[發明專利]一種高溫負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210523768.8
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103011811A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 郝永德;徐華易;紀婉雪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/462;C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于熱敏材料技術領域，更具體地，涉及一種高溫負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著汽車尾氣催化轉化器的廣泛使用，高溫NTC熱敏電阻變得越來越重要。他們被用于制備汽車尾氣溫度測量用溫度傳感器以及尾氣催化轉換器的最佳溫度監控器。汽車尾氣環境下，傳感器的工作溫度在室溫到1000℃之間變化，適合該溫度區間測量的溫度傳感器有熱電偶、NTC熱敏電阻溫度傳感器。高溫NTC熱敏電阻溫度傳感器由于具有輸出信號大，無需復雜的信號放大處理電路等優點，同時NTC熱敏電阻價格便宜，制備方便，因此高溫NTC熱敏電阻溫度傳感器在尾氣溫度監控領域具有很大的優勢。目前實際使用的NTC熱敏電阻材料幾乎都是由Mn₃O₄，Co₃O₄和NiO等過渡金屬氧化物固溶形成的尖晶石系（AB₂O₄）陶瓷材料。但是，尖晶石系NTC熱敏電阻材料只適合用于300℃以下的溫度測量，因為高溫下離子重排和不可逆相變導致室溫電阻率發生顯著漂移，從而使熱敏電阻測溫重復性和準確性嚴重惡化。喬冠軍等人公布的Fe_1-xNi_0.5Mn_1.5Cr_xO₄高溫NTC熱敏電阻材料仍然存在尖晶石系熱敏電阻材料高溫老化特性嚴重的問題。楊建鋒等人公布的Ni_0.6Mn_2.0-xA1_0.4Sn_xO₄高溫NTC材料同樣為尖晶石結構，且只適用于300-500℃。目前市場上還顯見300℃以上溫度測量用的高溫NTC熱敏電阻產品。因此為滿足汽車尾氣溫度監控需求，需要開發出一種具有寬的工作溫度范圍，高溫下性能穩定的高溫NTC熱敏材料。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種高溫負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法，其制備的熱敏電阻具有寬的工作溫度范圍，高溫下性能穩定。

為實現上述目的，本發明提供了一種高溫負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）根據CaWO₄-xCeTi_yO_2y+2的配方稱量分析純的粉體CaCO₃、CeO₂、TiO₂、WO_3，并將粉體放入球磨罐中，加入去離子水，以鋯球作球磨介質，球磨四小時，使粉料混合均勻；

（2）將球磨后的混合物放在烘箱內烘干，得到干粉體，粉體碾磨后過80目篩；

（3）將步驟（2）得到的粉體進行預燒；

（4）將預燒后的粉體再次球磨烘干；

（5）將烘干后的粉體碾磨后，過80目篩，在粉體中加入質量比為6%-10%、濃度為5-10mol%的PVA作粘結劑進行均勻混合，并將得到的造粒粉體采用干壓成型方法壓制成片狀樣品；

（6）將干壓成型的樣品放在高溫爐中燒結。

步驟（1）中所述的去離子水和粉料的質量比為1:2，粉料和球磨介質的質量比為1:3

步驟（2）中所述的烘干是在90℃烘箱中干燥8h。

步驟（3）中所述的預燒制度為：以5℃/min從室溫升溫到900-1100℃某溫度值，保溫2-5h，隨爐冷卻。

步驟（4）中球磨條件與步驟（1）相同，烘干條件與步驟（2）相同。

步驟（5）中的干壓成型方法是采用180MPa的壓力將已造粒粉體壓制成直徑為10mm厚度為2-3mm的圓柱片。

通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下的有益效果：1）采用本發明制備的高溫熱敏電阻材料具有的白鎢礦結構，白鎢礦結構不同于傳統的尖晶石結構，高溫下不會發生不可逆相變，高溫性能穩定；2）采用本發明制備的高溫熱敏電阻在整個測試溫度區間電阻溫度關系曲線（Lnρ-1000/T）具有很好的線性；3）本發明制備的熱敏電阻具有合適的室溫電阻率和最高溫度下的電阻率，且室溫電阻率可以通過配方調節實現連續調控。所以采用本發明制備的高溫熱敏電阻滿足室溫到1000℃溫度區間內溫度測量要求。

附圖說明

圖1是本發明高溫負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法的流程圖。

圖2是本發明實施例二、五、七制備的熱敏電阻的電阻溫度關系曲線，縱坐標為電阻率對數值，橫坐標為溫度的倒數1000/T。