一种PTC热敏电阻陶瓷材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种PTC热敏电阻陶瓷材料及其制备方法、应用，由基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料和添加材料组成，所述添加材料包括：Si的氧化物，Al的氧化物，Mn的氧化物和Mn的碳酸盐中的任一种或任两种；本发明专利技术提供的提供一种电阻非线性系数在5

【技术实现步骤摘要】
一种PTC热敏电阻陶瓷材料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及电子材料
，具体涉及一种PTC热敏电阻陶瓷材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]PTC陶瓷一般是指具有正的电阻温度系数(Positive Temperature Coefficient Resistance)的热敏电阻材料或元器件。PTC陶瓷具有温敏、节能、无明火和安全等优点，已广泛应用于汽车、家电、通信、自动化控制等领域。以PTC作为恒温发热体制作的发热器，可靠性、安全性高，发热量可随环境温度变化自动调节。在限流、温度传感等领域，由于PTC独特的电阻随温度变化而突跳的特性，而使这些器件具有体积小、结构简单、可靠性高等特点。
[0003]近年来，工业上对PTC材料加热元件及限流、热保护等元器件的性能要求逐渐提高，特别是体现在温度响应及性能可靠性方面。对PTC加热元件，使用一段时间后，其室温电阻会呈现不同程度的增加，加热功率下降，即所谓的老化现象，急需改善；对限流和热保护用PTC元件，要求其动作时间更短、恢复时间更快。这些要求均与PTC热敏电阻材料的关键性能
‑
电阻温度非线性特性(以下简称温度系数α)
‑
有关。
[0004]PTC材料作为加热元件，长时间工作后电阻上升，导致工作温度下移，发热量减少，发热功率下降。对空调辅助加热的PTC加热器，要求干烧1000小时功率下降＜8％，目前实际均在8～10％。因此就要求PTC材料电阻上升同样的幅度，但温度变化区间要小；对PTC限流元件和热保护元件，其动作时间和恢复时间是一对矛盾，动作时间越快，恢复越慢，这就要求PTC材料在很窄的温度区间阻值有很大的变化。这些要求均指向PTC材料的关键特性
‑
电阻非线性系数，如何实现PTC材料的电阻非线性系数可控可调成为目前研发人员研究的热点。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种电阻非线性系数在5
‑
49％范围内可控可调的PTC热敏电阻材料。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种PTC热敏电阻陶瓷材料，由基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料和添加材料组成，所述添加材料包括：Si的氧化物，Al的氧化物，Mn的氧化物和Mn的碳酸盐中的任一种或任两种。
[0008]本专利技术提供的提供一种电阻非线性系数在5
‑
49％范围内可控可调的PTC热敏电阻材料。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进：
[0010]作为优选方案，所述基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料通式为：
[0011](Ba1‑
x
‑
y
‑
z Pb
x
Ca
y
RE
z
)(Ti1‑
w
ME
w
)O3+aTiO2ꢀꢀꢀ
(1)
[0012]在通式(1)中，所述RE为Y、Sb、Bi、La、Ce、Er、Sm和Nd中任一种元素或任几种元素；
[0013]在通式(1)中，所述ME为Nb、Ta和V中的中任一种元素或任几种元素；
[0014]在通式(1)中，x是0≤x≤0.6mol；
[0015]通式(1)中，y是0≤y≤0.12mol；
[0016]通式(1)中，z、w是0.0005≤z+w≤0.0055mol；
[0017]通式(1)中，a是0.002≤a≤0.03mol。
[0018]作为优选方案，通式(1)中A位的Ba和Ca的总量(1
‑
x)mol中，(0.980
‑
x)～(0.997
‑
x)mol是以碳酸盐的形式加入，剩余0.003～0.020mol的Ba和Ca以硫酸盐的形式加入。
[0019]作为优选方案，以1mol含Ti元素的氧化物为基准，所述Si的氧化物添加含量为小于0.03mol并且大于0mol。
[0020]作为优选方案，以1mol含Ti元素的氧化物为基准，所述Al的氧化物添加含量为小于0.015mol并且大于0mol。
[0021]作为优选方案，以1mol含Ti元素的氧化物为基准，所述Mn的氧化物和碳酸盐的添加含量为小于0.002mol并且大于0mol。
[0022]本专利技术还公开一种基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料的制备方法，其特征在于，将含Ba元素的碳酸盐和硫酸盐、含Ca元素的碳酸盐和硫酸盐、含Pb元素的氧化物,含Ti元素的氧化物,含RE的氧化物和含Me的氧化物作为原材料，进行球磨混合、干燥、合成、粉碎，制备获得基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料。
[0023]本专利技术还公开一种PTC热敏电阻陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
[0024]1)分别称取基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料，Si的氧化物，Al的氧化物，Mn的氧化物和Mn的碳酸盐中的任一种或任两种这些成分,将这些分别称取的成分在去离子水中球磨混合得到混合料；
[0025]2)干燥加粘合剂造粒、并以5MPa～15MPa的压力压制成素坯；
[0026]3)将压制好的素坯在1240～1330℃温度下，保温25分钟～35分钟进行烧结得到烧结后的陶瓷片；
[0027]4)在烧结后的陶瓷片的表面涂覆电极浆料，并在480～580℃、保温6～30min进行烧制，将电极固化，最终获得PTC热敏电阻陶瓷片。
[0028]作为优选方案，步骤4)中的所述电极浆料为Ag电极浆料或Zn电极浆料中的任一种或任两种。
[0029]本专利技术还公开所述的PTC热敏电阻陶瓷材料在限流、定温加热器和温控器及过热温度传感器中的应用。
具体实施方式
[0030]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]除非特别指明，以下实施例中所用的试剂均可从正规渠道商购获得，以下实施例
中所用的试剂均为化学纯及以上。
[0032]为了达到本专利技术的目的，本专利技术所公开的一种PTC热敏电阻陶瓷材料是一种以1mol的TiO2为基准，由摩尔数按下列通式(1)计算的组分为主要成分的陶瓷烧结体。
[0033](Ba1‑
x
‑
y
‑
z Pb
x
CayRE
z
)(Ti1‑
w
ME
w
)O3+aTiO2ꢀꢀꢀ
(1)
[0034]其中，RE为Y、Sb、Bi、La、Ce、Er、Sm和Nd中的至少一种元素，作为施主元素在ABO3型钙钛矿结构中置换A位，以实现材料的半导化；所述ME为Nb、Ta和V中的至少一种元素，它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTC热敏电阻陶瓷材料，其特征在于，由基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料和添加材料组成，所述添加材料包括：Si的氧化物，Al的氧化物，Mn的氧化物和Mn的碳酸盐中的任一种或任两种。2.根据权利要求1所述的PTC热敏电阻陶瓷材料，其特征在于，所述基于钛酸铅钡的基础陶瓷粉料通式为：(Ba1‑
x
‑
y
‑
z Pb
x
Ca
y
RE
z
)(Ti1‑
w
ME
w
)O3+aTiO2ꢀꢀꢀꢀ
(1)在通式(1)中，所述RE为Y、Sb、Bi、La、Ce、Er、Sm和Nd中任一种元素或任几种元素；在通式(1)中，所述ME为Nb、Ta和V中的中任一种元素或任几种元素；在通式(1)中，x是0≤x≤0.6mol；通式(1)中，y是0≤y≤0.12mol；通式(1)中，z、w是0.0005≤z+w≤0.0055mol；通式(1)中，a是0.002≤a≤0.03mol。3.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻陶瓷材料，其特征在于，通式(1)中A位的Ba和Ca的总量(1
‑
x)mol中，(0.980
‑
x)～(0.997
‑
x)mol是以碳酸盐的形式加入，剩余0.003～0.020mol的Ba和Ca以硫酸盐的形式加入。4.根据权利要求1所述的PTC热敏电阻陶瓷材料，其特征在于，以1mol含Ti元素的氧化物为基准，所述Si的氧化物添加含量为小于0.03mol并且大于0mol。5.根据权利要求1所述的PTC热敏电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴文，
申请(专利权)人：江苏钧瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：