CN104402431A - BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料 - Google Patents

BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料 Download PDF

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曲远方
马金淼
曲志民
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Abstract

一种BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料。采用加入Na2CO3、Bi2O3和TiO2调整BaTiO3基PTC半导体陶瓷材料的居里温度(>120℃),避免采用传统的配方中引入铅氧化物或铅的盐类,以铅元素作为移动剂来提高BaTiO3基PTC陶瓷材料的居里温度,解决了铅对环境造成的污染问题。

Description

BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料
技术领域
本发明属于电子陶瓷材料及其制备。
背景技术
目前BaTiO3基高居里温度的PTC材料中常采用引入铅元素作为移动剂,使其居里温度高于120℃(周东祥等,半导体陶瓷及应用,华中理工大学出版社,p90),但这种高温PTCR材料在生产中和废品处理过程中会造成铅对环境的污染,因此欧盟等已经开始限制和禁止铅的使用。
发明内容
本发明的目的是在BaTiO3基PTCR配料中加入非铅加入物以提高其居里温度,制备出高居里温度的PTCR陶瓷材料。
本发明的复合PTCR热敏电阻陶瓷材料按照摩尔比的主配方为:(1-x)BaCO3+0.5xBi2O3+0.5xNa2CO3+(1.01+2x)TiO2,其中x为0%~8%。其它少量加入物为0.0010Nb2O5+0.05%Sb2O3+0.03%MnO2+0.45%SiO2+0.17%Al2O3。按照配方的摩尔比,用精度为千分之一天平称取BaCO3和TiO2,用万分之一天平称取Nb2O5和Sb2O3,采用料∶球∶水=1∶1∶2的质量比将配料湿法球磨6~24小时。将混磨后的料浆置于烘箱中在110~120℃左右烘干。将烘干料经1000~1100℃下保温2~4小时进行预合成。在预合成料中按照配方的摩尔比,用精度为万分之一的天平配入MnO2、SiO2、Al2O3、Bi2O3和Na2CO3,以料∶球∶水=1∶1∶1.5的质量比将配料球磨6~24小时。球磨料在110~140℃条件下烘干,加入质量百分比为6~8%的5~7%PVA(聚乙烯醇)水溶液为粘合剂进行造粒,造粒料通过40目筛。用100~1000Mpa将造粒料干压成型。成型后的试样放在有二氧化锆粉做垫料的氧化铝垫板上,片与片间用二氧化锆粉隔开,然后放入高温电炉中,控制升温速度在350~400℃/h,在1200℃~1350℃条件下烧成0.15~3.5小时,其中在150℃和250℃各保温20分钟。烧成后试样随炉冷却到室温。将烧成后瓷片上的二氧化锆垫料清除后,在其两平面上均匀涂敷欧姆接触银电极浆料,在450℃下烧渗10分钟。
本发明的突出优点是采用加入Na2CO3和Bi2O3调整BaTiO3基PTC半导体陶瓷材料的居里温度(>120℃),实现高居里温度的PTC半导体陶瓷材料无铅化。
具体实施方式
按配方的摩尔比用千分之一天平称取BaCO3+1.018TiO2,再用万分之一天平称取0.0010molNb2O5和0.05%Sb2O3,采用料∶球∶水=1∶1∶2的质量比将配料湿法球磨12h小时。混磨后的料浆置于烘箱中在110~140℃左右烘干。然后将烘干料经1050℃下保温2小时进行预合成。在预合成料中按照配方的摩尔比,用精度为万分之一的天平配入0.03%MnO2、0.45%SiO2、0.17%Al2O3、0.002Bi2O3、0.002Na2CO3,以料∶球∶水=1∶1∶1.5的重量比进行球磨24小时。球磨料在120℃条件下烘干,加入质量百分比为7%的5%PVA(聚乙烯醇)粘合剂进行造粒,造粒料通过40目筛。在350MPa压强下将造粒料压制成Φ10mm×3mm圆片试样。成型后的试样放在有二氧化锆粉做垫料的氧化铝垫板上,片与片间用二氧化锆粉隔开,然后放入高温电炉中,控制升温速度在360℃/h,在1250℃条件下烧成2h,其中在150℃和300℃各保温15分钟。烧成后试样随炉冷却到室温。将烧成后瓷片上的二氧化锆垫料清除后预热,在其两平面上均匀涂敷欧姆接触银电极浆料,在450℃下烧渗10分钟,制成本发明复合PTC材料的样品。样品的测量结果为:Tc=175℃,升阻比=104,室温电阻率ρ=52Ω.cm。

Claims (2)

1.一种BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料,其特征在于按照摩尔比的主配方为(1-x)BaCO3+0.5xBi2O3+0.5xNa2CO3+(1.01+2x)TiO2,其中x为0%~8%,其它加入物为0.0010Nb2O5+0.01TiO2+0.05%Sb2O3+0.03%MnO2+0.45%SiO2+0.17%Al2O3
2.一种BaTiO3基高居里温度PTC陶瓷材料,其特征在于制备方法为:按照权利要求1的配方比,用精度为千分之一天平称取BaCO3和TiO2,用万分之一天平称取Nb2O5和Sb2O3,采用料∶球∶水=1∶1∶2的质量比将配料湿法球磨6~24小时;然后将混磨后的料浆置于烘箱中在110~120℃左右烘干;将烘干料经1000~1100℃下保温2~4小时进行预合成;在预合成料中按照配方的摩尔比,用精度为万分之一的天平配入MnO2、SiO2、Al2O3、Bi2O3和Na2CO3,以料∶球∶水=1∶1∶1.5的重量比将配料球磨6~24小时,球磨料在110~120℃条件下烘干;加入质量百分比为5~8%的5%PVA(聚乙烯醇)水溶液粘合剂进行造粒,造粒料通过40目筛;用100~1000Mpa将造粒料干压成型;成型后的试样放在有二氧化锆粉做垫料的氧化铝垫板上,片与片间用二氧化锆粉隔开,然后放入高温电炉中,控制升温速度在350-400℃/h,在1200℃~1300℃条件下烧成0.2~4小时,其中在150℃和250℃各保温20分钟;烧成后试样随炉冷却到室温;将烧成后瓷片上的二氧化锆垫料清除后,在其两平面上均匀涂敷欧姆接触银电极浆料,在450℃下烧渗10分钟。
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Inventor before: Qu Yuanfang, Ma Jinmiao, Qu Zhimin

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