[发明专利]无机电阻涂层及其制法

说明书

本发明涉及电阻材料，更确切地说，涉及无机电阻涂层及其制备方法。

迄今人们常用的电阻涂层有下述三大类：(1)掺合型电阻涂层；(2)本征型电阻涂层；(3)无机电阻涂层。掺合型电阻涂层一般采用有机高分子树脂为粘合剂，粘合剂本身不导电，通过掺入具有一定导电性的电阻粉末材料，依靠这些粉末颗粒之间的相互搭接而形成网络式导电通道。其主要缺点是：粘合剂是有机高分子树脂，吸湿率高，涂层电阻不稳定、耐温性能差、易受热老化，因此大大限制了掺合型有机高分子电阻涂层的商业化应用。本征型电阻涂层不需要渗入电阻粉末材料，而是靠高分子树脂本身所具有的导电性来调节涂层的电阻值。然而这种导电高分子树脂的合成工艺很复杂，成本太高，而且其涂层的膜电阻一般在兆欧以上，不适宜作为电阻涂层使用。另外，这类涂层在耐温、耐湿、耐老化等方面还存在严重的问题，致使本征型电阻涂层的应用仍难以达到商业化。无机电阻涂层的开发相对较晚，它是以石墨等耐高温的导电材料作为电阻粉末，以玻璃类材料的粉末作为粘合剂，在掺混入有机载体后将其制膜并烧结而制得。相对于前两类涂层来说，无机电阻涂层可耐较高的温度，然而当在玻璃、陶瓷类底材上制备这类涂层时，容易发生炸裂，因而使成品率降低，从而增加了成本。并且在使用过程中容易发生涂层剥落现象，大大缩短了使用寿命。

中国专利申请91110802.5(CN 1072698A)是一份与本发明较为相关的专利申请，其中提出的无机电阻涂层组合物含有石墨、氧化铅、氧化磷、氧化硼、氧化硅、氧化铜(或氧化钴)共六种成分。但是该电阻涂的缺点是：(1)不含氧化铋，其烧熔温度(850℃-1150℃)和烧结温度(450℃-600℃)均较高，这样不但浪费能源，而且由于烧结温度较高而导致在烧结时产生较大的热膨胀，容易发生炸裂；(2)不含氧化锂和氧化铊，其热膨胀系数较大，故在烧结过程中容易炸裂。迄今为止，尚未见到在电阻涂层组合物中同时添加入氧化铋、氧化锂、氧化铊以降低涂层组合物的烧熔温度、烧结温度和降低涂层热膨胀系数的报导。

因此，本发明的目的是要提供一种能克服上述几类电阻涂层的缺点，涂层组合物的烧熔温度和烧结温度均较低，涂层的热膨胀系数也较低，而且涂层产品的成品率高，使用寿命长的新型无机电阻涂层及其制备方法。

本发明人在经过较长时间的深入研究后发现，玻璃、陶瓷类材料的相变温区多数为400-600℃，而现有技术无机电阻涂层所用粘合剂的软化点在450℃左右，正好处于相变温区内，所以烧结时容易发生炸裂。而单纯为了降低粘合剂的软化点而添加一些低熔点的成分，又会使该涂层的热膨胀系数明显增高，甚至达到150×10^-7，大大高于作为底材的玻璃的热膨胀系数，从而导致使用过程中涂层的剥离。本发明人经过一系列试验，发现在以PbO、B₂O₃作为粘结剂骨架材料的基础上，添加一定量的Bi₂O₃就可以将粘结剂软化温度降低到350℃左右。而在此基础上再添加一定量的Li₂O和Tl₂O₃就可将该粘结剂的热膨胀系数降低至80×10^-7，这接近于玻璃、陶瓷类的热膨胀系数。因此，使用由上述几种氧化物共同构成的无机粘结剂来制备电阻涂层，既可避免烧结过程中玻璃底材的炸裂，又可避免所获电阻元件在使用过程中发生涂层剥落现象。由于这一发现，从而完成了本发明。

本发明的技术方案构成如下：

(1)一种无机电阻涂层，其特征在于，它含有下列成分(重量份)：

成分                                 重量份石墨粉(C)≤149μm(100目)                 20-40氧化铅(PbO)                              40-55氧化硼(B₂O₃)                            5-13氧化铋(Bi₂O₃)                           5-12氧化锂(Li₂O)                             2-5氧化铊(Tl₂O₃)                           0.5-1.5