高居裡溫度BaTiO₃基正溫度係數熱敏電阻及製備方法

2023-05-09 02:25:31

專利名稱：高居裡溫度BaTiO3基正溫度係數熱敏電阻及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻及製備方法，屬於電子陶瓷 技術。
背景技術：
目前居裡溫度高於12(TC的BaTi03基正溫度係數熱敏電阻，它的材料配料組成中引入 鉛元素作為移動劑(周東祥等，半導體陶瓷及應用，華中理工大學出版社，p90)，這種高 溫PTCR材料在生產中和廢棄時會造成鉛對環境的汙染。

發明內容
本發明的目的在於提供一種高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻及製備方法，該 高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻無鉛的添加物，對環境友好，其製備方法過程簡 單。
本發明是通過以下技術方案實現的， 一種高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻， 其特徵在於，該高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻由主材料和輔助材料組成，其中 主材料摩爾組成為Ti02: (BaC03+SrC03+Bi203+Na2C03)為l: 1;
BaC03、 SrC03、 Bi20jn Na2C03的摩爾分數為
BaC03: 0. 963 0. 999
SrC03: 0 0. 035
Bi203 : 0. 00 05 0.001
Na2C03: 0. 0005 0. 001; 且BaC03、 SrC03、 BiA和^20)3的摩爾分數之和為1; 輔助材料摩爾組成為
Nb205 : 0. 0011
Ti02: 0.01
Sb203 : 0. 00 06
Mn02: 0.0004
Si02: 0.005 A1203 : 0. 00 1 7。
上述的高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻製備方法，其特徵在於包括以下過程-按Ti02與BaC03、 SrC03摩爾比為l: (0.963 0.999) : (0 0.035)計，用精度為千分之 一天平稱取Ti02、BaC03和SrC03的摩爾質量，按Bi203、Na2C03、NbA和Sb203摩爾比為(0. 0005 0.001) : ( 0.0005 0. 001) :0.0011: 0. 0006計，用精度為萬分之一天平稱取Bi203、 Na2C03、 NbA和SW)3的摩爾質量，將所稱取的料混合，然後按混合料與磨球、去離子水的質量比為 1:1:2加入球磨機進行球磨3 24小時，再將混磨後的料漿置於烘箱中在110 120'C烘乾， 烘乾料在1000 1100。C下保溫2 4小時進行預合成製得預合成料；按Mn02、 Si02、 1102和 A1A的摩爾比為0.0004: 0. 005: 0.01: 0.0017計，用精度為萬分之一天平稱取Mn02、 Si02、 Ti02和Al203的摩爾質量，將稱取料加入預合成料中得全配料，按全配料與磨球、去離子水 的質量比為1:1:2加入球磨機進行球磨4 24小時，全磨料在110 12(TC條件下烘乾，按 烘乾後的全磨料的質量的5 8%計，向全磨料加入質量濃度為5%聚乙烯醇水溶液的粘合劑 進行造粒，造粒料通過40目篩，造粒料用300 500MPa壓製成片，成片的試樣放在以二氧 化鋯粉為墊料的氧化鋁墊板上，成片之間用二氧化鋯粉隔開，然後放入高溫電爐中，控制 升溫速度在350 450°C/h，升溫至120(TC 1350'C條件下燒成0. 2 4小時，其中在150 °C、 25(TC和35(TC各保溫20分鐘。燒成後試樣隨爐冷卻到室溫。將燒成後瓷片上的二氧 化鋯墊料清除後，在瓷片兩平面上均勻塗敷歐姆接觸金屬電極漿料，在450 610'C下燒滲 8 15分鐘，製得高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻。
本發明的突出優點是採用加入Na2C03和Bi203調整和提高BaTi03基正溫度係數熱敏電阻 陶瓷材料的居裡溫度(>120°C)，實現高居裡溫度的BaTi03基正溫度係數熱敏電阻陶瓷材 料的無鉛化；同時可省去合成(Na。.5Bi。.5)Ti03工藝，簡化了工藝。
具體實施例方式
按配方的摩爾比用千分之一天平稱取0.916molBaC03、 0. 08molSrC03、 lmolTi02的摩爾 質量，再用萬分之一天平稱取0. 002molBiA 、 0. 002molNa2C03 、 0. OOllraolNbA和 0.0006molSb203的摩爾質量，按配料:磨球:去離子水=1:1:2的質量比將配料溼法球磨12h 小時。混磨後的料漿置於烘箱中在12(TC烘乾。然後將烘乾料經105(TC下保溫2小時進行 預合成。在預合成料中按照配方的摩爾比，用精度為萬分之一的天平配入0.0004molMn02、
0. 005molSi02、 0. 0017molAl203、 0. 01molTi02的摩爾質量，以配料磨球去離子水=1:1:2 的質量比進行溼法球磨24小時。球磨料在120'C條件下烘乾，以質量百分比為5 8%的濃 度為5%聚乙烯醇水溶液為粘合劑加入到烘乾料中進行造粒，造粒料通過40目篩。在350MPa 壓強下將造粒料壓製成^10mmX3mm圓片試樣。成型後的試樣放在有二氧化鋯粉為墊料的 氧化鋁墊板上，成型片與片間用二氧化鋯粉隔開，然後放入高溫電爐中，控制升溫速度為 400°C/h，升溫達到125(TC條件下燒成2h，其中在升溫過程中在150°C、 250。C和350。C各 保溫20分鐘。燒成後，試樣隨爐冷卻到室溫。將燒成後瓷片上的二氧化鋯墊料清除後，在 瓷片兩平面上均勻塗敷歐姆接觸銀電極漿料，在450'C下燒滲10分鐘，製成本發明的BaTi03 基正溫度係數熱敏電阻樣品。樣品的測量結果為居裡溫度T。為175°C，升阻比為104，室 溫電阻率P為12Q. cm。
權利要求
1.一種高居裡溫度BaTiO3基正溫度係數熱敏電阻，其特徵在於，該高居裡溫度BaTiO3基正溫度係數熱敏電阻由主材料和輔助材料組成，其中主材料摩爾組成為TiO2∶(BaCO3+SrCO3+Bi2O3+Na2CO3)為1∶1；BaCO3、SrCO3、Bi2O3和Na2CO3的摩爾分數為BaCO30.963～0.999SrCO30～0.035Bi2O30.0005～0.001Na2CO30.0005～0.001；且BaCO3、SrCO3、Bi2O3和Na2CO3的摩爾分數之和為1；輔助材料摩爾組成為Nb2O50.0011，TiO20.01，Sb2O30.0006，MnO20.0004，SiO20.005，Al2O30.0017。
2. —種製備權利要求1所述的高居裡溫度BaTi03基正溫度係數熱敏電阻方法，其特 徵在於包括以下過程按Ti。2與BaC03、 SrC03摩爾比為1: (0. 963 0. 999) : (0 0. 035) 計，用精度為千分之一天平稱取Ti02、 BaC03和SrC03的摩爾質量，按Bi203、 Na2C03、 Nb205 和SbA摩爾比為(0.0005 0.001) : ( 0. 0005 0. 001) :0. 0011: 0. 0006計，用精度為 萬分之一天平稱取Bi203、 Na2C03、 NbA和SW)3的摩爾質量，將所稱取的料混合，然後按 混合料與磨球、去離子水的質量比為1:1:2加入球磨機進行球磨3 24小時，再將混磨後 的料漿置於烘箱中在110 120'C烘乾，烘乾料在1000 110(TC下保溫2 4小時進行預合 成製得預合成料；按Mn。2、 Si02、 7102和A1203的摩爾比為0. 0004: 0.005: 0.01: 0.0017 計，用精度為萬分之一天平稱取Mn02、 Si02、 Ti02和Al203的摩爾質量，將稱取料加入預合 成料中得全配料，按全配料與磨球、去離子水的質量比為1:1:2加入球磨機進行球磨4 24小時，全磨料在110 12(TC條件下烘乾，按烘乾後的全磨料的質量的5 8%計，向全 磨料加入質量濃度為5%聚乙烯醇水溶液的粘合劑進行造粒，造粒料通過40目篩，造粒料 用300 500MPa壓製成片，成片的試樣放在以二氧化鋯粉為墊料的氧化鋁墊板上，成片之間用二氧化鋯粉隔開，然後放入高溫電爐中，控制升溫速度在350 450°C/h，升溫至1200 。C 1350。C條件下燒成0. 2~4小時，其中在150°C、 250。C和350。C各保溫20分鐘，燒成 後試樣隨爐冷卻到室溫，將燒成後瓷片上的二氧化鋯墊料清除後，在瓷片兩平面上均勻塗 敷歐姆接觸金屬電極漿料，在450 610'C下燒滲8 15分鐘，製得高居裡溫度BaTi03基 正溫度係數熱敏電阻。
全文摘要
本發明涉及一種高居裡溫度BaTiO3基正溫度係數熱敏電阻及製備方法，屬於電子陶瓷技術。該熱敏電阻由主材料和輔助材料組成，主材料的TiO2與(BaCO3+SrCO3+Bi2O3+Na2CO3)摩爾比為1，輔助材料摩爾組成為Nb2O50.0011；TiO20.01；Sb2O30.0006；MnO20.0004；SiO20.005；Al2O30.0017。其製備過程包括，按摩爾配方稱料混合，混合料加水球磨，經烘乾、保溫製得預合成料，預合成料再加原料後加水球磨，經烘乾、造粒、成片、焙燒製得熱敏電阻。本發明的優點是，合成(Na0.5Bi0.5)TiO3工藝簡單，製得熱敏電阻無鉛環保。
文檔編號H01C7/02GK101188156SQ200710151110
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月20日 優先權日2007年12月20日
發明者曲遠方, 霍偉榮 申請人:天津大學