一种低压压敏陶瓷材料及其制备方法

专利名称：一种低压压敏陶瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低压压敏陶瓷材料及其制备方法，属于电器元件及其材料 制造技术领域
二背景技术：
随着电子产品的小型化、集成化、低压化发展，对低压压敏陶瓷材料的需 求越来越大。压敏陶瓷具有电容效应和压敏电阻效应，能起到过电压保护和滤
除噪声的双重作用。目前ZnO压敏陶瓷应用最广泛，而其静电容过小、介电常 数小(约103左右)、压敏电压不够低(〉20V/mm)，难以制造几伏的压敏电阻。 SrTi03对比ZnO压敏陶瓷材料，不但具有优良的非欧姆特性，而且还具有静电 容大(是ZnO的3-10倍)。特别是在低压领域内，其电容量大于0. 01 p F，是ZnO 压敏陶瓷难以比拟的。随着SrTi03压敏陶瓷应用的广度和深度的拓展，对SrTiO:, 压敏陶瓷材料的性能要求也不断提高。由于压敏陶瓷性能取决于材料的成分结 构以及制备工艺。所以通过掺杂一些稀土元素氧化物和改进制备工艺来获得性 能好的SrTi03压敏陶瓷材料。
SrTiO:,压敏陶瓷的生产现在大多采用一次烧成法，其工艺比传统的二次烧 成法简单。但是该类材料必须在还原气氛中烧结，才能使晶粒充分半导化，还 须经过氧化热处理使SrTi03压敏陶瓷的晶界绝缘化从而获得压敏特性。生产过 程中，还原性气氛通常由N2+H2提供，这不仅增加了制备成本和工艺控制的难度， 而且在制备过程中还存在安全性问题。所以着眼于SrTi03压敏陶瓷大规模应用 来说，寻找更简单和更安全制备方法有重要意义。
三
发明内容
本发明的目的是提供一种低压压敏陶瓷材料及其制备方法。该制备方法能 够制备出一种低压，性能较好的压敏陶瓷材料，并且制备工艺简单，安全性能 可靠。
本发明通过以下技术方案达到上述目的 一种低压压敏陶瓷材料，所述材料含 A、 B两组分及含量按质量百分比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8%CeO2+0. 4懇n0
B、 92. 4o/。Al203+0. l%Co20:i+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5Q/oTi02 将上述A、 B两组分按质量比4 : 6 6 : 4混合。 另一技术方案是所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 50/oMnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02 将上述A、 B两组分按质量比4 : 6混合
3另一技术方案是所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比为
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7Q/oNb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
在上述A、 B组合物按质量比5 : 5混合。
另一技术方案是所述材料含A、 B两组分及含量(质量比)为
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3o/。Si02+l. 5o/。Ti02
在上述A、 B两组分按质量比5. 5 : 4. 5混合。
另一技术方案是所述材料含A、 B两组分及含量(质量比)为
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/。Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%Mn0
B: 92. 4%Al20:,+0. l%Co203+3. 5Q/QMn0+2. 5%Cr20:!+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
在上述A、 B两组分按质量比6 : 4混合。
制备所述的低压压敏陶瓷材料的方法，包括混料，球磨，干燥，造粒，压制 成型，其特征在于，所述混料是含A、 B两组分及含量按质量百分比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/oNb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92.楊1203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr20:,+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按照A、 B两组分质量比为4 : 6 6 : 4的比例称取上述分析纯试剂，混合， 按前述步骤制备得样品，放在真空石墨炉中于1305 1500'C下烧结，随炉冷却 或保温l 3h后随炉冷却，烧成的样品经表面处理清洗后上电极制得所述压敏 陶瓷材料。
具体制备方法步骤如下
1、 按照A、 B两组分质量比为4 : 6 6 : 4的比例称取上述分析纯试剂，混 合后在行星式球磨机中球磨2 4h，
2、 先将球磨后的混料在干燥箱中干燥6 8h，过200目的筛子造粒后用 TDP-1. 5单冲成型机压制厚度为1 2腿圆片形的样品，
3、 把样品放在真空石墨炉中在1305 1500。C烧结，随炉冷却或保温l 3h 后随炉冷却，烧成的样品经表面处理清洗后上电极即得到所述压敏陶瓷材料。
4、 用2693C型LCR数字电桥在1000Hz下测试室温电容，并计算出介电常 数。用TH2687C型漏电流测试仪，测试所得压敏陶瓷材料的压敏电压，计算出 非线性系数。
本发明具有以下优点和积极作用
1、 烧结温度宽，生产工艺简单，安全可靠。
2、 在该工艺下能够生产出介电常数为电容为C二0.02 22uF、 e=1.7X 105 1.5X108、压敏电压为UlmA=0. 6 6. 3V， U10mA=l. 8 11. 6V、非线性系数为 a二2. 1 5. 1的压敏陶瓷材料。
具体实施例方式
所述材料的组分及含量质量比为A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8o/。Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为4:6的比例称取试剂，混料，经球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于150(TC烧结，随炉冷却，经表面 处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容C为0.8uF，介 电常数e为9.9X106，压敏电压U,^0.6V， U10raA=l. 8V，非线性系数&=2.1。
实施例2
所述材料的组分及含量质量比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4Ml203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为4:6的比例称取试剂，混料，经球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于135(TC烧结，保温2h后随炉冷 却，经表面处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容C为 22uF，介电常数e为1.5X108，压敏电压UlmA=6. 3V， U10mA=ll. 6V，非线性系数 a=3. 8。
实施例3
所述材料的另一组分及含量质量比为
A、 57. 4%SrO+40. 7o/0Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为5. 5 : 4. 5的比例称取试剂，混料，经球磨、干 燥、造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于132(TC烧结，保温3h后随 炉冷却，经表面处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容 C为0.05uF，介电常数e为6. 1X105，压敏电压IU=2. 8V， U1M=4.4V，非线性 系数a二5. 1。
实施例4
所述材料的另一组分及含量质量比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为5 : 5的比例称取试剂，混料，经球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于1305。C烧结，随炉冷却，经表面 处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容C为0.09uF，介电常数e为6. 3X105，压敏电压IU二4.9V， U10mA=8. 5V，非线性系数&=4.2。 实施例5
所述材料的另一组分及含量质量比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 70线05+0. 80/oCe02+0.權nO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 50飾0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为4 : 6的比例称取试剂，混料，经球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于1335。C烧结，保温lh后随炉冷 却，经表面处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容C为 0.02uF，介电常数e为1.7X105，压敏电压UlmA=4. 8V， U10mA=9. 7V，非线性系数 a=3. 3。
实施例6
所述材料的另 一组分及含量质量比为
A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l0/0Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B两组组分质量比为5 : 5的比例称取试剂，混料，经球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的样品放在真空石墨炉于150(TC烧结，随炉冷却，经表面 处理清洗后上电极，测试所得压敏陶瓷材料的性能参数电容C为1.6uF，介 电常数e为1.2X107，压敏电压IU二2. 3V， U10mA=3. 8V，非线性系数a二4.6。
权利要求
1、一种低压压敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、B两组分及含量按质量百分比为A、57.4％SrO+40.7％TiO2+0.7％Nb2O5+0.8％CeO2+0.4％MnOB、92.4％Al2O3+0.1％Co2O3+3.5％MnO+2.5％Cr2O3+0.3％SiO2+1.5％TiO2将上述A、B两组分按质量比4∶6～6∶4混合。
2、 根据权利要求1所述的低压压敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比为A、 57. 4%SrO+40. 7Q/oTi02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB、 92. 4%AlA+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3Q/。Si02+l. 5%Ti02 将上述A、 B两组分按质量比4 : 6混合
3、 根据权利要求1所述的低压压敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比为A: 57. 4o/oSrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. f/oMnOB: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr20:i+0. 3Q/oSi02+l. 5%Ti02在上述A、 B组合物按质量比5 : 5混合。
4、 根据权利要求l所述的低压压敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比按为A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/。Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB: 92. 4Q/。Al203+0. l%Co203+3, 5Q/。Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02在上述A、 B两组分按质量比5. 5 : 4. 5混合。
5、 根据权利要求1所述的低压压敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B两组分及含量按质量百分比为A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02在上述A、 B两组分按质量比6 : 4混合。
6、 制备权利要求1所述的低压压敏陶瓷材料的方法,包括混料，球磨，干 燥，造粒，成型，其特征在于，所述混料是含A、 B两组分及含量按质量百分比 为A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB、 92. 4%Al20:i+0, l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02按照A、 B两组分质量比为4 : 6 6 : 4的比例称取上述分析纯试剂，混合， 按前述步骤制备得样品，放在真空石墨炉中于1305 150(TC下烧结，随炉冷却 或保温l 3h后随炉冷却，烧成的样品经表面处理清洗后上电极制得所述压敏 陶瓷材料。
全文摘要
本发明涉及一种低压压敏陶瓷材料及其制备方法，该材料含A、B两组分及含量按质量百分比为A.57.4％SrO+40.7％TiO₂+0.7％Nb₂O₅+0.8％CeO₂+0.4％MnO；B.92.4％Al₂O₃+0.1％Co₂O₃+3.5％MnO+2.5％Cr₂O₃+0.3％SiO₂+1.5％TiO₂按照A、B两组分质量比为4∶6～6∶4的比例称取上述分析纯试剂，混料，球磨，干燥，造粒，压制成型后放在真空石墨炉中于1305～1500℃烧结，随炉冷却或保温1～3h后随炉冷却，烧成的样品经表面处理清洗后上电极得到C＝0.02～22μF，ε＝1.7×10⁵～1.5×10⁸，U_1mA＝0.6～6.3V，U_10mA＝1.8～11.6V，a＝2.1～5.1的压敏陶瓷材料，而且制备工艺简单，安全可靠。
文档编号C04B35/622GK101555130SQ200910114090
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者沙 沙, 王宁章, 秦国宾, 马玉田 申请人:广西大学