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外率先研究發(fā)展起來的。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做受主摻雜來改變其壓敏電壓和非線性系數(shù)，或通過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、過篩后(可放在干燥箱里烘干，然后過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；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，原來的物質(zhì)是由無數(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；因而具有制作工藝簡單、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，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、過篩后(放在干燥箱里55℃烘干，然后過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40目標(biāo)準(zhǔn)篩，用50Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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、過篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過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45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用55Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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、過篩后(放在干燥箱里60℃烘干，然后過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45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用55Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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、過篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過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45目標(biāo)準(zhǔn)篩，用100Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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、過篩后(放在干燥箱里50℃烘干，然后過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50目標(biāo)準(zhǔn)篩，用80Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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、過篩后(放在干燥箱里60℃烘干，然后過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55目標(biāo)準(zhǔn)篩，用150Mpa壓力預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過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；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)過篩，預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過篩。
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。
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。
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)過篩，預(yù)壓成塊，然后打碎，再次過篩。
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。
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)