CN102617130A

CN102617130A - 热敏陶瓷材料及耐高电压热敏电阻

Info

Publication number: CN102617130A
Application number: CN2011102088653A
Authority: CN
Inventors: 徐轶卿
Original assignee: SUZHOU WANTUMING ELECTRONIC SOFTWARE CO Ltd
Current assignee: SUZHOU WANTUMING ELECTRONIC SOFTWARE CO Ltd
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种热敏陶瓷材料，按摩尔百分比其成分包括：86.2～87.2%的BaCO₃，3.5～4.5%的SrCO₃，3.8～4.8%的PbO，5.5～6.5%的CaCO₃，101～101.5%的TiO₂，0.1～0.15%的Y₂O₃，0.03～0.04%的Sb₂O₃，0.06～0.08%的Mn（NO₃）₂，以及烧结液相助剂。本发明还涉及由该热敏陶瓷材料制作的耐高电压PTC。这种耐高电压PTC产品能抗雷击波，可应用在大型仪器、设备、电力等系统，特别是高压、大电流的场合，尤其适用于电信语音线卡保护。

Description

热敏陶瓷材料及耐高电压热敏电阻

技术领域

本发明涉及半导体陶瓷材料，尤其涉及一种热敏陶瓷材料及由该热敏陶瓷材料制得的耐高电压热敏电阻。

背景技术

随着光纤通信技术的进步，需要一种耐高电压的PTC (Positive Temperature Coefficient, 正温度系数热敏电阻）用作电信语音线卡保护，其必须达到以下性能指标：

1、PTC本身能耐受4KV，10/700uS/40Ω冲击10次，间隔时间60S，PTC不能产生闪络跳火或者裂片；

2、4KV，10/700uS/40Ω冲击条件下，最大环路电流小于60Ap，即PTC的压敏效应下的等效电阻最小值R_min约22Ω；

3、600VAC/600Ω/1S条件下的电力线感应测试5次，间隔时间60S；

4、常规265V AC电力线搭接测试；

5、以上提及的所有测试项目，在测试之后，PTC冷却1小时后的阻值变化率小于±15%，绝对误差小于2Ω。

6、PTC主要电气参数为：

a) R25常温电阻55±15%Ω;

b) V_max>265VAC（直接加载）。

目前市面的通信保护产品无法同时满足以上6种要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热敏陶瓷材料，由该材料制作的PTC产品可达到前述6种性能指标。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种热敏陶瓷材料，按摩尔百分比其成分包括：86.2～87.2%的BaCO₃，3.5～4.5%的SrCO₃，3.8～4.8%的PbO，5.5～6.5%的CaCO₃，101～101.5%的TiO₂，0.1～0.15%的Y₂O₃，0.03～0.04%的Sb₂O₃，0.06～0.08%的Mn（NO₃）₂，以及烧结液相助剂。其中，摩尔含量以BaCO₃、SrCO₃、PbO和CaCO₃的总摩尔量为单位1计算。

优选的是，热敏陶瓷材料的成分按摩尔百分比包括：86.2%的BaCO₃，3.5%的SrCO₃，4.8%的PbO，5.5%的CaCO₃，101.5%的TiO₂，0.11%的Y₂O₃，0.04%的Sb₂O₃，0.07%的Mn（NO₃）₂，以及烧结液相助剂。

优选的是，烧结液相助剂按摩尔百分比包括1～2%的SiO₂和1.3～2%的Al₂O₃。

优选的是，烧结液相助剂按摩尔百分比包括1.1%的SiO₂和1.8%的Al₂O₃。

本发明提供的另一个技术方案是，一种耐高电压PTC，由热敏陶瓷材料制得。该热敏陶瓷材料，按摩尔百分比其成分包括：86.2～87.2%的BaCO₃，3.5～4.5%的SrCO₃，3.8～4.8%的PbO，5.5～6.5%的CaCO₃，101～101.5%的TiO₂，0.1～0.15%的Y₂O₃，0.03～0.04%的Sb₂O₃，0.06～0.08%的Mn（NO₃）₂，以及烧结液相助剂。其中，摩尔含量以BaCO₃、SrCO₃、PbO和CaCO₃的总摩尔量为单位1计算。

由本发明热敏陶瓷材料制作的耐高电压PTC产品可通过背景技术所述各项测试，能抵抗4KV，10/700 uS雷击波，可应用在大型仪器、设备、电力等系统，特别是在电力网络这一类高压、大电流的场合，尤其适用于电信语音线卡保护。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明所要解决的问题是提供一种性能优良的热敏陶瓷材料，由该材料制作的PTC产品能耐高电压、抗雷击波。

实施例1

按照摩尔百分比，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混合。

主晶相成分包括86.2%的BaCO₃，3.5%的SrCO₃，4.8%的PbO，5.5%的CaCO₃，101%的TiO₂。

施受主掺杂物是0.1%的Y₂O₃，0.03%的Sb₂O₃，0.06%的Mn（NO₃）₂。

烧结液相助剂是1%的SiO₂和1.3%的Al₂O₃。

上述摩尔百分含量以BaCO₃、SrCO₃、PbO和CaCO₃的总摩尔量为单位1计算。

实施例2

主晶相成分包括87.2%的BaCO₃，4.5%的SrCO₃，3.8%的PbO，6.5%的CaCO₃，101.5%的TiO₂。

施受主掺杂物是0.15%的Y₂O₃，0.04%的Sb₂O₃，0.08%的Mn（NO₃）₂。

烧结液相助剂是2%的SiO₂和2%的Al₂O₃。

实施例3

主晶相成分包括86.2%的BaCO₃，3.5%的SrCO₃，4.8%的PbO，5.5%的CaCO₃，101.5%的TiO₂。

施受主掺杂物包括0.11%的Y₂O₃，0.04%的Sb₂O₃，0.07%的Mn（NO₃）₂。

烧结液相助剂包括1.1%的SiO₂和1.8%的Al₂O₃。

实施例4

本发明还提供一种耐高电压PTC，其利用本发明的热敏陶瓷材料制作。其制作方法包括混合、湿法球磨、预烧结、二次湿法球磨、造粒、压片、烧结、表面加工。

混合，将各成分按实施例1、实施例2或实施例3任一的比例配料，混合均匀。

湿法球磨，将混合后的原料、球、水以1：2：1.5的质量比混合制得混合浆料，湿法球磨24h。

预烧结，将上述混合浆料在100～150℃干燥后，1090～1100℃预烧3小时.

二次湿法球磨，料、球、水以1：2：1.5的质量比混合制得混合浆料，湿法球磨24h。

造粒，将上述碾磨后的混合浆料在100～150℃干燥，然后加入粘结剂聚乙烯醇造粒。

压片，将造粒颗粒压制成直径10.32mm、厚度3.9mm、密度3.3g/cm³的圆片。

烧结，将圆片在1300℃～1320℃保温1小时，然后以1.5℃/分钟的速率降温到800℃，再自然降温到常温。

表面加工，烧结完成后印刷Ag-Zn电极，焊接包封，得到阻值约55Ω的成品。

实用性能测试表明，根据本发明的热敏陶瓷材料制作的耐高电压PTC，常温电阻率为100Ω·cm，转变温度为120℃，电阻温度系数为20%/℃，升阻比为5x10⁵，可以满足电信语音线卡保护的所有电性能要求。

本发明的热敏陶瓷材料及耐高电压PTC所用原料均为普通原料，制法简单，制作成本较低。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1. 一种热敏陶瓷材料，其特征在于，按摩尔百分比，所述热敏陶瓷材料的成分包括：

86.2～87.2%的BaCO₃；

3.5～4.5%的SrCO₃；

3.8～4.8%的PbO；

5.5～6.5%的CaCO₃；

101～101.5%的TiO₂；

0.1～0.15%的Y₂O₃；

0.03～0.04%的Sb₂O₃；

0.06～0.08%的Mn（NO₃）₂；

以及烧结液相助剂；

其中，摩尔含量以BaCO₃、SrCO₃、PbO和CaCO₃的总摩尔量为单位1计算。

2.根据权利要求1所述的热敏陶瓷材料，其特征在于，按摩尔百分比，所述热敏陶瓷材料的成分包括：

86.2%的BaCO₃；

3.5%的SrCO₃；

4.8%的PbO；

5.5%的CaCO₃；

101.5%的TiO₂；

0.11%的Y₂O₃；

0.04%的Sb₂O₃；

0.07%的Mn（NO₃）₂；

以及烧结液相助剂。

3.根据权利要求1所述的热敏陶瓷材料，其特征在于：按摩尔百分比，所述烧结液相助剂包括1～2%的SiO₂和1.3～2%的Al₂O₃。

4.根据权利要求3所述的热敏陶瓷材料，其特征在于：按摩尔百分比，所述烧结液相助剂包括1.1%的SiO₂和1.8%的Al₂O₃。

5.一种耐高电压正温度系数热敏电阻，其特征在于：所述耐高电压正温度系数热敏电阻由权利要求1～4任一所述的热敏陶瓷材料制得。