CN1072702A

CN1072702A - 一种掺合型无机导电涂层

Info

Publication number: CN1072702A
Application number: CN 91110874
Authority: CN
Inventors: 尹维平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1993-06-02

Abstract

一种掺合型无机导电涂层，由石墨、银、氧化铅、氧化磷、氧化硼、氧化硅、氧化铜(或氧化钴)所组成。采用喷涂、刷涂、丝网印刷等厚膜工艺制备在经预处理的金属或非金属底材表面用作导电涂层、抗静电涂层、导电电极涂层、导电接触涂层和导电触点涂层。本项发明具有耐温、耐湿、不老化、与底材结合牢固、导电性能优良、大电流负荷能力强等优点，是一种高性能的掺合型无机高导电涂层。

Description

本项发明属于金属和非金属掺合型无机高导电涂层。

迄今人们常用的导电涂层分为二大类：（1）掺合型导电涂层;（2）本征型导电涂层。掺合型导电涂层大多采用有机高分子树脂为粘合剂，粘合剂本身不导电，掺入导电粉末材料，靠导电粉末颗粒之间的相互搭接而形成网络式导电通道。掺合型导电涂层存在的主要缺点是：粘合剂是有机高分子树脂，吸湿率高、涂层导电性能不稳定、耐温性能差、易热老化。上述缺点，大大限制了掺合型有机高分子导电涂层的商业化应用。本征型导电涂层不需要掺入导电粉末材料，而是靠高分子树脂本身所具有的导电性。但这种导电高分子树脂的合成难度极大，工艺很复杂，成本太高，而且本征型高分子导电涂层的膜电阻一般在兆欧以上，导电性差，在耐温、耐湿、耐老化等方面还存在严重的问题，至使本征型导电涂层的商业化应用，目前还很少。

本项发明的目的在于提出一种掺合型无机导电涂层。它克服了现有的两类有机高分子树脂导电涂层的缺陷，它是在导电粉末材料中加入含有多种氧化物的无机粘合剂，经烧结使导电粉末颗粒相互搭结而形成微观网络式导电通道来实现的。

本项发明的组份是：石墨（C）、银（Ag）、氧化磷（P₂O₅）、氧化铅（PbO）、氧化硼（B₂O₃）、氧化硅（SiO₂）和氧化铜（CuO）（或氧化钴CoO）。其组份重量百分含量为：石墨（C）9%-21%、银（Ag）37%-45%、氧化磷（P₂O₅）2.5%-6.5%、氧化铅（PbO）22%-32%、氧化硼（B₂O₃）4%-9%、氧化硅（SiO₂）2%-5%和氧化铜（CuO）（或氧化钴CoO）0.1%-0.9%。其中石墨是辅助导电填料和界面应力缓冲填料，银是导电填料，氧化铅、氧化磷、氧化硼、氧化硅、氧化铜（或氧化钴）经高温烧熔，球磨过筛制成粉末无机粘合剂，其作用是在导电涂层烘干、烧结过程中软化流动并与石墨、银浸润粘合而烧结成与底材结合牢固的掺合型无机导电涂层。

本项发明的制备方法：根据组份重量百分含量称取氧化铅、氧化磷、氧化硼、氧化硅、氧化铜（或氧化钴）混均后，于高温下烧熔，烧熔温度为750℃-1100℃，烧熔时间为15分钟-65分钟。烧熔好的料块经48小时球磨，过250目-300目标准筛，制成粉末无机粘合剂，尔后根据组份重量百分含量称取石墨粉和银粉与制成的粉末无机粘合剂混匀，加入适量松油醇，调制成粘度适当的浆料，采用喷涂、刷涂、刮涂、浸涂或丝印等厚膜工艺，在经预处理的底材表面制膜，尔后于120℃-180℃下烘干8-20分钟于470℃-680℃下烧结5-30分钟，即可制成掺合型无机导电涂层。无机粘合剂的组份可以直接采用组份重量百分含量中给出的氧化物，也可以用化学当量的其他化合物为原料，其中氧化铅（PbO）可以用化学当量的PbO₂、PbCO₃、2Pb（OH）₂或Pb₃O₄为原料，氧化硼（B₂O₃）可以用化学当量的H₃BO₃为原料，氧化硅（SiO₂）可以用纯度在98.5%以上的石英砂为原料，氧化磷可用化学当量的Ca₃（PO₄）₂或Mg₃（PO₄）₂为原料，氧化铜（CuO）可用化学当量Cu₂O或CuCO₃为原料，氧化钴（CoO）可用化学当量的Co₂O₃为原料。掺合型无机导电涂层中的石墨粉，其颗粒直径为4μ-60μ，纯度为95%-99.5%，银粉的颗粒直径为4μ-40μ，纯度为98%-99.95%，还可以用Ag₂O或Ag₂CO₃作为银的原料。松油醇是用来调整浆料粘度的稀释剂。在烘干、烧结过程中，稀释剂完全挥发干净，稀释剂的加入量（重量%）为27%-63%，以浆料粘度适于采用厚膜工艺制膜为准，可选用的稀释剂还有：甘油、丙二醇、二丁脂、松节油、樟脑油、食用油、润滑油等，可以任选其中一种，也可以混合使用。本项发明可以直接制备在经预处理的金属或非金属底材表面永不脱落。

本项发明的技术参数：

涂层方块电阻：≤0.01/□;

长期耐温：350℃;

短期耐温：450℃;

耐湿：≥95%;

膜厚：0.05mm-0.60mm;

牢固度（划格法）：100%

本项发明的用途：

①：制备导电涂层，特别适于制备耐温导电涂层;

②：制备抗静电涂层;

③：制备导电电极涂层;

④：制备导电接触涂层;

⑤：制备导电触点涂层。

本项发明与现有技术相比较具有的显著优点：

①全部组份均属无机材料，无老化现象;

②经烧结，无机粘合剂不仅可以成膜而且与底材烧结成一体，形成牢固的合金化的结合，只能采用化学腐蚀或机械抛光方法才能将导电涂层从底材表面去除。

③吸湿率低（≤0.1%），比一般有机高分子树脂导电涂层吸湿率低一个数量级以上。

④耐温高于一般有机高分子树脂导电涂层，长期耐温可达350℃，短期耐温可达450℃。

⑤掺入的导电粉末材料是石墨和银，比常用的金属材料耐化学腐蚀性能强。

⑥导电性能优良，大电流负荷能力强。

以下结合附图对本项发明作进一步详细描述。

附图1-本项发明结构原理示意图

1-掺合型无机导电涂层;

2-底材。

附图2-管状电阻元件上用作导电电极

3-电阻膜;

4-导电电极（掺合型无机导电涂层）;

5-管状底材（玻璃或陶瓷）

附图3-本项发明工艺流程图

实施例：（以制料1公斤为例）

称取320克氧化铅（PbO）、27克氧化磷（P₂O₅）、64克氧化硼（B₂O₃）、25克氧化硅（SiO₂）、1.5克氧化铜（CuO）混均后于930℃下烧熔55分钟，制成料块，经48小时球磨，过250目标准筛，制成粉末无机粘合剂。再称取127.5克石墨粉，435克银粉与制成的无机粘合剂混均匀，加入800克松油醇调制成涂料，采用喷涂或刷涂工艺在耐温绝缘底材表面制膜，于150℃下烘干17分钟，于510℃下烧结10分钟，即可制成掺合型无机导电涂层。

Claims

1、一种掺合型无机导电涂层，其特征是含有(重量%)：

石墨(C)： 9%-21%；

银(Ag)： 37%-45%；

氧化铅(PbO)： 22%-32%；

氧化磷(P2O5)： 2.5%-6.5%；

氧化硼(B2O3)： 4%-9%；

氧化硅(SiO2)： 2%-5%；

氧化铜(CuO)(或氧化钴CoO) 0.1%-0.9%

2、根据权力要求1所述的掺合型无机导电涂层，其特征是石墨为石墨粉。

3、根据权力要求1所述的掺合型无机导电涂层，其特征是银的原料可采用银粉、氧化银（Ag₂O）或碳酸银（Ag₂CO₃）。

4、根据权力要求1所述的掺合型无机导电涂层的制备方法，其特征是将氧化铅、氧化磷、氧化硼、氧化硅、氧化铜（或氧化钴）混均，烧熔制成料块，经球磨过筛后制成粉末无机粘合剂。加入适量的石墨、银和稀释剂，调制成粘度适当的浆料，采用喷涂、刷涂、刮涂、浸涂、丝网印刷等厚膜工艺制膜，然后烘干烧结即成。

5、根据权力要求4所述的制造方法，其特征是烧熔温度为750℃-1100℃，烧熔时间为15-65分钟。

6、根据权力要求4所述的制造方法，其特征是烧结温度为470℃-680℃，烧结时间为5-30分钟。

7、根据权力要求4所述的制备方法，其特征是可以用松油醇、甘油、丙二醇、二丁脂、松节油、樟脑油、食用油和润滑油作为稀释剂，可以任选其中一种，也可以混合使用。

8、根据权力要求1所述的掺合型无机导电涂层，其特征是涂层膜厚为0.05-0.60mm。