专利名称：一种冰箱压缩机起动用ptc热敏电阻器及制备方法
技术领域：
本发明属半导体陶瓷热敏电阻及制备工艺，特别是关于冰箱压缩机起动用热敏电阻器及制备工艺。
以BaTiO3陶瓷为主晶相的正电阻温度系数(POSitive Temperature Coefficient简称PTC)热敏电阻器，由于其电阻对温度极敏感的特性，而引起人们极大的关注。各种PTC热敏电阻元件，在家电产品及控制线路中发挥着特殊作用。PTC热敏电阻作为冰箱压缩机起动器，较传统的电流重锤式起动器具有许多优点。
PTC热敏电阻对材料的组成和工艺具有相当高的敏感性。公知的制备PTC热敏电阻，采用施主掺杂BaTiO3，其制备用市售BaCO3和TiO2为主要原料，以〔(Ba1-xNx)Ti1+δO3+0.10-0.20%molM〕+SiO2、Al2O3、MnO2、Sb2O3、Li2CO3等掺杂加入物中的一种或数种作配方，(式中N∶Pb、Sr等二价元素，M∶Nb、Ta、Sb等高价金属离子或Y、Ce、La等稀土元素)。即在合成主晶相BaTiO3中或掺入一种(如Sb)或数种(如Sb+Nb)高价金属离子施主元素;或掺入稀土(如La)施主元素，再引进少量的受主元素及液相添加剂，按一般制备电子陶瓷工艺制作。施主杂质掺入量一般为0.08～0.20%mol，且各种掺杂成份(施主、受主、液相添加剂)通常采用二次或多次添加。或即先合成主配方，然后再引入其它成份(常用工艺);或将施主元素、液相添加剂与主配方一起加入，然后再引入受主元素(如CN85100019)。主晶相BaTiO3，或采用市售低纯BaCO3+TiO2固相反应合成;或采用草酸盐液相共沉法制备的超细粉体Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O获得。
使用场合不同，对PTC元件的电性能要求也不尽相同。冰箱压缩机由于其工作的特殊性，要求作为起动器的PTC热敏电阻应有较好的综合性能(如较高的抗电强度、合理的室温电阻、明显的PTC效应、短的恢复时间、较低的功耗)，按上述公知的配方及制备方法很难制得合适的综合性能较好的冰箱起动器，且已有工艺复杂，制备困难，操作要求高，重复性差。
本发明是对公知的制备PTC热敏电阻配方和工艺的改进，目的在于提供一种适合冰箱压缩机起动用PTC热敏电阻配方及制备方法。
本发明的要点在于选用协同效应较好的稀土元素钇(Y)和高价金属离子锑(Sb)作为施主掺杂物，并适当提高其掺入量，掺入总量为0.20-0.40%mol，以提高PTC热敏电阻的综合电性能。在制备方法上，主晶相BaTiO3合成，改单一使用化学(草酸盐)液相共沉法制备超细原料或直接使用市售低纯原料固相合成，为采用超细原料与固相合成料复配合成方法。
以下就本发明内容分述如下施主掺杂物选用协同效应较好的稀土元素钇(Y)和高价金属离子锑(Sb)，即在主配方中同时加入如Sb2O3和Y2O3的混合物，提高制成元件的综合电性能，在掺入量上，采取提高其掺量的做法，以提高制成元件的耐压性能，钇和锑的总掺入量为0.20-0.40%mol，其优选掺入量为0.30-0.40%mol。本发明的掺杂效果见下表。
掺杂组分掺量 ρ25℃ αm lg (ρmax)/(ρmin) 抗电强度恢复时间功耗%molΩ·Cm%/℃V/mmSecWSb2O3Y2O30.33 250-450 32 6.7 430 63 1.7Sb2O30.33 500-800 26 5.45 405 78 1.98Y2O30.33 180-260 15 4.8 175 ＞80 ＞2注恢复时间为以二倍额定电压施加10min后，阻值降至室温值二倍时所用时间。
本发明的另一种优选方案为，适当提高了受主成份的添加量，受主添加量与施主添加量之比为0.6-1∶1，以获得一个较低的电阻率。
主晶相BaTiO3的合成，已有技术为采用传统市售低纯原料BaCO3+TiO2固相合成或用单一化学(草酸盐)液相共沉制备的超细粉料Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O锻烧而成。固相合成料，晶粒粗，纯度低，烧结后元件的电性能稳定性差，很难达到高耐压及低功耗的要求;液相超细料，活性高，烧结后元件易发生起泡及局部应力释放造成微裂纹，影响表面质量。本发明针对上述缺陷，采用在超细原料中掺以部分固相合成料合成主晶相BaTiO3的制备方法，较好地解决了单一料的缺陷，超细原料与固相合成料之比为0.70-0.95%mol∶0.05-0.30%mol，两种原料同时加入锻烧。
本发明采用如下配方组分，按下述制备方法制造冰箱压缩机起动器元件。
A主晶相BaTiO31molB施主(Y2O3+Sb2O3) 0.20-0.40%mol
C受主〔Mn(NO3)2〕 与施主比为0.6-1∶1D液相添加剂(Si4+、Al3+、 3.0-8.5%molTi4+、Ca2+、Li1+的一种或数种)其中主晶相BaTiO3按0.70-0.95〔Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O〕+0.05-0.30(BaCO3+TiO2)配制。
将上述配方组分准确称量后按下述工艺流程制备
即将各组分准确称量一次加入，于有机瓶内混合球磨24-36小时，烘干后以300-500kg/cm2压力予压成块，在空气中经1000-1100℃，保温1.0-1.5小时锻烧成熟料，将锻烧熟料细化，球磨24-30小时。
或将A与B同时混和球磨粉碎，予压成块，锻烧成熟料，再加入C和D球磨细化。
将细化熟料添加5-7%聚乙烯醇(PVA)造粒，在1000-2000kg/cm2压力成型，例如压成φ15.5×3mm基片，烧结成瓷。烧结元件经表面处理(如研磨、超声清洗)后，施加电极(如化学沉镍电极，银-镍复合电极、一次银浆电极)。
为缩短制备周期，简化工艺，提高化学计量比的准确性，有利于微量添加物与主成份充分混合，完全反应，提高PTC元件的稳定性及综合电性能，尤以各组分全部一次添加为好。
本发明具有工艺简单，化学计量比准确性高，制成元件的综合电性能、一致性、重复性好。下表为本发明的一个实施例(例一)的实测值。
ρ25℃ αm lg (ρmax)/(ρmin) 抗电强度恢复时间功耗Ω·CmV/mmSecW28032.86.53426671.58实施例一将〔0.95Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O+0.05(BaCO3+TiO2)〕+0.01TiO2+0.16Y2O3+0.05Sb2O3+0.13Mn(NO3)2+2.85SiO2混和粉碎，按上述工艺压成φ15.5×3mm圆形基片，在箱式电阻炉内烧结成瓷，经研磨、超声清洗后，施加一次欧姆接触银浆烧结电极。
实施例二配方为〔0.87Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O+0.13(BaCO3+TiO2)〕+0.01TiO2+0.08Sb2O3+0.31Y2O3+0.31Mn(NO3)2+2.85SiO2+0.6Al2O3+0.07Li2CO3。
实施例三配方为〔0.72Ba(TiO)(C2O4)2·H2O+0.28(BaCO3+TiO2)〕+0.01TiO2+0.13Sb2O3+0.20Y2O3+0.28Mn(NO3)2+2.75SiO2+1.0Al2O3+3.5CaCO3+0.01Li2CO3。
以上实施例组分单位均为%mol。
权利要求
1.一种冰箱压缩机起动用PTC热敏电阻器，由主晶相BaTiO3、施主元素、受主元素、液相添加剂构成，其特征在于施主元素为钇和锑，添加总量为0·20-0·40%mol。
2.按权利要求1所述的PTC热敏电阻器，其特征在于施主掺杂量最佳为0.3-0.4%mol。
3.按权利要求1或2所述的PTC热敏电阻器，其特征在于采用较高浓度的受主添加量，其受主与施主的摩尔比为0.6-1.0∶1。
4.一种冰箱压缩机起动用PTC热敏电阻的制备方法，包括在合成BaTiO3中掺以施主钇和锑、受主锰、液相添加剂SiO2、Al2O3、Li2CO3、CaCO3一种或数种，其特征在于主成份BaTiO3采用化学液相共沉制备的超细料Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O与低纯BaCO3+TiO2复合而成，组分比为0.70-0.95%mol∶0.05-0.30%mol。
5.按权利要求4所述的PTC热敏电阻制备方法，其特征在于施主、受主、液相添加剂全部与主配方同时加入。
全文摘要
本发明公开了一种冰箱压缩机起动用PTC热敏电阻及制备方法。其特征在于选用钇(Y)和锑(Sb)作施主掺杂物，主配方采用化学(草酸盐)液相共沉制备的超细原料Ba(TiO)(C
文档编号H01C7/02GK1031150SQ88103610
公开日1989年2月15日 申请日期1988年6月13日 优先权日1988年6月13日
发明者蒋国屏, 谢成志 申请人:江苏省宜兴陶瓷公司研究所