[發明專利]BaTiO3基高居里溫度PTC陶瓷材料

無效

• 申請號: 201410689944.4
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104402431A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 曲遠方;馬金淼;曲志民
• 申請（專利權）人: 天津鑫華智聯新型材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電子陶瓷材料及其制備。

背景技術

目前BaTiO₃基高居里溫度的PTC材料中常采用引入鉛元素作為移動劑，使其居里溫度高于120℃(周東祥等，半導體陶瓷及應用，華中理工大學出版社，p90)，但這種高溫PTCR材料在生產中和廢品處理過程中會造成鉛對環境的污染，因此歐盟等已經開始限制和禁止鉛的使用。

發明內容

本發明的目的是在BaTiO₃基PTCR配料中加入非鉛加入物以提高其居里溫度，制備出高居里溫度的PTCR陶瓷材料。

本發明的復合PTCR熱敏電阻陶瓷材料按照摩爾比的主配方為：(1-x)BaCO₃+0.5xBi₂O₃+0.5xNa₂CO₃+(1.01+2x)TiO₂，其中x為0％～8％。其它少量加入物為0.0010Nb₂O₅+0.05％Sb₂O₃+0.03％MnO₂+0.45％SiO₂+0.17％Al₂O₃。按照配方的摩爾比，用精度為千分之一天平稱取BaCO₃和TiO₂，用萬分之一天平稱取Nb₂O₅和Sb₂O₃，采用料∶球∶水＝1∶1∶2的質量比將配料濕法球磨6～24小時。將混磨后的料漿置于烘箱中在110～120℃左右烘干。將烘干料經1000～1100℃下保溫2～4小時進行預合成。在預合成料中按照配方的摩爾比，用精度為萬分之一的天平配入MnO₂、SiO₂、Al₂O₃、Bi₂O₃和Na₂CO₃，以料∶球∶水＝1∶1∶1.5的質量比將配料球磨6～24小時。球磨料在110～140℃條件下烘干，加入質量百分比為6～8％的5～7％PVA(聚乙烯醇)水溶液為粘合劑進行造粒，造粒料通過40目篩。用100～1000Mpa將造粒料干壓成型。成型后的試樣放在有二氧化鋯粉做墊料的氧化鋁墊板上，片與片間用二氧化鋯粉隔開，然后放入高溫電爐中，控制升溫速度在350～400℃/h，在1200℃～1350℃條件下燒成0.15～3.5小時，其中在150℃和250℃各保溫20分鐘。燒成后試樣隨爐冷卻到室溫。將燒成后瓷片上的二氧化鋯墊料清除后，在其兩平面上均勻涂敷歐姆接觸銀電極漿料，在450℃下燒滲10分鐘。

本發明的突出優點是采用加入Na₂CO₃和Bi₂O₃調整BaTiO₃基PTC半導體陶瓷材料的居里溫度(＞120℃)，實現高居里溫度的PTC半導體陶瓷材料無鉛化。

具體實施方式

按配方的摩爾比用千分之一天平稱取BaCO₃+1.018TiO₂，再用萬分之一天平稱取0.0010molNb₂O₅和0.05％Sb₂O₃，采用料∶球∶水＝1∶1∶2的質量比將配料濕法球磨12h小時。混磨后的料漿置于烘箱中在110～140℃左右烘干。然后將烘干料經1050℃下保溫2小時進行預合成。在預合成料中按照配方的摩爾比，用精度為萬分之一的天平配入0.03％MnO₂、0.45％SiO₂、0.17％Al₂O₃、0.002Bi₂O₃、0.002Na₂CO₃，以料∶球∶水＝1∶1∶1.5的重量比進行球磨24小時。球磨料在120℃條件下烘干，加入質量百分比為7％的5％PVA(聚乙烯醇)粘合劑進行造粒，造粒料通過40目篩。在350MPa壓強下將造粒料壓制成Φ10mm×3mm圓片試樣。成型后的試樣放在有二氧化鋯粉做墊料的氧化鋁墊板上，片與片間用二氧化鋯粉隔開，然后放入高溫電爐中，控制升溫速度在360℃/h，在1250℃條件下燒成2h，其中在150℃和300℃各保溫15分鐘。燒成后試樣隨爐冷卻到室溫。將燒成后瓷片上的二氧化鋯墊料清除后預熱，在其兩平面上均勻涂敷歐姆接觸銀電極漿料，在450℃下燒滲10分鐘，制成本發明復合PTC材料的樣品。樣品的測量結果為：T_c＝175℃，升阻比＝10⁴，室溫電阻率ρ＝52Ω.cm。