一种无铅PTC陶瓷及其制备方法与流程

本发明涉及一种ptc陶瓷及其制备方法，特别是一种无铅ptc陶瓷及其制备方法。

背景技术：

ptc热敏陶瓷是一类极为关键的电子功能材料，是一种同时兼顾稳定发热性和控制性的电子功能陶瓷。

然而，现在市面上常见的是含铅体系的ptc陶瓷，其制备过程中所使用的pbo或pb3o4含量较高，在生产、使用、回收、废弃的过程中，严重的破坏了生态环境，影响人类与环境和谐共处。因此，近年来关于无铅陶瓷的研究开展火热，但是，现目前的无铅陶瓷或多或少的都存在居里温度过低的缺陷，低于含铅体系ptc陶瓷的居里温度。

因此，现目前的ptc陶瓷或多或少的都存在含铅、污染大或居里温度较低的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于，一种无铅ptc陶瓷及其制备方法。本发明的陶瓷具有无铅，环境污染小，居里温度高的特点。

本发明的技术方案：一种无铅ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分组成为：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中0.01≤x≤0.04。

前述的无铅ptc陶瓷，所述0.02≤x≤0.03。

前述的无铅ptc陶瓷，所述x＝0.03。

一种前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

a、按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后称取相应重量的原料并混合，得a品；

b、向a品中加入乙醇并研磨，使其研磨成粉，得b品；

c、将b品干燥，使乙醇完全挥发，得c品；

d、对c品预烧，然后随炉冷却，得d品；

e、向d品中加入乙醇并进行二次研磨，得e品；

f、在e品中加入粘结剂造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品压成圆片，得g品；

h、对g品先进行排胶，然后烧制，得成品。

前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

a、按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后称取相应重量的原料，将称取的原料混合，得a品；

b、向每100ga品中加入乙醇130-170ml，并研磨，研磨转速为250-290r/min，研磨时间为7-9h，得b品；

c、将b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全挥发，干燥温度为70-80℃，干燥时间6-8h，得c品；

d、将c品预烧，预烧工艺为：先以2℃/min的速率升温，升温至500℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温，升温至1100-1250℃，保温时间2-4h，之后随炉冷却，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇130-170ml，并进行二次研磨，研磨转速为250-290r/min，研磨时间为7-9h，得e品；

f、向e品中加入粘结剂，将陶瓷粉末混合均匀，然后造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品采用干压成型，在8-10mpa的压力下，e品被压成ф10mm×1mm的圆片，得g品；

h、将g品放入排胶炉中，并以2℃/min的升温速率升温至600℃，然后保温1.5-2.5h，彻底排胶，并以3℃/min的升温速率在1280℃保温1.5-2.5h，得成品。

前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，所述原料在称取前，先放入烘箱中以80-120℃烘4-8h。

前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，所述原料在称取前，先放入烘箱中以100℃烘6h。

前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，所述研磨采用行星式球磨，球磨设备为尼龙球磨设备。

前述的无铅ptc陶瓷的制备方法，所述粘结剂为6％wt.的石蜡。

本发明的有益效果：

1、本发明通过调整ptc陶瓷的配方，去除传统ptc陶瓷配方中的铅，彻底解决了传统ptc陶瓷中铅对环境的污染，同时，通过该配方制备的ptc陶瓷不仅不含铅，而且还具有较高的居里温度。

2、本发明通过按照新的ptc陶瓷的配方调整制备工艺条件，制备出了既不含铅，同时又具有较高居里温度的ptc陶瓷，高于传统含铅陶瓷，最高居里温度达到了172℃。

附图说明

附图1为本发明陶瓷的sem组织相貌，(a)为x＝0.1、(b)为x＝0.2、(c)为x＝0.3、(d)为x＝0.4；

附图2为本发明陶瓷的xrd图谱；

附图3为本发明陶瓷在10khz测试的介电常数与温度的关系；

附图4为本发明陶瓷在10khz测试的介电损耗随温度变化的关系；

附图5为本发明陶瓷的阻温特性曲线；

附图6为不同x取值时的陶瓷的居里温度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

实施例1、一种无铅ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分组成为：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.3；换算成重量，各组分为batio368.3g、tio228.8g、nb2o50.07g、bi2o31.68g、k2co30.65g、sno20.5g。

上述无铅ptc陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

a、将陶瓷原料放入烘箱中以100℃烘6h，并按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后精确称取相应重量的原料，将称取的原料混合，得a品；

b、将a品放入尼龙球磨设备，并向每100ga品中加入乙醇150ml，采用行星球磨方式研磨，研磨的研磨转速为270r/min，研磨时间为8h，得b品；

c、将b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全挥发，干燥温度为75℃，干燥时间7h，得c品；

d、将c品预烧，预烧工艺为：先以2℃/min的速率升温，升温至500℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温，升温至1180℃，保温时间3h，之后随炉冷却，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并进行二次研磨，研磨转速为270r/min，研磨时间为8h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蜡作为粘结剂，将陶瓷粉末混合均匀，然后造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品采用干压成型，在9mpa的压力下，e品被压成ф10mm×1mm的圆片，得g品；

g、将g品放入排胶炉中，并以2℃/min的升温速率升温至600℃，然后保温2h，彻底排胶，并以3℃/min的升温速率在1280℃保温2h，得成品。

实施例2、一种无铅ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分组成为：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.01；换算成重量，各组分为batio367.9g、tio228.7g、nb2o50.07g、bi2o31.67g、k2co30.56g、sno21.1g。

上述无铅ptc陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

a、将陶瓷原料放入烘箱中以80℃烘4h，并按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后精确称取相应重量的原料，将称取的原料混合，得a品；

b、将a品放入尼龙球磨设备，并向每100g加入乙醇130ml，采用行星球磨方式研磨，研磨的研磨转速为250r/min，研磨时间为9h，得b品；

c、将b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全挥发，干燥温度为70℃，干燥时间8h，得c品；

d、将c品预烧，预烧工艺为：先以2℃/min的速率升温，升温至500℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温，升温至1100℃，保温时间4h，之后随炉冷却，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇130ml，并进行二次研磨，研磨转速为250r/min，研磨时间为9h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蜡作为粘结剂，将陶瓷粉末混合均匀，然后造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品采用干压成型，在8-10mpa的压力下，e品被压成ф10mm×1mm的圆片，得g品；

h、将g品放入排胶炉中，并以2℃/min的升温速率升温至600℃，然后保温1.5h，彻底排胶，并以3℃/min的升温速率在1280℃保温1.5h，得成品。

实施例3、一种无铅ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分组成为：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.03；换算成重量，各组分为batio367.6g、tio228.5g、nb2o50.07g、bi2o31.66g、k2co30.57g、sno21.6g。

上述无铅ptc陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

a、将陶瓷原料放入烘箱中以120℃烘4h，并按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后精确称取相应重量的原料，将称取的原料混合，得a品；

b、将a品放入尼龙球磨设备，并向每100g加入乙醇170ml，采用行星球磨方式研磨,研磨的研磨转速为290r/min，研磨时间为7h，得b品；

c、将b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全挥发，干燥温度为80℃，干燥时间6h，得c品；

d、将c品预烧，预烧工艺为：先以2℃/min的速率升温，升温至500℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温，升温至1250℃，保温时间2h，之后随炉冷却，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并进行二次研磨，研磨转速为290r/min，研磨时间为7h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蜡作为粘结剂，将陶瓷粉末混合均匀，然后造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品采用干压成型，在10mpa的压力下，e品被压成ф10mm×1mm的圆片，得g品；

h、将g品放入排胶炉中，并以2℃/min的升温速率升温至600℃，然后保温2.5h，彻底排胶，并以3℃/min的升温速率在1280℃保温2.5h，得成品。

实施例4、一种无铅ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分组成为：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.04；换算成重量，各组分为batio367.2g、tio228.4g、nb2o50.07g、bi2o31.65g、k2co30.58g、sno22.1g。

上述无铅ptc陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

a、将陶瓷原料放入烘箱中以100℃烘6h，并按所述陶瓷的成分组成进行计算，得出每一种原料的重量，然后精确称取相应重量的原料，将称取的原料混合，得a品；

b、将a品放入尼龙球磨设备，并向每100g加入乙醇150ml，采用行星球磨方式研磨,研磨的研磨转速均为270r/min，研磨时间为8h，得b品；

c、将b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全挥发，干燥温度为75℃，干燥时间7h，得c品；

d、将c品预烧，预烧工艺为：先以2℃/min的速率升温，升温至500℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温，升温至1180℃，保温时间3h，之后随炉冷却，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并进行二次研磨，研磨转速为270r/min，研磨时间为8h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蜡作为粘结剂，将陶瓷粉末混合均匀，然后造粒，随后用40目筛过筛，得f品；

g、将f品采用干压成型，在9mpa的压力下，e品被压成ф10mm×1mm的圆片，得g品；

h、将g品放入排胶炉中，并以2℃/min的升温速率升温至600℃，然后保温2h，彻底排胶，并以3℃/min的升温速率在1280℃保温2h，得成品。

表1本发明实施例陶瓷的室温电阻率(ρrt)和升阻比lg(ρmax/ρmin)