[發(fā)明專利]一種新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310068095.6
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103193474A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王忠兵;李鎮(zhèn)波;張如焰;覃盼;張奕;吳蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于負溫度系數(shù)熱敏電阻材料技術(shù)領(lǐng)域，特備涉及到一種添加Sn元素的新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料體系，尤其涉及一種新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料及其制備方法。

背景技術(shù)

負溫度系數(shù)（Negative?Temperature?Coefficient，NTC）熱敏電阻具有對溫度敏感、體積小、響應(yīng)快、價格低、互換性好等諸多優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在溫度測量、溫度控制和溫度補償?shù)确矫妗Ｆ潆娮?溫度行為一般可用Arrhenius?公式來表示ρ=ρ₀exp(E_a/kT)，其中：ρ是溫度為T時的電阻率；E_a是電導(dǎo)活化能；k是Boltzmann常數(shù)；T是絕對溫度。在工業(yè)上習(xí)慣使用兩個基本參數(shù)來表征NTC熱敏陶瓷的電學(xué)性能：(1)?25℃時的電阻率ρ₂₅℃；(2)?B值，定義為B=E_a/k，它表征電阻值對溫度變化敏感的程度。目前用于工業(yè)化生產(chǎn)的NTC熱敏電阻材料通常是選擇Mn、Ni、Co、Fe、Cu、Zn等3d過渡金屬氧化物中的若干種為原料（有時會添加一些MgO、Al₂O₃），按照傳統(tǒng)陶瓷工藝在1200-1350℃高溫下燒結(jié)形成以尖晶石結(jié)構(gòu)為主晶相的復(fù)合氧化物陶瓷體。實際應(yīng)用過程中根據(jù)不同的用途，要求NTC熱敏電阻具有不同的電學(xué)性能參數(shù)，因此開發(fā)出了不同材料組成體系。

根據(jù)《歐洲陶瓷學(xué)會志》和美國《美國陶瓷學(xué)會志》等十幾篇關(guān)于NTC熱敏電阻材料體系的文獻調(diào)研，目前已有Mn-Ni-O，Mn-Co-O，Mn-Ni-Co-O，Mn-Ni-Fe-O，Mn-Ni-Cu-O，Mn-Ni-Zn-O等諸多NTC熱敏電阻材料體系，大都是在Mn-Ni-O系NTC熱敏電阻基本配方的基礎(chǔ)上引入一些常見的3d過渡金屬氧化物中如Co、Fe、Cu、Zn等形成電學(xué)性能參數(shù)各異的三元、四元甚至更復(fù)雜的配方。也有一些文獻報道在Mn-Ni-O系NTC熱敏電阻基本配方中引入一些非3d過渡金屬的元素如Mg、Al、Si、Zr、La、Y等，這其中只有Mg、Al元素能和Mn-Ni-O形成尖晶石結(jié)構(gòu)固溶體，而其他元素則不能進入尖晶石結(jié)構(gòu)中，僅以第二相的形式存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種在Mn-Ni-O系NTC熱敏電阻中基體摻入Sn元素而保持尖晶石結(jié)構(gòu)的新型配方的新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料，其特征在于：該熱敏電阻材料是以Ni、Mn、Sn元素的氧化物或可溶性鹽為原料，Mn元素含量在40-80%摩爾比，Ni元素含量在15-40%摩爾比，Sn元素摩爾含量在小于40%以下的成分范圍內(nèi)。

所述的一種新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料，其特征在于：

所獲得的NTC熱敏電阻的阻值在Ni元素含量不變的前提下，隨著Sn元素含量的增加，電阻值和B值均呈現(xiàn)增加的趨勢；在Ni-Mn-Cu體系中引入Sn元素可以有效地降低該體系的老化值，在150℃老化6天的條件下，Ni_0.66Cu_0.3Mn_2.04O₄的老化值約15%左右，而Ni_0.66Cu_0.3Mn_1.64Sn_0.4O₄的老化值降到僅0.5%。

所述的新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于：

采用以氧化物為原料的固相法或以可溶性鹽為原料共沉淀法，經(jīng)球磨、900-1000℃煅燒、成型處理，在1200-1350℃燒結(jié)4-6h?，獲得具有純尖晶石相的陶瓷燒結(jié)體，經(jīng)切片、上電極、劃片工序后可用于NTC熱敏電阻芯片。

???所述的一種新型負溫度系數(shù)熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于：采用以氧化物為原料的固相法或以可溶性鹽為原料共沉淀法，經(jīng)球磨、摻入摩爾比小于20%的Cu、Co、Fe、Zn、Mg、或Al，在900-1000℃?煅燒4-6h，經(jīng)等靜壓成型后在1200-1350℃溫度燒結(jié)4-6h，可獲得純尖晶石相的致密陶瓷燒結(jié)體，經(jīng)切片、上電極、劃片工序后，可用于制作NTC熱敏電阻芯片。

???本發(fā)明的有益效果：