Токопроводящий материал для пленочных электронагревателей

Токопроводящий материал для пленочных электронагревателей

Реферат

 

ТОКОПРОВОДЯЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ, содержащий двуокись олова, легированную сурьмой и бором, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности путем увеличения адгезии пленки к подложке, преимущественно кварцевой, в него дополнительно введен кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Двуокись олова - 84,0 - 98,3 Сурьма - 1,5 - 10,0 Бор - 0,1 - 1,0 Кремний - 0,1 - 5,0

Изобретение относится к области электротехники и, в частности, к токопроводящим материалам для резистивного нагрева и может быть использовано в качестве нагревателя. Известен токопроводящий материал для пленочных электронагревателей, содержащий двуокись олова, легированную фтором, применяемый для изготовления нагревателей различных конструкций. Недостатком этого материала является недостаточная адгезия пленки к кварцевой подложке и как результат этого невысокая наработка на отказ 500 ч. Известна токопроводящая пленка, используемая для изготовления нагревателей, содержащая двуокись олова, легированную сурьмой. Пленки SnO₂ имеют поликристаллическую структуру, без выраженной ориентации зерен, размер кристаллов 0,6 1,3 мкм. Добавки сурьмы существенно изменяют структуру пленки. При 0,5 мас. сурьмы кристаллы по форме приближаются к касситариту и приобретают ориентацию, их четверные оси перпендикулярны плоскости подложки. По мере увеличения содержания сурьмы форма кристаллов нарушается, а их расположение становится разупорядоченным. Размеры кристаллов возрастают по мере увеличения содержания сурьмы и достигают уже при 8 мас. сурьмы 1,7 2,0 мкм. Это приводит к тому, что адгезия пленки к подложке, например, кварцевой, резко ухудшается, т.е. использовать такие пленки в качестве нагревателей невозможно. Кроме того, увеличение содержания сурьмы более 8 мас. приводит к ухудшению таких параметров пленки, как сопротивление, равномерность по толщине, однородность структуры. Ввиду недостаточной адгезии указанной пленки к подложке, наработка на отказ такого нагревателя не велика 800 ч. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению является токопроводящий материал для пленочных электронагревателей, содержащий двуокись олова, легированную сурьмой и бором (SnO₂ + Sb + B). Введение в пленку мелкокристаллического бора позволило увеличить содержание сурьмы в пленке до 20% без ухудшения адгезии. Однако адгезия пленок указанного состава к подложке недостаточная, а следовательно, и невысокая наработка на отказ 2000 ч. Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. повышение долговечности путем увеличения адгезии пленки к подложке, преимущественно кварцевой. Поставленная цель достигается тем, что в токопроводящий материал на основе двуокиси олова, легированной сурьмой и бором, дополнительно введен кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. Двуокись олова 84,0-98,3 Сурьма 1,5-10,0 Бор 0,1-1,0 Кремний 0,1-5,0 П р и м е р. Для изготовления токопроводящего материала берут четыреххлористое олово SnCl₄5H₂O, растворяют в этиловом спирте с добавлением треххлористой сурьмы SbCl₃. Приготавливают триэтиловый эфир борной кислоты B(OC₂H₅)₃, который добавляют в раствор SnCl₄5H₂O с добавлением SbCl₃. Тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты Si(OC₂H₅)₄и SnCl₄ 5H₂O с добавлением SbCl₃, смешивают и подвергают выдержке в течение 5 суток для гомогенизации. Высокая адгезия пленки к поверхности кварцевой подложки обеспечивается химическими связями. Образующиеся в результате гидролиза пленкообразующих веществ кислоты взаимодействуют с поверхностным слоем кварца. Введение кремния в состав пленкообразующих веществ приводит к образованию кремниевой кислоты. Пленка закрепляется за счет ковалентных связей с выделением воды при взаимодействии гидроксильных групп пленки и кварца. В таблице показаны полученные опытным путем зависимости величины адгезии от содержания кремния в токопроводящем материале. Из таблицы видно, что оптимальным соотношением ингредиентов по достигнутым результатам является состав токопроводящей пленки, мас. Двуокись олова 88,75 Сурьма 8,0 Бор 0,25 Кремний 3,0 Содержание кремния в составе токопроводящего слоя значительно улучшает адгезию пленки к кварцевой подложке. Применение предложенных пленок в качестве токопроводящего покрытия на кварцевых трехшаровых нагревательных элементах позволит получить наработку на отказ 2500 ч, т.е. увеличить на 500 ч, что составляет 25% от существующей наработки трехшарового нагревателя с токопроводящей пленкой на основе двуокиси олова с добавками сурьмы и бора.

Формула изобретения

ТОКОПРОВОДЯЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ, содержащий двуокись олова, легированную сурьмой и бором, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности путем увеличения адгезии пленки к подложке, преимущественно кварцевой, в него дополнительно введен кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Двуокись олова - 84,0 - 98,3 Сурьма - 1,5 - 10,0 Бор - 0,1 - 1,0 Кремний - 0,1 - 5,0

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000