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正温度系数热敏电阻材料石墨造孔法.pdf

  • 上传人:e1
  • 文档编号:405916
  • 上传时间:2018-02-14
  • 格式:PDF
  • 页数:10
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN90104345.1

    申请日:

    1990.06.23

    公开号:

    CN1057638A

    公开日:

    1992.01.08

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    |||授权||||||公开

    IPC分类号:

    C04B38/06; C04B35/46

    主分类号:

    C04B38/06; C04B35/46

    申请人:

    西安交通大学;

    发明人:

    姚熹; 苏士美

    地址:

    710049陕西省西安市咸宁路28号

    优先权:

    专利代理机构:

    西安交通大学专利事务所

    代理人:

    徐文权

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    内容摘要

    本发明公开一种正温度系数热敏电阻材料石墨造孔法。采用石墨作为造孔剂,加入到PTCBaTiO3陶瓷中,达到造孔的目的,改变其微观结构。在外加石墨量为0.5至5wt%时,可以增强PTC效应,降低室温电阻率,改善制得材料的一致性。

    权利要求书

    1: 一种正温度系数热敏电阻材料石墨造孔法,按正温度系数BaTiO 3 陶瓷材料原有配方将各原料充分混合、预烧和合成基料,本发明的特征在于采用石墨作造孔剂,将以上合成基料粉碎,加入0.5~5wt%石墨,球磨3~4小时,一般加压成型后,在1250~1350℃烧结0.5~2小时。

    说明书


    本发明涉及一种具有正温度系数(PTC)的热敏电阻中材料的制造方法,特别是一种制造多孔的PTC热敏电阻用的BaTiO3陶瓷材料的方法。

        长久以来,采用添加受主剂Mn、Cr或Fe来提高PTCBaTiO3陶瓷材料的性能(PTC效应及其正温度系数值)。但用这种方法存在室温电阻率难以降低和稳定性不好的缺点。近几年来,国外采用草酸盐法制造多孔PTCBaTiO3陶瓷材料,在没有受主剂Mn、Cr或Fe的加入下,PTC效应可以增大到7至8个数量级。但这种方法要求的原材料为草酸钛酸钡,并且在热分解后所得BaTiO3的纯度要求高于99.95%,所以不适合在我国进行大规模的生产。

        本发明的任务是提供一种新的制造多孔PTC热敏电阻材料的方法,选用石墨作造孔剂,加入到PTCBaTiO3陶瓷材料中,要求增强其PTC效应,降低其室温电阻率,具有很好的一致性。

        本发明的任务是按以下方式完成的:将PTCBaTiO3陶瓷材料原有配方的各种原料充分混合后,进行预烧,合成基料;将合成基料粉碎后,与一定量的石墨混合后,球磨、成型和烧结,就能获得多孔PTCBaTiO3陶瓷材料。

        本发明的方法就在于烧结中石墨地挥发,达到造孔的目的,改变其微观结构。石墨挥发产生的还原气氛,能有利于PTCBaTiO3陶瓷材料的半导化,降低其室温电阻率;石墨造孔产生的许多气孔,使得PTCBaTiO3陶瓷材料的晶界更有利于氧化,形成受主态,从而增强了PTC效应。所以对多种PTCBaTiO3陶瓷材料配方,采用本发明的石墨造孔后,都能提高原有性能。

        本发明只采用一般的陶瓷工艺和设备,也不需对PTCBaTiO3陶瓷材料原有配方作任何修改,采用石墨造孔的方法,就可以获得具有低的室温电阻率并且PTC效应、一致性都优良的PTC热敏电阻材料。

        本发明用以下具体实施例作进一步的说明:按照PTCBaTiO3陶瓷材料的原有配方合成PTCBaTiO3陶瓷基料,例如按摩尔比BaCO3∶TiO2=1∶1.01称取原料,添加其它改性添加剂如Nb2O5(0.05~0.20mol%)和AST(Al2O3+SiO2+TiO2,3~5mol%)充分混合,在1000~1100℃预烧1~2小时,合成PTCBaTiO3陶瓷基料。把这基料粉碎后,加入预先准备好的一定量的石墨粉混合均匀,球磨3~4小时。外加石墨0.5~5Wt%,粒度为0.1~5微米。然后用一般制备PTCBaTiO3陶瓷材料相同的条件加压成型。在1250~1350℃的温度下烧结0.5~2小时,就制得所需多孔PTC热敏电阻陶瓷材料。也采用通用方法加上电极,制得石墨造孔的多孔PTC热敏电阻。

        以下结合附图对本发明作进一步描述:

        图1为制备石墨造孔PTCBaTiO3热敏电阻的工艺流程图。

        图2为石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料的烧结工艺曲线图。

        图3为石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料显气孔率与外加石墨重量百分比的关系图。

        图4为石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料的室温电阻率ρ与外加石墨重量百分比的关系曲线图。

        图5为不同外加石墨重量百分比下,石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料logρ(ohm·cm)与温度T变化的特性曲线图。图中曲线O表示外加石墨重量百分比为OWt%,曲线1至5表示外加石墨重量百分比分别为:0.5;1.0;1.5;2.0;2.5Wt%。

        图6为以上具体实施例中制得的各样品的室温电阻率值的分散情况图。

        图7为以上具体实施例中制得的各样品的电阻率比值(最大电阻率与最小电阻率的比值,即ρmax/ρmin)的分散情况图。

        参照图1,该图示出了以上具体实施例的工艺流程图。

        图2示出了以上具体实施例的烧结工艺曲线图。

        图3为显气孔率与外加石墨重量百分比的关系图,可以看出随石墨重量百分比的增加,显气孔率基本上线性地增加。

        图4为室温电阻率ρ与外加石墨重量百分比的关系曲线图。可以看出外加石墨重量百分比比较低时(小于2Wt%),室温电阻率比较低;外加石墨重量百分比大于5Wt%时,随外加石墨重量百分比的增大,室温电阻率显著增大。

        图5为不同外加石墨重量百分比下,石墨造孔的PTCBaTiO3陶瓷材料的电阻率ρ的对数随温度变化的特性曲线图。可以看出石墨造孔后,PTC效应(如曲线2、3、4)比没有石墨造孔的(曲线O)要高出1至2个数量级。可见石墨造孔对于提高PTC效应十分明显,而且室温电阻率低(如曲线2)。

        图6为各样品的室温电阻率的分散情况图。可以看出75%样品的室温电阻率分布在30至400hm·cm范围内。

        图7为各样品具有的最大电阻率(在高温工作区)与最小电阻率(在相对低温区)的比值的分散情况图。可以看出90%样品的电阻率的比值分布在1×105至2×105范围内。

        PTCBaTiO3陶瓷材料在不采用石墨造孔前,材料的分散性很大,现今从图6、7可知,采用石墨造孔后,材料的分散性得到很大的改善。

        如在以上具体实施例中,以施主添加剂La、Sb等取代Nb进行配方,采用石墨造孔,也能获得与以上一样性能优良的材料。

    关 键  词:
    温度 系数 热敏电阻 材料 石墨 造孔法
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