本發(fā)明涉及一種ptc陶瓷及其制備方法，特別是一種無鉛ptc陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

ptc熱敏陶瓷是一類極為關(guān)鍵的電子功能材料，是一種同時(shí)兼顧穩(wěn)定發(fā)熱性和控制性的電子功能陶瓷。

然而，現(xiàn)在市面上常見的是含鉛體系的ptc陶瓷，其制備過程中所使用的pbo或pb3o4含量較高，在生產(chǎn)、使用、回收、廢棄的過程中，嚴(yán)重的破壞了生態(tài)環(huán)境，影響人類與環(huán)境和諧共處。因此，近年來關(guān)于無鉛陶瓷的研究開展火熱，但是，現(xiàn)目前的無鉛陶瓷或多或少的都存在居里溫度過低的缺陷，低于含鉛體系ptc陶瓷的居里溫度。

因此，現(xiàn)目前的ptc陶瓷或多或少的都存在含鉛、污染大或居里溫度較低的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，一種無鉛ptc陶瓷及其制備方法。本發(fā)明的陶瓷具有無鉛，環(huán)境污染小，居里溫度高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種無鉛ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分組成為：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中0.01≤x≤0.04。

前述的無鉛ptc陶瓷，所述0.02≤x≤0.03。

前述的無鉛ptc陶瓷，所述x＝0.03。

一種前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

a、按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后稱取相應(yīng)重量的原料并混合，得a品；

b、向a品中加入乙醇并研磨，使其研磨成粉，得b品；

c、將b品干燥，使乙醇完全揮發(fā)，得c品；

d、對c品預(yù)燒，然后隨爐冷卻，得d品；

e、向d品中加入乙醇并進(jìn)行二次研磨，得e品；

f、在e品中加入粘結(jié)劑造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品壓成圓片，得g品；

h、對g品先進(jìn)行排膠，然后燒制，得成品。

前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，具體步驟如下：

a、按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后稱取相應(yīng)重量的原料，將稱取的原料混合，得a品；

b、向每100ga品中加入乙醇130-170ml，并研磨，研磨轉(zhuǎn)速為250-290r/min，研磨時(shí)間為7-9h，得b品；

c、將b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全揮發(fā)，干燥溫度為70-80℃，干燥時(shí)間6-8h，得c品；

d、將c品預(yù)燒，預(yù)燒工藝為：先以2℃/min的速率升溫，升溫至500℃保溫1h，然后以3℃/min的速率升溫，升溫至1100-1250℃，保溫時(shí)間2-4h，之后隨爐冷卻，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇130-170ml，并進(jìn)行二次研磨，研磨轉(zhuǎn)速為250-290r/min，研磨時(shí)間為7-9h，得e品；

f、向e品中加入粘結(jié)劑，將陶瓷粉末混合均勻，然后造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品采用干壓成型，在8-10mpa的壓力下，e品被壓成ф10mm×1mm的圓片，得g品；

h、將g品放入排膠爐中，并以2℃/min的升溫速率升溫至600℃，然后保溫1.5-2.5h，徹底排膠，并以3℃/min的升溫速率在1280℃保溫1.5-2.5h，得成品。

前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，所述原料在稱取前，先放入烘箱中以80-120℃烘4-8h。

前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，所述原料在稱取前，先放入烘箱中以100℃烘6h。

前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，所述研磨采用行星式球磨，球磨設(shè)備為尼龍球磨設(shè)備。

前述的無鉛ptc陶瓷的制備方法，所述粘結(jié)劑為6％wt.的石蠟。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明通過調(diào)整ptc陶瓷的配方，去除傳統(tǒng)ptc陶瓷配方中的鉛，徹底解決了傳統(tǒng)ptc陶瓷中鉛對環(huán)境的污染，同時(shí)，通過該配方制備的ptc陶瓷不僅不含鉛，而且還具有較高的居里溫度。

2、本發(fā)明通過按照新的ptc陶瓷的配方調(diào)整制備工藝條件，制備出了既不含鉛，同時(shí)又具有較高居里溫度的ptc陶瓷，高于傳統(tǒng)含鉛陶瓷，最高居里溫度達(dá)到了172℃。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明陶瓷的sem組織相貌，(a)為x＝0.1、(b)為x＝0.2、(c)為x＝0.3、(d)為x＝0.4；

附圖2為本發(fā)明陶瓷的xrd圖譜；

附圖3為本發(fā)明陶瓷在10khz測試的介電常數(shù)與溫度的關(guān)系；

附圖4為本發(fā)明陶瓷在10khz測試的介電損耗隨溫度變化的關(guān)系；

附圖5為本發(fā)明陶瓷的阻溫特性曲線；

附圖6為不同x取值時(shí)的陶瓷的居里溫度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。

本發(fā)明的實(shí)施例

實(shí)施例1、一種無鉛ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分組成為：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.3；換算成重量，各組分為batio368.3g、tio228.8g、nb2o50.07g、bi2o31.68g、k2co30.65g、sno20.5g。

上述無鉛ptc陶瓷的制備方法，具體步驟如下：

a、將陶瓷原料放入烘箱中以100℃烘6h，并按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后精確稱取相應(yīng)重量的原料，將稱取的原料混合，得a品；

b、將a品放入尼龍球磨設(shè)備，并向每100ga品中加入乙醇150ml，采用行星球磨方式研磨，研磨的研磨轉(zhuǎn)速為270r/min，研磨時(shí)間為8h，得b品；

c、將b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全揮發(fā)，干燥溫度為75℃，干燥時(shí)間7h，得c品；

d、將c品預(yù)燒，預(yù)燒工藝為：先以2℃/min的速率升溫，升溫至500℃保溫1h，然后以3℃/min的速率升溫，升溫至1180℃，保溫時(shí)間3h，之后隨爐冷卻，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并進(jìn)行二次研磨，研磨轉(zhuǎn)速為270r/min，研磨時(shí)間為8h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蠟作為粘結(jié)劑，將陶瓷粉末混合均勻，然后造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品采用干壓成型，在9mpa的壓力下，e品被壓成ф10mm×1mm的圓片，得g品；

g、將g品放入排膠爐中，并以2℃/min的升溫速率升溫至600℃，然后保溫2h，徹底排膠，并以3℃/min的升溫速率在1280℃保溫2h，得成品。

實(shí)施例2、一種無鉛ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分組成為：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.01；換算成重量，各組分為batio367.9g、tio228.7g、nb2o50.07g、bi2o31.67g、k2co30.56g、sno21.1g。

上述無鉛ptc陶瓷的制備方法，具體步驟如下：

a、將陶瓷原料放入烘箱中以80℃烘4h，并按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后精確稱取相應(yīng)重量的原料，將稱取的原料混合，得a品；

b、將a品放入尼龍球磨設(shè)備，并向每100g加入乙醇130ml，采用行星球磨方式研磨，研磨的研磨轉(zhuǎn)速為250r/min，研磨時(shí)間為9h，得b品；

c、將b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全揮發(fā)，干燥溫度為70℃，干燥時(shí)間8h，得c品；

d、將c品預(yù)燒，預(yù)燒工藝為：先以2℃/min的速率升溫，升溫至500℃保溫1h，然后以3℃/min的速率升溫，升溫至1100℃，保溫時(shí)間4h，之后隨爐冷卻，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇130ml，并進(jìn)行二次研磨，研磨轉(zhuǎn)速為250r/min，研磨時(shí)間為9h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蠟作為粘結(jié)劑，將陶瓷粉末混合均勻，然后造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品采用干壓成型，在8-10mpa的壓力下，e品被壓成ф10mm×1mm的圓片，得g品；

h、將g品放入排膠爐中，并以2℃/min的升溫速率升溫至600℃，然后保溫1.5h，徹底排膠，并以3℃/min的升溫速率在1280℃保溫1.5h，得成品。

實(shí)施例3、一種無鉛ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分組成為：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.03；換算成重量，各組分為batio367.6g、tio228.5g、nb2o50.07g、bi2o31.66g、k2co30.57g、sno21.6g。

上述無鉛ptc陶瓷的制備方法，具體步驟如下：

a、將陶瓷原料放入烘箱中以120℃烘4h，并按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后精確稱取相應(yīng)重量的原料，將稱取的原料混合，得a品；

b、將a品放入尼龍球磨設(shè)備，并向每100g加入乙醇170ml，采用行星球磨方式研磨,研磨的研磨轉(zhuǎn)速為290r/min，研磨時(shí)間為7h，得b品；

c、將b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全揮發(fā)，干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間6h，得c品；

d、將c品預(yù)燒，預(yù)燒工藝為：先以2℃/min的速率升溫，升溫至500℃保溫1h，然后以3℃/min的速率升溫，升溫至1250℃，保溫時(shí)間2h，之后隨爐冷卻，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并進(jìn)行二次研磨，研磨轉(zhuǎn)速為290r/min，研磨時(shí)間為7h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蠟作為粘結(jié)劑，將陶瓷粉末混合均勻，然后造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品采用干壓成型，在10mpa的壓力下，e品被壓成ф10mm×1mm的圓片，得g品；

h、將g品放入排膠爐中，并以2℃/min的升溫速率升溫至600℃，然后保溫2.5h，徹底排膠，并以3℃/min的升溫速率在1280℃保溫2.5h，得成品。

實(shí)施例4、一種無鉛ptc陶瓷，所述陶瓷的主成分組成為：(ba0.96bi0.02k0.02)ti0.9985nb0.0015o3-xsno2，其中x＝0.04；換算成重量，各組分為batio367.2g、tio228.4g、nb2o50.07g、bi2o31.65g、k2co30.58g、sno22.1g。

上述無鉛ptc陶瓷的制備方法，具體步驟如下：

a、將陶瓷原料放入烘箱中以100℃烘6h，并按所述陶瓷的成分組成進(jìn)行計(jì)算，得出每一種原料的重量，然后精確稱取相應(yīng)重量的原料，將稱取的原料混合，得a品；

b、將a品放入尼龍球磨設(shè)備，并向每100g加入乙醇150ml，采用行星球磨方式研磨,研磨的研磨轉(zhuǎn)速均為270r/min，研磨時(shí)間為8h，得b品；

c、將b品放入干燥箱中烘干至乙醇完全揮發(fā)，干燥溫度為75℃，干燥時(shí)間7h，得c品；

d、將c品預(yù)燒，預(yù)燒工藝為：先以2℃/min的速率升溫，升溫至500℃保溫1h，然后以3℃/min的速率升溫，升溫至1180℃，保溫時(shí)間3h，之后隨爐冷卻，得d品；

e、向每100gd品中加入乙醇150ml，并進(jìn)行二次研磨，研磨轉(zhuǎn)速為270r/min，研磨時(shí)間為8h，得e品；

f、向e品中加入6％wt.的石蠟作為粘結(jié)劑，將陶瓷粉末混合均勻，然后造粒，隨后用40目篩過篩，得f品；

g、將f品采用干壓成型，在9mpa的壓力下，e品被壓成ф10mm×1mm的圓片，得g品；

h、將g品放入排膠爐中，并以2℃/min的升溫速率升溫至600℃，然后保溫2h，徹底排膠，并以3℃/min的升溫速率在1280℃保溫2h，得成品。

表1本發(fā)明實(shí)施例陶瓷的室溫電阻率(ρrt)和升阻比lg(ρmax/ρmin)