本发明专利技术涉及下列组成的陶瓷材料：，且(Ba1-xMnx)=A和(Ti1-yMmy)=B，其中Mn为至少一种选自Mg、Ca、Sr、Pb的元素和它们的混合物；Mm为至少一种选自Sn、Zr的元素和它们的混合物；D为至少一种具有供体特性的元素；E为至少一种具有受体特性的元素；而且所述参数满足：0≤x≤0.6；0≤y≤0.35；0≤d≤0.02；0≤e≤0.02；1＜z；和B对A的摩尔比满足：1＜B/A，和其中该陶瓷材料最多以杂质含Si。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷材料、该陶瓷材料的制备方法以及含该陶瓷材料的电阻元件本专利技术涉及权利要求1的陶瓷材料。例如用于PTC元件的陶瓷材料的广为传播的问题是在保持所需的材料特性值下的电阻-温度特性曲线的分布。PTC元件是具有正温度系数(PTC)的与温度相关的电阻元件(热敏电阻)。其电阻温度升高而增加。对于例如加热应用，如汽车的电辅助采暖，需要在各构件的尽可能低的运行温度下的高功耗，以及该加热元件的非常好的调节特性。同时该击穿电压(Ud)和额定电阻(Rk) 必需满足要求。该击穿电压(Ud)是该构件可经受的最高电压。在超过该值的电压下，该构件丧失其功能特性，并可能任选地受到损坏。该标称电阻(Rk)是在特定额定温度(Tk)的无负载元件的电阻值。一般而言常用的额定温度为25°C。对发动机的启动应用如在冰箱压缩机中，为改进能效需要在保持足够的接通时间和接通电流的工作点下降低剩余功率。但同时为可靠的运行需保持该元件的高击穿电压 (Ud)和短冷却时间。由此可尤其实现明显的节能。对例如在过载保护领域应用，在尽可能低的运行温度的工作点下需要额定电流和剩余电流之间的尽可能高的调节比。由此在过载情况下可达到明显更高的安全性。对例如用PTC元件测量温度的传感器的应用，由于特性曲线形状要对信号温度指定相对宽的温度窗口，这限制了 PTC-温度的应用。在最低温度(Tmin)到最高温度(Tmax)之间的较陡上升会减小该温度窗口，并降低电路温度的精密调节。这里该最低温度(Tmin)是达到最低电阻(Rmin)的温度。类似地，该最高温度(Tmax)是在测量范围中测量到最高电阻即最大电阻(Rmax)的温度。本专利技术的实施方案的目的在于提供具有改进的电阻-温度特性曲线的陶瓷材料。 特别是在最低温度(Tmin)和基准温度(Tkef)之间的特性曲线应具有尽可能低的温差(ΔΤ)。 按基准温度(TKEF)，该特性曲线应具有电阻的剧烈上升。这时该元件的击穿电压(Ud)不应变劣。基准温度(Tkef)是与基准电阻(Rkef)相关的温度。该基准温度(Tkef)定义为该基准电阻(Rkef)的温度，其满足Rkef = 2 χ I^min，其中Rmin是最低电阻。在至今的措施中，该目的是通过在陶瓷材料中加入液相形成剂如Si、Ge、B、K或Li 实现的。按本专利技术，该目的是通过权利要求1的陶瓷材料实现的。该陶瓷材料的其它实施方案以及该陶瓷材料的制备方法和含该陶瓷材料的电阻元件是其它从属权利要求的主题。在本专利技术的一种实施方案中，该陶瓷材料具有下列组成其中(Ba1^xMnx) = A和(Ti1^yMmy) = B，其中 -Mn为至少一种选自Mg、Ca、Sr、Pb的元素和它们的混合物； -Mm*至少一种选自Sn、&的元素和它们的混合物； -D为至少一种具有供体特性的元素；-E为至少一种具有受体特性的元素；而且参数满足0彡χ彡0. 6 ;0彡y彡0. 35 ;0彡d彡0. 02 ;0彡e彡0. 02 ； 1 < ζ ；和B对A的摩尔比满足1 < B/A，和其中该陶瓷材料最多以杂质形式含Si。组分A按100摩尔％的总钙钛矿材料计设为1或100摩尔％。由于B/A之比大于 1，则该组分B的含量大于100摩尔％。在此，ζ优选大于 1.002，即1.002 < ζ。在本专利技术范围内，“杂质”意指在陶瓷材料中不主动加入的元素或化合物，并且在其中是不希望的。例如这些可作为原材料中的杂质或通过制备过程带入陶瓷材料中。在陶瓷材料中的杂质总量优选低于0. 05摩尔％，特别优选低于0. 01摩尔％。作为占位剂(Platzhalter)D和E的元素嵌入由组分A和B构成的晶格中。该元素各以适于其氧化数的或通过确定该晶格-结构类型的相应的氧含量存在。由此该元素例如可以作为氧化物但也可作为其它盐引入晶格中。该晶体晶格特别可以是钙钛矿晶格。D的供体特性或E的受体特性各与该相应元素的给予或接受电子密度的能力有关。非掺杂的BaTiO3由于其3 eV的带隙是其电阻率大于101° Qcm的绝缘体。例如通过Ti从Ti4+部分还原成Ti3+可实现所谓的Π-型导电性Ti4+ + e_ — Ti3+。在此释出的电子是非定域化(Iokalisiert)的。该还原例如可通过在大气的氧中进行，其导致氧-空位，或通过Ba2+或Ti4+由高价离子部分替代进行。用低价离子掺杂不会导致P-型导电性。因为Ba的价态大于2和Ti的价态大于4是不可能的，所以主要通过形成氧空位来确保上述的电中性。指数d和e看作与成分A有关，A设定为1。通过Ti的过量存在或引入代表占位剂D和E的元素，在A-位元素和B-位元素之间形成明显的不对称。包含这种陶瓷材料的PTC元件的特性曲线分布中在Tmin和Tkef之间具有小的温差 Δ T0该温差Δ T特别为30 Κ-5 K范围。该PTC元件的电阻的上升α在Tkef和Tmax之间的温度范围特别是35 %/Κ至130 %/Κ。专利技术人意外地发现，这种元件与同样具有陡的特性曲线的常用元件不同，具有远超过130 V/mm的击穿电压UD。因此，含本专利技术的陶瓷材料的元件对加热应用可在各构件的较低运行温度下达到更高的功耗，以及实现非常好的调节特性。同时该击穿电压(Ud)和额定电阻(Rk)也满足所需要求。对发动机的启动应用，基于在PTC元件中的该陶瓷材料的上述特性，由于在保持足够的接通时间和接通电流的工作点下降低剩余功率而实现改进能效。由此例如可实现明显的节能。对过载保护领域的应用，通过应用本专利技术的陶瓷材料可制备这样的构件，其在明显较低运行温度的工作点下实现在额定电流和剩余电流之间的较高调节比。由此可在过载情况下确保明显较高的安全性。在例如用于测量温度的传感器应用中，通过应用本专利技术的陶瓷材料可制备这样的 PTC元件，其通过较窄的温度窗口具有改进的特性曲线形状，由此更好地指定了信号温度，这拓宽了该陶瓷材料的可应用性。在本专利技术的另一种实施方案中，B对A的摩尔比满足1. 005 < B/A < 1.05。这里优选 1.005 < B/A < 1.00105。组分B和A的该摩尔比可实现电阻-温度特性曲线的特别好的特性曲线分布。在本专利技术的另一种实施方案中，D为选自Nb、Y、Sb中的至少一种元素或选自镧系元素中的一种元素和它们的混合物。其中Y是优选的。由此，D可以是这些元素中的一种也可以是这些元素中的多种的混合物。这里列举的元素对前述陶瓷具有优良的供体特性。在本专利技术的另一种实施方案中，d满足0 < d。这表明，D和由此具有供体特性的元素存在于该陶瓷材料中。在本专利技术的另一种实施方案中，d满足0 < d < 0.01。这相应于按A-成分计至多加入1摩尔％。在本专利技术的另一种实施方案中，E为选自Mn、Fe、Ni、Co、Cu中至少一种元素和它们的混合物。其中Mn是优选的。由此E可仅为一种元素，但也可为所列举的元素的混合物。这里列举的元素就本陶瓷而言具有优良的受体特性。在本专利技术的另一种实施方案中，e满足0 < e。这表明，在该陶瓷材料中存在至少一个代表占位剂E的元素，和由此存在具有受体特性的元素。在本专利技术的另一种实施方案中，e满足0 < e < 0.002。这相应于按A-成分计至多加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B施泰因贝格尔，W卡尔，J伊勒，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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