关注:
微信二维码
掌上有色:
app二维码

5Mn1.5-XNiXO4内的正粒子布局和粉末材的关联

2019-05-10   
本文选用溶胶-凝胶法制备高安稳性、高活性的Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)NTC热敏电阻粉体,防止制备办法对材料的精度、重复性等方面的影响;经过对不同组分热敏陶瓷材料Co1.5Mn1.5-XNiXO4在不同烧结温度下的电学参数、晶粒尺度和物相结构的研讨,从理论上寻求影响陶瓷材料电阻率及B值的根本原因,以处理NTC热敏电阻规模化出产所遇到的互换性差以及精度和重复性不高的问题。  试验部分为溶胶-凝胶法制备Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)的工艺流程。试验中所用试剂均为分析纯:乙酸钴、乙酸锰、乙酸镍、柠檬酸、乙二醇以及去离子水。  别离称量物质的量之比为(nMn2+1.5-X+nNiX)/nCo2+=1(其间X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)的乙酸钴、乙酸锰、乙酸镍溶于150mL去离子水中,并在60℃加热拌和。再将等物质的量之比的柠檬酸、乙二醇参加上述溶液中,并在80℃的条件下拌和,得到不同色彩的通明液体。将所得的通明溶液于90℃下蒸腾得到凝胶,尔后将凝胶置于150℃烘箱中烘干,得到前驱体粉末。将前驱体于500℃热分化2h,再经750℃煅烧2h即得黑色粉末状产品。将得到的黑色粉体压成Φ5mm、厚度1mm的样品,然后别离在1070、1100、1150、1200℃烧结2h,烧结后的样品双面涂Ag-Pd浆,并测验样品电阻。  样品的表征仪器如下:马尔文Mastersizer2000激光粒度分析仪、MacScienceM18XHF22-SRAX射线衍射仪、FTS165,BIO-RAD红外光谱仪、溶胶-凝胶法制备Co1.5Mn1.5-XNiXO4的工艺流程4中阳离子散布与导电性间的联系Agilent34970A数字万用表及数据收集系统开关单元进行了煅烧材料的颗粒尺度、烧结体的物相、红外光谱的ν1、ν2吸收带的波数以及电阻功能分析。  成果与评论为Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)经750℃煅烧后的粒度分析,颗粒尺度及其分散性将影响材料的密度、孔隙率和烧结缩短率。由图可知,当Ni含量较多时,粉末的粒度散布较窄、且粉体的尺度较小。当X=0.7、1.0时,其相应的中值粒径D50别离为18.401、28.84μm.这意味着体积比为50%的粉体粒径别离小于18.401、28.84μm,粉体的粒径散布为单峰散布,粒度散布规模较窄,且散布峰的对称性较好。由图可知,在X值为0;0.1;0.3;0.5时相应的D50别离为30.454、34.311、34.117、30.178μm,与X=0.7、1.0比较,颗粒尺度较大,粉体的粒度散布规模较宽。  为1200℃烧结后Co1.5Mn1.5-XNiXO4的XRD图,由图可知Co1.5Mn1.5-XNiXO4经过1200℃后均形成了单一的结构,当不含Ni时为四方尖晶石结构,跟着Ni含量的添加,逐步生成立方尖晶石结构,当Ni含量在0.1时发现有少数第二相NiO分出,当Ni含量为0.5时分出的NiO最多,NiO的分出对材料的电学功能将发生重要的影响,将在以下进行分析。结合XRD图,得知Co1.5Mn1.5-XNiXO4系统的尖晶石结构中阳离子的散布状况与文献报导成果共同<18>,其间尖晶石结构中的(220)和(440)衍射峰的相对强度对阳离子的散布非常灵敏<19>,因而核算了Co1.5Mn1.5-XNiXO4系列样品中(220)和(440)衍射峰的相对强度比值I220/I440以及(440)和(422)衍射峰的相对强度比值I440/I422随Ni含量改变,能够看出I220/I440和I440/I422值随Ni含量崎岖改变并出现相反的改变趋势。但在Ni含量X≤0.3之前I220/I440和I440/I422值出现单一递减和递加的趋势,这说明在Ni含量X≤0.3时首要进入尖晶石结构中的B位,因为Ni2+的存在形成B位中Mn3+/Mn4+离子对增多,从而使电阻率敏捷减小;当X>0.3后跟着Ni含量的不断增多,形成Ni离子在部分进入A位的一起又部分进入B位,一起又分出NiO相,使得B位Mn3+/Mn4+离子对相对削减,进而使电阻率逐步添加。  的红外光谱分析了Co1.5Mn1.5-XNiXO4样品Ni离子散布状况,给出了Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.5,0.7)的红外吸收光谱的ν1、ν2吸收带的波数,能够看出跟着Ni含量的添加,ν1先坚持不变,接着减小尔后又添加,ν2坚持递减的趋势。依据Waldron的成果,ν1和ν2别离为四面体和八面体中750℃煅烧后阳离子同氧离子的弹性振荡<20>.当X≤0.3时,红外光谱的改变首要是因为八面体中阳离子与氧离子的影响,因而标明Ni2+离子首要进入尖晶石结构的八面体(即B位);当Ni含量在0.5、0.7时的红外光谱可见ν1和ν2均遭到显着影响,吸收峰变得宽而矮,这种现象是因为A位和B位多种阳离子的共存引起的,即此刻Ni离子一起进入四面体和八面体中(即进入A位和B位),这与XRD的分析成果共同。  电阻率与温度的联系在所测验的温度区间内,Co1.5Mn1.5-XNiXO4的电阻率随温度的升高敏捷下降,材料显示出典型的NTC效应,满意如下联系:ρT=ρ0exp△EkT(1)式中△E为电导活化能。  NTC热敏电阻器的材料常数B值能够标明为:B=△E/k(2)其间k为波尔兹曼常数。从中还可得出电阻率跟着Ni含量的添加先减小尔后又添加。  Co1.5Mn1.5-XNiXO4的lgρ与1/T的联系标明lgρ与1/T在较宽的温区规模内存在安稳的线性联系。这与(1)式两头取对数后所的成果共同,依据lgρ与1/T的斜率和得到的激活能△E,材料常数B值可由(2)式核算,材料常数B值关于NTC热敏电阻而言是一个非常重要的技术参数<21>.  为Co1.5Mn1.5-XNiXO4在1200℃烧结后测验的电阻率及B值,由图可见当Ni含量为0时,B值及室温电阻率最高别离为4427K、909.229Ωcm,之后B值随Ni含量的添加一向减小;电阻率在Ni含量为0.1时敏捷减小到265.146Ωcm,尔后电阻率一直维持在较小的规模,当Ni含量为0.7时电阻率开端缓慢添加到253.411Ωcm,当Ni含量为1.0时B值为2429K,电阻率到达452.918Ωcm.由电阻率和B值随Ni元素的改变可见该配方系列的电阻率、B值调整规模很大,可依据实际需要在不同规模,挑选适宜的配方系统应用于NTC热敏电阻。  定论(1)选用乙酸盐、柠檬酸以及乙二醇为原材料,选用溶胶-凝胶法制备出Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)粉体材料,选用此办法组成的材料成分易控、尺度均匀、颗粒尺度散布规模窄、颗粒度细微。(2)经过对XRD衍射峰的相对强度比值以及红外吸收光谱的ν1、ν2吸收带的波数分析,理论上分析了阳离子的散布状况,以及阳离子散布对电学功能的影响规则。   (完)

关注SMM

微信二维码

微信扫一扫关注

掌上有色

掌上有色二维码

掌上有色下载

返回顶部

返回顶部