BaTiO₃基PTC热敏陶瓷材料及其制备方法

专利名称：BaTiO₃基PTC热敏陶瓷材料及其制备方法
BaT i O3基PTC热敏陶瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种PTC热敏陶瓷材料及其制备方法，特别是一种BaTiO3基PTC热敏 陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
目前商业生产的用于高温条件下(120°C以上)的BaTiO3基正温度系数(PTC)热 敏陶瓷都含有铅，这种含铅高温PTC陶瓷材料在生产和使用时会对人和环境造成危害，欧 盟在2006年也颁布了严格禁止含铅物质在电子陶瓷中的使用条令，因此，发展无铅高温 BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料已经迫在眉睫。当前，众多学者对无铅高温BaTiO3基PTC热敏陶瓷进行了广泛的研究。例如， T. Shimada[1]等人在PTC热敏陶瓷内掺入Bia5Naa5TiO3，如此，该热敏陶瓷由于无铅， 故，对人体及环境不会造成危害，同时，还可以适当提高热敏陶瓷的居里温度，使居里温 度达到 175°C。(Τ· Shimada and et al. Lead free PTCRceramics and its electrical properties, Journal of the European Ceramic Society, 2007, 27(13-15) :3877_3882)。然而，上述BaTiO3-Bia 5Na0.5Ti03系统陶瓷也存在自身的缺点，即当Bitl. 5Na0.5Ti03 含量超过2mol%时，在空气气氛下烧成的陶瓷样品很难室温半导化。另外，虽然Bia5Naa5TiO3的居里温度高达320°C，且在低掺杂浓度时，可以明显提 高钛酸钡的居里温度；然而，在高浓度掺杂时，对居里温度的提高效率明显降低，此外，还使 得陶瓷试样的室温电阻率显著增大。因此，单纯的直接掺Bia5Naa5TiO3到钛酸钡中对其陶 瓷居里温度的提高程度有限。鉴于以上问题，实有必要提供一种可以解决上述技术问题的BaTiO3基PTC热敏陶 瓷材料及其制备方法。

发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种BaTiO3基PTC热敏陶瓷才俩及其制备方 法，其不但显著提高陶瓷的居里温度，实现室温半导化，而且对环境友好。为实现上述目的，本发明还提供了一种BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料的制备方法， 包括如下步骤步骤一按照摩尔比为(0.9 0. 99) (0. 005 0. 05) (0. 005 0. 05)称取 BaCO3^Bi2O3,以及K2CO3,混合后形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔 比为1 1混合形成混合物B;步骤二 分别取混合物B、锆球石，以及去离子水，按照质量比为1 1 2. 5混合 后球磨10小时，接着，在100°C烘干，随后，移转至高温电炉内在1000 1230V保温2小时， 形成预合料，备用；步骤三以混合物B为Imol计，按照摩尔百分含量分别取0. 1 0. 75mol %的 Nb2O5、0. 1 0. 55mol % 的 Υ203、0· 15 0. 2mol % 的 Mn (NO3) 2 和 0. 1 0. 65mol % 的 Sb2O3 作为辅料，然后，将辅料添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四分别取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，按照质量比为 1:1: 2. 5混合后依次进行球磨、烘干、造粒，形成造粒料，然后过筛； 步骤五将步骤四过筛后的造粒料在120MPa的压强下压制成试样，然后，放置在 以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内移入高温电炉，使电炉内呈纯氮气氛围，且以;TC /min升 温，当温度分别达120°C、450°C时各保温30分钟，当温度升至1300 1340°C时保温2 3 小时，之后，以5°C /min降温，当温度降至1100°C 900°C时，调节电炉使其内呈现空气氛 围，并保温1. 5 3. 5小时，随后，随炉冷却至室温步骤六；清洗步骤五烧结好的试样后，在正反两面均勻涂覆电极浆料，在500°C烧 结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。作为本发明的优选实施例，步骤四中，采用湿法球磨10小时，球磨后，在100°C烘 干；作为本发明的优选实施例，步骤四中，全配料、锆球石和去离子水混合、球磨、烘干 后形成烘干料，接着，将浓度为4 8%的粘合剂添加至烘干料内进行造粒，粘合剂占烘干 料的4 8% ；作为本发明的优选实施例，所述粘合剂选自聚乙烯醇水溶液。为实现上述目的，本发明还提供了一种BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料，主料为Ti02、 BaC03、Bi2O3，以及 K2CO3，其摩尔比为 1 (0. 9 0. 99) (0. 005 0. 05) (0. 005 0. 05)，敷料为Nb2O5, Y2O3> Mn(NO3)2和Sb2O3，其中，按照摩尔百分含量计，Nb2O5占主料的 0. 1 0. 75%，Y2O3 占主料的 0. 1 0. 55%，Mn(NO3)2 占主料的 0. 15 0. 2%，Sb2O3 占主 料的0. 1 0. 65%。本发明彻1103基？1^热敏陶瓷材料及其制备方法至少具有以下优点加入 Bi2O3和K2CO3,提高了 BaTiO3基正温度系数电阻陶瓷的居里温度，最高达185°C，升阻比为 1.9父103 4.3\103，室温电阻率Pkt为96 197 Ω · cm ；控制烧结气氛来达到陶瓷样品 的低室温电阻率和良好PTC效应；另外，本发明采用的原料和工艺条件容易实现，材料性能 的重复性好。

图1是本发明热敏陶瓷材料的电子扫描电镜图；图2是本发明热敏陶瓷材料的PTC性能图。
具体实施方式实施例一步骤一按照摩尔比为0. 96 0. 002 0. 002称取BaC03、Bi2O3,以及K2CO3,混合 后形成混合物A，然后，称取TiO2,将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物 B ；步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B，以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1100°C保温2小时，形成预合料，备用；
步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0. 3mol %的 Nb2O5、占主料 0. 2mol% 的 Y2O3、占主料 0. 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及占主料 0. 2mol% 的 Sb2O3， 然后，将上述Nb205、Y2O3^Mn (NO3) 2，及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配 料；步骤四取步骤三得到的全配料以及锆球石和去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2. 5 ；
步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为4%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后，将 造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的8% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1330°C时保温2 小时，之后，以5°C /min降温，当温度降至1000°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并 保温2. 5小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例二步骤一按照摩尔比为0. 98 0. 001 0. 001称取BaCO3> Bi2O3，以及K2CO3,混合 后形成混合物A，然后，称取TiO2,将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物 B ；步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1200°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0. 15mol %的 Nb205、0. Imol % 的 Y203、0. 025mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. Imol % 的 Sb2O3，然后，将上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料以及锆球石和去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2. 5 ；步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为4. 5%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后， 将造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的7. 5% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温，当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1330°C时保温3 小时，之后，以5°C /min降温，当温度达1100°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保 温2小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例三 步骤一按照摩尔比为0. 99 0. 005 0. 005称取BaCO3> Bi2O3,以及的K2CO3,混 合后形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合 物B ；步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1230°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0. Imol %的 Nb205、0. 05mol%&Y203、0. 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 15mol % 的 Sb2O3，然后，将上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为5%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后，将 造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的7% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1340°C时保温2 小时，之后，以5°C /min降温，当温度降至1140°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并 保温2小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例四步骤一按照摩尔比为0. 95 0. 04 0. 01称取BaCO3> Bi2O3,以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物B;步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1170°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0. 3mol %的 Nb205、0. 25mol%&Y203、0. 05mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 35mol % 的 Sb2O3，然后，将上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；
步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为5. 5%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后， 将造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的6. 5% ；
步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1300°C时保温2 小时，之后，以5°C/min降温，当温度达980°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保温 1. 5小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例五步骤一按照摩尔比为0. 94 0. 03 0. 03称取BaC03、Bi2O3，以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物B;步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1180°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0.28mol%的 Nb205、0. 32mol%&Y203、0. 04mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 28mol % 的 Sb2O3，然后，将上述Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为5%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后，将 造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的6% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1315°C时保温2 小时，之后，以5°C /min降温，当温度达1080°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保 温2小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。
实施例六步骤一按照摩尔比为0. 93 0. 025 0. 045称取BaCO3> Bi2O3,以及的K2CO3,混 合后形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合 物B ；步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水， 将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1200°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0. 5mol %的 Nb205、0. 2mol% 的 Υ203、0· 02mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 25mol% 的 Sb2O3，然后，将上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为5. 5%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后， 将造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的5% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1315°C时保温2 小时，之后，以5°C /min降温，当温度达1000°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保 温3. 5小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例七步骤一按照摩尔比为0. 9 0. 05 0. 05称取BaCO3^Bi2O3,以及K2CO3,混合后形 成混合物A，然后，称取TiO2,将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物B ；步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1000°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0.75mol%的 Nb205、0. 5mol% 的 Υ203、0· 15mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 55mol% 的 Sb2O3，然后，将上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为7%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后，将 造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的4. 5% ；
步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1300°C时保温2 小时，之后，以5°C/min降温，当温度达900°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保温 1. 5小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反 两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°C烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。实施例八步骤一按照摩尔比为0. 92 0. 04 0. 04称取BaCO3> Bi2O3,以及K2CO3,混合后 形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1 1混合形成混合物B;步骤二 按照质量比为1 1 2. 5称取步骤一得到的混合物B以及锆球石和去 离子水，将其放置于球磨罐内球磨10小时后移入烘箱内，在100°c烘干，接着，移转至高温 电炉中在1130°C保温2小时，形成预合料，备用；步骤三以主料混合物B为lmol，按照摩尔百分含量称取占主料0.65mol%的 Nb205、0. 55mol% 的 Υ203、0· 2mol % 的 Mn (NO3) 2，以及 0. 65mol% 的 Sb2O3，然后，将上述 Nb205、 Y2O3> Mn (NO3)2,及Sb2O3添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，放置于球磨机内球磨12 小时，形成球磨料，其中，全配料锆球石去离子水的质量比为1 1 2.5;步骤五将步骤四得到的球磨料移入烘箱内，在100°C烘干，形成烘干料，然后，将 浓度为8%作为粘合剂的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料内进行造粒，形成造粒料，然后，将 造粒料过60目筛，其中，按照质量计，粘合剂占烘干料的4% ；步骤六将步骤五得到的造粒料移入金属制成的模具中，在120Mpa的压强下用压 力机将造粒料压制成01Ommx2mm圆片试样；步骤七将步骤六得到的试样放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，试样之间 相互间隔2mm;步骤八移入高温电炉内烧结，在纯氮气的氛围中，以升温速度为3°C /min升温， 当温度达120°C时保温30分钟，当温度达450°C时保温30分钟，当温度达1310°C时保温2 小时，之后，以5°C /min降温，当温度达1000°C时，调节高温电炉，使炉内为空气氛围，并保 温2小时，随后，随炉冷却至室温；步骤九将步骤八烧结好的试样的表面清理后，在正反两面均勻涂覆欧姆接触铝 电极浆料，在500°c烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。经检测，本发明陶瓷样品的性能参数如下 以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通 技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明 的权利要求所涵盖。
权利要求
BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤一按照摩尔比为(0.9～0.99)∶(0.005～0.05)∶(0.005～0.05)称取BaCO3、Bi2O3，以及K2CO3，混合后形成混合物A，然后，称取TiO2，将TiO2与混合物A按照摩尔比为1∶1混合形成混合物B；步骤二分别取混合物B、锆球石，以及去离子水，按照质量比为1∶1∶2.5混合后依次进行球磨、烘干后，移转至高温电炉中在1000～1230℃保温2小时形成预合料，备用；步骤三以混合物B为1mol计，按照摩尔百分含量分别取0.1～0.75mol％的Nb2O5、0.1～0.55mol％的Y2O3、0.15～0.2mol％的Mn(NO3)2和0.1～0.65mol％的Sb2O3作为辅料，然后，将辅料添加至步骤二得到的预合料内，混合后形成全配料；步骤四分别取步骤三得到的全配料、锆球石，以及去离子水，按照质量比为1∶1∶2.5混合后依次进行球磨、烘干、造粒，形成造粒料，然后过筛；步骤五将步骤四过筛后的造粒料在120MPa的压强下压制成试样，然后，放置在以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内移入高温电炉，在电炉内为纯氮气氛围的条件下，以3℃/min升温，当温度分别达120℃、450℃时各保温30分钟，当温度升至1300～1340℃时保温2～3小时，之后，以5℃/min降温，当温度达1100℃～900℃时，调节电炉使其内呈空气氛围，并保温1.5～3.5小时，随后，随炉冷却至室温；步骤六；清洗步骤五烧结好的试样后，在正反两面均匀涂覆电极浆料，在500℃烧结10分钟，即制得BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料样品。
2.如权利要求1所述的BaTi03基PTC热敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于步骤四 中，球磨时间为10小时，球磨后，在100°C烘干。
3.如权利要求1所述的BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于步骤四 中，全配料、锆球石和去离子水混合、球磨、烘干后形成烘干料，接着，将质量浓度为4 8% 的粘合剂添加至烘干料内进行造粒，粘合剂占烘干料的4 8%。
4.如权利要求3所述的BaTi03基PTC热敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述粘 合剂选自聚乙烯醇水溶液。
5.按照权利要求1至4中的任何一项制备方法制备出来的BaTi03基PTC热敏陶 瓷材料，其特征在于主料为为Ti02、BaC03、Bi203，以及K2C03，其摩尔比为1 (0. 9 0. 99) (0.005 0.05) (0. 005 0. 05)，敷料为 Nb205、Y203、Mn (N03) 2 和 Sb203，其中， 按照摩尔百分含量计，Nb205占主料的0. 1 0. 75%,Y203占主料的0. 1 0. 55%,Mn(N03)2 占主料的0. 15 0. 2%，Sb203占主料的0. 1 0. 65%。
全文摘要
本发明提供了一种BaTiO3基PTC热敏陶瓷材料及其制备方法，热敏陶瓷材料的主料为TiO2、BaCO3、Bi2O3和K2CO3，辅料为Nb2O5、Y2O3、Mn(NO3)2和Sb2O3，方法为将主料混合后与锆球石和去离子水混合并烧成预合料后，与敷料及锆球石和去离子水混合形成全配料，再将全配料与锆球石和去离子水混合后，依次进行球磨、烘干、造粒、过筛后压制成试样，然后，移至氮气氛围的高温电炉内先升温再降温，在降温至1100℃～900℃时，改变炉内气氛为空气气氛并保温，然后随炉冷却，最后涂覆电极浆料即可，由本发明方法制备的陶瓷材料具有较高的居里温度，最高可达185℃，且无毒、室温电阻率低。
文档编号C04B35/622GK101838144SQ20101018847
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者毛玉琴, 蒲永平, 韦继锋 申请人:陕西科技大学