CN1710668A - 一种金属NiCr功能厚膜电子浆料 - Google Patents

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Abstract

一种金属NiCr功能厚膜电子浆料，在NiCr主元金属是分别添加的单金属含硼材料与其适配物的配方范围，包括改性金属、抗氧化剂、烧结促进剂、高温粘接玻璃和含纤维素的有机黏合剂，可以按组分配制导体功能浆料、电阻功能浆料和电热功能浆料，可以采用本发明提供的相适用的烧成方法，提高了贱金属厚膜电子浆料的耐蚀性，节约贵金属，省略主元金属制备，降耗节能无污染。

Description

一种金属NiCr功能厚膜电子浆料
发明领域
本发明涉及厚膜电子浆料制造技术和应用方法，特别是一种金属NiCr功能厚膜电子浆料的制造和应用方法。
技术背景
在厚膜电子浆料生产中，为减少那些价格昂贵而资源不多的贵金属的使用，专利US4070517公开了一种低烧制备的含硼镍粉；专利CN87100475B用粉末冶金法制备了“一种含硼镍基导体”；在专利ZL93104472.3公开了“一种含铝镍基导体”。属厚膜技术的专利申请98113585公开了“厚膜高温发热材料，专利申请03125351公开了”半导体厚膜发热材料“，均不是金属NiCr的开发。专利申请99805724公开了”包含镍和硼的涂料组合物“，其中含镍离子、钨酸铅、配合剂和硼氢还原剂；专利申请02142496公开了“导电糊剂”中加入Ag粉末和硼化镍粉。上述专利都不是金属NiCr功能的系统开发。
NiCr金属有其独特的优良特性，如不锈钢、耐热钢、特种结构钢、精密合金、电阻合金和电热合金等材料，在电力、机械、化工、汽车、建材和日用五金，特别在核能、航天、航海领域获得广泛应用。但是，在金属元素中，NiCr金属的导电性能不是最好的，所以，直到目前为止，还没有成为厚膜电子浆料制造中受到重视的首选材料。专利申请200410040647.B公开了“镍铬基电阻材料”和用于“厚膜镍铬基贱金属电阻”的方法，其制造工艺是将Ni、Cr、B和其它辅料按配比用粉末冶金法制成电阻材料，当其用于制造浆料时，电阻材料中的NiCr金属配比是固定的，故电阻率和电阻温度系数是固定的，致使厚膜电子浆料的功能调整范围狭窄，限制了应用，特别是电阻料烧结条件苛刻(如高真空、临界温度敏感)，备料周期长，制造成本高，这种单一品种的原材料制备尤其不具备经济性，不仅电能消耗高，还必须治理粉尘污染。
发明目的
为进一步节约贵金属资源，提高贱金属厚膜电子浆料的耐蚀性、实用性和应用规模，采用原料来源可靠简便的市售单金属含硼材料为主元金属，设计对加入的主元金属和辅元金属成分，按需要在一定的范围内进行调整，研制具有导体功能、电阻功能和电热功能的系列厚膜浆料组分配方，试制出一种高可靠多用途的金属NiCr功能厚膜电子浆料。
发明的技术方案具有如下特征：
1.这种金属NiCr功能厚膜电子浆料，所采用的NiCr主元金属为分别添加的单元金属，含硼材料与适配物的配方范围(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如混含NiB、Ni2B＞95％的硼化物)，平均粒度0.1～10μm，10～85；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如混含CrB，Cr含量＞30％，Cr与B的化合度＞95％)，平均粒度0.1～5μm，0.5～30；
(3)改性金属：Al、Cu B、Fe的一种或几种，平均粒度0.1～10μm，0.1～35；
(4)抗氧化剂：B、Al，平均粒度0.1～10μm，0.1～10；
(5)烧结促进剂：B2O3、PbO、Ag2O、PdO、CaF2、ZnF2、AlF3或硼酸锌、硼砂的一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～g；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(7)含纤维素的有机黏合剂5～20；
在以上范围内取各组份之和为100，其中：
Ni为镍，Cr为铬，Al为铝，CuB为硼化铜，Fe为铁，B为硼，B2O3为氧化硼，PbO为氧化铅，Ag2O为氧化银，PdO为氧化钯，CaF2为氟化钙，ZnF2为氟化锌，AlF3为氟化铝，下同。
2.根据上述金属NiCr功能厚膜电子浆料的配方范围，调制出具有导体功能或可用作厚膜导体、电极、低电阻以及屏蔽涂层的厚摸电子桨料，其组分为(重量％)；
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，10～85；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，0.1～5；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.5～30；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.3～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
               Ag2O或PdO 0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～15；
(7)含纤维素的有机黏合剂             5～20；
取各组分之和为100。
3.根据上述1中金属NiCr功能厚膜电子浆料的配方范围，调制出具有电阻功能的厚膜电子浆料其组分为(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，10～80；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             Fe平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.5～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.5～5.5；
CaF2、ZnF2、AlF3、或硼酸锌、硼砂之一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(7)含纤维素的有机黏合剂             5～20；
取各组分之和为100。
4.根据上述1中金属NiCr功能厚膜电子浆料的配方范围，调制出具有电热功能的厚膜电子浆料其组分为(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，30～75；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，5～25；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～8；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Fe平均粒度0.1～10μm，0.1～30；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.5～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.5～5；
CaF2、ZnF2、AlF3、或硼酸锌、硼砂之一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～20；
(7)含纤维素的有机黏合剂             5～20；
取各组分之和为100。
5.如1、2、3、4所述的金属NiCr功能厚膜电子浆料的烧成方法，其技术特征在于烧结工艺中的高温区间为：温度800～1200℃，保温时间5～40min。
本发明的优点
(1)作为一种高可靠多用途的新型贱金属电子浆料，金属NiCr系列功能厚膜电子浆料为节约贵金属稀缺资源，在电子工业领域开辟了一条新途径。
(2)采用的NiCr金属含硼材料为市售商品，省略了主元金属的繁复制备，备料期短，费用低，节能降耗。
(3)由于原材料质量的选择和重现是可以控制的，可进一步提高该电子浆料产品技术指标的精度和重现性。
(4)配方中主、辅元金属可以在一定范围内按需调节，实现了金属NiCr功能的多功能开发。
(5)具有良好的耐蚀性，制作厚膜电热元件有独特效果。
(6)金属NiCr功能厚膜电子浆料无毒无害，不发生粉尘、废气、废水污染。
实施例
例1.配制金属NiCr导体功能厚膜电子浆料100克，其中：市售硼化镍粉(混含NiB、Ni2B＝96％)，平均粒度8.5μm，54克；市售CrB粉(含量为98％)，平均粒度4.5μm，1.5克；CrB粉平均粒度9μm，18克；Al粉平均粒度10μm，3克；B2O3平均粒度6.5μm，0.5克；PbO平均粒度6.5μm，1克；Ag2O平均粒度6.5μm，1.0克；高温粘接玻璃平均粒度5μm，8克；含乙基纤维素的有机黏合剂15克。厚膜烧成的高温区间为1000～1100℃，保温5～10min；成膜电阻率＜0.1Ωmm2/m。
例2.配制金属NiCr电阻功能厚膜电子浆料100克，其中：市售硼化镍粉(混含NiB、Ni2B＝96％)，平均粒度8.5μm，45.5克；市售CrB混粉(含量为98％)，平均粒度4.5μm，11克；Al粉平均粒度9μm，5克；Fe粉平均粒度8μm，0.5克；CuB粉平均粒度9μm，0.5克；B粉平均粒度6.5μm，0.5克；CaF2平均粒度6.5μm，0.5克；B2O3平均粒度6.5μm，1克；PbO平均粒度6.5μm，1.5克；硼酸锌平均粒度6.5μm，0.5克；高温粘接玻璃平均粒度4.5μm，15克；含乙基纤维素的有机黏合剂18.5克。厚膜烧成的高温区间为1100～1200℃，保温10～20min；成膜电阻率＞50Ωmm2/m。
例3.配制金属NiCr电热功能厚膜电子浆料100克，其中：市售硼化镍粉(混含NiB、Ni2B＝96％)，平均粒度8.5μm，38克；市售CrB(含量为98％)，平均粒度4.5μm，10克；Al粉平均粒度9μm，5克；Fe粉平均粒度8μm，13.5克；B粉平均粒度6.5μm，0.5克；CaF2平均粒度6.5μm，0.5克；B2O3平均粒度6.5μm，1克；PbO平均粒度6.5μm，1.5克；高温粘接玻璃平均粒度4.5μm，11克；含乙基纤维素的有机黏合剂19克。电热膜烧成的高温区间为1050～1150℃，保温10～20min；成膜电阻率＞5Ωmm2/m，电阻温度系数＞100(10-8/℃)。

Claims (5)

1.一种金属NiCr功能厚膜电子浆料，其特征在于NiCr主元金属是分别添加的单金属含硼材料与适配物的配方范围(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如混含NiB、Ni2B＞95％的硼化物)，平均粒度0.1～10μm，10～85；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如混含CrB，Cr含量＞30％，Cr与B的化合度＞95％)，平均粒度0.1～5μm，0.5～30；
(3)改性金属：Al、CuB、Fe的一种或几种，平均粒度0.1～10μm，0.1～35；
(4)抗氧化剂：B、Al，平均粒度0.1～10μm，0.1～10；
(5)烧结促进剂：B2O3、PbO、Ag2O、PdO、CaF2、ZnF2、AlF3或硼酸锌、硼砂的一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～8；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(7)含纤维素的有机黏合剂5～20；
在以上范围内取各组份之和为100，其中：
Ni为镍，Cr为铬，Al为铝，CuB为硼化铜，Fe为铁，B为硼，B2O3为氧化硼，PbO为氧化铅，Ag2O为氧化银，PdO为氧化钯，CaF2为氟化钙，ZnF2为氟化锌，AlF3为氟化铝，以下同。
2.根据权利要求1，具有导体功能或可用作导体、电极、低电阻以及屏蔽的厚膜电子桨料其特征在于其组分为(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，10～85；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，0.1～5；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.5～30；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.3～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
               Ag2O或PdO 0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～15；
(7)含纤维素的有机黏合剂5～20；取各组分之和为100。
3.根据权利要求1，具有电阻功能的厚膜电子浆料其特征在于其组分为(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，10～80；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             Fe平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.1～5；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.5～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.5～5.5；
CaF2、ZnF2、AlF3、或硼酸锌、硼砂之一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～30；
(7)含纤维素的有机黏合剂             5～20；
取各组分之和为100。
4.根据权利要求1，具有电热功能的厚膜电子浆料其特征在于其组分为(重量％)：
(1)主元单金属Ni含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～10μm，30～75；
(2)主元单金属Cr含硼材料(如1所述)，平均粒度0.1～5μm，5～25；
(3)改性金属：Al平均粒度0.1～10μm，0.1～8；
             CuB平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Fe平均粒度0.1～10μm，0.1～30；
(4)抗氧化剂：B平均粒度0.1～10μm，0.1～1；
             Al平均粒度0.1～10μm，1～8；
(5)烧结促进剂：B2O3平均粒度0.1～6.5μm，0.5～3.5；
               PbO平均粒度0.1～6.5μm，0.5～5；
CaF2、ZnF2、AlF3、或硼酸锌、硼砂之一种或几种，平均粒度0.1～6.5μm，0.1～3.5；
(6)高温粘接玻璃，平均粒度0.1～5μm，5～20；
(7)含纤维素的有机黏合剂             5～20；
取各组分之和为100。
5.如权利要求1和权利要求2和权利要求3和权利要求4，所述的厚膜电子浆料的烧成方法，其特征在于高温区间为：
温度800℃～1200℃，保温时间5min～40min。
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