热敏陶瓷材料和由其制得的耐高电压热敏电阻及制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102617133 A (43)申请公布日 2012.08.01 C N 1 0 2 6 1 7 1 3 3 A *CN102617133A* (21)申请号 201210080495.4 (22)申请日 2012.03.26 C04B 35/468(2006.01) C04B 35/622(2006.01) H01C 7/02(2006.01) (71)申请人常熟市林芝电子有限责任公司 地址 215500 江苏省苏州市常熟经济开发区 高新技术园通林路88号 (72)发明人石永丰 (74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人柏尚春 (5。

2、4) 发明名称 热敏陶瓷材料和由其制得的耐高电压热敏电 阻及制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种热敏陶瓷材料，按摩尔份 数计其成分包括：86.287.2份BaCO 3 、3.5 4.5份SrCO 3 、3.84.8份PbO、5.56.5份 CaCO 3 、101101.5份TiO 2 、0.10.15份Y 2 O 3 、 0.030.04份Sb 2 O 3 、0.060.08份Mn(NO 3 ) 2 以 及烧结液相助剂；还公开了一种采用该热敏陶瓷 材料制得的耐高电压PTC和制造该PTC的方法： 将上述组分按照设计比例混合后经湿法球磨、预 烧结、二次湿法球磨、造粒和压片、烧结、后加工 制成。

3、PTC；该PTC可通过各项测试，能抵抗4kV， 10/700uS雷击波，可应用在大型仪器、设备、电力 等系统。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1页 2 1.一种热敏陶瓷材料，其特征在于，按照摩尔份数计其包括以下组分：86.287.2份 BaCO 3 、3.54.5份SrCO 3 、3.84.8份PbO、5.56.5份CaCO 3 、101101.5份TiO 2 、 0.10.15份Y 2 O 3 、0.030.04份Sb 2 O 3 、0.060.08份Mn(NO 3 ) 。

4、2 以及烧结液相助剂。 2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，按照摩尔份数计其包括以下组分： 86.2份BaCO 3 、3.5份SrCO 3 、4.8份PbO、5.5份CaCO 3 、101.5份TiO 2 、0.11份Y 2 O 3 、0.04份 Sb 2 O 3 、0.07份Mn(NO 3 ) 2 以及烧结液相助剂。 3.根据权利要求1或者2所述的陶瓷材料，其特征在于：所述烧结液相助剂按摩尔份 数计包括12份SiO 2 和1.32份Al 2 O 3 。 4.根据权利要求3所述的陶瓷材料，其特征在于：所述烧结液相助剂按摩尔份数计包 括1.1份SiO 2 和1.8份Al 2 O 3 。。

5、 5.一种耐高电压的正温度系数热敏电阻，其特征在于：所述热敏电阻由权利要求14 任一所述的热敏陶瓷材料制得。 6.一种制造权利要求5所述热敏电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤： a)湿法球磨：将混合物按比例混合均匀，湿法球磨2028小时，料球水的重量比 为0.51.51312，浆料在100150干燥； b)预烧结：将湿法球磨后的混合物在温度为10901100下，保温2.53.5小时； c)二次湿法球磨：将预烧结的混合物再次湿法球磨2028小时，料球水的重量 比为0.51.51312，浆料在100150干燥； d)造粒和压片：加入PVA造粒，然后压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为3.。

6、3g/cm 3 造 粒的圆片； e)烧结：在温度为13001320下，保温0.51.5小时，1.52/分钟降温到 800，然后自然降温到室温； f)后加工：将烧结完成以后的PTC片印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻值约55 的成品。 7.按照权利要求6所述制造热敏电阻的方法，其特征在于，包括以下步骤： a)湿法球磨：将混合物按比例混合均匀，湿法球磨24小时，料球水的重量比为 121.5，浆料在130干燥； b)预烧结：将湿法球磨后的混合物在温度为1090下，保温3小时； c)二次湿法球磨：将预烧结的混合物再次湿法球磨24小时，料球水的重量比为 121.5，浆料在130干燥； d)造粒和压。

7、片：加入PVA造粒，然后压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为3.3g/cm 3 造 粒的圆片； e)烧结：在温度为1310下，保温1小时，1.5/分钟降温到800，然后自然降温到 室温； f)后加工：将烧结完成以后的PTC片印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻值约55 的成品。 权 利 要 求 书CN 102617133 A 1/4页 3 热敏陶瓷材料和由其制得的耐高电压热敏电阻及制造方法 技术领域 0001 本发明属于半导体陶瓷材料领域，具体涉及一种热敏陶瓷材料，以及由该热敏陶 瓷材料制得的耐高电压热敏电阻和制造该热敏电阻的方法。 背景技术 0002 随着光纤通信技术的进步，需要。

8、一种耐高电压的PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数热敏电阻)用作电信语音线卡保护，其必须达到以下性能指标： 0003 1、PTC本身能耐受4KV，10/700uS/40冲击10次，间隔时间60S，PTC不能产生闪 络跳火或者裂片； 0004 2、4KV，10/700uS/40冲击条件下，最大环路电流小于60Ap，即PTC的压敏效应下 的等效电阻最小值R min 约22； 0005 3、600VAC/600/1S条件下的电力线感应测试5次，间隔时间60S； 0006 4、常规265V AC电力线搭接测试； 0007 5、以上提及的所有测试项目，在测。

9、试之后，PTC冷却1小时后的阻值变化率小于 15，绝对误差小于2； 0008 6、PTC主要电气参数为： 0009 a)R25常温电阻5515 0010 b)V max 265VAC(直接加载) 0011 c)直径8.08.8mm 0012 d)厚度3.03.3mm 0013 e)引出线脚间距5.00mm 0014 目前市面的通信保护产品无法同时满足以上6种要求。 发明内容 0015 本发明主要解决的技术问题是提供一种热敏陶瓷材料及由该热敏陶瓷材料制得 的耐高电压的PTC。 0016 本发明还提供了一种制造该PTC的方法。 0017 本发明采用的一个技术方案是：一种热敏陶瓷材料，按摩尔份数计其。

10、成分包括： 86.287.2份BaCO 3 、3.54.5份SrCO 3 、3.84.8份PbO、5.56.5份CaCO 3 、101 101.5份TiO 2 、0.10.15份Y 2 O 3 、0.030.04份Sb 2 O 3 、0.060.08份Mn(NO 3 ) 2 以及烧 结液相助剂。 0018 在本发明一个较佳实施例中，热敏陶瓷材料的成分按摩尔份数计包括：86.2份 BaCO 3 、3.5份SrCO 3 、4.8份PbO、5.5份CaCO 3 、101.5份TiO 2 、0.11份Y 2 O 3 、0.04份Sb 2 O 3 、0.07 份Mn(NO 3 ) 2 以及烧结液相助剂。。

11、 0019 按摩尔份数烧结液相助剂包括12份SiO 2 和1.32份Al 2 O 3 。 0020 在本发明一个较佳实施例中，烧结液相助剂包括1.1份SiO 2 和1.8份Al 2 O 3 。 说 明 书CN 102617133 A 2/4页 4 0021 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种耐高电压PTC， 由热敏陶瓷材料制得。该热敏陶瓷材料，按摩尔份数计其成分包括：86.287.2份BaCO 3 、 3.54.5份SrCO 3 、3.84.8份PbO、5.56.5份CaCO 3 、101101.5份TiO 2 、0.1 0.15份Y 2 O 3 、0.030.04份S。

12、b 2 O 3 、0.060.08份Mn(NO 3 ) 2 以及烧结液相助剂。将BaCO 3 、 SrCO 3 、PbO、TiO 2 、CaCO 3 等主晶相成分以及施受主掺杂物和烧结液相助剂按照设计的比例配 料混合后经湿法球磨、预烧结、二次湿法球磨、造粒和压片、烧结、后加工等步骤制得。 0022 所述的湿法球磨是将上述混合物湿法球磨2028小时，料球水的重量比为 0.51.51312，浆料在100150干燥； 0023 优选湿法球磨24小时，料球水的重量比为121.5，浆料在130下干 燥； 0024 所述的预烧结是将经上述湿法球磨后的混合物在温度为10901100下，保温 2.53.5小时。

13、； 0025 优选在1090下保温3小时； 0026 所述的二次湿法球磨是将预烧结的混合物再次湿法球磨2028小时，料球 水的重量比为0.51.51312，浆料在100150干燥； 0027 优选湿法球磨24小时，料球水的重量比为121.5，浆料在130下干 燥； 0028 所述的造粒和压片是加入PVA造粒，然后压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为 3.3g/cm 3 造粒的圆片； 0029 所述的烧结是在温度为13001320下，保温0.51.5小时，1.52/分钟 降温到800，然后自然降温到室温； 0030 优选烧结温度为1310，保温1小时，1.5/分钟降温到800； 0031。

14、 所述的后加工是将烧结完成以后的PTC片印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻 值约55的成品。 0032 本发明的热敏陶瓷材料制得的PTC产品可通过背景技术所述各项测试，能抵抗 4KV，10/700uS雷击波，可应用在大型仪器、设备、电力等系统，特别是在电力网络这一类高 压、大电流的场合，尤其适用于电信语音线卡保护。 具体实施方式 0033 下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被 本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 0034 实施例1-3为热敏陶瓷材料组合物： 0035 实施例1 0036 按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成。

15、分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混 合： 0037 主晶相成分包括86.2份BaCO 3 、3.5份SrCO 3 、4.8份PbO、5.5份CaCO 3 、101份TiO 2 ； 0038 施受主掺杂物包括0.1份Y 2 O 3 、0.03份Sb 2 O 3 、0.06份Mn(NO 3 ) 2 ； 0039 烧结液相助剂包括1份SiO 2 和1.3份Al 2 O 3 。 0040 实施例2 说 明 书CN 102617133 A 3/4页 5 0041 按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混 合： 0042 主晶相成分包括87.2份BaCO 3 、4.5份SrCO 。

16、3 、3.8份PbO、6.5份CaCO 3 、101.5份 TiO 2 ； 0043 施受主掺杂物包括0.15份Y 2 O 3 、0.04份Sb 2 O 3 、0.08份Mn(NO 3 ) 2 ； 0044 烧结液相助剂包括2份SiO 2 和2份Al 2 O 3 。 0045 实施例3 0046 按照摩尔份数计，将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助剂混 合： 0047 主晶相成分包括86.2份BaCO 3 、3.5份SrCO 3 、4.8份PbO、5.5份CaCO 3 、101.5份 TiO 2 ； 0048 施受主掺杂物包括0.11份Y 2 O 3 、0.04份Sb 2 O 3 。

17、、0.07份Mn(NO 3 ) 2 ； 0049 烧结液相助剂包括1.1份SiO 2 和1.8份Al 2 O 3 。 0050 实施例4-6为由该热敏陶瓷材料混合物制得的PTC和制造PTC的方法： 0051 实施例4 0052 将各成分按实施例1、实施例2或实施例3任一的比例配料，混合均匀。 0053 湿法球磨：将混合后的原料、球、水以0.511的重量比混合制得混合浆料，湿 法球磨20小时； 0054 预烧结：将上述混合浆料在100干燥后，1090预烧3.5小时； 0055 二次湿法球磨：料、球、水以0.511的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨20 小时； 0056 造粒：将上述碾磨后的混合浆。

18、料在100干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇) 造粒； 0057 压片：将造粒颗粒压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为3.3g/cm 3 造粒的圆片； 0058 烧结：将圆片在1300保温1.5小时，然后以1.5/分钟的速率降温到800， 再自然降温到室温； 0059 后加工：烧结完成后印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻值约55的成品。 0060 实施例5 0061 将各成分按实施例1、实施例2或实施例3任一的比例配料，混合均匀。 0062 湿法球磨：将混合后的原料、球、水以1.532的重量比混合制得混合浆料，湿 法球磨28小时； 0063 预烧结：将上述混合浆料在150干燥后。

19、，1100预烧2.5小时； 0064 二次湿法球磨：料、球、水以1.532的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨28 小时； 0065 造粒：将上述碾磨后的混合浆料在150干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇) 造粒； 0066 压片：将造粒颗粒压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为3.3g/cm 3 造粒的圆片； 0067 烧结：将圆片在1320保温0.5小时，然后以2/分钟的速率降温到800，再 自然降温到室温； 说 明 书CN 102617133 A 4/4页 6 0068 后加工：烧结完成后印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻值约55的成品。 0069 实施例6 0070 将各成。

20、分按实施例3的比例配料，混合均匀。 0071 湿法球磨：将混合后的原料、球、水以121.5的重量比混合制得混合浆料，湿 法球磨24小时； 0072 预烧结：将上述混合浆料在130干燥后，1090预烧3小时； 0073 二次湿法球磨：料、球、水以121.5的重量比混合制得混合浆料，湿法球磨24 小时； 0074 造粒：将上述碾磨后的混合浆料在130干燥，然后加入粘结剂PVA(聚乙烯醇) 造粒； 0075 压片：将造粒颗粒压制成10.32mm，厚度3.9mm，密度为3.3g/cm 3 造粒的圆片； 0076 烧结：将圆片在1310保温1小时，然后以1.5/分钟的速率降温到800，再 自然降温到室温； 0077 后加工：烧结完成后印刷Ag-Zn电极，然后焊接包封，得到阻值约55的成品。 0078 由该热敏陶瓷材料制得的耐高电压的PTC，可通过背景技术所述各项测试，能抵 抗4KV，10/700uS雷击波，实用性能测试表明，根据本发明的热敏陶瓷材料制作的耐高电 压PTC，常温电阻率为100cm，转变温度为120，电阻温度系数为20/，升阻比为 5x10 5 ，可以满足电信语音线卡保护的所有电性能要求。 说 明 书CN 102617133 A 。