CN1058253C

CN1058253C - 制造冰箱起动器材料的方法

Info

Publication number: CN1058253C
Application number: CN 89100577
Authority: CN
Inventors: 陈亿裕; 郭育源; 夏继红; 谢少冬
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 2000-11-08
Anticipated expiration: 2004-01-31
Also published as: CN1036551A

Abstract

本发明是一种制造冰箱起动器PTC材料的方法，它属无机电子功能材料中有关半导体电子陶瓷材料。本发明克服了现有外国专利技术对原料。工艺等的苛刻要求，能用国产标称纯度原料及一般工艺设备，且不需采用稀有贵重金属铪、钌或其氧化物就能制得有优良技术性能的PTC起动器，产品Tc(居里温度)＝120℃～150℃，体积电阻率低达100Ω～cm，耐电强度高，温度系数大，恢复时间快。产品完全符合日本现行技术性能要求，且价格低廉，能大批量生产和广泛推广应用。

Description

制造冰箱起动器材料的方法

本发明是一种制造冰箱起动器PTC材料的方法，它属无机电子功能材料中有关正温度系数热敏电阻的半导体电子陶瓷材料，其包括如下几个步骤：①获得B_a1-xP_bxT_iO₃主晶相材料；②在主晶相材料中加入混合添加物，压片烧结成PTC材料(瓷片)；③进而镀镍、被银、烧银、制成PTC冰箱起动器。

用作起动器的PTC材料，要求具有较低的体积电阻率，尽可能高的电阻温度系数(TCR)、尽可能高的耐电强度和优良的时间稳定性。其关键技术问题是半导体电阻材料(亦即电子陶瓷材料)和与陶瓷材料相配合的电极材料，而压缩机对起动器的技术要求是起动电流大、起动时间适当、恢复时间快、起动次数多(亦即寿命长)。起动器材料的选择和制造必须由上述技术要求而定。在国外，优良的冰箱起动器材料确有一些，如1977年的名称为《正温度系数热敏电阻材料——含钡(B_a)和T_i的氧化物、半导体元素、氧化及一种添加物》的英国专利(专利号：GB1487345)介绍的材料就是其中一种。这类材料虽然性能良好，但因其现有制造技术对原料的纯度、产地等许多方面的要求均过于苛刻，同时还须采用比黄金还昂贵的稀有贵重金属铪、钌或其氧化物(如氧化铪)以达到提高材料的电阻温度系数，而且对生产工艺的要求也十分苛刻。这些都使得制造出来的半导体电阻材料价格昂贵，特别在我们国内，对这些高纯度的原材料不仅价格昂贵，且很难获得、甚至无法获得。发明人曾参照有关的外国专利，用国产的标称纯度为98％的TiO₂作原料，很难实现陶瓷材料的半导体化。

为了克服现有外国专利技术存在的上述问题和缺点，为了符合中国国情和条件，以便能利用国内原料和生产工艺设备来生产优良性能的半导体电阻材料，发明人经多年的研制、试验，成功地研制出能用简明实用的方法、利用国产标称纯度的原料生产出用途广泛、特别能实用于冰箱起动器的低体积电阻率、高电阻温度系数、高耐电强度、优良的时间稳定性等的高技术性能的(PTC)半导体电阻材料。

本发明包括陶瓷电阻材料和电极材料的生产方法，其第一步骤是把B_a1CO₃、Pb₃O₄、TiO₂等原料经干燥、称重、球磨、烘干、研碎、过筛、煅烧等工艺流程获得PTC材料的主晶相材料，其主要技术特征是其主晶相材料为：B_a1-xPb_xTiO₃(x＝0.02～0.08)，主晶相材料的烧结温度为1050～1200℃，烧结持续时间为1.5～2.0小时，在制得主晶相材料后加入重量百分比为0.7～1.5％wt的一种含有SiO₂、Nb₂O₅、Sb₂O₃、Al₂O₃、TiO₂、M_nCO₃、Li₂CO₃、Nd₂O₃等物的混合添加物，混合添加物的重量百分比为：二氧化硅SiO₂为2～42％、五氧化二铌Nb₂O₅为8～25％、二氧化钛TiO₂为10～35％、氧化锑Sb₂O₃为：0～4％、碳酸锂LiCO₃为0～10％、碳酸锰MnCO₃为：0～5％、氧化钕Nd₂O₃为0～5％、氧化铝Al₂O₃为0～20％；其第二步骤是把制得的主晶相材料经研碎、过筛、称重后，加入按上述各物重量百分比混合的混合添加物，用球磨或振磨进行混料、再过筛、造粒、压片成形、烧结成PTC材料(瓷片)，其主要特征是压片成形的压强为0.75～1.5吨/cm²(圆片的尺寸为20～22.5^mm，厚为2.8±0.3^mm)，瓷片的烧结温度为1300℃～1350℃，烧结持续时间为1小时，降温速度是在1350℃～1000℃区间为100～200℃/小时，在1000℃以下则自由降温；其第三步骤是把烧结成的PTC材料瓷片进行研磨、清洗、再镀镍、被银、烧银、组装测试制成PTC起动器，其主要特征为它的底层电极化学镀镍时，加入适量的NH₄OH而使工艺过程大大简化；表层电极采用烧结的银电极。本发明的工艺流程图如附图所示。

本发明生产技术中，因其混合添加物中加入Nd₂O₃，且使用M_nCO₃比外国专利技术中使用M_nO₂要对陶瓷材料的半导体化之破坏性小，易于获得低体积电阻率及高电阻温度系数。这也使得本发明不仅能用国产的标称纯度原料(如标称纯度为98％的T_iO₂等)以及一般的工艺设备就能容易实现电子陶瓷材料的半导体化。本发明克服了现有外国专利技术中存在的问题和缺点。本发明通过调整配方。加细研磨细度。控制烧结工艺等可以免加易破坏材料半导体化而能提高电阻温度系数的M_nO₂，仍可制得高温度系数的PTC材料，并且不需采用贵重稀有金属铪、钌成其氧化物(如氧化铪、氧化钌等)，仍可制得有优良开关性能的冰箱起动器PTC材料。这样，就便本发明的产品价格便宜、适于大批量生产和广泛推广应用。用本发明的方法生产的产品不仅具有良好的半导体化工艺性能，且制品的技术性能优良，其TC(居里温度)＝120℃～150℃、体积电阻率低达100～200Ω-cm，耐电强度高、温度系数大、恢复时间快、产品完全符合，甚至超过日本现行的日立HE173～40及三菱VKO～1494规定的技术性能要求。产品的试验结果，请参考中国电子产品可靠性与环境试验研究所(中国机械电子工业部五所)对本发明中的一种产品所作的《试验报告》。

本发明的实施，只要按上述工艺流程和各种原料重量百分比来选料、加工，便能制成PTC起动器。发明人实施多例，有多种型号、规格。下述就是其中一例。主晶相材料为Pb_O.O5Ba_O.95TiO₃，混合添加物成份重量比为：SiO₂为28％、Nb₂O₅为20％、TiO₂为18％、Sb₂O₃为2％、Li₂CO₃为4％、M_nCO₃为3％、Al₂O₃为20％、Nd₂O₃为5％。

Claims

1、一种包括制得主晶相材料，在主晶相材料中加入混合添加物，压片并烧结成正温度系数特性材料瓷片，进而镀镍、被银、烧银制成冰箱起动器材料的方法，其特征在于：(a)制得的主晶相材料为Ba_1-xPb_xTiO₃，X＝0.02～0.08，其烧结温度为1050℃～1200℃，烧结持续时间为1.5～2.0小时；(b)主晶相材料加入的混合添加物的各物重量百分比为：SiO₂为28～42％、Nb₂O₅为8～25％、TiO₂为10～35％、Sb₂O₃为0～4％、Al₂O₃为0～20％，压片成形的压强为0.75～1.5吨/cm²，瓷片烧结温度为1300℃～1350℃，烧结时间为1小时，降温速度在1350℃～1000℃区间内为100～200℃/小时，1000℃以下自由降温；(c)它的底层电极化学镀镍时加入适量NH₄OH，表面电极采用烧结的银电极。