(K0.5Bi0.5)TiO3、LaCrO3基陶瓷的制备与热敏特性

摘要

热敏陶瓷元件在温度补偿、温度检测、温度控制及抑制浪涌电流等方面有着广泛的应用。针对当前含铅PTC存在的环境污染及Mn-Ni-Co等过渡金属氧化物NTC材料的高温弛豫问题，论文分别以(K0.5Bi0.5)(Ti1-2xMoxMx)O3(M=Cu, x=0.01、0.02、0.06、0.065; M=Zn,x=0.02、0.04、0.06、0.08)和(La1-xSrx)(Cr1-xFex)O3(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07)为对象开展了相关热敏陶瓷材料的探索性研究工作。实验采用空间俘获(Steric Entrapment Synthesis，SES)湿化学合成法制备了材料粉体，并采用传统烧结技术获得相关陶瓷材料。采用XRD分析了粉料的相组成;使用扫描电镜分析了材料的微观组织结构;测试了试样的电阻温度(R-T)特性，及采用交流阻抗分析材料的导电性能，得到如下主要结论:
　　[1]分别制备得到了Cu/Mo和Zn/Mo共同置换(K0.5Bi0.5)TiO3中Ti的具有四方晶体结构的钙钛矿陶瓷材料。相比于(K0.5Bi0.5)TiO3的380℃居里点，微量Cu/Mo或Zn/Mo置换Ti能够明显降低材料的居里点，如(K0.5Bi0.5)(Ti0.88Cu0.06Mo0.06)O3陶瓷的居里点为155℃。微量Cu/Mo或Zn/Mo共同置换(K0.5Bi0.5)TiO3中的Ti所获得的陶瓷能够呈现良好的电阻正温度系数(PTC)特性;不同温度下的交流阻抗分析得出，(K0.5Bi0.5)(Ti0.88Cu0.06Mo0.06)O3陶瓷的PTC效应是晶粒、晶界效应共同作用的结果。同时，实验研究得出，适当的改变煅烧工艺，延长烧结时间，可以降低室温电阻率，增加升阻比;而烧结过程中，较低温度下长时间的保温，可以减少升温过程中电阻的波动。
　　[2](La1-xSrx)(Cr1-xFex)O3陶瓷的电阻-温度特性表明，该材料体系呈现良好的NTC效应，(La1-xSrx)(Cr1-xFex)O3陶瓷的NTC热敏在130℃左右存在一个导电激活能转变;相关材料的DSC分析得出，该温度点可能存在相变。添加少量的氧化物，使得LaCrO3陶瓷其烧结性良好，致密度较好;在较低烧结温度下，氧化物的加入可以有效的降低陶瓷的电阻。论文研究了玻璃相的百分含量对LaCrO3陶瓷的烧结性、电阻-温度特性的影响。