[发明专利]PTC陶瓷材料及提高PTC陶瓷材料居里点以下电阻温度稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种PTC陶瓷材料、其制备方法以及提高PTC陶瓷材料居里点以下电阻温度稳定性的方法。

背景技术

PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)陶瓷材料是一种半导化的铁电陶瓷，其电阻会随着温度的升高先降低，然后在居里点以上因相变而呈现阶跃升高。PTC陶瓷材料可以用于恒温加热、过流保护、温度传感器、延时启动等相关电子元件中，在家用电器和工业领域中有着非常广泛的应用。随着电器节能化和电子元件小型化的发展需求，在恒温加热的应用方面，受到电子元件对启动功率的限制以及低温到高温全温度段正常工作的要求，PTC陶瓷材料在居里点以下温度区间内的电阻温度稳定性问题显得比较突出。根据PTC陶瓷材料的电阻-温度特性，在居里温度以下的温度范围内，PTC陶瓷的电阻-温度关系为负温度系数，即电阻随温度的升高而降低，而这一下降幅度对PTC陶瓷加热元件的启动功率影响很大。为了降低PTC陶瓷加热元件的启动功率，通常采用提高PTC陶瓷加热材料的室温电阻这一方法，然而，当PTC陶瓷加热材料室温电阻提高到一定程度，虽然在室温下可以正常启动，但由于其低温下的电阻值比室温电阻值更大，PTC陶瓷加热元件的低温启动就会变得非常困难，极易造成低温工作失效，从而限制了PTC陶瓷加热元件从低温到高温全温度段的加热使用。因此，提高PTC陶瓷加热材料居里点以下的电阻温度稳定性对拓展PTC陶瓷材料应用温度范围和提升其工作可靠性有着非常重要的实用意义。

在PTC陶瓷材料的研究方面，以往人们关注的焦点主要是无铅化高居里点的PTC陶瓷材料、PTC陶瓷材料的室温电阻低阻化、改善居里点附近电阻的突跳幅度(电阻温度系数)和高度，以及降低PTC陶瓷材料的烧结温度等，以适应各种应用需求，而关于如何提高PTC陶瓷材料在居里点以下的温度区间内电阻的温度稳定性的研究相对较少，在已有公开的专利申请中，还未见相关报道。

发明内容

本发明旨在克服现有PTC陶瓷材料在居里点以下随温度变化电阻稳定性差的缺陷，本发明提供了一种在居里点以下随温度变化电阻稳定的PTC陶瓷材料、其制备方法以及提高PTC陶瓷材料居里点以下电阻温度稳定性的方法。

本发明提供了一种PTC陶瓷材料，所述PTC陶瓷材料组成的化学式为Ba_1-x-yCa_xY_yTi_1.01O₃-aAl₂O₃-bSiO₂-cMnCO₃，其中，x＝0.04～0.06，y＝0.004-0.007，a＝0.02～0.04，b＝0.2～0.3，c＝0.05-0.07。

较佳地，所述PTC陶瓷材料的居里点为100-130℃。

较佳地，所述PTC陶瓷材料居里点以下具有较高的电阻温度稳定性，电阻温度系数为40～45％/℃。该材料的使用温度可以在-55-80℃的环境下正常工作，也不局限在居里点以下。

又，本发明还提供了上述PTC陶瓷材料的制备方法，所述方法包括：

1)按所述PTC组成的化学式称量BaCO₃粉体、TiO₂粉体、CaCO₃粉体、Y₂O₃粉体，均匀混合后在1100-1200℃保温，得到钛酸钡粉体；

2)按所述PTC组成的化学式称量步骤1)制备的钛酸钡粉体、Al₂O₃粉体、SiO₂粉体、MnCO₃粉体，均匀混合后依次经过造粒、压片成型得到PTC陶瓷素坯；

3)将步骤2)制备的PTC陶瓷素坯先在600-700℃排胶、再在1200-1400℃保温烧结，得到所述PTC陶瓷材料；