无铅高居里点BaTiO3基PTC材料的研究

摘要

为了制备高居里点无铅PTC材料,本文对BaTiO3基PTC陶瓷材料进行了研究。通过向BaTiO3中加入居里温度较高的BNT,制备了BT／BNT系PTC材料,并用电阻-温度特性测试、介电系数-温度性能测试、XRD测试等分析方法,研究了BT／BNT系材料的性能及影响因素,并取得一定成果。
　　 BNT的居里温度为320℃,且能与BaTiO3形成固溶体。在二次料中加入预先合成的BNT相对于其他引入方式对试样的半导化更为有利,同时也能提高材料的居里温度。但BNT的引入又带来了一些问题。BNT在高温烧成过程中容易分解,产生的游离态的Na+严重地影响了试样的半导化。BNT加入量越多对半导化影响越严重。当BNT加入量大于1mol％时,基础配方试样在空气中烧成己难以半导化。研究发现,向配方中加入A位取代物BaCO3能有效地抑制BNT高温分解,使试样在空气中烧结就能半导化。当BNT加入量为2mol％时,BaCO3最优加入量为3mol％,过多或者过少都对半导化不利。通过对比几种不同的施主掺杂物发现,相对于其他几种,以Y2O3作为施主掺杂物在二次料中加入对试样的半导化最有利。通过对受主掺杂物MnO2的加入量的研究发现,良好的施受主比例对于提高BT基PTC材料的性能有很大帮助。当Y2O3的加入量为0.2mol％,MnO2加入量为0.1m01％时,得到试样的室温电阻率为1142Ω·cm,升阻比为6.65×102。BNT的加入能够显著提高BT基PTC材料的居里温度。这是由于BNT的加入加强了Ti-O键,使材料的四方性增强,提高了材料的居里温度。当BNT加入量为2m01％时,试样的居里温度由基础试样的120℃升高到148℃左右,这使得用BNT代替PbTiO3制备高居里点PTC材料成为可能。