专利名称：设备和生产方法
技术领域：
本发明主要涉及可变电阻器，更特别地，涉及电位测定设备中使用的导电塑料电阻元件，以及其生产方法。
在电位计和其它类型可变电阻器中，整个设备使用期限中所谓的接触电刷接触器和电阻元件之间的摩擦作用可能改变电阻元件的外形或表面外形。该改变导致接触器和电阻元件之间电阻的变化，而该变化可能导致干扰使用该电位计的传感器和其它仪器并且读数错误。
至于导电塑料电阻元件，元件上磨损相对较小，但是接触电刷接触的区域存在轻微的平滑或磨光。这除去了表面突出部并降低了有效接触压力，导致电阻元件和接触电刷接触器之间的电阻或噪音增加。此外，由于元件中存在润滑剂和塑性材料，可能在元件表面上形成绝缘材料薄膜。
迄今为止，最广泛使用的降低导电塑料电阻元件接触电阻变化的技术是增加接触压力和在接触电刷和电阻元件之间使用硅氧烷润滑剂。
至于其它类型的电阻元件，通过在与接触电刷接触器衔接的电阻元件表面中嵌入导电材料颗粒已经降低接触电阻的变化。例如，美国专利4,278,725和4,824,694指出在金属陶瓷电阻元件(即包含陶瓷和金属材料混合物的元件)中使用导电颗粒。然而，迄今为止该技术没有用于导电塑料电阻元件。
概括地说，本发明的一个目的是提供一种在电位测定设备中使用的新型改进电阻元件，以及其生产方法。
本发明的别一个目的是提供一种克服先有技术导电塑料电阻元件的缺点和局限性、具有上述特性的电阻元件和方法。
实现本发明目的通过提供一种导电塑料电阻元件，其具有嵌入其中的导电性材料颗粒并将其突出以用于接触其中采用该电阻元件的电位测定设备的接触电刷。生产该电阻元件通过处理碳粉末、树脂、溶剂和导电相以形成糊剂，施加糊剂至基底，固化糊剂以除去溶剂并形成薄膜，使导电相上升至薄膜表面并嵌入其中。
通过结合碳粉末和树脂和溶剂混合物、与其它填料、润湿剂和其它组分生产导电塑料电阻元件。在高剪切混合机中混合这些材料形成粘性糊剂，然后丝网印刷到基材并在200℃数量级(on the order of 200℃)固化。固化操作除掉溶剂并交联塑料基体形成坚硬、耐磨的薄膜。碳为载流相，碳的百分比越高，生产的固化层电阻越低。
已经发现可以通过在碳/塑料基体中包含导电相显著降低接触电阻中的电噪声或变化。目前用于该目的优选的一种导体是银，特别是粒径约6.0μm或更小的解聚集球形银粉末。
优选这种银因为它具有平滑的、通常为球形的颗粒，不会过量吸收导电塑料电阻器材料用混合物中的溶剂。此外，球形促进良好的电接触，不过分降低材料的阻抗值。这与在该材料基质中易于连接的薄片材料相反，并显著地降低阻抗值。此外该银具有比其它材料例如钯、金或铂更便宜的优点。
据信，除了银之外可使用其它金属例如钯、金、铂和铜，或使用这些其它金属如钯、金、铂和铜来代替银。此外据相信也可以使用其它金属和其它导电材料例如碳的高度导电形式。如上所述，然而，优选材料是银，因为银颗粒增强接触电刷和电阻元件之间的导电率，不降低元件的耐磨性并且不产生阻抗值的明显改变。
已经很有成效使用的材料另一实例银和钯的混合物，为高纯度、球形、解聚共沉淀粉末，包含约70％银和30％钯。该粉末可从Degussa Corporation、South Plainfield、New Jersey，以产品码K7030-10获得。该粉末具有类似于银的降低接触电阻变化的性能，但是它对电阻有影响，并对电阻元件的耐磨性有微小的影响。
导电相的含量和形状在某种程度上取决于所需的接触电阻和电位测定设备中使用的接触器类型，通常优选导电材料的含量不会过大，以致于电阻元件的电学和机械性能产生不希望的变化。已经发现加入约10-20％银或其它金属(重量)将显著降低接触电阻或表面导电性的变化，不降低导电塑料材料的耐磨性和总电阻。然而，据相信加入的导电相有效范围为约2％-约50％(重量)。
在一个优选实施方式中，通过在高剪切混合机中处理碳粉末、树脂、溶剂和导电相以形成糊剂，网目印刷糊剂到基材上，在200℃温度左右固化糊剂以除去溶剂并形成薄膜，使导电相上升至薄膜表面并嵌入其中。
实施例混合20克粒径约6.0μm或更小的解聚集球形银粉末和80克电阻器油墨，包含在丁基卡必醇醋酸酯和丁基卡必醇的混合物中苯酚树脂溶液中碳、氮化硼和聚四氟乙烯粉末的悬浮液。
在3辊式破碎机上使用150磅辊压力和双程处理混合物至充分在混合物中分布银颗粒。然后印刷墨水到基材上并在200℃固化2小时。
测试电阻元件并与另一种由没有银颗粒的相同墨水制造的元件相比较。用接触电刷划750,000次后，与没有银的6000ohms相比，具有银颗粒的元件接触电阻变化仅1000ohms。1.5百万次划后得到相似的结果。
根据上述，显而易见已经提供了新型改进导电塑料电阻元件和其生产方法。虽然已经详细描写仅一个优选实施方式，在不脱离下列权利要求所定义的范围情况下的变化和改变对于本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种导电塑料电阻元件，其具有嵌入其中的导电性材料颗粒并将其突出以用于接触其中采用该电阻元件的电位测定设备的接触电刷。
2.权利要求1的电阻元件，其中导电材料是银。
3.权利要求1的电阻元件，其中导电材料是银和钯。
4.权利要求1的电阻元件，其中导电材料选自银、钯、金、铂、铜、高度导电碳和其组合。
5.权利要求1的电阻元件，其中导电材料存在量为电阻元件的约10-20％。
6.权利要求1的电阻元件，其中导电材料存在量为电阻元件的约2-50％。
7.一种电阻元件，其用于具有衔接电阻元件的接触电刷接触器的电位测定设备，该电阻元件包含具有导电相的碳/塑料基体，以降低整个设备使用期限间接触电刷接触器和电阻元件之间的电阻变化。
8.权利要求7的电阻元件，其中导电相由银组成。
9.权利要求7的电阻元件，其中导电相由银和钯组成。
10.权利要求7的电阻元件，其中导电相选自银、钯、金、铂、铜、高度导电碳和其组合。
11.权利要求7的电阻元件，其中导电相存在量为电阻元件的约10-20％。
12.权利要求7的电阻元件，其中导电相存在量为电阻元件的约2-50％。
13.一种生产用于电位测定设备的导电电阻元件的方法，包含以下步骤处理碳粉末、树脂、溶剂和导电相以形成糊剂，施加糊剂至基材上，固化糊剂以除去溶剂并形成薄膜，使导电相上升至薄膜表面并嵌入其中。
14.权利要求13的方法，其中在200℃温度数量级下固化糊剂。
15.权利要求13的方法，其中丝网印刷糊剂到基材上。
16.权利要求13的方法，其中在高剪切混合机中处理碳粉末、树脂、溶剂和导电相。
全文摘要
一种导电塑料电阻元件，其具有嵌入其中的导电性材料颗粒并将其突出以用于减少其中采用该电阻元件的电位测定设备中接触电阻的变化。生产该元件通过处理碳粉末、树脂、溶剂和导电相以形成糊剂，施加糊剂至基底上，固化糊剂以除去溶剂并形成薄膜，使导电相上升至薄膜表面并嵌入其中。
文档编号H01C10/30GK1647594SQ03808871
公开日2005年7月27日 申请日期2003年2月21日 优先权日2002年2月21日
发明者理查德·E·赖利 申请人:Bei技术公司