專(zhuān)利名稱(chēng)：熱敏陶瓷材料和由其制得的耐高電壓熱敏電阻及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種熱敏陶瓷材料，以及由該熱敏陶瓷材料制得的耐高電壓熱敏電阻和制造該熱敏電阻的方法。
背景技術(shù)：
隨著光纖通信技術(shù)的進(jìn)步，需要一種耐高電壓的PTC(Positive TemperatureCoefficient，正溫度系數(shù)熱敏電阻)用作電信語(yǔ)音線(xiàn)卡保護(hù)，其必須達(dá)到以下性能指標(biāo)UPTC本身能耐受4KV，10/700uS/40 Q沖擊10次，間隔時(shí)間60S，PTC不能產(chǎn)生閃絡(luò)跳火或者裂片；2、4KV，10/700uS/40 Q沖擊條件下，最大環(huán)路電流小于60Ap，即PTC的壓敏效應(yīng)下的等效電阻最小值Rmin約22 Q ；3.600VAC/600Q/1S條件下的電力線(xiàn)感應(yīng)測(cè)試5次，間隔時(shí)間60S ；4、常規(guī)265V AC電力線(xiàn)搭接測(cè)試；5、以上提及的所有測(cè)試項(xiàng)目，在測(cè)試之后，PTC冷卻I小時(shí)后的阻值變化率小于± 15%,絕對(duì)誤差小于2 Q ；6、PTC主要電氣參數(shù)為a) R25 常溫電阻 55± 15% Qb) Vmax > 265VAC (直接加載) c)直徑 8. 0 8. 8mmd)厚度 3. 0 3. 3mme)引出線(xiàn)腳間距5. 00_目前市面的通信保護(hù)產(chǎn)品無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足以上6種要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種熱敏陶瓷材料及由該熱敏陶瓷材料制得的耐高電壓的PTC。本發(fā)明還提供了一種制造該P(yáng)TC的方法。本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是一種熱敏陶瓷材料，按摩爾份數(shù)計(jì)其成分包括86. 2 87. 2 份 BaC03、3. 5 4. 5 份 SrC03、3. 8 4. 8 份 Pb0、5. 5 6. 5 份 CaC03、101 101. 5 份 Ti02、0. I 0. 15 Y2O3>0. 03 0. 04 份 Sb203、0. 06 0. 08 份 Mn (NO3)2 以及燒結(jié)液相助劑。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，熱敏陶瓷材料的成分按摩爾份數(shù)計(jì)包括86. 2份8&0)3、3.5份51^03、4.8份？130、5.5份〇&0)3、101.5份1102、0. 11 份丫203、0. 04 份 Sb203、0. 07份Mn (NO3)2以及燒結(jié)液相助劑。按摩爾份數(shù)燒結(jié)液相助劑包括I 2份SiO2和I. 3 2份A1203。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，燒結(jié)液相助劑包括I. I份SiO2和I. 8份A1203。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種耐高電壓PTC，由熱敏陶瓷材料制得。該熱敏陶瓷材料，按摩爾份數(shù)計(jì)其成分包括86. 2 87. 2份BaC03、
3.5 4. 5 份 SrC03、3. 8 4. 8 份 Pb0、5. 5 6. 5 份 CaC03、101 101. 5 份 Ti02、0. I 0. 15 份 Y2O3>0. 03 0. 04 份 Sb203、0. 06 0. 08 份 Mn (NO3) 2 以及燒結(jié)液相助劑。將 BaCO3>SrC03、Pb0、Ti02、CaC03等主晶相成分以及施受主摻雜物和燒結(jié)液相助劑按照設(shè)計(jì)的比例配料混合后經(jīng)濕法球磨、預(yù)燒結(jié)、二次濕法球磨、造粒和壓片、燒結(jié)、后加工等步驟制得。所述的濕法球磨是將上述混合物濕法球磨20 28小時(shí)，料球水的重量比為0.5 I. 5 I 3 I 2，漿料在100 150°C干燥；優(yōu)選濕法球磨24小時(shí)，料球水的重量比為1:2:1. 5，漿料在130°C下干燥；所述的預(yù)燒結(jié)是將經(jīng)上述濕法球磨后的混合物在溫度為1090 1100°C下，保溫
2.5 3. 5小時(shí)；優(yōu)選在1090°C下保溫3小時(shí)；所述的二次濕法球磨是將預(yù)燒結(jié)的混合物再次濕法球磨20 28小時(shí)，料球水的重量比為0. 5 I. 5 : I 3 : I 2，漿料在100 150°C干燥；優(yōu)選濕法球磨24小時(shí)，料球水的重量比為1:2:1. 5，漿料在130°C下干燥；所述的造粒和壓片是加入PVA造粒，然后壓制成小10. 32mm,厚度3. 9mm,密度為
3.3g/cm3造粒的圓片；所述的燒結(jié)是在溫度為1300 1320°C下，保溫0. 5 I. 5小時(shí)，I. 5 2°C /分鐘降溫到800°C，然后自然降溫到室溫；優(yōu)選燒結(jié)溫度為1310°C，保溫I小時(shí)，I. 5°C /分鐘降溫到800°C ；所述的后加工是將燒結(jié)完成以后的PTC片印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55 Q的成品。本發(fā)明的熱敏陶瓷材料制得的PTC產(chǎn)品可通過(guò)背景技術(shù)所述各項(xiàng)測(cè)試，能抵抗4KV，10/700uS雷擊波，可應(yīng)用在大型儀器、設(shè)備、電力等系統(tǒng)，特別是在電力網(wǎng)絡(luò)這一類(lèi)高壓、大電流的場(chǎng)合，尤其適用于電信語(yǔ)音線(xiàn)卡保護(hù)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。實(shí)施例1-3為熱敏陶瓷材料組合物實(shí)施例I按照摩爾份數(shù)計(jì)，將如下配比的主晶相成分、施受主摻雜物和燒結(jié)液相助劑混合主晶相成分包括86. 2 份 BaC03、3. 5 份 SrC03、4. 8 份 Pb0、5. 5 份 CaCO3UOl 份 TiO2 ；施受主摻雜物包括0. I 份 Y2O3、0. 03 份 Sb2O3、0. 06 份 Mn (NO3) 2 ；燒結(jié)液相助劑包括I份SiO2和I. 3份A1203。實(shí)施例2
按照摩爾份數(shù)計(jì)，將如下配比的主晶相成分、施受主摻雜物和燒結(jié)液相助劑混合主晶相成分包括87. 2 份 BaC03、4. 5 份 SrCO3>3. 8 份 PbO,6. 5 份 CaCO3UOl. 5 份TiO2;施受主摻雜物包括0. 15 份 Y2O3、0. 04 份 Sb2O3、0. 08 份 Mn (NO3) 2 ；燒結(jié)液相助劑包括2份SiO2和2份A1203。實(shí)施例3按照摩爾份數(shù)計(jì)，將如下配比的主晶相成分、施受主摻雜物和燒結(jié)液相助劑混合主晶相成分包括86. 2 份 BaC03、3. 5 份 SrCO3>4. 8 份 PbO,5. 5 份 CaCO3UOl. 5 份TiO2;施受主摻雜物包括0. 11 份 Y2O3、() 04 份 Sb2O3、() 07 份 Mn(NO3)2 ；燒結(jié)液相助劑包括I. I份SiO2和I. 8份A1203。實(shí)施例4-6為由該熱敏陶瓷材料混合物制得的PTC和制造PTC的方法實(shí)施例4將各成分按實(shí)施例I、實(shí)施例2或?qū)嵤├?任一的比例配料，混合均勻。濕法球磨將混合后的原料、球、水以0.5 I I的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨20小時(shí)；預(yù)燒結(jié)將上述混合漿料在100°C干燥后，1090°C預(yù)燒3. 5小時(shí)；二次濕法球磨料、球、水以0.5 I I的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨20小時(shí)；造粒將上述碾磨后的混合漿料在100°C干燥，然后加入粘結(jié)劑PVA(聚乙烯醇)造粒;壓片將造粒顆粒壓制成10. 32mm,厚度3. 9mm,密度為3. 3g/cm3造粒的圓片；燒結(jié)將圓片在1300°C保溫I. 5小時(shí)，然后以I. 50C /分鐘的速率降溫到800°C，
再自然降溫到室溫；后加工燒結(jié)完成后印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55 Q的成品。實(shí)施例5將各成分按實(shí)施例I、實(shí)施例2或?qū)嵤├?任一的比例配料，混合均勻。濕法球磨將混合后的原料、球、水以I. 5 3 2的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨28小時(shí)；預(yù)燒結(jié)將上述混合漿料在150°C干燥后，1100°C預(yù)燒2. 5小時(shí)；二次濕法球磨料、球、水以I. 5 3 2的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨28小時(shí)；造粒將上述碾磨后的混合漿料在150°C干燥，然后加入粘結(jié)劑PVA(聚乙烯醇)造粒;壓片將造粒顆粒壓制成10. 32mm,厚度3. 9mm,密度為3. 3g/cm3造粒的圓片；燒結(jié)將圓片在1320°C保溫0. 5小時(shí)，然后以2°C /分鐘的速率降溫到800°C，再
自然降溫到室溫；
后加工燒結(jié)完成后印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55 Q的成品。實(shí)施例6將各成分按實(shí)施例3的比例配料，混合均勻。濕法球磨將混合后的原料、球、水以I : 2 I. 5的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨24小時(shí)；預(yù)燒結(jié)將上述混合漿料在130°C干燥后，1090°C預(yù)燒3小時(shí)；二次濕法球磨料、球、水以I : 2 I. 5的重量比混合制得混合漿料，濕法球磨24小時(shí)； 造粒將上述碾磨后的混合漿料在130°C干燥，然后加入粘結(jié)劑PVA(聚乙烯醇)造粒;壓片將造粒顆粒壓制成10. 32mm,厚度3. 9mm,密度為3. 3g/cm3造粒的圓片；燒結(jié)將圓片在1310°C保溫I小時(shí)，然后以1.5°C /分鐘的速率降溫到800°C，再
自然降溫到室溫；后加工燒結(jié)完成后印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55 Q的成品。由該熱敏陶瓷材料制得的耐高電壓的PTC，可通過(guò)背景技術(shù)所述各項(xiàng)測(cè)試，能抵抗4KV，10/700US雷擊波，實(shí)用性能測(cè)試表明，根據(jù)本發(fā)明的熱敏陶瓷材料制作的耐高電壓PTC，常溫電阻率為100Q cm，轉(zhuǎn)變溫度為120°C，電阻溫度系數(shù)為20% /°C，升阻比為5xl05，可以滿(mǎn)足電信語(yǔ)音線(xiàn)卡保護(hù)的所有電性能要求。
權(quán)利要求
1.一種熱敏陶瓷材料，其特征在于，按照摩爾份數(shù)計(jì)其包括以下組分86.2 87.2份BaC03、3. 5 4. 5 份 SrC03、3. 8 4. 8 份 PbO、5. 5 6. 5 份 CaC03、101 101. 5 份 Ti02、0. I 0. 15 份 Y2O3>0. 03 0. 04 份 Sb203、0. 06 0. 08 份 Mn (NO3)2 以及燒結(jié)液相助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，按照摩爾份數(shù)計(jì)其包括以下組分86. 2 份 BaC03、3. 5 份 SrC03>4. 8 份 PbO,5. 5 份 CaCO3UOl. 5 份 Ti02、0. 11 份 Y203、0. 04 份Sb2O3>0. 07份Mn(NO3)2以及燒結(jié)液相助劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的陶瓷材料，其特征在于所述燒結(jié)液相助劑按摩爾份數(shù)計(jì)包括I 2份SiO2和I. 3 2份A1203。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷材料，其特征在于所述燒結(jié)液相助劑按摩爾份數(shù)計(jì)包括 I. I 份 SiO2 和 I. 8 份 A1203。
5.一種耐高電壓的正溫度系數(shù)熱敏電阻，其特征在于所述熱敏電阻由權(quán)利要求I 4任一所述的熱敏陶瓷材料制得。
6.一種制造權(quán)利要求5所述熱敏電阻的方法，其特征在于，包括以下步驟 a)濕法球磨將混合物按比例混合均勻,濕法球磨20 28小時(shí)，料球水的重量比為0.5 I. 5 I 3 I 2，漿料在100 150°C干燥； b)預(yù)燒結(jié)將濕法球磨后的混合物在溫度為1090 1100°C下，保溫2.5 3. 5小時(shí)； c)二次濕法球磨將預(yù)燒結(jié)的混合物再次濕法球磨20 28小時(shí)，料球水的重量比為0.5 I. 5 : I 3 : I 2，漿料在100 150°C干燥； d)造粒和壓片加入PVA造粒,然后壓制成4>10.32mm,厚度3. 9mm,密度為3. 3g/cm3造粒的圓片； e)燒結(jié)在溫度為1300 1320°C下，保溫0.5 I. 5小時(shí)，I. 5 2°C /分鐘降溫到800°C，然后自然降溫到室溫； f)后加工將燒結(jié)完成以后的PTC片印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55Q的成品。
7.按照權(quán)利要求6所述制造熱敏電阻的方法，其特征在于，包括以下步驟 a)濕法球磨將混合物按比例混合均勻，濕法球磨24小時(shí)，料球水的重量比為1:2: 1.5，漿料在1301干燥； b)預(yù)燒結(jié)將濕法球磨后的混合物在溫度為1090°C下，保溫3小時(shí)； c)二次濕法球磨將預(yù)燒結(jié)的混合物再次濕法球磨24小時(shí)，料球水的重量比為1:2: 1.5，漿料在1301干燥； d)造粒和壓片加入PVA造粒,然后壓制成4>10.32mm,厚度3. 9mm,密度為3. 3g/cm3造粒的圓片； e)燒結(jié)在溫度為1310°C下，保溫I小時(shí)，I.5°C /分鐘降溫到800°C，然后自然降溫到室溫； f)后加工將燒結(jié)完成以后的PTC片印刷Ag-Zn電極，然后焊接包封，得到阻值約55Q的成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱敏陶瓷材料，按摩爾份數(shù)計(jì)其成分包括86.2～87.2份BaCO3、3.5～4.5份SrCO3、3.8～4.8份PbO、5.5～6.5份CaCO3、101～101.5份TiO2、0.1～0.15份Y2O3、0.03～0.04份Sb2O3、0.06～0.08份Mn(NO3)2以及燒結(jié)液相助劑；還公開(kāi)了一種采用該熱敏陶瓷材料制得的耐高電壓PTC和制造該P(yáng)TC的方法將上述組分按照設(shè)計(jì)比例混合后經(jīng)濕法球磨、預(yù)燒結(jié)、二次濕法球磨、造粒和壓片、燒結(jié)、后加工制成PTC；該P(yáng)TC可通過(guò)各項(xiàng)測(cè)試，能抵抗4kV，10/700uS雷擊波，可應(yīng)用在大型儀器、設(shè)備、電力等系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01C7/02GK102617133SQ20121008049
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者石永豐 申請(qǐng)人:常熟市林芝電子有限責(zé)任公司