钛酸钡基pc陶瓷材料的研究现状

钛酸钡基pc陶瓷材料的研究现状

纯钛酸钠陶瓷是一个良好的绝缘体，室温分辨率为1012c。hayaman等人发现，当向钛酸钠陶瓷材料中添加微粘土时，其室温分辨率显著降低，成为半陶瓷。当温度增加到tc-120c左右时，其阻力急剧增加，变化为5.8倍。这样的现象被称为ptc（环境效率的效应）。在世界能源短缺的背景下，钛酸钠原材料的直观性和渗透性，以及其独特的热敏性、低明火、安全和节能的优点，因此被广泛应用于不同的领域。本文简要分析了ptc陶瓷材料的研究现状。1ptc陶瓷材料20世纪50年代,人们首次发现了PTC效应.60年代初,由日本村田制作所最先开始投入生产的PTC陶瓷材料,被用作温补元件,水位检测,马达过热保护,彩电消磁元件,恒温发热体元件等.70年代,PTC陶瓷材料的制造工艺和应用得到了很大发展,研制出了蜂窝状,口琴式的恒温发热体,单位面积的发热功率大幅提高.如一块面积为40mm2的PTC片的发热功率由最初的几瓦提高到几百瓦.进入80年代,又发展了多孔PTC陶瓷材料,研制成居里点超过400℃的高温PTC陶瓷材料,开辟了在石油液化加热器,石油预热器等方面的新用途.目前,在国外PTC陶瓷材料的应用范围已从家电扩大到整容、医疗电子产品、汽车及办公自动化设备中.产品结构由传统的圆片元件发展到适于表面组装的片式元件,多层结构的PTC陶瓷材料等.我国对PTC陶瓷材料的研究始于20世纪60年代初期,最早的PTC陶瓷材料被用于电子线路中作为温补元件.80年代以来,随着彩电工业和家电工业的迅速发展,我国高等院校和科研机构形成了对PTC陶瓷材料的研究热潮,并且PTC陶瓷材料的生产得到较大的发展.现在PTC陶瓷材料已经广泛应用于电子通讯,汽车工业,家电等各个领域.2钛酸铵ptc陶瓷材料的制备钛酸钡粉体的制备方法按其所掺杂质的物相来分,通常可以分为固相法、液相法和气相法.2.1陶瓷粉体的制备方法固相法是传统的粉体制备方法,工艺简单、成熟、设备可靠,而且原材料价格低廉,生产成本低.其又可细分为固相反应法、机械力化学法.固相反应法的原理是利用固体粉末在高温下反应而生成所需陶瓷粉体的一种制备方法.此法一般以等摩尔碳酸钡和二氧化钛的混合物为原料,进行高温固相反应生成钛酸钡,然后再经粉碎、研磨、成型、预烧与烧结等工艺制成产品.机械力化学法是利用球磨机的转动或振动使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌,是一个机械化学的过程.机械力的作用使混合物粉体粒度减小,晶格畸变,转变为无定形,具有较高的反应活性,提高固相反应的扩散系数,降低了活化能,从而使本该在较高温度进行的反应得以在较低温度下进行.2.2个阶段制备超细粉体的方法液相法又称为湿化学法,此法是由原子、离子通过成核和长大两个阶段制备超细粉体的方法,其特点是通过液相混合较易成核、组分均匀,可制得高纯度粉体,并且便于添加微量元素进行改性.其又可细分为化学沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法等.2.2.1陶瓷前驱体沉淀剂的制备方法化学沉淀法就是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂,控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷前驱体沉淀,再经过过滤,洗涤,干燥及煅烧,最后形成粉体的一种方法.2.2.2baoh2晶圆水热法是指在密闭的体系如高压釜中,以水为溶剂,在一定温度和压力下,原始混合物进行反应的一种合成方法.其过程一般是将Ba(OH)2溶液与一定形式的钛源,如TiO(OH)2,TiO2等混合后,转入到高压釜中,在一定的温度和压力下形成BaTiO3粉体.2.2.3制备粉体,法化学法测定总体法有以下几种溶胶-凝胶法是以金属醇盐或无机盐为原料,经水解,缩合,使溶液形成溶胶,然后再使溶胶凝胶化,经干燥和热处理得到粉体的一种方法.用此法制备出的粉体纯度高、组成均匀、粒度小、化学活性强.2.2.4全微乳体制备petio3这种方法一般将钡盐和钛盐的混合水溶液分散在一种有机相中,形成微乳液,将此微乳液与共沉淀剂的水溶液所制成的微乳液进行混合反应,形成BaTiO3的前驱体沉淀,经分离、洗涤、干燥、煅烧得到BaTiO3粉体.2.3钛酸玻ptc陶瓷材料的合成气相法是指把所要掺杂的元素以气体的形式掺入到BaTiO3粉体,以制备性能较好的钛酸钡PTC陶瓷材料的一种新型的方法.在钛酸钡基PTCR材料中,通过施主杂质蒸汽掺杂,可以有效抑制晶粒长大,使杂质均匀地掺入到基体中,大大提高了材料的PTCR效应.3ptc陶瓷材料钛酸钡基PTC陶瓷具有较大的正温度系数和开关阻温特性,通过掺杂,它的居里温度可在很宽的范围内(室温～400℃)任意调节,因此,被广泛应用于电子信息通讯、自动控制、航空航天、汽车工业、家用电器、生物技术、能源及交通等领域.PTC陶瓷材料按其电阻-温度特性、电压-电流特性和电流-时间特性可用作不同的用途.3.1正电阻温度系数一半导体材料的电阻,都会随温度的升高而降低,呈现负温度系数特性即NTC特性.而PTC陶瓷材料在达到居里温度后,在较小的温度区间内其电阻会随温度的升高而急剧增加,呈现出强烈的正电阻温度系数特征,其温度系数可达到(15%～60%)/℃以上.利用正电阻温度系数,可以补偿晶体管电路中的负温度系数特性的热敏电阻器,使阻值可以选择很高,因而可以减少输入阻抗的变化,避免功率晶体管输入电路的损耗,在宽温度范围内可以发挥温度补偿作用.它还可以应用于电动机线圈过热保护、电流控制、温度报警和恒温发热等领域.3.2恒电流特性及时域适用当PTC陶瓷元件接通电源后,电流将随电压的升高而迅速增加,达到居里温度时,电流达到最大值,这时PTC陶瓷元件进入PTC区域,此时当电压继续升高时,由于PTC陶瓷元件的电阻急剧增大,电流反而减小.在此区域里电压与电流的乘积保持一定,显示出恒定功率特性.由于恒定功率特性,可使电压范围宽,即使电压变化,在元件上仍然保持一定的温度.钛酸钡基PTC陶瓷材料的电压-电流特性可用于过电流保护和定温发热等场合,元件的功率可根据室温电阻值、开关温度、元件形状和尺寸、散热片间的热阻及结构进行任意调整,适用于各种家电产品.3.3正温度系数特性在钛酸钡PTC陶瓷元件两端施加某一电压的瞬间,由于其初始阻值小,电流迅速增大.然后,随时间的推移,元件自身发热,进入正温度系数特性区域,电阻阻值急剧增加,电流大幅度下降,最后达到稳定状态.根据这一特性,PTC陶瓷材料可应用于电动机的启动、继电器节点保护、延迟开关及彩色电视机的自动消磁等.4钛酸铵ptc陶瓷材料技术发展方向概述目前,对于PTC陶瓷材料的研究主要集中在以下几个发展方向:(1)ptc陶瓷材料随着电子工业对于基础钛酸钡基PTC陶瓷热敏电阻需求的不断增加,对其性能的要求也越来越高.例如在彩电及监视器的消磁电路和马达启动器中的PTC陶瓷材料元件都要求有较低的室温电阻和较高的升阻比,因此低阻化和高升阻比是近来PTC陶瓷材料研究的主要方向之一.(2)国内外研究现状在实际应用领域中许多方面都需要更高居里温度的PTC陶瓷材料.高温PTC陶瓷材料是一个重要的研究方向.目前,国内外对高居里温度钛酸钡基PTC陶瓷材料的研究主要集中在(Ba,Pb)TiO3系,采用Pb固溶于BaTiO3中以提高材料的居里温度,其居里温度达416℃,升阻比约4个数量级.5或种类目前国内的钛酸钡基PTC陶瓷材料的生产与应用正处于初级发展阶段,其生产能力和产品质量均有待提高.与国外的差距主要表现在以下几个方面:(1)产品种类少,规格不齐全,没有形成系列化;档次低,应用面窄,推广应用不够.(2)生产手段落后,自动化生产程度低,未形成规模化生产,产品的一致性和成品率低,质量不稳定,价格高,缺乏市场竞争力.(3)原材料质量不过关,对生产厂家的质量与产品重复性均有较大的影响,国内尚未建立专业化的PTC原料供应厂.(4)测试技术手段不建全,对材料性能测试不完善,在研制生产中遇到质量问题,缺乏科学分析手段,出现问题不能得到及时解决.6关于钛酸偏头陶瓷材料在中国的发展一些建议(1)ptc陶瓷材料的应用钛酸钡基PTC陶瓷材料是一项研究开发及推广应用价值极高的高新技术产品.以PTC陶瓷材料研究开发为龙头,扩展研究范围,降低成本,提高产品性能,开拓新的市场,将新的研究成果及时转化为实际生产力,进而快速推广新产品.(2)制定统一标准,规范技术联合国内的PTC陶瓷材料生产企业,建立企业会员制的PTC陶瓷材料行业协会,制定统一标准,规范技术,其中包括企业资格认证标准,PTC陶瓷材料产品质量标注及基础原材料供应商资格认证标准等,从而保证PTC陶瓷材料的研发与产品的稳定性和可靠性,提高产品的质量,提高企业的竞争力.(3)ptc陶瓷材料的应用展望科技工作者及管理者,要从科技进步的长远战略高度充分认识PTC陶瓷材料及其应用开发的重要意义.建立从基础