專利名稱：BaTiO₃基PTC熱敏陶瓷材料及其制備方法
BaT i O3基PTC熱敏陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PTC熱敏陶瓷材料及其制備方法，特別是一種BaTiO3基PTC熱敏 陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前商業(yè)生產(chǎn)的用于高溫條件下(120°C以上)的BaTiO3基正溫度系數(shù)(PTC)熱 敏陶瓷都含有鉛，這種含鉛高溫PTC陶瓷材料在生產(chǎn)和使用時會對人和環(huán)境造成危害，歐 盟在2006年也頒布了嚴格禁止含鉛物質(zhì)在電子陶瓷中的使用條令，因此，發(fā)展無鉛高溫 BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料已經(jīng)迫在眉睫。當前，眾多學者對無鉛高溫BaTiO3基PTC熱敏陶瓷進行了廣泛的研究。例如， T. Shimada[1]等人在PTC熱敏陶瓷內(nèi)摻入Bia5Naa5TiO3，如此，該熱敏陶瓷由于無鉛， 故，對人體及環(huán)境不會造成危害，同時，還可以適當提高熱敏陶瓷的居里溫度，使居里溫 度達到 175°C。(Τ· Shimada and et al. Lead free PTCRceramics and its electrical properties, Journal of the European Ceramic Society, 2007, 27(13-15) :3877_3882)。然而，上述BaTiO3-Bia 5Na0.5Ti03系統(tǒng)陶瓷也存在自身的缺點，即當Bitl. 5Na0.5Ti03 含量超過2mol%時，在空氣氣氛下燒成的陶瓷樣品很難室溫半導化。另外，雖然Bia5Naa5TiO3的居里溫度高達320°C，且在低摻雜濃度時，可以明顯提 高鈦酸鋇的居里溫度；然而，在高濃度摻雜時，對居里溫度的提高效率明顯降低，此外，還使 得陶瓷試樣的室溫電阻率顯著增大。因此，單純的直接摻Bia5Naa5TiO3到鈦酸鋇中對其陶 瓷居里溫度的提高程度有限。鑒于以上問題，實有必要提供一種可以解決上述技術(shù)問題的BaTiO3基PTC熱敏陶 瓷材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種BaTiO3基PTC熱敏陶瓷才倆及其制備方 法，其不但顯著提高陶瓷的居里溫度，實現(xiàn)室溫半導化，而且對環(huán)境友好。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料的制備方法， 包括如下步驟步驟一按照摩爾比為(0.9 0. 99) (0. 005 0. 05) (0. 005 0. 05)稱取 BaCO3^Bi2O3,以及K2CO3,混合后形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾 比為1 1混合形成混合物B;步驟二 分別取混合物B、鋯球石，以及去離子水，按照質(zhì)量比為1 1 2. 5混合 后球磨10小時，接著，在100°C烘干，隨后，移轉(zhuǎn)至高溫電爐內(nèi)在1000 1230V保溫2小時， 形成預合料，備用；步驟三以混合物B為Imol計，按照摩爾百分含量分別取0. 1 0. 75mol %的 Nb2O5、0. 1 0. 55mol % 的 Υ203、0· 15 0. 2mol % 的 Mn (NO3) 2 和 0. 1 0. 65mol % 的 Sb2O3 作為輔料，然后，將輔料添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四分別取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，按照質(zhì)量比為 1:1: 2. 5混合后依次進行球磨、烘干、造粒，形成造粒料，然后過篩； 步驟五將步驟四過篩后的造粒料在120MPa的壓強下壓制成試樣，然后，放置在 以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)移入高溫電爐，使電爐內(nèi)呈純氮氣氛圍，且以;TC /min升 溫，當溫度分別達120°C、450°C時各保溫30分鐘，當溫度升至1300 1340°C時保溫2 3 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度降至1100°C 900°C時，調(diào)節(jié)電爐使其內(nèi)呈現(xiàn)空氣氛 圍，并保溫1. 5 3. 5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫步驟六；清洗步驟五燒結(jié)好的試樣后，在正反兩面均勻涂覆電極漿料，在500°C燒 結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，步驟四中，采用濕法球磨10小時，球磨后，在100°C烘 干；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，步驟四中，全配料、鋯球石和去離子水混合、球磨、烘干 后形成烘干料，接著，將濃度為4 8%的粘合劑添加至烘干料內(nèi)進行造粒，粘合劑占烘干 料的4 8% ；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述粘合劑選自聚乙烯醇水溶液。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料，主料為Ti02、 BaC03、Bi2O3，以及 K2CO3，其摩爾比為 1 (0. 9 0. 99) (0. 005 0. 05) (0. 005 0. 05)，敷料為Nb2O5, Y2O3> Mn(NO3)2和Sb2O3，其中，按照摩爾百分含量計，Nb2O5占主料的 0. 1 0. 75%，Y2O3 占主料的 0. 1 0. 55%，Mn(NO3)2 占主料的 0. 15 0. 2%，Sb2O3 占主 料的0. 1 0. 65%。本發(fā)明徹1103基？1^熱敏陶瓷材料及其制備方法至少具有以下優(yōu)點加入 Bi2O3和K2CO3,提高了 BaTiO3基正溫度系數(shù)電阻陶瓷的居里溫度，最高達185°C，升阻比為 1.9父103 4.3\103，室溫電阻率Pkt為96 197 Ω · cm ；控制燒結(jié)氣氛來達到陶瓷樣品 的低室溫電阻率和良好PTC效應(yīng)；另外，本發(fā)明采用的原料和工藝條件容易實現(xiàn)，材料性能 的重復性好。

圖1是本發(fā)明熱敏陶瓷材料的電子掃描電鏡圖；圖2是本發(fā)明熱敏陶瓷材料的PTC性能圖。
具體實施方式實施例一步驟一按照摩爾比為0. 96 0. 002 0. 002稱取BaC03、Bi2O3,以及K2CO3,混合 后形成混合物A，然后，稱取TiO2,將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物 B ；步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B，以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1100°C保溫2小時，形成預合料，備用；
步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0. 3mol %的 Nb2O5、占主料 0. 2mol% 的 Y2O3、占主料 0. 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及占主料 0. 2mol% 的 Sb2O3， 然后，將上述Nb205、Y2O3^Mn (NO3) 2，及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配 料；步驟四取步驟三得到的全配料以及鋯球石和去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2. 5 ；
步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為4%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后，將 造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的8% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1330°C時保溫2 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度降至1000°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并 保溫2. 5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例二步驟一按照摩爾比為0. 98 0. 001 0. 001稱取BaCO3> Bi2O3，以及K2CO3,混合 后形成混合物A，然后，稱取TiO2,將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物 B ；步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1200°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0. 15mol %的 Nb205、0. Imol % 的 Y203、0. 025mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. Imol % 的 Sb2O3，然后，將上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料以及鋯球石和去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2. 5 ；步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為4. 5%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后， 將造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的7. 5% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫，當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1330°C時保溫3 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度達1100°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保 溫2小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例三 步驟一按照摩爾比為0. 99 0. 005 0. 005稱取BaCO3> Bi2O3,以及的K2CO3,混 合后形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合 物B ；步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1230°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0. Imol %的 Nb205、0. 05mol%&Y203、0. 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 15mol % 的 Sb2O3，然后，將上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為5%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后，將 造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的7% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1340°C時保溫2 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度降至1140°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并 保溫2小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例四步驟一按照摩爾比為0. 95 0. 04 0. 01稱取BaCO3> Bi2O3,以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物B;步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1170°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0. 3mol %的 Nb205、0. 25mol%&Y203、0. 05mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 35mol % 的 Sb2O3，然后，將上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；
步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為5. 5%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后， 將造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的6. 5% ；
步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1300°C時保溫2 小時，之后，以5°C/min降溫，當溫度達980°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保溫 1. 5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例五步驟一按照摩爾比為0. 94 0. 03 0. 03稱取BaC03、Bi2O3，以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物B;步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1180°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0.28mol%的 Nb205、0. 32mol%&Y203、0. 04mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 28mol % 的 Sb2O3，然后，將上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為5%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后，將 造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的6% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1315°C時保溫2 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度達1080°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保 溫2小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。
實施例六步驟一按照摩爾比為0. 93 0. 025 0. 045稱取BaCO3> Bi2O3,以及的K2CO3,混 合后形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合 物B ；步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水， 將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1200°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0. 5mol %的 Nb205、0. 2mol% 的 Υ203、0· 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 25mol% 的 Sb2O3，然后，將上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為5. 5%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后， 將造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的5% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1315°C時保溫2 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度達1000°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保 溫3. 5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例七步驟一按照摩爾比為0. 9 0. 05 0. 05稱取BaCO3^Bi2O3,以及K2CO3,混合后形 成混合物A，然后，稱取TiO2,將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物B ；步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1000°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0.75mol%的 Nb205、0. 5mol% 的 Υ203、0· 15mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 55mol% 的 Sb2O3，然后，將上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為7%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后，將 造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的4. 5% ；
步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1300°C時保溫2 小時，之后，以5°C/min降溫，當溫度達900°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保溫 1. 5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反 兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°C燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。實施例八步驟一按照摩爾比為0. 92 0. 04 0. 04稱取BaCO3> Bi2O3,以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1 1混合形成混合物B;步驟二 按照質(zhì)量比為1 1 2. 5稱取步驟一得到的混合物B以及鋯球石和去 離子水，將其放置于球磨罐內(nèi)球磨10小時后移入烘箱內(nèi)，在100°c烘干，接著，移轉(zhuǎn)至高溫 電爐中在1130°C保溫2小時，形成預合料，備用；步驟三以主料混合物B為lmol，按照摩爾百分含量稱取占主料0.65mol%的 Nb205、0. 55mol% 的 Υ203、0· 2mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 65mol% 的 Sb2O3，然后，將上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，放置于球磨機內(nèi)球磨12 小時，形成球磨料，其中，全配料鋯球石去離子水的質(zhì)量比為1 1 2.5;步驟五將步驟四得到的球磨料移入烘箱內(nèi)，在100°C烘干，形成烘干料，然后，將 濃度為8%作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料內(nèi)進行造粒，形成造粒料，然后，將 造粒料過60目篩，其中，按照質(zhì)量計，粘合劑占烘干料的4% ；步驟六將步驟五得到的造粒料移入金屬制成的模具中，在120Mpa的壓強下用壓 力機將造粒料壓制成01Ommx2mm圓片試樣；步驟七將步驟六得到的試樣放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)，試樣之間 相互間隔2mm;步驟八移入高溫電爐內(nèi)燒結(jié)，在純氮氣的氛圍中，以升溫速度為3°C /min升溫， 當溫度達120°C時保溫30分鐘，當溫度達450°C時保溫30分鐘，當溫度達1310°C時保溫2 小時，之后，以5°C /min降溫，當溫度達1000°C時，調(diào)節(jié)高溫電爐，使爐內(nèi)為空氣氛圍，并保 溫2小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟九將步驟八燒結(jié)好的試樣的表面清理后，在正反兩面均勻涂覆歐姆接觸鋁 電極漿料，在500°c燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。經(jīng)檢測，本發(fā)明陶瓷樣品的性能參數(shù)如下 以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明 的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟步驟一按照摩爾比為(0.9～0.99)∶(0.005～0.05)∶(0.005～0.05)稱取BaCO3、Bi2O3，以及K2CO3，混合后形成混合物A，然后，稱取TiO2，將TiO2與混合物A按照摩爾比為1∶1混合形成混合物B；步驟二分別取混合物B、鋯球石，以及去離子水，按照質(zhì)量比為1∶1∶2.5混合后依次進行球磨、烘干后，移轉(zhuǎn)至高溫電爐中在1000～1230℃保溫2小時形成預合料，備用；步驟三以混合物B為1mol計，按照摩爾百分含量分別取0.1～0.75mol％的Nb2O5、0.1～0.55mol％的Y2O3、0.15～0.2mol％的Mn(NO3)2和0.1～0.65mol％的Sb2O3作為輔料，然后，將輔料添加至步驟二得到的預合料內(nèi)，混合后形成全配料；步驟四分別取步驟三得到的全配料、鋯球石，以及去離子水，按照質(zhì)量比為1∶1∶2.5混合后依次進行球磨、烘干、造粒，形成造粒料，然后過篩；步驟五將步驟四過篩后的造粒料在120MPa的壓強下壓制成試樣，然后，放置在以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)移入高溫電爐，在電爐內(nèi)為純氮氣氛圍的條件下，以3℃/min升溫，當溫度分別達120℃、450℃時各保溫30分鐘，當溫度升至1300～1340℃時保溫2～3小時，之后，以5℃/min降溫，當溫度達1100℃～900℃時，調(diào)節(jié)電爐使其內(nèi)呈空氣氛圍，并保溫1.5～3.5小時，隨后，隨爐冷卻至室溫；步驟六；清洗步驟五燒結(jié)好的試樣后，在正反兩面均勻涂覆電極漿料，在500℃燒結(jié)10分鐘，即制得BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料樣品。
2.如權(quán)利要求1所述的BaTi03基PTC熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于步驟四 中，球磨時間為10小時，球磨后，在100°C烘干。
3.如權(quán)利要求1所述的BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于步驟四 中，全配料、鋯球石和去離子水混合、球磨、烘干后形成烘干料，接著，將質(zhì)量濃度為4 8% 的粘合劑添加至烘干料內(nèi)進行造粒，粘合劑占烘干料的4 8%。
4.如權(quán)利要求3所述的BaTi03基PTC熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述粘 合劑選自聚乙烯醇水溶液。
5.按照權(quán)利要求1至4中的任何一項制備方法制備出來的BaTi03基PTC熱敏陶 瓷材料，其特征在于主料為為Ti02、BaC03、Bi203，以及K2C03，其摩爾比為1 (0. 9 0. 99) (0.005 0.05) (0. 005 0. 05)，敷料為 Nb205、Y203、Mn (N03) 2 和 Sb203，其中， 按照摩爾百分含量計，Nb205占主料的0. 1 0. 75%,Y203占主料的0. 1 0. 55%,Mn(N03)2 占主料的0. 15 0. 2%，Sb203占主料的0. 1 0. 65%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種BaTiO3基PTC熱敏陶瓷材料及其制備方法，熱敏陶瓷材料的主料為TiO2、BaCO3、Bi2O3和K2CO3，輔料為Nb2O5、Y2O3、Mn(NO3)2和Sb2O3，方法為將主料混合后與鋯球石和去離子水混合并燒成預合料后，與敷料及鋯球石和去離子水混合形成全配料，再將全配料與鋯球石和去離子水混合后，依次進行球磨、烘干、造粒、過篩后壓制成試樣，然后，移至氮氣氛圍的高溫電爐內(nèi)先升溫再降溫，在降溫至1100℃～900℃時，改變爐內(nèi)氣氛為空氣氣氛并保溫，然后隨爐冷卻，最后涂覆電極漿料即可，由本發(fā)明方法制備的陶瓷材料具有較高的居里溫度，最高可達185℃，且無毒、室溫電阻率低。
文檔編號C04B35/622GK101838144SQ20101018847
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者毛玉琴, 蒲永平, 韋繼鋒 申請人:陜西科技大學