高电阻温度系数的ptc热敏电阻合金丝及其制备方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201310031374. 5,申请日为2013年1月28日，发明创造名称为 "PTC热敏电阻合金丝及其制备方法"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种合金丝，具体涉及一种正温度系数热敏电阻合金丝及其制备方 法。
【背景技术】
[0003] PTC(PositiveTemperatureCoefficient，正温度系数）热敏电阻是一种具有温 度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高 几乎是呈阶跃式的增高。PTC热敏电阻能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。
[0004] 根据材质的不同，PTC热敏电阻包括陶瓷PTC热敏电阻、有机高分子PTC热敏电阻 及金属PTC热敏电阻。
[0005] 陶瓷PTC热敏电阻材料是以8&1103或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其 中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，通常将这种半 导化的BaTi03等材料简称为半导体瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr 的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形，高温烧结而使钛酸钡等及其固 溶体半导化，从而得到正特性的PTC热敏电阻材料。
[0006] 有机高分子PTC热敏电阻材料是由高分子材料添加导电粒子制成，其基本原理是 一种能量的平衡。当电流流过元件时产生热量，所产生的热量一部分散发到环境中去，一部 分增加了高分子材料的温度。在工作电流下，产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以 正常通过。当过大电流通过时，元件产生大量的热量不能及时的散发出去，导致高分子材料 温度上升，当温度达到材料结晶融化温度时，高分子材料集聚膨胀，阻断由导电粒子组成的 导电通路，导致电阻迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护作用。
[0007]PTC热敏电阻合金丝是金属PTC热敏电阻元件的核心材料。作为PTC热敏电阻合 金它具有中等的电阻率，大的且正的电阻温度系数，其电阻值与温度呈线性关系，而且电阻 的稳定性好。PTC热敏电阻合金丝广泛应用于航空、航天器中的大气温度加热器及各种家 用电器元件，它具有自动控温、自动功率调节、恒流、限流及提高元件寿命等多方面功能。此 外，PTC热敏电阻合金丝还可用于制作电阻温度计进行测温。
[0008] 我国PTC热敏电阻合金丝的生产在上世纪八十年代就已开始，但当时生产的品种 非常单一，电阻温度系数也只能达到3000X1(T7°C左右。随着国民经济的发展，特别是改革 开放、我国加入WT0以来，PTC热敏电阻合金得到了广泛的推广应用。金属PTC热敏电阻近 年来广泛代替陶瓷及有机高分子热敏电阻，应用也有所扩展。据初步统计，目前仅金属PTC 热敏电阻合金丝，全国每年有近100多吨的需求，但目前国内PTC热敏电阻合金丝没有形成 系列产品，品种单一，用户急需的电阻温度系数高于3000X1(T6/°C的还没有。由于新兴的 电气设备需要更灵敏温度控制和调节的电阻元件，必须提高电阻丝的电阻温度系数上限。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝 及其制备方法。
[0010] 实现本发明目的的技术方案是一种PTC热敏电阻合金丝，所述合金丝的化学成 分及其质量百分含量为：镍45 %~82. 0 %、硅0. 1 %~0. 6 %、锰0. 22 %~0. 35 %、钇 0. 02 %~0. 04 %、混合稀土 0. 04 %~0. 06 %、碳小于等于0. 05 %、硫小于等于0. 01%、磷小 于等于0.001%，余量为铁。
[0011] 上述合金丝的0 °C~150 °C的平均电阻温度系数为2500X10_6/ °C~ 5000X10_7°C;合金丝的电阻率为（0? 17 ~0? 43) ±0. 02yQ?m。
[0012] 当上述合金丝的化学成分及其质量百分含量为镍64%~82. 0%、硅0. 1 %~ 0? 6 %、锰 0? 22 % ~0? 35 %、钇 0? 02 % ~0? 04 %、混合稀土 0? 04 % ~0? 06 %、碳小于等 于0. 05 %、硫小于等于0. 01 %、磷小于等于0. 001 %、余量为铁时，合金丝的0°C~150°C 的平均电阻温度系数为4300X1(T6/°C~5000X1(T7°C，合金丝的电阻率为（0. 17~ 0? 29) ±0. 02yQ?m。
[0013] 当上述合金丝的化学成分及其质量百分含量为镍49%~65%、硅0. 1%~ 0? 25%、锰 0? 22% ~0? 35%、钇 0? 02% ~0? 04%、混合稀土 0? 04% ~0? 06%、碳小于等 于0. 05 %、硫小于等于0. 01 %、磷小于等于0. 001 %、余量为铁时，合金丝的0°C~150°C 的平均电阻温度系数为3000X10_6/°C~4300X10_6/°C，合金丝的电阻率为（0. 27~ 0. 40) ±0. 02yD?m。
[0014] 当合金丝的化学成分中还包括铝；上述合金丝的化学成分及其质量百分含量为 镍 45 % ~49 %、硅 0? 2 % ~0? 3 %、锰 0? 30 % ~0? 35 %、钇 0? 02 % ~0? 04 %、混合稀土 0. 04 %~0. 06 %、错0. 4 %~0. 5 %、碳小于等于0. 05 %、硫小于等于0. 01 %、磷小于等 于0. 001%、余量为铁时，合金丝的0°C~150°C的平均电阻温度系数为2500X10_6/°C~ 3000X10_7°C，合金丝的电阻率为（0.40 ~0.43)±0.02yQ.m。
[0015] 作为优选的，可进一步根据平均电阻温度系数将上述PTC热敏电阻合金丝分成6 组，从而得到6个品种的PTC热敏电阻合金丝，分别满足不同的使用场合。
[0016] 当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍78 %~82 %、硅0. 28 %~ 0? 60%、锰 0? 30% ~0? 35%、钇 0? 02% ~0? 04%、混合稀土 0? 04% ~0? 06%、碳小于等 于0. 05 %、硫小于等于0. 01 %、磷小于等于0. 001 %、余量为铁时，合金丝的0°C~150°C 的平均电阻温度系数为4800X1(T6/°C~5000X1(T7°C，合金丝的电阻率为（0. 17~ 0.19) ±0.02yQ 满足上述成分及含量的PTC热敏电阻合金丝的平均电阻温度系数非 常高，最高可至5000X1(T7°C，填补了PTC热敏电阻合金丝中高电阻温度系数的空缺，而且 合金丝便于加工成细丝，合金丝的强度和耐腐蚀性较好。
[0017]当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍64%~78%、硅0. 1 %~0.60%、锰 0? 22% ~0? 30%、钇 0? 02%~0? 04%、混合稀土 0? 04% ~0? 06%、碳小于等于 0? 05%、硫 小于等于〇. 01 %、磷小于等于〇. 001 %、余量为铁时，合金丝的〇°C~150°C的平均电阻温度 系数为4300\10-6/°〇~4800\10-6/°〇，合金丝的电阻率为（0.19~0.27)±0.02 4〇.111。 满足上述成分及含量的PTC热敏电阻合金丝的平均电阻温度系数较高，适用于需要上述电 阻温度系数范围的场合。而且合金丝便于加工成细丝，合金丝的强度和耐腐蚀性较好。
[0018] 当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍53%~65%、硅0. 1 %~0.60%、锰 0? 22% ~0? 30%、钇 0? 02%~0? 04%、混合稀土 0? 04% ~0? 06%、碳小于等于 0? 05%、硫 小于等于〇. 01 %、磷小于等于〇. 001 %、余量为铁时，合金丝的〇°C~150°C的平均电阻温度 系数为 4000Xl〇-6/°C~4300Xl〇-6/°C，合金丝的电阻率为（0.27 ~0.36)±0.02yD.ill。 满足上述成分及含量的PTC热敏电阻合金丝适用于需要上述电阻温度系数范围的场合。而 且合金丝便于加工成细丝，合金丝的强度和耐腐蚀性较好。
[0019] 当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍49%~53%、硅0. 1 %~0. 25%、锰 0? 22% ~0? 35%、钇 0? 02%~0? 04%、混合稀土 0? 04% ~0? 06%、碳小于等于 0? 05%、硫 小于等于〇. 01 %、磷小于等于〇. 001 %、余量为铁时，合金丝的〇°C~150°C的平均电阻温度 系数为 3000\10-6/1：~4000\10-6/1：，合金丝的电阻率为（0.36~0.40)±0.02 11〇*111。 满足上述成分及含量的PTC热敏电阻合金丝适用于需要上述电阻温度系数范围的场合。而 且合金丝便于加工成细丝，合金丝的强度和耐腐蚀性较好。
[0020] 当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍45%~49%、硅0. 1%~0.25%、 锰 0? 22%~0? 35%、钇 0? 02%~0? 04%、混合稀土 0? 04%~0? 06%、铝 0? 4%~0? 5%、碳 小于等于〇. 05%、硫小于等于0. 01 %、磷小于等于0. 001 %、余量为铁时，合金丝的0°C~ 150°C的平均电阻温度系数为2500X10_6/°C~3000X