專利名稱：納米改性制造TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
；本發(fā)明涉及一種納米TiO2制造壓敏陶瓷材料的方法及該方法制造的壓敏電阻，屬于電器元件及其材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
TiO2壓敏電阻是八十年代國(guó)外率先研究發(fā)展起來(lái)的。TiO2壓敏電阻具有低壓敏電壓和高介電系數(shù)雙優(yōu)特性，耐浪涌能力也很強(qiáng)，更重要的是其工藝簡(jiǎn)單，不要在高溫下還原燒成，省去熱處理，可以在大氣中一次燒成，使成本大大降低，是一種很有發(fā)展前途的復(fù)合功能電阻元件。
國(guó)內(nèi)外做的比較成熟的壓敏陶瓷電阻主要是ZnO和SrTiO3這兩類，他們的制作工藝比較復(fù)雜，尤其是在SrTiO3的氣氛控制、ZnO復(fù)雜的燒結(jié)曲線等方面。不僅工藝復(fù)雜，成本比較高，而且其使用范圍有限。
目前，對(duì)TiO2壓敏電阻生產(chǎn)方法的研究主要有稀土摻雜、受主摻雜和施主摻雜等方面。如有不少人提出用Sr做受主摻雜來(lái)改變其壓敏電壓和非線性系數(shù)，或通過(guò)La做施主摻雜等等。但是這些方法制作的樣品普遍都存在壓敏電壓較高，非線性系數(shù)較低的紕漏，而且這些樣品在性能要求上沒(méi)有使較低的壓敏電壓和較高的非線性系數(shù)兩者統(tǒng)一。這些方法一般解決了壓敏電壓，卻忽略了非線性系數(shù)，反之亦然。因此，非常需要有新的、性能好的TiO2壓敏陶瓷電阻，以使其特有的優(yōu)越的電性能更好地為工業(yè)所利用。

發(fā)明內(nèi)容
；本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種納米TiO2制造壓敏陶瓷材料、電阻的方法及其制造的電阻，應(yīng)用納米TiO2的優(yōu)良特性對(duì)TiO2系壓敏陶瓷材料進(jìn)行改性制造，簡(jiǎn)化壓敏陶瓷電阻的制作工藝，提高TiO2系壓敏陶瓷電阻的性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2加上從一組摻雜元素Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn、納米TiO2中任選的氧化物粉(如Nb2O5、SiO2、La2O3、納米TiO2等)組成混合原料，然后將該原料在球磨罐中、加入水和酒精研磨混合3～5小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(可放在干燥箱里烘干，然后過(guò)280～350目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)40～55目標(biāo)準(zhǔn)篩，用50～150Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)40～55目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用50～150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片；然后將成型的壓制片逐漸加熱到650～850℃后保溫20～30分鐘(可放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1280～1450℃加熱燒結(jié)并保溫1～3小時(shí)(可放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在600～800℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。在混合原料中，摻雜納米TiO2所占的摩爾比為4～15％(根據(jù)實(shí)際需要確定)，其它各摻雜氧化物所占的摩爾比為0.1～2％(根據(jù)實(shí)際需要確定)。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為4～7V/mm，非線性系數(shù)α為4.5～7，漏電流IL為0.15～0.25mA，介電常數(shù)為(3～7)×104，介電損耗值tanδ為0.2～0.5。
該方法所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，主晶相表面還有摻雜Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn的氧化物中的一種或多種物相(如LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O21等物相)。
超微粒子具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和久保效應(yīng)的基本特性。表面效應(yīng)是指超微粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增加。表面原子的晶場(chǎng)環(huán)境、結(jié)合能與內(nèi)部原子不同，表面原子的周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，使得超微粒子表面具有很大的化學(xué)活性，表面能大大增加，由此而引起的種種特殊效應(yīng)統(tǒng)稱為表面效應(yīng)。當(dāng)物質(zhì)的體積減小時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)兩種情形一種是物質(zhì)本身的性質(zhì)不發(fā)生變化，而只有那些與體積密切相關(guān)的性質(zhì)發(fā)生變化，如半導(dǎo)體電子自由程變小，磁體的磁區(qū)變小等；另一種是物質(zhì)本身的性質(zhì)也發(fā)生了變化。在這種情況下，原來(lái)的物質(zhì)是由無(wú)數(shù)個(gè)原子或分子組成的集體屬性，而制成超微細(xì)粉后，其微粒是有限個(gè)原子或分子結(jié)合的屬性(例如金屬超微細(xì)粉粒子的電子結(jié)構(gòu)與大塊金屬迥然相異。在大塊金屬中，電子數(shù)量有限，不能形成連續(xù)的能帶，而是轉(zhuǎn)化成各自分立的能級(jí))，這就是體積效應(yīng)。久保效應(yīng)是金屬納米粉粒子的另一個(gè)重要的性質(zhì)，就是由于粒子中所具有的自由電子太少，使得其中的電子數(shù)很難改變，具有強(qiáng)烈的保持電中性的傾向，久保指出，在金屬超微細(xì)粒子中，電子在能級(jí)上的統(tǒng)計(jì)分布并不遵從人們熟知的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)；通常把因此對(duì)于熱、磁化率和超導(dǎo)電性的影響叫久保效應(yīng)。
納米TiO2為白色粉末，根據(jù)生產(chǎn)工藝條件不同，有金紅石型、銳鈦型和混晶型，其中以金紅石型居多，它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性和耐侯性均優(yōu)于銳鈦型超微細(xì)TiO2。當(dāng)溫度高于900℃時(shí)，銳鈦型可以轉(zhuǎn)化為金紅石型。納米TiO2由數(shù)目較少的分子所組成，這些分子在熱力學(xué)上處于亞熱穩(wěn)態(tài)，使得納米粉TiO2在保持原物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，在磁性、光吸收、催化、化學(xué)活性、電學(xué)等方面表現(xiàn)出奇異的性能。除具備超微粒子的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和久保效應(yīng)等基本特性外，還具有良好的耐候性、無(wú)毒性、非遷移性、光敏性、高分散性、很高的耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。由于納米TiO2壓敏陶瓷材料或電阻的性能是由納米TiO2的特性來(lái)決定的，因此本發(fā)明的壓敏陶瓷材料或電阻具有納米TiO2材料的優(yōu)良性質(zhì)，納米TiO2粉體顆粒尺寸的減小，還可促使陶瓷的燒結(jié)過(guò)程加速，燒結(jié)溫度降低和燒結(jié)時(shí)間縮短，大大節(jié)省人力、物力和資源。
本發(fā)明采用了納米TiO2改性制造TiO2壓敏陶瓷材料及電阻的方法，利用納米TiO2的特性，克服了國(guó)內(nèi)外ZnO和SrTiO3壓敏陶瓷電阻制作工藝復(fù)雜、成本較高、使用范圍有限等缺點(diǎn)，尤其是SrTiO3的氣氛控制，ZnO復(fù)雜的燒結(jié)曲線的缺點(diǎn)；同時(shí)要求的指標(biāo)也實(shí)現(xiàn)了低壓化，使TiO2壓敏陶瓷具有壓敏電壓隨燒結(jié)溫度升高而降低，非線性系數(shù)隨燒結(jié)溫度升高而升高的總趨勢(shì)；因而具有制作工藝簡(jiǎn)單、成本較低、性能好、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
用本發(fā)明制造的壓敏陶瓷電阻，由于摻雜元素在TiO2基體表面析出，且分布均勻，因此，還具有重復(fù)性、穩(wěn)定性、一致性好，電參數(shù)值有顯著改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程2為本發(fā)明實(shí)施例4的V與α隨T的變化關(guān)系圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例4的ε與tan δ隨T的變化關(guān)系圖，
圖4為超微粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比與粒徑的比例關(guān)系圖。粒徑在10nm以下，將迅速增加表面原子的比例；當(dāng)粒徑降到1nm時(shí)，表面原子數(shù)比例達(dá)到約90％以上，原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。由于納米粒子表面原子數(shù)增多，表面原子配位數(shù)不足和高的表面能，使這些原子易與其他原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，而具有很高的化學(xué)活性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾比加上0.6％的Nb2O5、0.3％的SiO2、0.9％的La2O3、4％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合3小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里55℃烘干，然后過(guò)280目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)40目標(biāo)準(zhǔn)篩，用50Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)40目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到650℃后保溫30分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1280℃加熱燒結(jié)并保溫3小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在600℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiOb、NbO2、La4Ti9O24三種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為4V/mm，非線性系數(shù)α為4.5，漏電流IL為0.15mA，介電常數(shù)為7×104，介電損耗值tanδ為0.2。
實(shí)施例2如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾比加上0.5％的Nb2O5、0.4％的SiO2、0.8％的La2O3、7％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合4小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過(guò)320目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用55Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用140Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到750℃后保溫20分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1340℃加熱燒結(jié)并保溫1.5小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在600℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O24三種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為7V/mm，非線性系數(shù)α為7，漏電流IL為0.25mA，介電常數(shù)為3×104，介電損耗值tanδ為0.5。
該例的壓敏電阻與常規(guī)配方工藝制造的壓敏電阻比較值如下

實(shí)施例3如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾百分比加上2％的MnO2、0.1％的Y2O3、0.1％的SrO、11％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合4小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里60℃烘干，然后過(guò)320目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用55Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用140Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到750℃后保溫25分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1370℃加熱燒結(jié)并保溫1.5小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在700℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O24三種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容-壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為5V/mm，非線性系數(shù)α為5.5，漏電流IL為0.2mA，介電常數(shù)為4×104，介電損耗值tanδ為0.4。
實(shí)施例4如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾百分比加上0.9％的Nb2O5、0.2％的SiO2、0.7％的La2O3、9％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合4小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過(guò)320目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用100Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)45目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用80Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到700℃后保溫25分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1380℃加熱燒結(jié)并保溫2小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在650℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O24三種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為6V/mm，非線性系數(shù)α為5，漏電流IL為0.18mA，介電常數(shù)為5×104，介電損耗值tanδ為0.3。
實(shí)施例5如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾百分比加上0.5％的Nb2O5、0.7％的La2O3、0.15％的SiO2、15％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合4.5小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過(guò)300目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)50目標(biāo)準(zhǔn)篩，用80Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)50目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用120Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到700℃后保溫25分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1340℃加熱燒結(jié)并保溫2.5小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在700℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O24種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為4.5V/mm，非線性系數(shù)α為5.5，漏電流IL為0.22mA，介電常數(shù)為5.2×104，介電損耗值tanδ為0.4。
實(shí)施例6如圖2所示，該納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法是，先用TiO2，按摩爾百分比加上0.6％的Nb2O5、0.7％的La2O3、0.2％的SiO2、6％的納米TiO2粉組成混合原料，然后將該原料在行星式球磨機(jī)中、加入水和酒精研磨混合3.5小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后(放在干燥箱里60℃烘干，然后過(guò)350目標(biāo)準(zhǔn)篩)，進(jìn)行造粒(將干燥后的粉料加入適量的PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時(shí)，再過(guò)55目標(biāo)準(zhǔn)篩，用150Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)55目標(biāo)準(zhǔn)篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用50Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(φ＝13mm，d＝1.5mm)；然后將成型的壓制片逐漸加熱到850℃后保溫20分鐘(放在電阻爐中進(jìn)行)，進(jìn)行排膠(將加入的有機(jī)塑化劑排出，并使之具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為樣品的燒結(jié)創(chuàng)造條件)，再在1450℃加熱燒結(jié)并保溫1小時(shí)(放到管式電阻爐中進(jìn)行)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體(隨爐)冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在800℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，即可得到納米改性TiO2壓敏電阻。所制造的TiO2壓敏陶瓷材料及TiO2壓敏電阻，除了主晶相TiO2外，還有LaNbTiO6、NbO2、La4Ti9O24種物相。
用該納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷材料或電阻，具有電容—壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)；其壓敏電壓V1mA為4.14V/mm，非線性系數(shù)α為6.4，漏電流IL為0.17mA，介電常數(shù)為5.52×104，介電損耗值tanδ為0.3325。
權(quán)利要求
1.一種納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法，其特征是先用TiO2加上從一組摻雜元素Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn、納米TiO2中任選的氧化物粉組成混合原料，然后將該原料在球磨罐中、加入水和酒精研磨混合3～5小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后，進(jìn)行造粒，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用50～150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片；然后將成型的壓制片逐漸加熱到650～850℃后保溫20～30分鐘，進(jìn)行排膠，再在1280～1450℃加熱燒結(jié)并保溫1～3小時(shí)；最后將燒結(jié)好的燒結(jié)體冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要1所述的納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法，其特征是混合原料中，摻雜納米TiO2所占的摩爾比為4～15％，其它各摻雜氧化物所占的摩爾比為0.1～2％；造粒是將球磨后干燥、過(guò)篩的粉料加入適量的PVA水溶液，待形狀如魚鱗狀混合均勻時(shí)過(guò)篩，預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)篩。
3.根據(jù)權(quán)利要1或2所述的納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法，其特征是所燒結(jié)的TiO2壓敏陶瓷材料除了主晶相TiO2外，主晶相表面還有摻雜Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn的氧化物中的一種或多種物相。
4.根據(jù)權(quán)利要1或2所述的納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法，其特征是該壓敏陶瓷材料的壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)。
5.根據(jù)權(quán)利要3所述的納米改性制造TiO2壓敏陶瓷材料的方法，其特征是該壓敏陶瓷材料的壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)。
6.一種權(quán)利要3所述納米改性制造TiO2壓敏陶瓷電阻的方法，其特征是先用TiO2加上從一組摻雜元素Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn、納米TiO2中選擇的氧化物粉組成混合原料，然后將該原料在球磨罐中，加入水和酒精研磨混合3～5小時(shí)；將球磨好的料漿干燥、過(guò)篩后，進(jìn)行造粒，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用55～150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片；然后將壓制片逐漸加熱到650～850℃后保溫20～30分鐘，進(jìn)行排膠，再在1280～1450℃加熱燒結(jié)并保溫1～3小時(shí)，將燒結(jié)好的燒結(jié)體隨爐冷卻到室溫，得到TiO2壓敏陶瓷材料；再將燒結(jié)得到的TiO2壓敏陶瓷材料進(jìn)行表面加工，然后被電極，在600～800℃下燒銀，經(jīng)測(cè)試后封裝，得到TiO2壓敏電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要6所述的納米改性制造TiO2壓敏陶瓷電阻的方法，其特征是混合原料中，摻雜納米TiO2所占的摩爾比為4～15％，其它各摻雜氧化物所占的摩爾比為0.1～2％；造粒是將球磨后干燥、過(guò)篩的粉料加入適量的PVA水溶液，待形狀如魚鱗狀混合均勻時(shí)過(guò)篩，預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過(guò)篩。
8.一種權(quán)利要6所述的納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷電阻，其特征是該電阻具有電容一壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，非線性系數(shù)和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的升高而增大，介電損耗也有隨燒結(jié)溫度的升高而降低的總趨勢(shì)。
9.根據(jù)權(quán)利要8所述的納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷電阻，其特征是該電阻的壓敏電壓V1mA為4～7V/mm，非線性系數(shù)α為4.5～7，漏電流IL為0.15～0.25mA，介電常數(shù)為(3～7)×104，介電損耗值tanδ為0.2～0.5。
10.根據(jù)權(quán)利要8或9所述的納米改性方法制造的TiO2壓敏陶瓷電阻，其特征是該電阻的TiO2壓敏陶瓷體除了主晶相TiO2外，還有摻雜Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn的氧化物中的一種或多種物相。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米TiO
文檔編號(hào)C04B35/46GK1686934SQ20051001075
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者甘國(guó)友, 嚴(yán)繼康, 杜景紅, 周融, 陳海芳, 張小文, 孫加林, 陳敬超 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)