[发明专利]一种无铅PTC热敏电阻器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件件技术领域，具体涉及一种无铅PTC热敏电阻器件的其制备方法。

背景技术

PTC热敏电阻器件广泛的用于计算机及其外部设备，移动电话，电池组，远程通讯等电子产品中，起到过电流或者过温保护的作用。特别是钛酸钡系正温度系数热敏电阻器件拥有比较大的温度系统数，其产生的一系列特性而在众多行业中拥有较好的应用。但是，目前为了提高PTC热敏电阻器件的居里温度，商业用钛酸钡基PTC热敏电阻器件都含有大量的铅，由于含铅热敏电阻器件在制备过程中存在PbO的挥发，不仅造成生产过程中陶瓷制品化学计量比的偏离，使得产品的一致性和重复性降低；而且铅会污染环境和伤害人体。

发明内容

针对上述热敏电阻器件中含有大量的铅，影响产品的一致性和重复性低以及污染环境和伤害人体的问题，本发明提供一种无铅PTC热敏电阻器件的其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

1.一种无铅PTC热敏电阻器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料的合成：

a.BaTiO₃粉体的合成：将钡盐与钛酸酯在pH＝9-11的氨水-碳酸氢铵的溶液中混合共沉淀，制得前驱体，将前驱体烘干后，在高温850-950℃条件下煅烧1-3h，获得BaTiO₃粉体；

b.Na_0.5Bi_0.5TiO₃的材料的合成：将原料以Na₂CO₃:Bi₂O₃:TiO₂＝1:1:2的比例进行混合球磨，然后置于马弗炉中，在高温于800～900℃保温2-4小时，得到纯相.Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体；

(2)原材料混合：将原料以BaTiO₃：Na_0.5Bi_0.5TiO₃：CuO：Nb₂O₅：SiO₂＝0.93-0.95:0.05-0.06:0.0008-0.0015:0.0004-0.0005:0.005-0.01进行混合，混合均匀后获得预混料；

(3)球磨：步骤(2)的预混料：玛瑙：酒精＝1:1.2-1.8:1.2-1.8，进行球磨，球磨时间为12-16h，获得球磨预混料；

(4)压片：将步骤(3)的球磨预混料与有机粘接剂混合造粒，将所得的粒子物质压片成型，获得片状预混料；

(5)烧结：将步骤(4)的片状预混料放入马弗炉中进行煅烧，获得陶瓷片；

(6)电极制备：将步骤(5)的陶瓷片进行表面研磨，去砂，超声清洗，清洗后印涂Al电极或者Ag电极作为底层电极，再印涂Ag电极作为表面电极，随后在Ag表面电极焊接引线，最后，进行包封，制得PTC热敏电阻器件。

本发明使用氨水-碳酸氢铵作为共沉淀的沉淀剂，能够制备纯度较高，且钡钛比例接近1的亚微米级的钛酸钡粉，同时，原料中添加有Na_0.5Bi_0.5TiO₃，该物质能够提高BaTiO₃基热敏电阻陶瓷材料的居里温度，所以在一定程度上可以补偿没有添加Pb而造成的居里温度的损失，同时，原料中还添加有CuO不仅可以提高居里温度，而且铜离子存在变价，在还原气氛中烧结Cu²⁺可以还原成Cu⁺，在降温阶段，Cu²⁺和Cu⁺共同在晶界处偏析，使得表面受主态密度增加，电阻突跳增大，从而提高PTC热敏电阻器件的性能。此外，还添加有Nb₂O₅，可以获得低的室温电阻率，同时，还添加有烧结助剂SiO₂，烧结助剂SiO₂在高温的条件下形成液相，可将有害杂质吸收于晶界处，有利于晶界的纯化，起到抑制晶粒和吸附有害杂质的作用，还能改善钛酸钡陶瓷的显微结构，提高耐高压，降低电压的效应。本发明的无铅PTC热敏电阻器件制备方法简便，并且制备的PTC热敏电阻器件具有低的室温电阻率和良好的PTC效应。且PTC热敏电阻器件中不含铅，不会对人体和环境造成危害，将有广阔的市场前景。