[发明专利]高温无铅PTC材料以及生产工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高温无铅PTC材料以及生产工艺，它属于热敏陶瓷加 工材料技术领域。

背景技术：

目前居里温度高于120℃的PTC材料的制备工艺技术都是通过掺杂铅 元素来改善其微观结构，提高其宏观特性的，而铅元素它的有毒性又是众 所周知，含铅的PTCR从制备、使用到回收循环使用都存在铅危害。无铅 BaTiO₃基PTC陶瓷提高居里点的研究，近年来是一个热门领域。目前国内 外对无铅铁电体和压电体的研究取得了一定的成就，而BaTiO₃系列的无铅 高温PTC材料研究很少。高温无铅PTC的关键是寻找不含铅的高居里温度固 溶物用以调整复合PTC材料的居里温度，以解决目前高居里温度的PTC材料 因含铅对环境的污染和对人类造成的危害。

现有的高温无铅PTC材料一般采用固相合成法将Bi₂O₃、Na₂CO₃、TiO₂三种原料预先混合研磨合成(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃(简称BNT)粉体，BaCO₃、TiO₂混合研磨合成BaTiO₃粉体，然后将两种合成粉料与其它添加剂一起混合研 磨、造粒、成型、烧结、电极制备成品。使用此掺杂技术及工艺，容易造 成材料组分偏移，导致产品性能不稳定、生产重复性差、居里点漂移或使 材料不能半导化。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种制备性能稳定、PTC效应较强、耐压水平 较高，生产再现性强的高温无铅PTC材料以及生产工艺。

本发明是这样实现的：

一种高温无铅PTC材料，它包括主原料、半导化剂、掺杂剂和烧结助 剂，其特征在于所述的主原料为碳酸钡BaCO₃、碳酸锶SrCO₃、碳酸钙CaCO₃、 碳酸钠Na₂CO₃、氧化铋Bi₂O₃和二氧化钛TiO₂；半导化剂为氧化铌Nb₂O₅、氧 化钇Y₂O₃、氧化镧La₂O₃、氧化锑Sb₂O₃和氧化钽Ta₂O₅中的至少两种，所述的 半导化剂的添加量占材料总量的摩尔百分比为0.05～5.0％mol；所述的主 原料各种成分和半导化剂的摩尔配比为：

(Ba_XSr_YCa_Z)_1-m(Bi_1/2Na_1/2)_mTi_nO₃+aE₁；其中X＝0.5～1.0；Y＝0.10～ 0.20；Z＝0.05～0.10；m＝0.05～0.20；n＝1.0～1.10；a＝0.0005～0.050；

E₁为半导化剂；

所述的掺杂剂为氧化锰MnO₂，添加量占材料总量的0.10～0.20％mol； 所述的烧结助剂包括氧化铝Al₂O₃、氧化硅SiO₂和添加剂，所述的添加剂包 括氧化镁MgO、氮化硅Si₃N₄、氮化硼BN和氧化铜CuO中的至少一种，添加量 占材料总量的摩尔百分比为5～10％mol，所述的烧结助剂和添加剂在总材 料中的配比量为：