PTC的参数优化1前言BaTiO3系PTC陶瓷材料，由于其特有的电阻温度特性，早已广泛用在工业电热电器和家用电器中，随着高科技的迅速发展，这种材料的应用领域日益增加。在国外由这种材料制成的各种限流元件、过热保护元件和恒温加热元件已被应用在各类汽车上，据文献［1］报道汽车空调用PTC加热器等产品，国外处于推广阶段，国内处于研制阶段。汽车空调用的PTC发热元件由于是在低电压12～24V下使用，要求PTC陶瓷的电阻率要相当低、电阻温度系数大、元件发热温度高、耐冲击电流大和寿命长等。众所周知，BaTiO3系PTC陶瓷随着居里点Tc的升高，由于Pb在高温下较易挥发，会造成化学计量偏移，引起电阻率增大，PTC效应降低，要做到低电阻率和高电阻温度系数的高温发热元件是比较困难的。这也是造成高温低电阻率PTC陶瓷进展较慢的原因之一。笔者考虑到这种材料在汽车上的应用前景，多年来一直对这种材料开展了大量的实验和研究，曾设计了汽车空调用的PTC发热元件，其参数为：元件尺寸23×140×15mm、电阻率ρ25℃≤150Ωcm、Tc≈260℃、电阻温度系数α40≥15℃、升阻比RmaxRmi
≈104、耐压Umax＞80V的高温PTC发热元件以满足汽车空调用加热器的要求。
图1不同纯度TiO2试样的RT曲线表1不同纯度TiO2制备的PTC材料的性能
施主掺杂量ρ25℃xRT特性耐压
№
原料种类稍差TiO2纯度≈990高纯TiO2纯度≥998
ΩcmTcα40℃1RmaxRmi
UmaxV10249×10
3
1
018～02013200260
＞80
2
014～0181086263
165
62×10
3
＞80
注：表中电阻率ρ25℃是抽测20片的平均值，X是摩尔分数。本文着重介绍对Ba、Pb、CaTiO3固溶体系统原材料的选择和优化配方，并采用特定的烧结工艺手段，制备了汽车空调用的高性能PTC发热元件。
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制备工艺要点
为了给工业量产化作准备，采用国产的分析纯度原料，按常规的电子陶瓷制备工艺。典型的主配方为Ba063Pb033Ca004TiO3XNb2O5或Y2O3X为摩尔分数，按化学计量准确配料，用湿式法混合研磨24小时，烘干后进行固相反应合成Ba、Pb、CaTiO3固溶体，预烧温度为1100℃，保温15小时；然后在烧块料中适量添加能提高电性能和工艺稳定性的AST、Sb2O3、Li2CO3、M
No32等添加物再二次研磨，烘干后加PVA粘合剂造粒，压制成长方形的生坯片；试样置在隧道窑中烧结，由于是高Tc瓷料，烧结采用急速降温分段保温的特定工艺；烧好的瓷片被覆具有良好欧姆接触的电极并进行电性测试，用S550型扫描电子显微镜SEM观察瓷体的显微结构。3实验结果与讨论
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