【摘 要】
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氧化锌压敏电阻器的发展朝着实现电极贱金属化的方向前进。铝电极相较于银电极的成本有大幅度的降低,但铝电极存在可焊性差等问题,在铝电极上再烧结一层银电极形成银-铝复合电极可以有效解决铝电极可焊性差的问题。因此,银-铝复合电极能充分发挥银电极和铝电极优点,克服其缺点。研究银-铝复合电极有很好的实际应用性及显著经济效益。本文对导电铝浆中添加碳酸钠的含量、玻璃粉的种类和含量、烧结峰值温度等因素进行了大量的研
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氧化锌压敏电阻器的发展朝着实现电极贱金属化的方向前进。铝电极相较于银电极的成本有大幅度的降低,但铝电极存在可焊性差等问题,在铝电极上再烧结一层银电极形成银-铝复合电极可以有效解决铝电极可焊性差的问题。因此,银-铝复合电极能充分发挥银电极和铝电极优点,克服其缺点。研究银-铝复合电极有很好的实际应用性及显著经济效益。本文对导电铝浆中添加碳酸钠的含量、玻璃粉的种类和含量、烧结峰值温度等因素进行了大量的研究,得到了综合性能良好的导电铝浆配方及完善的烧结工艺。同时,设计研究3种银浆与基础铝浆匹配组合制备银-铝复合电极。3种银浆配方设计主要考虑银-铝复合电极的附着力,银浆配方中玻璃分别为无玻璃、与基础铝浆配方中相同的玻璃、与基础铝浆配方中不同的玻璃,研究不同的银浆和铝浆的组合方式对银-铝复合电极附着力的影响规律,以及不同烧结条件对银电极可焊性、附着力的影响。通过螺旋拉力计、XRD、热重-差热分析、四探针电阻测试仪、接触角测试、XPS、SEM、TEM等表征手段分析测试得到以下研究结果:(1)铝浆中铝粉含量、玻璃的含量及类型对铝电极的电阻率有较大影响。在一定温度下,铝粉颗粒和其表面的氧化铝膜层之间的热膨胀率不同,导致两者之间产生较大的热应力,使氧化铝膜容易断裂或脱落。同时,熔融玻璃使铝颗粒表面的部分氧化铝膜融合。这两个因素的综合作用可使铝粉表面的氧化膜损坏、变薄、剥落或去除,从而使铝粉颗粒之间的界面形成更多的导电接触点(面),并使铝电极形成良好的导电网络微结构。在650℃烧结峰值温度下,15wt%的G1玻璃含量和65wt%的铝粉含量时,铝电极的方形电阻最小,为52.91mΩ/□。(2)在铝浆中添加一定量的碳酸钠,在烧结过程中碳酸钠与玻璃粉、铝粉表面的氧化铝共同反应,使得氧化铝膜层被部分反应溶解去除产生缺陷,钠离子可以通过氧化铝膜被熔蚀去除的部位,扩散进入到铝粉表层晶格中,使铝晶格膨胀,并且钠离子会置换氧化铝膜中的铝离子,使氧化铝膜具有一定的离子传导性。并且能适当降低烧结峰值温度,620℃时,在铝浆中添加适量(4wt%)碳酸钠可以显著提高铝电极的导电性,方阻值为49.56mΩ/□。(3)银浆中玻璃的含量及类型对银电极的表面形貌有较大影响。3wt%含量的G1玻璃银浆配方在620℃下制备的银电极表面光滑平整,银颗粒之间紧密的连接,致密均匀,可焊性良好。(4)不同的烧结条件对银-铝复合电极的可焊性、附着力有较大的影响。3wt%含量的G1玻璃银浆配方和5wt%含量的G1玻璃+4wt%含量的碳酸钠铝浆配方,在烧结条件为升温速率25℃/min,烧结峰值温度620℃,保温时间10min的情况下,制备的银-铝复合电极可焊性最好,附着力最大,为13.5N。
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