专利名称：热敏陶瓷材料和由其制得电动汽车用热敏电阻及制造方法
技术领域：
本发明属于半导体陶瓷材料领域，具体涉及一种热敏陶瓷材料，以及由该热敏陶瓷材料制得的电动汽车加热用热敏电阻和制造该热敏电阻的方法。
背景技术：
我国电动汽车研究领先于国际水平，实现了电动汽车比较完整的产业布局，在关键性零部件技术，如汽车燃料电池发动机、蓄电池等方面，已经取得了重大进展，形成了配套产业链，有可能成为世界上率先实现电动车大规模产业化应用的国家。随着电动汽车产业的发展，对电动汽车配件也提出技术革新的要求。电动汽车内部的工作环境复杂，要求用在电动汽车中的电加热装置可以具有耐高压、耐潮湿、耐腐蚀气体的能力，同时要求电加热装置冲击电流越小越好，以保护汽车电路。PTC (PositiveTemperature Coefficient,正温度系数热敏电阻)是电加热装置中的重要组件,决定电加热装置的品质。具体要求如下1、PTC片耐电压要高，对于传统规格的PTC加热片来说(24mm*15mm*3. 0mm,TS255°C，阻值I 3. 5ΚΩ)，耐电压应该在1200V以上。2、PTC片具有很高的升阻比，在110°C的温区范围，可以保证有比较好的耐热能力。3、Rmin/R25r值大于O. 5，可以保证比较小的冲击电流。4、有比较好的耐腐蚀性能。目前市面的电动汽车加热用PTC无法同时满足以上4种要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种热敏陶瓷材料及由该热敏陶瓷材料制得的用于电动汽车加热用PTC。本发明还提供了一种制造该PTC的方法。本发明采用的一个技术方案是一种热敏陶瓷材料，按摩尔份数计其成分包括57 61 份 BaCO3> I. 5 2 份 SrCO3> 12 13 份 Pb3O4' I. 5 2 份 CaCO3> 101 102 份 TiO2'
O.07 O. 09 份 Y2O3>O. 07 O. 09 份 Sb203、0. 04 O. 05 份 Mn (NO3)2 以及烧结液相助剂。在本发明一个较佳实施例中，热敏陶瓷材料的成分按摩尔份数计包括57. 5份BaCO3> I. 5 份 SrCO3> 13 份 Pb3O4,2 份 CaCO3> 102 份 Ti02、0. 08 份 Y2O3>O. 07 份 Sb203、0. 05 份Mn(NO3)2以及烧结液相助剂。按摩尔份数烧结液相助剂包括I. 2 I. 4份SiO2和I. 5 I. 8份A1203。在本发明一个较佳实施例中，烧结液相助剂包括I. 2份SiO2和I. 5份Al2O315为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种耐高电压PTC，由热敏陶瓷材料制得。该热敏陶瓷材料，按摩尔份数计其成分包括57 61份BaC03、I. 5 2 份 SrC03、12 13 份 Pb3O4U. 5 2 份 CaCO3>101 102 份 Ti02、0. 07 O. 09 份 Y2O3>
O.07 O. 09 份 Sb203、0. 04 O. 05 份 Mn (NO3)2 以及烧结液相助剂。将 BaCO3、SrCO3、Pb3O4、TiO2XaCO3等主晶相成分以及施受主掺杂物和烧结液相助剂按照设计的比例配料混合后经湿法球磨、预烧结、二次湿法球磨、造粒和压片、烧结、后加工等步骤制得PTC片。所述的湿法球磨是将上述混合物湿法球磨20 28小时，料球水的重量比为
0.5 I. 5 I 3 I 2，浆料在100 150°C干燥；优选湿法球磨24小时，料球水的重量比为1:2:1. 5，浆料在130°C下干燥；所述的预烧结是将经上述湿法球磨后的混合物在温度为1090 1100°C下，保温
2.5 3. 5小时；优选在1090 V下保温3小时；所述的二次湿法球磨是将预烧结的混合物再次湿法球磨20 28小时，料球水的重量比为O. 5 I. 5 : I 3 : I 2，浆料在100 150°C干燥；优选湿法球磨24小时，料球水的重量比为1:2:1. 5，浆料在130°C下干燥；所述的造粒和压片是加入PVA造粒，然后压制成27. 95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为
3.5g/cm3的方片；所述的烧结是在温度为1300 1320°C下，保温O. 5 I. 5小时，I. 5 2°C /分钟降温到800°C，然后自然降温到室温；优选烧结温度为1310°C，保温I小时，I. 5°C /分钟降温到800°C ；所述的后加工是将烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，100 150°C烘干
1.5 2. 5小时，真空溅射铝电极，制成24mm*15mm*3· 0mm，TS255°C，阻值I 3. 5ΚΩ产品；优选130°C烘干2小时。本发明的热敏陶瓷材料制得的PTC成品耐压可以达到1200V，具有IO4的升阻比， Rmin/R2a值大于O. 5，耐压性能高于400V/mm，电极使用真空溅射的方式制作铝电极，可以保证比较好的耐腐蚀性能，该PTC片可以充分满足电动汽车使用要求。
具体实施例方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例1-3为热敏陶瓷材料组合物实施例I按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混合主晶相成分包括57 份 BaCO3> I. 8 份 SrCO3> 12 份 Pb3O4' I. 5 份 CaCO3> 101 份 TiO2 ；施受主掺杂物包括O. 07 份 Y2O3、O. 07 份 Sb2O3、O. 04 份 Mn (NO3) 2 ；烧结液相助剂包括I. 2份SiO2和I. 6份A1203。实施例2按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混合主晶相成分包括61 份 BaC03、2 份 SrC03、12. 5 份 Pb304、l. 8 份 CaC03、101· 5 份 TiO2 ；施受主掺杂物包括O. 09 份 Y2O3、O. 08 份 Sb2O3、O. 05 份 Mn (NO3) 2 ；烧结液相助剂包括I. 4份SiO2和I. 8份A1203。实施例3 按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混合主晶相成分包括57. 5 份 BaCO3> I. 5 份 SrCO3> 13 份 Pb304、2 份 CaCO3> 102 份 TiO2 ；施受主掺杂物包括O. 08 份 Y2O3、O. 07 份 Sb2O3、O. 05 份 Mn (NO3) 2 ；烧结液相助剂包括I. 2份SiO2和I. 5份A1203。实施例4-6为由该热敏陶瓷材料混合物制得的PTC和制造PTC的方法实施例4将各成分按实施例I、实施例2或实施例3任一的比例配料，混合均匀。湿法球磨将混合后的原料、球、水以O. 5 I I的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨20小时；预烧结将上述混合浆料在100°C干燥后，1090°C预烧3. 5小时；二次湿法球磨料、球、水以O. 5 I I的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨20小时；造粒将上述碾磨后的混合浆料在100°C干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇)造粒;压片将造粒颗粒压制成27. 95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为3. 5g/cm3的方片；烧结将方片在1300°C保温I. 5小时，然后以I. 5°C /分钟的速率降温到800°C，
再自然降温到室温；后加工烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，100°C烘干2. 5小时，真空溅射铝电极，制成 24mm*15mm*3· 0mm，TS255°C，阻值 I 3· 5ΚΩ 产品。实施例5将各成分按实施例I、实施例2或实施例3任一的比例配料，混合均匀。湿法球磨将混合后的原料、球、水以I. 5 3 2的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨28小时；预烧结将上述混合浆料在150°C干燥后，1100°C预烧2. 5小时；二次湿法球磨料、球、水以I. 5 3 2的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨28小时；造粒将上述碾磨后的混合浆料在150°C干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇)造粒;压片将造粒颗粒压制成27. 95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为3. 5g/cm3的方片；烧结将方片在1320°C保温O. 5小时，然后以2°C /分钟的速率降温到800°C，再
自然降温到室温；后加工烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，150°C烘干I. 5小时，真空溅射铝电极，制成 24mm*15mm*3· 0mm，TS255°C，阻值 I 3· 5ΚΩ 产品。
实施例6将各成分按实施例3的比例配料，混合均匀。湿法球磨将混合后的原料、球、水以I : 2 I. 5的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨24小时；预烧结将上述混合浆料在130°C干燥后，1090°C预烧3小时；二次湿法球磨料、球、水以I : 2 I. 5的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨24小时；造粒将上述碾磨后的混合浆料在130°C干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇)造粒;压片将造粒颗粒压制成27. 95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为3. 5g/cm3的方片；烧结将方片在1310°C保温I小时，然后以I. 50C /分钟的速率降温到800°C，再 自然降温到室温；后加工烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，130°C烘干2小时，真空溅射铝电极，制成24mm*15mm*3. 0mm, TS255°C，阻值I 3. 5ΚΩ产品。本发明的热敏陶瓷材料制得的PTC成品耐压可以达到1200V，具有IO4的升阻比，Rmin/R25。。值大于O. 5，耐压性能高于400V/mm,电极使用真空溅射的方式制作铝电极，可以保证比较好的耐腐蚀性能，该PTC片可以充分满足电动汽车使用要求。
权利要求
1.一种热敏陶瓷材料，其特征在于，按照摩尔份数计其包括以下组分57 61份BaCO3> I. 5 2 份 SrCO3> 12 13 份 Pb3O4' I. 5 2 份 CaCO3> 101 102 份 Ti02、0. 07 O. 09份Υ203、0· 07 O. 09份Sb2O3>O. 04 O. 05份Mn(NO3)2以及烧结液相助剂。
2.根据权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，按照摩尔份数计其包括以下组分57. 5 份 BaCO3U. 5 份 SrCO3'13 份 Pb3O4,2 份 CaCO3'102 份 Ti02、0. 08 份 Υ203、0· 07 份 Sb2O3'O.05份Mn(NO3)2以及烧结液相助剂。
3.根据权利要求I或者2所述的陶瓷材料，其特征在于所述烧结液相助剂按摩尔份数计包括I. 2 I. 4份SiO2和I. 5 I. 8份Α1203。
4.根据权利要求3所述的陶瓷材料，其特征在于所述烧结液相助剂按摩尔份数计包括 I. 2 份 SiO2 和 I. 5 份 Α1203。
5.一种电动汽车加热用正温度系数热敏电阻，其特征在于所述热敏电阻由权利要求I 4任一所述的热敏陶瓷材料制得。
6.一种制造权利要求5所述热敏电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤 a)湿法球磨将混合物按比例混合均匀,湿法球磨20 28小时，料球水的重量比为0.5 L5 I 3 I 2，浆料在100 150°C干燥； b)预烧结将湿法球磨后的混合物在温度为1090 1100°C下，保温2.5 3. 5小时； c)二次湿法球磨将预烧结的混合物再次湿法球磨20 28小时，料球水的重量比为O. 5 I. 5 : I 3 : I 2，浆料在100 150°C干燥； d)造粒和压片加入PVA造粒,然后压制成27.95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为3. 5g/cm3的方片； e)烧结在温度为1300 1320°C下，保温O.5 I. 5小时，I. 5 2°C /分钟降温到800°C，然后自然降温到室温； f)后加工将烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，100 150°C烘干I.5 2. 5小时，真空溅射铝电极，制成24mm*15mm*3. 0mm, TS255°C，阻值I 3. 5ΚΩ产品。
7.按照权利要求6所述制造热敏电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤 a)湿法球磨将混合物按比例混合均匀，湿法球磨24小时，料球水的重量比为1:2: 1.5，浆料在1301干燥； b)预烧结将湿法球磨后的混合物在温度为1090°C下，保温3小时； c)二次湿法球磨将预烧结的混合物再次湿法球磨24小时，料球水的重量比为1:2: 1.5，浆料在1301干燥； d)造粒和压片加入PVA造粒,然后压制成27.95mm*17. 42mm*3. 8mm,密度为3. 5g/cm3的方片； e)烧结在温度为1310°C下，保温I小时，I.5°C /分钟降温到800°C，然后自然降温到室温； f)后加工将烧结完成以后的PTC片进行平面厚度磨削，130°C烘干2小时，真空溅射铝电极，制成 24mm*15mm*3· 0mm，TS255°C，阻值 I 3· 5ΚΩ 产品。
全文摘要
本发明公开了一种热敏陶瓷材料，按摩尔份数计其成分包括57～61份BaCO3、1.5～2份SrCO3、12～13份Pb3O4、1.5～2份CaCO3、101～102份TiO2、0.07～0.09份Y2O3、0.07～0.09份Sb2O3、0.04～0.05份Mn(NO3)2以及烧结液相助剂；还公开了一种采用该热敏陶瓷材料制得的电动汽车加热用PTC和制造该PTC的方法将上述组分按照设计比例混合后经湿法球磨、预烧结、二次湿法球磨、造粒和压片、烧结、后加工制成PTC；该PTC具有耐高压、耐潮湿、耐腐蚀气体的能力，同时加热时具有较小的电流冲击，可以充分满足电动汽车使用要求。
文档编号C04B35/468GK102617136SQ20121008065
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者石永丰 申请人:常熟市林芝电子有限责任公司