一種低壓壓敏陶瓷材料及其制備方法

專利名稱：一種低壓壓敏陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓壓敏陶瓷材料及其制備方法，屬于電器元件及其材料 制造技術(shù)領(lǐng)域
二背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的小型化、集成化、低壓化發(fā)展，對(duì)低壓壓敏陶瓷材料的需 求越來(lái)越大。壓敏陶瓷具有電容效應(yīng)和壓敏電阻效應(yīng)，能起到過(guò)電壓保護(hù)和濾
除噪聲的雙重作用。目前ZnO壓敏陶瓷應(yīng)用最廣泛，而其靜電容過(guò)小、介電常 數(shù)小(約103左右)、壓敏電壓不夠低(〉20V/mm)，難以制造幾伏的壓敏電阻。 SrTi03對(duì)比ZnO壓敏陶瓷材料，不但具有優(yōu)良的非歐姆特性，而且還具有靜電 容大(是ZnO的3-10倍)。特別是在低壓領(lǐng)域內(nèi)，其電容量大于0. 01 p F，是ZnO 壓敏陶瓷難以比擬的。隨著SrTi03壓敏陶瓷應(yīng)用的廣度和深度的拓展，對(duì)SrTiO:, 壓敏陶瓷材料的性能要求也不斷提高。由于壓敏陶瓷性能取決于材料的成分結(jié) 構(gòu)以及制備工藝。所以通過(guò)摻雜一些稀土元素氧化物和改進(jìn)制備工藝來(lái)獲得性 能好的SrTi03壓敏陶瓷材料。
SrTiO:,壓敏陶瓷的生產(chǎn)現(xiàn)在大多采用一次燒成法，其工藝比傳統(tǒng)的二次燒 成法簡(jiǎn)單。但是該類材料必須在還原氣氛中燒結(jié)，才能使晶粒充分半導(dǎo)化，還 須經(jīng)過(guò)氧化熱處理使SrTi03壓敏陶瓷的晶界絕緣化從而獲得壓敏特性。生產(chǎn)過(guò) 程中，還原性氣氛通常由N2+H2提供，這不僅增加了制備成本和工藝控制的難度， 而且在制備過(guò)程中還存在安全性問(wèn)題。所以著眼于SrTi03壓敏陶瓷大規(guī)模應(yīng)用 來(lái)說(shuō)，尋找更簡(jiǎn)單和更安全制備方法有重要意義。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低壓壓敏陶瓷材料及其制備方法。該制備方法能 夠制備出一種低壓，性能較好的壓敏陶瓷材料，并且制備工藝簡(jiǎn)單，安全性能 可靠。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的 一種低壓壓敏陶瓷材料，所述材料含 A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8%CeO2+0. 4懇n0
B、 92. 4o/。Al203+0. l%Co20:i+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5Q/oTi02 將上述A、 B兩組分按質(zhì)量比4 : 6 6 : 4混合。 另一技術(shù)方案是所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 50/oMnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02 將上述A、 B兩組分按質(zhì)量比4 : 6混合
3另一技術(shù)方案是所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7Q/oNb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
在上述A、 B組合物按質(zhì)量比5 : 5混合。
另一技術(shù)方案是所述材料含A、 B兩組分及含量(質(zhì)量比)為
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3o/。Si02+l. 5o/。Ti02
在上述A、 B兩組分按質(zhì)量比5. 5 : 4. 5混合。
另一技術(shù)方案是所述材料含A、 B兩組分及含量(質(zhì)量比)為
A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/。Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%Mn0
B: 92. 4%Al20:,+0. l%Co203+3. 5Q/QMn0+2. 5%Cr20:!+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
在上述A、 B兩組分按質(zhì)量比6 : 4混合。
制備所述的低壓壓敏陶瓷材料的方法，包括混料，球磨，干燥，造粒，壓制 成型，其特征在于，所述混料是含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/oNb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92.楊1203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr20:,+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按照A、 B兩組分質(zhì)量比為4 : 6 6 : 4的比例稱取上述分析純?cè)噭旌希?按前述步驟制備得樣品，放在真空石墨爐中于1305 1500'C下燒結(jié)，隨爐冷卻 或保溫l 3h后隨爐冷卻，燒成的樣品經(jīng)表面處理清洗后上電極制得所述壓敏 陶瓷材料。
具體制備方法步驟如下
1、 按照A、 B兩組分質(zhì)量比為4 : 6 6 : 4的比例稱取上述分析純?cè)噭?合后在行星式球磨機(jī)中球磨2 4h，
2、 先將球磨后的混料在干燥箱中干燥6 8h，過(guò)200目的篩子造粒后用 TDP-1. 5單沖成型機(jī)壓制厚度為1 2腿圓片形的樣品，
3、 把樣品放在真空石墨爐中在1305 1500。C燒結(jié)，隨爐冷卻或保溫l 3h 后隨爐冷卻，燒成的樣品經(jīng)表面處理清洗后上電極即得到所述壓敏陶瓷材料。
4、 用2693C型LCR數(shù)字電橋在1000Hz下測(cè)試室溫電容，并計(jì)算出介電常 數(shù)。用TH2687C型漏電流測(cè)試儀，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的壓敏電壓，計(jì)算出 非線性系數(shù)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極作用
1、 燒結(jié)溫度寬，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，安全可靠。
2、 在該工藝下能夠生產(chǎn)出介電常數(shù)為電容為C二0.02 22uF、 e=1.7X 105 1.5X108、壓敏電壓為UlmA=0. 6 6. 3V， U10mA=l. 8 11. 6V、非線性系數(shù)為 a二2. 1 5. 1的壓敏陶瓷材料。
具體實(shí)施例方式
所述材料的組分及含量質(zhì)量比為A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8o/。Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為4:6的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于150(TC燒結(jié)，隨爐冷卻，經(jīng)表面 處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容C為0.8uF，介 電常數(shù)e為9.9X106，壓敏電壓U,^0.6V， U10raA=l. 8V，非線性系數(shù)&=2.1。
實(shí)施例2
所述材料的組分及含量質(zhì)量比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4Ml203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為4:6的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于135(TC燒結(jié)，保溫2h后隨爐冷 卻，經(jīng)表面處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容C為 22uF，介電常數(shù)e為1.5X108，壓敏電壓UlmA=6. 3V， U10mA=ll. 6V，非線性系數(shù) a=3. 8。
實(shí)施例3
所述材料的另一組分及含量質(zhì)量比為
A、 57. 4%SrO+40. 7o/0Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為5. 5 : 4. 5的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干 燥、造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于132(TC燒結(jié)，保溫3h后隨 爐冷卻，經(jīng)表面處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容 C為0.05uF，介電常數(shù)e為6. 1X105，壓敏電壓IU=2. 8V， U1M=4.4V，非線性 系數(shù)a二5. 1。
實(shí)施例4
所述材料的另一組分及含量質(zhì)量比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為5 : 5的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于1305。C燒結(jié)，隨爐冷卻，經(jīng)表面 處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容C為0.09uF，介電常數(shù)e為6. 3X105，壓敏電壓IU二4.9V， U10mA=8. 5V，非線性系數(shù)&=4.2。 實(shí)施例5
所述材料的另一組分及含量質(zhì)量比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 70線05+0. 80/oCe02+0.權(quán)nO
B、 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 50飾0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為4 : 6的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于1335。C燒結(jié)，保溫lh后隨爐冷 卻，經(jīng)表面處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容C為 0.02uF，介電常數(shù)e為1.7X105，壓敏電壓UlmA=4. 8V， U10mA=9. 7V，非線性系數(shù) a=3. 3。
實(shí)施例6
所述材料的另 一組分及含量質(zhì)量比為
A、 57. 4%SrO+40. 7%TiO2+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnO
B、 92. 4%Al203+0. l0/0Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02
按A、 B兩組組分質(zhì)量比為5 : 5的比例稱取試劑，混料，經(jīng)球磨、干燥、 造粒、成型，把成型的樣品放在真空石墨爐于150(TC燒結(jié)，隨爐冷卻，經(jīng)表面 處理清洗后上電極，測(cè)試所得壓敏陶瓷材料的性能參數(shù)電容C為1.6uF，介 電常數(shù)e為1.2X107，壓敏電壓IU二2. 3V， U10mA=3. 8V，非線性系數(shù)a二4.6。
權(quán)利要求
1、一種低壓壓敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為A、57.4％SrO+40.7％TiO2+0.7％Nb2O5+0.8％CeO2+0.4％MnOB、92.4％Al2O3+0.1％Co2O3+3.5％MnO+2.5％Cr2O3+0.3％SiO2+1.5％TiO2將上述A、B兩組分按質(zhì)量比4∶6～6∶4混合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓壓敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為A、 57. 4%SrO+40. 7Q/oTi02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB、 92. 4%AlA+0. l%Co203+3. 5%MnO+2. 5%Cr203+0. 3Q/。Si02+l. 5%Ti02 將上述A、 B兩組分按質(zhì)量比4 : 6混合
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓壓敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為A: 57. 4o/oSrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. f/oMnOB: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr20:i+0. 3Q/oSi02+l. 5%Ti02在上述A、 B組合物按質(zhì)量比5 : 5混合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓壓敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比按為A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7o/。Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB: 92. 4Q/。Al203+0. l%Co203+3, 5Q/。Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02在上述A、 B兩組分按質(zhì)量比5. 5 : 4. 5混合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓壓敏陶瓷材料，其特征在于，所述材料含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為A: 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB: 92. 4%Al203+0. l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02在上述A、 B兩組分按質(zhì)量比6 : 4混合。
6、 制備權(quán)利要求1所述的低壓壓敏陶瓷材料的方法,包括混料，球磨，干 燥，造粒，成型，其特征在于，所述混料是含A、 B兩組分及含量按質(zhì)量百分比 為A、 57. 4%SrO+40. 7%Ti02+0. 7%Nb205+0. 8%Ce02+0. 4%MnOB、 92. 4%Al20:i+0, l%Co203+3. 5%Mn0+2. 5%Cr203+0. 3%Si02+l. 5%Ti02按照A、 B兩組分質(zhì)量比為4 : 6 6 : 4的比例稱取上述分析純?cè)噭旌希?按前述步驟制備得樣品，放在真空石墨爐中于1305 150(TC下燒結(jié)，隨爐冷卻 或保溫l 3h后隨爐冷卻，燒成的樣品經(jīng)表面處理清洗后上電極制得所述壓敏 陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓壓敏陶瓷材料及其制備方法，該材料含A、B兩組分及含量按質(zhì)量百分比為A.57.4％SrO+40.7％TiO₂+0.7％Nb₂O₅+0.8％CeO₂+0.4％MnO；B.92.4％Al₂O₃+0.1％Co₂O₃+3.5％MnO+2.5％Cr₂O₃+0.3％SiO₂+1.5％TiO₂按照A、B兩組分質(zhì)量比為4∶6～6∶4的比例稱取上述分析純?cè)噭?，混料，球磨，干燥，造粒，壓制成型后放在真空石墨爐中于1305～1500℃燒結(jié)，隨爐冷卻或保溫1～3h后隨爐冷卻，燒成的樣品經(jīng)表面處理清洗后上電極得到C＝0.02～22μF，ε＝1.7×10⁵～1.5×10⁸，U_1mA＝0.6～6.3V，U_10mA＝1.8～11.6V，a＝2.1～5.1的壓敏陶瓷材料，而且制備工藝簡(jiǎn)單，安全可靠。
文檔編號(hào)C04B35/622GK101555130SQ200910114090
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者沙 沙, 王寧章, 秦國(guó)賓, 馬玉田 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)