陶瓷基体电热组件的电铸工艺及其性能研究

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陶瓷基体电热组件因具有升温快、发热均匀、绝缘性好、无电磁干扰、密度小、机械强度高等优越的性能,被广泛的应用于军工、医疗、半导体等领域。但是,现有陶瓷基体电热组件的丝网印刷制备工艺方法效率与精度较低,且其使用的电阻浆料价格昂贵,这给陶瓷基体电热组件应用及普及带来困难。为了有效解决这一难题,本文开展了陶瓷基体铁镍合金电热组件电铸工艺基础研究。一、分析Fe2+浓度、糖精浓度、电流密度、PH值、搅拌速率以及电铸液温度等因素对铸层电阻率与表面质量的影响规律,探明合理的电热组件加工参数范围。试验结果表明,在合理的试验参数范围内Fe2+浓度、糖精浓度、PH值以及搅拌速率与铸层电阻率的关系呈正相关,电流密度与温度与铸层电阻率的关系呈负相关,且Fe2+浓度、搅拌速率、电流密度以及温度对铸层电阻率的影响更加显著;糖精浓度、温度、搅拌速率与铸层表面质量呈正相关,Fe2+浓度、电流密度、PH值与铸层表面质量呈负相关,且Fe2+浓度、糖精浓度、电流密度、搅拌速率对铸层表面质量的影响更加显著。二、根据单因素试验各因素对铸层电阻率与表面质量影响的显著性,选择电流密度、糖精浓度、Fe2+浓度和温度四个因素,铸层表面质量和电阻率两个指标,开展正交试验,分析各因素之间最优组合。采用幂函数模型和二次多项式回归模型对铸层电阻率进行建模,结果发现,二次多项式模型预测精度高于幂函数模型。三、对四种不同布线方式的陶瓷基体电热组件进行制备与通电试验研究。分析了工艺参数与布线方式对电热薄膜组件平整度的影响,研究了电热薄膜组件平整度与其PTC特性之间的关联,探讨了平整度、PTC特性对陶瓷基体电热组件电加热性能的影响。结果发现,在相同加热功率下,平整度与PTC特性更好的圆形陶瓷基体电热组件电加热温度更高更均匀。研究结果对改善电铸工艺以提高电热丝性能具有重要意义。
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