阅读说明：本技术 一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极及其制备方法 (Bismuth-doped copper electrode of strontium titanate annular piezoresistor and preparation method thereof ) 是由 陈国新 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极及其制备方法,按以下具体成分配比混合：铜粉60-80％,铋粉1-20％,玻璃粉1-10％,有机载体10-20％。所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素5-15％,松油醇30-50％,邻苯二甲酸二丁酯20-40％,油酸0.1-1％。预先将有机载体配料通过水浴90℃加热溶解乙基纤维素,再将各种粉体加入有机载体搅拌,再经过三辊研磨机研磨,再过滤得到浆料；再印刷在钛酸锶环形压敏电阻器上,最后放入烧结炉中烧结即成,本发明在浆料中掺入铋,使其烧结出来的铜浆形成铋铜合金,采用掺铋的方式来改善铜浆的烧结性能,烧结温度大大降低,烧出好后的电极,形成铋铜合金,电极更加致密,焊锡性能优秀。(The invention provides a bismuth-doped copper electrode of a strontium titanate annular piezoresistor and a preparation method thereof, wherein the bismuth-doped copper electrode is prepared by mixing the following specific components in proportion: 60-80% of copper powder, 1-20% of bismuth powder, 1-10% of glass powder and 10-20% of organic carrier. The organic carrier comprises the following specific components in percentage by weight: 5-15% of ethyl cellulose, 30-50% of terpineol, 20-40% of dibutyl phthalate and 0.1-1% of oleic acid. Heating and dissolving ethyl cellulose in organic carrier ingredients in a water bath at 90 ℃, adding various powders into the organic carrier, stirring, grinding by a three-roll grinder, and filtering to obtain slurry; the bismuth is doped into the slurry, so that the sintered copper slurry forms bismuth-copper alloy, the sintering performance of the copper slurry is improved by adopting a bismuth-doped mode, the sintering temperature is greatly reduced, the sintered electrode forms the bismuth-copper alloy, the electrode is more compact, and the soldering tin performance is excellent.)

一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极及其制备方法

技术领域

本发明属于一种钛酸锶环形压敏电阻技术领域，特别是一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极及其制备方法。

背景技术

微型直流电机用钛酸锶环形压敏电阻器起消弱电刷火花和抗电磁干扰作用。电阻器连接马达必须要有电极，电极的作用有两点：一起焊锡与电机转子线圈连接；二起与电阻器磁体连接起欧姆接触，发挥电性能。主流的电极分铜电极和银电极。银是贵金属，成本较高，技术相对简单，多数厂家采用银电极。铜电极技术难度大，电阻器的铜电极有着多种优点：成本低廉；与电阻器磁体欧姆接触性能良好，性能更优；铜无电子迁移弊端，因此性能稳定更持久；铜的更耐焊锡，不易烧蚀电极。因此铜电极是此电阻器的将来趋势。

铜电极化好处很多，但有一大弊端是制造技术比银电极复杂，阻碍了国内各厂家的运用。铜电极制作需要经过高温烧结，铜高温易氧化，因此需要在惰性气体中保护烧结才行，这样对铜浆的烧结一大技术难点，铜浆烧结难度高，根据铜粉的性质，D50粒径1微米左右的铜粉，烧结温度需超过800℃，粒径再大则烧结温度越高，粒径越小，往往粉密度小，烧结孔洞多，更难致密。烧结铜浆需要氮气气氛中进行了，烧结炉子要求气密性好，往往采用不锈钢胆制作，超过800℃的烧结温度，不锈钢胆负荷大。温度越高，耗能越厉害，往往考虑降低烧结温度，会想到铜合金，合金的种类很多，往铜粉添加锌、铝、铁等物质，在一定程度上是可以降低烧结温度，添加锌、铝、铁、硅、钛等物质，会影响铜电极的焊锡性能，因此不合电阻器的电极要求。

综上所述，目前本领域存在的问题是：铜难以烧致密，烧出来的电极孔洞多，影响铜极与电阻器的磁体的附着力；铜极烧结出来，表面有很厚的氧化膜，因此焊锡性能差，电阻器的铜电极需要焊锡来连接电机的转子，难上锡则阻碍运用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极，在浆料中掺入铋，使其烧结出来的铜浆形成铋铜合金，采用掺铋的方式来改善铜浆的烧结性能，烧结温度大大降低，烧出好后的电极，形成铋铜合金，电极更加致密，焊锡性能优秀。

为实现上述目的，本发明提供一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极，其特征在于，它由以下按照重量份的浆料烧结而成，具体成分配比为：

进一步地，所述铜粉的粒度为0.1-5微米，铋粉的粒度为0.5-20微米，所述玻璃粉的粒度通过325目网筛。

优选地，所述铜粉的粒度为0.5-3微米，铋粉的粒度为3-5微米。

进一步地，所述有机载体的具体成分配比为：

本发明还提供一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:预先将有机载体的配料通过水浴90℃加热，溶解乙基纤维素后成均匀溶液；S2：再将铜粉、铋粉和玻璃粉加入有机载体中搅拌；S3：再经过三辊研磨机研磨，研磨至浆料的粒度小于10微米；S4:再经过300目尼龙网过滤得到浆料；S5:浆料通过250目丝网印刷在钛酸锶环形压敏电阻器上，采用120-150℃烘干浆料；S6:最后放入烧结炉中烧结即成。

进一步地，所述步骤S6中，烧结温度时间曲线：常温升到700-850℃时间45min、700-850℃保温15min、700-850℃降到常温35min。

进一步地，所述步骤S6中，烧结气氛分两部分：450℃之前是含有20-100PPM氧气的氮气气氛，450℃之后到结束全为纯氮(纯度大于99.99％)气氛。

本发明具有如下有益效果：

在铜浆料中掺铋可以降低铜粉的烧结温度，铋本身的熔点只有271.3℃，属于低熔点物，铜的熔点是1083.4℃，随着铜粉粒子小到1微米或更小，铜粉烧结液相出现，温度为700-850℃要低于熔点，铋的低熔点掺入烧结有利于进一步降低铜粉的烧结温度，形成铜铋合金，铜铋合金是具有良好的上锡性能，作为钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极极其理想。

附图说明

图1为采用存铜极的铜层致密性的放大图；

图2为含铋铜极的铜层致密性的放大图；

图3为采用存铜极的上锡样品图；

图4为含铋铜极的上锡样品图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步的描述：

实施例1：

一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极的浆料，按以下具体成分配比混合：铜粉60％，铋粉15％，玻璃粉10％，有机载体15％，其中，铜粉的粒度为0.1-0.5微米，类球形，铋粉的粒度为0.5-3微米，铋粉表面允许自然氧化，玻璃粉的熔点为450-700℃，所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素10％，松油醇50％，邻苯二甲酸二丁酯39％，油酸1％，其制备方法如下：预先将有机载体的配料通过水浴90℃加热，溶解乙基纤维素后成均匀溶液；S2：再将铜粉、铋粉和玻璃粉加入有机载体中搅拌；S3：再经过三辊研磨机研磨，研磨至浆料的粒度小于10微米；S4:再经过300目尼龙网过滤得到浆料；S5:浆料通过250目丝网印刷在钛酸锶环形压敏电阻器上，采用120-150℃烘干浆料；S6:最后放入烧结炉中烧结即成，烧结温度时间曲线：常温升到700-850℃时间45min、700-850℃保温15min、700-850℃降到常温35min，而烧结气氛分两部分：450℃之前是含有20-100PPM氧气的氮气气氛，450℃之后到结束全为纯氮(纯度大于99.99％)气氛，氧主要目的是通过氧气分解浆料中的乙基纤维素进行排胶。

实施例2：

相对于实施例1，其不同点在于：

一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极的浆料，按以下具体成分配比混合：铜粉64％，铋粉12％，玻璃粉7.5％，有机载体16.5％，其中，铜粉的粒度为0.5-3微米，铋粉的粒度为3-5微米，所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素15％，松油醇44.5％，邻苯二甲酸二丁酯40％，油酸0.5％。

其制备方法同实施例1。

实施例3：

相对于实施例1，其不同点在于：

一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极的浆料，按以下具体成分配比混合：铜粉74％，铋粉5％，玻璃粉5％，有机载体16％，其中，铜粉的粒度为3-5微米，铋粉的粒度为5-20微米，所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素13％，松油醇48％，邻苯二甲酸二丁酯38.7％，油酸0.3％。

其制备方法同实施例1。

为了进一步与纯铜的进行对比，本发明再提供以下实施例4：相对于实施例1，其不同点在于：

一种钛酸锶环形压敏电阻掺铋铜电极的浆料，按以下具体成分配比混合：铜粉70％，铋粉10％，玻璃粉3％，有机载体17％，所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素占整体有机载体总质量10％，松油醇50％，邻苯二甲酸二丁酯39.5％，油酸0.5％。

其制备方法同实施例1。

对比案例：相对于实施例4，其不同点在于：一种钛酸锶环形压敏电阻铜电极的浆料，按以下具体成分配比混合：铜粉80％，玻璃粉3％，有机载体17％，其中，所述有机载体的具体成分配比为：乙基纤维素占整体有机载体总质量10％，松油醇50％，邻苯二甲酸二丁酯39.5％，0.5％的油酸。其制备方法同实施例4。

实施例4与对比案例用同批的电阻器磁体，经同样的工艺，做电极对比结果如下：

结论：从上表来看，相比于纯铜极，实施例4的电极致密性好，上锡性容易，电极附着力强。

结论：从上表来看，相比于纯铜极，两电极所产的电阻器的基本电性能无差异。

因此，本发明是钛酸锶环形压敏电阻器用铜浆掺入铋，使其烧结出来的铜浆形成铋铜合金，掺铋以改善铜浆的烧结性能，烧结温度可以降低，另外烧出好后的电极，形成铋铜合金，使电极更致密，焊锡性能优秀。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。