一種高性能高溫ptc熱敏材料分相制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱敏陶瓷領域，特別涉及一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法。
【背景技術】
[0002]熱敏陶瓷電阻是一種對溫度或電流敏感的元件。熱敏材料按電阻率隨溫度變化的規律可分為:正溫度系數(簡稱PTC)熱敏電阻材料和負溫度系數(簡稱NTC)熱敏電阻材料。PTC熱敏電阻材料具有定溫發熱、溫度傳感、過流保護等功能，廣泛應用于電子工業和日常生活中。對于傳統型高溫PTC熱敏電阻材料，電子工業基本采用以BaC03、CaC03、Ti02、居里移動劑(如PbO)、施主元素等按化學計量比稱量混合，1100°C下發生固相反應，預燒料與受主、液相添加劑等進行二次球磨，成型、燒結等工藝制備而成。這種方法制備的器件一般功率衰減較高，溫度系數和耐壓穩定性較差。而且PbO兩次反應中揮發較多，造成了環境污染和器件居里溫度偏差。對于高標準、高效率、低成本的PTCR取暖器行業來說，傳統制備方法無法滿足市場需求。
【發明內容】
[0003]本發明主要提供一種PTC特性良好，在靜態下可承受較高的電壓、溫度系數和較低的功率衰減，并且能便捷來生產設計產品的高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法。
[0004]為實現本發明目的，提供了以下技術方案:一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于包括以下步驟:
a.以lmolPb0、lmolTi02、0.2-0.3%/moINb2O5為標準，擴大N倍(N彡 1000)，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后820~850°C保溫2~3h，根據BayCa1TyPbxTihtllO3中x值所需，0〈x〈0.4，換算提取生產所需重量的鈦酸鉛基標準基料，記X料；
b.然后根據生產設計的高溫PTC熱敏陶瓷BayCa1IyPbxTihtllO3中y值相應得調整鈦酸鋇基材料(BayCanyTi1.Q1_x03)組成，0〈y〈l，以 BaC03、CaC03、T12,0.01-0.04%/mo I Sb203、
0.04-0.07%/mo I La2O3^0.01-0.07%/mol Nb2O5 為原料，相應得擴大 N 倍(N 彡 1000)，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后1160~1180°C保溫2~3h等工藝制備變量基料，提取生產所需重量的鈦酸鋇基標準基料，記Y料；
c.按事先設計配方的X料，Y料以及燒結劑，采用濕法球磨使其混合均勻，介質為去離子水；
d.最后通過造粒、成型、燒成、涂覆電極制得成品。
[0005]作為優選，造粒為將混合物料烘干后加入濃度為3w%聚乙烯醇溶液，混合均勻后噴霧造粒過60目篩。
[0006]作為優選，成型為采用干壓成型，利用半自動壓片機壓制為圓片。
[0007]作為優選，燒成是在1260_1280°C燒成，保溫l~2h。
[0008]作為優選，燒成后的陶瓷片通過磨片處理，再涂覆電極，陶瓷片的磨成厚度為2.4mm，電極涂覆是在產品上下噴一層薄銷。
[0009]作為優選，燒結劑為Si02、BN、MnOdA—種或多種。
[0010]本發明有益效果:本發明的創新點在于制備鈦酸鉛標準基料以及鈦酸鋇基料采用多施主摻雜和補償施主方法，鈦酸鉛、鈦酸鋇基中Nb5+實現互補摻雜，摻雜的總量一定；鈦酸鋇基中實現Sb3+、La3+和Nb 5+多施主摻雜，充分實現PTC半導化均勻性，同時減少鉛揮發。使材料表現出很好的PTC性能，具有在靜態下可承受較高的電壓、溫度系數、和較低的功率衰減。同時使我們能靈活設計廠家提供的熱敏器件，達到方便快捷，節約成本。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的阻溫曲線圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實例對本發明的進一步闡述，但本發明不局限于這些實例。
[0013]以下各個實例所需原料均為分析純原料。
[0014]實施例1:
以BaC03、CaCO3, PbO、T12為主要原料，預先合成鈦酸鉛與鈦酸鋇等基料。
[0015]I) X料制備:以lmolPb0、lmolTi02、0.25%/molNb205為標準，擴大50倍，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后，830°C保溫3h，取x=0.13值，根據化學式換算提取生產所需重量的鈦酸鉛基標準基料，重量約為1.65kg。
[0016]2) Y料制備:然后根據生產設計的高溫PTC熱敏陶瓷BayCa1IyPbxTihtllO3中y值，y=0.85 相應得調整鈦酸鋇基材料(BayCanyTimO3)組成，以 BaC03、CaC03、T12,0.025%/mo I Sb2O3、0.07%/mol La203、0.025%/mol Nb2O5為原料，相應擴大50倍，各原料質量濕法球磨使其混合均勻，壓濾后1170°C保溫2h等工藝制備變量基料，提取生產所需重量的鈦酸鋇基標準基料，重量約為8.35kg。
[0017]3)按事先設計配方的X料，Y料以及Si02、BN、MnO2燒結劑，采用濕法球磨使其混合均勻，介質為去離子水。
[0018]4)造粒:將混合物料烘干后加入濃度為3w%聚乙烯醇溶液，混合均勻后噴霧造粒過60目篩。
[0019]5)成型:采用干壓成型，利用半自動壓片機壓制為圓片。
[0020]6)燒成是在1270°C燒成，保溫Ih。
[0021]7)燒成后的陶瓷片通過磨片處理，再涂覆電極。陶瓷片的磨成厚度為2.4_，電極涂覆是在產品上下噴一層薄鋁。
[0022]將所制得的陶瓷片進行阻溫特性測試，如圖中T17tl 實施例2:
以BaC03、CaCO3, PbO、T12為主要原料，預先合成鈦酸鉛與鈦酸鋇等基料。
[0023]I) X 料制備:以 lmolPb0、lmolTi02、0.25%/moINb2O5為標準，擴大 100 倍，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后，835°C保溫3h，取x=0.29值，根據化學式換算提取生產所需重量的鈦酸鉛基標準基料，重量約為7.00kg。
[0024]2) Y料制備:然后根據生產設計的高溫PTC熱敏陶瓷BayCa1IyPbxTihtllO3中y值，y=0.74，相應得調整鈦酸鋇基材料(BayCanyTimO3)組成，以 BaC03、CaC03、T12,0.04%/mo I Sb2O3、0.06%/mo I La2O3^0.015%/mol Nb2O5為原料，相應擴大100倍，各原料質量濕法球磨使其混合均勻，壓濾后1180°C保溫2h等工藝制備變量基料，提取生產所需重量的鈦酸鋇基標準基料，重量約為13.0lkgo
[0025]3)按事先設計配方的X料，Y料以及Si02、BN, MnO2燒結劑，采用濕法球磨使其混合均勻，介質為去離子水。
[0026]4)造粒:將混合物料烘干后加入濃度為3w%聚乙烯醇溶液，混合均勻后噴霧造粒過60目篩。
[0027]5)成型:采用干壓成型，利用半自動壓片機壓制為圓片。
[0028]6)燒成是在1275°C燒成，保溫Ih。
[0029]7)燒成后的陶瓷片通過磨片處理，再涂覆電極。陶瓷片的磨成厚度為2.4_，電極涂覆是在產品上下噴一層薄鋁。
[0030]將所制得的陶瓷片進行阻溫特性測試，如圖中T24tl 實施例3:
以BaC03、CaCO3, PbO、T12為主要原料，預先合成鈦酸鉛與鈦酸鋇等基料。
[0031]I) X 料制備:以 lmolPb0、lmolTi02、0.25%/moINb2O5為標準，擴大 100 倍，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后，850°C保溫2.5h，取x=0.33值，根據化學式換算提取生產所需重量的鈦酸鉛基標準基料，重量約為7.86kg。
[0032]2) Y料制備:然后根據生產設計的高溫PTC熱敏陶瓷BayCa1IyPbxTihtllO3中y值，y=0.68，相應得調整鈦酸鋇基材料(BayCanyTimO3)組成，以 BaC03、CaC03、T12,0.02%/mo I Sb2O3、0.05%/mo I La2O3^0.05%/mol Nb2O5為原料，相應擴大50倍，各原料質量濕法球磨使其混合均勻，壓濾后1180°C保溫2.5h等工藝制備變量基料，提取生產所需重量的鈦酸鋇基標準基料，重量約為12.14kg。
[0033]3)按事先設計配方的X料，Y料以及Si02、BN, MnO2燒結劑，采用濕法球磨使其混合均勻，介質為去離子水。
[0034]4)造粒:將混合物料烘干后加入濃度為3w%聚乙烯醇溶液，混合均勻后噴霧造粒過60目篩。
[0035]5)成型:采用干壓成型，利用半自動壓片機壓制為圓片。
[0036]6)燒成是在1265°C燒成，保溫Ih。
[0037]7)燒成后的陶瓷片通過磨片處理，再涂覆電極。陶瓷片的磨成厚度為2.4mm，電極涂覆是在產品上下噴一層薄鋁。
[0038]將所制得的陶瓷片進行阻溫特性測試，如圖中T26Q。
【主權項】
1.一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于包括以下步驟: a.以lmolPb0、lmolTi02、0.2-0.3%/moINb2O5為標準，擴大N倍(N彡 1000)，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后820~850°C保溫2~3h，根據BayCa1TyPbxTihtllO3中x值所需，0〈x〈0.4，換算提取生產所需重量的鈦酸鉛基標準基料，記X料； b.然后根據生產設計的高溫PTC熱敏陶瓷BayCa1IyPbxTihtllO3中y值相應得調整鈦酸鋇基材料(BayCanyTi1.Q1_x03)組成，0〈y〈l，以 BaC03、CaC03、T12,0.01-0.04%/mo I Sb203、0.04-0.07%/mo I La2O3^0.01-0.07%/mol Nb2O5 為原料，相應得擴大 N 倍(N 彡 1000)，濕法球磨使其混合均勻，壓濾后1160~1180°C保溫2~3h等工藝制備變量基料，提取生產所需重量的鈦酸鋇基標準基料，記Y料； c.按事先設計配方的X料，Y料以及燒結劑，采用濕法球磨使其混合均勻，介質為去離子水； d.最后通過造粒、成型、燒成、涂覆電極制得成品。
2.根據權利要求1所述的一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于造粒為將混合物料烘干后加入濃度為3w%聚乙烯醇溶液，混合均勻后噴霧造粒過60目篩。
3.根據權利要求1所述的一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于成型為采用干壓成型，利用半自動壓片機壓制為圓片。
4.根據權利要求1所述的一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于燒成是在1260-1280°C燒成，保溫l~2h。
5.根據權利要求1所述的一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于燒成后的陶瓷片通過磨片處理，再涂覆電極，陶瓷片的磨成厚度為2.4mm,電極涂覆是在產品上下噴一層薄鋁。
6.根據權利要求1所述的一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，其特征在于燒結劑為S12、BN、1^02的一種或多種。
【專利摘要】一種高性能高溫PTC熱敏材料分相制備方法，所采用的技術方案是：通過鈦酸鉛與鈦酸鋇基分相合成實現高溫PTC熱敏陶瓷的制備，采用多施主摻雜和補償施主的半導化方式。結果表明：該材料具有良好的PTC效應，晶粒均勻性好、鉛揮發降低。同時在靜態下可承受較高的電壓、溫度系數、和較低的功率衰減。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-468, C04B35-472
【公開號】CN104761254
【申請號】CN201510120349
【發明人】詹麗君, 左真國, 陸嬋娟, 濮義達
【申請人】江蘇省陶瓷研究所有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月19日