陶瓷PTC熱敏電阻元件及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，包括如下步驟：以BaCO3、CaCO3、TiO2為主原料與第一半導化劑混合，濕法球磨一預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成一號主料；以Pb3O4、TiO2為主原料與第二半導化劑混合，濕法球磨所述預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成二號主料；以及將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑等混合，通過添加特定量移動劑，或調整燒結助劑的比例，對表面溫度參數進行修正，以及濕法球磨所述預定時間，經造粒、成型、燒結、電極制備成品。本發明專利技術還公開了一種陶瓷PTC熱敏電阻元件。

【技術實現步驟摘要】
陶瓷PTC熱敏電阻元件及其制備方法
本專利技術涉及熱敏電阻技術，尤其涉及一種陶瓷PTC熱敏電阻元件及其制備方法。
技術介紹
PTC(全稱PositiveTemperatureCoefficient)熱敏電阻陶瓷是一種具有正溫度系數的半導體功能陶瓷。PTC熱敏電阻陶瓷在轉變溫度(Tc)之前，電阻隨溫度的升高而下降；溫度從轉變溫度到設計最高溫度之前，電阻隨溫度的升高而顯著增長，這就是PTC效應。利用PTC效應，根據不同的溫度系數，可以制造不同用途的陶瓷PTC熱敏電阻元件。例如，卷發器、直發器等發鉗用PTC加熱組件，就是利用PTC作為發熱體，它具有自動控溫的特征，安全可靠。其中，所需的關鍵特性是升溫速度快、表面溫度精確度高、電阻一致性好、耐電壓性能優良。使用傳統方法生產某種表面溫度發鉗用陶瓷PTC元件產品時，通常是將主原料BaCO3、Pb3O4、CaCO3、TiO2及半導化元素Nb2O5等，按計算所得比例一次配料濕法球磨混合，經壓濾、烘干之后合成。此時主晶相(Ba，Pb)TiO3形成，表面溫度參數值基本確定。二次配料時，添加摻雜劑MnO2及助劑SiO2等濕法球磨混合，經造粒、成型、燒結、電極制備成品。此工藝存在的缺陷是：合成過程中由于Pb揮發，造成原有配料成分比例不準確，表面溫度產生漂移，升溫速度受到影響，產品性能穩定性差。而且，由于表面溫度在一次配料時已基本定型，二次配料時不能按所需作出調整，配料不靈活。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術提供本專利技術針對目前發鉗用陶瓷PTC熱敏電阻元件存在的問題，提供了一種新型的、配制靈活且質量更容易控制的生產技術和工藝，產品升溫速度快、表面溫度精確、電阻一致性好、耐電壓性能高。本專利技術實施例提供一種陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，包括如下步驟：以BaCO3、CaCO3、TiO2為主原料與第一半導化劑混合，濕法球磨一預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成一號主料；以Pb3O4、TiO2為主原料與第二半導化劑混合，濕法球磨所述預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成二號主料；以及至少將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑混合，通過添加特定量移動劑，或調整燒結助劑的比例，對表面溫度參數進行修正，以及濕法球磨所述預定時間，經造粒、成型、燒結、電極制備成品。本專利技術還提供一種陶瓷PTC熱敏電阻元件，包括主要成分：一號主料：(Ba1-XCaX)TiYO3+aM1，其中X＝0.0～0.10mol，Y＝1.0～1.05mol，a＝0.0010～0.0025mol，M1表示半導化劑；二號主料：PbTiO3+aM1，其中a＝0.0010～0.0025mol，M1表示半導化劑；以及三號主料：m[(Ba,Ca)TiO3]+n[PbTiO3]+bM2+cM3，其中m＝0.6～1.0mol，n＝0.0～0.4mol，b＝0.0～0.0015mol，c＝0.005～0.10mol，M2表示摻雜劑，M3表示燒結助劑。本專利技術提供的陶瓷PTC熱敏電阻元件和制備方法，是按照(Ba，Ca)TiO3和PbTiO3二者形成鈣鈦礦結構的固溶理論，將其與例如Mn(NO3)2溶液及Al2O3、SiO2等助劑混合，通過優化材料組成和配比技術、制定合理工藝，生產具有升溫速度快、表面溫度精確度高、電阻一致性好、耐壓性能優良的發鉗用陶瓷PTC元件，通過使用所述制備方法，使得配料調整靈活，生產系統響應快速，產品性能穩定。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利技術的技術方案作進一步更詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術提供一種陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，包括如下步驟：步驟1，以BaCO3、CaCO3、TiO2為主原料與第一半導化劑混合，濕法球磨一預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成一號主料。本實施例中，所述濕法球磨的預定時間是20h～24h。此外，所述一號主料的合成溫度是1130℃～1150℃，合成時間是2h～3h。步驟2，以Pb3O4、TiO2為主原料與第二半導化劑混合，濕法球磨所述預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成二號主料。其中，所述第一半導化劑或第二半導化劑包括三價或五價的稀土微量元素。具體的，本實施例中，所述第一半導化劑是氧化銻(Sb2O3)，以及氧化鈮(Nb2O5)、氧化釔(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化釤(Sm2O3)中的至少一種，所述第二半導化劑是氧化鈮(Nb2O5)、氧化釔(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化釤(Sm2O3)中的至少一種。本實施例中，所述二號主料的合成溫度是850℃～980℃，合成時間2h～3h。步驟3，至少將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑等混合，濕法球磨所述預定時間，經造粒、成型、燒結、電極制備成品。其中，所述將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑等混合的步驟還包括：通過添加特定量移動劑，或調整燒結助劑的比例，對表面溫度參數進行修正。本實施例中，所述摻雜劑主要為硝酸錳Mn(NO3)2溶液；所述燒結助劑包括氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)，以及氮化硼(BN)、碳酸鋰(Li2CO3)、氧化鉍(Bi2O3)中的至少一種，所述移動劑是氧化鍶(SrO)或PbTiO3。更具體的，下面將列舉更具體的實施例。在以下實施例中，一號主料和二號主料優先制備完成，供制備成品(即三號主料)時使用。第一實施例一號主料制備包括以下步驟：(1)稱取原料：BaCO3：69.5089Kg、CaCO3：1.0903Kg、TiO2：29.1886Kg、Sb2O3:0.0635Kg、Nb2O5：0.1158Kg、Y2O3：0.0328Kg；(2)將此六種原料倒入球磨罐中，加去離子水濕法球磨24h；(3)經壓濾烘干后，裝入坩堝進行預燒反應合成，合成溫度1150℃，合成時間2h。二號主料制備包括以下步驟：(1)稱取原料：Pb3O4：74.4281Kg、TiO2：25.4457Kg、Nb2O5：0.1262Kg；(2)將此三種原料倒入球磨罐中，加去離子水濕法球磨24h；(3)經壓濾烘干后，裝入匣缽進行預燒反應合成，合成溫度950℃，合成時間2h。成品制備包括以下步驟：(1)稱取一號主料：155.2549g；(2)稱取二號主料：44.7451g；(3)稱取Al2O3：2.0886g、SiO2：1.2307g、Li2CO3：2.1191g，量取50％濃度Mn(NO3)2溶液：0.1142ml；(4)將上述材料加去離子水濕法球磨24h后烘干，加入適量PVA粘結劑混合造粒；(5)干壓成型，將成型片在1280℃窯中高溫燒結1h成瓷，磨片清潔干凈后，上電極制備成品。第二實施例第二實施例的制備過程與第一實施例大致相同，其區別在于：成品制備包括以下步驟：(1)稱取一號主料：139.1165g；(2)稱取二號主料：60.8835g；(3)稱取Al2O3：2.0462g、SiO2：1.2057g、BN：0.6973g，量取50％濃度Mn(NO3)2溶液：0.1119ml；(4)將上述材料加去離子水濕法球磨24h后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：以BaCO3、CaCO3、TiO2為主原料與第一半導化劑混合，濕法球磨一預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成一號主料；以Pb3O4、TiO2為主原料與第二半導化劑混合，濕法球磨所述預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成二號主料；以及至少將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑混合，通過添加特定量移動劑，或調整燒結助劑的比例，對表面溫度參數進行修正，以及濕法球磨所述預定時間，經造粒、成型、燒結、電極制備成品。

【技術特征摘要】
1.一種陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：以BaCO3、CaCO3、TiO2為主原料與第一半導化劑混合，濕法球磨一預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成一號主料；以Pb3O4、TiO2為主原料與第二半導化劑混合，濕法球磨所述預定時間，經壓濾烘干后進行預燒反應合成二號主料；以及至少將一號主料、二號主料與摻雜劑、燒結助劑混合，通過添加特定量移動劑，或調整燒結助劑的比例，對表面溫度參數進行修正，以及濕法球磨所述預定時間，經造粒、成型、燒結、電極制備成品；其中，所述第一半導化劑或第二半導化劑包括三價或五價的稀土微量元素，所述第一半導化劑是Sb2O3與Nb2O5、Y2O3、La2O3、Ta2O5、Sm2O3中的至少一種的混合；所述第二半導化劑Nb2O5、Y2O3、La2O3、Ta2O5、Sm2O3中的至少一種。2.如權利要求1所述的陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，所述摻雜劑主要為Mn(NO3)2溶液；所述燒結助劑包括Al2O3、SiO2，以及BN、Li2CO3、Bi2O3中的至少一種，所述移動劑是SrO或PbTiO3。3.如權利要求1所述的陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，所述濕法球磨的預定時間是20h～24h。4.如權利要求1所述的陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，所述一號主料的合成溫度是1130℃～1150℃，合成時間是2h～3h。5.如權利要求1所述的陶瓷PTC熱敏電阻元件的制備方法，其特征在于，所述二號主料的合成溫度是850℃～980℃，合成時間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郜長福，龍曉琴，宋文杰，
申請(專利權)人：深圳市金科特種材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44