CN104609855A - 一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 - Google Patents
一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104609855A CN104609855A CN201510070347.8A CN201510070347A CN104609855A CN 104609855 A CN104609855 A CN 104609855A CN 201510070347 A CN201510070347 A CN 201510070347A CN 104609855 A CN104609855 A CN 104609855A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- batio
- preparation
- pottery
- base ptc
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明涉及一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法，所述BaTiO3基PTC陶瓷为掺杂的BaTiO3陶瓷，所述制备方法包括：A）制备BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体；B）将BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体进行至少两次预烧处理，其中预烧处理的工艺包括：在1000—1500℃下预烧后研磨；C）将经至少两次预烧处理的BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体造粒、成型得到陶瓷坯体；D）将陶瓷坯体在1100—1500℃下烧结得到所述BaTiO3基PTC陶瓷。<b/>
Description
技术领域
本发明属于电子陶瓷元件制备技术领域，具体涉及掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的组分设计及其制备工艺，主要内容包括研究多次预烧工艺对钛酸钡基PTC陶瓷结构、成分及电学性能的影响。
背景技术
BaTiO3基PTC陶瓷由于其在集成电路等领域有着广泛的应用而受到关注，然而在工艺上还存在许多未解决的难题，如掺杂元素在三叉晶界处的偏聚问题，晶粒在烧结过程中的异常长大问题。掺杂元素的偏聚问题一方面导致了有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns远远低于理论的掺杂浓度；另一方面掺杂元素在晶界处的富集会产生晶界拖拽效应而抑制晶粒长大，不利于材料的半导化。Heywang模型在解释BaTiO3陶瓷PTC效应方面获得一致认同，其认为：BaTiO3基陶瓷PTC性能的好坏主要是由室温电阻率ρrt和晶界势垒决定，其中，ρrt与有效施主掺杂密度Nd有关，而与有效受主占据态密度Ns有关，因此提高Nd和Ns能够有效改善陶瓷的PTC性能。实际应用中，PTC陶瓷中不希望出现异常晶粒生长，因为粗晶粒在施加电场后会出现裂纹，降低陶瓷的耐电压性能，因此，如何避免烧结过程中晶粒的异常长大现象，制备出晶粒大小均匀的PTC陶瓷已成为人们的研究热点。
发明内容
本发明旨在克服现有BaTiO3基PTC陶瓷中掺杂元素严重偏聚的问题，本发明提供了一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法。
本发明提供了一种BaTiO3基PTC陶瓷的制备方法，所述BaTiO3基PTC陶瓷为掺杂的BaTiO3陶瓷，所述制备方法包括：
A)制备BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体，其中，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体为，包含BaCO3、TiO2以及掺杂原料的混合粉体，或者，包含BaTiO3陶瓷粉体与掺杂原料的混合粉体；
B)将BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体进行至少两次预烧处理，其中预烧处理的工艺包括：在1000—1500℃下预烧后研磨；
C)将经至少两次预烧处理的BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体造粒、成型得到陶瓷坯体；
D)将陶瓷坯体在1100—1500℃下烧结得到所述BaTiO3基PTC陶瓷。
较佳地，步骤A)中，制备BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的混合方式包括：以氧化锆为球磨颗粒、以酒精为球磨介质，湿法球磨BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的组成物。
较佳地，制备所述BaTiO3基PTC陶瓷的掺杂原料包括：Y2O3、MnCO3、CaTiO3，掺杂原料占所述BaTiO3基PTC陶瓷的摩尔百分数为0.2—10％。
较佳地，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的制备方法包括：
a)将BaCO3粉体、TiO2粉体按摩尔比1：1均匀混合后，在1000-1500℃下预烧，得到BaTiO3主料；
b)将BaTiO3主料、与掺杂原料通过球磨的方式均匀混合，得到所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体。
较佳地，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体中还含有烧结助剂AST。
较佳地，步骤B)和步骤A)中预烧时间为0.5-10小时，预烧过程中升温速率为1—10℃/分钟。
较佳地，步骤C)包括：
先将经至少两次预烧处理的BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体与粘结剂混合后，造粒、成型得到陶瓷坯体，再将陶瓷坯体进行排胶处理后用于烧结。
较佳地，步骤D)中烧结时间为0.5-10小时，烧结过程中升温速率为1—10℃/分钟。
又，本发明还提供了一种上述方法制备的BaTiO3基PTC陶瓷。
本发明的有益效果：
本发明在PTC陶瓷的组分设计和烧结工艺上进行突破。在组分设计上，可采用高浓度的Y掺杂组分进行多次预烧，目的在于验证多次预烧法可以改善BaTiO3基陶瓷施、受主掺杂元素的偏聚问题，使有效的掺杂浓度得到大大提高；在烧结工艺上，创新性地引入了多次预烧工艺，使得陶瓷的晶粒尺寸更加小且均匀，材料的PTC性能有所提升。本发明中对掺杂元素偏聚问题的有效解决和细化晶粒的效果也会对其他相关材料的固相掺杂工艺有着一定的借鉴意义。
附图说明
图1示出了对比样品(样品1、2)、以及本发明实施1中制备的样品3在1430℃下烧结得到的陶瓷研磨后的粉末XRD图谱及XRD图谱的部分放大图(图中引入硅标化且(110)主峰归一化)；
图2为样品1、2、3分别在1380℃和1430℃下烧结后得到陶瓷的自然表面SEM图，其中(a)、(b)、(c)分别对应样品1、2、3在1380℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，(d)、(e)、(f)分别对应样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图；
图3为样品1在1380℃下烧结后陶瓷的抛光断面EDS能谱数据；
图4为样品3在1430℃下烧结后陶瓷的抛光断面EDS能谱数据；
图5为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的电阻温度曲线；
图6为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的Cole-Cole图；
图7为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的lnρ随108/Tξ’m(T)变化曲线；
图8为对比样品(样品4、5)以及本发明实施例2制备的样品6在1350℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，其中(a)、(b)、(c)分别对应500倍放大倍数下样品4、5、6在1350℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，(d)、(e)、(f)分别对应1000倍放大倍数下样品4、5、6在1350℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图；
图9为样品4、5、6在1350℃下烧结后陶瓷的电阻温度曲线。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明属于电子陶瓷元件制备技术领域，具体涉及掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的组分设计及其制备工艺，主要内容包括研究多次预烧工艺对钛酸钡基PTC陶瓷结构、成分及电学性能的影响。
本发明目的在于提供一种BaTiO3基PTC陶瓷的制备方法，该方法能够成功改善PTC陶瓷制备过程中存在的掺杂元素严重偏聚问题，增大材料的有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns，从而有效提高材料的PTC性能。同时，多次预烧法能够制备出晶粒尺寸更加小且均匀的陶瓷样品，这对PTC陶瓷的耐电压性能的提高有着积极意义。
发明人有目的性地选择高浓度Y掺杂组分，由于高浓度掺杂引起的晶界拖拽效应，可根据陶瓷体内小晶粒的数量来反映掺杂元素的偏聚程度：若小尺寸晶粒占所有晶粒数量的比例越多，则掺杂元素的分布情况越均匀。
本发明中这种工艺可以起到细化晶粒的效果，避免烧结过程中晶粒的异常长大现象，对PTC陶瓷耐电压性能的提高有着积极意义；其次，它能够明显改善固相烧结中出现的掺杂元素严重偏聚问题,提高其有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns,提高材料的PTC性能。
本发明提供一种高浓度Y掺杂的BaTiO3基PTC陶瓷的制备工艺流程，该方法包括以下步骤：
步骤一：BaTiO3主料的合成
1)将BaCO3、TiO2按一定摩尔比进行混合，将混合好的粉末进行球磨，采用ZrO2球为球磨颗粒，以酒精为球磨介质，得到混合物A；
2)将混合物A烘干、过筛，在一定温度下进行一次预烧，合成出BaTiO3主料；
步骤二：掺杂元素的引入
1)将步骤一中的BaTiO3主料与一定摩尔比的Y2O3、MnCO3、CaTiO3、烧结助剂AST(Al2O3、SiO2、TiO2)粉末进行混合，球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干、过筛，得到混合物B；
2)取出一部分混合物B加入一定量的粘结剂，造粒、压片成型得到样品1；另一部分的混合物B作二次预烧准备；
步骤三：二次预烧处理
1)将步骤二中另一部分的混合物B放入坩埚中，在一定温度(烧结温度左右)下进行二次预烧处理，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干、过筛，得到混合物C；
2)取出一部分混合物C，加入一定量的粘结剂，造粒、压片成型得到样品2；另一部分的混合物C作三次预烧准备；
步骤四：三次预烧处理
1)将步骤三中另一部分的混合物C放入坩埚中，在一定温度(烧结温度左右)下进行三次预烧处理，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干、过筛，得到混合物D；
2)取出一部分混合物D，加入一定量的粘结剂，造粒、压片成型得到样品3，另一部分的混合物D作后续预烧准备；
步骤五：多次预烧处理
1)将步骤四中样品3，重复以上步骤三和/或四中预烧处理，工艺条件完全相同，实现多次预烧工艺；
步骤六：素胚排胶、陶瓷烧结
1)将样品1、2、3等在一定温度下排胶处理；
2)将排胶后的样品1、2、3等在一定温度下分别进行烧结，研究不同预烧次数的样品结构、成分及性能变化情况。
步骤一中的球磨条件为m(球磨粉末)：m(球磨颗粒)：m(球磨介质)＝1：3：1.2，预烧条件为1150℃保温2h。
步骤二、三、四中的预烧处理条件应在烧结温度左右，且保证多次预烧对样品的晶粒尺寸的大小和分布情况无明显影响，从而避免了多次预烧引起的平均晶粒尺寸影响。
步骤六中样品的结构、成分、性能测试分析主要包括XRD、SEM、EDS、阻抗谱、理论计算等，详细分析见说明书部分。
本发明具有以下有益效果：
1.多次预烧法采用固相烧结法流程，与PTC陶瓷的传统制备工艺能够兼容，制备条件成熟且材料PTC性能优异；
2.多次预烧法可以改善Y、Mn等掺杂元素在烧结过程中出现的严重偏聚问题，提高其有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns；
3.多次预烧法可以提高材料的电阻温度系数α和升阻比β，使材料的PTC性能得到进一步地改善；
4.多次预烧法为固相掺杂工艺中的掺杂元素偏聚问题提供了解决途径，给其他材料的掺杂制备工艺提供了一定的借鉴；
总之，对比本方法制备出的BaTiO3基PTC陶瓷，多次预烧法可以明显改善PTC陶瓷制备过程中掺杂元素的偏聚问题，提高材料的有效掺杂浓度，使材料的PTC性能得到一定的改善。
本发明专利涉及一种掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的组分设计及其制备方法，通过XRD、SEM、EDS、理论计算等手段均证实：多次预烧工艺可以成功地改善高浓度Y掺杂组分的BaTiO3基PTC陶瓷在制备过程中容易出现的掺杂元素偏聚问题，并使得材料的有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns都有着很大的提升；同时，它能够起到细化晶粒的效果，避免了烧结过程中晶粒的异常长大现象，对PTC陶瓷耐电压性能的提高有着积极意义；阻温特性曲线结果显示了多次预烧法能明显提高BaTiO3基PTC陶瓷的PTC性能(电阻温度系数α和升阻比β)。同时，本发明中对掺杂元素偏聚问题的有效解决和细化晶粒的效果也会对其他相关材料的固相掺杂和烧结工艺有着一定的借鉴意义。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1：
步骤一：BaTiO3主料的合成
1)将BaCO3、TiO2按摩尔比1:1进行混合，将混合好的粉末进行行星球磨，球磨时间为8h，转速400r/min,采用ZrO2球为球磨颗粒，以酒精为球磨介质，得到混合物A。其中，m(球磨粉末)：m(球磨颗粒)：m(球磨介质)＝1：3：1.2；
2)将球磨好的粉末烘干(100℃、10h)、过筛，在1150℃下预烧2h，合成出BaTiO3主料；步骤二：掺杂元素的引入
1)将步骤一中的BaTiO3主料按配方Y0.01-Mn0.0006-(Ba0.965Ca0.035)TiO3与Y2O3、MnCO3、CaTiO3、AST(Al2O3、SiO2、TiO2)粉末进行混合，球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物B。其中Al2O3、SiO2、TiO2作为烧结助剂，其摩尔百分比分别为0.1at.％、1at.％、0.2at.％；
2)取出一部分混合物B加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品1；另一部分的混合物B作二次预烧准备；
步骤三：二次预烧处理
1)将步骤二中另一部分的混合物B放入坩埚中，在1380℃下进行二次预烧处理1h，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物C；
2)取出一部分混合物C，加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品2；另一部分的混合物C作三次预烧准备；
步骤四：三次预烧处理
1)将步骤三中另一部分的混合物C放入坩埚中，在1380℃下进行三次预烧处理1h，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物D；
2)取出一部分混合物D，加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品3；
步骤五：素胚排胶、陶瓷烧结
1)将样品1、2、3在650℃下排胶处理2h；
2)将排胶后的样品1、2、3分别在1380℃和1430℃下烧结1h；
步骤六：性能表征及测试分析
分别对烧结后的样品1、2、3进行XRD、SEM、EDS成分和结构的表征，对其PTC电学性能和阻抗性能进行测试分析，并结合Heywang模型对Ns和Nd值进行估算。
图1为样品1、2、3在1430℃下烧结得到的陶瓷研磨后的粉末XRD图谱及放大图(图中引入硅标化且110主峰归一化)。从右图中可以看出，掺杂使得(110)双峰的面积增大，这是由于掺杂引起的晶格点缺陷增加而导致的；同时，随着预烧次数的增加，(110)双峰的面积也相应增大，这说明多次预烧法同样能够使更多的掺杂元素进入晶格内部造成点缺陷。
图2为样品1、2、3在1380℃和1430℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，其中(a)、(b)、(c)分别对应样品1、2、3在1380℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，(d)、(e)、(f)分别对应样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图。从图中可以看出，样品1、2、3在1380℃下烧结后的陶瓷晶粒尺寸较小且均匀，排除了预烧次数对1430℃下烧结后陶瓷晶粒尺寸变化情况造成的影响预烧温度选择为1380℃保证了预烧次数后对晶粒的尺寸形貌没有太大改变，排除了预烧次数对1430℃烧结后陶瓷晶粒尺寸变化情况造成的影响，方便后续讨论；另外，实施例1与实施例2为不同的组分，预烧温度和烧结温度的选择也会不同。实施例1为高浓度掺杂组分，对晶粒的生长有很强的抑制作用，低温(1380℃)烧结时抑制作用明显，高温(1430℃)烧结时抑制作用减弱；实施例2为正常Y浓度掺杂组分，对晶粒生长的抑制作用不明显。故实施例1中在1430℃、实施例2中在1350℃下烧结，都没有出现这样的情况。而样品1、2、3在1430℃下烧结后的陶瓷对应的晶粒大小和部分情况相差较大，由截线法可分别算出陶瓷样品的平均晶粒尺寸d为15.41μm、17.92μm、4.92μm。其中，样品1烧结后的陶瓷对应的小晶粒的数量较少，这是因为在样品1中，由于高浓度Y掺杂(1at.％)导致了局部区域严重的掺杂偏聚现象，而在其他区域掺杂浓度远远低于平均掺杂浓度，因此只有在发生严重掺杂偏聚的区域才会出现抑制晶粒生长(晶界拖拽效应)的现象；而样品3烧结后的陶瓷对应的小晶粒数量明显增多，这是由于随着预烧次数的增加，掺杂的偏聚问题得到减轻，掺杂元素能比较均匀地分布于整个陶瓷体内，但由于整体组分为高浓度的Y掺杂组分(1at.％)，因此整个陶瓷体内的晶粒都因晶界拖拽效应而被抑制长大。
表1
| At.％ | O | Ba | Ti | Ca | Y | Al | Si |
| 谱图1 | 61.2 | 9.3 | 16.8 | 2.6 | 3.7 | 0.9 | 5.3 |
| 谱图2 | 57.8 | 20.6 | 20.8 | 0.7 | 0.1 | 0 | 0 |
| 谱图3 | 58.1 | 20.2 | 20.8 | 0.7 | 0.1 | 0 | 0.1 |
| 谱图4 | 62.0 | 10.4 | 11.5 | 1.8 | 2.3 | 3.8 | 8.2 |
表2
| At.％ | O | Ba | Ti | Ca | Y | Al | Si |
| 谱图1 | 55.3 | 22.5 | 21.1 | 0.7 | 0.2 | 0.2 | / |
| 谱图2 | 56.1 | 22.1 | 20.9 | 0.7 | 0 | 0.1 | / |
| 谱图3 | 55.9 | 22.9 | 20.5 | 0.6 | 0.1 | 0 | / |
| 谱图4 | 55.6 | 22.9 | 20.6 | 0.7 | 0.1 | 0.2 | / |
| 谱图5 | 61.4 | 9.6 | 28.1 | 0.7 | 0 | 0.3 | / |
图3以及表1为样品1在1430℃下烧结后陶瓷的抛光断面EDS能谱数据，从能谱的数据可以看出，样品1中的Y、Ca、Al等元素均在局部区域(小晶粒附近的三叉晶界处)发生了非常严重的偏聚问题，这大大地降低材料的有效掺杂浓度；图4以及表2为样品3在1430℃下烧结后陶瓷的抛光断面EDS能谱数据，从能谱的数据可以看出，样品3中的Y、Ca、Al等元素在类似区域(小晶粒附近的三叉晶界处)的偏聚程度得到了很大的减轻，掺杂元素分布更均匀。对比图4和图5的结果不难得出，多次预烧法可以明显减轻BaTiO3基PTC陶瓷的掺杂偏聚程度。
图5为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的电阻温度曲线，从性能曲线上可以看出，随着预烧次数的增多，样品的电阻温度系数从10.93％提高到15.71％，升阻比从1.90×104提升到4.92×104，材料的PTC性能得到稳步地提升，这与有效掺杂浓度的提高有关。
图6为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的Cole-Cole图，将Heywang模型公式反复迭代，可求出样品1、2、3的室温晶界电阻率ρg分别为16.048Ω·cm、15.515Ω·cm、9.561Ω·cm，有效施主掺杂浓度Nd分别为7.789×1017cm-3、8.057×1017cm-3、1.307×1018cm-3。
图7为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的lnρ随108/Tξ’m(T)变化曲线，由曲线的斜率并结合Heywang模型公式可求出，有效受主占据态密度Ns分别为2.516×1013cm-2、1.512×1013cm-2、2.861×1013cm-2，耗尽层厚度b分别为1.615μm、0.938μm、1.094μm。
表3
表3为样品1、2、3在1430℃下烧结后陶瓷的PTCR性能参数计算值。由表中数据可以看出，随着预烧次数的增加，有效施主掺杂浓度Nd和有效受主占据态密度Ns都有着稳定的提升，为多次预烧法有助于提高材料的PTC性能提供了理论解释。
实施例2：
步骤一：BaTiO3主料的合成
1)将BaCO3、TiO2按摩尔比1:1进行混合，将混合好的粉末进行行星球磨，球磨时间为8h，转速400r/min,采用ZrO2球为球磨颗粒，以酒精为球磨介质，得到混合物A。其中，m(球磨粉末)：m(球磨颗粒)：m(球磨介质)＝1：3：1.2；
2)将球磨好的粉末烘干(100℃、10h)、过筛，在1150℃下预烧2h，合成出BaTiO3主料；步骤二：掺杂元素的引入
1)将步骤一中的BaTiO3主料按配方Y0.005-Mn0.0006-(Ba0.965Ca0.035)TiO3与Y2O3、MnCO3、CaTiO3、AST(Al2O3、SiO2、TiO2)粉末进行混合，球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物B。其中Al2O3、SiO2、TiO2作为烧结助剂，其摩尔百分比分别为0.1at.％、1at.％、0.2at.％；
2)取出一部分混合物B加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品4；另一部分的混合物B作二次预烧准备；
步骤三：二次预烧处理
1)将步骤二中另一部分的混合物B放入坩埚中，在1350℃下进行二次预烧处理1h，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物C；
2)取出一部分混合物C，加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品5；另一部分的混合物C作三次预烧准备；
步骤四：三次预烧处理
1)将步骤三中另一部分的混合物C放入坩埚中，在1350℃下进行三次预烧处理1h，预烧好的粉末进行研磨、过筛、球磨(球磨条件与步骤一相同)，烘干(100℃、10h)、过筛，得到混合物D；
2)取出一部分混合物D，加入6vol.％PVA，造粒、压片成型得到样品6；
步骤五：素胚排胶、陶瓷烧结
1)将样品4、5、6在650℃下排胶处理2h；
2)将排胶后的样品4、5、6分别在1350℃下烧结1h；
步骤六：性能表征及测试分析
分别对烧结后的样品4、5、6进行SEM形貌的表征，对其PTC电学性能进行测试分析。
图8为样品4、5、6在1350℃下烧结后陶瓷的自然表面SEM图，从图中可以看出，随着预烧次数的增加，晶粒更加细小且均匀，若将20μm以上的晶粒定义为异常长大晶粒，可以得出随着预烧次数的增加，异常长大晶粒的数量明显减小，说明多次预烧法可以避免晶粒的异常长大现象。
图9为样品4、5、6在1350℃下烧结后陶瓷的电阻温度曲线，从性能曲线上可以看出，随着预烧次数的增多，样品的电阻温度系数从10.73％提高到20.08％，升阻比从4.69×104提升到3.01×105，材料的PTC性能得到稳步地提升。
Claims (9)
1.一种BaTiO3基PTC陶瓷的制备方法，其特征在于，所述BaTiO3基PTC陶瓷为掺杂的BaTiO3陶瓷，所述制备方法包括：
A）制备BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体，其中，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体为，包含BaCO3、TiO2以及掺杂原料的混合粉体，或者，包含BaTiO3陶瓷粉体与掺杂原料的混合粉体；
B）将BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体进行至少两次预烧处理，其中预烧处理的工艺包括：在1000—1500℃下预烧后研磨；
C）将经至少两次预烧处理的BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体造粒、成型得到陶瓷坯体；
D）将陶瓷坯体在1100—1500℃下烧结得到所述BaTiO3基PTC陶瓷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A）中，制备BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的混合方式包括：以氧化锆为球磨颗粒、以酒精为球磨介质，湿法球磨BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的组成物。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，制备所述BaTiO3基PTC陶瓷的掺杂原料包括：Y2O3、MnCO3、CaTiO3，掺杂原料占所述BaTiO3基PTC陶瓷的摩尔百分数为0.2—10%。
4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体的制备方法包括：
a）将BaCO3粉体、TiO2粉体按摩尔比1：1均匀混合后，在1000-1500℃下预烧，得到BaTiO3主料；
b）将BaTiO3主料、与掺杂原料通过球磨的方式均匀混合，得到所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体。
5.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，所述BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体中还含有烧结助剂AST。
6.根据权利要求1-5中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤B）和步骤A）中预烧时间为0.5-10小时，预烧过程中升温速率为1—10℃/分钟。
7.根据权利要求1-6中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤C）包括：
先将经至少两次预烧处理的BaTiO3基PTC陶瓷原料粉体与粘结剂混合后，造粒、成型得到陶瓷坯体，再将陶瓷坯体进行排胶处理后用于烧结。
8.根据权利要求1-7中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤D）中烧结时间为0.5-10小时，烧结过程中升温速率为1—10℃/分钟。
9.一种权利要求1-8中任一所述方法制备的BaTiO3基PTC陶瓷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510070347.8A CN104609855A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510070347.8A CN104609855A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104609855A true CN104609855A (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=53144548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510070347.8A Pending CN104609855A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104609855A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105060879A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-18 | 湖北大学 | 一种具有高介电性能的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷材料 |
| CN105272222A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-27 | 湖北大学 | 一种镁掺杂新型钛酸铋钠基无铅介电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113186593A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-30 | 西安交通大学 | 一种单晶BaTiO3的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080131355A1 (en) * | 2004-09-14 | 2008-06-05 | Tronox Pigments Gmbh | Fine-Particled Alkaline-Earth Titanates and Method For the Production Thereof Using Titan Oxide Particles |
| CN101935212A (zh) * | 2010-09-09 | 2011-01-05 | 西北工业大学 | 一种锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷及其制备方法 |
| CN104119073A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-10-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种BaTiO3基陶瓷及其制备方法 |
| CN104311004A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-01-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Ptc陶瓷材料及提高ptc陶瓷材料居里点以下电阻温度稳定性的方法 |
-
2015
- 2015-02-10 CN CN201510070347.8A patent/CN104609855A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080131355A1 (en) * | 2004-09-14 | 2008-06-05 | Tronox Pigments Gmbh | Fine-Particled Alkaline-Earth Titanates and Method For the Production Thereof Using Titan Oxide Particles |
| CN101935212A (zh) * | 2010-09-09 | 2011-01-05 | 西北工业大学 | 一种锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷及其制备方法 |
| CN104119073A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-10-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种BaTiO3基陶瓷及其制备方法 |
| CN104311004A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-01-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Ptc陶瓷材料及提高ptc陶瓷材料居里点以下电阻温度稳定性的方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105060879A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-18 | 湖北大学 | 一种具有高介电性能的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷材料 |
| CN105272222A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-27 | 湖北大学 | 一种镁掺杂新型钛酸铋钠基无铅介电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113186593A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-30 | 西安交通大学 | 一种单晶BaTiO3的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106673642B (zh) | 一种巨介电低损耗ccto基陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN104261811B (zh) | 一种高性能永磁铁氧体及其制造方法 | |
| CN111410527B (zh) | 一种复相巨介电陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN111689771B (zh) | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN105036734B (zh) | 高介电常数x8r型多层陶瓷电容器用介质材料及其制备方法 | |
| JP2021011421A (ja) | 低損失ガーネットフェライト材料の調製方法 | |
| Tang et al. | Low-temperature sintering and microwave dielectric properties of ZnZrNb2O8 ceramics with BaCu (B2O5) addition | |
| CN106830948A (zh) | 基于聚碳酸亚丙酯粘结剂的陶瓷流延浆料及其制备方法和应用 | |
| CN101328061A (zh) | 高介电y5v型三稀土掺杂钛酸钡陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN104402429A (zh) | 铁电-反铁电相变无铅铁电陶瓷材料、陶瓷元件及其制备方法 | |
| CN105669181A (zh) | 一种致密的小晶粒yig陶瓷的制备方法 | |
| Zhang et al. | Low temperature sintering and microwave dielectric properties of Li 3 Mg 2 NbO 6 ceramics for LTCC application | |
| CN109231985A (zh) | 一种低损耗x8r型电介质材料的制备方法 | |
| CN104609855A (zh) | 一种BaTiO3基PTC陶瓷及其制备方法 | |
| CN104098327B (zh) | 电介质陶瓷组合物、电介质陶瓷、电子部件以及通信设备 | |
| JP2005200232A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| CN105218088B (zh) | 一种非化学计量钛酸锶钡基电介质瓷料及制备方法 | |
| JP2020152630A (ja) | 低い誘電損失を有する誘電体の製造方法及びそれによって製造される誘電体 | |
| JP5728875B2 (ja) | 六方晶フェライト材料の製造方法 | |
| CN105384436B (zh) | 一种富钛型钛酸锶钡基电介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN109231982A (zh) | 一种钛酸镁基微波介质陶瓷的制备方法 | |
| CN112811901B (zh) | 一种高介晶界层陶瓷材料及晶界层陶瓷基板的制备方法 | |
| KR101615071B1 (ko) | 티탄산바륨 나노입자 및 이의 제조방법 | |
| JP5471093B2 (ja) | 誘電体磁器組成物の製造方法 | |
| CN103641477A (zh) | 一种反铁电储能陶瓷材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150513 |