高温PTC热敏电阻材料的研制.pdf

高温热敏电阻材料的研制江 苏省陶瓷研 究所郭露村耿龙 兴欣义达引言研 制性能优良的高温热敏电阻材料是当前的一个重要课题,因为它 直接影响到的应用范围。为了获得大功 率的热敏 电阻器,首先就必须提高材料的居里温度。众所周 知,提高热敏电阻材料 居里温度的方法是用置换中的“。的居里点为,随 着量的增加 居里温度相应增高。从理论上说,热敏电阻的居里温度的最高极 限可达魂即的居里点。但 是,随 着名含量的增高会引起一系列的问题高温时组分的大量蒸发,材料的半导 化困难,耐电压强度降低,效应明显下降乃至消失“。为了克服以上问题,制 出性能优良的高温必须有合理的配方及与其相适宜的工艺条件。本文主要是根据我们 试验 的情况,就高温,的制做工艺对材料特性的影响 等问题做一些简单的 讨论。二、研制工艺过程及性能测定一工艺过程按配方中主成份的配比称取原料,然后将料,玛瑙球石及水按,放入有机球瓶里球磨小时。球磨后的 抖倒入平盘中洪 干。然后放入匣钵,在预烧小时。预烧好的粉料加入小料再按前述条件球磨小时。二次球磨的料烘干后加入适量聚乙烯醇的水溶液进行造粒,在念的压力下成 型。成型好的片子装入匣钵内,在 电炉中进行烧 成,最高温度在。烧好的片子经处理后 即可 上 电极,根据 需要可选择以下几种电极一合金 电极化学镀镍 电极电极一复合 电极。特种欧姆电极二性能测定、常 温 电阻率,我们 用以下两种方法。直接法用 数字万用表直接测量试片在室温下的阻值。其特点是方便简单,但精度不够高。间接法用电桥型号单 双注拿加 本项工作的还有周毅同志。一一臂两用及 检 流计型 号测定阻值。这种方法 的特点是精度高。名、一曲线阻温曲线通过选测一的对应点,即可绘出一曲线,但该方法误差较大而巨工作量也大。此外,我们利用一函数记录仪来 自动绘制一曲线。、居里点通过绘制 出的一曲线,就可求 出材料的居 里点,一般可以认 为材料阻值迅速上升 的温度点就是材料的居里 点么。、耐压通过调压器型 号一调节施加于试片两端的电压,并在 线路中接电流表。逐 渐加压,当电流突增时 的 电压 就是的击穿电压。、电阻温度系数这是一导 出参数,按以下公 式计算。,下石一一万二一一不万一一入为工作温度范围内间隔以上 的两个温度点,是与对应 的电阻值。三、结果与讨论一相同工艺条件下置换最与材料性能的关系表列出了不同含沿量试片的性能及外观状 况。表。,一云七一砍常瘟石丧石孟一下。,、。,布阅,、,。,人、,门,一、叫切乒吕“资七山遥二铸、,勺产月白一一进型卜二一一三竺一卜里 竺一止圣竺兰坐卜竺兰巴生竺三卫二阵二三阵坐一卜三竺一一全竺竺一竺里生阵垫兰竺全些宜二兰竺阵二兰一阵三生卜竺竺一一全些生阵兰 兰生三生兰目兰一二一二二兰一竺一 竺竺一一一兰 兰竺一竺生二竺生一竺生二生竺二,二,二。尸八。、,。,有较多 针孔、性。口冲尹尸任一一竺人一进二竺二一阵一竺一阵里竺一一兰竺一一一全竺一卜生些主二竺一一生坚竺邑二二竺一一竺二竺竺一一一里一一二一一垫燮主一竺一二立卫生尸 八。,。上片烧结、吮一。一”“川一无法浏量实验表明,在相 同工艺条件下,配方中引入的量 愈多、蒸发损失的的量 愈大。当的蒸发量大于一定 值时,材料 的半导化 困难且耐压 及系数均会明显下降。国外有人做了更 加系统试验,证实了高材料的某些特性下降的情况。图是上同久芳论 文中介绍的试验结果。对 照与表可以看出它们的趋势是相 当一致的。为什么随着铅置换量的增加,会出现值下降及其它一些性能 的劣化的现象呢阵阵嘛炭炭州州州州州州子子子子乌乌万万万二二”,“川川浓。,汀一,卜、。产产沪、丝、月卜了”朴训训孑孑、,一之珑卜了了超超蛛蛛厂厂厂、,润润润润、角如如如生卜丢尸,了竿,、喇一砚异州州州州州爷爷巡巡凳释魂魂暮钾鸽鸽鸽鸽鸽图高温材杆铅五换量与一曲线的关系图是的蒸发引起瓷体结构,组成变化的示意图。图中晶粒 的部 分为正常结构,而部分是 晶界部分,它的组成是丈过量尸蒸发部分。的过 量 导 致原系统一系列特性的变化,效应自然会受到影响。铅损失越多,这种影响就越大,乃至完全消失,含铅 量越 高 的材料,由于它更容易损失铅,所以愈会产生以上现象。二温度与铅蒸发里的关系份外朴气小行乌图铅蒸发引起晶拉界结构缺陷及组 成 变化的 模型图。图一样品含图是用综合热分析仪测试的曲线,所用试料为一含铅。该曲线表明随 着温度的升高,铅的蒸发损失量加大假定失重量均为化学分析证实了这一假设,对一定的组成配方而言,当温度升至某值时,失重量会急剧增加即铅的蒸发量突然加大,这一点对制定 合理的烧成温度是非常有意义的。三烧成工艺对高温性能的影响一一为了获得半导化良好的高温材料,要具有较高的烧成温度。烧成温度过 低 瓷体不能烧结,半导化难以实现,材料的室温电阻率过高或是绝缘体,对高铅 的来说,往往是达到半导化所需的温度时,已有大量的蒸发。如何解决这一矛盾从烧成工艺角度出发,我们做了以下几方面的试验。、密封从相平衡原理 出发,的平衡蒸气压随温度的增加而 增加。这样在高温状态下组份很容易损失。如果 能使组 分的蒸气压 达到一定数,气固液两相中的就可 达到动态平衡,即蒸发与凝聚的速度相等。为了达到 或者接近这种状态,使不再损失,我们 采用密封和在容器内放置源 的方法。后 者主要是想造成选择蒸发的条件因为粉较瓷体内部的更容易蒸发。以上两种方法都是为了提高在烧成容 器 内的分压。用一才试料试验结果表明,采用以上的方法能取得十分显著的效果。铅的蒸发量从和。分别下降到。和。、烧成制度从图失重曲线可见烧成温度的重要性,应根据不同的配方确定不同的烧成温度。为了减缓的蒸发,烧成温度应控制在失重曲线突升温度之。对图而言,其温度约在,我们的试验证实了这一点。此外应适当缩短高温的保温时 间。一般的高火保温时间为分钟,为了减少铅在高温下的损失,我们 把保温时间缩短到分钟。结果证 明,除了室温 电 阻 率 稍 高外,其余各特性均好。烧成中对高温性能影响的另一重要参数是冷却 速率。为了获得半导化良好的瓷体,有必要采用急冷淬火。淬火温度是 另一决定 因素。在施主掺杂加十、“十等的中,当氧分压一定时,高温将有助于形成氧缺位,而较低 温则有助于形成 钡缺位。根据缺陷化学原理,前者将有利于提高电导率,后 者 则相反,所以高温淬火就可使较多的氧缺位保存下来淬火的目的是保证高温的晶形结构能被封冻到室温从而使样品具有较高的 电导率。而在 较低温度时淬火 电导率就低。所以为了获得半导化优良的高温试片必须 采用高温完毕后立即淬火 的冷 却方式。我们的试验表明立 即淬火 的冷却速率大于每分钟,试片的 电阻率较自然冷却试片的 电阻率低倍。四、结论材料的含铅量愈高,烧成时 损失的铅的比例愈高。对于一定的组成配方,当温度高于某值时,铅的损失会急剧加大,因而烧成温度应 控制在该突变温度以下。密封烧成容器及放入铅蒸发源粉所有效控制材料的铅损失。高温淬火有利于提高高温材料的室温 电导率。下转页一一在制作时点燃云香看烟气升腾来勾画云纹,业 注意吸取绘画及 石刻中云龙的形态,因而他设计的云龙壶气韵贯通,形象生动,达到很高的艺术水平。翠蝶壶及报春壶 的设计,也是朱老认真观察生活及 自然界中各种物象,用适合紫砂工艺的简洁手法塑造成的。翠蝶壶立意新颖,取花香蝶至之意,壶身造型浑厚简朴,未加任何装饰,着重刻划壶嘴,壶把及盖钮的造型。用两片瓜叶为壶嘴,叶分正反,叶脉 隐现。用一支瓜藤作壶 把,以花蕾置放盖顶,翠蝶 扑放花蕾之上为盖钮。总的手法是以简托繁,有壶静蝶舞,藤卷叶动之势。泥土配色及制作技艺上也很精细,是兼有欣 赏及实用价值的陶艺作品。同一造型多种装饰的系列产品设计,分别以梅、柏、松、桃、竹为题材。朱老不是简单的照搬 自然形象,而是经过精心 设计 提练取舍,用他娴熟的雕镂捏塑技能 变化成视觉美观、触觉舒适,利放实用的紫砂造型。梅花疏影横斜,柏枝苍翠、竹叶潇洒、古松苍劲、枝叶 秀润都得到恰如其份的刻划,给予人们以少胜多的艺术享受。朱老除精放塑器外,他制作的园器也有独到之处,他的仿古壶造型敦庞 周 正,骨肉亭匀,咀把趁势,有着珠 园玉润的美感。他七十九岁时所制作的仿古壶,虽然视力及手力已衰,但还可 看 出他的不 凡身手。朱可心老师在艺术上精益求精,从不满足,在生活上却始终保持朴实宽厚,待人谦和的优秀品质。因而他结交广泛,有文艺界的专家教授,各级 领导 及普通工人群众,甚至刚进厂门的艺徒在朱老面前也感觉不到丝毫的拘谨和畏惧,愿意经常向朱老求教。一九五七年 朱老曾出席了全国民间艺人代表大会,受到了朱德同志等中央领导的亲切接见。一九六年参加了中国共产党后,始终尽一名普通共产党员的各项义务,对党的事业忠心耿耿。一九七七年十一月,他光荣地出席了中国共 产党江苏省第六次党代会,业被推选为大会主席团成员。一九八年四月在江苏省文代会上,被选为第四次省文联委员。朱可心 同志是解放之后被首 批指定的民间艺人之一,一九六年被江苏省美协正式吸收为会员,一九七八年被任命为工艺师。生前曾多次担任丁蜀镇人民委员,宜兴县政协常委等职。朱可心 老师与世长逝了,这是紫砂事业 的无可挽回的巨大 损失。我们也失去了一位崇敬的师 长。但 是他的崇高品德永远 是后学的楷模,他对紫砂工艺的卓越贡献,将永垂 阳羡名陶史册。注幽,同郊。幽风诗经国 风之 一,泛指民间艺术。稼福该亡,播种和收获。上接页主要参考文献上 阁久芳高温用廿一夕 又夕材料电子技术第卷第号英以豪等半导体陶瓷及其敏感元件上海科学技术出版社郭露村陶瓷热敏材料及传感 器的发展方向江苏陶瓷第期“沈继耀热敏电阻器的研制电子元件与材料一一