论文部分内容阅读
为了研制高居里点BaTiO3基无铅PTC热敏电阻材料,本文利用传统陶瓷工艺制备了掺杂BNT((Bi0.5Na0.5)TiO3),CaCO3和Mn(NO3)2的钛酸钡基无铅PTC陶瓷材料(Bi0.5Na0.5)xBa1-xTiO3-yCaCO3-zMn(NO3)2(x=0.005,0.02,0.04,0.08,y=0,0.02,0.04,0.06,0.08,z=0,0.0001,0.0002,0.0004),并运用XRD测试、SEM测试和阻-温测试等分析方法对陶瓷的微观结构,导电特性以及影响因素进行了研究,并取得了一定的成果。将具有高居里温度的BNT(居里温度达320°C)掺杂进BaTiO3中可以提高陶瓷的居里温度。但同时由于BNT的引入也会导致材料的电阻率随BNT含量的增加而逐渐提高,主要是由于随着BNT加入量的增多,BNT固溶后引入了Na+等一些杂质离子,严重影响试样半导化。x=0.08的样品的居里温度超过150°C,但其室温电阻率却很高,难以半导化。研究发现用用CaCO3作为A位置换物来抑制BNT在高温烧结时分解,从而有效的降低室温电阻率而CaCO3的加入量存在一个最优值,CaCO3的加入量同试样室温电阻率之间的关系呈现出一个U型曲线,在本实验中y=0.06为最优。同时添加一定量的Mn(NO3)2后由于Mn在烧成时被氧化形成的锰离子主要以Mn3+形式取代Ti4+位,并富集于晶界附近,捕获电子使材料的电阻率提高。经测试x=0.08,y=0.06,z=0.0002配方下材料的性能最好,其室温电阻率为7×102Ω·cm,居里温度高于150°C,升阻比达到3个数量级。研究还发现在C粉覆盖还原气氛下烧结,可以有效的降低陶瓷的室温电阻率,但是却使材料失去了PTC效应。经过一定温度再氧化后,材料又会重新获得PTC效应。经测试x=0.20,y=0.10, z=0.0002配方下的样品在还原气氛下烧结,再在1000℃下氧化2个小时后,其室温电阻率为6.6×102Ω·cm,居里温度高于160°C,升阻比达到2个数量级。