[發明專利]高居里點的無鉛PTCR熱敏陶瓷材料

無效

• 申請號: 201010102113.4
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101792316A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 張鴻;李志成
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域

本發明屬于一種半導體陶瓷材料，尤其是符合無鉛高居里點鐵電陶瓷材料 實現半導化、制備具有正的電阻溫度系數(PTCR)效應的無鉛高居里點熱敏陶 瓷電阻元件的PTCR熱敏陶瓷材料。

背景技術

PTCR陶瓷是一種半導體化的、具有正的電阻溫度系數(Positive Temperature?Coefficient?of?Resistance)的電子陶瓷材料。這種具有智能特性的電 子陶瓷元件集發熱與溫控于一體，具有自動溫控、安全節能、自動恢復、無觸 點動作、無明火、壽命長等特點。產品可用于發熱元器件、溫度控制、過流保 護、過熱保護、熱感應與溫度報警等系統，廣泛應用于汽車、電子、通訊、輸 變電工程、空調暖風機工程、低能耗安全型家用電器以及消磁、過流保護、過 熱保護和溫度報警等領域。

最常見的PTCR熱敏陶瓷元件是ABO₃型的BaTiO₃基材料，其居里點是120 ℃。為了提高陶瓷元件的工作溫度，當前均以添加氧化鉛或含鉛化合物為居里 點移動劑、以Pb置換Ba的晶格位置來實現，此類熱敏陶瓷為含鉛量較高的 (Ba_1-xPb_x)TiO₃體系或(Sr_1-x-yBa_yPb_x)TiO₃，其中x或y可在0至1之間取值。如， 中國發明專利ZL97100777.2號公開的熱敏電阻材料的主要成分為： (Sr_1-x-yBa_yPb_x)Ti_zO₃+wPbSi_nO_2n+m，其中x＝0.1～0.9，y＝0～0.9，z＝0.8～1.2， w＝0.001～1，m/n＝0.1～10；此發明配方及工藝能獲得性能可調、穩定性和重復再 現性良好的PTC熱敏電阻材料。另外，中國發明專利ZL96106337.8號公開了 一種方程式為(Sr_1-xPb_x)Ti_yO₃的PTC陶瓷材料體系，其中x＝0.1～0.9，y＝0.8～1.2； 半導化元素含量為0.012～2mol％，添加劑含量為0.2～3mol％；此發明能獲得綜 合性能較好的PTC熱敏陶瓷電阻器。

上述發明專利配方中均含鉛。鉛是一種具有毒性的重金屬元素，在含鉛PTCR 熱敏陶瓷材料的生產過程中，含鉛氧化物不可避免地會因各種原因流入生活環 境和大自然，如清洗每一批次生產產品后的球磨罐的廢水、清洗其它生產用器 的廢水、煅燒和燒結過程中發生鉛揮發的氣氛充滿生產車間甚至擴散到周圍很 大范圍的自然環境，從而造成對自然環境的污染、對人類特別是生產者和使用 者的身體健康的危害。近年來，許多發達國家已經開始嚴格控制含鉛產品的使 用，如歐盟發布的《關于在電氣設備中禁止使用含鉛等某些有害物質指令》 (ROHS指令)已明確提出將禁止含鉛電子產品進入歐洲市場。另一方面，隨 著科技進步和社會經濟的發展，電子產品的應用越來越廣泛和普及、人們的環 保意識也逐漸增強，環境友好型的綠色產品正越來越受青睞，環保型產品將是 未來社會產品的唯一選擇。目前，我國PTCR產業的發展正面臨著嚴重的考驗 和挑戰。環保型的無鉛PTCR熱敏陶瓷材料的開發已經成了一個迫在眉睫的課 題。無鉛材料的開發成果將會立即得到社會的肯定和歡迎，產品及時應用推廣、 完全取代含鉛產品將成為必然。