CN104651667A - 高电阻温度系数的ptc热敏电阻合金丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝及其制备方法，所述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；合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为4800×10^-6/℃～5000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.17～0.19)±0.02μΩ·m；本发明的合金丝为目前急需的电阻温度系数较高的合金丝，平均电阻温度系数最高可至5000×10^-6/℃，满足新兴的电气设备的更灵敏温度控制要求。

Description

高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝及其制备方法

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

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

PTC(Positive Temperature Coefficient，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。

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。

陶瓷PTC热敏电阻材料是以BaTiO₃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BaTiO₃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。

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。

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。

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3000×10^-6/℃左右。随着国民经济的发展，特别是改革开放、我国加入WTO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3000×10^-6/℃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

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。

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。

上述合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃～5000×10^-6/℃；合金丝的电阻率为(0.17～0.43)±0.02μΩ·m。

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℃～150℃的平均电阻温度系数为4300×10^-6/℃～5000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.17～0.29)±0.02μΩ·m。

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℃～150℃的平均电阻温度系数为3000×10^-6/℃～4300×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.27～0.40)±0.02μΩ·m。

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％、铝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℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃～3000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.40～0.43)±0.02μΩ·m。

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。

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℃～150℃的平均电阻温度系数为4800×10^-6/℃～5000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.17～0.19)±0.02μΩ·m。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5000×10^-6/℃，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。

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0.01％、磷小于等于0.001％、余量为铁时，合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为4300×10^-6/℃～4800×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.19～0.27)±0.02μΩ·m。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。

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0.01％、磷小于等于0.001％、余量为铁时，合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为4000×10^-6/℃～4300×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.27～0.36)±0.02μΩ·m。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。

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0.01％、磷小于等于0.001％、余量为铁时，合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为3000×10^-6/℃～4000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.36～0.40)±0.02μΩ·m。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。

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℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃～3000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.40～0.43)±0.02μΩ·m。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。

当合金丝的化学成分及其质量百分含量为：镍45％、硅0.25％、锰0.35％、钇0.03％、混合稀土0.05％、铝0.45％、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℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃，合金丝的电阻率为0.43±0.02μΩ·m。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。上述的PTC热敏电阻合金丝的制备方法包括以下步骤：

①原材料的准备。

②真空熔炼：将步骤①准备的镍、铁投入真空熔炼炉的坩埚内，其余微量元素材料各自放在料斗内待投入；校验真空炉并加热使镍、铁全熔后开始加料斗中的微量元素；加料完毕后精炼；精炼后镇静，然后带电浇注，浇注温度为1130℃～1170℃；浇注完毕后随炉冷却，破坏真空后出炉。

③对步骤②真空熔炼后所得的锭子进行热锻；合金加热温度为1010℃～1050℃，保温时间30～40分钟，热炉总加热时间90～120分钟。

④热轧，将步骤③所得的方锻坯热轧成直径7mm～8.8mm盘条。

⑤退火，对步骤④热轧所得的盘条退火。

⑥对步骤⑤退火后的盘条依次进行拉丝和退火，往复三次，分3次将7mm～8.8mm盘条拉丝至所要求的合金丝直径。

⑦成品检测包装出厂。

上述步骤②真空熔炼时，料斗内的微量元素的加料顺序依次为硅、锰、混合稀土、钇。

上述步骤⑥第一次退火时采用井式回火炉，退火前丝坯先用肥皂水把油污冲洗干净并晾干；井式回火炉的炉底放置木炭。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的PTC热敏电阻合金丝通过改变其中组成的配比含量，0℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃～5000×10^-6/℃；除了目前市场上已有的平均电阻温度系数为2500×10^-6/℃～3000×10^-6/℃的PTC热敏电阻合金丝外，还包括目前急需的电阻温度系数高于3000×10^-6/℃的PTC热敏电阻合金丝，且平均电阻温度系数最高可至5000×10^-6/℃，满足新兴的电气设备的更灵敏温度控制等要求。

(2)本发明的PTC热敏电阻合金丝中包括金属钇。合金丝的性能特别是电阻温度系数主要是由合金成分决定的；PTC热敏电阻合金丝在使用时的升温过程中，受外界空气或介质的影响，会在合金表面产生氧化作用，从而使合金的成分发生变化，影响合金的性能。在镍基合金中加入金属钇后，升温时金属钇在合金内部优先被氧化，形成致密的扩散阻止层，防止合金主要组分的严重氧化，保证了合金丝的性能稳定性并且在升温条件下的使用寿命长。

另外，在熔炼过程中，金属钇会与氧、氮等非金属杂质生成高熔点的氧化物而上浮，起到净化合金的作用。

(3)本发明在PTC热敏电阻合金丝的加工过程中加入了混合稀土，避免金属镍被合金原材料中的硫腐蚀，增加了合金丝在加热条件下的使用寿命。

具体实施方式

(实施例1、PTC热敏电阻合金丝)

本实施例的PTC热敏电阻合金丝的化学组成按重量百分比计分别为：镍(Ni)78.0％、硅(Si)0.6％、锰(Mn)0.3％、钇(Y)0.02％～0.04％(本实施例中为0.03％)、混合稀土0.04％～0.06％(本实施例中为0.05％)、碳(C)小于等于0.05％、硫(S)小于等于0.01％、磷(P)小于等于0.001％，余量为铁(Fe)。

本实施例的PTC热敏电阻合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为4800×10^-6/℃；电阻温度系数的精度为±50×10^-6/℃；合金丝在20℃时的电阻率为(0.19±0.02)μΩ·m。软态的合金丝的抗拉强度大于390Mpa。

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以满足要求。而由上述高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝制成的控温仪表能更自动、有效、迅速地控制工业或家用电器中的工作温度，达到控温的目的；避免一般仪表难以控温或者不能自动控温的缺陷。这对进一步提高仪器仪表的自动化程度是个很大的飞跃，既节约了能源，又节省了人力。同时高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝制成的仪表由于能更好地对整个电路起到限流、恒流的作用，大大减少了电器满负荷的时间，因而提高电阻元件寿命乃至整个设备的寿命。

另外，高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝制成的电阻元件还有更好的功率自动调节的功能；这一方面提高了设备的精度，另方面也有节能的效果。

由于合金丝的性能特别是电阻温度系数主要是由合金成分决定的；PTC热敏电阻合金丝在使用时的升温过程中，受外界空气或介质的影响，会在合金表面产生氧化作用，从而使合金的成分发生变化，影响合金的性能。在镍基合金中加入金属钇后，升温时金属钇在合金内部优先被氧化，形成致密的扩散阻止层，防止合金主要组分的严重氧化，保证了合金丝的性能稳定性并且在升温条件下的使用寿命长。

由于合金原材料中的镍、铁等金属中不可避免含有硫，硫能显著地加速镍基合金的腐蚀速度。由于硫化物的形成，使金属镍在SO₂和CO₂的混合气体中的腐蚀速度其比在0.1MPad的O₂中的氧化速度高出4-6个数量级，这就直接影响了合金丝在加热条件下的使用寿命。而混合稀土的加入可以避免金属镍被合金原材料中的硫腐蚀，增加了合金丝在加热条件下的使用寿命。

本实施例的PTC热敏电阻合金丝的线径规格及公差如下表1，并且根据使用需要可以生产其他线径规格的合金丝：

表1线径规格及公差

线径Φ(mm)	Φ≤0.05	0.05＜Φ＜0.17	0.17≤Φ＜0.25
				线径公差(mm)	±0.005	±0.008	±0.01

软态PTC热敏电阻合金丝的延伸率如下表2：

表2合金丝(软态)延伸率

线径Φ(mm)	0.05～0.06	0.06～0.10	0.10～0.15	0.15～0.25
					合金丝(软态)延伸率	≥10％	≥12％	≥16％	≥20％

PTC热敏电阻合金丝每轴净质量如下表3：

本实施例及以下实施例的合金丝的分析与测量按照如下方法进行：

A、化学成份分析按照GB/T 223.25，GB/T 223.62，GB/T 223.68，GB/T 223.69化学分析方法进行。

B、线径规格及公差用精度不低于0.001mm的千分尺进行测量。

C、电阻温度系数按GB/T6148规定的方法进行测量。

D、电阻率及米电阻值按GB/T6146规定的方法进行测量。

E、抗拉强度及延伸率按GB/T228规定的方法进行。

F、表面质量用肉眼观察、检验。

(实施例2至实施例6、PTC热敏电阻合金丝)

实施例2至实施例6的PTC热敏电阻合金丝的化学组成按重量百分比计见表3：

表3实施例1至实施例6

实施例1至实施例6的合金丝用肉眼观察：没有接头，其表面光洁、光滑、平整，无毛刺及夹层，无裂纹及折叠。表面呈光亮色，每有超过尺寸公差的细小划痕和影响使用的氧化色。

实施例2至实施例6的PTC热敏电阻合金丝的线径规格及公差同表1所述，同样的，实际生产时，还可以根据具体的使用需求生产其它线径规格的合金丝。

实施例2至实施例6的软态PTC热敏电阻合金丝的延伸率同表2所述。

实施例1至实施例6的PTC热敏电阻合金丝的0℃～100℃的平均电阻温度系数、电阻率、软态合金丝的抗拉强度见下表4。表中“TCR(平均)”指0℃～150℃的平均电阻温度系数，单位为10^-6/℃；电阻率的单位为μΩ·m；软态合金丝的抗拉强度的单位为Mpa。

表4

实施例1至6的PTC热敏电阻合金丝(软态)的米电阻如下表5：

表5、米电阻

本发明的PTC热敏电阻合金丝的平均电阻温度系数、电阻率和米电阻形成系列，满足电器控制系统对温度系数、电阻率和米电阻的综合要求。

生产、销售和使用中可考虑将本发明的PTC热敏电阻合金丝根据平均电阻温度系数分为6档，得到6个品种的PTC热敏电阻合金丝，满足不同的例如仪表仪器或电路控制系统的要求。

平均电阻温度系数(×10^-6/℃)分档如下：第一档4800～5000，对应的有实施例1和实施例2的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.17±0.02)μΩ·m～(0.19±0.02)μΩ·m；第二档4300～4800，对应的有实施例1和实施例3的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.19±0.02)μΩ·m～(0.27±0.02)μΩ·m；第三档4000～4300，对应的有实施例3和实施例4的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.27±0.02)μΩ·m～(0.36±0.02)μΩ·m；第四档3000～4000，对应的有实施例4和实施例5的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.36±0.02)μΩ·m～(0.40±0.02)μΩ·m；第五档2500～3000，对应的有实施例5和实施例6的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.40±0.02)μΩ·m～(0.43±0.02)μΩ·m；第六档2500，对应实施例6的PTC热敏电阻合金丝，该档的电阻率为(0.43±0.02)μΩ·m。

PTC热敏电阻合金丝作为加热元件，在仪器仪表中以它的高电阻温度系数的优良特性，使仪器的自动控温、功率自动调节、恒流、限流、提高元件寿命等多方面功能得到更进一步的提升。这些功能向来是仪器仪表行业生产控制仪表的追求，因此可以说在当前倡导“节能减排”的大环境下，PTC热敏电阻合金丝对仪器仪表行业控制仪表生产的重要性是显而易见的。

(实施例7、PTC热敏电阻合金丝的制备方法)

本实施例的PTC热敏电阻合金丝的制备方法具体包括以下步骤：

①原材料的准备：镍是标准为GB6516的1号电解镍Ni-1；硅是标准为GB2881的一级结晶硅Si-1；锰是标准为GB3418的电解锰DJMn99.5；钇是标准为Q/HUAC23的稀土金属钇Y-3；混合稀土是标准为GB/T4153的混合稀土RECe-45；铁是标准为GB/T9971的原料纯铁DT3；。

②真空熔炼：

真空熔炼所使用的设备为上海电炉厂生产的EG-25真空感应炉中频机设备，其中:

a.变频机组的电动机功率60千瓦，电动机三相，发电机电压375/750伏，电动机电源380/220伏，发电机功率50千瓦，发电机电源频率2500赫兹。

b.真空熔炼炉的感应器电压350伏，坩埚容积(镁砂)4升，工作温度1700℃，坩埚容量(镁砂)25公斤，熔炼室极限真空度5×10^-4毫米汞柱。

c.真空机组的增压泵抽气速率1500升/秒，机械泵抽气速率30升/秒，增压泵极限真空度5×10^-4毫米汞柱，机械泵极限真空度5×10^-2毫米汞柱。

真空熔炼过程如下：

a.加料：将步骤①准备的镍、铁投入真空熔炼炉的坩埚内，其余微量元素材料各自放在料斗内待投入；投料的比例按成品所要求的组分比例并考虑其冶炼过程的挥发、损耗量。

b.熔炼前校验真空炉，达到10^-2毫米汞柱真空度达到后开始加热。

c.炉内料开始熔化时，注意调整功率和摇炉操作以防止“搭桥”和落料时飞溅。

d.炉内镍、铁料全熔后开始加料斗中的微量元素，加料顺序依次为Si、Mn、混合稀土、Y。加料完毕后精炼十分钟，精炼温度为1250±20℃。

e.精炼后镇静7～8分钟后带电浇注，浇注温度为1150±20℃，浇注时间为3～4分钟，并根据实际进行补缩操作。

f.浇注完毕关机，随炉冷却10分钟以上，破坏真空后出炉。

g.锭子标上产品代号及炉号，并在帽口取下分析样品。

3)熔铸中检标准为：a.符合成分合格范围；b.锭子不得冒涨；c.帽口不得歪出锭身；d.锭子不得有飞边转入下工序。

③热锻，对步骤②真空熔炼后所得的锭子进行热锻，使用设备及工艺参数要求如下：

a.加热设备采用燃油反射加热炉，热锻设备采用750Kg空气锻。

b.热锻参数：合金加热温度为1030±20℃，保温时间30～40分钟，热炉总加热时间90～120分钟，锻后尺寸45×45⁺² _-3mm，长度400～2000mm。

c.工艺要求：开锻前首先将炉温恒定在工艺要求范围内；45mm方锻坯出现裂纹或其它缺陷，一般着在边角上，且≤5m/m处，则允许用刮刀刮掉；缩孔应彻底切除干净，锻坯最高弯曲度<5mm，锻坯须检查头尾，用电锯锯去热锻留下的缩孔及缺陷。

④热轧，将步骤③所得的方锻坯热轧成直径7mm～8.8mm盘条，使用设备及工艺参数要求如下：

a.加热采用燃油反射加热炉，热轧采用230热轧机组。

b.热轧参数：合金加热温度为970±30℃，保温时间≥30分钟。

c.工艺要求：热轧成直径7～8.8mm的盘条，条坯表面不允许有双边耳子及错边耳子，条坯两端须剪切干净，无肉眼可见空心及开裂，条坯表面不允许有严重翘皮、折迭和可见裂纹，条坯单重≥5Kg。

⑤退火，对步骤④热轧所得的盘条退火，使用设备及工艺参数要求如下：

a.退火设备采用800型井式回火炉，功率60KW，最高温度1000℃，内腔尺寸： 最大装入量：500Kg。

b.退火参数：合金加热温度为790℃，保温时间80分钟；保护气氛为氩气，保护正压，0.1Mpa以上，要求装料后先抽真空后充氩气，加热过程要经常观察炉内压力及温度的变化，要始终保持炉内的正压(0.1Mpa)。

c.工艺要求：注意装入量，装料高度不能超出恒温区，冷却进料要适当延长保温时间(30分钟左右)，保温时间结束吊出炉体后要保持炉内气体的压力直到炉壳冷却到室温时，才可以放气打开炉盖出炉。

⑥对步骤⑤退火后的盘条依次进行拉丝和退火，往复三次：

Ⅰ、第一次拉丝，从直径7～8.8mm拉至直径1.37mm。

第一次拉丝依次所用设备如下：

设备名称	辊筒直径	电机功率	控制线速度
				450立式单模拉丝机	Φ450mm	22KW	40米/分
400立式单模拉丝机	Φ400mm	18.5KW	120米/分
				300立式单模拉丝机	Φ300mm	5.5KW	80～140米/分

第一次拉丝所用模具为钨钢拉丝模，润滑剂为植物油，润滑剂至少每天换一次，以保证清洁及润滑性。

第一次拉丝工艺参数表：

Ⅱ、第一次退火，对第一次拉丝后直径1.37mm的合金进行退火：

a.退火设备采用800型井式回火炉，功率60KW，最高温度1000℃，内腔尺寸： 最大装入量：500Kg。

b.退火参数：合金加热温度为850±20℃，保温时间80分钟；保护气氛为氩气，保护正压，0.1Mpa以上，要求装料后先抽真空后充氩气，加热过程要经常观察炉内压力及温度的变化，要始终保持炉内的正压(0.1Mpa)。

c.工艺要求：退火前丝坯先用肥皂水把油污冲洗干净并晾干，注意装入量，为了增强退火效果，在炉底放入约3公斤的工业用木炭。装料高度不能超过恒温区，冷进炉要适当延长30分钟左右的时间，保温时间结束后吊出炉体后要保持炉内气体的压力直到炉壳冷却到室温时，才可以放气，打开炉盖出料。

Ⅲ、第二次拉丝，从直径1.37mm拉至直径0.52mm。

第二次拉丝所用设备为卧式多模拉丝水箱拉丝机，电机功率5.5KW，拉制线规格Φ1.8～0.3mm，拉制线速度≤70米/分。

第二次拉丝所用润滑剂为肥皂水，每天调换新配；模具为金刚石聚晶模。

第二次拉丝工艺参数：

Ⅳ、第二次退火，直径0.52合金丝的退火：

a.退火设备采用1#连续恒张力光亮退火炉，使用最高温度为1080℃，温区长度1.3米，定速轮直径110mm，保护气氛为氢气。

b.退火参数：合金加热温度为980～1000℃，收线线线速度为15米/分；保护气氛为用还原性气体氢气，流量保持正压。

c.工艺要求：控制炉温恒定均匀，及时调整张力装置到最佳状态，氢气保持正压，密切注意丝材表面光亮程度不氧化，冷炉预先通氢气15-20分钟后再接通电源升温，注意每轴排丝均匀。

Ⅴ、第三次拉丝，将第二次退火后的合金丝再从直径0.52mm拉至0.20mm。

第三次拉丝所用设备为卧式多模拉丝水箱拉丝机，电机功率5.5KW，拉制线规格Φ0.3～1.8mm，拉制线速度≤70米/分。

第三次拉丝所用润滑剂为肥皂水，每天调换新配；模具为金刚石聚晶模。

第三次拉丝工艺参数：

第一至三次拉丝过程中，需要注意：a.在拉制成品时，每轴要试拉并测量硬态米电阻，根据硬态与软态的米电阻对应关系，使其保证软态米电阻要求，从而来确定成品占模的尺寸即成品线径大小。允许在≤±0.02的范围内调整。

b.半成品丝表面不允许有裂纹及严重毛刺，但允许少量轻微的划伤，其毛刺及翘皮等缺陷。

c.成品丝线径在公差一行范围内，丝表面一般应清洁、光亮、无严重污染，不得有纵向裂纹和机械损伤等，只允许有少量毛刺及不大的局部划痕，其深度不超过直径允许偏差。

d.Φ0.52盘丝头尾必须分别整理捆扎好，不得弄乱。Φ0.20mm上筒丝应基本排列整齐均匀，成品一道拉丝要用新的聚晶金刚钻模。

e.成品应及时转移送退火，以免氧化。

Ⅵ、第三次退火，直径0.20合金丝的退火：

a.退火设备采用1#连续恒张力光亮退火炉，最高使用温度为1080℃，温区长度1.3米，定速轮直径110mm，保护气氛为氢气。

b.退火参数：合金退火加热温度为980±10℃，线线速度为15～16米/分；保护气氛为用还原性气体氢气，流量保持正压。

c.工艺要求：控制炉温恒定均匀，及时调整张力装置到最佳状态，氢气保持正压，密切注意丝材表面光亮程度不氧化，冷炉预先通氢气15-20分钟后再接通电源升温，注意每轴排丝均匀，用成品专用清洁的ABS新塑料轴，成品及时流转送检，以免氧化。

本实施例中第一至第三次退火工艺及其成品的机械性能表述如下表：

⑦成品检测包装出厂:

a.检验：

1)线径及其公差，椭圆度参照GB/T4990国标。

2)表面质量，参照GB/T4990国标。

3)拉伸试验，测延伸率，参照GB228“金属拉伸试验方法”。

4)电阻率及每米电阻值，参照GB6146“精密电阻合金电阻率测试方法”。

b.电阻温度系数测试电阻温度系数按GB/T6148规定的方法进行测量。每轴测量。

c.成品包装出厂：对送成品库的成品进行检验项目的逐项核对无误后包装,合格品用热塑薄膜封装，以免受潮,发出的成品外包装要坚固，适于运输，每单件限重在25公斤左右。

上述拉丝工艺中，为了提高丝材的表面质量，对合金的加工进行了优化。由于合金的塑性较好，合金丝材表面质量易受外界的影响而产生缺陷，所以改变原来用的润滑粉，而用植物油，这不但保证了表面不易受伤，也避免了在加工中由于表面过热而氧化。

上述制备方法中为了增强退火效果，在800型井式回火炉对粗丝进行退火前，在炉底放入约3公斤的工业用木炭。木炭是强的还原剂，在燃烧过程产生的的碳，会把合金丝表面在拉丝过程产生的非金属杂质还原出来，起到表面清洁、光亮的效果。

上述制备方法中的细丝连续退火中，为了提高退火后丝材的均匀性和一致性，对光亮连续退火设备进行了恒张力的改造，每一台退火炉的每一收线轴都有独立的装备来控制和调节退火过程中的张力，这样每一轴丝在从空轴到满轴的全过程都保持恒定的线速度，保证了丝材的均匀性。而传统的连续退火设备是用定速轮来实现恒速的，但它有如不能单独控制等诸多缺陷，使得合金丝材的各方面均匀性一直不能很好解决。

Claims (4)

1.一种高电阻温度系数的PTC热敏电阻合金丝，其特征在于所述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；合金丝的0℃～150℃的平均电阻温度系数为4800×10^-6/℃～5000×10^-6/℃，合金丝的电阻率为(0.17～0.19)±0.02μΩ·m。

2.一种如权利要求1所述的PTC热敏电阻合金丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①原材料的准备；

②真空熔炼：将步骤①准备的镍、铁投入真空熔炼炉的坩埚内，其余微量元素材料各自放在料斗内待投入；校验真空炉并加热使镍、铁全熔后开始加料斗中的微量元素；加料完毕后精炼；精炼后镇静，然后带电浇注，浇注温度为1130℃～1170℃；浇注完毕后随炉冷却，破坏真空后出炉；

③对步骤②真空熔炼后所得的锭子进行热锻；合金加热温度为1010℃～1050℃，保温时间30～40分钟，热炉总加热时间90～120分钟；

④热轧，将步骤③所得的方锻坯热轧成直径7mm～8.8mm盘条；

⑤退火，对步骤④热轧所得的盘条退火；

⑥对步骤⑤退火后的盘条依次进行拉丝和退火，往复三次，分3次将7mm～8.8mm盘条拉丝至所要求的合金丝直径；

⑦成品检测包装出厂。

3.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻合金丝的制备方法，其特征在于：步骤②真空熔炼时，料斗内的微量元素的加料顺序依次为硅、锰、混合稀土、钇。

4.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻合金丝的制备方法，其特征在于：步骤⑥第一次退火时采用井式回火炉，退火前丝坯先用肥皂水把油污冲洗干净并晾干；井式回火炉的炉底放置木炭。