[发明专利]一种添加物及其降低无铅PTC热敏陶瓷烧结温度的应用

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，特指一种添加物及其降低无铅PTC热敏陶瓷烧结温度的应用；采用特殊的添加物LiBiO₂+ BN + Li₂O-B₂O₃-SiO₂玻璃粉来降低钛酸铋鈉钛酸钡高居里点无铅PTC热敏陶瓷的烧结温度，得到于900~920℃下低温烧结的钛酸铋鈉钛酸钡高居里点无铅PTC热敏陶瓷电阻材料；采用本发明的添加物制备的高居里点PTC热敏陶瓷材料不仅不含铅而且烧结温度低，避免了热敏陶瓷电阻元器件制造和使用过程中铅对环境与人体的危害，同时降低制造成本。  

技术背景

PTC陶瓷是一种半导体化的具有正的温度系数（Positive Temperature Coefficient）的电子陶瓷材料；具有这种特性的智能电子陶瓷元件集发热与温控于一体，具有自动控温、安全节能、自动恢复、无触点动作、无明火、寿命长等特点；产品可用于发热元器件、温度控制、过流保护、过热保护和热感应等系统，广泛应用于汽车、电子、通讯、输变电工程、空调暖风机工程、低能耗安全型家用电器以及消磁、过流保护、过热保护等领域。

最常用的PTC热敏陶瓷是BaTiO₃基陶瓷材料，其居里温度是120℃；为了提高热敏陶瓷的工作温度，均以添加氧化铅或含铅化合物为居里点移动剂、以Pb置换Ba的晶格位置来实现，此类产品为含铅量较高的（Ba，Pb）TiO₃体系；铅是一种具有毒性的重金属元素，在（Ba，Pb）TiO₃基热敏陶瓷的生产过程中，铅会造成对自然环境的污染并对人类的身体健康造成危害，世界各国已经严格控制含铅产品的使用；目前，我国PTC热敏陶瓷产业的发展正面临着严重的考验和挑战，无铅环保PTC热敏陶瓷材料的开发已经成了一个迫在眉睫的课题，无铅PTC热敏陶瓷材料取代含铅产品将成为必然。

近年来，国内外许多科研人员以及生产工作者已经着手高居里点（大于120℃）的无铅PTC热敏陶瓷材料的开发与研究工作。

中国专利公开号CN101013618A和CN101188156A说明了成分体系为(Na_0.5Bi_0.5)BaTiO₃基PTC热敏陶瓷材料，通过添加半导化元素和少量Sr或Ca为Ba位置换元素，并添加一定量的锰元素，此发明能实现居里点高于120℃的热敏陶瓷，但烧结温度较高，未加入低温烧结剂，配方不同于本专利。

中国专利公开号CN101224979A说明了(Na_0.5Bi_0.5)BaTiO₃基PTC热敏陶瓷材料，获得高居里点热敏陶瓷，但是采用两步法来制备，先还原再氧化，比较麻烦，而且烧结温度较高，烧结温度达到1300℃以上。

中国专利公开号CN101412625A说明了成分体系为(Bi_1/2K_1/2)Ti_1-x-wCe_xD_yO₃基高居里点无铅PTC热敏陶瓷材料，虽然烧结温度较低，但没有公开降低烧结温度的添加物，而且制备工艺复杂，配方不同于本专利。

发明内容

本发明的目的是提供降低钛酸铋鈉钛酸钡高居里点无铅PTC热敏陶瓷的高居里点无铅PTC热敏陶瓷烧结温度的添加物及其加入量。

所述的钛酸铋鈉钛酸钡高居里点无铅PTC热敏陶瓷的组份为：（1-x）BaTiO₃+xBi_0.5Na_0.5TiO₃+0.05-0.6mol%Y₂O₃+0.05-0.5 mol %Nb₂O₅，x=0.2-0.6 mol。

本发明的目的是这样来实现的：

    以钛酸铋鈉钛酸钡高居里点无铅PTC热敏陶瓷的组份重量为基准，按质量百分比计算，添加物的量为组份的1～6%，添加物的组份按质量百分比计算：LiBiO₂44~65%，BN 7~20%，Li₂O-B₂O₃- SiO₂玻璃粉25~45%。