电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷及其制备方法，其主成分及施主掺杂成分的重量百分比如下：36～42％BaCO3，28～33％Pb3O4，26～29％TiO2，0.6～1.8％CaCO3，0.03～0.08％N b2O5，0.05～0.13％Sb2O5，0.01～0.02％Yb2O3，0.001～0.003％Nd2O3。相较于现有技术双组份施主掺杂，本发明专利技术采用四组分复合掺杂，Nb5+和Sb5+取代Ti4+位充当施主，Yb3+和Nd3+取代Ba2+位充当施主，在最大程度上减小晶粒的尺寸，使得晶粒尺寸均匀，同时最大程度上抑制高温PTC中铅的挥发，提高高温PTC的耐压性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于PTC加热领域，具体涉及一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷及其制备方法。
技术介绍
PTC陶瓷是一种电子陶瓷，在常温下是半导体，其电阻随温度的升高急剧升高，呈正温度系数关系(即PTC效应)。现有PTC陶瓷的施主杂质一般采用Nb2O5或者Y2O3，用以形成PTC陶瓷的半导化，玻璃相一般采用TiO2、SiO2和BN，用以吸附内部的有害杂质，提高晶粒的半导化程度，还可以控制晶粒长大。采用上述常规添加的PTC陶瓷对于控制其内部晶粒的生长能力偏弱，造成烧成后晶粒尺寸的不均匀，且偏大，当高电压加到PTC电极两端时，由于晶粒大小的不均匀，各晶粒承受的电压有较大差异，大晶粒承受的电压会比小晶粒大得多，使得大晶粒容易无法承受造成击穿，且较大晶粒尺寸及不均匀性也会使PTC的电压效应增大，也从另一方面降低了其击穿电压，耐电压性能差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术，其提供了一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其主成分及施主掺杂成分的重量百分比如下：BaCO3：36～42％，Pb3O4：28～33％，TiO2：26～29％，CaCO3：0.6～1.8％，Nb2O5：0.03～0.08％，Sb2O5：0.05～0.13％，Yb2O3：0.01～0.02％，Nd2O3：0.001～0.003％。作为优选的方案，上述的主成分及施主掺杂成分以外还添加有以下重量百分比的受主掺杂成分及玻璃相成分：MnO2：0.01～0.04％；LiCO3：0.02～0.05％，SiC：0.03～0.1％，BN：0.1～0.3％。作为优选的方案，还提供一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量百分比，将36～42％的BaCO3、28～33％的Pb3O4、26～29％的TiO2、0.6～1.8％的CaCO3、0.05～0.13％的Sb2O5、0.001～0.003％的Nd2O3混合成混合物A，球磨后出料压滤，在1100～1200℃下预烧成主料；步骤二：按照重量百分比，将0.01～0.04％的MnO2、0.02～0.05％的LiCO3、0.03～0.1％的SiC、0.1～0.3％的BN添加到步骤一的主料中混合成混合物B，球磨后进行喷雾造粒，造粒后的粉料进行干压成型，在1200～1280℃下烧结成PTC陶瓷。作为优选的方案，上述的步骤一和步骤二中的球磨时间为24～26小时。作为优选的方案，还包括下述步骤：步骤三：将所述步骤二中得到的PTC陶瓷进行磨削、清洗、上电极后打耐压和阻值分选。作为优选的方案，上述的步骤三中的上电极为喷铝、丝网印刷铝或丝网印刷银。本专利技术具有积极的效果：相较于现有技术中采用双组份施主掺杂，本专利技术主成分及施主杂质采用Nb2O5、Sb2O5和Yb2O3、Nd2O3复合添加，Nb5+和Sb5+的离子半径与钛离子接近，可以取代BaTiO3中的Ti4+位充当施主，而Yb3+和Nd3+的离子半径与BaTiO3中的Ba2+相近，可以取代Ba2+位充当施主杂质，这样的四组分复合掺杂不但可以在最大程度上减小晶粒的尺寸，使得晶粒尺寸均匀，同时，Sb2O5和Yb2O3的复合添加能够最大程度上抑制高温PTC中铅的挥发，提高高温PTC的耐压性能。具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。为了达到本专利技术的目的，在本专利技术的其中一种实施方式中，电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其主成分及施主掺杂成分的重量百分比如下：BaCO3：42％，Pb3O4：31.339％，TiO2：26％，CaCO3：0.6％，Nb2O5：0.03％，Sb2O5：0.02％，Yb2O3：0.01％，Nd2O3：0.001％。相较于现有技术中采用双组份施主掺杂，本实施方式主成分及施主杂质采用Nb2O5、Sb2O5和Yb2O3、Nd2O3复合添加，Nb5+和Sb5+的离子半径与钛离子接近，可以取代BaTiO3中的Ti4+位充当施主，而Yb3+和Nd3+的离子半径与BaTiO3中的Ba2+相近，可以取代Ba2+位充当施主杂质，这样的四组分复合掺杂不但可以在最大程度上减小晶粒的尺寸，并使得晶粒尺寸均匀，同时，Sb2O5和Yb2O3的复合添加能够最大程度上抑制高温PTC中铅的挥发，提高高温PTC的耐压性能。为了进一步地优化本专利技术的实施效果，在本专利技术的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本实施方式提供额电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其主成分及施主掺杂成分的重量百分比如下：BaCO3：36％，Pb3O4：32.887％，TiO2：29％，CaCO3：1.8％，Nb2O5：0.08％，Sb2O5：0.05％，Yb2O3：0.02％，Nd2O3：0.003％。上述的主成分及施主掺杂成分以外还添加有以下重量百分比的受主掺杂成分及玻璃相成分：MnO2：0.01％，LiCO3：0.02％，SiC：0.03％，BN：0.1％。其中，玻璃相成分采用了特殊的SiC取代了原先玻璃相中的SiO2，玻璃相成分的主要作用有两点：(1)吸附有害杂质，提高晶粒半导化程度，在原材料和工艺中不可避免会带入一些有害杂质，由于杂质进入液相中所需激活能比进入晶格格点上小，而玻璃相在高温下形成液相，故能将杂质吸附在晶界中；(2)玻璃相在高温下形成液相，流动性好，可对晶粒润湿与包裹，晶界移动必须克服附加势垒，从而抑制了晶粒的异常长大，使得晶粒细小而均匀。SiC比SiO2明显的对晶粒的生长有抑制作用，从而使得PTC陶瓷的耐电压性能大大提高。为了进一步地优化本专利技术的实施效果，在本专利技术的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本实施方式还提供一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量百分比，将41.558％的BaCO3、28％的Pb3O4、28.5％的TiO2、1.5％的CaCO3、0.10％的Sb2O5、0.002％的Nd2O3混合成混合物A，球磨后出料压滤，在1200℃下预烧成主料；步骤二：按照重量百分比，将0.03％的MnO2、0.03％的LiCO3、0.08％的SiC、0.2％的BN添加到步骤一的主料中混合成混合物B，球磨后进行喷雾造粒，造粒后的粉料进行干压成型，在1280℃下烧结成PTC陶瓷。为了进一步地优化本专利技术的实施效果，在本专利技术的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本实施方式还提供一种电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量百分比，将36.408％的BaCO3、33％的Pb3O4、28.5％的TiO2、1.5％的CaCO3、0.10％的Sb2O5、0.002％的Nd2O3混合成混合物A，球磨后出料压滤，在1200℃下预烧成主料；步骤二：按照重量百分比，将0.04％的MnO2、0.05％的LiCO3、0.1％的SiC、0.3％的BN添加到步骤一的主料中混合成混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其特征在于，其主成分及施主掺杂成分的重量百分比如下：BaCO3：36～42％，Pb3O4：28～33％，TiO2：26～29％，CaCO3：0.6～1.8％，N b2O5：0.03～0.08％，8b2O5：0.05～0.13％，Yb2O3：0.01～0.02％，Nd2O3：0.001～0.003％。

【技术特征摘要】
1.电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其特征在于，其主成分及施
主掺杂成分的重量百分比如下：BaCO3：36～42％，Pb3O4：28～33％，
TiO2：26～29％，CaCO3：0.6～1.8％，Nb2O5：0.03～0.08％，8b2O5：0.05～
0.13％，Yb2O3：0.01～0.02％，Nd2O3：0.001～0.003％。
2.根据权利要求1所述的电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷，其特
征在于，所述主成分及施主掺杂成分以外还添加有以下重量百分比的受
主掺杂成分及玻璃相成分：MnO2：0.01～0.04％；LiCO3：0.02～0.05％，
SiC：0.03～0.1％，BN：0.1～0.3％。
3.一种如权利要求1或2所述的电动汽车加热器用耐高压PTC陶瓷
的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照重量百分比，将36～42％的BaCO3、28～33％的Pb3O4、
26～29％的TiO2、0.6～1.8％的CaCO3、0.05～0.13％的Sb2...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文中，
申请(专利权)人：苏州新业电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32