PTCR纳米陶瓷粉及其烧结体的制备

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专利名称：PTCR陶瓷材料、制备方法及其应用专利类型：发明专利
发明人：冷森林,石维,黄伟,张仁辉,张橘,王松
申请号：CN201710445874.1
申请日：20170614
公开号：CN107226694A
公开日：
20171003
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及电子陶瓷领域，具体而言，提供了一种PTCR陶瓷材料、制备方法及其应用。

所述PTCR陶瓷材料的组成通式为x(BaTiO)‑y(SrTiO)‑(1‑x‑y)(CaTiO)+a mol％M+b mol％N；其中，0.6≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤a≤1，0≤b≤3，x+y≤1；M为YO、BiO、LaO、SmO、NbO、TaO和SbO中的任意一种或多种，N为MnO、CuO、FeO、ZrO、AlO、SiO、TiO、BN和BO中的任意一种或多种。

该陶瓷材料具有居里温度低、电阻突跳比和电阻温度系数高的优点。

申请人：铜仁学院
地址：554300 贵州省铜仁市清水大道103号
国籍：CN
代理机构：北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：齐海迪
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纳米陶瓷的制备过程如下：
1. 纳米粉体的制备：纳米粉体的制备是纳米陶瓷生产中最重要的一步，在某种程度上可以说，纳米粉体决定了纳米陶瓷烧结后的质量。

目前，纳米粉体制备方法主要有两种，一种是气相合成法，包括化学气相合成法、高温裂解法和雾转化法。

这是一种极为实用的纳米粉体制备方法。

纳米氧化物粉或非氧化物粉可以通过这种方法制备。

气相合成法最大的优点是制备的纳米粉纯度高，烧结后的纳米陶瓷表面纯度高。

一种是凝结合成法，主要用于制备复合氧化物纳米陶瓷材料。

2. 纳米陶瓷的烧结：在获得所需纳米粉体后，需要对其进行烧结以形成纳米陶瓷材料。

烧结过程通常在高温下进行，以促进原子间的扩散和重新排列，以获得所需的结构和性能。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询纳米陶瓷领域的专业人士。

年产100万片30×20×2mmPTC热敏电阻生产线工艺流程设计————原理部分一.PTC正温度系数热敏材料的分类、原理及主要应用热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．PTC(Positive Temperature Coefficient)为正温度系数热敏材料,它具有电阻率随温度升高而增大的特性。

1955年荷兰菲利浦公司的海曼等人发现在BaTiO3陶瓷中加入微量的稀土元素后,其室温电阻率大幅度下降,在某一很窄的温度范围内其电阻率可以升高三个数量级以上,首先发现了PTC材料的特性。

40多年来,对PTC材料的研究取得了重大的突破,PTC材料的理论日趋成熟,应用范围也不断扩大。

PTC的工作原理：PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻,一旦超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高.PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得.陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体,而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基,掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的,具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的:在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代,因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.PTC 热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻,一旦超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高.PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得.陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体,而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基,掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的,具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的:在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代,因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的PTC热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化．利用PTC热敏电阻效应是其应用的重要原理。

纳米陶瓷的烧结姓名：学号：学院:材料与化工班级：任课老师：纳米陶瓷的烧结摘要本文简述了纳米陶瓷的各种成型和烧结方法，介绍了纳米陶瓷的两步法烧结、放电等离子烧结、超高压烧结和微波烧结等成功的烧结方法并阐述了这些特殊烧结方法的烧结机理[1]。

归纳分析了不同纳来烧结方法的特点及应用现状,并对今后的研究进行了展望。

关健词纳米陶瓷烧结方法烧结机理一、前言纳米陶瓷是指晶粒尺寸,晶界宽度,第二相分布,气孔尺寸,缺陷尺寸均处在100nm及其以下的一种陶瓷材料，由于晶粒尺寸很少，晶界数量的大幅度增加，可使材料的强度,韧性和超塑性大大提高,对材料的电学、热学、磁学、光学性质产生重要影响,为材料的利用开拓了一个崭新的领域。

已成为材料科学研究的热点[2]。

陶瓷材料的性能不仅与化学组成有关,而且还与材料的显微结构密切相关。

当配方、混合、成形等工序完成后,烧结过程便是决定陶瓷显微结构的最后阶段,同时也是关键阶段。

它是使材料获得预期的显微结构,赋予材料各种性能的关键工序。

由于陶瓷技术的不断进步,烧结方法也有了很大的发展。

对于纳米陶瓷来说,它与其它陶瓷烧结的不同之处在于,普通陶瓷的烧结一般不必过多考虑晶粒的生长,而在纳米陶瓷的烧结过程中必须采取一切措施控制晶粒长大。

因此,纳米陶瓷的烧结方法必须在普通陶瓷的烧结方法上加以改进[3]。

二、纳米陶瓷的成型纳米粉末由于晶粒尺寸很小，比表面积巨大，利用传统的成型方法易出现坯体开裂等现象,为此,国际上正进一步采用一些特殊的成型方法来提高素坯的成型强度。

一种方法为脉冲电磁力成型法。

即脉冲电磁力在纳米Al2O3粉上产生2~10GPa ,持续几个微秒的压力脉冲,能使样品达到62~83%的理论密度[4]。

另一种成型方法为二次加压成型法。

第一次加压导致纳米粉体软团聚的破碎。

第二次加压导致晶粒的重排,以使颗粒间能更好地接触,用这种方法可使素坯达到更高的密度[5]。

三、纳米陶瓷的烧结对于纳米陶瓷来说,它与常规陶瓷烧结的不同之处在于,普通陶瓷的烧结一般不必过多考虑晶粒的生长,而在纳米陶瓷的烧结过程中必须采取一切措施控制晶粒长大。

纳米陶瓷材料制备方法纳米陶瓷材料可是很厉害的东西呢！那它是怎么制备出来的呀 。

一、气相法。

气相法就像是让陶瓷材料从气体里诞生一样。

有一种化学气相沉积法，简单说呢，就是把一些含有陶瓷元素的气体，在高温或者有催化剂等特殊条件下，让它们发生化学反应。

这些气体分子就像一群调皮的小娃娃，在特定环境里相互碰撞、结合，然后慢慢就形成了纳米级别的陶瓷颗粒啦。

就像搭积木一样，不过是超级小的积木哦。

还有物理气相沉积法，通过加热或者用电子束等手段，把陶瓷原料变成气态，然后再让它们冷却、凝聚，就得到纳米陶瓷材料了。

这就好比把一块陶瓷原料变成了“陶瓷蒸汽”，再把蒸汽变回小颗粒。

二、液相法。

液相法也很有趣。

比如说溶胶 - 凝胶法，先把陶瓷的前驱体溶解在溶液里，这个溶液就像一个魔法汤。

然后通过水解、缩聚等反应，溶液慢慢变得浓稠，就像汤变得越来越浓一样，最后形成凝胶。

再经过干燥、烧结等工序，纳米陶瓷材料就做好啦。

还有沉淀法呢，在溶液里加入一些试剂，让陶瓷离子沉淀出来，就像把藏在溶液里的陶瓷宝宝给捞出来一样，这些沉淀经过处理也能变成纳米陶瓷材料。

三、固相法。

固相法听起来就很实在。

像机械球磨法，把陶瓷原料的粉末放在球磨机里，那些小钢球就像一群勤劳的小工人，不停地撞击、研磨陶瓷粉末。

在这个过程中，粉末的颗粒就会越来越小，最后达到纳米级别。

不过这个过程就像一场小粉末的“瘦身之旅”，要经过很长时间的打磨呢。

纳米陶瓷材料的制备方法各有各的妙处，就像不同的厨师有不同的拿手菜做法一样。

这些方法都在科学家们的巧手下，不断地发展和完善，让纳米陶瓷材料能够在更多的领域发挥它神奇的作用，比如在医疗、电子等领域大放异彩呢。

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