분쇄방법(Attrition mill)이 BaTiO3계 PTC세라믹의 특성에 미치는 영향

Abstract

반도성 BaTiO₃는 Curie온도에서 저항이 급격하게 증가하는 PTCR 재료로 널리 알려져 있다. 최근에는 저항-점프특성을 이용한 과전류/과열 보호 부품 및 저항 특성을 이용한 온도센서로 사용되고 있다. 이러한 현상의 이론적 규명을 Heywang과 Jonker, Danial 등이 제시하였지만 아직까지 그들의 이론은 PTCR특성을 완벽하게 설명하지 못하고 있다. PTCR세라믹의 특성은 미세구조의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 현재는 볼밀이 널리 쓰이고 있으나, Attrition mill이 분쇄효과가 더 높고, 분쇄에너지 효율도 높으므로 경제성만 확보된다면 Attrition mlll의 사용도가 증가할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 내환원성 BaTiO₃의 PTCR(Positive Temperature coefficient Resistor) 특성 및 미세구조에 대한 분쇄방법과 출발원료들의 하소 조건의 영향을 연구하였다. BaCO3, TiO2, CeO2를 Attrition milling하여 혼합분말을 얻었으며, (Ba1-XCeX)TiO₃를 합성하기 위해 1000℃~1200℃ 공기 중에서 하소하여 환원-재산화 분위기에서 소결하였다. 그 결과, 하소온도가 증가함에 따라 상온저항은 감소하다가 증가하는 경향을 보였다. 특히 Attrition milling하여 얻은 분말은 1100℃에서 낮은 상온비저항과 높은 비저항변화율을 가질 수 있었다. Attrition milling을 사용하였을 때 볼밀을 사용한 것보다 낮은 하소온도에서 낮은 상온비저항과 높은 비저항변화률을 가졌다. 미분쇄에 따른 입자크기가 작아졌으며 미립화가 됨에 따라 하소온도와 상온저항에 영향을 준 것으로 사료된다.; Semiconducting BaTiO3 is a well known material shown rapid increase of resistivity near Curie temperature called posistive coefficient of resistivity(PTCR). The PTCR characteristics of BaTiO3 ceramic are widely used as temperature sensors, over-current and over-temperature protectors. The mechanism of this phenomenon has been studied by the researchers such as Heywang, Jonker, and Danials, however, their theories can't explain PTCR characteristics completely. Fine grain causes a lot of effects in characteristic of BATiO3-PTCR ceramics. Ball mill is used widely present, but Attrition mill is had higher pulverization efficiency. If Attrition mill is a confirmed economic performance, Use degree is expected that increase. In this study, We have been investigated the effect of calcination temperature and Attrition mill of powder influences the BaTiO3-based PTCR(Positive Temperature coefficient Resistance) characteristics and microstructure. Raw powder mixed BaCO3 and TiO2, CeO2 by attrition mill and ball mill. The mixed powder were calcined from 1000℃ to 1200℃ in air and then it was sintered in reduction -reoxidation atmosphere at 1200℃. As a result, The room-temperature electrical resistivity decreased and increased with increasing calcination temperature. specially, Attrition milled powder could have low room-temperature resistivity and high PTC jump order at 1100℃. attrition milling had lower room-temperature resistivity and PTCR jump order at low calcination temperature than ball milling. Particle size decreased by Attrition milling of powder influences in calcination temperature and room-temperature resistivity.