[发明专利]一种高居里点无铅PTC热敏陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体材料，特别涉及一种符合无铅、低阻的Na₂Ti₆O₁₃(NT)-Na_0.5Bi_0.5TiO₃(NBT)-BaTiO₃(BT)系统高居里点无铅PTC热敏电阻陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

BaTiO₃基正温度系数电阻（positive temperature coefficient resistance，简称PTCR）陶瓷材料是一种铁电半导体材料，是近年来发展迅速的新型电子材料之一。由于PTCR陶瓷材料具有温敏、限流、延时等自动“开关”功能，已广泛的应用于电子通讯、航空航天、汽车工业、家用电器等各个领域。

然而，当前的可实用化的压电和铁电材料主要是以Pb作为居里点的移动剂，以Pb置换Ba的晶格位置来实现的。此类产品由于其良好的稳定性、可重复性和较高的居里点得到了广泛的应用。但是含Pb氧化物不可避免的因为各种原因流入生活环境和自然环境，从而对人体和自然环境造成危害。由于当前各国对环保要求的不断提高，PTCR材料的无铅化已经成为一种必然趋势。环境友好型的PTCR热敏陶瓷材料具有深远的社会意义和经济意义。

目前各国研究人员研究最多的系统是含铋化合物替代Pb作为居里点的移动剂，而NBT是研究最多的含铋居里点的移动剂之一，但是目前还没有一种有效的提高居里点的NBT-BT系统的PTC材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高居里点无铅PTC热敏陶瓷材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种高居里点无铅PTC热敏陶瓷材料，该陶瓷材料包括以下组分：

Ba_1-x(Na_0.5Bi_0.5)_xTiO₃+yNa₂Ti₆O₁₃+zM，其中0.08≤x≤0.3，0.01≤y≤0.10，0.001≤z≤0.005，M为半导化元素的氧化物。

上述高居里点无铅PTC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1）首先将Na₂CO₃、Bi₂O₃以及TiO₂按照Na₂CO₃∶Bi₂O₃∶TiO₂=1∶1∶4的摩尔比混合得混合物A，然后将BaCO₃以及TiO₂按照1∶1的摩尔比混合得混合物B，再将Na₂CO₃、TiO₂与NaCl按照Na₂CO₃∶TiO₂∶NaCl=1∶6∶2的摩尔比混合得混合物C，向混合物A、混合物B以及混合物C中加入去离子水后分别在350-500r／min的转速下球磨4h，球磨后在80-100℃下烘干；

2）经过步骤1）后，将混合物A在800-850℃下保温2-3h合成Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体，将混合物B在1100-1150℃下保温2-3h合成BaTiO₃粉体，将混合物C在950-1100℃下保温8-12h，保温后冷却至室温，然后冲洗掉产物中的NaCl得到Na₂Ti₆O₁₃粉体；

3）将Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体、BaTiO₃粉体、Na₂Ti₆O₁₃粉体和M按照下面的配方进行配料得混合物D：