CN1921034A - 压敏电阻片叠层烧结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为压敏电阻片制作技术领域，公开了一种压敏电阻片叠层烧结工艺。其主要特点是将电阻片叠放在烧钵内，电阻片叠放的层数为2－8层，电阻片之间设有隔离层，烧钵采用隧道窑烧结，炉内最高温度为1050－1300℃。该种烧结工艺可降低易挥发组分的分压值，另一方面在大幅度提高生产效率，降低能耗的同时，提高了电阻片的电性能的稳定性。

Description

压敏电阻片叠层烧结工艺

技术领域

本发明属于压敏电阻片制作技术领域，具体涉及一种压敏电阻片叠层烧结工艺。

背景技术

压敏电阻片作为一种敏感元器件，是大功率半导体，属于新材料应用范畴，是一种典型的陶瓷电工元件，其作为过电压保护器件和电压传感器，主要用于组装氧化锌避雷器及其监测仪器产品来保护电网中运行的各种电器设备免受过电压损害。

在压敏电阻片的制造工艺中，烧结是最关键的制造工艺，该工艺过程直接决定着压敏电阻片性能的优劣。这是因为形成压敏电阻片非线性的ZnO晶粒和尖晶石晶界层的发育过程都在烧结过程中开始和结束。但是在压敏电阻的配方中，根据电性能的需要，存在着大量低熔点物质(Bi₂O₃、Sb₂O₃)，在高温烧结过程中，电阻片的配方体系容易由于低熔点物质的挥发而渐趋失衡，从而造成电阻片产品性能的劣化。

电阻片坯体在高温烧结时可以看作是一个熔融体，在此状态下，低熔点、易挥发组分就会不间断地挥发，特别是Bi₂O₃，因为其分压较高，因此其挥发相当严重，在装载量较小时尤为如此。Bi₂O₃是形成电阻片晶界层的主要物质，它能够向ZnO晶粒边界分凝而形成晶粒表面无定形的Bi原子吸附层，引起ZnO晶粒表面能带弯曲。当电阻片装载量较少时，由于Bi₂O₃的挥发量大，从而导致一部分晶粒表面的Bi₂O₃原子吸附层不够完善，这种情况将直接引起电阻片晶界层发育的不完善，甚至晶界层消失，引起电阻片性能劣化，对电性能的影响则表现为残压比高、漏电流增大。因此，对于压敏电阻片的制造过程来说，合理的烧结工艺就显得尤为重要。原有工艺的缺陷主要是由于采用单层装钵(一个烧钵中只摆放一层电阻片)烧结，使易挥发组分在高温烧结时的挥发过程不易控制，从而引起烧成的电阻片电性能劣化。因此，现有的烧结工艺存在一定的缺陷，主要是生产效率低下、单位能耗高，并且产品在烧结过程中受窑体内温度分布的不均匀性影响十分严重。

发明内容

本发明的目的是设计一种能提高生产效率，降低单位耗能，烧结出的电阻片电性能高的烧结工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的主要技术方案是，将单片烧结改叠层烧结，即在烧钵溶积允许的情况下，提高电阻片的装载层数。

工艺步骤为：

a)、装钵

取电阻片在烧钵内叠放，其叠放电阻片的层数为2-8层。在电阻片之间设有隔离层，加盖上盖体。

b)、烧结

将烧钵由传送带推板送入烧结隧道窑中采用隧道窑烧结，升温时间15小时，炉内最高温度1050-1300℃，保温时间2-10小时。

c)、降温

烧钵在隧道窑降温时间为13-18小时。

d)、取出

烧钵随传送带板推出，取下烧钵，打开上盖体，取出电阻片。

采用上述方案，将单片烧结改为叠层烧结(在烧结容积允许的情况下，提高电阻片的装载层数即装载量)后，缩小了烧钵内空余的体积，并且这种缩小非常明显，这样做的结果，一方面降低了易挥发组分的分压值，使易挥发组分在狭小的烧钵空余体积内更容易达到正压状态，另一方面在大幅提高生产效率、降低能耗的同时，提高了电阻片的电性能的稳定性。

1、对电阻片性能影响

以Φ60×21mm型号电阻片为例来说明该实验结果，具体情况见表1。

            表1    不同装载量对电阻片电性能的影响

2、对生产效率及能耗的影响

随着装载层数的增加，电阻片的产能与单层装钵相比，也有了大幅度提高，而单片烧结能耗则有大幅降低。

(1)单层片装钵工艺(以Φ60×21mm型号电阻片为例说明)

采用单层烧结时，高温窑的实际功率为60KW/h，每天能耗为：1440KW，隧道窑速度为72min/钵，则每天可出以Φ60×21mm型号电阻片320片，则单片能耗为4.5KW，若每度电按0.5元计，则单片在烧结过程中的电缆成本为2.25元。若以Φ60×21mm型号电阻片年产量为46.72万片，若全部按原有单层烧结工艺，则烧以Φ60×21mm型号电阻片的总用电成本为105.12万元。

(2)叠层装钵工艺

采用叠7层烧结后，高温窑的实际功率为70KW/h，每天能耗为1680KW/h，每天可出Φ60×21mm型号电阻片2240片，单片烧结能耗为：0.75KW，合0.375元，单片烧结能耗与费用与单层烧结工艺相比，分别下降了3.625KW和1.875元，若加上Φ32、Φ42、Φ52、Φ71、Φ83、Φ105、Φ115等型号电阻片，年可节约电费成本270万元以上。与现在技术相比，具有烧结出的电阻片电性能高，生产效率高，节能降耗，降低了产品的制造成本，经济效益可观等优点。

结合附图及实例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的电阻片装在烧钵内的示意图。

实施例1

参见图1，图2，本发明的烧结工艺为：

a)、装钵：取电阻片在烧钵体1内叠放，叠放层数为2层。两电阻片之间所设隔离层为石墨耐火材料铺设的隔离层3，加盖上盖体2。

b)、烧结：将烧钵入烧结炉中，升温时间15小时，炉内最高温度1050℃，保温时间2小时。

c)、降温：钵体在隧道窑降温时间为13小时。

d)、取出：烧钵随传送带板推出，取下烧钵，打开上盖体，取出电阻片。

实施例2

参见图1，图2，本发提的烧结工艺为：

a)、装钵：取电阻片在烧钵体1内叠放，叠放层数为4层。两电阻片之间所设隔离层为石墨耐火材料铺设的隔离层3，加盖上盖体2。

b)、烧结：将烧钵入烧结炉中，升温时间为15小时，炉内最高温度1200℃，保温时间5小时。

c)、降温：钵体在隧道窑降温时间为14.5小时。

d)、取出：烧钵随传送带板推出，取下烧钵，打开上盖体，取出电阻片。

实施例3

参见图1，图2，本发提的烧结工艺为：

a)、装钵：取电阻片在烧钵体1内叠放，叠放层数为8层。两电阻片之间所设隔离层为石墨耐火材料铺设的隔离层3，加盖上盖体2。

b)、烧结：将烧钵入烧结炉中，升温时间为15小时，炉内最高温度1300℃，保温时间10小时。

c)、降温：钵体在隧道窑降温时间为18小时。

d)、取出：烧钵随传送带板推出，取下烧钵，打开上盖体，取出电阻片。

Claims (1)

1、一种压敏电阻片叠层烧结工艺，其特征是烧结工艺步骤为：

a)、装钵，取电阻片在烧钵内叠放，其叠放电阻片的层数为2-8层，在电阻片之间设有隔离层，加盖上盖体；

b)、烧结，将烧钵由传送带板送入烧结隧道窑中采用隧道窑烧结，升温时间为15小时，炉内最高温度1050-1300℃，保温2-10小时；

c)、降温，烧钵在隧道窑降温时间为13-18小时；

d)、取出，烧钵随传送板推出，取下烧钵，打开上盖体取出电阻片。