专利名称：一种新型复合导电陶瓷及其制备方法
技术领域：
本发明涉及材料领域，具体是导电陶瓷，尤其是铝酸镧和钛酸锶的复合导电 陶瓷及其制备方法。
背景技术：
通常，固态导电材料有金属，导电有机聚合物及导电陶瓷， 一般的陶瓷是绝 缘的，其应用范围受到很大的限制。目前的导电陶瓷主要是指 LaCr03，Zr02,SiC,P-Al203,YBa2Cu307等本体式导电陶瓷，有离子(空位)导电陶 瓷和电子(空位)导电陶瓷。然而这些导电陶瓷有这样或那样的缺点，如需要的 导电温度高；成本高需要SiC， Zr02等高价格原料；制造困难都是难烧结的 物质，烧结温度高；电阻率是固定的，不可调(纯物质制造)。
虽然具有质子导电性的陶瓷目前己发现许多种，但作为实用材料，要求在较
宽的温度和湿度范围内具有稳定的物理和化学性能，导电率高、适于高温工作及 成本低等。目前有实用价值的主要是SrCe03系高温型质子导电陶瓷。
因此，需要一种新型导电陶瓷，能克服上述缺陷，除了具有导电性，还满足 耐高温、耐腐蚀的条件，且制备简单、成本低。
发明内容
本发明旨在提供一种新型复合导电陶瓷。 本发明另一个目的是提供上述符合导电陶瓷的制备方法。
技术方案为 一种新型复合导电陶瓷，是铝酸镧与钛酸锶的复合物，其组成
通式为xLaA103:(l-x)SrTi03, x为摩尔数，其数值范围为0.001 0.015。
钛酸锶作为陶瓷基体材料，微量LaA103可以诱导SrTi03中的产生更多的氧 空位，有利于氧离子导电，从而大大提高复合导电陶瓷的电导率。因此，通过微 量LaAl03的掺入可以有效调节复合导电陶瓷的导电率。
这种新型复合导电陶瓷通过如下方法制备将钛酸锶基质原料与铝酸镧研磨 和混合均匀后，在8 12Mpa下压片，并在1200 1400。C下焙烧4 8小时。钛 酸锶基质原料中的锶元素与铝酸镧的摩尔比为(l-x): x， x为0.001 0.015。
焙烧可以在空气氛、氢气氛保护或碳保护条件下进行。
钛酸锶基质原料选自(1)碳酸锶与二氧化钛的混合物，或，(2)硝酸锶与 二氧化钛的混合物，或，(3)氧化锶与二氧化钛的混合物； 并且锶元素与钛元素的摩尔比为1: 1。
铝酸镧的制备方法为将碳酸镧或氧化镧与氧化铝或碳酸铝研磨和混合均匀
后在800 120(TC条件下焙烧4 8小时，其中镧元素与铝元素的摩尔比为1: 1。
这种新型的复合导电陶瓷材料，是由两种绝缘材料铝酸镧和钛酸锶复合形成 的导电连续相；并且在获得导电性的同时，具有耐腐蚀、耐高温、硬度大、无毒、 导热、抗热冲击等性能。是适用于传感器、电加热取暖、工业加热、干燥及建筑 用屏蔽电磁波的导电陶瓷。本发明提供的制备方法，工艺简单、无污染，易于业化，且电阻率可调。
图1为实施例1新型复合导电陶瓷的SEM (8000倍)图 图2为实施例1新型复合导电陶瓷的XRD图谱
具体实施例方式
以下通过实施实例进一步说明本发明。但应理解，这些实例只是示例性的， 本发明不局限于此。 实施例1
称取1.0196g (O.Olmol)八1203和4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3，用玛瑙 研钵研磨混匀得前驱物。将以上前驱物置马弗炉100(TC烧结6h后稍加研磨即得 LaA103粉体。
取0.0063g(2.94Xl(T5mo1) LaA103与0.4503g(0.00305mo1) SrC03, 0.2436g (0.00305moD !102在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10MPa 的压力下压成圆片，将圆片置马弗炉中，在碳保护下120(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3 (摩尔比)，平均粒径为lum。其电导率为4.62xl(^STn—1， SEM图和XRD图谱 如图1和图2所示。所得到的产物在1M盐酸中浸泡2小时，其导电率不发生变 化。陶瓷的硬度范围在5 7 (由莫式硬度表示)。 实施例2
称取1.0196g(0.01mo1) A1203， 3.2582g (O.Olmol) La203，用玛瑙研钵研磨混 匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉100(TC烧结6h后稍加研磨即得LaAlO3粉体。取0.0063g (2.94Xl(T5mol)LaA103与0.4503g (0.00305mol) SrC03, 0.2436g (0.00305mol) 1102在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中，在通入H2条件下120(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3 (摩尔比)，平均粒径为lum。其电导率为5.72xlO—4S'm—、 实施例3
称取1.0196g (O.Olmol) A1203， 4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3 ,用玛瑙研钵
研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉iooo t:烧结6 h后稍加研磨即得
LaA103粉体。
取0.0063g (2.94X10—5mol)LaAlO3与0.4503g (0.00305mol) SrC03, 0.2436g (0.00305mol) 1102在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置马弗炉中，120(TC空气中烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3， 平均粒径为lum。其电导率为9.53xlO—6STn—1。 实施例4
称取1.0196g (O.Olmol) AI203， 4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3 ，用玛瑙研钵 研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉IOOO'C烧结6 h后稍加研磨即得 LaA103粉体。
取0.0007g (3.27X 10-6mol)LaAlO3与0.4538g(0.00307mo1) SrC03， 0.2455g Ti02 (0.00307mol)在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中，在碳保护条件下120(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.001LaAlO3:0.999SrTiO3，平均粒径为lum。其电导率为2.78x10—SSth—1。 实施例5
称取1.0196g (O.Olmol) A1203， 4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3,用玛瑙研钵
研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉iooo r烧结6 h后稍加研磨即得
LaA103粉体。
取0.0105g (4.9X10—5mol)LaAlO3与0.4474g (O.00303mol) SrC03, 0.2421g (0.00303mol) 1102在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中在通入H2条件下120(TC烧6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.015LaAlO3:0.985SrTiO3， 平均粒径为lum。其电导率为G^^lO^S'm^ 实施例6
称取1.0196g (O.Olmol) A1203， 4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3,用玛瑙研钵 研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉IOO(TC烧结6h后稍加研磨即得 LaA103粉体。
取0駕3g (2.94X 10-5mol)LaAlO3与0.4503g (0細05mo1) SrC03, 0.2436g (0.00305mol) 1102在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在lOMPa 的压力下压成圆片，将圆片置马弗炉中在碳保护条件下140(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3， 平均粒径为lum。其电导率为5.43xlO—6STn—1。 实施例7
称取1.0196g (O.Olmol) A1203， 4.5780g (O.Olmol) La2(C03)3,用玛瑙研钵 研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000 'C烧结6 h后稍加研磨即得
7LaA103粉体。
取0.0063g (2.94Xl(r5mol)LaAl03与0.4503g (O.00305mol) SrC03, 0.2436g (0.00305mol) Ti02在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中，在通入H2条件下130(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991 SrTi03， 平均粒径为lum。其电导率为9.64xl0-^'m—1。 实施例8
称取1.0196g (O.Olmol) A1203, 3.2582g (O.Olmol) La203 ，用玛瑙研钵研 磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉IOO(TC烧结6 h后稍加研磨即得LaA103 粉体。
取0.0063g (2.94X 10-5mol) LaAl03与0.4503g (0.00305mol) Sr(N03)2， 0.2436g (0.00305mol) Ti02在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机 在10MPa的压力下压成圆片，将圆片置马弗炉在碳保护下120(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3， 平均粒径为lum。其电导率为6.52xl(T^m—1。 实施例9
称取1.01%g (O.Olmol) A12(C03)3， 3.2582g (O.Olmol) La203 ，用玛瑙研 钵研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000 'C烧结6 h后稍加研磨即得 LaA103粉体。
取0.0063g (2.94Xl(T5mol) LaA103与0.3161g (0.00305mol) SrO， 0'2436g (0.00305mol) Ti02在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在10 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中，在碳保护条件下1200'C烧结6h。所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3 (摩尔比)，平均粒径为lum。其电导率为4.92xl(^S'm—1。 实施例10
称取1.0196g (O.Olmol) A1203， 3.2582g (O.Olmol) La203 ，用玛瑙研钵 研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000 r烧结6 h后稍加研磨即得 LaA103粉体。
取0.0063g (2.94X10—5mol)LaAlO3与0.3161g (0.00305mol) SrC03, 0.2436g (0.00305mol) Ti02在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在8 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中在碳保护条件下120(TC烧结6 h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3 (摩尔比)，平均粒径为lum。其电导率为5.16xl(T48，！11—1。 实施例11
称取L0196g (O.Olmol) A1203， 3.2582g (O.Olmol) La203 ，用玛瑙研钵 研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000 'C烧结6 h后稍加研磨即得 LaAl03粉体。
取0.0063g (2.94 Xl(r5mol)LaA103与0.3161 g (0.00305mol) SrC03， 0'2436g (0.00305mol) Ti02在玛瑙研钵中充分研磨和混合3小时后，用压片机在12 MPa 的压力下压成圆片，将圆片置管式炉中，在通入H2条件下120(TC烧结6h。
所得产物进行能量分散X射线谱测定，其组成式为0.009LaAlO3:0.991SrTiO3 (摩尔比)，平均粒径为lum。其电导率为3.98x10—"S'm—1。
权利要求
1、一种新型复合导电陶瓷，其特征在于，其组成通式为xLaAlO3(1-x)SrTiO3，x为摩尔数，其数值范围为0.001～0.015。
2、 权利要求1所述一种新型复合导电陶瓷的制备方法，其特征在于，将钛酸锶 基质原料与铝酸镧研磨和混合均匀后，在8 12Mpa下压片，并在1200 1400°C 下焙烧4 8小时。钛酸锶基质原料中的锶元素与铝酸镧的摩尔比为(l-x): x， x 为0篇 0.015。
3、 权利要求2所述的一种新型复合导电陶瓷的制备方法，其特征在于，焙烧在 空气氛、氢气氛保护或碳保护条件下进行。
4、 权利要求2所述的一种新型复合导电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的 钛酸锶基质原料选自(1)碳酸锶与二氧化钛的混合物，或，(2)硝酸锶与二氧 化钛的混合物，或，(3)氧化锶与二氧化钛的混合物；并且锶元素与钛元素的摩尔比为1: 1。
5、 权利要求2所述的一种新型复合导电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述铝 酸镧的制备方法为将碳酸镧或氧化镧与氧化铝或碳酸铝研磨和混合均匀后在 800 1200。C条件下焙烧4 8小时，其中镧元素与铝元素的摩尔比为1: 1。
全文摘要
本发明涉及材料领域，尤其是导电陶瓷材料，公开了一种新型复合导电陶瓷及其制备方法。这种新型复合导电陶瓷组成通式为xLaAlO<sub>3</sub>:(1-x)SrTiO<sub>3</sub>，x为摩尔数，其数值范围为0.001～0.015。其制备方法为，将钛酸锶基质原料与铝酸镧研磨和混合均匀后，在8～12MPa下压片，并在1200～1400℃下焙烧4～8小时。钛酸锶基质原料中的锶元素与铝酸镧的摩尔比为(1-x)∶x，x为0.001～0.015。这种新型复合导电陶瓷具有导电性、耐腐蚀、耐高温、强度高、无毒、导热等性能，适用于传感器、电加热取暖、工业加热、干燥及建筑用屏蔽电磁波的导电陶瓷。制备方法工艺简单、易工业化、电导率可调。
文档编号C04B35/622GK101429021SQ20081020448
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者余锡宾, 杨绪勇 申请人:上海师范大学