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一种复相NTC热敏陶瓷及其制备方法

阅读：4发布：2021-04-12

专利汇可以提供一种复相NTC热敏陶瓷及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种复相NTC热敏陶瓷材料及其制备方法，它以BaCO3、SnO2和Bi2O3为主要原料，预先固相合成BaSnO3及BaBiO3坯料，二次混合球磨BaSnO3和BaBiO3坯料或在此混合坯料中掺杂微量Sb2O3和稀土元素氧化物后二次球磨，采用普通陶瓷制备工艺，在1100～1300℃下烧结成型。性能测试表明，本发明的复相NTC热敏陶瓷B值可以达到5000K以上，室温电阻率可降至200Ω·m。本发明制备工艺简单，物料损耗小，成本较低，所得产品可应用于测温、控温、自动增益调整、温度补偿等方面。，下面是一种复相NTC热敏陶瓷及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种复相NTC热敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将原材料按BaCO3︰SnO2 =1︰1的摩尔比配料，然后湿法球磨使其混合均匀，烘干合成为BaSnO3坯料；
（2）将原材料按BaCO3︰Bi2O3 =2︰1的摩尔比配料，然后湿法球磨使其混合均匀，烘干合成为BaBiO3坯料；
（3）将上述（1）、（2）得到的陶瓷坯料按100BaSnO3-xBaBiO3（05at%的掺杂物三氧化二锑二次球磨烘干，然后加3%浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1~1.4 mm的圆片，以150℃/h 的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在1100℃保温2小时，最后随炉冷却至室温，制成Sb掺杂BaSnO3/BaBiO3复相NTC热敏陶瓷材料。
2.用权利要求1所述的制备方法制备的复相NTC热敏陶瓷产品。

说明书全文

一种复相NTC热敏陶瓷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及NTC热敏陶瓷，具体是一种复相NTC热敏陶瓷及其制备方法。

背景技术

[0002] NTCR(Negative Temperature Coefficient Thermistor)即负温度系数热敏电阻器件，其电阻随温度的升高而减小。NTC热敏电阻一般是用过渡金属氧化物半导体陶瓷材料制成，电阻率随着温度的升高而呈指数减小，是理想的温度传感器材料。NTC热敏陶瓷材料种类众多，根据组成可分为氧化物系和非氧化物系，结构可为尖晶石型、钙钛矿型、萤石型、金红石型等。NTC热敏陶瓷的主要用途有温度补偿、抑制浪涌电流、温度检测和自动增益调整等。

[0003] 但是对于过渡族金属氧化物体系，为了使其成为半导体陶瓷，一般要在1300℃或者更高的温度下烧结，因而具有如下缺点：能源消耗大，窑炉维护成本高且容易损坏。并且，传统NTC热敏陶瓷中原料中的Cu、Ni、Co等过渡族金属氧化物和稀土氧化物在自然界中含量较低，开发成本较高，对应提高了NTC热敏陶瓷的成本。因此需要一种能够在较低温度下烧结的成本相对较低的半导体陶瓷作为替代。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种同时具有较高材料常数B值和较低室温电阻率，且成本低、工艺简单的复相NTC热敏陶瓷及其制备方法。

[0005] 实现本发明的技术方案是：

[0006] 它以BaCO3、SnO2和Bi2O3为主要原料，分别合成具有钙钛矿结构的BaSnO3和BaBiO3化合物，经球磨混合均匀后烧结，形成复相半导体陶瓷，其成分可以用通式100BaSnO3-xBaBiO3来表示，其中x表示摩尔分数，0

[0007] 其制备工艺是：

[0008] 1.以SnO2与BaCO3为原料按化学式BaSnO3化学计量比进行配比，然后湿法球磨使其混合均匀，烘干后经1300℃保温2小时合成BaSnO3坯料。

[0009] 2.以Bi2O3与BaCO3为原料按化学式BaBiO3化学计量比进行配比，然后湿法球磨使其混合均匀，烘干后经800℃保温8小时合成BaBiO3坯料。

[0010] 3.BaSnO3和BaBiO3陶瓷坯料按100BaSnO3-xBaBiO3比例配料，混合后二次球磨烘干；也可在BaSnO3和BaBiO3混合陶瓷坯料中掺杂微量锑及稀土元素氧化物，混合后二次球磨烘干。在掺杂或非掺杂100BaSnO3-xBaBiO3混合陶瓷坯料中加入PVA粘结剂干压成型，在600℃保温2小时排出粘结剂，再在1100～1300℃烧结2～5小时，最后随炉冷却至室温。
陶瓷片双面被银电极。

[0011] 本制备方法可通过调整BaSnO3与BaBiO3的摩尔比、掺杂物摩尔百分含量和烧结工艺来调控本材料体系的电学性能。

[0012] 本发明的新型复相NTC热敏陶瓷材料，具有优良的热敏性能。性能测试表明，该热敏陶瓷B值可达到5000K以上，室温电阻率可降至200Ω·m，实现热敏电阻元件低阻、高B值的特性，可采用传统陶瓷制备技术和工业用原料获得，制备工艺简单、稳定，具有实用性。附图说明

[0013] 图1本发明实施例1中产物ρ-T曲线。

[0014] 图2本发明实施例2中产物ρ-T曲线。

[0015] 图3本发明实施例3中产物ρ-T曲线。

具体实施方式

[0016] 实施例1：

[0017] 以SnO2与BaCO3为原料按化学式BaSnO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经1300℃保温2小时合成BaSnO3陶瓷坯料。

[0018] 以Bi2O3与BaCO3为原料按化学式BaBiO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经800℃保温8小时合成BaBiO3陶瓷坯料。

[0019] BaSnO3、BaBiO3陶瓷坯料按100BaSnO3-30BaBiO3比例配料，二次球磨烘干，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在
1200℃保温5小时，最后随炉冷却至室温。陶瓷片双面被银电极。

[0020] 性能测试表明，室温电阻率ρ25为200Ω·m，B25/85值为4600K。相关数据如图1所示。

[0021] 实施例2：

[0022] 以SnO2与BaCO3为原料按化学式BaSnO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经1300℃保温2小时合成BaSnO3陶瓷坯料。

[0023] 以Bi2O3与BaCO3为原料按化学式BaBiO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经800℃保温8小时合成BaBiO3陶瓷坯料。

[0024] BaSnO3、BaBiO3陶瓷坯料按100BaSnO3-90BaBiO3比例配料，二次球磨烘干，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在
1100℃保温2小时，最后随炉冷却至室温。陶瓷片双面被银电极。

[0025] 性能测试表明，室温电阻率ρ25为330Ω·m，B25/85值为3400K。相关数据如图2所示。

[0026] 实施例3：

[0027] 以SnO2与BaCO3为原料按化学式BaSnO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经1300℃保温2小时合成BaSnO3陶瓷坯料。

[0028] 以Bi2O3与BaCO3为原料按化学式BaBiO3进行配比，以无水乙醇为介质湿磨，烘干后经800℃保温2小时合成BaBiO3陶瓷坯料。

[0029] BaSnO3、BaBiO3陶瓷坯料按100BaSnO3-30BaBiO3比例配料，加入5at％(相对于100BaSnO3-30BaBiO3总量)的Sb2O3二次球磨烘干，然后加3％浓度的PVA溶液作为粘结剂，在100MPa压力下压制成直径18mm，厚度1～1.4mm的圆片，以150℃/h的升温速率在600℃保温2小时排出粘结剂，再以300℃/h的升温速率在1100℃保温2小时，最后随炉冷却至室温。陶瓷片双面被银电极。

[0030] 性能测试表明，室温电阻率ρ25为1900Ω·m，B25/85值为5300K。相关数据如图3所示。

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