Токопроводящий материал для пленочных электронагревателей
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 SnCl4
5H2O, 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 - 10,0Бор - 0,1 - 1,0
Кремний - 0,1 - 5,0
РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A 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
