[发明专利]提高PTCR陶瓷材料温度系数和NTC效应的方法

说明书

本发明公开了一种提高PTCR陶瓷材料温度系数和NTC效应的方法，采用以下配方：(100‑x)mol％的I#料+xmol％的II#料+yMnO₂+zWO₃,其中，x＝0～50，y＝0.04～0.07mol％，z＝0.00～0.20mol％，采用Nb₂O₅、La₂O₃、Sm₂O₃、Nd₂O₃化合物中至少一种为半导化剂，以Al₂O₃或SiO₂为烧结助剂；采用的工艺：将上述材料压制的圆片在大气气氛中1230‑1350℃下保温10‑30分钟烧结，使其充分烧结和实现固相反应；对烧结后圆片进行研磨，涂覆电极，制得PTCR陶瓷材料。该发明能有效提高线性系数α及提高NTC效应，能够有效改善性能老化。

技术领域

本发明涉及一种PTCR陶瓷材料的制备方法，特别是涉及一种调控PTCR陶瓷材料的温度系数或NTC效应的方法，应用于电子材料技术领域。

背景技术

铁电BaTiO₃的居里温度T_C为120℃，通过添加适量施主杂质可使其半导化同时具有正温度系数热敏电阻效应，即PTC效应。PTC材料在汽车、家电、通信、自动化控制等领域具有广泛的应用。目前应用最广的为高温型PTC热敏电阻，以PTC作为恒温发热体的发热器，具有可靠性、安全性高，发热量可随环境温度变化自动调节，响应时间等特点。目前实用化的高居里温度材料以(Ba,Pb)TiO3体系为主，居里温度可在120-500℃之间调节。

在使用过程中，PTC加热元件的电阻、冲击电流、加热功率、表面温度等性能都会随时间而变化，称为性能老化，性能老化对PTC的使用可靠性影响很大。电阻温度系数α反应了材料越过居里温度后，电阻变化的快慢。从PTC材料的阻温特性曲线可以看出，温度系数α越高，达到所需温度时间越短，并且提高材料温度系数，可以减少因电阻变化而引起的温度的变化。因此电阻温度系数提高，有助于材料耐老化性能提升。而前NTC段是PTC材料电阻温度曲线中反应材料半导体特征的曲线段，其变化程度一般用R₂₅/R_min来表征。加热元件作为一种恒温器件，对于R₂₅/R_min较大的PTC元件而言，老化所引起的电阻变化较小，从而功率的变化也较小。居里温区的大小反应了PTC材料α系数的大小。从加热元件的老化来看，同时提高PTCR陶瓷材料的温度系数以及其NTC效应，有利于降低加热器的功率老化，因此，寻求一种成本低、易于实现的同时提高PTCR陶瓷材料的温度系数以及其NTC效应的方法显得尤为重要，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种提高PTCR陶瓷材料温度系数和NTC效应的方法，通过改变材料的配方，即在(Ba,Pb)TiO₃体系PTCR陶瓷材料中掺入WO₃，来提高PTCR材料的温度系数，同时提高NTC效应，从而改善PTCR陶瓷加热元件的功率老化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高PTCR陶瓷材料温度系数和NTC效应的方法，包括如下步骤：

a.配料准备：按照各原料粉体的物质量的比例，采用以下原料粉体配方：

将(100-x)mol％的I#料粉体、xmol％的II#料粉体、y mol％MnO₂粉体和z mol％WO₃粉体作为原料，其中，x＝0～50，y＝0.04～0.07，z＝0.00～0.20；优选WO₃粉体含量为原料粉体的总物质量的0.02～0.04mol％；