２０ 硝翠 国 蕊露 霹墓－ 全自动隧道窑烧成工艺对ＰＴＣ性能的影响 左真国 濮义达 （江苏省陶瓷研究所有限公司，宜兴２１４２２１） 摘 要 全自动隧道窑可实现ＰＴＣ热敏陶瓷的连续化生产，同时能提高ＰＴＣ产品的 性能。本文主要介绍ＰＴＣ烧成工艺及原理与隧道窑结构的相关性，并研究推进时间 和降温区空气气氛对产品性能的影响。 关键词全自动隧道窑；烧成工艺；ＰＴＣ ０引言 全自动隧道窑是现代化的连续式烧成设备．由 于具有优质、高产、低耗，易于实现机械化、自动化等 优点，故广泛用于陶瓷生产。ＰＴＣ热敏陶瓷加热片需 求量的逐年增加，需要企业对产品进行连续化生产． 全自动隧道窑应用于ＰＴＣ烧成就成为了可能。本文 主要介绍ＰＴＣ烧成工艺与隧道窑结构的相关性，以 及烧成工艺参数对ＰＴＣ性能的影响。 １全自动隧道窑结构设计 全自动隧道窑具有全自动连续运行、烧结时间 无级可调、炉温稳定均匀、控温精度高及高效节能等 优点。对于应用于ＰＴＣ产品的设备设计需要了解 ＦＩ＇Ｃ热敏陶瓷的烧成机理，ＰＴＣ热敏陶瓷通过Ｌａ、Ｎｂ 等施主掺杂ＢａＴｉ０ 经过降温受主得到的、具有超过 居里点以后随着温度上升而电阻急剧增大的性能。 其主要机理如下：在施主掺杂ＢａＴｉＯ，陶瓷的烧成过 程中，当氧分压较低时进行烧结制备的瓷片其电子 补偿占主导地位，材料呈低电阻率特性；而当氧分压 较高时进行烧结制备的瓷片将逐渐由电子补偿占主 导地位过渡到缺位补偿占主导地位，而使材料的电 阻率迅速上升，呈现高电阻率特性。也就是说，低氧 分压和高温有助于形成过量的电子补偿，而高氧分 压和较低的温度则有助于形成缺位补偿。另外，受主 杂质具有较高的电离能，在高温下对材料的电阻率 影响不大，但受主掺杂的样品在高氧分压和降温过 程中对材料的ＰＴＣ效应影响极大。因此，全自动隧道 窑应用于ＰＴＣ烧成，需要一个升温和还原系统、一个 保温系统、一个降温和降温过程的空气氧化气氛系 统，并且全过程实现连续化生产。对此全自动隧道窑 需要由炉体、循环部分、温度控制柜、传动控制箱、推 收稿日期：２０１７—０６—０４ 板、抽风送风机、触屏控制柜等部分组成。 为了更好地获得高性能的ＰＴＣ产品，需要根据 烧成工艺曲线设计炉膛内的结构。如图１所示，在升 温阶段，考虑到排胶和铅挥发等问题。０～７００￣Ｃ采用 缓慢加热并增加送风机，给予一定的还原系统；在 ７００￣Ｃ １ １５０￣Ｃ较前段设计推送路程减短，１ １５０￣Ｃ到 高温区推送路程最短，并加强其炉内的保温功能，保 温阶段设计一个平稳的过渡带；对于降温阶段，也是 ＰＴＣ性能提高的关键阶段。需要使用抽风机提供氧 化气氛，并且使得降温系统符合曲线中高温适当保 温后自然冷却，避免出现内应力保留影响陶瓷脆性。 连续化生产由一台触摸屏显示器和一台通过ＰＬＣ编 程电路来控制的自动循环系统来完成。 １ ４００ １ ２００ （．）１ ０００ ８００ 咀６００ ４００ ２００ ０ 时间ｔ／ｈ 图１标准的ＰＴＣ烧成工艺曲线 ２烧成工艺对ＰＴＣ性能的影响 烧成工艺对ＢａＴｉＯ，半导瓷形成ＰＴＣ效应起着 决定性作用，因为在烧成过程将完成还原（半导化） 及氧化（晶界形成势垒）反应。性能优良的ＰＴＣ热敏 陶瓷对烧成制度要求非常严格，一般来说，材料的显 微结构如晶粒大小、晶粒半导化程度以及晶界形成 状况等都取决于烧成制度，合适烧成制度的拟定应 考虑材料半导化过程的完成、晶界势垒形成、瓷体致 密均匀性以及材料宏观电性能参数等。 第３期 ２１ 推板时间ｈ ａ 风量Ｑ ｂ 图２保温时间（推进时间）以及降温区气氛对ＰＴＣ材料的性能的影响 在连续生产的隧道窑内影响因素较多，当前对 ３ 结 论 全自动隧道窑烧成工艺中着重强调对窑内气氛以及 保温时间（推板时间）两要素进行检测和控制。 由图２（ａ）可知，随着推板速度的加快，ＰＴＣ陶瓷 片在高温区时间延长，材料的室温电阻和耐压强度 （１）为了更好地获得高性能的ＰＴＣ产品，需要根 据烧成工艺曲线和ＰＴＣ烧成作用机理来设计全自动 隧道窑，这样才能实现ＰＴＣ产品的高产、高效率、高 质量。 （２．４ｒａｍ厚度）也随之升高。在相同烧结温度的前提 下，适当延长保温时间，材料的电阻率增大，ＰＴＣ效 应与耐压也相应的提高。图２（ｂ）表明降温区风量的 提高有利于耐压强度的提高．伴随其室温电阻变化 （２）烧成工艺对Ｂｄｒｉｏ３半导瓷形成ＰＴＣ效应起 着决定性作用，随着窑内气氛以及保温时间（推进时 间）的提高，室温电阻和产品的耐压值也随之提高。 参考文献 ［１］周东祥，龚树萍．ＰＴＣ材料及应用［Ｍ］．武汉：华中理工大学出版 社．１９８９． 缓慢。因为风量的加大使得氧分压增加，降温区高氧 分压有利于肖特基势垒提高，ＰＴＣ效应的增强，随之 耐压性能提高。 ［２】祝柄和，姚尧，赵梅瑜，等．／ｒＩ＇Ｃ陶瓷制造工艺与性质眦】．上海： ．Ｅ海大学出版社．２００１． （上接第１９页） ２４０ｒｉｍ，很好地遗传了ＰＶＰ模板的纤维结构。 ｕｓｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｓｏｌ ａＳ ｂｉｎｄｅｒ［Ｊ】．Ｍａｔｅｒｉｌｓａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２６ （２）：７６－７９． ａ１．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ［７】ＷＵ Ｊ，ＬＩＮ Ｈ，ＬＩ Ｊ Ｂ，ｅｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｔｒｏｓｐｕｎ ｍｕｌｌｉｔｅ ｆｉｂｅｒｓ（３）随着浸渍次数的增加，莫来石纤维直径也逐 渐增加，纤维的交联现象也越来越严重。 参考文献 ［１】王炜，吴晓东，王斌，等．无机莫来石连续纤维材料制备研究进 叨．Ｍａｔｅｒｉｌａｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ．２００９，６３（２７）：２３０９－２３１０． ［８］ｗｕ Ｊ，ＬＩＮ Ｈ，ＬＩ Ｊ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｆ ｅｏｌｅｅｔｒｏｓｐｕｎ ｍｕｌｌｉｔｅ ｎａｎｏｉｆｂｅｒｓ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 展叨．科技导报，２０１０（１９）：９３—９７． ［２】楚增勇，王军，宋永才，等．连续陶瓷纤维制备技术的研究进展 ［Ｊ】．高科技纤维与应用，２００４（０２）：３９—４５． ［３】李呈顺，张玉军，张景德．溶胶凝胶法制备多晶奠来石纤维［Ｊ］． Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１２（１／２）：７１－７４． ［９］ＭＡＲ Ｎ Ｍ Ａ Ｚ，ＭＡＮＳＯＯＲ Ｋ Ｒ，ＴＯＵＲＡＤＪ Ｅ． Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｍｕｌｌｉｔｅ ｎａｎｏ？ｂｒｅｓ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ 元机材料学报。２００９（０４）：８４８—８５２． ［４］ＳＯＮＧ Ｋ Ｃ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｌｉｔｅ ｆｉｂｅｒｓ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｒｌ［ａＪ］．Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｔｅｎａｔｒｉｏｎａｌ，２０１３，３９（８）：９０７９—９Ｏ８４． 【１０］ＭＡＲＪＡＮ Ｍ Ａ Ｚ，ＭＡＮＳＯＯＲ Ｋ Ｒ，ＴＯＵＲＡＪ Ｅ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｈｏｄ［ｔＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌ－Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８，１３ （１—３）：１０１７—１０２１． ［５］ＣＨＥＮ Ｘ Ｔ，ＧＵ Ｌ Ｘ．Ｓｐｉｎｎａｂｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｌｉｔｅ ｆｉｂｅｒｓ ｖｉａ ｓｏｌ－ｇｅｌ－ｃｅｒａｍｉｃ ｒｏｕｔｅ叨． ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ ｍａｌｌｉｔｅ ｎａｎｏｉｆｂｒｅｓ【Ｊ］．Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１４，４０ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ—Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ，２００９，３５５（４８／４９）：２４１５—２４２１． ［６］ＴＡＮ Ｈ Ｂ．Ｍｕｌｌｉｔｅ ｆｉｂｒｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ （４）：５４６１—５４６６． 【ｌ１］Ｔ彬，俞建勇．静电纺丝与纳米纤维［Ｍ］．北京：中国纺织出版 社．２０１１．
