BaTiO_3热敏电阻的低温烧结特性研究

为了得到低烧结温度、较低室温电阻率的BaTiO3基半导体陶瓷,提出在BaO-B2O3-SiO2-MnO烧结助剂中加入LiF的方法,研究了BaO-B2O3-SiO2-MnO-LiF(BBSML)烧结助剂对Y3+与Nb5+双掺杂BaTiO3基热敏陶瓷的微观结构和正温度系数(PTC)特性的影响。微观结构分析表明:玻璃助剂中LiF的含量能改变晶界相组成,影响样品的烧结特性和室温电阻率。实验结果表明,x(LiF)=5%的BBSML烧结助剂的样品,在1 050℃保温1 h下烧结后,其室温电阻率为151Ω.cm,升阻比为5.6×103。     

Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷低温烧结研究

采用固相反应法,以Ca0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CLST—0.7)陶瓷为基料,掺杂质量分数为10%的CaO-B2O3-SiO2(CBS)氧化物和2%～6%的Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)玻璃料为复合烧结助剂,研究了LBSCA掺杂量对CLST—0.7陶瓷的低温烧结行为及微波介电性能的影响。结果表明,复合烧结助剂掺杂促使CLST—0.7陶瓷烧结温度降低了200～300℃,并保持良好的微波介电性能。掺杂质量分数10%CBS和4%LBSCA的CLST—0.7陶瓷经950℃烧结5h后,其εr=71.84,Q·f=1967GHz,τf=41.7×10–6/℃。     

Bi掺杂BaTiO_3基PTC陶瓷的制备、微结构和电性能

采用液相掺杂及低温固相反应法制备了Bi掺杂BaTiO3纳米晶体,然后经烧结制得了Bi掺杂BaTiO3基PTC陶瓷。分析了所制Bi掺杂BaTiO3晶体的物相、晶粒大小及微结构,研究了烧结条件对所制PTC陶瓷电性能的影响。结果表明:Bi掺杂BaTiO3晶体在常温下为立方晶系,颗粒基本呈球形且大小均匀,粒径约为60 nm;在烧结温度为1 330℃、保温时间为20 min条件下所制PTC陶瓷性能最佳:室温电阻为26.29,升阻比为3.585×104。     

助剂对ZnO-SiO2陶瓷烧结和性能的影响

研究了Bi2O3-SiO2烧结助剂预合成对ZnO-0.6SiO2陶瓷烧结和微波介电性能的影响。750℃预烧后的Bi2O3-SiO2烧结助剂能形成液相,有效地将ZnO-0.6SiO2陶瓷的烧结温度从1 380℃降至990℃。随助剂添加量的增加,ZnO-0.6SiO2陶瓷的介电常数(rε)略有提高,品质因数(Q×f)随之下降,频率温度系数(τf)无明显变化。添加3%~10%(质量分数)预合成的Bi2O3-SiO2助剂后,ZnO-0.6SiO2陶瓷在990℃保温2 h,获得微波介电性能为:rε=6.19~6.59,Q×f=37 500~41 800 GHz(测试频率f=11 GHz),τf=(-52.9~-50.1)×10-6/℃。     

Ni/BaTiO3陶瓷复合材料的制备及其PTC效应

为获得低室温电阻率的PTC材料,以草酸为沉淀剂,采用液相包裹法制备了NiC2O4·2H2O/BaTiO3前躯体,并由其热分解制得Ni/BaTiO3基陶瓷复合材料。对该复合材料的研究表明,在还原气氛下烧成的Ni/BaTiO3基陶瓷复合材料具有很弱的PTC效应,但其PTC效应可通过适当的热处理工艺(600℃,空气气氛)得到有效恢复。其升阻比与室温电阻率为:(ρmax/ρmin=60)和(ρ=6.1?·cm)。     

Li_2O-B_2O_3-SiO_2掺杂低温烧结CLST陶瓷的介电性能

通过Li2O-B2O3-SiO(2LBS)玻璃的有效掺杂,低温液相烧结制备了16CaO-9Li2O-12Sm2O3-63TiO(2CLST)陶瓷。研究了LBS掺杂量对其烧结性能、相组成及介电性能的影响。结果表明:通过掺杂LBS,使CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降至1000℃,且无第二相生成。随LBS掺杂量的增加,tanδ显著降低,τf趋近于零。当w(LBS)为10%时,CLST陶瓷在1000℃烧结3h获得最佳介电性能:tanδ为0.0045,τf为4×10–6/℃,虽然εr由105.0降至71.0,但仍属于高εr范围。     

两步烧结对锆酸钡–钙硼硅复合材料性能的影响

以低软化点的CaO-B2O3-SiO2玻璃和BaZrO3为原料,采用两步烧结法制备了BaZrO3/CaO-B2O3-SiO2低温共烧复合材料。对比研究了两步烧结法与传统烧结法的不同,以及两步烧结法中各工艺阶段对复合材料结构与性能的影响。结果表明:两步烧结法能明显优化其微观结构,提高其介电性能;当复合材料快速升温到960℃(θ1)保温5min,再降温到920℃(θ2)保温5h两步烧结后,其εr约为15,tanδ约为1.5×10–4,可望作为低温共烧多层陶瓷电容器(MLCC)材料应用。     

助烧剂对复合PTC材料微观结构和电性能的影响

将金属Ni加入到(Ba,Sr)TiO3陶瓷基质中来制备低阻复合PTC材料.复合材料在石墨粉形成的弱还原气氛下烧成后,Ni主要以单质态存在.研究了添加Al2O3-SiO2-TiO2 (AST)与PbO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃料对复合材料微观结构和电性能的影响.与AST一样,玻璃料可作为复合材料的烧结助剂,更突出的是玻璃料能实现金属Ni在陶瓷基质中的均匀分布.从烧结助剂引起的陶瓷基质和金属分布两方面的变化来讨论复合材料的电性能.采用玻璃料作为烧结助剂,复合材料获得了较低的室温电阻率和较高的升阻比.     

CaO-B2O3-SiO2系LTCC基板材料的制备及烧结

通过高温熔融法制备的CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃粉体(A料)与固相合成法制备的CaO-B2O3-SiO2-Al2O3粉体(B料)按照质量比7∶3混合,烧结制备CBS系LTCC材料,研究不同烧结温度对材料性能的影响。结果表明：在850℃下烧结的CBS玻璃陶瓷致密性好,x=y方向收缩率为15.16％,密度为2...     

BaSnO_3陶瓷的制备及其电性能研究

以BaCO3、SnO2为原料,微量SiO2、Bi2O3、Sb2O3作烧结助剂,Ta2O5作施主,采用传统的固相反应法,制备出相对密度达97%~99%,平均粒径约为8μm的BaSnO3半导体陶瓷。采用Na2CO3或Li2CO3与Mn(NO3)2的组合作受主掺杂可有效增强BaSnO3陶瓷的晶界效应。当x(Mn(NO3)2)为1%时,BaSnO3陶瓷电阻率达3.3×106Ω.cm,晶粒电阻率为4.3Ω.cm,视在介电常数为1.9×104(1 kHz),经电导激活能测试,估算出晶界势垒约为0.5 eV。     

BNT陶瓷低温烧成与性能

采用复合添加BaCuO_2-CuO(以下简称BCC)、ZnO-B_2O_3-SiO_2(以下简称ZBS)等烧结助剂的方法,研究了Ba_4(Nd_(0.85)Bi_(0.15))_(28/3)Ti_(18)O_(54)陶瓷(以下简称BNT)低温烧结的烧结特性和微波介电性能。结果表明:复合添加(均为质量分数)2.5％BaCuO_2-CuO和5％ZnO-B_2O_3-SiO_2后可以在1050℃烧结成致密瓷,气孔率为5.73％,在5.6 GHz,相对个电常数ε_r为64.25,Q·f值为2026 GHz,频率温度系数τ_f为+26.4×10~(-6)℃~(-1),可望实现与Cu电极浆料低温共烧。     

BaTiO_3系PTCR热敏电阻器用烧结助剂的研究

研究了烧结助剂的作用，实验结果表明：如只引入半导化元素，不引入烧结助剂，则室温电阻率ρ２５很大，甚至是绝缘体。由于烧结助剂的加入，既改善了ＰＴＣＲ热敏电阻陶瓷的烧结性，又改善了其ρ２５、耐电压Ｖｂ、ＰＴＣ效应等特性，从而使产品的各种特性易于重复。烧结助剂昔日多用ＡＳＴ，现在常用ＳｉＯ２，其加入量ｘ宜小于２％。ＳｉＯ２的纯度、杂质等化学特性，与粒子形状、粒度分布、晶系等物理特性，对ＰＴＣＲ热敏电阻器的电性能有很大的影响。据此提出了ＢａＴｉＯ３系ＰＴＣＲ热敏电阻器用ＳｉＯ２的技术标准。     

ZnNb_2O_6-TiO_2微波介质陶瓷及其在电容器中的应用

采用固相法在880～975℃下烧结制备了添加w(CuO)为2.00%,w(B2O3)为3.00%及w(SnO2)为0.15%的ZnNb2O6-1.75TiO2基复合微波介质陶瓷。研究了该陶瓷的低温烧结机理、微波介电性能及其在多层片式陶瓷电容器中的应用。结果显示:随着烧结温度的提高,物相由Zn2TiO4,Zn0.17Nb0.33Ti0.5O2,ZnNb2O6向ZnTiNb2O8转变,εr和τf减小,Q·f升高。但当t≥975℃时,出现过烧现象,晶体缺陷增多恶化了材料的Q·f。在950℃烧结4h时,得到最好的介电性能:εr=36.7,τf=–22.6×10–6/℃,Q·f=18172.2GHz。且在此温度下制备的多层片式陶瓷电容与内电极Ag90Pd10的兼容性良好,Res为0.3426Ω,tanδ为9×10–5,可靠性良好。     

低介低损耗CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃性能研究

采用高温熔融–水淬法制备了CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。通过烧结点实验仪、梯温炉、DTA、XRD对其烧结性能、析晶性能、致密性及介电性能进行了研究。结果表明:可应用于LTCC基板材料的微晶玻璃组成为:x(SiO2)为18.0%、x(CaO)为36.8%、x(B2O3)为45.2%;该微晶玻璃在723℃附近开始软化,771℃析出硼钙石晶体;经850℃烧结1h后得到的微晶玻璃样品具有良好的介电性能(1MHz):εr为4.67,tanδ为0.71×10–3。     

PTC陶瓷与纯Pd电极的共烧

为了研究一种新的独石结构ＰＴＣ热敏电阻器，采用流延工艺制备膜片并涂以纯Ｐｄ电极浆料进行共烧，制备成了具有ＰＴＣ效应的并联独石结构热敏电阻器，并对共烧过程中电极欧姆接触问题进行了讨论。     

BaTiO_3基无铅PTC热敏电阻材料的制备与研究

利用传统陶瓷工艺制备了掺杂(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT),CaCO3和Mn(NO3)2的钛酸钡基无铅PTC陶瓷材料(Bi0.5Na0.5)xBa1–xTiO3-yCaCO3-0.000 2Mn(NO3)2(x=0.005,0.020,0.040,0.080;y=0,0.02,0.04,0.06,0.08),研究了BNT和CaCO3的掺杂量对所制陶瓷微观结构和导电特性的影响。结果表明:试样的晶格常数比c/a、居里温度tC以及室温电阻率ρ25均随着BNT掺杂量的增加而增大;CaCO3的加入能有效降低样品的室温电阻率。当x=0.080,y=0.06时所制得材料的性能最好,其室温电阻率为7×102.cm,居里温度高于150℃,升阻比(ρmax/ρmin)达到103。     

Y~(3+)掺杂ZnO压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用两步烧结法制备了Y3+掺杂的(以Y(NO3)3·6H2O形式加入)ZnO压敏陶瓷,通过XRD、SEM和EDX系统研究了Y3+掺杂量对ZnO压敏陶瓷微结构和电性能的影响。结果表明:随着Y3+掺杂量的增加,电位梯度VT和非线性系数α提高,晶粒尺寸减小,施主浓度Nd和晶界态密度Ns降低,势垒宽度ω增大。当掺杂的x[Y(NO3)3·6H2O]为1.2%、烧结温度为1100℃时,ZnO压敏陶瓷电性能最好,其VT为675V/mm,α为63.9,漏电流IL为2.40μA。     

TiO2压敏陶瓷势垒高度的测定

基于典型的陶瓷工艺制备试样。压敏陶瓷可视为双向导通的二极管,将适用于齐纳二极管的半导体理论应用于TiO2-SrCO3-Bi2O3-SiO2-Ta2O5压敏陶瓷。测量了低压下的电流-电压(I-V)特性,根据lnJs与E1/2关系曲线的拟合直线的的截距得出了TiO2-SrCO3-Bi2O3-SiO2-Ta2O5压敏陶瓷的势垒高度。     

Low temperature fired positive temperature coefficient resistors

Through the addition of BN as a sintering aid, Y-doped BaTiO₃-based positive temperature coefficient resistors (PTCR) can be fabricated at temperatures below 1200‡C, which is much lower than is required when conventional sintering aids such as silica or A1₂O₃, SiO₂, and TiO₂ (AST) are used. In comparison with the PTCR containing SiO₂, the low-temperature-fired thermistor shows an enhanced PTC effect and a much higher temperature of resistivity maximum. Electrical properties of the BN-added BaTiO₃, (Ba,Sr)TiO₃, and (Ba,Pb)TiO₃ ceramics were discussed.