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钛酸钡系高温PTC材料的研究

钟海波  
【摘要】:近年来,以BaTiO_3半导瓷材料为基础而发展起来的PTCR热敏元件以广泛被应用于通信、家用电器、汽车、航天飞机等领域,成为铁电陶瓷中继电容器及压电器件之后的第三大类应用产品。 论文针对BaTiO_3系高温PTC制备时存在的一些问题,分别从工艺和配方两个方面对制备高温PTC陶瓷材料的研究进行了详细的论述。在工艺上,阐述了原材料的物理和化学性能在生产高温PTC陶瓷材料起到的重要作用,原材料的相互匹配将直接影响高温PTC陶瓷的性能好坏,通过实验分析了BaTiO_3与PbTiO_3原材料制备高温PTC存在原料匹配的问题,不易稳定生产; 另外,还通过实验证明了BaCO_3与TiO_2两种原料的匹配同样对高温PTC陶瓷的性能有影响,实验证明BaCO_3与TiO_2两种原料的物理特性差异不大的话,生产出来的PTC陶瓷性能优良,并且稳定。 在配方的研究中,通过实验了解Nb_2O_5和Y_2O_3单施主掺杂对高温PTC性能影响,得出电阻率与掺杂量的曲线图。为了能够更有效的抑制铅挥发,并且使掺杂范围能够更好的调节,以“中和”原材料中的有害受主杂质,在配方设计中采用了Nb_2O_5和Y_2O_3双施主掺杂的配方,由结果可知,适当的调节Nb、Y双施主掺杂总量及Nb、Y掺杂比例,可以使高温PTC陶瓷充分的半导化,陶瓷表现出良好的电性能。在实验中得出,当Nb的摩尔分数在0.08-0.10,Y的摩尔分数在0.12-0.14时,能生产出性能优良的高温PTC陶瓷。 根据以上工艺和配发设计,应用于Tc=160℃的消磁负片的生产中,对所有产品测试结果为:电阻值R在100-1000Ω可调,温度系数α≥30%,耐电压V≥850v,升阻比β≥105。


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