專利名稱：一種鈦酸鋇ptc陶瓷的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子陶瓷元件制備技術領域，具體涉及一種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，尤其是疊層PTC熱敏電阻器中所用的微量均勻摻雜鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法。
背景技術：
目前，隨著電子元件向微型化發(fā)展，疊層片式PTC(正溫度系數)熱敏電阻器得到了廣泛的研究。為避免內電極與坯體共燒時被氧化，疊層片式PTC熱敏電阻器需要采用還原再氧化工藝制備，即在還原氣氛中共燒，然后再在空氣中較低溫度下氧化以產生PTC效應。在制作疊層器件的過程中，如何保持材料的低電阻率和高升阻比成了重點要研究的問題。由于疊層片式PTC熱敏電阻陶瓷材料需采用微量摻雜，摻雜元素摩爾含量在千分之幾， 而所采用的還原再氧化工藝在還原氣氛中燒結時會產生大量的氧空位，從而抑制了施主雜質進入晶粒格點過程，致使采用傳統(tǒng)固相法在微量摻雜的情況下難以制備出性能優(yōu)良的疊層片式PTC熱敏電阻。本發(fā)明從燒結工藝對材料的電性能影響的角度出發(fā)，目的在于通過改進工藝過程找到一種采用傳統(tǒng)固相法的條件下實現微量摻雜，提高疊層片式BaTiO3基半導瓷PTC熱敏性能的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，該方法制備的PTC陶瓷和片式疊層器件具有再氧化溫度低、晶粒均勻細小、室溫電阻率小和PTC效應大的特點。本發(fā)明提供的一種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 99 101，11 100, Y2O3 0. 1 0. 5，0. 0 0. 01 ；(2)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的小球，最終獲得粒徑大小為500nm以下的粉體混合物；(3)將所得粉體混合物進行烘干、預燒處理，合成均勻微量摻雜的鈦酸鋇粉體；(4)將所得粉體配制成流延漿料，流延出生坯膜片；(5)層壓并印刷Ni內電極，制作成疊層片式結構；(6)切割成含有內電極的器件；(7)在還原氣氛中燒結，然后在空氣中進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)采用傳統(tǒng)的固相燒結方法，與傳統(tǒng)的生產工藝兼容，并結合了流延工藝制作片式PTCR元件。(2)本發(fā)明采用高能超細球磨的方法，對預燒前的粉體原料進行球磨，獲得< 500nm的超細粒徑，保證了預燒后獲得的PTC粉體已實現微量均勻摻雜。(3)通過微量施主摻雜改性，得到了低電阻率高升阻比的鈦酸鋇基細晶半導體陶
ο(4)采用較高的預燒溫度和較低的燒結溫度，制備出的陶瓷粒徑細小均勻，易于在較低的溫度下再氧化?？傊?，本發(fā)明方法所制備的鈦酸鋇基半導體陶瓷的瓷體晶粒大小可以達到2. Ομπι 以下，室溫電阻率在1 200 Ω. cm之間，疊層器件升阻比達IO3以上。


圖1為疊層片式熱敏電阻結構圖，圖中，1表示內電極，2表示外電極，3表示瓷體；圖2為樣品阻溫測試曲線。
具體實施例方式下面通過借助實施例更加詳細地說明本發(fā)明，但以下實施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護范圍并不受這些實施例的限制。實施例1(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 99，TiO2 100，Y2O3 0. 5 ；(2)將獲得的混合粉料、去離子水按照1. 0 2. 0的質量比例混合，進行高能超細球磨。采用直徑為1 6mm的^O2小球、轉速為1400rpm、球磨時間為1小時，然后烘干，并在空氣中1180°C預燒2小時；(3)將制得的陶瓷粉配制成流延漿料，并將漿料用流延機流出膜片，厚度調為 50um ；(4)用熱壓機將兩層厚度為70um的生粉膜壓在載板上，然后用層壓機與印刷機交替制作疊層片式坯片，切割得到1206規(guī)格的分立生坯片；(5)在還原氣氛中以1200°C燒結，然后在空氣中以780°C進行再氧化，獲得所需的陶瓷電阻樣品。制得的陶瓷樣品平均室溫電阻約3 Ω，升阻比數量級為2. 62。實施例2(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 100，TiO2 100，Y2O3 0. 3，SiO2 0. 005 ；；(2)將獲得的混合粉料、去離子水按照1. 0 2. 0的質量比例混合，進行高能超細球磨。采用直徑為1 6mm的^O2小球、過濾漿料、轉速為2000rpm、球磨時間為1. 5小時， 然后烘干，并在空氣中1160°C預燒1小時；(3)將制得的陶瓷粉配制成流延漿料，并將漿料用流延機流出膜片，厚度調為 50um ；(4)用熱壓機將兩層厚度為70um的生粉膜壓在載板上，然后用層壓機與印刷機交替制作疊層片式坯片，切割得到1206規(guī)格的分立生坯片；(5)在還原氣氛中以1170°C燒結，然后在空氣中以700°C進行再氧化，獲得所需的
4陶瓷電阻樣品。制得的陶瓷樣品平均室溫電阻約0. 5Ω，升阻比數量級為3. 2，測得阻溫曲線如圖 2所示。實施例3(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 101, TiO2 100, Y2O3 0. 1, SiO2 0. 01 ；(2)將獲得的混合粉料、去離子水按照1. 0 2. 0的質量比例混合，進行高能超細球磨。采用直徑為1 6mm的^O2小球、轉速為MOOrpm、球磨時間為1小時，然后烘干，并在空氣中1150°C預燒2小時；(3)將制得的陶瓷粉配制成流延漿料，并將漿料用流延機流出膜片，厚度調為 45um ；(4)用熱壓機將兩層厚度為70um的生粉膜壓在載板上，然后用層壓機與印刷機交替制作疊層片式坯片，切割得到1206規(guī)格的分立生坯片；(5)在還原氣氛中以1150°C燒結，然后在空氣中以700°C進行再氧化，獲得所需的陶瓷電阻樣品。制得的陶瓷樣品平均室溫電阻約1. 5 Ω，升阻比數量級為2. 83。上述方法中，高能超細球磨的轉速一般可以在1400 MOOrpm、球磨時間為1 3 小時，用流延機流延出厚度通常為45um 70um ；燒結溫度通常為1100 1250°C，再氧化溫度通常為500°C 900°C。以上所述為本發(fā)明的部分實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于上述實施例所公開的內容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1. 一種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合； BaCO3 99 101，TiA 100, Y2O3 0. 1 0. 5，SiO2 0 0. 01 ；(2)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的球， 獲得粒徑大小為500nm以下的粉體混合物；(3)將所得粉體混合物進行烘干、預燒處理，合成均勻微量摻雜的鈦酸鋇粉體；(4)將所得粉體配制成流延漿料，流延出生坯膜片；(5)層壓并印刷Ni內電極，制作成疊層片式結構；(6)切割成含有內電極的器件；(7)在還原氣氛中燒結，然后在空氣中進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，①將下述化合物按摩爾組分比混合BaCO3 99～101，TiO2 100，Y2O3 0.1～0.5，SiO2 0～0.01；②進行高能超細球磨，獲得粒徑500nm以下的粉體混合物；③將所得漿料進行烘干、預燒處理，合成均勻微量摻雜的鈦酸鋇粉體；④將所得粉體配制成流延漿料，流延出生坯膜片；⑤層壓并印刷Ni內電極，制作成疊層片式結構；⑥切割成含有內電極的器件；⑦在還原氣氛中燒結，然后在空氣中進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。本發(fā)明所制備的半導體陶瓷的瓷體晶粒大小可以達到2.0μm以下，室溫電阻率在1～200Ω.cm之間，疊層器件升阻比達103以上。
文檔編號C04B35/64GK102509601SQ201110308260
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者傅邱云, 劉歡, 周東祥, 趙俊, 龔樹萍 申請人:華中科技大學