[發明專利]低鉛PTC材料

在審

• 申請號: 202010011759.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN113149636A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 朱興文;姜文中
• 申請（專利權）人: 江蘇鈞瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/475;C04B35/622;C04B41/88;H01C7/02
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本發明涉及一種低鉛高居里溫度的正溫度系數熱敏電阻(PTCR)陶瓷材料的制備方法。以Bi₂O₃、Na₂CO₃、PbO(或Pb₃O₄)、TiO₂、BaCO₃等為原料，通過固相反應法分別制備(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃、PbTiO₃和BaTiO₃粉體。所獲得的粉體按一定的比例混合固溶，同時摻入Nb₂O₅、La₂O₃、Y₂O₃等中的一種或多種作為半導化劑，摻雜少量MnO₂、MnCO₃或Mn(NO₃)₂中的一種或多種為調節劑，外加適量Li₂CO₃、Al₂O₃和TiO₂為燒結助劑。經過混合、造粒、成型、燒結等工藝獲得低鉛含量、高居里溫度(190℃)的PTCR陶瓷樣品PTCR。

技術領域

本發明涉及一種低鉛含量、高居里溫度(190℃)的正溫度系數熱敏電阻 (PTCR)陶瓷材料的制備方法，屬于電子材料工藝技術領域。

背景技術

鐵電BaTiO₃的居里溫度Tc為120℃，PTCR材料的Tc可通過SrTiO₃或PbTiO₃與BaTiO₃固溶來調節。目前廣泛使用的高居里點PTCR陶瓷均采用BaTiO₃－ PbTiO₃體系，Tc越高，材料中的鉛含量越多。用量最大的空調加熱用PTCR元件，居里溫度在250℃左右，元件中PbO的含量超過30wt％。從環保的角度看， Pb對人體和環境有害。因此，研究開發低鉛甚至無鉛化系PTCR材料對國民經濟及社會發展有著重要意義。

PTCR材料的無鉛化研究始于上世紀80年代末，以鐵電(Na,Bi)TiO₃(簡稱 BNT)與BaTiO₃固溶，獲得(Ba,Bi,Na)TiO₃系高溫PTCR材料。BNT是一種具有復合鈣鈦礦結構的馳豫型鐵電體，其居里溫度為320℃，可與BaTiO₃無限固溶，因而備受關注。研究表明，用BNT取代PbTiO₃來制備PTCR材料時，隨著 (Na,Bi)TiO₃固溶量從10mol％上升至45mol％時，材料的Tc僅從180℃升至209℃，即使(Na,Bi)TiO₃固溶量高達80mol％，其鐵電轉變溫度也只有220℃左右，而此時該材料性能惡化，失去PTC效應，因此BNT-BaTiO₃體系的無鉛PTCR材料遭遇了一定的發展瓶頸，無法達到實用化的要求。本發明將在BNT－BaTiO₃二元系PTCR材料的基礎上低含量引入第三元—PbTiO₃，使PTCR材料的居里溫度和室溫電阻率等性能達到實用化要求，同時PTCR材料低鉛化的發展可大幅度減少其對環境的危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低鉛含量、高居里溫度(190℃)的正溫度系數熱敏電阻(PTCR)陶瓷材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種低鉛含量、高居里溫度(190℃)的正溫度系數熱敏電阻(PTCR)陶瓷材料的制備方法，其特征在于具有以下的配方和工藝步驟：