含鉍高居里點無鉛PTCR陶瓷的研究.pdf

1、隨著電子電信技術(shù)的發(fā)展，在各種電子電路的應(yīng)用中，迫切需要室溫電阻率低，同時具有高電阻率突跳幅度的PTCR陶瓷。為了研制高居里點無鉛PTC陶瓷材料，本文采用傳統(tǒng)氧化物混合工藝方法對三種系統(tǒng)的BaTiO3基陶瓷材料進行了研究，先將其在還原氣氛下燒結(jié)，隨后在低氧分壓下通過再氧化過程重新形成晶界勢壘，達到恢復(fù)PTC效應(yīng)的目的。通過XRD、SEM、DSC、AFM以及阻溫測試等方法，研究了該陶瓷材料的性能特點及其影響因素。
　　 在空氣中燒

2、結(jié)各種施主離子摻雜的BaTiO3基陶瓷時，存在一種電阻率反常現(xiàn)象。本實驗通過還原再氧化工藝，解釋低于臨界摻雜濃度時，陶瓷發(fā)生晶粒粗化而呈現(xiàn)半導(dǎo)性；大于臨界摻雜濃度時，晶粒細化，呈現(xiàn)高度絕緣態(tài)。強還原氣氛下燒結(jié)，使臨界施主摻雜濃度大大提高。
　　 在BaTiO3基PTC陶瓷材料中加入具有高居里點的Bi4Ti3O12(BIT),(Na0.5Bi0.5)TiO3(NBT)及KNbO3(KN)可將材料的居里溫度提高。BIT的居里溫度約6

3、75℃，NBT的居里溫度約315℃,KN的居里溫度在435℃附近。實驗表明，BIT的合成溫度與BaTiO3的合成溫度相差較大，并且BIT為層狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)其與BaTiO3復(fù)合時層狀結(jié)構(gòu)難以改變，因此PTC效應(yīng)的改善不明顯。
　　 加入1.0mol％NBT時，居里溫度(TC)提高到150℃。這主要是由于NBT的引入，加強了Ti-O鍵，使材料的四方相加強。同時由于從NBT中揮發(fā)出來的Bi2O3有抑制晶粒長大的作用，再通過再氧化工藝提高晶

4、界勢壘，從而提高了PTC效應(yīng)；升阻比提高了近兩個數(shù)量級。NBT加入量平均每加入1.0mol％，使TC提高25～30℃。盡管試樣的PTC效應(yīng)差，但試樣的居里溫度有所提高，這使制備無鉛高居里BaTiO3基PTC材料成為可能。但隨著NBT加入量的增加，試樣的半導(dǎo)化將變得更加困難。加入NBT后，試樣的半導(dǎo)化程度降低，為提高其半導(dǎo)化，在復(fù)合NBT的BaTiO3基PTC材料中加入適量的半導(dǎo)化元素La2O3或Nb2O5，當(dāng)La2O3加入量為0.2mo

5、l％時，先采用弱還原氣氛下燒結(jié)，然后在800℃下再氧化1h，便可得到室溫電阻率為101.5～102.5Ω.cm，升阻比為102～103的材料。
　　 KN的加入使試樣的半導(dǎo)化特性及其居里溫度也有所改變。隨KN的加入量的增加，試樣的電阻率先降低后增加，居里溫度從150℃緩慢增加隨后逐漸恢復(fù)至120℃，此后的PTC效應(yīng)逐漸消失。將N2中燒成的KNbO3-BaTiO3半導(dǎo)陶瓷在空氣中進行再氧化熱處理，O沿陶瓷晶界擴散形成具有一定絕緣性