PTC陶瓷的細晶化及其與Ni電極共燒技術(shù)研究.pdf

1、為適應電子元器件的小型化、片式化、高性能的發(fā)展需要，PTCR 也必須朝著小型、多層片式化的方向發(fā)展。PTC 半導瓷是利用晶界效應的功能陶瓷，要獲取高性能的多層片式PTC 瓷，必須使多層片式PTCR 單層瓷體在垂直電極方向上包含一定數(shù)量的晶界，而多層片式PTCR 單層瓷體的厚度只有10-40μm，這就要求晶粒尺寸隨之相應的減小，至少使單層PTC 瓷體具有一定數(shù)量的晶界，因而晶粒尺寸應該在0.5-2μm。本文以制取高性能片式PTC 陶瓷為目

2、標，對水熱法和固相法的BaTiO3基細晶PTC 瓷的制備、高性能Ni 內(nèi)電極漿料的制備及與瓷體匹配問題、細晶PTC 陶瓷流延工藝優(yōu)化、界面效應與氣氛對片式PTC 陶瓷性能影響、再氧化處理與片式PTC 陶瓷性能的關(guān)系等展開研究工作。
　　 本文以水熱法粉體和固相法粉體為原料，通過適當提高施受主摻雜比、提高預燒溫度、降低燒結(jié)溫度、添加不同玻璃相等方法來減小陶瓷的晶粒尺寸和改善PTC 電學性能。采用市售水熱法粉體作為原料制備了平均晶粒

3、尺寸為2-5μm、室溫電阻率在100?·cm 左右、升阻比大于104的半導化良好圓片型PTC，實驗表明水熱法粉體存在鋇鈦比失衡、雜質(zhì)多等缺點使進一步減小晶粒尺寸存在極限；而采用傳統(tǒng)固相法粉體作為原料，通過調(diào)整Y/Mn、經(jīng)1220℃預燒和1300℃燒結(jié)等方法得到平均晶粒尺寸2μm、室溫電阻率為205?·cm、升阻比大于104的圓片型PTC。多層片式PTCR 用Ni 內(nèi)電極制作過程中，為獲取性能良好的Ni 內(nèi)電極漿料，Ni粉為采用的液相還原

4、法制備的亞微米級粉體，有機溶劑選用松油醇和鄰苯二甲酸二丁酯，有機粘合劑選用松香，Ni 電極漿料中BaTiO3 粉的添加量為10wt％，促使電極與陶瓷線脹系數(shù)趨于一致，很好的解決了分層現(xiàn)象的發(fā)生，Ni 電極中還加入了15wt％Cr 粉，提高了電極的抗氧化溫度、同時在后續(xù)再氧化處理過程中起到很好保護Ni 電極的作用。而采用固相法粉料的有機流延法，通過適當增加施受主摻雜比、提高預燒溫度，降低燒結(jié)溫度等方法來實現(xiàn)了陶瓷晶粒尺寸的細小化和PTC

5、性能的優(yōu)越化；適當提高流延漿料固含量后實驗表明PTC具有更好的升阻比、更小的晶粒尺寸、更低的室溫電阻率，通過A位引入Ca和Sr 結(jié)合高能球磨的方法，空氣中燒結(jié)制備出了晶粒尺寸為1.5μm、室溫電阻率為150?·cm、密度為5.64g/cm3、升阻比達4.5數(shù)量級的的PTC陶瓷。
　　 本文最后研究了片式PTC 陶瓷的還原燒結(jié)機制、再氧化機制與疊層體性能之間關(guān)系、Ni-BaTiO3 界面效應與多層片式PTCR 性能關(guān)系。片式PTC

6、 陶瓷在N2/H2混合氣氛內(nèi)于1240-1320℃燒結(jié)0.5小時，其中氧分壓28 12 10 10 O P ? ?=? Mpa，在1050-1280℃以400/h ℃ 升溫速率，高溫降到850℃選定的降溫速率為300℃/h，溫度降到850℃時，停止通氣直到室溫。800℃其再氧化1h，片式PTC 陶瓷晶粒尺寸小于1μm、升阻比為2.5個數(shù)量級、室溫電阻率為98.8?·cm。界面效應實驗表明適度的金屬-陶瓷互擴散對形成性能優(yōu)異的多層片式PT