CN102040378B - 铅系低电阻率热敏电阻器及其制备方法 - Google Patents

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一种铅系低电阻率热敏电阻器，由粉料烧结后，按电极制备工艺制成，其特征是所述粉料由以下组分按摩尔比组成：BaCO30.711～0.896mol、TiO21.005～1.015mol、PbO(0.024～0.137mol)、CaCO30.08～0.165mol、Y2O30.002～0.003mol、SiO20.016～0.024mol、K2CO31.2×10-4～7.6×10-4mol、Mn(NO3)20.0004～0.0008mol。本发明用TiO2为结构形成剂、Mn(NO3)2为液相剂、Y2O3为半导化试剂和晶粒细化剂、SiO2为玻璃化试剂，并且在预烧以后的熟料中掺入K2CO3，因此明显改良了热敏电阻的微观结构，提高了热敏电阻的可靠性，使得铅系热敏电阻的工业应用价值大幅提高。

Description

铅系低电阻率热敏电阻器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热敏电阻器，尤其涉及一种铅系低电阻率热敏电阻器及其制备方法。
背景技术
陶瓷热敏电阻具有以下特性：1.当温度低于居里点时，具有半导体特性，而当温度高于居里点时，电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高；2.具有通电瞬司产生强大电流而后很快衰减的特性。利用这一特性，人们将陶瓷热敏电阻器作为电子元件使用，具有过流、过热保护功能，避免电器设备损坏，结构简单、可靠等优点。随着陶瓷热敏电阻器的应用范围不断扩展，很多场合都要求陶瓷热敏电阻具有低室温电阻率、开关温度范围调整大和高的升阻比。目前，国内外的同行生产的铅系陶瓷热敏电阻容易做到高的室温的电阻率和高的升阻比，但难以获得低的室温电阻率及高升阻比的铅系陶瓷热敏电阻。
发明内容
本发明旨在提供一种低电阻率高升阻比的铅系热敏电阻及其制备方法。
以解决现有铅系热敏电阻器难以同时兼备低的室温电阻率及高升阻比的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：该铅系低电阻率热敏电阻器由粉料烧结后，按电极制备工艺制成，所述粉料由以下组分按摩尔比组成：BaCO30.711～0.896mol、TiO21.005～1.015mol、PbO(0.024～0.137mol)、CaCO30.08～0.165mol、Y2O30.002～0.003mol、SiO20.016～0.024mol、K2CO31.2×10-4～7.6×10-4mol、Mn(NO3)20.0004～0.0008mol。
制备上述电阻器的方法包括下述步骤：
A.按所述摩尔比取BaCO3、PbO、CaCO3、TiO2、Mn(NO3)2、Y2O3、SiO2粉料，经过一次球磨混合，干燥，然后在高温炉中预烧，于1080℃保温3-4小时得到熟料；
B.将熟料进行二次球磨，在二次球磨时加入K2CO3，然后喷雾造粒，烘干后压制成型；
C.将压制成型的坯片在1260℃～1320℃的高温下烧结，保温30-70分钟，降至室温后得到瓷片；
D.将瓷片印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。
本发明用TiO2为结构形成剂、Mn(NO3)2为液相剂、Y2O3为半导化试剂和晶粒细化剂、SiO2为玻璃化试剂，并且在预烧以后的熟料中掺入K2CO3，因此明显改良了热敏电阻的微观结构，提高了热敏电阻的可靠性，使得铅系热敏电阻的工业应用价值大幅提高。具体来说，有以下几点：
1、本发明大幅降低了热敏电阻的电阻率，大幅增强了了陶瓷热敏电阻的PTC特性，增强了元件的可靠性，降低了元件的功耗。
2、本发明严格控制某些原材料的粒度和活性、通过选择半导化元素和其他相关元素不仅可以改善热敏电阻微观结构，提高元件的可靠性，而且还可以减低烧成温度，降低生产成本；
3、本发明和传统的氧掺杂工艺相比，简单实用，可以在二次熟料中多次添加以达到最好效果。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1：取0.896molBaCO3、1.015molTiO2、0.137molPbO、0.08molCaCO3、0.002molY2O3、0.016molSiO2、0.0008molMn(NO3)2放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1080℃保温3小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，同时加入1.2*10-4mol K2CO3，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，烘干后，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1260℃的高温下烧结，保温30分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为50Ω·cm-1，升阻比为105，耐电压为250V/cm。
实施例2：取0.711mol BaCO3、1.005molTiO2、0.124molPbO、0.165molCaCO3、0.002molY2O3、0.016molSiO2、0.0004molMn(NO3)2放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1125℃保温4小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，同时加入7.6*10-4mol K2CO3，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，烘干后，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1320℃的高温下烧结，保温70分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为70Ω·cm-1，升阻比为105，耐电压为250V/cm。
实施例3：取0.783molBaCO3、1.012molTiO2、0.024molPbO、0.10mol CaCO3、0.002molY2O3、0.02mol SiO2、0.00065molMn(NO3)2放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1100℃保温3.5小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，同时加入K2CO33.8*10-4mol，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1300℃的高温下烧结，保温50分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为12Ω·cm-1，升阻比为105，耐电压为250V/cm。
实施例4：取0.809molBaCO3、1.008molTiO2、0.026molPbO、0.125molCaCO3、0.003molY2O3、0.024molSiO2、0.0008molMn(NO3)2放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1120℃保温4小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，同时加入5.6*10-4molK2CO3，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，烘干后，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1280℃的高温下烧结，保温40分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为20Ω·cm-1，升阻比为2*105，耐电压为250V/cm。
比较例1：实施例2：取0.701mol BaCO3、1.000molTiO2、0.124molPbO、0.170molCaCO3、0.002molY2O3、0.016molSiO2、0.0004molMn(NO3)2放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1125℃保温4小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，烘干后，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1320℃的高温下烧结，保温70分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为500Ω·cm-1，升阻比为8*104，耐电压为250V/cm。
比较例2：取BaCO30.015mol、TiO20.007mol、Nb2O50.0065mol、Y2O30.0006mol放入球磨设备中，加入适量的水后球磨24小时，然后干燥，在高温炉中预烧，于1050℃保温2小时得到熟料；将熟料放入球磨设备中，同时加入Pb3O40.0065mol、CaCO30.165mol、SiO20.005mol、Mn(NO3)20.0003mol、Al2O30.0017mol，再加入适量的水后进行二次球磨，球磨24小时后喷雾造粒，烘干后，在250MPa的压力下压制成片；将压制成型的坯片放置在承烧板上，置于高温炉中，在1140℃的高温下烧结，保温60分钟，得到瓷片；在瓷片温度降至室温后，对瓷片进行表面处理，处理干净后印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。经检测，该电阻的电阻率为80Ω·cm-1，升阻比为4*104，耐电压为250V/cm。
将本发明实施例1-4与比较例1对比可知：在配方体系相似、制备方法相同的情况下，本发明通过调整元素之间配比，并且在二次球磨时添加K2CO3，使得本发明热敏电阻的电阻率大幅度降低，升阻比提升，电性能得到优化。
将本发明实施例1-4与比较例2对比可知：在配方体系和制备方法均不相同的情况下，本发明独特的配方同样使得本发明热敏电阻的电阻率降低，升阻比大幅提升，电性能得到明显优化。

Claims (1)

1.一种铅系低电阻率热敏电阻器，由粉料烧结后，按电极制备工艺制成，其特征是所述粉料由以下组分按摩尔比组成：BaCO30.711～0.896mol、TiO21.005～1.015mol、PbO 0.024～0.137mol、CaCO30.08～0.165mol、Y2O30.002～0.003mol、SiO2 0.016～0.024m0l、K2CO3 1.2×10-4～7.6×10-4mol、Mn(NO3)20.0004～0.0008mol；制备上述电阻器的方法包括下述步骤：A.按所述摩尔比取BaCO3、PbO、CaCO3、TiO2、Mn(NO3)2、Y2O3、SiO2粉料，经过一次球磨混合，干燥，然后在高温炉中预烧，于1080℃保温3-4小时得到熟料；B.将熟料进行二次球磨，在二次球磨时加入K2CO3，然后喷雾造粒，烘干后压制成型；C.将压制成型的坯片在1260℃～1320℃的高温下烧结，保温30-70分钟，降至室温后得到瓷片；D.将瓷片印刷上电极，然后经阻值分选，钎焊，封装程序制成陶瓷热敏电阻器。
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