[發(fā)明專利]一種TiO2壓敏陶瓷材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710114200.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN106747409A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋曉超;張?zhí)煊?/a>;何東;張?zhí)焓?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽拓吉泰新型陶瓷科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/46
• 分類號(hào): C04B35/46;C04B35/622;C04B35/65;H01C7/115
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11411
• 代理人: 張清彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TiO₂壓敏陶瓷材料的制備方法。

背景技術(shù)

壓敏陶瓷既是功能陶瓷的一種，它是指一定溫度下，某一特定電壓范圍內(nèi)，具有非線性伏安特性且其電阻隨電壓的增加而急劇減小的一種半導(dǎo)體陶瓷材料。目前壓敏陶瓷主要有4大類-SiC、TiO₂、SrTiO₃和ZnO四大類。

20世紀(jì)80年代，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室為了取代SiC壓敏電阻器，開發(fā)出TiO₂系壓敏電阻器，它的主體材料是TiO₂，通常添加Nb₂O₅、BaO、SrO和MnO₂等其它氧化物。

TiO₂系壓敏電阻陶瓷的特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝比較簡單、成本低、通流能力和電容量都高于ZnO，最突出的特點(diǎn)是低壓化比較容易實(shí)現(xiàn)，故成為低壓敏電阻器中性能較好的一種。

目前，對(duì)TiO₂壓敏電阻生產(chǎn)方法的研究主要有稀土摻雜、受主摻雜和施主摻雜等方面。如有不少人提出用Sr做受主摻雜來改變其壓敏電壓和非線性系數(shù)，或通過Nb做施主摻雜等等。但是這些方法制作的樣品普遍都存在壓敏電壓較高，非線性系數(shù)較低的缺點(diǎn)，而且這些樣品在性能要求上沒有使較低的壓敏電壓和較高的非線性系數(shù)兩者統(tǒng)一。因此，需要有新的、性能好的TiO₂壓敏陶瓷電阻，以使其特有的優(yōu)越的電性能更好地為工業(yè)所利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種TiO₂壓敏陶瓷材料的制備方法，解決現(xiàn)有的TiO₂壓敏電阻壓敏電壓較高、非線性系數(shù)較低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種TiO₂壓敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ge粉、Sb₂O₅粉和MnO₂粉加入到TiO₂粉末中混合均勻得到混合物料，在混合物料中Ge粉的質(zhì)量百分比為1.25％～2.24％，Sb₂O₅粉的質(zhì)量百分比為0.35％～0.68％，MnO₂粉的質(zhì)量百分比為0.56％～1.39％；

(2)將步驟(1)制備得到的混合粉末球磨、干燥、過300～350目標(biāo)準(zhǔn)篩后造粒，然后用100～150MPa的壓力將粉料壓制成塊狀材料；

(3)將步驟(2)得到的塊狀材料進(jìn)行排膠，再在1100～1350℃加熱燒結(jié)并保溫1.5～3h，最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。

其中，優(yōu)選地，所述Ge粉、所述Sb₂O₅粉和所述MnO₂粉的粒徑為25～40μm。

其中，優(yōu)選地，所述步驟(2)中的球磨過程為加入去離子水或酒精進(jìn)行球磨。

其中，優(yōu)選地，所述步驟(3)排膠過程為以3～8℃/min的升溫速率升溫至400～600℃，保溫0.5～1.5h，進(jìn)行排膠。

其中，優(yōu)選地，所述步驟(3)中的加熱燒結(jié)是在高溫常壓爐中進(jìn)行。

由于TiO₂材料存在有本征缺陷和鈦離子填隙，已使TiO₂變成弱n型半導(dǎo)體。為進(jìn)一步降低材料的晶粒電阻摻入高價(jià)離子Sb⁵⁺，來代替Ti4+形成晶格替位，載流子溶液增加，晶粒的電阻率下降。在降低晶粒電阻率的同時(shí)，為了提高晶界勢壘，使晶界變成一種具有高電阻率的絕緣層，可以通過陶瓷液相燒結(jié)法，使MnO₂分多么好的晶粒的周圍來提高晶界勢壘的高度，即摻入MnO₂可以起到提高晶界勢壘的作用。

本發(fā)明有益效果：

(1)本發(fā)明采用(Ge、Sb₂O₅、MnO₂)共摻雜TiO₂制備壓敏陶瓷和壓敏電阻，簡化壓敏陶瓷電阻的制作工藝，提高TiO₂系壓敏陶瓷電阻的性能；

(2)本發(fā)明通過Sb₂O₅摻雜法使TiO₂晶體半導(dǎo)化；