带金属镀镍铁帽的导电体金属陶瓷阻尼电阻器及生产工艺的制作方法

本发明属于电子元器件领域，涉及ipc分类中h01c电阻器设备装置的结构改进以及生产技术，尤其是带金属镀镍铁帽的导电体金属陶瓷阻尼电阻器及生产工艺。

背景技术：

传统的陶瓷阻尼电阻器，其两端依靠银层并加压铜帽的方式导电，但铜的介质膨胀系数较大，容易在脉冲高压和环境温度条件下导致银导电层离子迁移不足，在其工作一段时间后就会失去电阻值的作用，采用贵金属的靶银浆材料做电极，其成本很高。

金属陶瓷体电阻器是典型的常用阻尼电阻器，主要是采用sno2与陶瓷材料混合﹑球磨﹑成型,在高温下烧结而成的一种具有体导电性的实芯电阻器，适用于直流﹑交流﹑脉冲和脉动电路。纯sno2是一种绝缘体，用五价元素置换出四价的锡原子，使锡原子的原子价减少，释放出电子参与导电，形成缺氧的n型半导体氧化物。陶瓷工艺和半导体导电机理决定了它有以下特点：采用挤制成型的方法而做成的一种棒状结构的实芯电阻器；具有优异的抗电涌冲击能力，能承受瞬间的高温高压的作用，具有高可靠性。

目前，有的阻尼电阻安装在整流变压器输出端与高压隔离开关之间，也有的安装在高压隔离开关与电场的高压引入之间，其中，阻尼电阻接在整流变压器输出与高压隔离开关之间更方便和安全的完成正常检修、更换，当某一台整流变压器输出端的阻尼电阻需检修或更换时，只要将该电场停电后隔离开关置于“接地”位置，就可以保证阻尼电阻可靠屏蔽，保证人身安全，其余相邻电场可继续运行。如果把阻尼电阻接于隔离开关和电场高压引入之间，该电场停电后即使隔离开关置于“接地”位置，相邻运行的电场产生的带电离子仍可串到阻尼电阻上。阻尼电阻彻底断开将导致“输出开路”，电场将掉闸，这种情况十分明显，很好判断。但是当阻尼电阻末端或中间某处脱落，电阻丝末端接近“地”时，从该处对地产生电晕放电，表计反映结果与电场正常运行十分类似。检查设备时要仔细听放电声，如果在阻尼电阻处有放电现象，要及时处理。

汽车、飞机、摩托车、柴油机等交通工具是靠火花塞把点火线圈产生10kv以上高压引入发动气缸，在火花塞电极间产生火花，点燃混合气体，脉冲电压又可产生谐波，造成环境污染，将陶瓷电阻器直接装入陶瓷壳内或塑封绝缘塑料中，起到点火，抑制无线电波的干扰，保持电喷系统，有利于环保的作用，高档汽车直接把导电粉料压入陶瓷管中，在高温下烧结而成，大大提高稳定性和可靠性。

目前国内阻尼电阻t.c.r是-750～-3300ppm/℃，国外的部分产品如koa的t.c.r在-1300～-1500ppm/℃。

在摩托车、汽车等火花塞上端高压帽内和火花塞内部安装的普通线绕电阻器，组成阻尼高压回路功能，以抑制和消除发动机点火产生的强大电磁波对空间的干扰，这类阻尼电阻器存在着不能承受高温、直流高电压、不利高速电火、机械强度低等不足。

相关改进技术公开较少。中国专利申请201210288925.1公开了一种陶瓷阻尼电阻器生产工艺，包括如下步骤：利用包含钌、铋、锆的金属氧化物为原料，所述原料内加入甲基纤维素胶水，混合振磨8小时；在真空条件下，经过振磨的材料进一步粗炼和精炼；将真空练泥后的材料挤压成设定的形状；将半成品内部的胶排出；通过1100℃～1400℃的高温烧制成型，烧成时间12个小时，粗测量电阻在50kω～60kω的范围；在烧制成型的电阻的两端面刷上银浆层，银浆层厚度为0.012mm～0.015mm，并烧银还原；检测电阻值；检测合格的电阻坯体，其两端面加压镀镍铁帽。通过上述步骤，制成了一种热稳定性，热膨胀系数好的陶瓷电阻器，适用于汽、摩配的“高压帽”和“火花塞”内部作阻尼电阻。

中国专利申请201010213868.1提供了一种一体化直接水冷式阻尼电阻器,包括将直流换流阀中阻尼电阻和取能电阻做成无感、可直接水冷的一体结构从而构成一体结构的阻尼电阻和取能电阻,以及将所述一体结构的阻尼电阻和取能电阻固定并容纳在内的塑料外壳,采用直接水冷的方式冷却。本发明的水冷电阻器具有最高的功率体积比,该型电阻内部水仓较大,在断水试验时具有优势,非常适用于高压大功率场合。

sno2金属陶瓷电阻器是无机实芯电阻器的一种，n型电子导电，具有耐电涌、耐冲击、耐高温的特点，属于高可靠性产品之一，已广泛的应用在汽车、飞机、摩托车作为电阻型电火花塞中的阻尼电阻器。在高压脉冲、脉动电路以及高温试验装置中作为负载电阻使用，现已发展为电力系接地电阻器，逐步用陶瓷电阻代替石墨电阻。

sno2金属陶瓷电阻器材料来源丰富、工艺简便、不含铝料，是一种很有发展前途的产品。今后应进一步拓宽阻值范围，改善温度特性提高可靠性，体积小、负荷能力强；不断扩大应用范围。也可用在其它交、直流及脉冲电路中；作为汽车、摩托车点火用的高压阻尼电阻，能承受瞬间高温高压的作用。但是，sno2金属陶瓷电阻器由于温度系数较小，不宜做精密电阻器使用。

现有的陶瓷阻尼电阻器，其两端导电依靠银层并加压铜帽的方式导电，但铜介质澎胀系数大，在脉冲高压和环境温度条件下，银的导电层容易因电离而导致迁移不足，使其在工作一定的时间后就失去电阻作用，而替换采用贵金属钯银浆材料作电极，性能虽可改善但其成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供带金属镀镍铁帽的导电体金属陶瓷阻尼电阻器及生产工艺，制造成本低，且在高温条件稳定性强，阻尼电阻不仅耐冲压能力强，能够抑制电磁波的回流阻尼作用，克服传统阻尼电阻器制造成本高、阻值不稳定的缺陷，适用于汽车、摩托车高压脉冲电路及其他带有脉冲高压的精密仪器。

本发明的目的将通过以下技术措施来实现：生产工艺，包括如下步骤：

配料：利用包含锡、锑、锌的金属氧化物为原料；

球磨：将原料用24cm*40cm小球磨罐混合球磨20小时；

泥料干燥：烘箱温度控制在60℃摄氏度，干燥时间15h；

练泥：在真空条件下，经过球磨的材料进一步粗炼和精炼，水分控制在13％～14％；

半成品成型：将真空练泥后的材料挤压成设定的形状；

生坯干燥：自然晾干12h；

高温烧成：通过1200℃～1220℃的高温烧制成型，烧成时间10小时；

被银浆：在烧制成型的电阻瓷棒两端刷上银浆，银浆厚度为0.020mm～0.030mm，并烧银还原；

检测：检测电阻值；

压帽：检测合格的电阻坯体，其两端面加压镀镍铁帽；

进一步的所述金属氧化物各成分含量为氧化锡60～90％，五氧化二锑1～10％，氧化锌1～20％，各成分总百分比为100％；

进一步的，半成品成型时，真空度控制在-89kmpa，成型机的温度控制在60℃摄氏度；

进一步的，生坯干燥时，采用自然晾干的方式，干燥时间12h；

进一步的，所述陶瓷体的直径3～7mm，长度10～43mm。

尤其是，生产工艺，包括如下步骤：

1)瓷料配制：按照材料配比要求用电子秤对原材料进行称重；

2)球磨：用行星式球磨机湿法球磨将粉料混匀磨细，时间8小时；转数：400转/分；

3)造粒：手工造粒时采用100目不锈钢筛网过筛；机器造粒采用70目不锈钢筛网过筛；造粒料含水率控制在1％～3％之间；对造粒料进行性能检验，符合产品电性能要求；采用挤制成型时不需造粒；

4)成型：采用ф5.1模具干压成型，2w10k阻值同批号料成型条件：生坯长度23.0+0.05mm，烧结后密度：3.2～3.3g/cm³，生坯重量1.53g/pcs，表面粗糙度0.2，同批号料生坯直径公差为:+0.05mm；长度公差为+0.05mm，目视产品表面无粘模、无层裂、无缺损、无杂质；少量样品采用干压方式成型，批量生产时宜采用挤制成型方式成型，且产品外观质量优于干压方式成型；不达标生坯进入隔离区；

5)烧结：高温箱式炉烧结，烧结温度：1000℃～1300℃；烧结时间4小时。少量样品采用ksx8-15型快速升温箱式实验电炉进行烧结；

6)倒角：采用金刚砂进行倒角，金刚砂:磨料:水体积比为1:1:3；倒角机转速250转/分；时间6小时；少量样品用行星式球磨机进行倒角，批量生产时用倒角机进行倒角；

7)外观全检：目视产品表面均匀光滑，无气泡、无针孔、无起层及裂缝，产品规格符合工艺要求；不达标生坯进入隔离区；

8)端银：用hy-665型电子银浆制备产品电极，少量样品采用手工涂银，批量生产应采用专用端银机涂银，银层厚度控制在10μm；样品两端进行涂银，银层宽度与其端帽内高一致；银面均匀光滑，无锯齿、无拉银；目前无专用设备供使用。

9)烘银干燥：烘银炉干燥，温度100℃+20℃，时间5分钟；外观全检，不达标生坯进入隔离区；

10)烧银：烧银炉烧银，温度580℃+10℃，时间20分钟；外观全检，不达标生坯进入隔离区；

11)压帽；端头无歪头、无缺损、无锈斑，镀锡镍铁帽，锡层厚度控制在3～6μm，端帽拉力>5kg；外观全检，不达标产品进入隔离区；

12)成品检测：在恒温车间测试分选电阻值，恒温油槽测试电阻温度系数；不达标成品进入隔离区；

13)包装出货：依客户包装出货要求包装出货。

尤其是，金属陶瓷原料配方，质量百分比：sno280～95.4％，sb2o50.5～4％，zno3.2～5％,h3bo30～2.5％,baco30-0.1％,srco30-0.1％。

尤其是，导电体相对两端部表面分别有端电极，同时，在端电极外侧分别套接固定镀镍铁端帽。

尤其是，在导电体两端镀镍铁端帽上分别装接引线。

尤其是，电阻温度系数在-3000ppm/℃以内。

本发明的优点和效果：采用sno2金属氧化物和陶瓷作为基体和导电材料，在sno2中掺入杂质金属元素，在1000℃～1250℃的高温下烧结而成，采用镀镍铁帽，其热膨胀系数优于铜帽，尤其在摩托车和汽车工作时气缸盖的温度高达300℃以上，镀镍铁帽压在陶瓷电阻器两端电极上，其热澎胀系数小，且镀镍层的耐温可达800℃左右，与陶瓷电阻器的两端结合牢固，不需要薄膜﹑厚膜﹑绕线，用陶瓷基体做骨架，温度系数为负值，随着温度的提高，阻值降低，可以作为抑制噪音的阻尼电阻，也可以用在温度补偿线路中，甚至还可以当做ntc热敏电阻器使用，克服了膜式电阻和绕线电阻在负荷和振动条件下断膜和断线的缺点。阻尼电阻器两端接触点不会产生离子电迁移，不但用于汽、摩配的高压帽内部作阻尼电阻，而且可直接装在火花塞内部作阻尼电阻，它的技术特征在于能耐300℃以上，800℃以内的工作温度。能够抑制电磁波的回流阻尼作用，应用在汽车火花塞里面时，直靠在火花塞高压导电棒的上下中间，在脉冲高压和环境温度的工作条件下，长期使用可靠性强、稳定性能好。减少生产工序，制造成本低，采用陶瓷成型工艺，材料来源丰富，便于大批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例1中的生产工艺流程示意图。

图2为本发明实施例1结构示意图。

图3为本发明中金属陶瓷阻尼电阻器的结构分类示意图。

附图标记包括：

导电体1、端电极2、镀镍铁端帽3。

具体实施方式

本发明中的生产工艺，包括如下步骤：

配料：利用包含锡、锑、锌的金属氧化物为原料；

球磨：将原料用24cm*40cm小球磨罐混合球磨20小时；

泥料干燥：烘箱温度控制在60℃摄氏度，干燥时间15h；

练泥：在真空条件下，经过球磨的材料进一步粗炼和精炼，水分控制在13％～14％；

半成品成型：将真空练泥后的材料挤压成设定的形状；

生坯干燥：自然晾干12h；

高温烧成：通过1200℃～1220℃的高温烧制成型，烧成时间10小时；

被银浆：在烧制成型的电阻瓷棒两端刷上银浆，银浆厚度为0.020mm～0.030mm，并烧银还原；

检测：检测电阻值；

压帽：检测合格的电阻坯体，其两端面加压镀镍铁帽；

进一步的所述金属氧化物各成分含量为氧化锡60～90％，五氧化二锑1～10％，氧化锌1～20％，各成分总百分比为100％。

进一步的，半成品成型时，真空度控制在-89kmpa，成型机的温度控制在60℃摄氏度。

进一步的，生坯干燥时，采用自然晾干的方式，干燥时间12h。

进一步的，所述陶瓷体的直径3～7mm，长度10～43mm。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，生产工艺，包括如下步骤：

1)瓷料配制：按照材料配比要求用电子秤对原材料进行称重；

2)球磨：用行星式球磨机湿法球磨将粉料混匀磨细，时间8小时；转数：400转/分；

3)造粒：手工造粒时采用100目不锈钢筛网过筛；机器造粒采用70目不锈钢筛网过筛；造粒料含水率控制在1％～3％之间；对造粒料进行性能检验，符合产品电性能要求；采用挤制成型时不需造粒；

4)成型：采用ф5.1模具干压成型，2w10k阻值同批号料成型条件：生坯长度23.0+0.05mm，烧结后密度：3.2～3.3g/cm³，生坯重量1.53g/pcs，表面粗糙度0.2，同批号料生坯直径公差为:+0.05mm；长度公差为+0.05mm，目视产品表面无粘模、无层裂、无缺损、无杂质；少量样品采用干压方式成型，批量生产时宜采用挤制成型方式成型，且产品外观质量优于干压方式成型；不达标生坯进入隔离区；

5)烧结：高温箱式炉烧结，烧结温度：1000℃～1300℃；烧结时间4小时。少量样品采用ksx8-15型快速升温箱式实验电炉进行烧结；

6)倒角：采用金刚砂进行倒角，金刚砂:磨料:水体积比为1:1:3；倒角机转速250转/分；时间6小时；少量样品用行星式球磨机进行倒角，批量生产时用倒角机进行倒角；

7)外观全检：目视产品表面均匀光滑，无气泡、无针孔、无起层及裂缝，产品规格符合工艺要求；不达标生坯进入隔离区；

8)端银：用hy-665型电子银浆制备产品电极，少量样品采用手工涂银，批量生产应采用专用端银机涂银，银层厚度控制在10μm；样品两端进行涂银，银层宽度与其端帽内高一致；银面均匀光滑，无锯齿、无拉银；目前无专用设备供使用。

9)烘银干燥：烘银炉干燥，温度100℃+20℃，时间5分钟；外观全检，不达标生坯进入隔离区；

10)烧银：烧银炉烧银，温度580℃+10℃，时间20分钟；外观全检，不达标生坯进入隔离区；

11)压帽；端头无歪头、无缺损、无锈斑，镀锡镍铁帽，锡层厚度控制在3～6μm，端帽拉力>5kg；外观全检，不达标产品进入隔离区；

12)成品检测：在恒温车间测试分选电阻值，恒温油槽测试电阻温度系数；不达标成品进入隔离区；

13)包装出货：依客户包装出货要求包装出货。

前述中，金属陶瓷原料配方，质量百分比：sno280～95.4％，sb2o50.5～4％，zno3.2～5％,h3bo30～2.5％,baco30-0.1％,srco30-0.1％。电阻率包括：1.0e+03、1.0e+04、1.0e+05ω三个梯度。

前述中，如附图2所示，导电体1相对两端部表面分别有端电极2，同时，在端电极2外侧分别套接固定镀镍铁端帽3。

本实施例中，按产品形状可以分为圆柱型和片型两种类型，如附图3所示：

端头涂银型：在导电体1两端涂覆银层，形成端电极2，使用时，采用导电棒压紧。这种结构简单、实用、方便、外表可不涂覆绝缘漆，承受脉冲电涌能力强，缺点是电极易脱落。用于火花塞内阻尼电阻器。

端头带帽盖型：在导电体1两端压入镀镍铁端帽3金属帽盖作为电极用，使用时仍然采用良好的导电棒压紧两端的电极，这种电极牢固、可靠、可作为绝缘型电阻器使用。缺点是在使用中存在接触不良的现象，可作为摩托车、汽车火花塞内的电阻器。

端头带引线型：在导电体1两端装接引线，与通常电阻器结构相同，使用时采用引线固定，电极牢固，使用方便，适用于激光设备、电子显微镜的高压电路设计及各种设备仪表中，相应的增加成本。

本实施例中，选择要求包括：二氧化錫电子级，五氧化二锑化学纯，氧化锌电子级，纯净水，粘合剂pva1788，电子银浆hy-665电子银浆ag含量65％，锡层厚度3～6μm，镍层厚度1～2μm，端帽φ3.91*2.5mm为镀锡镍铁帽。

本实施例中，产品设计尺寸：2w10k产品，φ5.1模具压制成型，生坯直径5.10+0.1mm，生坯长度23.0+1.0mm；1100℃高温箱式炉烧成瓷棒条件，瓷棒直径4.00+0.4mm，瓷棒长度18.0+1.5，少量样品采用干压方式成型，批量生产宜采用挤制成型。r25为10k﹑15k﹑27k﹑39krmc。样品10k高压脉冲试验：10kv10/700μs脉冲电压，连续冲击5次间隔15秒，25℃下试验前，电阻值平均10.34kω，实验后，电阻值平均10.24kω；阻值变化率平均-0.9％；以δr/r≦±30％标准判断均达标。

在本实施例中，因为电阻值对温度比较敏感，4*18规格，2w10k样品已通过纯手工制作完成，采用在恒温车间全自动检测分选设备进行电性能检测，电阻温度系数t.c.r控制在-3000ppm/℃以内。

本实施例中，作为汽车、摩托点火用高压阻尼电阻,用在交、直流及脉冲电路中。用于汽车电阻型火花塞内时，可以降低点火时发生的电波杂音，进一步的可以除去混入的汽车收音机、移动式通讯设备或汽车电话等的电波杂音，另外还可以防止和控制发动机的电脑因电波杂音引起的误操作。用于汽车上的规格主要有：rmc-1～1kω、5kω，rmc-5～18kω；用于摩托车上的规格主要有：rmc-1～2kω～10kω，rmc-3～2kω。

本实施例可以作为通用的可靠性产品应用。由于金属陶瓷体电阻器可承受高温、高湿、机械作用不受损坏，不会引起产品失效，往往用于保证仪器长期可靠性工作，如地下勘探、海底电缆、航天、航空等。主要规格有：rmc-1-200ω～33kω,rmc-2-510ω～51kω,rmc-5-220ω～33kω。

本实施例可以作为医用的x射线发生器、电子显微镜等回路中负载电阻器。这些设备中也要能够承受高压脉冲的作用。主要规格有：rmc-1-1kω～5kω,rmc-2-510ω～10kω，rmc-3-1kω～10kω。

本实施例可以作为高温电阻器应用于高温寿命试验装置或高压水银灯装置，环境温度可达150℃～200℃，所采用的负载电阻器和启动电阻器，也要能够承受高温的作用保证性能稳定。主要规格有：rmc-1-40kω～60kω，rmc-2-40kω～60kω。

本实施例可以作为制作ntc热敏电阻器重要元件。稍加选择和改进可以做成ntc热敏电阻器，作为传感器温度补偿使用，广泛应用在晶振、空调、电冰箱、微波炉、热水器、印刷机等设备中。

另外，基于本发明优异特性，本实施例可以作为显示器试验装置高压电源负载电阻器，用于背投电视机输出变压器负载电阻器。背投电视机输出变压器能够经受20kv、30kv脉冲电压，膜式电阻和绕线电阻在这样高的脉冲电压下失效增多，采用陶瓷电阻器可以大大提高可靠性。主要规格有：rmc-2～10kω。

实施例2：大批量生产时，具体生产人员要根据产品需求量来确定，参照白棒现有主要设备产能状况后制定工艺流程包括：球磨机配料球磨，压滤机压滤，练泥机练泥，成型机成型，倒角机倒角。

实施例3：少量样品生产时，采用纯手工制作，简化工艺流程包括：行星式球磨机配料球磨，烤箱干燥，纯手工造粒，干压成型机成型，高温箱式烧结炉烧结，行星式球磨机倒角，纯手工端银，高温箱式烧结炉烧银，纯手工端帽，安普测试。

在本实施例中，500pcs以下可采用纯手工制作完成，但时间较长，预估为2个月；金属陶瓷体具有细而长的特点，应采用挤制成型方式，才能满足它的外观品质及电性能等要求。干压方式适宜于形状简单的片状产品和对材料进行性能试验时，干压成型方式比挤压制成方式试验周期短，便于操作，但干压成型方式不能满足细而长的陶瓷体产品外观品质要求，成型产品密度不均匀，产品烧结后容易变形且针孔较多，产品收成率低。少量样品的烧结在试验型高温箱式炉中进行，批量生产时要考虑导入生产型烧结炉进行烧结。瓷棒两端头涂银工艺采用定制设备或手工制备。端帽采用传统电阻的端帽工艺参数进行制作。

本发明区别于传统的技术方案的特点包括：传统电阻器在两端加压铜帽，铜帽受热膨胀容易脱离电阻器的电极点，阻值有不稳定变化，其只能做火花塞上端的“高压帽”内部阻尼，不能用在火花塞内部。本发明技术方案采用两端使用镀镍铁帽，热膨胀系数优于铜帽，能耐300℃以上800℃以下的工作温度，将其应用在摩托车、汽车火花塞中，两接触点不会产生电离子迁移，稳定性优良，长期使用可靠性强，且强度高，韧性好。

本发明发现环境对产品的一致性及t.c.r的影响非常大，有害杂质的引入对t.c.r的影响是不容忽视的，在同样的配方里t.c.r有可能至少会升高1000ppm/℃，而这些有害杂质都不是肉眼所能看到的，这就要求对原材料、生产环境、人员操作方法、机台洁净度、不同批号料更换要求等条件进行严格控制，其中的一个很小的因素出现偏差都会直接影响到t.c.r的大幅度上升，继而影响产品的合格率。