專利名稱：正溫度系數(shù)熱敏電阻材料石墨造孔法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有正溫度系數(shù)(PTC)的熱敏電阻中材料的制造方法，特別是一種制造多孔的PTC熱敏電阻用的BaTiO3陶瓷材料的方法。
長久以來，采用添加受主劑Mn、Cr或Fe來提高PTCBaTiO3陶瓷材料的性能(PTC效應(yīng)及其正溫度系數(shù)值)。但用這種方法存在室溫電阻率難以降低和穩(wěn)定性不好的缺點。近幾年來，國外采用草酸鹽法制造多孔PTCBaTiO3陶瓷材料，在沒有受主劑Mn、Cr或Fe的加入下，PTC效應(yīng)可以增大到7至8個數(shù)量級。但這種方法要求的原材料為草酸鈦酸鋇，并且在熱分解后所得BaTiO3的純度要求高于99.95%，所以不適合在我國進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新的制造多孔PTC熱敏電阻材料的方法，選用石墨作造孔劑，加入到PTCBaTiO3陶瓷材料中，要求增強(qiáng)其PTC效應(yīng)，降低其室溫電阻率，具有很好的一致性。
本發(fā)明的任務(wù)是按以下方式完成的將PTCBaTiO3陶瓷材料原有配方的各種原料充分混合后，進(jìn)行預(yù)燒，合成基料;將合成基料粉碎后，與一定量的石墨混合后，球磨、成型和燒結(jié)，就能獲得多孔PTCBaTiO3陶瓷材料。
本發(fā)明的方法就在于燒結(jié)中石墨的揮發(fā)，達(dá)到造孔的目的，改變其微觀結(jié)構(gòu)。石墨揮發(fā)產(chǎn)生的還原氣氛，能有利于PTCBaTiO3陶瓷材料的半導(dǎo)化，降低其室溫電阻率;石墨造孔產(chǎn)生的許多氣孔，使得PTCBaTiO3陶瓷材料的晶界更有利于氧化，形成受主態(tài)，從而增強(qiáng)了PTC效應(yīng)。所以對多種PTCBaTiO3陶瓷材料配方，采用本發(fā)明的石墨造孔后，都能提高原有性能。
本發(fā)明只采用一般的陶瓷工藝和設(shè)備，也不需對PTCBaTiO3陶瓷材料原有配方作任何修改，采用石墨造孔的方法，就可以獲得具有低的室溫電阻率并且PTC效應(yīng)、一致性都優(yōu)良的PTC熱敏電阻材料。
本發(fā)明用以下具體實施例作進(jìn)一步的說明按照PTCBaTiO3陶瓷材料的原有配方合成PTCBaTiO3陶瓷基料，例如按摩爾比BaCO3∶TiO2＝1∶1.01稱取原料，添加其它改性添加劑如Nb2O5(0.05～0.20mol%)和AST(Al2O3+SiO2+TiO2，3～5mol%)充分混合，在1000～1100℃預(yù)燒1～2小時，合成PTCBaTiO3陶瓷基料。把這基料粉碎后，加入預(yù)先準(zhǔn)備好的一定量的石墨粉混合均勻，球磨3～4小時。外加石墨0.5～5Wt%，粒度為0.1～5微米。然后用一般制備PTCBaTiO3陶瓷材料相同的條件加壓成型。在1250～1350℃的溫度下燒結(jié)0.5～2小時，就制得所需多孔PTC熱敏電阻陶瓷材料。也采用通用方法加上電極，制得石墨造孔的多孔PTC熱敏電阻。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述

圖1為制備石墨造孔PTCBaTiO3熱敏電阻的工藝流程圖。
圖2為石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料的燒結(jié)工藝曲線圖。
圖3為石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料顯氣孔率與外加石墨重量百分比的關(guān)系圖。
圖4為石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料的室溫電阻率ρ與外加石墨重量百分比的關(guān)系曲線圖。
圖5為不同外加石墨重量百分比下，石墨造孔PTCBaTiO3陶瓷材料logρ(ohm·cm)與溫度T變化的特性曲線圖。圖中曲線O表示外加石墨重量百分比為OWt%，曲線1至5表示外加石墨重量百分比分別為0.5;1.0;1.5;2.0;2.5Wt%。
圖6為以上具體實施例中制得的各樣品的室溫電阻率值的分散情況圖。
圖7為以上具體實施例中制得的各樣品的電阻率比值(最大電阻率與最小電阻率的比值，即ρmax/ρmin)的分散情況圖。
參照圖1，該圖示出了以上具體實施例的工藝流程圖。
圖2示出了以上具體實施例的燒結(jié)工藝曲線圖。
圖3為顯氣孔率與外加石墨重量百分比的關(guān)系圖，可以看出隨石墨重量百分比的增加，顯氣孔率基本上線性地增加。
圖4為室溫電阻率ρ與外加石墨重量百分比的關(guān)系曲線圖。可以看出外加石墨重量百分比比較低時(小于2Wt%)，室溫電阻率比較低;外加石墨重量百分比大于5Wt%時，隨外加石墨重量百分比的增大，室溫電阻率顯著增大。
圖5為不同外加石墨重量百分比下，石墨造孔的PTCBaTiO3陶瓷材料的電阻率ρ的對數(shù)隨溫度變化的特性曲線圖?？梢钥闯鍪炜缀螅琍TC效應(yīng)(如曲線2、3、4)比沒有石墨造孔的(曲線O)要高出1至2個數(shù)量級?？梢娛炜讓τ谔岣逷TC效應(yīng)十分明顯，而且室溫電阻率低(如曲線2)。
圖6為各樣品的室溫電阻率的分散情況圖?？梢钥闯?5%樣品的室溫電阻率分布在30至400hm·cm范圍內(nèi)。
圖7為各樣品具有的最大電阻率(在高溫工作區(qū))與最小電阻率(在相對低溫區(qū))的比值的分散情況圖?？梢钥闯?0%樣品的電阻率的比值分布在1×105至2×105范圍內(nèi)。
PTCBaTiO3陶瓷材料在不采用石墨造孔前，材料的分散性很大，現(xiàn)今從圖6、7可知，采用石墨造孔后，材料的分散性得到很大的改善。
如在以上具體實施例中，以施主添加劑La、Sb等取代Nb進(jìn)行配方，采用石墨造孔，也能獲得與以上一樣性能優(yōu)良的材料。
權(quán)利要求
1.一種正溫度系數(shù)熱敏電阻材料石墨造孔法，按正溫度系數(shù)BaTiO3陶瓷材料原有配方將各原料充分混合、預(yù)燒和合成基料，本發(fā)明的特征在于采用石墨作造孔劑，將以上合成基料粉碎，加入0.5～5wt%石墨，球磨3～4小時，一般加壓成型后，在1250～1350℃燒結(jié)0.5～2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開一種正溫度系數(shù)熱敏電阻材料石墨造孔法。采用石墨作為造孔劑，加入到PTCBaTiO
文檔編號C04B35/46GK1057638SQ9010434
公開日1992年1月8日 申請日期1990年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月23日
發(fā)明者姚熹, 蘇士美 申請人:西安交通大學(xué)