JPS61220403A - Ｐｔｃセラミツク組成物 - Google Patents
Ｐｔｃセラミツク組成物Info
- Publication number
- JPS61220403A JPS61220403A JP60060934A JP6093485A JPS61220403A JP S61220403 A JPS61220403 A JP S61220403A JP 60060934 A JP60060934 A JP 60060934A JP 6093485 A JP6093485 A JP 6093485A JP S61220403 A JPS61220403 A JP S61220403A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptc
- resistance
- sintered body
- composition
- ceramic
- Prior art date
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- Granted
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はＰＴＣ抵抗抵抗体用セラミツ２物成物する。さ
らに詳しくはその低抵抗状態において比抵抗が小さいこ
とを特徴とするＰＴＣ抵抗抵抗体用セラミツ２物成物す
る。
らに詳しくはその低抵抗状態において比抵抗が小さいこ
とを特徴とするＰＴＣ抵抗抵抗体用セラミツ２物成物す
る。
従来よりｐ’ｒｃ抵抗体材料として用いられる代表的な
ものに各種不純物を添加し九ＢａＴｉ０ａセラミックが
ある。これらはその低抵抗状態における電気抵抗が通常
１０’Ω工以上と大きくまたそのＰＴＣ現象が粒界層に
起因する機構によりているため大電力用途に用いること
は困難である。
ものに各種不純物を添加し九ＢａＴｉ０ａセラミックが
ある。これらはその低抵抗状態における電気抵抗が通常
１０’Ω工以上と大きくまたそのＰＴＣ現象が粒界層に
起因する機構によりているため大電力用途に用いること
は困難である。
ＣｒあるいはＭを添加したＶ２Ｏ３におりては、室温か
ら２００℃付近の温度領域で金属〜絶縁体転移に起因す
る比抵抗のｐ’ｒｃ特性が存在することが知られている
。しかしながら同材料は大塵の単結晶を得ることは困難
である。またその多結晶焼結体は焼結性が低く高密度の
セラミックスを得ることは困難で、ＰＴＣ％性の低抵抗
状態の比抵抗は単結晶試料で得られる値の１０倍程度も
高く、シたがって高いＰＴＣ倍率を得ることは困難でめ
った。さらに、低密度に起因する強度の低さのため、大
電流用途にも適合しないものであった。
ら２００℃付近の温度領域で金属〜絶縁体転移に起因す
る比抵抗のｐ’ｒｃ特性が存在することが知られている
。しかしながら同材料は大塵の単結晶を得ることは困難
である。またその多結晶焼結体は焼結性が低く高密度の
セラミックスを得ることは困難で、ＰＴＣ％性の低抵抗
状態の比抵抗は単結晶試料で得られる値の１０倍程度も
高く、シたがって高いＰＴＣ倍率を得ることは困難でめ
った。さらに、低密度に起因する強度の低さのため、大
電流用途にも適合しないものであった。
上記問題点を解決するためｈ Ｖ２Ｏ３基セラミツクＰ
ＴＣ材料に対し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｌ、Ｃｕ、Ｓｎから選
ばれた少なくとも１種を添加し、焼結性の向上をはかり
、良好な電気１機械特性を得ることができる。これらの
添加金属はＶ２Ｏ３基セラミツクの焼結温度および雰囲
気においては金属単体の液相としてＶ２Ｏ３粒間に存在
し、ｖ２ｏ ３の原子輸送を活性化して粒成長を促進す
るいわゆる液相焼結を５もたらしもって焼結性の向上を
あたえるものである。また焼結後に得られた焼結体にお
いては上記添加金属はＶ２Ｏ３の金属−絶縁体転移によ
って生じる粒間応力を緩和し、かかる相転移の発生すな
わちＰＴＣ抵抗変化の増大に効果的であり、かっＰＴＣ
％性における低抵抗領域の比抵抗低減、電流容量の拡大
という効果がある。
ＴＣ材料に対し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｌ、Ｃｕ、Ｓｎから選
ばれた少なくとも１種を添加し、焼結性の向上をはかり
、良好な電気１機械特性を得ることができる。これらの
添加金属はＶ２Ｏ３基セラミツクの焼結温度および雰囲
気においては金属単体の液相としてＶ２Ｏ３粒間に存在
し、ｖ２ｏ ３の原子輸送を活性化して粒成長を促進す
るいわゆる液相焼結を５もたらしもって焼結性の向上を
あたえるものである。また焼結後に得られた焼結体にお
いては上記添加金属はＶ２Ｏ３の金属−絶縁体転移によ
って生じる粒間応力を緩和し、かかる相転移の発生すな
わちＰＴＣ抵抗変化の増大に効果的であり、かっＰＴＣ
％性における低抵抗領域の比抵抗低減、電流容量の拡大
という効果がある。
しかしながら上記添加金属を含有するＶ２Ｏ３基セラミ
ックＰＴＣ抵抗体にあっては、焼結４の向上とともにｖ
２ｏ３結晶粒の粗大化が生じる場合がある。
ックＰＴＣ抵抗体にあっては、焼結４の向上とともにｖ
２ｏ３結晶粒の粗大化が生じる場合がある。
この結晶粒粗大化は焼結体の機械的強度低下をもたらし
、金属−絶縁体転移を繰返し生じさせた場合に焼結体に
多数のマイクロクラックを生じさせそのＰＴＣ４？性が
変化し、ｐ’ｒｃ抵抗変化倍率の低下、低抵抗領域の比
抵抗の上昇をまねき、さらには大電流用ｐ’ｒｃ抵抗素
子として必要な耐衝撃電流性、耐熱衝撃性の低下をもた
らすものであった。
、金属−絶縁体転移を繰返し生じさせた場合に焼結体に
多数のマイクロクラックを生じさせそのＰＴＣ４？性が
変化し、ｐ’ｒｃ抵抗変化倍率の低下、低抵抗領域の比
抵抗の上昇をまねき、さらには大電流用ｐ’ｒｃ抵抗素
子として必要な耐衝撃電流性、耐熱衝撃性の低下をもた
らすものであった。
本発明は上記問題点を考慮してなされたものでＶ２Ｏ３
を主体とするｐ’ｒｃ抵抗体セラミック組成物において
その焼結体の粒径を制御し焼結体の機械的強度の向上な
らびに電気特性の向上を目的とする。
を主体とするｐ’ｒｃ抵抗体セラミック組成物において
その焼結体の粒径を制御し焼結体の機械的強度の向上な
らびに電気特性の向上を目的とする。
本発明は（Ｖｌ−ｘＡｘ）２Ｏ３ただしく０≦ｘ≦０．
０２゜ＡＩｆｉＣｒ、ＡＡｒの少なくとも１種）にＦｅ
、Ｃｏ 、Ｎｌ 、Ｃｕ 、Ｓｎから選ばれた少なく
とも１種を０．１〜２５重量％含有した組成に対し、Ｍ
ｏ、Ｗから選ばれた少なくとも１種を０．１〜１０重量
慢添加することにより、焼結時の結晶粒粗大化を抑制し
、高密度でがっ粒径が均一な焼結体をもたらすＰＴＣセ
ラミック組成物である。
０２゜ＡＩｆｉＣｒ、ＡＡｒの少なくとも１種）にＦｅ
、Ｃｏ 、Ｎｌ 、Ｃｕ 、Ｓｎから選ばれた少なく
とも１種を０．１〜２５重量％含有した組成に対し、Ｍ
ｏ、Ｗから選ばれた少なくとも１種を０．１〜１０重量
慢添加することにより、焼結時の結晶粒粗大化を抑制し
、高密度でがっ粒径が均一な焼結体をもたらすＰＴＣセ
ラミック組成物である。
添加するＭｏあるいはＷ ＦｉＶ２０３の焼結時の温度
および雰囲気では金属固体の微小粒子としてＶ２Ｏ３粒
の粒間に存在し、溶融状態にあるＦｅ ｓＣｏ ＊Ｎｉ
ｓ Ｃｕ ＃Ｓｎの流動を抑制することでＶ２Ｏ３粒
の異常粒成長を抑制して均一な微小粒からなる焼結体を
もたらすものである。
および雰囲気では金属固体の微小粒子としてＶ２Ｏ３粒
の粒間に存在し、溶融状態にあるＦｅ ｓＣｏ ＊Ｎｉ
ｓ Ｃｕ ＃Ｓｎの流動を抑制することでＶ２Ｏ３粒
の異常粒成長を抑制して均一な微小粒からなる焼結体を
もたらすものである。
なお本発明におけるＦｅ 、Ｃｏ ＋Ｎｉ ｅｃｕ、Ｓ
ｎ等の添加は焼結性を高めるとともにＰＴＣ特性を改善
するものである。特に前記金属成分は１４００℃〜１６
００”０の焼結温度及び焼結雰囲気中にお−ては金属と
して安定でめυ（Ｖｌ −１Ｃｒｚ） ２０３の粒間に
液相として介在し焼結促進の効果を有するものである。
ｎ等の添加は焼結性を高めるとともにＰＴＣ特性を改善
するものである。特に前記金属成分は１４００℃〜１６
００”０の焼結温度及び焼結雰囲気中にお−ては金属と
して安定でめυ（Ｖｌ −１Ｃｒｚ） ２０３の粒間に
液相として介在し焼結促進の効果を有するものである。
また焼結ののち得られた焼結体においては、前述の添加
成分の析出相は、 ＰＴＣ特性における低抵抗領域の比
抵抗を低減し、また電流容量を拡大する効果がある。
成分の析出相は、 ＰＴＣ特性における低抵抗領域の比
抵抗を低減し、また電流容量を拡大する効果がある。
本発明におけるセラミックＰＴＣ組成物は以下のように
して製造することができる。
して製造することができる。
Ｖ２Ｏ５、ＣｒｚＯａ ＋Ａ１２０ａおよびＦｅ 、Ｃ
ｏ 、Ｎｉ 、Ｃｕ 、Ｓｎから選ばれた少なくとも１
種の金属の酸化物、ざらにＷｏａ、Ｆｉ［）３から選ば
れた少なくとも１糧を混合したのち水素気流中で還元す
る。
ｏ 、Ｎｉ 、Ｃｕ 、Ｓｎから選ばれた少なくとも１
種の金属の酸化物、ざらにＷｏａ、Ｆｉ［）３から選ば
れた少なくとも１糧を混合したのち水素気流中で還元す
る。
ここで、Ｆｅ 、Ｃｏ 、Ｎｉ 、Ｃｕ 、Ｓｎ及びＷ
、Ｍを酸化物のかたちで添加することは、混合を容易に
し均一な組成を得るために有効である。
、Ｍを酸化物のかたちで添加することは、混合を容易に
し均一な組成を得るために有効である。
得られた還元粉を加圧成形後例えば１５００”Ｏで４時
間保持し焼結する。
間保持し焼結する。
このようにして得られるセラミック焼結体は緻密に焼結
され、さらにＭｏ、Ｗを添加しない場合に比較してその
粒径が小さく機械的強度が高く例えば急激な通電加熱等
によって発生する熱応力に対する耐衝撃性も良好な低抵
抗ＰＴＣセラミックとなる。
され、さらにＭｏ、Ｗを添加しない場合に比較してその
粒径が小さく機械的強度が高く例えば急激な通電加熱等
によって発生する熱応力に対する耐衝撃性も良好な低抵
抗ＰＴＣセラミックとなる。
さらに本発明になるＰＴＣセラミック組成物は、昇温、
冷却による抵抗変化を繰返してもその電気特性の経時変
化が小さく安定した特性を有するものである。
冷却による抵抗変化を繰返してもその電気特性の経時変
化が小さく安定した特性を有するものである。
なお本発明における組成成分の限定理由は以下の如くで
ある。Ａ添加量ＸはＰＴＣ特性に直接影響をあたえるも
のであり０≦ｘ≦０．０２０の範囲でＰＴＣ特性を示す
ものである。特にＸ≧０．００１で効果的である。また
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｃｕ、Ｓｎからえらばれる少なく
とも１種の添加が０．１重量％よ・り少ない場合は焼結
性向上の効果はなく、また２５重量％を超える場合には
ＰＴＣ％性における比抵抗の最大値が著しく低下し比抵
抗変化の倍率が低下し望ましくない。
ある。Ａ添加量ＸはＰＴＣ特性に直接影響をあたえるも
のであり０≦ｘ≦０．０２０の範囲でＰＴＣ特性を示す
ものである。特にＸ≧０．００１で効果的である。また
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｃｕ、Ｓｎからえらばれる少なく
とも１種の添加が０．１重量％よ・り少ない場合は焼結
性向上の効果はなく、また２５重量％を超える場合には
ＰＴＣ％性における比抵抗の最大値が著しく低下し比抵
抗変化の倍率が低下し望ましくない。
またＭｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１種が０．１重量
％よシ少ない場合は粒径抑制の効果がなく、１０重量％
を超える場合には比抵抗最大値低下ならびに焼結性の低
下が生じ望ましくない。
％よシ少ない場合は粒径抑制の効果がなく、１０重量％
を超える場合には比抵抗最大値低下ならびに焼結性の低
下が生じ望ましくない。
なお、ＡはＣｒ、Ａ／の少なくとも１種であるが、Ｃｒ
＋ ＡＩの総和が前記Ｘの範囲内であれば、その比率
は適宜決定できる。
＋ ＡＩの総和が前記Ｘの範囲内であれば、その比率
は適宜決定できる。
なお、本発明はＣｒ５ＡＪの少なくとも１種を添加した
Ｖ２Ｏ３においてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｃｕ、Ｓｎから
選ばれた少なくとも１種を添加したいずれのＰＴＣセラ
ミック組成においても有効でるるか、上記の添加金属の
融点が低い場合、すなわちＳｎを添加して焼結性を向上
させたＰＴＣセラミック組成物について特に有効である
。
Ｖ２Ｏ３においてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｃｕ、Ｓｎから
選ばれた少なくとも１種を添加したいずれのＰＴＣセラ
ミック組成においても有効でるるか、上記の添加金属の
融点が低い場合、すなわちＳｎを添加して焼結性を向上
させたＰＴＣセラミック組成物について特に有効である
。
以上の如く本発明組成を選択することによシ粒径が小さ
く均一で耐熱衝撃性が高く特性の経時変化が小さいｖ２
０３基低抵抗ＰＴＣ抵抗体用セラミックスが得られる。
く均一で耐熱衝撃性が高く特性の経時変化が小さいｖ２
０３基低抵抗ＰＴＣ抵抗体用セラミックスが得られる。
本発明の実施例を以下に説明する。
市販のＶ２Ｏ５５ＣｒｚＯ３ｓ及びＳｎＯ２，Ｍｏ０ａ
、ＷＯ３粉末を準備し第１表に示す組成となるよう各
々秤量した後湿式ボールミルで４５時間混合・粉砕をお
こなったのち、水素気流中で６００℃２時間のちに１０
００℃３時間保持して還元をおこなった。得られた粉末
に有機バインダーを加えて加圧成形後水素気流中１５０
０℃４時間の焼結をおこない焼結体を得た。これを切断
して断面５１１１ Ｘ ４ ａｍ 、長さ２０１１の試
料を得、密度測定、ＳＥＭによる粒径測定をおこなった
。さらにこれらに電極を接合して室温から２００″Ｏま
での昇温冷却を１００回おこなった前後の室温抵抗及び
ＰＴＣ倍率（抵抗最大値／室温抵抗）を測定した。さら
に同様の試料に４００ＯＡの半波電流を通電し耐熱衝撃
性試験を実施した。
、ＷＯ３粉末を準備し第１表に示す組成となるよう各
々秤量した後湿式ボールミルで４５時間混合・粉砕をお
こなったのち、水素気流中で６００℃２時間のちに１０
００℃３時間保持して還元をおこなった。得られた粉末
に有機バインダーを加えて加圧成形後水素気流中１５０
０℃４時間の焼結をおこない焼結体を得た。これを切断
して断面５１１１ Ｘ ４ ａｍ 、長さ２０１１の試
料を得、密度測定、ＳＥＭによる粒径測定をおこなった
。さらにこれらに電極を接合して室温から２００″Ｏま
での昇温冷却を１００回おこなった前後の室温抵抗及び
ＰＴＣ倍率（抵抗最大値／室温抵抗）を測定した。さら
に同様の試料に４００ＯＡの半波電流を通電し耐熱衝撃
性試験を実施した。
また第１表に示す如（Ｍｏ、Ｗを添加しない試料及びＭ
ｏ、Ｗ過剰の組成を同様の方法で作製し比較例として上
記の測定をおこなった。
ｏ、Ｗ過剰の組成を同様の方法で作製し比較例として上
記の測定をおこなった。
以上の結果をまとめて第１表に示す。
以下余白
第１表に示す如く本発明によるＭｏあるいはＷの添加は
焼結体の粒径を制御し緻密で機械的に強度であり、かつ
安定したＰＴＣ抵抗特性を有するセラミック焼結体をも
たらすことがわかる。
焼結体の粒径を制御し緻密で機械的に強度であり、かつ
安定したＰＴＣ抵抗特性を有するセラミック焼結体をも
たらすことがわかる。
また比較例において
ＭｎあるいはＷを添加しない場合には粒径が粗大化し熱
衝撃性が低下し、 ＰＴＣ倍率の経時劣化が大きく、ま
た過剰なＭｏあるいはＷを含有する場合には焼結体の密
度低下およびＰＴＣ倍率が低下することがわかる。
衝撃性が低下し、 ＰＴＣ倍率の経時劣化が大きく、ま
た過剰なＭｏあるいはＷを含有する場合には焼結体の密
度低下およびＰＴＣ倍率が低下することがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （Ｖ＿１＿−＿ｘＡｘ）＿２Ｏ＿３ ０≦ｘ≦０．０２
ただしＡはＣｒ及びＡｌから選ばれた少なくとも１種 の組成式であらわされる基本組成に対しＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｓｎから選ばれた少なくとも１種を０．１〜
２５重量％含有し、 さらにＭｏ、Ｗから選ばれた少なくとも１種を０．１〜
１０重量％含有することを特徴とするＰＴＣセラミック
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060934A JPS61220403A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | Ｐｔｃセラミツク組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060934A JPS61220403A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | Ｐｔｃセラミツク組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220403A true JPS61220403A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0564843B2 JPH0564843B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=13156700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60060934A Granted JPS61220403A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | Ｐｔｃセラミツク組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220403A (ja) |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP60060934A patent/JPS61220403A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0564843B2 (ja) | 1993-09-16 |
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