一种铜电极压敏电阻制备方法和铜电极压敏电阻

技术领域

本发明涉及压敏电阻技术领域，具体涉及一种铜电极压敏电阻制备方法和铜电极压敏电阻。

背景技术

压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。在现有技术中，大多数压敏电阻均采用银浆作为电极主浆料，具有较高的生产成本。而一些厂家选择用铜来替代银浆中的银粉，可以降低生产成本，但是铜电极的机械性能与银电极相比较差，且电极层与瓷体层之间的接触阻抗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种铜电极压敏电阻制备方法和铜电极压敏电阻，能够降低压敏电阻的生产制造成本，且解决了铜电极压敏电阻机械性能差、阻抗较高的技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明提供的一种铜电极压敏电阻制备方法，包括以下步骤：

S1、制备复合铜粉：向超细铜粉中加入改性溶液，充分混合后，对混合溶液进行浓缩、清洗、干燥和研磨，得到碱性铜粉；对研磨得到的碱性铜粉进行还原反应，得到复合铜粉；所述复合铜粉为微纳米级铜粉；

S2、制备导电铜浆：按比例称取复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂、增强填料和水，将树脂、抗氧化剂、助粘剂与水加热混合得到树脂溶剂，向树脂溶剂中加入复合铜粉和增强填料，恒温均化后得到导电铜浆；

S3、制备铜涂覆层：将步骤S2中制备好的铜浆料涂覆在陶瓷基体上形成铜涂覆层；

S4、制备铜镀层：在真空退火装置中，在铜电极层上变温喷镀形成铜镀层；

S5、继续在真空退火装置中对该铜电极压敏电阻进行热处理。

可选或优选地，在步骤S2中，所述复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂和增强填料的重量百分比分别为80～90％、4～8％、1～2％、0.1～3％、0.1～2％，余量为水。

可选或优选地，在步骤S2中，所述树脂为聚酰胺树脂、环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸树脂和饱和聚酯树脂中的一种或多种。

可选或优选地，所述增强填料为银粉、铝粉、镍粉和铟粉中的一种或多种。

可选或优选地，在步骤S4中，将涂覆有铜涂覆层的陶瓷基体放入真空退火装置中，保持真空度不高于10

可选或优选地，在步骤S5中，当喷镀完成后的铜电极压敏电阻随炉冷却到160℃以下时后，以100～120℃/min升温，当温度达到1000～1200℃时，保温20min以上，随后炉冷到160℃以下，重复1～2次后，随炉冷却到室温。

基于上述技术方案，本发明提供的一种铜电极压敏电阻制备方法具有如下技术效果：

(1)本发明制备的复合铜粉具有分散性好、粒度分布均匀，制备的铜涂覆层和铜镀层与基体的结合更致密，接触阻抗更小；

(2)本发明制备的导电铜浆在印刷后的形貌和抗氧化效果更好；

(3)本发明的热处理工艺能大幅改善铜电极的机械性能，不易破碎、抗弯曲性能强。

本发明还提供了一种铜电极压敏电阻，由上述方法制备，包括陶瓷基体、涂覆在陶瓷基体表面上的铜涂覆层和喷镀在铜涂覆层上的铜镀层；

所述铜涂覆层的厚度为10～20μm；所述铜镀层的厚度为10～60μm。

本发明提供的一种铜电极压敏电阻，相比于现有通用的银电极压敏电阻，具有显著的成本优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例还提供了一种铜电极压敏电阻制备方法，包括以下步骤：

S1、制备复合铜粉：向超细铜粉中加入改性溶液，充分混合后，对混合溶液进行浓缩、清洗、干燥和研磨，得到碱性铜粉；对研磨得到的碱性铜粉进行还原反应，得到复合铜粉；所述复合铜粉为微纳米级铜粉，铜颗粒的粒径为300～3000nm；

S2、制备导电铜浆：称取复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂、增强填料和水，其中，所述复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂和增强填料的重量百分比分别为90％、4％、2％、1％、0.3％，余量为水；所述树脂为环氧树脂；所述抗氧化剂的成分包括醇类和二甲基甲酰胺；所述增强填料铝粉；

将称取好的树脂、抗氧化剂、助粘剂与水加热混合得到树脂溶剂，向树脂溶剂中加入复合铜粉和增强填料，恒温均化后得到导电铜浆；

S3、制备铜涂覆层：将步骤S2中制备好的铜浆料涂覆在陶瓷基体上形成铜涂覆层；

S4、制备铜镀层：将涂覆有铜涂覆层的陶瓷基体放入真空退火装置中，保持真空度不高于10

S5、继续在真空退火装置中对该铜电极压敏电阻进行热处理，具体工艺为：

当喷镀完成后的铜电极压敏电阻随炉冷却到160℃以下时后，以100℃/min升温，当温度达到1000℃时，保温35min，随后炉冷到160℃以下，重复2次后，随炉冷却到室温，能保证各层界面之间连接良好，内阻低于0.1Ω。

本发明还提供了一种铜电极压敏电阻,由上述方法制备，包括陶瓷基体、涂覆在陶瓷基体表面上的铜涂覆层和喷镀在铜涂覆层上的铜镀层；

所述铜涂覆层的厚度为10～20μm；所述铜镀层的厚度为10～60μm。剪切强度能达到25Mpa。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：

在本实施例中，所述改性溶液为聚乙烯吡咯烷酮；

在步骤S2中，所述复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂和增强填料的重量百分比分别为85％、6％、1.5％、1.2％、1.2％，余量为水；所述树脂为聚酰胺树脂；

在步骤S4中，初始温度为1000℃，每喷镀1.5μm则降温100℃，直到喷镀完毕；

在步骤S5中，当喷镀完成后的铜电极压敏电阻随炉冷却到160℃以下时后，以110℃/min升温，当温度达到1000℃时，保温20min，随后炉冷到160℃以下，重复2次后，随炉冷却到室温。

实施例3：

本实施例与实施例1和实施例2的区别在于：

在步骤S2中，所述复合铜粉、树脂、抗氧化剂、助粘剂和增强填料的重量百分比分别为80％、8％、1％、0.3％、2％，余量为水；所述树脂为聚酰胺树脂和丙烯酸树脂；

在步骤S4中，初始温度为800℃，每喷镀2μm则降温50℃，直到喷镀完毕；

在步骤S5中，当喷镀完成后的铜电极压敏电阻随炉冷却到160℃以下时后，以120℃/min升温，当温度达到1200℃时，保温30min，随后炉冷到160℃以下，重复2次后，随炉冷却到室温。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。