一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法.pdf

一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，所采用的技术方案是：通过钛酸铅与钛酸钡基分相合成实现高温PTC热敏陶瓷的制备，采用多施主掺杂和补偿施主的半导化方式。结果表明：该材料具有良好的PTC效应，晶粒均匀性好、铅挥发降低。同时在静态下可承受较高的电压、温度系数、和较低的功率衰减。

权利要求书
1.  一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.以1molPbO、1molTiO2、0.2~0.3%/molNb2O5为标准，扩大N倍（N≤1000），湿法球磨使其混合均匀，压滤后820~850℃保温2~3h，根据BayCa1-x-yPbxTi1.01O3 中x值所需，0<x<0.4，换算提取生产所需重量的钛酸铅基标准基料，记X料；
b.然后根据生产设计的高温PTC热敏陶瓷BayCa1-x-yPbxTi1.01O3中y值相应得调整钛酸钡基材料(BayCa1-x-yTi1.01-xO3)组成，0<y<1，以BaCO3、CaCO3、TiO2、0.01~0.04%/mol Sb2O3、0.04~0.07%/mol La2O3、0.01~0.07%/mol Nb2O5为原料，相应得扩大N倍（N≤1000），湿法球磨使其混合均匀，压滤后1160~1180℃保温2~3h等工艺制备变量基料，提取生产所需重量的钛酸钡基标准基料，记Y料；
c.按事先设计配方的X料，Y料以及烧结剂，采用湿法球磨使其混合均匀，介质为去离子水；
d.最后通过造粒、成型、烧成、涂覆电极制得成品。

2.  根据权利要求1所述的一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于造粒为将混合物料烘干后加入浓度为3w%聚乙烯醇溶液，混合均匀后喷雾造粒过60目筛。

3.  根据权利要求1所述的一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于成型为采用干压成型，利用半自动压片机压制为圆片。

4.  根据权利要求1所述的一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于烧成是在1260-1280℃烧成，保温1~2h。

5.  根据权利要求1所述的一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于烧成后的陶瓷片通过磨片处理，再涂覆电极，陶瓷片的磨成厚度为2.4mm，电极涂覆是在产品上下喷一层薄铝。

6.  根据权利要求1所述的一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于烧结剂为SiO2、BN、MnO2的一种或多种。

说明书一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法
技术领域
本发明属于热敏陶瓷领域，特别涉及一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法。
背景技术
热敏陶瓷电阻是一种对温度或电流敏感的元件。热敏材料按电阻率随温度变化的规律可分为：正温度系数（简称PTC）热敏电阻材料和负温度系数（简称NTC）热敏电阻材料。PTC热敏电阻材料具有定温发热、温度传感、过流保护等功能，广泛应用于电子工业和日常生活中。对于传统型高温PTC热敏电阻材料，电子工业基本采用以BaCO3、CaCO3、TiO2、居里移动剂（如PbO）、施主元素等按化学计量比称量混合，1100℃下发生固相反应，预烧料与受主、液相添加剂等进行二次球磨，成型、烧结等工艺制备而成。这种方法制备的器件一般功率衰减较高，温度系数和耐压稳定性较差。而且PbO两次反应中挥发较多，造成了环境污染和器件居里温度偏差。对于高标准、高效率、低成本的PTCR取暖器行业来说，传统制备方法无法满足市场需求。
发明内容
本发明主要提供一种PTC特性良好，在静态下可承受较高的电压、温度系数和较低的功率衰减，并且能便捷来生产设计产品的高性能高温PTC热敏材料分相制备方法。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种高性能高温PTC热敏材料分相制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.以1molPbO、1molTiO2、0.2~0.3%/molNb2O5为标准，扩大N倍（N≤1000），湿法球磨使其混合均匀，压滤后820~850℃保温2~3h，根据BayCa1-x-yPbxTi1.01O3 中x值所需，0<x<0.4，换算提取生产所需重量的钛酸铅基标准基料，记X料；
b.然后根据生产设计的高温PTC热敏陶瓷BayCa1-x-yPbxTi1.01O3中y值相应得调整钛酸钡基材料(BayCa1-x-yTi1.01-xO3)组成，0<y<1，以BaCO3、CaCO3、TiO2、0.01~0.04%/mol Sb2O3、0.04~0.07%/mol La2O3、0.01~0.07%/mol Nb2O5为原料，相应得扩大N倍（N≤1000），湿法球磨使其混合均匀，压滤后1160~1180℃保温2~3h等工艺制备变量基料，提取生产所需重量的钛酸钡基标准基料，记Y料；
c.按事先设计配方的X料，Y料以及烧结剂，采用湿法球磨使其混合均匀，介质为去离子水；
d.最后通过造粒、成型、烧成、涂覆电极制得成品。
作为优选，造粒为将混合物料烘干后加入浓度为3w%聚乙烯醇溶液，混合均匀后喷雾造粒过60目筛。
作为优选，成型为采用干压成型，利用半自动压片机压制为圆片。
作为优选，烧成是在1260-1280℃烧成，保温1~2h。
作为优选，烧成后的陶瓷片通过磨片处理，再涂覆电极，陶瓷片的磨成厚度为2.4mm，电极涂覆是在产品上下喷一层薄铝。
作为优选，烧结剂为SiO2、BN、MnO2的一种或多种。
本发明有益效果：本发明的创新点在于制备钛酸铅标准基料以及钛酸钡基料采用多施主掺杂和补偿施主方法，钛酸铅、钛酸钡基中Nb5+实现互补掺杂，掺杂的总量一定；钛酸钡基中实现Sb3+、La3+和Nb5+多施主掺杂，充分实现PTC半导化均匀性，同时减少铅挥发。使材料表现出很好的PTC性能，具有在静态下可承受较高的电压、温度系数、和较低的功率衰减。同时使我们能灵活设计厂家提供的热敏器件，达到方便快捷，节约成本。
附图说明
图1为本发明的阻温曲线图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的进一步阐述，但本发明不局限于这些实例。
以下各个实例所需原料均为分析纯原料。
实施例1：
以BaCO3、CaCO3、PbO、TiO2为主要原料，预先合成钛酸铅与钛酸钡等基料。
1)X料制备：以1molPbO、1molTiO2、0.25%/molNb2O5为标准，扩大50倍，湿法球磨使其混合均匀，压滤后，830℃保温3h，取 x=0.13值，根据化学式换算提取生产所需重量的钛酸铅基标准基料，重量约为1.65kg。
2)Y料制备：然后根据生产设计的高温PTC热敏陶瓷BayCa1-x-yPbxTi1.01O3中y值，y=0.85相应得调整钛酸钡基材料(BayCa1-x-yTi1.01-xO3)组成，以BaCO3、CaCO3、TiO2、0.025%/mol Sb2O3、0.07%/mol La2O3、0.025%/mol Nb2O5为原料，相应扩大50倍，各原料质量湿法球磨使其混合均匀，压滤后1170℃保温2h等工艺制备变量基料，提取生产所需重量的钛酸钡基标准基料，重量约为8.35kg。
3) 按事先设计配方的X料，Y料以及SiO2、BN、MnO2烧结剂，采用湿法球磨使其混合均匀，介质为去离子水。
4）造粒：将混合物料烘干后加入浓度为3w%聚乙烯醇溶液，混合均匀后喷雾造粒过60目筛。
5）成型：采用干压成型，利用半自动压片机压制为圆片。
6）烧成是在1270℃烧成，保温1h。
7）烧成后的陶瓷片通过磨片处理，再涂覆电极。陶瓷片的磨成厚度为2.4mm，电极涂覆是在产品上下喷一层薄铝。
将所制得的陶瓷片进行阻温特性测试，如图中T170
实施例2：
以BaCO3、CaCO3、PbO、TiO2为主要原料，预先合成钛酸铅与钛酸钡等基料。
1)X料制备：以1molPbO、1molTiO2、0.25%/molNb2O5为标准，扩大100倍，湿法球磨使其混合均匀，压滤后，835℃保温3h，取 x=0.29值，根据化学式换算提取生产所需重量的钛酸铅基标准基料，重量约为7.00kg。
2)Y料制备：然后根据生产设计的高温PTC热敏陶瓷BayCa1-x-yPbxTi1.01O3中y值，y=0.74，相应得调整钛酸钡基材料(BayCa1-x-yTi1.01-xO3)组成，以BaCO3、CaCO3、TiO2、0.04%/mol Sb2O3、0.06%/mol La2O3、0.015%/mol Nb2O5为原料，相应扩大100倍，各原料质量湿法球磨使其混合均匀，压滤后1180℃保温2h等工艺制备变量基料，提取生产所需重量的钛酸钡基标准基料，重量约为13.01kg。
3) 按事先设计配方的X料，Y料以及SiO2、BN，MnO2烧结剂，采用湿法球磨使其混合均匀，介质为去离子水。
4）造粒：将混合物料烘干后加入浓度为3w%聚乙烯醇溶液，混合均匀后喷雾造粒过60目筛。
5）成型：采用干压成型，利用半自动压片机压制为圆片。
6）烧成是在1275℃烧成，保温1h。
7）烧成后的陶瓷片通过磨片处理，再涂覆电极。陶瓷片的磨成厚度为2.4mm，电极涂覆是在产品上下喷一层薄铝。
将所制得的陶瓷片进行阻温特性测试，如图中T240
实施例3：
以BaCO3、CaCO3、PbO、TiO2为主要原料，预先合成钛酸铅与钛酸钡等基料。
1)X料制备：以1molPbO、1molTiO2、0.25%/molNb2O5为标准，扩大100倍，湿法球磨使其混合均匀，压滤后，850℃保温2.5h，取 x=0.33值，根据化学式换算提取生产所需重量的钛酸铅基标准基料，重量约为7.86kg。
2)Y料制备：然后根据生产设计的高温PTC热敏陶瓷BayCa1-x-yPbxTi1.01O3中y值，y=0.68，相应得调整钛酸钡基材料(BayCa1-x-yTi1.01-xO3)组成，以BaCO3、CaCO3、TiO2、0.02%/mol Sb2O3、0.05%/mol La2O3、0.05%/mol Nb2O5为原料，相应扩大50倍，各原料质量湿法球磨使其混合均匀，压滤后1180℃保温2.5h等工艺制备变量基料，提取生产所需重量的钛酸钡基标准基料，重量约为12.14kg。
3) 按事先设计配方的X料，Y料以及SiO2、BN，MnO2烧结剂，采用湿法球磨使其混合均匀，介质为去离子水。
4）造粒：将混合物料烘干后加入浓度为3w%聚乙烯醇溶液，混合均匀后喷雾造粒过60目筛。
5）成型：采用干压成型，利用半自动压片机压制为圆片。
6）烧成是在1265℃烧成，保温1h。
7）烧成后的陶瓷片通过磨片处理，再涂覆电极。陶瓷片的磨成厚度为2.4mm，电极涂覆是在产品上下喷一层薄铝。
将所制得的陶瓷片进行阻温特性测试，如图中T260。