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多层片式PTCR材料配比与还原-再氧化工艺研究

张波  
【摘要】:随着表面贴装技术的发展,PTCR热敏陶瓷元件也朝着微型化和集成化方向发展。为进一步适应片式PTCR陶瓷元件的小尺寸,低电阻率和高升阻比等要求,本文针对叠层片式PTCR热敏陶瓷元件的还原再氧化制备工艺,主要围绕还原性气氛下烧结温度、再氧化处理温度、Y掺杂含量以及Ba/Ti比对瓷体材料性能的影响展开了相关的研究工作。 本文的BaTiO_3粉体采用传统的固相法制备技术获取,利用有机流延成型技术制备陶瓷生坯样品。通过改变还原性气氛中的烧结温度和改变再氧化处理的温度,从平均晶粒尺寸、电阻率、升阻比和耐压值几个方面进行了对比分析。另外,在瓷体材料配比的性能改进优化方面,从Y掺杂含量的电学性能影响入手,结合Ba/Ti比的不同,研究分析了不同Ba/Ti比下的Y掺杂所起的作用。 结果表明,在1215℃至1295℃的温度范围内,随着还原性气氛下烧结温度的增加,瓷体平均晶粒尺寸将会逐渐增大,并且在相同的再氧化处理条件下样品的再氧化程度降低。瓷体材料的电阻率随再氧化处理温度的增加呈现出抛物线变化规律,升阻比和耐压值都呈现出递增的变化趋势。材料的电阻率随着Y含量的增加,在0.5mol%至0.8mol%的范围内呈现出递增的关系,升阻比呈现出递减的变化趋势。Ba过量的样品可在还原再氧化制备工艺中获得相对于Ti过量样品更加良好的PTC效应。 最终,本文确定了还原再氧化制备工艺的最佳烧结温度应该保持在1215℃至1250℃范围内,最佳再氧化温度在800℃至850℃区间。并在Ba/Ti比为1.01,Y掺杂含量为0.4mol%时,在还原性气氛中以1230℃烧结,并通过850℃再氧化处理获得了平均晶粒尺寸为1.1μm,电阻率为256.7?·cm和升阻比为218的片式PTCR热敏陶瓷元件样品。


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