CN101402522A - 一种新型锡酸钡基导电陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型锡酸钡基导电陶瓷材料及其制备方法，它是在易于半导体化的BaSnO3中添加锑的氧化物，实现施主掺杂，采用传统陶瓷制备工艺，形成导电陶瓷，其成分可以用通式BaSbxSn1－xO3来表示，其中0＜x≤0.2。这种陶瓷材料成本低、导电性好、化学性能稳定、电阻率稳定、耐高温。常温电阻率可达1.0Ω·cm以下。而且制备工艺简单、稳定、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及导电陶瓷材料，具体是一种新型锡酸钡基导电陶瓷及其制备方法。
背景技术
导电陶瓷属于新型功能特种陶瓷，它是一类基础性材料。它既具有陶瓷的各种性质，如抗氧化、耐高温、耐腐蚀、低成本、机械性能好等特点，又具有金属态的导电特性。其电阻率可以在较大范围内调整，因此在许多特殊环境与场合得到应用，是其它材料所不能比拟的。导电陶瓷在一定条件下能够产生电子(空穴)、离子(空位)等，而在电场的作用下，能发生电荷定向运动(具有导体电阻率)。导电陶瓷具有导电性好、化学性能稳定、抗腐蚀、耐高温等特点，因此导电陶瓷的研究日益得到重视，应用也越来越广泛。导电陶瓷可以做成各种大功率、高温发热体和电流控制元件及高温传感器等，现已在陶瓷电极、导电材料、抗蚀颜料和烧结电阻器中得到应用。随着功能材料的应用不断扩大和普及，导电陶瓷的应用领域不断扩大，已涉及电子、机械、化工、航天、通讯和家用电器等领域，是一种很有开发前途的功能材料。
导电陶瓷一般为ABO3通式的钙钛矿型材料，早在二十世纪五十年代，人们在研究LaCaMnO3等掺杂稀土氧化物的陶瓷材料的特性时就发现该类材料具有良好的导电特性，但是当时没有引起人们的重视。1987年日本人野村在Pr0.6Ca0.4Co0.5Mn0.5O3陶瓷材料获得了金属态的导电性，并对陶瓷具有金属态导电性进行了探讨，这是关于导电陶瓷的最早的系统研究。之后一系列导电陶瓷专利的出现，引起了材料研究者的注意，人们开始对该类材料进行深入研究。目前关于导电陶瓷的研究已经非常广泛而深入，包括半导体陶瓷、固体电解质陶瓷、钇及稀土金属铬酸盐等、碳/石墨等。一般是通过在氧化物等基体中掺杂，产生如晶格空位晶体缺陷等方式产生载流子而获得导电功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种电阻率低、致密度高、成本低、工艺简单的新型锡酸钡基导电陶瓷及其制备方法。
实现本发明的技术方案是：在易于半导体化的BaSnO3中添加锑的氧化物，实现施主掺杂，形成导电陶瓷，其成分可以用通式BaSbxSn1-xO3来表示，其中0＜x≤0.2。
其制备方法是以BaCO3、SnO2与Sb2O3为原料，按照BaCO3∶SnO2∶Sb2O3＝1∶1-x∶x/2的摩尔比配料称重(0＜x≤0.2)，然后湿法球磨使其混合均匀；以无水乙醇为介质湿磨，80℃烘干后在1300℃空气中保温2小时预合成陶瓷坯料；陶瓷坯料经二次球磨烘干后过300目筛，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在1450～1550℃保温2～4小时，最后随炉冷却至室温；烧结后的陶瓷片用砂纸磨至1.00±0.02mm，双面被银电极。
本制备方法可通过调整Sb在陶瓷中的含量来调控本材料体系的电学性能。
本发明的锡酸钡基导电陶瓷材料，本导电陶瓷具有优良的导电性能，化学性能稳定，电阻率低，耐高温。性能测试表明，该陶瓷的常温电阻率可达1.0Ω·cm以下，可采用传统陶瓷制备技术和工业用原料获得，制备工艺简单、稳定，具有实用性。
附图说明
图1为本发明实施例1BaSb0.06Sn0.94O3陶瓷XRD图谱
图2为本发明实施例1BaSb0.06Sn0.94O3陶瓷SEM照片
图3为本发明实施例2BaSb0.1Sn0.9O3陶瓷XRD图谱
图4为本发明实施例2BaSb0.1Sn0.9O3陶瓷SEM照片。
具体实施方式
实施例1：
以分析纯BaCO3、SnO2和Sb2O3原料，按照化学式BaSb0.06Sn0.94O3进行配料，以无水乙醇为介质湿磨，80℃烘干后在1300℃空气中保温2小时预合成陶瓷坯料；陶瓷坯料经二次球磨烘干后过300目筛，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在1550℃保温2小时，最后随炉冷却至室温；烧结后的陶瓷片用砂纸磨至1.00±0.02mm，双面被银电极。XRD测试表明，陶瓷中为单相固溶体，无杂相生成。SEM照片表明，烧结性能良好，结构致密。性能测试表明，常温电阻率为0.98Ω·cm。相关数据如图1、图2所示。
实施例2：
以分析纯BaCO3、SnO2和Sb2O3原料，按照化学式BaSb0.1Sn0.9O3进行配料，以无水乙醇为介质湿磨，80℃烘干后在1300℃空气中保温2小时预合成陶瓷坯料；陶瓷坯料经二次球磨烘干后过300目筛，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在1550℃保温2小时，最后随炉冷却至室温；烧结后的陶瓷片用砂纸磨至1.00±0.02mm，双面被银电极。XRD测试表明，陶瓷中为单相固溶体，无杂相生成。SEM照片表明，烧结性能良好，结构致密。性能测试表明，常温电阻率为1.4Ω·cm。相关数据如图3、图4所示。
Claims (2)
1、一种锡酸钡基导电陶瓷材料，其特征在于：在易于半导体化的BaSnO3中添加锑的氧化物，实现施主掺杂，形成导电陶瓷，其成分可以用通式BaSbxSn1-xO3来表示，其中0＜x≤0.2。
2、一种锡酸钡基导电陶瓷材料的制备方法，包括配料、研磨、成型、烘干、烧结的制备陶瓷工艺，其特征在于：所用原料为BaCO3、SnO2和Sb2O3，原料配比为BaCO3∶SnO2∶Sb2O3＝1∶1-x∶x/2的摩尔比称重(0＜x≤0.2)。
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