低阻Ni-(Ba，Sr)TiO-,3-復(fù)合PTC材料的制備與電性能研究.pdf

1、本文對（Ba，Sr）TiO3陶瓷以及Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合材料進行了研究，采用ESEM、OG、TEM、EDX、SAD、XRD、XPS、DSC-TG等現(xiàn)代材料研究與分析方法，測試了材料的電阻-溫度特性和耐電壓強度，探討了Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合PTC材料的性能特點和影響因素。 ⑴通過增加MnO2添加量、添加BN、加入Zn-V-B系玻璃料以及改變預(yù)合成所用的TiO2原料四種途徑來改善（Ba，Sr）TiO3陶瓷的PT

2、C性能。這四種途徑在增強PTC效應(yīng)方面均起到了積極的效果。尤其是不改變配方，采用TiO2-B原料制備出的（Ba，Sr）TiO3陶瓷材料PTC性能最為理想。1320℃保溫20min燒結(jié)后，p25=228.9Ω·cm，ρmax/ρ25=105.1，a=25.1％/℃。采用此配方和原料制備與金屬Ni復(fù)合的陶瓷基質(zhì)。 ⑵在還原氣氛中燒成后，隨著Ni加入量增大，Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合材料室溫電阻率降低，同時PTC效應(yīng)惡化、耐電壓

3、強度下降。綜合考慮各項電性能指標，下面研究中將Ni的加入量固定在15wt％。提高燒結(jié)溫度，有助于制備高性能的Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合PTC材料。對比了復(fù)合材料在倒置的Al2O3坩堝內(nèi)放置足夠多石墨粉形成的還原氣氛1、石墨坩堝形成的還原氣氛2中燒結(jié)后以及熱處理后的XRD和XPS圖譜，結(jié)果表明還原氣氛1更適合制備復(fù)合PTC材料。另外，所采用的三種Ni粉中，Ni粉平均粒徑越小，室溫電阻率越小，PTC效應(yīng)越好。 ⑶在復(fù)合材料中引

4、入了PbO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃料。此玻璃料可以很好地潤濕（Ba，Sr）TiO3陶瓷。玻璃料以無定形態(tài)存在于復(fù)合材料中的相界與陶瓷晶界上。晶粒間相和陶瓷之間沒有明顯的擴散。玻璃料的加入不僅有助于復(fù)合材料的致密化，而且有助于Ni顆粒在陶瓷基質(zhì)中的均勻分布，更為重要的是可以改變Ni-（Ba，Sr）TiO3相界面上的電荷傳輸，從而改善了復(fù)合材料的電性能。當(dāng)玻璃料加入量為0.5wt％，AST加入量為0.1wt％時，Ni-（Ba，Sr）

5、TiO3相界面上的液相層厚度適中，既可以避免金屬-陶瓷界面上隧道效應(yīng)對PTC效應(yīng)的消弱，又不足以因為液相層過厚導(dǎo)致晶界電阻過大，復(fù)合材料獲得了較佳的電性能。與AST相比，玻璃料更有利于制備高性能的Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合PTC材料。僅加入0.6wt％玻璃料，Ni/（Ba，Sr）TiO3復(fù)合材料1320℃保溫20min燒結(jié)后獲得了最佳的電性能（ρ25=2.5Ω·cm，ρmax/ρ25=103.6，a=9.0％/℃）。 ⑷計