正溫度系數金屬—陶瓷發(fā)熱片的共燒制備.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzllouUniVers毋forthede伊eeofMasterCo—SinteringPr印卸ationoft11eMetal—CeramicLamellarConlpositewimPositiVeTeⅡlper柵eCoemcientByChaoleiW婦gSupeⅣisor：ProfQingkuiLiMat嘶alsEngineeringSch001ofMaterialsSciencea

2、ndEngineeringMay2014摘要摘要正溫度系數金屬一陶瓷發(fā)熱片是近年來興起的一種比較新穎的無明火、中低溫發(fā)熱元件。其最基本的原理是利用發(fā)熱材料電阻隨溫度升高而升高的特性。金屬陶瓷發(fā)熱片具有許多的優(yōu)點，可以廣泛用于日常生活、醫(yī)療、通訊、工農業(yè)科技等需要低溫加熱的領域。但目前存在的問題是，一般發(fā)熱絲的電阻溫度系數比較小，自恒溫溫度往往高達800一1000℃，限制了其應用。因此制各自恒溫溫度較低的金屬陶瓷發(fā)熱片對于擴大其應用范圍和

3、實用安全性具有很重要的意義。本文主要采用了觚llimedes法密度測試，熱重分析，金相顯微鏡，高壓耐壓漏電流檢測以及電阻溫度測試等多種分析方法，通過調整原料成分及制備工藝，優(yōu)選出了較佳的發(fā)熱絲材料，確定了氧化鋁低溫燒結工藝，實現了實驗室條件下金屬氧化鋁陶瓷發(fā)熱片的共燒制備。發(fā)熱絲材料選擇研究表明，高熔點的鎢、鉬材料及低熔點的鐵磁材料比較適合做發(fā)熱絲材料。通過檢測表明，純凈的鎢粉等可以降低陶瓷發(fā)熱片的穩(wěn)定電流，但是降低的幅度不大。理論上講

4、，鐵磁材料存在居里轉變，這種特性會增大材料升溫過程中的電阻率變化，采用低熔點的鐵磁材料會有較好的效果。通過實驗測定表明，采用鐵磁材料時電阻率隨溫度升高變化較大，在300℃、600℃及900℃時，電阻為初始時的214倍、543倍及1148倍，可以滿足作為低自恒溫溫度材料的要求。為了實現鐵磁材料與氧化鋁的共燒制備，進行了降低氧化鋁燒結溫度的研究。結果表明，采用平均粒度2岬的氧化鋁作主料，添加1％ⅢTi02和05％吼CuO，經過1450℃燒結

5、后，試樣的相對密度為95％左右和高壓下的漏電流值基本小于151nA，可以滿足發(fā)熱片的使用要求。采用選擇的鐵磁材料作為發(fā)熱絲材料，在企業(yè)生產工藝的基礎上，制備了金屬陶瓷坯片。在實驗室條件下，研究了金屬一陶瓷發(fā)熱片的共燒工藝。共燒工藝參數包括升溫速度、燒結溫度、保溫時間、通入氬氣和水蒸氣的混合氣的溫度及通入混合氣的時間等。研究結果表明：升溫速度3—5℃／min，燒結溫度1450℃，保溫時問120min，氬氣和水蒸氣的混合氣的通入溫度900℃