浅议空调用陶瓷PTC发热器组件工艺过程控制

1、浅议空调用陶瓷PTC发热器组件工艺过程控制民营科技2010年第8期科技论坛浅议空调用陶瓷PTC发热器组件工艺过程控制温奇林(珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070)摘要:半导化陶瓷的PTC效应不仅取决于FFC元件的配方和烧结3-.艺,组件结构设计和组装工艺也是发热组件在冷暖空调器中的安全及效果应用的决定性因素之一.从FFC组件的特性,优点.以及组件生产.x-艺过程各主要工序的控制要点,阐明组件装配工艺对空调器质量的重要性.关键词:PTC效应;空调器PTC发热器;器件组装;工艺要求PTC即正温度系数(Positivetemperaturecoefficient简称PTC)现象是在BaTi

2、O,中掺人少量的稀土原料,使原来为介电.I生的材料变成为半导体陶瓷.PTC陶瓷的电阻常温下呈现低阻,在温度低于Fmin时,其电阻率随着温度的上升而下降,呈现负涮建系数特陛,当温度高于Tmin后,电阻率随温度的升高而急剧升高,变化达几个数量级(10310),并在Tmax达到最大值,PTC的电阻率呈正温度系数特征,该区域即为FFC区域,其后电阻率又随温度的升高急剧下降,呈现负温度系数特性变化.BaTiO,系PTC热敏电阻,其居里温度范嗣在30300度之间,具有优良的PTC效应,其电阻率跃变达1010电阻温度系数c>20%PC,是理想的测温和恒温发热元件,同时因具有不燃烧,安全可靠,省

3、电,寿命长及自动控温特殊功能等优点,因此被广泛应用于轻工,住宅,交通,航天,农业,医疗,环保,采矿,民用器械等.1陶瓷PTG发热器的优点在空调器中用作表面带电和表面不带电的FFC发热体,它与镍,铬丝或远红外等为发热元件的电热管发热部件相比,具有卓越的优点:1.1有恒温,调温,自动控温的特殊功能.元件自动控温,不需另加自动控制温度线路装置.当在PTC元件施加交流或直流电压升温时,在居里点温度以下,电阻率很低;一旦超越居里点温度,电阻率突然增长,使其电流下降至稳定值,达到自动控制温度,恒温目的.1.2安全l生好.冷暖空调器分为热泵型冷暖空调和辅助电加热型冷暖空调,而辅助电加热的冷暖空调机所用热源分

4、为采朋电热管发热和采用PTC辅助加热器这两种为主.电热管加热的空调器在室内机风叶上方安装电热管通电发热,表面温度高,具有很大的安全隐患.而PTC辅助加热器发热时表面不带电,不发红,无明火,PTC元件周围温度超越限值时,其功率下降至平衡值,不易产生燃烧危险,结合空调器在PTC发热体装上温控器和熔断器,有双重保护功能.1.3节能,寿命长.PTC元件的能量输入采用比例式,有限流作用,比镍,铬丝等发热元件的开关式能量输入节省电力,且表面绝缘散热快,降低了空凋产品的耗电量.PTC元件本身为氧化物,使用寿命长,既无镍丝之高温氧化弊端,也没有红外线管易碎现象.1.4具有超低温起动能力和急冷急热功能.即使零下

5、40度也可照常启动,迅速制热,利用PTC加热器加热除湿后的冷气,取得3倍抽湿效果,而且除湿不降温,连续除温,压缩机无须频繁开停,节能省电,可以解决高寒地区空调问题.2PTG组件生产工艺流程及工序控制要求2.1生产工艺流程.空调器用PTC发热组件主要由PTC元件,电极,绝缘膜,铝管,散热波纹条,安装支架,配线及温控器组成,其生产工艺流程主要包括铝管成型,散热片表面处理,电极片成型,PTC元件排片,散热波纹条装配,器件测试,组件装配,组件测试,外形检测等工序.2.2各工序生产控制要点.PTc组件在空调器中应用的主要失效模式表现为击穿,击穿与元件制造工艺中造粒,烧结温度所产生的机械混合不均匀,晶界形

6、成的热击穿相关外,与元件显性的外观杂质缺陷,以及器组件生产各工序的工艺流程控制亦紧密相关.以下就PTC组件装配工序的控制要点进行小议.2.2.1铝管成型:铝管长度根据空调器的结构确定,铝管内含绝缘膜与发热元件,外接散热波纹条,其表面,内部及管端质量对组件质量起重要作用.铝管成型一般有管端成型,表面处理,清洗烘干等工步.管端成型:为避免穿管过程中损坏绝缘膜,管口必须切割平齐,光滑,无飞边,棱角,管内壁不能有残留的铝丝或铝屑.表面处理:铝管表面通过高温固化胶与散热铝条粘连,为使胶与铝管表面充分接触确保传热效果,铝管表面需经打毛处理,同时打毛面积在95%以上,打毛过程应控制铝管不受外力产生纵向弯曲.

7、清洗烘干:管端成型及表面打毛后采用高压水枪清洗管内壁,月_保证水源的清洁,冲洗后的铝管fkt_150%高温箱烘烤1020分钟,将水分蒸发.烘干过程及后续周转操作必须保证成型后的管端及表面不受杂质,铁锈等二次污染.2.2.2散热条表面处理.散热条高温固化胶粘连面同样需经过打毛处理,毛后需要使用无水乙醇进行擦洗,周转及装配前避免杂质,油污污染打毛面,并控制打毛过程避免波纹片倒片,轻微倒片需要梳理.打毛后的铝条不能出现弯曲或S形变形,要求控制在2mm以内,以免变形影响与胶的粘连和倒片影响散热效果.2.23电极片成型.电极片采用不锈钢盘料分切而成,经过切片,整形,端部成型等工步.切片:电极片输料带与分

8、切机的刀口在一条直线上,尽量保证平直不出现弯折,分切机上应有标尺,保证电极片长度尺寸符合设计要求,同时电极片铆接孔需要有定位装置,使铆接孔在电极中间垂直位置.整形:电极片经分切后经液压机整直,使其边角不出现毛刺飞边,以免穿管过程中划破绝缘膜,电极片接触电阻”<20m,Q.端部成型:成型压力机压力机模具与电搬片宽度紧密配合,同时有准确的定位保证端部成型尺寸符合i殳汁要求.一次成型的基础上在电极片端部铆接2颗及以七铆钉,铆接方向与电极片分切方向一致,铆接后的铆钉接头不出现开裂或压扁显现,铆接强度符合没计要求.2.2APTC元件排片.不同阻值的PTC元件在发热管内必须严格按照设计要求排

9、列.为减少元件制造所产生的杂质影响组件质量,排片前可采用振动方式去除元件表面杂质,必要时在元件周边涂抹高温固化胶增加绝缘眭能,操作过程中严格区分不同阻值的功率片.22.5穿管.绝缘膜裁剪:采用专用设备,裁剪过程中不能出现破裂或严重划伤,剪切口整齐垂直.电极片清沽:在装配电极片前使用无水乙醇擦洗,去除表面的杂质和油污.电极片刷胶:采用丝网印胶,丝网在350目以上,穿透效果良好,电极片刷胶均匀,未涂胶层距离电极边沿不超过2mm.绝缘膜采取卷包元件方式优于对叠方式,单层绝缘膜保证在0.15nun以t.为达到充分接触及紧固效果,装配元件后的铝管经过滚压机压紧,应控制紧力避免过大导致元件被压碎,不同压紧

10、力下的铝管其散热效果与绝缘膜紧密不一致,可能导致组件在空渊器中使用时产生热胀冷缩声响.2.2.6半成品安全测试.滚压后的半成品需进行耐压和电气强度测试,以降低成品的故障率.2.2.7紧固散热条.在散热条的打毛面丝印高温固化胶后,将散热条与铝管粘连通电固化.固化前需采用气缸等乐力设备预紧散热条与铝管确保两者充分接触.冷却后在散热条表面丝印或喷码,注明相应的组件型号或生产批次号,字体清晰可辨不重影.器件两端需灌封常温同化胶.2.2.8器件测试.器件组装后一般需经过耐压测试,功率溯9试,电气强度测试和冷态电阻检测.2.2.9组件装配及外观检验.器件两端装配左右固定支架及温控器,组件外观符合双方技术质量协议要求,包装运输应具备良好的保护措施,避免器件间碰撞产生弯曲变形或倒片.3结论由于PTC组件的装配T艺及元件PTC效应的特殊性,在空调其过程控制不良将为空调器整机埋下隐I生的质量问题.尤其是器件内部的杂质,绝缘不良,或PTC元件的质量异常,故障复现几率低,制造过程的质量控制显得尤为重要,每个看似平常的生产环节失控,将降低空调器