-5 %。所述稀土介質漿料中的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔；根據不同功率、不同溫度厚膜電路電熱元件對電性能、熱性能、絕緣性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。所述稀土電阻漿料由微晶玻璃粉、微細鋁粉、無機粘接相有機溶劑載體和稀土氧化物組成，微晶玻璃粉、微細鋁粉與無機粘接相有機溶劑載體的重量比為(50-75 % ) (25-50 % )，其中微細鋁粉與微晶玻璃粉的重量比為 (55-80% ) (20-45% )；所述的微晶玻璃粉為P205、SiO、K20、化03、SnO2系低熔點微晶玻璃，重量比依次為P2O5 35-55%, ZnO 35-50%, K2O 5-10%, B2O3 0-10%, SnO2 0-10%, SiO2 0-5%, Li2O 0-2%, Al2O3 2-5%, CuO 0-1. 5% ；所述的微細鋁粉粒度為3-5mm ；所述的無機粘接相有機溶劑載體重量比為松油醇75-98%，檸檬酸三丁酯0-15%，乙基纖維素 0. 5-5 %，硝基纖維素0-2 %，氫化蓖麻油0. 1-5 %，卵磷脂0. 1-5 %。所述稀土電阻漿料中的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔；根據不同功率、不同溫度厚膜電路電熱元件對電性能、熱性能、絕緣性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。所述稀土電極漿料是由固相成分和有機溶劑載體及稀土氧化物組成，重量比為 (70 90%) (10 30%)；所述固相成分中含銀鋁釔複合粉與微晶玻璃粉的重量比為 (99.4 94%) (0.6 6%)；銀鋁釔複合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小於2 μ m;招粉、 銀粉與釔粉的重量比為(0.6 10% ) (82 99%) (0.4 8%)。所述微晶玻璃為P205、ZnO, K2O, B2O3> SnO2系低熔點微晶玻璃，重量比依次為P205 35-55%, ZnO 35-50%, K2O 5-10%, B2O3 0-10%, SnO2 0-10%, SiO2 0-5%, Li2O 0-2%,Al2O3 2-5%, CuO 0-1. 5%。所述稀土電極漿料的有機溶劑載體各組分重量配比為松油醇60 98%、檸檬酸三丁酯10 30%、乙基纖維素2 10%、硝基纖維素1 5%、氫化篦麻油0. 1 5%、卵磷脂0. 1 5%。稀土電極漿料的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔，根據不同功率、不同溫度、不同方阻的厚膜電路電熱元件對導電性能、熱性能、化學性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，它包括如下步驟1、製備含包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料和稀土介質漿料的系列稀土電子漿料，並選取鋁合金基板經陽極化處理後備用；2、在鋁合金基板表面上用稀土介質漿料製備具有絕緣性能的介質厚膜，該膜層厚度大於60 μ m，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上，最後在厚膜電路和介質膜上製備包封漿料，其工藝流程包括A.高溫鋁合金基板一B.光繪製版 —C.鋼網印刷一D.烘乾燒結一E.檢驗包裝。在所述燒結工藝過程中，升、降溫速率50_70°C /min，峰值溫度為500-700°C。在所述工藝步驟1中，先要製備微細鋁粉和微晶玻璃粉、無機粘接相有機溶劑載體，微細鋁粉製備過程中，將選擇好的金屬鋁熔融，置於全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250攝氏度，在惰性氣體保護下，急速冷卻，速率為105 107K/S，霧化制粉； 霧化的鋁粉從容器上部輸送至旋風分離器，一次分離後送往帶過濾網的噴淋塔進行氣固分離，乾燥後得到平均粒度為3 5 μ m的微細鋁粉；微晶玻璃粉製備過程中，將配比好的微晶玻璃粉體在混料機中混合均勻後置於鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為800 1200攝氏度，峰值保溫1 5小時，水淬得到玻璃渣；將玻璃渣至於行星型球磨機中研磨2 4小時得到平均粒度不大於5微米的玻璃微粉；無機粘接相有機溶劑載體的製備過程中，所述有機溶劑載體的配置是將有機溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例在80 100°C的水中溶解數小時，調整增稠劑含量，將有機溶劑載體的粘度調整在150 280mPas的範圍內即可。所述稀土電阻漿料的製備過程中，是將配比好的微晶玻璃粉、微細鋁粉、無機粘接相、有機載體和稀土氧化物置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土電阻漿料。所述稀土電極漿料的製備過程中，是將配比好的銀鋁釔複合粉、微晶玻璃粉無機粘接相、有機載體和稀土氧化物置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土電極漿料。本發明採用上述技術解決方案所能達到的有益效果是1、本發明基於鋁合金基板的稀土厚膜電路電熱元件不僅成本低、熱效率高、溫度場均勻、熱性能優良、韌性好，高強度、大規格、易成型，不僅適用於平面製備，而且適用於曲面加工，綠色低碳環保、安全可靠，具有高溫遠紅外功能。2、鋁合金含基板成份中應含有2-7%重量的鎂，1. 5 2. 5%重量的稀土釹、鈧等稀土金屬，目的是提高鋁合金的高溫性能、機械性能、氣密性和耐腐蝕性；鈧對鋁合金具有非常神奇的合金化作用，在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會生成AlJc新相，對鋁合金起變質作用，使合金的結構和性能發生明顯變化，加入0. 2% 0. 4% &可使合金的再結晶溫度提高150 2000C，鈧的熔點(15400C )遠比鋁的熔點(660°C )高，鈧的密度(3. Og/cm2)則與鋁的密度(2. 7g/cm3)相近，通過添加微量鈧等稀土元素，開發出新一代系列鋁合金材料， 如超高強高韌鋁合金、新型高溫鋁合金、且高溫強度、結構穩定性、抗腐蝕性能均明顯提高， 並可避免高溫下長期工作時易產生的脆化現象。


圖1為發明的結構示意圖。附圖標記說明1、介質層2、電阻層3、導體層
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件， 包括基片、系列稀土電子漿料，基片採用鋁合金基板，系列稀土電子漿料以厚膜電路的形式製備在鋁合金基板上，由外向內依次設置為介質層1、電阻層2和導體層3。其中，系列稀土電子漿料均由功能相、無機粘接相、有機溶劑載體三部分組成。鋁合金基板表面上製備有絕緣性能的介質厚膜，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上。鋁合金含基板成分中含有2-7%重量的鎂，1. 5 2. 5%重量的釹、鈧稀土氧化物，目的是提高鋁合金的高溫性能、機械性能、氣密性和耐腐蝕性。鈧對鋁合金具有非常神奇的合金化作用，在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會生成A13&新相，對鋁合金起變質作用，使合金的結構和性能發生明顯變化。加入0. 2% 0. 4% Sc可使合金的再結晶溫度提高150 2000C，鈧的熔點 (15400C )遠比鋁的熔點(6600C )高，鈧的密度(3. 0g/cm2)則與鋁的密度(2. 7g/cm3)相近。通過添加微量鈧等稀土元素，開發出新一代系列鋁合金材料，如超高強高韌鋁合金、新型高溫鋁合金、且高溫強度、結構穩定性、抗腐蝕性能均明顯提高，並可避免高溫下長期工作時易產生的脆化現象。目前，這種高溫度強度且耐電壓特性優異的鋁合金材料多用於航空、航天及軍工領域。其成份、製備技術是另一個專題，不在此贅述。但上述條件是厚膜電路電熱元件基板基礎技術要求，也是本專利選擇基板的技術條件。只有這種高溫度強度且耐電壓特性優異的鋁合金基板，才適用於專門製作優良的稀土厚膜電路電熱元件。通用的鋁合金基板材料製作的稀土厚膜電路電熱元件，熱性能、機械性能要差很多。其中，稀土介質漿料包括微晶玻璃粉、無機粘接相有機溶劑載體，各原料重量配比為微晶玻璃粉80%、無機粘接相有機溶劑載體20% ；微晶玻璃粉由Si02、Na2O, B203> K2O, BaO、CaO, Co2O3> TiO2, P2O5> V2O5, Sb203、Cr2O3 及稀土氧化物組成，各原料重量配比為 SiO2 20-55%, Na2O 0-20%, B2030-20%, K2O 0-20%, BaO 1-10%, CaO 0-5%, Co2O3 0-5%, TiO2 3-27%, P2O5 0-5%, V2O5 0-10%, Sb2O3 0-5%, Cr2O3 0-5% ；本實施例採用 SiO2 34%, Na2O 10%, B2O3IO%, K2O 11%, BaO 6%, CaO 2%, Co2O3 3%, TiO2 11%, P2O5 2%, V2O5 3%, Sb2033%, Cr2O3 4% ；無機粘接相有機溶劑載體為松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、檸檬酸三丁酯、1.4-丁內酯、硝基纖維素、乙基纖維素、氫化蓖麻油、卵磷脂，各原料重量配比為松油醇0-85 %，丁基卡必醇醋酸酯0-85 %，檸檬酸三丁酯0-20 %，1. 4- 丁內酯2_20 %，硝基纖維素0. 1-5 %，乙基纖維素0-3 %，氫化蓖麻油1-6 %，氫化蓖麻油0. 1-5 %，卵磷脂0. 1-5 % ； 本實施例採用松油醇45 %，丁基卡必醇醋酸酯22 %，檸檬酸三丁酯10 %，1. 4- 丁內酯11 %，硝基纖維素3%，乙基纖維素2%，氫化蓖麻油2 %，氫化蓖麻油2%，卵磷脂3% ；稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔。根據不同功率、不同溫度厚膜電路電熱元件對電性能、 熱性能、絕緣性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項，每種稀土配比重量為 0. 05-3. 5%。1)微晶玻璃粉的製備將配比好的微晶玻璃粉體在混料機中混合均勻後置於鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為 800 1200攝氏度。峰值保溫1 5小時，水淬得到玻璃渣；將玻璃渣至於行星型球磨機中研磨2 4小時得到平均粒度不大於5微米的玻璃微粉。2)無機粘接相有機溶劑載體的製備無機粘接相有機溶劑載體的製備是將有機溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例在80 100°C的水中溶解數小時，調整增稠劑、稀釋劑含量， 將有機溶劑載體的粘度調整在150 300mPas的範圍內即可。3)漿料的製備最後，將製備好的微晶玻璃粉、無機粘接相、有機載體和稀土氧化物按配比置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土介質漿料。該高效混合研磨機是國內的高機械能旋轉振動混合分散研磨裝置，該裝置大大提高生產功效。調整增稠劑、稀釋劑含量，將漿料的粘度調整在168 ^9mPas的範圍內即可。其中，稀土電阻漿料由微晶玻璃粉、微細鋁粉、無機粘接相有機溶劑載體和稀土氧化物組成，微晶玻璃粉、微細鋁粉與無機粘接相有機溶劑載體的重量比為(50-75 % ) (25-50 % )，其中微細鋁粉與微晶玻璃粉的重量比為 (55-80% ) (20-45% )；所述的微晶玻璃粉為P2O5, ZnO, K2O, B203、SnO2系低熔點微晶玻璃，重量比依次為=P2O5 35-55%, ZnO 35-50%、K205_10%、B2O3 0-10%, SnO2 0-10%, SiO2 0-5%, Li2O 0-2%, Al2O3 2-5%,CuOO-l. 5% ；本實施例中，微晶玻璃粉的各成分重量比為P205 40%, ZnO 40%, K2O 6%, B2O3 3%, SnO2 2%, SiO2 4%, Li2O 1%, Al2O3 3%, CuO 1% ；所述的微細鋁粉粒度為3-5mm;所述的無機粘接相有機溶劑載體重量比為松油醇75-98 %，檸檬酸三丁酯0-15 %，乙基纖維素0. 5-5 %，硝基纖維素0_2 %，氫化蓖麻油0. 1-5%，卵磷脂0. 1-5% ；本實施例中採用松油醇86%，檸檬酸三丁酯6%，乙基纖維素 3%，硝基纖維素1%，氫化蓖麻油2%，卵磷脂2%。上述的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、 鉺、鈧和釔。根據不同功率、不同溫度、不同方阻的厚膜電路電熱元件對導電性能、熱性能、 化學性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微細鋁粉、微晶玻璃粉的一項或多項，每種稀土配比重量為 0. 05-3. 5%。1)微細鋁粉的製備將選擇好的金屬鋁熔融，置於全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250 攝氏度，在惰性氣體保護下.急速冷卻，速率為105 107K/S.霧化制粉。霧化的鋁粉從容器上部輸送至旋風分離器，一次分離後送往帶過濾網的噴淋塔進行氣固分離，乾燥後得到平均粒度為3 5 μ m的微細鋁粉。2)微晶玻璃粉的製備
將配比好的微晶玻璃粉體在混料機中混合均勻後置於鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為 800 1200攝氏度。峰值保溫1 5小時，水淬得到玻璃渣；將玻璃渣至於行星型球磨機中研磨2 4小時得到平均粒度不大於5微米的玻璃微粉。3)無機粘接相有機溶劑載體的製備有機溶劑載體的配置是將有機溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、 膠凝劑按一定比例在80 100°C的水中溶解數小時，調整增稠劑、稀釋劑含量，將有機溶劑載體的粘度調整在150 ^OmPas的範圍內即可。稀土電極漿料是由固相成分和有機溶劑載體及稀土氧化物組成，重量比為 (70 90%) (10 30%)；所述固相成分中含銀鋁釔複合粉與微晶玻璃粉的重量比為(94 99.4%) (0.6 6% )；銀鋁釔複合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小於2μπι; 鋁粉、銀粉與釔粉的重量比為(0. 6 10% ) (82 99%) (0.4 8% )。微晶玻璃 SP205、Zn0、K20、&03、Sn02 系低熔點微晶玻璃，重量比依次為=P2O5 35-55%,ZnO 35-50%, K2O 5-10B2O3O-IOSnO2 0-10%, SiO2 0-5%,Li2O 0-2%,Al2O3 2-5%,CuO 0-1.5%; 本實施例採用 P2O5 40%, ZnO 40%, K2O 7%, B2O3 2%, SnO2 3%, SiO2 2%, Li2OlAl2O3 4%, CuO 1%。稀土電極漿料的有機溶劑載體各組分重量配比為松油醇60 98%、檸檬酸三丁酯10 30%、乙基纖維素2 10%、硝基纖維素1 5%、氫化篦麻油0. 1 5%、 卵磷脂0. 1 5%;本實施例採用松油醇75%、檸檬酸三丁酯15%、乙基纖維素3%、硝基纖維素2%、氫化篦麻油3%、卵磷脂2%。稀土電極漿料的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、 鈧和釔，根據不同功率、不同溫度、不同方阻的厚膜電路電熱元件對導電性能、熱性能、化學性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。1)微晶玻璃粉的製備將配比好的微晶玻璃粉體在混料機中混合均勻後置於鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為 800 1200攝氏度。峰值保溫1 5小時，水淬得到玻璃渣；將玻璃渣至於行星型球磨機中研磨2 4小時得到平均粒度不大於5微米的玻璃微粉。2)無機粘接相有機溶劑載體的製備所述有機溶劑載體的配置是將有機溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例在80 100°C的水中溶解數小時，調整增稠劑含量，將有機溶劑載體的粘度調整在150 ^OmPas的範圍內即可。3)稀土電極漿料的製備將配比好的銀、鋁、釔等稀土複合粉、微晶玻璃粉、無機粘接相有機載體和稀土氧化物置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土電極漿料。基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，它包括如下步驟1、製備含包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料和稀土介質漿料的系列稀土電子漿料，並選取鋁合金基板經陽極化處理後備用；2、在鋁合金基板表面上用稀土介質漿料製備具有絕緣性能的介質厚膜，該膜層厚度大於60 μ m，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上，最後在厚膜電路和介質膜上製備包封漿料，其工藝流程包括A.鋁合金基板準備一B. CAD製版、光繪製版一C.鋼網印刷一D.真空烘乾、氧化氣
10氛燒結一E.檢驗、雷射修阻、打標、包裝。在所述燒結工藝過程中，升、降溫速率50-70°C/ min,峰值溫度為500-700°C，峰值保溫30分鐘。大規格產品冷卻段可加長，達到延時冷卻目的。經測試，稀土厚膜電路可控電熱元件達到以下設計要求。本發明實施例的稀土厚膜電路可控電熱元件性能參數熱響應速率150°C /秒。本實施例的稀土厚膜電阻電路電性能①電性能

權利要求
1.一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，包括基片、系列稀土電子漿料， 其特徵在於，所述基片採用鋁合金基板，系列稀土電子漿料以厚膜電路的形式製備在鋁合金基板上，系列稀土電子漿料含包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料、稀土介質漿料，該系列稀土電子漿料均由功能相、無機粘接相、有機溶劑載體三部分組成。
2.根據權利要求1所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述鋁合金基板表面上製備有絕緣性能的介質厚膜，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上；所述鋁合金含基板成分中(按重量百分比算)含有鎂 2-7%，釹、鈧稀土氧化物1. 5 2. 5%。
3.根據權利要求1所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述稀土介質漿料包括微晶玻璃粉、無機粘接相有機溶劑載體，各原料重量配比為 微晶玻璃粉70-85%、無機粘接相有機溶劑載體15-30% ；微晶玻璃粉由Si02、Na2O, B203> K2O, BaO、CaO, Co2O3> TiO2, P2O5> V2O5, Sb203、Cr2O3 及稀土氧化物組成，各原料重量配比為 Si0220-55%, Na2O 0-20%, B2O3 0-20%, K2O 0-20%, BaO 1-10%, CaO 0-5%, Co2030-5%, TiO2 3-27%, P2O5 0-5%, V2O5 0-10%, Sb2O3 0-5%, Cr2O3 0-5% ；無機粘接相有機溶劑載體為松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、檸檬酸三丁酯、1.4-丁內酯、硝基纖維素、乙基纖維素、氫化蓖麻油、卵磷脂，各原料重量配比為松油醇0-85%，丁基卡必醇醋酸酯0-85%，檸檬酸三丁酯0-20 %，1. 4- 丁內酯2-20 %，硝基纖維素0. 1-5 %，乙基纖維素0_3 %，氫化蓖麻油 1-6 %，氫化蓖麻油0. 1-5 %，卵磷脂0. 1-5 %。
4.根據權利要求3所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述稀土介質漿料中的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔；根據不同功率、不同溫度厚膜電路電熱元件對電性能、熱性能、絕緣性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。
5.根據權利要求1所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件， 其特徵在於，所述稀土電阻漿料由微晶玻璃粉、微細鋁粉、無機粘接相有機溶劑載體和稀土氧化物組成，微晶玻璃粉、微細鋁粉與無機粘接相有機溶劑載體的重量比為(50-75 % ) (25-50 % )，其中微細鋁粉與微晶玻璃粉的重量比為 (55-80% ) (20-45% )；所述的微晶玻璃粉為P205、SiO、K20、化03、SnO2系低熔點微晶玻璃，重量比依次為P2O5 35-55%, ZnO 35-50%, K2O 5-10%, B2O3 0-10%, SnO2 0-10%, SiO2 0-5%, Li2O 0-2%, Al2O3 2-5%, CuO 0-1. 5% ；所述的微細鋁粉粒度為3-5mm ；所述的無機粘接相有機溶劑載體重量比為松油醇75-98%，檸檬酸三丁酯0-15%，乙基纖維素 0. 5-5 %，硝基纖維素0-2 %，氫化蓖麻油0. 1-5 %，卵磷脂0. 1-5 %。
6.根據權利要求5所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述稀土電阻漿料中的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔；根據不同功率、不同溫度厚膜電路電熱元件對電性能、熱性能、絕緣性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。
7.根據權利要求1所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述稀土電極漿料是由固相成分和有機溶劑載體及稀土氧化物組成，重量比為(70 90% ) (10 30%)；所述固相成分中含銀鋁釔複合粉與微晶玻璃粉的重量比為 (99.4 94%) (0.6 6%)；銀鋁釔複合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小於2 μ m;招粉、 銀粉與釔粉的重量比為(0. 6 10% ) (82 99%) (0.4 8%)。
8.根據權利要求7所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述微晶玻璃為P2O5, ZnO, K2O, B203、SnO2系低熔點微晶玻璃，重量比依次為=P2O5 35-55%, ZnO 35-50%, K2O 5-10%, B2O3 0-10%, SnO2 0-10%, SiO2 0-5%, Li2O 0-2%, Al2O3 2-5%, CuO 0-1. 5%。
9.根據權利要求7所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，所述稀土電極漿料的有機溶劑載體各組分重量配比為松油醇60 98%、檸檬酸三丁酯10 30%、乙基纖維素2 10%、硝基纖維素1 5 %、氫化篦麻油0. 1 5%、卵磷脂 0. 1 5%。
10.根據權利要求7所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件，其特徵在於，稀土電極漿料的稀土氧化物為鑭、鈰、釹、鉕、釓、鉺、鈧和釔，根據不同功率、不同溫度、 不同方阻的厚膜電路電熱元件對導電性能、熱性能、化學性能、機械性能及遠紅外功能的要求，按照試驗數理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項或多項。
11.一種權利要求1-10中任意一項所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，它包括如下步驟a、製備含包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料和稀土介質漿料的系列稀土電子漿料，並選取鋁合金基板經陽極化處理後備用；b、在鋁合金基板表面上用稀土介質漿料製備具有絕緣性能的介質厚膜，稀土電阻漿料、稀土電極漿料以厚膜電路的形式製備在介質膜上，最後在厚膜電路和介質膜上製備包封漿料，其工藝流程包括A.鋁合金基板準備一B. CAD製版、光繪製版一C.鋼網印刷一D.真空烘乾、氧化氣氛燒結一E.檢驗、雷射修阻、打標、包裝。
12.根據權利要求11所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，在所述燒結工藝過程中，升、降溫速率50-70°C /min,峰值溫度為 500-700 "C。
13.根據權利要求11所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，在所述工藝步驟a中，先要製備微細鋁粉和微晶玻璃粉、無機粘接相有機溶劑載體，微細鋁粉製備過程中，將選擇好的金屬鋁熔融，置於全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250攝氏度，在惰性氣體保護下，急速冷卻，速率為105 107K/S，霧化制粉；霧化的鋁粉從容器上部輸送至旋風分離器，一次分離後送往帶過濾網的噴淋塔進行氣固分離，乾燥後得到平均粒度為3 5 μ m的微細鋁粉；微晶玻璃粉製備過程中，將配比好的微晶玻璃粉體在混料機中混合均勻後置於鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為800 1200攝氏度，峰值保溫1 5小時，水淬得到玻璃渣；將玻璃渣至於行星型球磨機中研磨2 4小時得到平均粒度不大於5微米的玻璃微粉；無機粘接相有機溶劑載體的製備過程中，所述有機溶劑載體的配置是將有機溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例在80 100°C的水中溶解數小時，調整增稠劑含量，將有機溶劑載體的粘度調整在 150 ^OmPas的範圍內即可。
14.根據權利要求11所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，所述稀土電阻漿料的製備過程中，是將配比好的微晶玻璃粉、微細鋁粉、無機粘接相、有機載體和稀土氧化物置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土電阻漿料。
15.根據權利要求11所述的基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件的製備技術，其特徵在於，所述稀土電極漿料的製備過程中，是將配比好的銀鋁釔複合粉、微晶玻璃粉無機粘接相、有機載體和稀土氧化物置於高效混合研磨機研磨一小時得到稀土電極漿料。
全文摘要
本發明公開了一種基於鋁合金基板的稀土厚膜電路可控電熱元件及其製備技術，包括基片、系列電子漿料、系列電子漿料製備在基片上，所述系列電子漿料包括封裝漿料、稀土電極漿料，稀土介質漿料、系列稀土電子漿料均由功能相、無機粘接相、有機溶劑載體三部分組成。並以厚膜電路的形式製備在鋁合金基板上。系列電子漿料還包括系列稀土電阻漿料，同時還公開了鋁合金基板、包封漿料、稀土電阻漿料、稀土電極漿料、稀土介質漿料的配方。本發明具有以下優點高速傳熱、散熱，加熱溫度場均勻可控、相容性好、結合牢靠，功率密度大，抗熱衝擊能力強，具有高溫遠紅外功能、綠色、環保、節能、低碳安全可靠。
文檔編號H01B1/22GK102158993SQ20111011864
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者陳小蕾 申請人:陳小蕾