CN101445366A

CN101445366A - 一种钛酸钡基负温度系数电阻材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101445366A
Application number: CNA2008102204949A
Authority: CN
Inventors: 唐新桂; 丁南; 匡淑娟; 刘秋香
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-06-03

Abstract

本发明公开了一种钛酸钡基负温度系数电阻材料及其制备方法，电阻材料的化学通式为：(Ba_1－xA_x)(Ln_yTi_1－y)O₃+z mol％MnO₂，其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种；用湿化学法、固相反应法、放电等离子体退火(SPS)方法或真空热压退火方法制备钛酸钡基负温度系数电阻材料；本发明的电阻材料与传统的NTC热敏电阻材料相比，制备成本较低，成分无害，其常温电阻率高于3000Ω·cm，其居里温度达到105℃～110℃；可用于制成各类温度传感器、限流器、延时器，广泛应用于电子通讯、航空航天、汽车工业、家用电器等领域。

Description

一种钛酸钡基负温度系数电阻材料及其制备方法

技术领域

发明属于钛酸钡(BT)系陶瓷领域，具体涉及一种钛酸钡基负温度系数电阻材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着环境保护和人类社会可持续发展的需求，研发新型环境友好的负温度系数(NTC)电阻材料已成为世界发达国家致力研发的热点材料之一。它具有自动控温的作用，能集控温和发热于一体。具有温度传感，过流保护功能，其自恢复、长寿命、结构简单、节能省电、无明火、安全可靠等一系列突出的优点而备受青睐。用于制成各种温度传感器、定温发热体、电热器、限流器、延时器等。广泛应用于电子通信、航空航天、汽车工业、家用电器等工业和民用电子设备及家用电器领域。因此发展新型NTC陶瓷具有很重要的意义。有很多中国发明专利报道了环保型负温度系数材料的制备方法，有关BT系负温度系数电阻陶瓷目前尚无专利报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种钛酸钡基负温度系数电阻材料及其制备方法。特别是在钛酸钡掺杂比例的配置，掺锰比例的不同，可得到不同的居里温度、不同的电阻率。使掺杂后钛酸钡的居里温度与电阻率都有所改变。

本发明提供的一种钛酸钡基负温度系数电阻材料，化学通式为：(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂(简称BALT-M)其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。

一种钛酸钡基负温度系数电阻材料的制备方法，用湿化学法、固相反应法、放电等离子体退火(SPS)方法或真空热压退火方法制备钛酸钡基负温度系数电阻材料。

用固相反应法合成，首先以碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆为原料，经称料配比，混料、用行星磨粉碎，烘干，经过1100℃预烧2小时，然后进行第二次配料，添加MnO₂，再用行星磨粉碎、加胶、压片、经过1350℃保温两小时，以50～150℃/小时的速率缓慢降温的方式降温，降温速度越缓慢，负温度系数(NTC)效果越明显，再对烧结好的样品进行磨片，被电极至性能测试。

本发明具有负温度系数电阻材料与传统的NTC热敏电阻材料相比，制备成本较低，成分无害，其常温电阻率高于3000Ω.cm，其居里温度达到105℃～110℃。可用于制成各类温度传感器、限流器、延时器等，广泛应用于电子通讯、航空航天、汽车工业、家用电器等领域。

附图说明

图1为本发明的BZT4.5-0.5mol％Mn陶瓷的XRD谱，预烧温度是1100℃，最后烧结温度是1350℃，为多晶陶瓷。

图2为本发明的BZT4.5-0.5mol％Mn陶瓷的介电温度谱图。

其中横坐标为温度T，单位为℃，纵坐标是介电常数。从图上可以看出BZT4.5-Mn陶瓷居里温度为120℃左右。

图3为本发明的BZT4.5-0.5mol％Mn陶瓷的ρ-T曲线图，横坐标为温度T，单位为℃，纵坐标是电阻率，单位为Ω·cm。从图中可以看出此电阻随温度升高而降低即负温度系数(NTC)电阻效应。

具体实施方式

下面通过实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著的优点，本发明决非仅局限于所述的实施例。

实施例1

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。如x＝0，Ln为Zr，y＝0.05，z＝0配比，如用传统的固相反应法合成Ba(Zr_0.05Ti_0.95)O₃陶瓷。首先将碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆为原料，按配方进行称料配比，混料、用行星磨粉碎，烘干，经过1100℃预烧2小时，然后再次研磨成粉末，再用行星磨粉碎、加胶、压片、经过1350℃保温两个小时，以50℃/每小时速率缓慢降温，再对烧结好的样品进行磨片，被电极至性能测试。测量其居里温度，T_c＝110℃。电阻率随温度升高而下降，显示典型的负温度电阻特性，在居里温度附件，电阻率处于最低点。

实施例2

改变((Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。如x＝0，Ln为Zr，y＝0.045，z＝0.5配比，如用传统的固相反应法合成BZT-Mn陶瓷。首先将碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆为原料，按配方进行称料配比，混料、用行星磨粉碎，烘干，经过1100℃预烧2小时，然后进行第二次配料，添加0.045mol％MnO₂，再用行星磨粉碎、加胶、压片、经过1350℃保温两个小时，以100℃/每小时速率缓慢降温，再对烧结好的样品进行磨片，被电极至性能测试。测量其居里温度，T_c＝120℃。室温电阻率为3200Ω·cm，120℃时电阻率下降到500Ω·cm(见图3)，典型的负温度随系数电阻(NTCR)。其结构如图1所示、介电温度图谱如图2所示、ρ-T曲线如图3所示。

实施例3

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。如x＝0，Ln为Zr，y＝0.055，z＝0.5配比，如用传统的固相反应法合成BZT-Mn陶瓷。首先将碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆为原料，按配方进行称料配比，混料、用行星磨粉碎，烘干，经过1100℃预烧2小时，然后进行第二次配料，添加0.05mol％MnO₂，再用行星磨粉碎、加胶、压片、经过1350℃保温两个小时，以150℃/每小时速率缓慢降温，再对烧结好的样品进行磨片，被电极至性能测试。测量其居里温度，T_c＝110℃。室温电阻率为4000Ω·cm，120℃时电阻率下降到200Ω·cm，典型的负温度随系数电阻(NTCR)。

实施例4

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。用溶胶-凝胶法合成(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂陶瓷粉末，再制备同配方的陶瓷。其余同实施例1。

实施例5

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。用共沉淀法合成(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂超细粉末，再制备同配方的陶瓷。其余同实施例1。

实施例6

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。用湿化学法合成(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂粉末，再用等离子体退火(SPS)方法制备同配方的陶瓷。其余同实施例1。

实施例7

改变(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+z mol％MnO₂。其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。用真空热压退火方法法合成(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+zmol％MnO₂陶瓷。其余同实施例1。

Claims

1.一种钛酸钡基负温度系数电阻材料，化学通式为：(Ba_1-xA_x)(Ln_yTi_1-y)O₃+zmol％MnO₂，其中0.0≤x≤0.35；0.0≤y≤0.20；0≤z≤2；A为Sr、Ca、Y、La中的一种或多种；Ln为Ca、Mn、Zr、Nb、Ta、Sb的一种或多种。

2.一种权利要求1所述的钛酸钡基负温度系数电阻材料的制备方法，用湿化学法、固相反应法、放电等离子体退火(SPS)方法或真空热压退火方法制备钛酸钡基负温度系数电阻材料。

3.根据权利要求2所述的钛酸钡基负温度系数电阻材料的制备方法，其特征在于：用固相反应法合成，首先以碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆为原料，经称料配比，混料、用行星磨粉碎，烘干，经过1100℃预烧2小时，然后进行第二次配料，添加MnO₂，再用行星磨粉碎、加胶、压片、经过1350℃保温两小时，以50～150℃/小时的速率缓慢降温的方式降温，降温速度越缓慢，负温度系数(NTC)效果越明显，再对烧结好的样品进行磨片，被电极至性能测试。