專利名稱：一種鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料及其制備方法，屬于屬于熱敏材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
PTC陶瓷(正溫度系數(shù)熱敏陶瓷)具有電阻率隨溫度升高而增大的特點(diǎn)，是近年來(lái)發(fā)展迅速的電子材料之一；正溫度系數(shù)熱敏電阻可分為開(kāi)關(guān)型和補(bǔ)償型兩大類，其特性和應(yīng)用也不同；開(kāi)關(guān)型正溫度系數(shù)熱敏材料主要應(yīng)用于電機(jī)、變壓器、軸承、大功率硅的整流元件的保護(hù)等，其作為熱耗元件也應(yīng)用于限流、穩(wěn)流、穩(wěn)壓以及流速測(cè)量等方面，補(bǔ)償型正溫度系數(shù)熱敏材料可作為半導(dǎo)體三極管的溫度補(bǔ)償。鈦酸鋇基正溫度系數(shù)熱敏材料是一種鐵電半導(dǎo)體材料，是近年來(lái)發(fā)展迅速的電子材料之一，但鈦酸鋇的居里溫度只有120°C，目前市場(chǎng)上居里點(diǎn)超過(guò)120°C的PTC熱敏材料都是含鉛的；國(guó)內(nèi)外提高鈦酸鋇正溫度系數(shù)轉(zhuǎn)變溫度主要是通過(guò)添加鉛元素來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然此種方法技術(shù)已較成熟且已經(jīng)獲得較好的效果，但鉛具有很強(qiáng)的毒性，含鉛產(chǎn)品從制備到使用乃至到最后回收循環(huán)使用都存在很強(qiáng)的危害，國(guó)際上已在2006年開(kāi)始全面禁止使用有鉛壓電元器件；近年來(lái)，隨著環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的需求，研究新型無(wú)鉛PTC電阻材料已迫在眉睫；如今無(wú)鉛正溫度系數(shù)熱敏材料主要是高分子材料，但由于高分子材料的高溫軟化，大大限制了其使用范圍，故尋找無(wú)鉛高居里溫度正溫度系數(shù)熱敏材料具有很重要的意義；有很多中國(guó)專利報(bào)道了環(huán)保型正溫度系數(shù)熱敏材料，如(BaxSryCaz)TiuO3，其中，X :0. 6 O. 9, y :0 O. 3, z :0. 02 O. 2, u :0. 98 1. 02 ; (Bi1/2K1/2_a/2Naa/2) Ce1^DbO3,其中a = 0 l，b = 0. 0005 O. 005等，但居里溫度都不高(低于160°C );我們以碳酸鋇、二氧化鈦、三氧化二鉍為原料，僅僅利用傳統(tǒng)固相法，制備高居里溫度的正溫度系數(shù)熱敏材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了改善鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料居里溫度低的問(wèn)題，提供一種鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料及其制備方法。本發(fā)明涉及的鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料的化學(xué)組成通式為(1-x)BaTiOfxBi4Ti3O12，其中0 < x ^ 0. 15 ；x 為摩爾分?jǐn)?shù)。鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料具體制備方法步驟為(1)將純度為99. 9 %以上的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末按(l_x)BaTi03+xBi4Ti3012組成稱量配料，其中0 < x ^ 0. 15 ；x為摩爾分?jǐn)?shù)。(2)將步驟(1)配好的料球磨4小時(shí)，950 1000°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1050 1100°C煅燒3小時(shí)，上電極，即制得鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料。
本發(fā)明制備的鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料具有以下優(yōu)點(diǎn)成分無(wú)鉛，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和對(duì)人體造成危害；摻雜了鈦酸鉍后，即使是微量摻雜，也能大大提高組分的居里溫度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :將純度為99. 9 %的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末，按x = O. 02，即O. 98BaTi03+0. 028丨4113012稱量配料；然后將配好的料用行星磨球磨4小時(shí)，1000°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1100°C煅燒3小時(shí)，上電極，制備出樣品；對(duì)所制得的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其居里溫度T。 160°C，電阻率為11Ω ·πι，溫度系數(shù)為8%/°C，最高電阻率/最低電阻率(升阻比)大于9.2X103。實(shí)施例2:將純度為99. 9 %的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末，按x = O. 04，即O. 96BaTi03+0. (MBi4Ti3O1JI量配料；將配好的料用行星磨球磨4小時(shí)，980°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1080°C煅燒3小時(shí)，上電極，制備出樣品；對(duì)所制得的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其居里溫度T。^ 190°C，電阻率為8Ω ·πι，溫度系數(shù)為11% /°C，最高電阻率/最低電阻率(升阻比)大于1.3X104。實(shí)施例3 將純度為99. 9 %的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末，按x = O. 06，即O. 94BaTi03+0 . 068丨4113012稱量配料；將配好的料用行星磨球磨4小時(shí)，960°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片， 排膠，1070°C煅燒3小時(shí)，上電極，制備出樣品；對(duì)所制得的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其居里溫度T。 240°C，電阻率為6Ω ·πι，溫度系數(shù)為13% /°C，最高電阻率/最低電阻率(升阻比)大于1.5X104。實(shí)施例4:將純度為99. 9 %的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末，按x = O. 08，即O. 92BaTi03+0 . 08Bi4Ti3012稱量配料；將配好的料用行星磨球磨4小時(shí)，960°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1050°C煅燒3小時(shí)，上電極，制備出樣品；對(duì)所制得的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其居里溫度T。 280°C，電阻率為12 Ω ·πι，溫度系數(shù)為15% /°C，最高電阻率/最低電阻率(升阻比)大于1.7X104。實(shí)施例5:將純度為99. 9 %的BaC03、TiO2和Bi2O3的原始粉末，按x = O. 15，即O. 85BaTi03+0. 15Bi4Ti3012稱量配料；將配好的料用行星磨球磨4小時(shí)，950°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1050°C煅燒3小時(shí)，上電極，制備出樣品；對(duì)所制得的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其居里溫度T。 340°C，電阻率為14Ω · m，溫度系數(shù)為17% /°C，最高電阻率/最低電阻率(升阻比)大于2.4X104。
權(quán)利要求
1.一種鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料，其特征在于所述電阻材料的化學(xué)組成通式為(1-X)BaTiOJxBi4Ti3O12，其中0 < x ^ O. 15 ；x為摩爾分?jǐn)?shù)；所述鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料制備方法的具體步驟為(I)將純度為 99. 9% 以上的 BaCO3JiO2 和 Bi2O3 的原始粉末按(l_x) BaTiOJxBi4Ti3O12組成稱量配料，其中 (2)將步驟(I) 壓片，排膠，1050 電阻材料。0 < X ^ O. 15 ；x為摩爾分?jǐn)?shù)；配好的料球磨4小時(shí)，950 1000°C預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒， 1100°C煅燒3小時(shí)，上電極，即制得鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料及其制備方法。其化學(xué)組成通式為(1-x)BaTiO3+xBi4Ti3O12，其中0＜x≤0.15；x為摩爾分?jǐn)?shù)。(1)將純度為99.9％以上的BaCO3、TiO2和Bi2O3的原始粉末按(1-x)BaTiO3+xBi4Ti3O12組成稱量配料，其中0＜x≤0.15；x為摩爾分?jǐn)?shù)。(2)將步驟(1)配好的料球磨4小時(shí)，950～1000℃預(yù)燒2小時(shí)，再球磨3小時(shí)，造粒，壓片，排膠，1050～1100℃煅燒3小時(shí)，上電極，即制得鈦酸鉍改性的鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料。本發(fā)明所制得的電阻材料不含鉛，避免了鉛對(duì)人們身體健康的危害及對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明從成分和工藝兩方面使鈦酸鋇基正溫度系數(shù)電阻材料達(dá)到了實(shí)用化水平，適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C04B35/468GK103030391SQ20121059440
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者覃遠(yuǎn)東, 方亮, 常寶成, 吳枚霞, 徐 明 申請(qǐng)人:廣西新未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司, 桂林理工大學(xué)