[发明专利]一种Bi2WO6改性的钛酸钡基无铅正温度系数电阻材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Bi₂WO₆改性的钛酸钡基正温度系数电阻材料及其制备方法，属于热敏材料制备技术领域。

背景技术

PTC陶瓷（正温度系数热敏陶瓷）具有电阻率随温度升高而增大的特点。是近年来发展迅速的电子材料之一。正温度系数热敏电阻可分为开关型和补偿型两大类，其特性和应用也不同。开关型正温度系数热敏材料主要应用于电机、变压器、轴承、大功率硅的整流元件的保护等，其作为热耗元件也应用于限流、稳流、稳压以及流速测量等方面。补偿型正温度系数热敏材料可作为半导体三极管的温度补偿。

钛酸钡基正温度系数热敏材料是一种铁电半导体材料，是近年来发展迅速的电子材料之一。但钛酸钡的居里温度只有120℃，目前市场上居里点超过120℃的PTC热敏材料都是含铅的。国内外提高钛酸钡正温度系数转变温度主要是通过添加铅元素来实现。虽然此种方法技术已较成熟且已经获得较好的效果，但铅具有很强的毒性。含铅产品从制备到使用乃至到最后回收循环使用都存在很强的危害。国际上已在2006年开始全面禁止使用有铅压电元器件。近年来，随着环境保护和人类可持续发展的需求，研究新型无铅PTC电阻材料已迫在眉睫。如今无铅正温度系数热敏材料主要是高分子材料，但由于高分子材料的高温软化，大大限制了其使用范围。故寻找无铅高居里温度正温度系数热敏材料具有很重要的意义。有很多中国专利报道了环保型正温度系数热敏材料，如(Ba_xSr_yCa_z)Ti_uO₃，其中，x：0.6～0.9，y：0～0.3，z：0.02～0.2，u：0.98～1.02；：(Bi_1/2K_1/2-a/2Na_a/2)Ce_1-bDbO₃,其中a＝0～1,b＝0.0005～0.005等，但居里温度都不高（低于160℃）。我们以碳酸钡、氧化钨、二氧化钛、三氧化二铋为原料，仅仅利用传统固相法，制备高居里温度的无铅正温度系数热敏材料。

发明内容

为了改善钛酸钡基正温度系数电阻材料居里温度低的问题，考虑到钨酸铋Bi₂WO₆居里温度高，而且一定量的Bi₂WO₆与BaTiO₃复合可以大幅提高居里温度与热敏性能。本发明的目的是提供一种Bi₂WO₆改性的钛酸钡基无铅正温度系数电阻材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

Bi₂WO₆改性的钛酸钡基无铅正温度系数电阻材料的化学组成通式为：(1-x) BaTiO₃+x Bi₂WO₆，其中： 0<x≤0.10；x为摩尔分数。

具体制备方法为：

(1)将纯度为99.9%以上的BaCO₃、WO₃、TiO₂和Bi₂O₃的原始粉末按(1-x) BaTiO₃+x Bi₂WO₆，其中： 0<x≤0.10；x为摩尔分数。

(2)将步骤(1)配好的料经过一次球磨4小时，880~930℃预烧2小时，二次球磨3小时，造粒，压片，排胶，1040~1080℃煅烧3小时，上电极，即制得Bi₂WO₆改性的钛酸钡基无铅正温度系数电阻材料。

本发明制备的Bi₂WO₆改性的钛酸钡基无铅正温度系数电阻材料具有以下优点：成分无铅，不会对环境造成污染和对人体造成危害；掺杂了Bi₂WO₆后，即使是微量掺杂，也能大大提高组分的居里温度。