低电阻率高性能BaTiO3基PTCR陶瓷材料贾金亮
低温烧结BaTiO_3基介电陶瓷的研究进展
文章编号：1000-2278（2011）01-0130-05低温烧结Ba T iO 3基介电陶瓷的研究进展谢兆军朱泽华叶中郎（西南石油大学材料科学与工程院，四川成都610500）摘要低温烧结钛酸钡基陶瓷材料，有利于适应MLCC 和LTCC 的发展要求，并且降低能耗。
本文综述了钛酸钡基陶瓷低温烧结方面的研究进展，包括各种低温烧结方法、机理和研究现状，着重介绍了助烧剂的作用机理，最后展望了钛酸钡基陶瓷低温烧结的发展趋势。
关键词钛酸钡，低温烧结，助烧剂中图分类号：TQ174.75文献标识码：A图1烧结过程示意图Fig.1Schematic drawing of the sintering process1引言BaTiO 3是典型的铁电材料，是一种重要的电子陶瓷材料，广泛用在如陶瓷电容器、正温度系数的热敏电阻、压电和铁电器件等各种电子元件中。
而正是它在室温下具有高的介电常数和低的介电损耗，是作为片式多层陶瓷电容器（Multiplayer Ceramic Chip Ca-pacitors ，英文缩写MLCC ）的优良陶瓷介质材料。
但随着作为内电极的钯价格不断攀升，为降低MLCC 产品的成本，采用掺入熔点低的银，因而减少钯的含量以及满足低温共烧技术（LTCC ）[1-3]就必须实现钛酸钡基陶瓷的低温烧结。
并且烧结温度高不仅会促进陶瓷晶粒长大，导致陶瓷介电常数降低，也会增加能量消耗，减少设备的使用寿命。
因此钛酸钡基陶瓷的低温下烧结具有很重要的实际意义，已经成为国内外研究的一个热点。
2烧结过程烧结是成型的粉体在高温下烧成具有一定强度的致密体，是生产陶瓷的一个工艺过程，是晶粒和气孔的尺寸及外形的变化。
如图1所示，颗粒重排、晶界滑移，引起流动传质，物质通过扩散，填充到颗粒点接触的颈部和气孔，使颈部长大，气孔减小，并最终使坯体致密化。
从热力学角度讲，任何体系都有向低能量转变，达到稳定状态的趋势。
虽然粉末比块状物体有很大的比表面积，并且表面原子具有的能量比内部原子多，即粉体压坯烧成陶瓷制品是系统由介稳态向稳态转变的过程，但其不能自动进行，因为本身还具有难以克服的能量壁垒，因而必须在一定的温度下才能进行[4]。
低温烧结BaTiO3基介电陶瓷的研究进展
低温烧结BaTiO3基介电陶瓷的研究进展谢兆军;朱泽华;叶中郎【期刊名称】《陶瓷学报》【年(卷),期】2011(032)001【摘要】低温烧结钛酸钡基陶瓷材料,有利于适应MLCC和LTCC的发展要求,并且降低能耗.本文综述了钛酸钡基陶瓷低温烧结方面的研究进展,包括各种低温烧结方法、机理和研究现状,着重介绍了助烧剂的作用机理,最后展望了钛酸钡基陶瓷低温烧结的发展趋势.%Low-temperature sintering of barium titanate ceramic is to meet the need of development of multiplayer ceramic chip capacitors and Iow temperature co-fired ceramic, and can reduce the energy consumption. This paper reviewed the research progress in Iow temperature sintering of barium titanate ceramic, including various sintering methods, mechanism and research. The mechanism of sintering aids was mainly introduced. At last, the development and research status of low-temperature sintering of barium titanate ceramic are forecasted.【总页数】5页(P130-134)【作者】谢兆军;朱泽华;叶中郎【作者单位】西南石油大学,材料科学与工程院,四川,成都,610500;西南石油大学,材料科学与工程院,四川,成都,610500;西南石油大学,材料科学与工程院,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75【相关文献】1.颗粒尺寸对低温烧结BaTiO3陶瓷密度和介电性能的影响 [J], 邹亚囡2.复合掺杂BaTiO3基介电陶瓷的介电性能研究 [J], 巴哈提古丽;毛涛涛;杨泽玮;陈慧英;李转秀3.BaTiO3基Y5V型多层陶瓷电容器的介电与储能特性分析 [J], 辛凤;张效华;陈义川;曾仁芬;帅伟强;胡跃辉4.介电温度稳定型BaTiO3基陶瓷材料的研究进展 [J], 何飞刚5.低温烧结Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基复相陶瓷中的两相共存与介电性能 [J], 岳振星;王晓莉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高介高稳定性BaTiO3 基铁电陶瓷研究进展
第27卷第11期电子元件与材料V ol.27 No.11 2008年11月ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Nov. 2008高介高稳定性BaTiO3基铁电陶瓷研究进展蒲永平，杨公安，王瑾菲，庄永勇（陕西科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710021）摘要: 针对BaTiO3基铁电陶瓷材料的特点，介绍了提高其介电常数和温度稳定性的途径，综述了高介高稳定性BaTiO3基铁电陶瓷材料的研究现状。
指出随着电子整机向着微型化的方向发展，介电瓷粉材料也向着高介电常数、高稳定性的方向发展，并提出了解决此问题的思路。
关键词:无机非金属材料；BaTiO3；综述；稳定性；介电常数中图分类号: TM28 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2008）11-0001-03Research progress of BaTiO3-based ferroelectric ceramic materialswith high permittivity and high stabilityPU Yong-ping, YANG Gong-an, WANG Jin-fei, ZHUANG Yong-yong(School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China)Abstract: According to the characteristics of BaTiO3-based ferroelectric ceramic materials, the ways to improve their permittivity and temperature stability were introduced, and the current research status of BaTiO3-based ferroelectric ceramic materials with high permittivity and high stability were reviewed. It is pointed out that dielectric ceramic powder materials would develop towards high permittivity and high stability with the miniaturization trend of electronic equipment. Moreover, the ways to solve these problems were put forward.Key words: non-metallic inorganic material; BaTiO3; review; stability; permittivity铁电陶瓷又称为II类低频电容器陶瓷，这类电容器多用于滤波、旁路和耦合等电子电路中，一般要求有极大的电容量，因此要求用介电常数很高的瓷料来制备。
BaTiO3基陶瓷的设计制备与储能特性研究
BaTiO3基陶瓷的设计制备与储能特性研究BaTiO3基陶瓷的设计制备与储能特性研究摘要：随着电子设备的快速发展和能源需求的不断增加，储能技术成为了当前科学研究的热点之一。
BaTiO3基陶瓷因其优异的储能特性而备受关注，并被广泛应用于电容器领域。
本研究主要针对BaTiO3基陶瓷的设计制备与储能特性进行了深入研究，旨在为新型储能材料的开发与应用提供参考。
1. 引言储能材料在能源存储和释放方面具有重要的应用价值。
BaTiO3基陶瓷以其高介电常数和压电特性而备受关注。
然而，传统的BaTiO3材料存在着破损和能量损耗等问题，因此，研究改进其储能特性至关重要。
2. 设计与制备2.1 化学合成方法采用溶胶-凝胶法合成BaTiO3基陶瓷，通过混合Ba(OH)2和TiCl4等前驱物并加入乙酸乙酯溶剂，经过水解缩聚反应制备纳米级BaTiO3粉末。
2.2 制备工艺控制控制烧结工艺参数，如烧结温度、烧结时间和烧结气氛，以获得致密的BaTiO3陶瓷。
采用适当的烧结温度和时间可以有效提高材料的密度和晶格结构。
3. 结果与讨论3.1 结构表征通过X射线衍射（XRD）分析和扫描电子显微镜（SEM）观察，确定了制备的BaTiO3陶瓷的晶体结构和形貌。
结果表明，制备的BaTiO3表现出良好的晶格结构和均匀的颗粒分布。
3.2 储能特性采用电力学测试系统对制备的BaTiO3陶瓷进行了电学性能测试。
测试结果显示，BaTiO3陶瓷具有优异的介电性能和储能性能。
其介电常数高达3000，相对介电损耗小于0.05。
4. 影响因素分析4.1 结晶度的影响研究发现，BaTiO3陶瓷的结晶度对其储能性能有显著影响。
较高的结晶度可以提高材料的储能效率和电容性能。
4.2 烧结温度的影响烧结温度是影响BaTiO3陶瓷致密度和晶格结构的重要参数。
过高或过低的烧结温度均会影响材料的储能特性。
5. 总结与展望本研究通过优化化学合成方法和制备工艺，成功制备了具有优异储能特性的BaTiO3陶瓷。
BaTiO3 铁电体陶瓷
的电价， N一正离子的配位数； Z- ＝
i
k
Z
N
，
Z-一负离子的电价， k一与该负离子相关联的静电键 数目， i一与某个负离子相邻的第i个正离子。
§ 1.2 鲍林规则
这就是说，正离子将其电价平均分配给与它相邻的负离 子，同理，负离子也将其电价平均分配给它相邻的正离
电子陶瓷材料
绪
论
现代陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大 类，是航天、新能源、新材料、微电子、 激光、海洋工程和生物工程等高新技术的 重要组成部分和不可缺少的物质基础，也 是当前高技术竞争的热点之一。
功能陶瓷是利用其特有的 电、磁、声、光、热、弹等 直接效应及其耦合效应所提 供的一种或多种性质来实现 特定的使用功能。
2.不等径球的密堆积
金属氧化物中，氧的电负性为χo=3.5，金属
的电负性χm=0.7~0.8,因此离子键成份很大。
氧离子半径1.4Å，一般金属离子半径0.7 Å左
右，远比O2-离子小，因此在形成晶体时，为
使自由能最低，往往由半径较大的O2-离子作
紧密堆积，金属离子堆充在氧密堆积形成的
空隙中.
下面讨论氧离子形成的各种空隙及这些空隙所能填充 的正离子的大小。
电子陶瓷——无机多晶体
微观结构上，陶瓷是介乎单 晶与玻璃之间的一类物质
●电子陶瓷的主要化学结合力： 离子键及共价键 ●化学组成主要有： 碳、氧化物、氮化物、碳化物以及硼 化物等
●电子陶瓷晶相的晶体结构：
•单质材料主要有石墨和金刚石结构； •AB型化合物主要有NaCl（岩盐）型结构、立方ZnS（闪锌 矿）型结构、六方ZnS（纤维锌矿）型结构等； •AB2型化合物主要有CaF2（萤石）型结构、TiO2（金红石） 型结构等； •A2B3型化合物则以α-Al2O3（刚玉）型结构为代表； •ABO3型化合物主要有CaTiO3（钙钛矿）型结构、FeTiO3 （钛铁矿）型结构及CaCO3（方解石）型结构； •AB2O4型化合物最重要的结构是尖晶石结构，典型材料包
无铅系PTC热敏电阻陶瓷组合物及PTC陶瓷热敏电阻[发明专利]
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专利名称：无铅系P T C热敏电阻陶瓷组合物及P T C陶瓷热敏电 阻
专利类型：发明专利 发明人：白钟厚,李荣津,郑暎勋,金喆敏,李愚永,崔真洙 申请号：CN20098014 04 4 6.1 申请日：20090716 公开号：CN102177105A 公开日：20110907
摘要：本发明涉及一种即使不包含铅(Pb)成分，也能具有常温下的低电阻率值、130℃以上居里温 度(T c)的P T C热敏电阻用陶瓷组合物， 化 学式1]至[化学式4]中的任意一个组成：[化学式1]Ba(BiNa)TiO+y mol％M1O；[化学式 2]Ba(BiNa)TiO+y mol％M1O+z wt％M2O；[化学式3]Ba(BiK)TiO+y mol％M1O；[化学式 4]Ba(BiK)TiO+y mol％M1O+z wt％M2O，(在上述化学式1至化学式4中，0.01≤x≤0.05，0.00＜ y≤0.4 0，0.00＜z ≤0.4 0，M1是选自由Nb、Sb、L a、Y 组成的组的一种以上元素，M2是Mn，w在 M1是三价的元素时为3；在M1是五价的元素时为5)。并且，包含NaKNbO(NKN)由BaT iO(BT )的固 溶体形成的下述[ 化学式5] 的P T C热敏电阻用陶瓷组合物：[ 化学式5] (1-x)BT -xNKN(0＜x≤0.05)，并 涉及用上述化学式的组合物制成的P T C陶瓷热敏电阻。
BaTiO_3热敏电阻的低温烧结特性研究
BaTiO_3热敏电阻的低温烧结特性研究涂文芳;姜胜林;龚树萍;付明【期刊名称】《压电与声光》【年(卷),期】2011(33)4【摘要】为了得到低烧结温度、较低室温电阻率的BaTiO3基半导体陶瓷,提出在BaO-B2O3-SiO2-MnO烧结助剂中加入LiF的方法,研究了BaO-B2O3-SiO2-MnO-LiF(BBSML)烧结助剂对Y3+与Nb5+双掺杂BaTiO3基热敏陶瓷的微观结构和正温度系数(PTC)特性的影响。
微观结构分析表明:玻璃助剂中LiF的含量能改变晶界相组成,影响样品的烧结特性和室温电阻率。
实验结果表明,x(LiF)=5%的BBSML烧结助剂的样品,在1 050℃保温1 h下烧结后,其室温电阻率为151Ω.cm,升阻比为5.6×103。
【总页数】3页(P602-604)【关键词】双掺杂BaTiO3;BaO—B2O3-SiO2MnO—LiF;低温烧结;正温度系数(PTC)效应;玻璃助剂【作者】涂文芳;姜胜林;龚树萍;付明【作者单位】华中科技大学电子科学与技术系【正文语种】中文【中图分类】TM283;TN373【相关文献】1.MF5602型低温热敏电阻温度计的特性研究 [J], 兰玉岐;姜迎春;陈光明;骆明强;朱晓彤2.X7R特性MLCC用低温烧结铜端电极浆料的研究 [J], 尚小东;宋永生;罗文忠;吴海斌;王文姬;林立康3.某高铝矾土低温煅烧结晶特性研究 [J], 王莹;倪文;张钰莹4.4NiO-B2O3-V2O5低温烧结微波介质陶瓷的烧结特性、相结构和微波介电性能研究 [J], 卢承铭;周焕福;张海林;李诗轩;邓积极5.Bi_2O_3掺杂0.35PNN-0.60PZT-0.05V_2O_5陶瓷的低温烧结特性研究 [J], 张虽栓;杨文玲;李秋红;赵宗彦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷材料性能的影响
掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷材料性能的影响
李智慧;侯铁翠;卢红霞;张锐
【期刊名称】《陶瓷学报》
【年(卷),期】2006(27)2
【摘要】概述了BaTiO3基PTC陶瓷半导化的掺杂种类和机理,综述了掺杂物的添加量和加入方式对BaTiO3基PTC陶瓷材料性能的影响,并展望了其发展趋势.通常BaTiO3陶瓷的电阻率在开始时都随施主掺杂浓度的增加而降低,当施主掺杂浓度达到某一值时,电阻率降至最低,而后随着施主掺杂浓度的提高,电阻率则迅速上升.随着受主掺杂含量的增加,材料的室温电阻率和升阻比逐渐增大,PTC性能逐步提高,当含量超过某一值时,升阻比又呈降低趋势,PTC效应有所降低,室温电阻率依然增大.由于各掺杂物的优缺点不同,近几年研究发现,双施主掺杂和施受主共掺能够很好的改善材料的性能.
【总页数】5页(P232-236)
【作者】李智慧;侯铁翠;卢红霞;张锐
【作者单位】郑州大学材料科学与工程学院,450002;郑州大学材料科学与工程学院,450002;郑州大学材料科学与工程学院,450002;郑州大学材料科学与工程学院,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TQ17
【相关文献】
1.稀土气相掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的制备与电性能 [J], 郝素娥;黄金祥;孙亮
2.Bi掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的制备、微结构和电性能 [J], 潘彬;丁士文;邓睿君;王令;张红媛
和Y掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷性能的影响 [J], 丁士文;贾光
4.双施主掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷性能的影响 [J], 谢志勇;马卫兵;曲远方;卢艳
5.影响BaTiO3基PTC陶瓷材料性能因素的分析 [J], 宁青菊;李艳洁;章春香;邵敏;毕宝忠
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【大学实验】BaTiO3系PTC陶瓷材料的制备与性能测试
• 本试验主要测试PTC热敏电阻电阻-温度特性。 • 阻-温特性是指在规定电压下热敏电阻的零功率电
阻值与电阻体温度之间关系。 • 零功率电阻是在某一规定的温度下测量PTC热敏
电阻器电阻值，测量时应保证其功耗低到功耗引 起的电阻值的变化可以忽略的程度。
BaTiO3系PTC陶瓷材料的 制备与性能测试
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实验目的
• 1.熟悉BaTiO3系PTC陶瓷材料的制备过程，对其 XRD图谱有初步认识；
• 2. 了解陶瓷样品室温电阻、居里温度和阻-温特性 的测量方法和过程。
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实验原理
1.BaTiO3基PTC陶瓷的PTC效应 • 纯BaTiO3陶瓷是一种优良的陶瓷电容器材料，也是
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实验步骤
1.混合球磨 • 称量指定量的试剂，放入球磨罐中湿磨24小时，烘
干； 2.造粒 • 向球磨粉体加入聚乙烯醇（PVA）水溶液和少许甘
油，混合均匀后盛入模具，压片，捣碎。 • 重复压片、捣碎和过筛，筛选60目到120目的粒状
物。
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3.压片 • 将造粒的颗粒物压成素坯； 4.烧结 • 将素坯放入马弗炉中，按照以下过程烧结：
• 溶胶-凝胶法具有可溶解微溶性及不溶性物质的优 点，是实验室较为常用的方法。
• 纳米材料的制备方法较多，可参考实验文献，设 计其他的制备方法进行试验。
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2. 粒径效应BaTiO3基PTC陶瓷元件的性能有很 大的影响。可设计实验，考察BaTiO3粉体粒径的 对PTC陶瓷元件性能的影响。
3. 有关钛酸钡基纳米材料的制备方法以及应用， 可查看有关书籍以及文献。
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图1 PTC热敏电阻阻温特性曲线
显微结构对BaTiO_3陶瓷电热性能的影响
显微结构对BaTiO_3陶瓷电热性能的影响
白洋;丁凯;张风帆;乔利杰
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2011(33)6
【摘要】该文研究了显微结构对BaTiO3陶瓷电热特性与击穿电场的影响。
采用固相反应法制备BaTiO3粉体,经干压结合冷等静压工艺成型后,在不同温度下烧结成陶瓷样品。
随烧结温度提高,陶瓷晶粒长大、结构更致密,由此导致极化强度与电热效应绝热变温明显提高,但击穿电场下降。
等静压工艺可进一步提升瓷体致密度并促进晶粒长大,使电热效应提升。
【总页数】4页(P972-975)
【关键词】铁电微制冷器;钛酸钡;电热效应;击穿电场;显微结构
【作者】白洋;丁凯;张风帆;乔利杰
【作者单位】北京科技大学新材料技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM223
【相关文献】
1.Cu含量对BaTiO_3/Cu复相陶瓷材料介电性能的影响 [J], 蒲永平;许宁;王博;吴海东;陈凯
2.烧成工艺对低压用BaTiO_3基PTCR陶瓷性能的影响 [J], 汪伟;沈春英;丘泰
3.Nb_2O_5对BaTiO_3陶瓷性能的影响 [J], 肖长江;朱玲艳;张恒涛;栗正新
4.BaTiO_3基PTCR瓷的关键原料TiO_2的化学组成和显微结构对PTC性能影响[J], 魏敏敏;陆高荣;吴强;陈海斌;翁臻培
5.中温烧结改性BaTiO_3陶瓷的介电性能与显微结构 [J], 靳正国;陈湘渝
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batio3基无铅压电陶瓷的制备及性能研究
原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人承担本声明的法律责任。
学位论文作者签名：日期导师签名：日期学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解聊城大学有关保留、使用学位论文的规定，即：聊城大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权聊城大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。
学位论文作者签名：日期导师签名：日期摘要本文从以下两个方面对BaTiO3压电陶瓷进行性能改性：采用固相合成法制备了对BaTiO3进行A、B位掺杂的BaTiO3基无铅压电陶瓷，研究了等价或异价离子掺杂对BaTiO3压电陶瓷的结构和性能的影响；改进了压电陶瓷的工艺制备过程，研究了直接反应烧结法对BaTiO3基压电陶瓷的结构和性能的影响。
主要内容如下：1.采用与BaTiO3的Ba2+位、Ti4+位化合价相同的离子Ca2+、Sn4+、Zr4+的两种(Ca2+、Sn4+)或三种离子(Ca2+、Zr4+、Sn4+)对BaTiO3陶瓷进行取代改性，研究了离子取代改性后陶瓷的结构和电性能。
适量的离子掺杂后的陶瓷仍具有纯的BaTiO3钙钛矿相结构，随着Ca2+添加量的增加，陶瓷的正交-四方相转变温度(T O-T)逐渐向低温移动，Ca2+掺杂量较多时T O-T移到室温以下，Ca2+的掺杂基本上不影响陶瓷的居里温度(T C)。
Zr4+和Sn4+对陶瓷相转变温度的影响相似，均能提高T O-T，但是使居里温度T C剧烈下降，合适配比的Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂能够调节陶瓷的正交-四方相转变至室温附近，由于在正交-四方相转变区时Gibbs自由能曲面变的较平，使得正交相和四方相的稳定性相似，在极化过程中自发极化便有更多的可转向方向，从而使得陶瓷的压电性能较为优异，Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂的BaTiO3基压电陶瓷因此都获得了优异的压电性能。
batio3 电阻率
batio3 电阻率
【实用版】
目录
1.引言
2.什么是 batio3
3.什么是电阻率
4.batro3 的电阻率
5.结论
正文
【引言】
在电子学和材料科学领域，电阻率是一个重要的物理特性，用于描述材料的导电能力。
在研究各种材料时，科学家们通常关注电阻率的大小，因为它可以反映材料的导电性能。
在本文中，我们将讨论 batio3 的电阻率。
【什么是 batio3】
Batio3（BaTiO3）是一种陶瓷材料，也称为钡钛酸钡。
它是一种具有高介电常数和低损耗的陶瓷材料，广泛应用于电子元器件、微波通信和光学器件等领域。
【什么是电阻率】
电阻率是一个物理量，表示材料对电流的阻碍程度。
用公式表示为：ρ = RA/L，其中R是电阻，A是导体的横截面积，L是导体的长度。
电阻率是一个反映材料导电性能的重要指标，电阻率越小，材料的导电性能越好。
【batrio3 的电阻率】
Batrio3 的电阻率通常在 10^12 欧姆·米（10^12Ω·m）左右。
这意味着 batrio3 是一种高电阻材料，不容易导电。
然而，在某些特定的应用场景下，batrio3 的高电阻特性正是其所需要的性能。
例如，在制作电容器时，batrio3 的高电阻特性可以提高电容器的电荷储存能力。
【结论】
总的来说，batrio3 是一种具有高电阻率的陶瓷材料，其电阻率通常在 10^12 欧姆·米左右。
虽然高电阻率限制了 batrio3 在导电领域的应用，但在一些特定的场景下，如制作电容器，batrio3 的高电阻特性具有重要意义。
还原再氧化工艺下BaTiO3基PTCR元件的密度与其电性能
趋势 。含有 内电极的 电阻元件 ， 对于不含 内电极 的瓷片 ， 相 电阻率有所升 高，Ｔ Ｐ Ｃ效应有所 降低 ， 密度越低 ， 且 含有 内电极
的元件相对 于不含 内电极 的瓷 片的电性 能变化更 明显 。相 对密度在 ７ ％ ～ ３ ５ ８ ％之 间的瓷片 ， 空 气 中６ ０℃ 再氧化 １ 在 ５ ｈ
２ １ ０ １
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｓ ｕ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｒ ｅｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓｒ
２ １ ０ １
Ｎｏ １ ．０
第 １ 期 ０
还 原再 氧化 工 艺下 Ｂ ＴＯ ａ ｉ ｒ ｍｉ ｓａｔ ｒｒ — ｘｄ ｚ ｄ ｉ ｉ ｇ ｅ ｏ ｔ ｈ ｓｎ ｆｄ ｎ ｉ ． ｅｌ ｙ ｒ ｅｅ ｎ ｓｗｉ ｎ ａｒｏ ｉｋ ｌｉｔ ｒ ａ ｌ ｃｒ ｄ ｓ ａ ｃ ｆ ｅ ｏ ｉｉｅ ｎ ａ ｒ ｏ ｓｄ ｗｎ ｗｉ ｔ ｅ ｒ ｉｇ ｏ ｅ ｓ ｙ Ｏｎ — ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ｅ ｐ ｉ ｆｎｃ ｅ ｎ ｅ ｎ ｌｅｅ ｔｏ ｅ ， ｅ ｈ ｉ ｔ ａ ｈ
掺杂BKT-BT系无铅PTCR陶瓷材料及制备方法[发明专利]
![掺杂BKT-BT系无铅PTCR陶瓷材料及制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/98151427a1c7aa00b42acb56.png)
申请人：中国科学院上海硅酸盐研究所 地址：200050 上海市长看
专利内容由知识产权出版社提供
专利名称：掺杂BKT －BT 系无铅P T CR陶瓷材料及制备方法 专利类型：发明专利 发明人：李国荣,郑嘹赢,冷森林,王天宝,曾江涛,殷庆瑞 申请号：CN200910055936.3 申请日：20090805 公开号：CN101624 284 A 公开日：20100113
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效地吸附在晶界, 使其半导化情 况良好, 所 以 Q减 小, A30增大。然而, 当 T i/B a过量较多时, 过量的部 分可以 与生成的 BaT iO 3 发生固 溶反应: T iO 2 T iT i + 2O o + VBad+ VO d。此时, 在晶界处吸附有大量
) 176 )
西北大学学报 (自然科学版 )
2 ) 随 着 T i/Ba 含 量 的 增 加, 在 添 加 量 为 101. 50% 时, 室温电阻率 Q为最低值, 而温度 系数 A30呈现稍增加后减小的变化趋势。
3) 玻璃相成分 ST 应添加适量, 过多将降低 PTCR 材料的性能。
参考文献:
[ 1] 毛翠萍, 陈亿 俗, 韩晓 东, 等. 低 电阻 率、大 升 阻比 BaT iO3 基 PTCR 陶瓷材 料 [ J]. 电子元件与材料, 2003, 22 ( 11): 35-37.
铁电体, 掺入量过多时, 将影响 PTCR 的铁电相并冲 淡相变, 降低了温度系数 A30值 [ 7] , 同时也使耐电压
从最高值逐步下降。
质 ( 如 N a, A ,l M g 等 ), 使它们溶入液相, 从而使半导 化晶粒和杂质 分开 [ 6] , 晶 粒内半导化作用 加强, 所 以样品的 Q下降。当 S i含量过 多时, 晶粒 过于细
2 结果与讨论
2. 1 干凝胶热分解历程 干凝胶粉的 TG-DSC 曲 线如图 2 所示, 分 为 3
个阶段: 第一阶段 ( 30~ 270e ), 主要脱去水分及挥 发性有机成 分; 第二 阶段 ( 270 ~ 490e ) 发生 乙氧 基、丁氧基及乙酸根等成分的氧化燃烧, 并与其连接 的阳离子生成钡、锶、钙等碳酸盐和二氧化钛等一系
贾金亮, 畅柱国, 杨孟林, 崔 斌, 熊为淼
(西北大学 化学系, 陕 西 西安 710069)
摘要: 目的 研制低电阻率高性能 BaT iO3 基 PTCR 陶瓷材料。方法 采用 / 溶胶-凝胶一步法 0新 技术和改进的烧结工艺。结果 获得了室温电阻率 Q为 6. 768 # cm, 电阻率突变 Qmax /Qm in为 105, 温度系数 A30为 11. 63, 耐电压 Vb 为 104. 8V # mm- 1, 居里温度 TC 为 100e 的 PTCR 陶瓷材料。结 论 液相添加剂 ST 掺杂中, 各掺杂量的不同对 PTCR陶瓷的电性能有不同程度影响。室温电阻率 Q随 S i含量或 T i/B a含量的增加呈 U 形变化; 温度系数 A30随 S i含量增加单调递减, 而随 T i /Ba含 量的增加呈倒 U形变化。 关 键 词: PTCR陶瓷; 溶胶-凝胶法; 电阻率 中图分类号: TN 373 文献标识码: A 文章编号: 1000-274Ⅹ ( 2005) 02-0174-03
102. 00 1. 5 8. 28 10. 54
102. 25 1. 5 8. 56 10. 32
由表 2可以看出, 随着 T i/Ba比的增加, 室温电 阻率 Q也是先减 小后增大的, 而温度系数 A30却相 反。这可能是因为在 T i稍过量时在高温下能够形 成足够的低共熔液相, 因而能把受主及其他杂质有
收稿日期: 2004-03-30 基金项目: 陕西省教育厅专项科研基金资助项目 ( 02JK05B); 西北大学科研基金资助课题 ( 02NW 13) 作者简介: 贾金亮 ( 1979-), 男, 湖北钟祥人, 西北大学硕士生, 从事 PTCR 功能材料研究。
第 2期
贾金亮等: 低电阻率高性能 BaT iO3 基 PTCR 陶瓷材料
) 175 )
的升温速率从 25e 加热到 900e 进行分析。
列反应; 第三阶段 ( 570~ 900e ) 主要是碳酸盐和二 氧化钛相互作用形成对应的钛酸盐固熔体。根据热 分析数据, 采取 900e 煅烧 80 m in制得陶瓷粉, 煅烧 温度与文献 [ 5] 有所区别。
图 1 低电阻率 PTCR 材料烧结曲线 F ig. 1 F ir ing schedu le for PTCR ma teria lw ith low resistiv ity
[ 3] 李标荣, 鲁圣 国, 朱小 荣. 二氧 化硅 加入 量对 PTC 性 能的影响 [ J]. 电子元件, 1995, 9( 3) : 15-17.
[ 4] 黄仲臧, 沈嘉祺. 低电 阻率高 性能 PTCR 陶 瓷材料-汽 车闭锁器马达过 电流 保护元 件的 制备 [ J]. 无机 材料 学报, 1999, 14( 6): 939-944.
图 3 制备的 PTCR 材料的典型性能 F ig. 3 T ypical pe rfo rm ance of PTCR m ater ia l prepa red
3结 论
1) 在主杂质量相同时, 随着 S i含量的增加, 在 添加量为 1. 5% 时, 室温电阻率 Q有最低值, 温度系 数 A30一直下降。
西北大学学报 (自然科学版 ) 2005年 4月, 第 35卷第 2期, A pr. , 2005, V o .l 35, N o. 2 Journal o fN o rthwest U niversity ( N atural Science Ed ition)
低电阻率高性能 BaT iO3 基 PTCR陶瓷材料
采 用 溶 胶-凝 胶 法, 按 配 方 B a1- x- y - z
Pbx Sry Caz T iO3 + aYO 3/ 2 + bM nO2 + dS iO2 配料, 其中 x, y, z, a, b, d 均为摩尔分数。称量或量取各组分的 量于 A, B 两烧杯中, A 杯盛 B a2+ , Sr2+ , Pb2+ , Y3 + , M n2+ 和 Ca2 + 的 盐 溶 液; B 杯 盛 T i ( OC4H 9 ) 4, S i ( C2H5 O ) 4和 HA c 的溶液。在相同温度下搅 拌, 将 A 和 B 混合得到透明的溶胶, 静置胶凝。在 45e 左右烘干, 球磨 24 h 得干凝胶粉, 在 900e 预烧得 PTCR 粉 体。 1. 3 PTCR 陶瓷制备
1. 0 101. 50
6. 92 11. 78 97. 1
1. 5 101. 50
6. 76 11. 63 104. 8
1. 8 101. 50
7. 23 11. 27 106. 7
2. 0 101. 50
7. 55 10. 69 109. 5
2. 5 101. 50
7. 56 10. 36 104. 8
1 实验部分
1. 1 主要原料 PTCR 陶瓷 的导 电 性 来 源 于 化学 组 成 中 一 定 浓
度的施主杂质形成的 n型半导体 [ 4] , 其室温电阻率与
原材料性能关系极大。因此, 本实验采用的原料为: Ba( A c) 2, 99. 76% (自制 ); 工业 T i( OC4H9 ) 4 经蒸馏提 纯 99. 71% ; Ca( A c) 2, Si( C2H5O ) 4, Y ( A c) 3 # 4H2O, M n( NO3 ) 2, L iA c, Sr( NO3 ) 2 和无水乙醇均为分析纯试 剂; 冰醋酸 为工业级; 水 为二次水, 电 导率 [ 2. 4 @ 10- 5 s# m- 1。 1. 2 粉体制备
Tab. 1 Effect of variou s con tents for S i on pபைடு நூலகம்op erties of PTCR m aterial
S i/mo l# % T i/Ba /% 室温电阻率 /8 # cm 温度系数 耐电压 /V# mm - 1
0. 8 101. 50
7. 08 11. 89 96. 5
取一定量的 PTCR 粉体, 加入少量 5% 聚乙烯醇 溶液作粘接剂, 再经造粒、压片、烧结 (如图 1) 、被银 等工艺制成 5 ( 6. 72 ? 0. 2) mm @ ( 2. 06 ? 0. 2) mm 的样品。
干凝胶粉热分析采用德国 NETZSCHSTA449C热 分析仪, 在 7 ( O2 BN2 )为 1B3的气氛下, 以 10e # m in- 1
2. 3 Ti /Ba对陶瓷材料电性能的影响 T i/B a对陶瓷 材料电性能有 较大的影响, 它是
决定 PTCR 陶瓷材料室温电阻率和温度系数的关键
化, 由于在 PTCR陶瓷结构中细晶粒具有高电阻, 所 因素, 如表 2所示。
表 2 不同 T i/Ba含量对 PTCR 材料性能的影响
Tab. 2 Effect of various con ten ts for Ti/ Ba on p roperties of PTCR m aterial
第 35卷
的氧充当陷阱中心, 阻碍了载流子流动, 削弱了半导 化效果, 故使 Q逐渐增大, 而 A30逐渐减小。 2. 4 材料的典型性能
按照实验结果, 制得室温电阻率 Q为 6. 768 # cm, 电阻率突变 Qm ax / Qm in为 105, 温 度系数 A30 为 11. 63, 耐电压 Vb 为 104. 8V # mm - 1, 居里温度 T C 为 100e 的 PTCR 陶瓷。其典型性能如图 3所示, 可满足于 汽车闭锁器电动机等过电流保护元件的要求。
BaT iO3 施主掺杂正温度系数电阻 ( positive temperature coe ff icient resistance, 简称 PTCR ) 陶瓷材料 以其独特的电阻随温度变化规律在通讯、汽车、家电 等领域得到了广泛的应用。然而, 它在低压领域的 使用却近于空白, 多为 P olysw itch所垄断 [ 1] 。从 20 世纪 90年代中期以来, 为了减少过 流保护器件上 PTCR元件的零功率损耗, 各国研究者对 PTCR 陶瓷 低阻化做了大量的研究工作。在 PTCR 陶瓷材料的 制备中, 通常采取在高温时骤然冷却阻止晶界氧化 的方法来获得低的室温电阻率, 但是这种方法会降 低 PTCR 陶瓷材料的电性能 [ 2 ] 。如何解决这一问题 已成为研究者们感兴趣的课题。在对低阻高温度系 数陶瓷材料的研究中, 由于粉体原料纯度的提高, 趋 向于 不 再添 加 A l3+ [ 3 ] 。本 文以 S i和 T i /Ba 液相 ( ST ) 掺杂的方式制得了低电阻率高性能 PTCR 陶 瓷材料, 此材料能够满足汽车闭锁器马达过电流保 护元件的要求。