微波輻照技術(shù)制備納米BaTiO-,3-基PTC瓷粉及性能研究.pdf

1、PTC材料以其電阻溫度特性、伏安特性、電流時(shí)間特性在電子通訊、汽車工業(yè)、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。其中以BaTiO3為主晶相，通過(guò)摻雜稀土元素獲得PTC性能的陶瓷材料最為常用。關(guān)于PTC效應(yīng)的理論解釋已比較成熟，比較普遍公認(rèn)的PTC效應(yīng)是一種晶界效應(yīng)，在前人的理論基礎(chǔ)上，Desu等提出的界面析出模型較好的解釋了晶界層電容器和鐵電相之間轉(zhuǎn)變過(guò)程中所表現(xiàn)的PTC效應(yīng)。
　　 首先，綜合敘述了納米鈦酸鋇粉體的合成工藝進(jìn)展，以

2、及微波在無(wú)機(jī)材料合成中的應(yīng)用情況，并對(duì)納米鈦酸鋇粉體合成的幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較；對(duì)PTC效應(yīng)及其應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，闡述了本實(shí)驗(yàn)工作的目的意義。
　　 本文的研究重點(diǎn)是希望借助納米粉體的納米尺寸和改善了的燒結(jié)工藝獲得好的陶瓷體微觀結(jié)構(gòu)，從而提高鈦酸鋇基PTC陶瓷電阻的性能。實(shí)驗(yàn)以TiCl4，BaCl2·2H2O和NaOH等無(wú)機(jī)鹽為原料，采用常壓液相法和微波液相法，分別合成出鈦酸鋇粉體，獲得了制備高分散納米BaTiO3粉體的

3、最佳工藝條件。在比較常壓液相法和微波液相法合成鈦酸鋇粉體的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上；結(jié)合鈦酸鋇反應(yīng)特點(diǎn)，確定以微波液相法合成PTC瓷粉。微波液相法反應(yīng)過(guò)程采用微波加熱，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)率高，能耗低。對(duì)所合成的粉體進(jìn)行TEM、SEM、XRD表征，證明所合成的粉體為立方晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，顆粒平均粒徑30nm，形貌為均勻球形，可滿足制備納米陶瓷的要求。
　　 BaTiO3陶瓷的半導(dǎo)化及其他性能的獲得須進(jìn)行稀土元素?fù)诫s。研究表明，加入Sr和P

4、b元素，可以達(dá)到移動(dòng)居里溫度的效果；施主元素Y的加入可有效降低材料的室溫電阻率，受主元素Mn的加入可以極大提高材料的升阻比。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入適量的Sb元素可以有效的提高陶瓷的收縮率。
　　 本文采用C還原氣氛燒結(jié)，有效的降低了燒結(jié)溫度，改善了陶瓷體的微觀結(jié)構(gòu)，為最終的目標(biāo)產(chǎn)品PTCR陶瓷材料保留了更多的晶界。此外，液相法合成的粉體具有較高的粉體活性，在燒結(jié)過(guò)程中，較低溫度下即可產(chǎn)生液相，從而起到液相添加劑促進(jìn)燒結(jié)、降低燒結(jié)溫度