片式PTCR元件用粉體的sol-gel法制備及性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，PTCR熱敏元件逐步走向片式化、疊層化。傳統(tǒng)固相法制備粉體的燒結(jié)溫度過高（31320 ℃），不利于PTCR陶瓷坯片與賤金屬共燒成瓷；其次PTCR元件是利用陶瓷的晶界效應(yīng)，也決定了固相法原料無法達(dá)到制備片式元件的晶界數(shù)目要求，故PTCR被稱為最難片式化的材料之一。為了克服低燒和細(xì)晶兩大難點(diǎn)，本文就納米PTCR粉體的制備、陶瓷組分和工藝等展開了相關(guān)研究。
　　 首先，采用溶膠-凝膠法制備半導(dǎo)化的納米BaTiO

2、3陶瓷粉體。在研究日本相關(guān)專利的基礎(chǔ)上，選取合適的原料及實(shí)驗(yàn)條件，將制得的干凝膠在不同的溫度下預(yù)燒后，通過XRD分析其晶相組成且計(jì)算晶粒尺寸。實(shí)驗(yàn)表明：在700 ℃下預(yù)燒2 h得到粉體最小平均粒徑為19 nm，與TEM結(jié)果基本相符。根據(jù)熱重分析擬定粉體的預(yù)燒溫度，并通過SEM觀察陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)。
　　 在PTCR陶瓷的制備過程中，進(jìn)行不同含量Y和Mn的兩次摻雜實(shí)驗(yàn)，確定施受主的最佳摻雜量。在陶瓷組分中添加一定量Si和Ca，分析其

3、對(duì)陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。粉體干壓成型后，對(duì)比不同溫度燒結(jié)陶瓷的性能，得到最佳燒結(jié)溫度，并討論了燒結(jié)溫度與預(yù)燒溫度之間的關(guān)系和對(duì)瓷體密度的影響。
　　 最后，本文在溶膠-凝膠法制備最佳組分的BaTiO3基陶瓷粉體的基礎(chǔ)上，采用“綠色化”成型工藝-水基流延成型制備片式PTCR坯片。對(duì)比不同成型工藝并進(jìn)一步降低燒結(jié)溫度，在1240℃下燒結(jié)得到晶粒尺寸小于2 μm且均勻的瓷片，其室溫電阻率為850 Ω.cm，升阻比為2.4×102，