铌酸钾基v型ptc材料及其制备方法【技术领域】。[0002]温度敏感型半导体陶瓷可分为正温度系数热敏电阻材料(PTCR)、负温度系数热敏电阻材料(NTC)和开关型温度敏感材料(CTR)三大类。传统的PTCR元件均为BaTiO3基陶瓷，广泛应用于定温加热、温度传感和补偿、线路限流保护以及过热保护等领域；NTC材料以过渡金属氧化物组成的尖晶石结构材料为代表，在温度补偿、传感等领域应用十分广泛，其产量每年以数千亿只计。V型PTC材料在转变温度前呈现较强的NTC效应，在转变温度以上表现为PTC效应，它集NTC和PTC效应于一身，其应用前景诱人，不仅可实现元器件的多功能化，还能使器件小型化。本发明旨在开发一种全新体系的V型PTC材料，使其既具有很高电阻非线性系数的PTC效应(非线性系数最高达到20%/V以上)，同时在转变温度以下还具有极好的NTC效应(在50°C范围内，电阻可下降3个数量级以上)。通常，BaTiO3基陶瓷PTCR元件在居里温度前也表现出一定的NTC效应，但其NTC效应比较弱，在200°C范围内，其电阻下降也只有3-7倍，达不到实用化的效果。本发明采用与BaTiO3同属钙钛矿型结构且与之有平行 相变的铁电体KNbO3材料，添加适量Ba、Sr、Ca等为半导化剂，在氮气气氛下制备KNbO3半导陶瓷，获得V型PTCR材料。
[0003]本发明的目的在于提供一种具有高的电阻非线性系数的NTC-PTC (V型PTC)的新材料体系。[0004]一种新材料体系的V型热敏陶瓷(V-PTC)的制备方法，其特征具有以下的材料配比及制备工艺: a)按化学分子式K(1_x)MxNb03进行配料，其中χ=0.ΟΟ1~Ο.30，M=Ca, Ba、Sr中的至少一种；另外加入lmol%~9mol%的Al2O3和lmol%~5mol%的GeO2烧结助剂。[0005]b)本发明实施过程的初始原材料选自分析纯或试剂级的K2CO3、GeO2、Nb2O5、BaCO3、CaC03、SrC03、Al203或含有这些金属元素的其它无机盐微米级粉体。材料中所用的KNbO3为传统的固相反应法制备，即按分子摩尔比Nb2O5=K2CO3 = 1:1的比列称取上述两种原料的分析纯；以氧化锆球和酒精为介质，将上述的Nb2O5和K2CO3混合料在行星球磨机内球磨f 36小时，烘干后在70(T950°C温度下固相反应2~4个小时，获得KNbO3粉体。
[0006]c)按照上述配方分子式的摩尔比例取含有各元素的氧化物或者无机盐，精确称量之后，以二氧化锆球和酒精为介质，将上述原料在行星磨上以150-800转/分的转速球磨2~12小时；将烘干后的粉末加2~15被％的PVA(聚乙烯醇，浓度3~18wt%)造粒，以5~15MPa的压力压制Φ 10X2.0mm的圆片；
d)将压制好的圆片于30(T70(TC下保温0.5~5小时排胶，冷却后将圆片在氮气保护气氛下进行烧结，烧结温度为1000-1200?，并在该温度下保温l(Tl20min，使其充分烧结和实现固相反应；烧结后的样品经表面打磨光滑以后，于超声波里冲洗5飞Omin，然后以Ag-Zn浆料涂敷使金属化，最终获得高电阻温度系数的V型热敏陶瓷样品。
[0007]本发明PTCR热敏陶瓷电阻材料的电性能可以实现以下参数要求:转变温度Tb:~20°C，最小电阻<104Ω.cnuPTC升阻比Rmax/Rmin>104，电阻温度系数α >20%，在_50°C~Tb温度范围内电阻下降>103 (NTC效应)。
[0008]本发明的内容通过以上步骤和以下的实施例做更进一步的说明。以下实施例只是符合本发明技术内容的几个实例，并不说明本发明仅限于下述实施例所述的内容。



[0009]图1、烧结温度为1130°C的KNS系列样品阻温特性曲线；
图2、KNS10样品在不同烧结温度下的阻温特性曲线；
图3a、KNB系列陶瓷材料的阻温特性曲线(低BaCO3含量，烧结温度1130°C )；
图3b、KNB系列陶瓷材料的阻温特性曲线(高BaCO3含量，烧结温度1130°C )；
图4、KNB07样品在不同烧结温度下的阻温特性曲线；
图5 KNC系列样品的阻温特性曲线；
图6 KNC07样品在不同烧结温度下的阻温特性曲线。

[0010]实施例1